Мы изучаем географию

Планета Земля, на которой мы живем, по своему составу и организации очень сложное образование. Она возникла не сразу, а прошла длительный и сложный путь развития. Помимо материи в форме вещества, которому присущи корпускулярные свойства, т. е. которое можно разделить на частички, материя существует и в виде полей, имеющих волновые свойства — поле силы тяжести, электромагнитное, т. е. поле радиоволн, поле световых волн и т. д. Эти формы связаны между собой множеством переходов.

Непрерывно развиваясь, двигаясь, материя образует различные сочетания как по величине, так и по сложности строения. Здесь и галактики, и фотоны, и простейшие химические соединения, и разумные вещества. Одним словом, эти сочетания бывают "простыми и сложными, устойчивыми и неустойчивыми, автономными и управляемыми, открытыми и замкнутыми и т. п. Все эти системы постоянно взаимодействуют между собой, создавая новые системы, новые формы существования материи.

Развитие Земли, как и любого другого сложного образования, связано как с окружающей средой, так и с закономерностями внутренней эволюции.

Благодаря современной технике, человечество проникло взором в глубины Вселенной на расстояние в примерно n*10²² км, т. е. на несколько миллиардов световых лет (Световой год равен 9,5*10¹² км (точнее 9*461*10¹⁷ см) и узнало о ней очень многое, хотя, конечно, далеко не все.

98% вещества Вселенной сосредоточено в звездах и около 2% в межзвездном пространстве в виде частичек газа и пыли. На каждый кубический сантиметр звездного вещества приходится два кубических километра почти пустого пространства. Средняя плотность вещества Вселенной всего 1 г на 5*1017 см3 или 2*10^-28 г/см3 (то есть 1 г на 5000 млрд. км³). При такой плотности вся наша Земля весила бы всего 0,2 г, то есть при-мерно столько, сколько весит одна спичка. Земля, имеющая плотность в среднем 5,52 г/см³, в 3*10²⁸ раз плотнее, чем в среднем вся Вселенная.

Звезды находятся на колоссальном расстоянии от нас. Даже самая близлежащая к нам звезда Проксима (по-латыни «проксима»— самая близкая) в созвездии Центавра находится от нас на расстоянии 4-х световых лет. Если построить модель, где каждые 10 000 000 км будут представлены 1 см, то расстояние от нас до Солнца составит всего 15 см, а до ближайшей звезды, считая в том же масштабе, около 40 км. (Сравни—15 см и 40 км!)

Звезды образуют гигантские скопления, называемые Галактиками. В нашей Галактике, например, сосредоточено 15 миллиардов звезд. В среднем расстояние между звездами превышает 3—4 световых года. Чтобы образней себе это представить, вообразим звезду в виде мяча с диаметром примерно в 20 см. Если поставить этот мяч на полюсе, то второй мяч (вторую звезду) нужно искать на экваторе.

В настоящее время известно 10 миллиардов Галактик. Они группируются в местные системы. Последние, в свою очередь, группируются в Сверхгалактики. Сверхгалактики группируются в Метагалактику. Это пока крупнейшая из известных нам систем. Вся видимая Вселенная, насчитывающая около 10²¹ звезд, это только часть Метагалактики.

Все эти гигантские системы движутся, перемещаются одна относительно другой. Наша Галактика вращается вокруг своего центра. Скорость вращения уменьшается от центра к периферии. Наше Солнце со всеми планетами движется вокруг центра Галактики со скоростью примерно в 250 км/сек или 900 000 км/час, совершая один оборот примерно за 200 миллионов лет. За всю свою историю Земля обошла вокруг центра Галактики всего примерно 25 раз. Вращение вокруг центра Галактики влияет на многовековые колебания климата. Меняются, хотя и очень медленно, галактические силы тяготения, и некоторые склонны этим объяснить ряд особенностей в строении земной коры в Южном и Северном полушариях, расширение материков к северу и многое другое. Все географические последствия движения вокруг центра Галактики еще не выявлены.

В целом наша Галактика имеет вид двояковыпуклой линзы с диаметром порядка 100 000 световых лет, или 30 000 парсеков и толщиной в 10 000 световых лет. Звезды располагаются на спиралевидных рукавах, идущих из центра. Наше Солнце находится почти точно в средней плоскости Галактики на расстоянии примерно 34 000 световых лет (10 000 парсеков) от ее центра. В окрестностях Солнца изреженность межзвездного пространства равняется 2 атомам на 1 см куб (Это на несколько порядков ниже, чем вакуум, полученный в самых современных лабораториях).

Межзвездный газ и пыль местами сконцентрированы в форме гигантских облаков, где плотность в 5—10 раз больше, чем в среднем в межзвездном пространстве. Образование звезд в нашей Галактике и в других Галактиках происходит и в настоящее время. Звезды образуются из дозвездной материи.

Звездная фаза существования вещества длится миллионы лет, пока хватает запасов водорода. В это время в недрах звезды происходит образование тяжелых элементов. Сформировавшиеся тяжелые элементы либо выбрасываются во время взрывов, либо рассеиваются постепенно в пространстве. Пополнение межзвездной среды этими более тяжелыми элементами имеет огромное значение для Земли. Именно из них и формируются затем планеты, из них образовалась и наша Земля.

Основным источником энергии всех процессов, протекающих на Земле, является Солнце. Энергия, излучаемая Солнцем, огромна и достигает 4*10²⁶ Дж/сек. Хотя Земля получает меньше одной двухмиллиардной части этого количества, на каждый сантиметр земной поверхности приходится около 0, 14 Дж/сек. Энергия, получаемая Землей от Солнца в течение суток, почти в пять раз больше энергии, израсходованной человечеством за всю историю его существования.

Солнце непрерывно испускает во все стороны порции электромагнитного излучения, называемые квантами. Солнечные кванты имеют разную энергию — от долей электрон-вольт до миллионов электрон-вольт. Кванты обладают и волновыми свойствами, поэтому излучение Солнца можно характеризовать не только разными значениями энергии квантов, но и разной длиной электромагнитных волн.

Не все лучи одинаково проходят через разные тела. Например, через наше тело видимые лучи не проходят, рентгеновские лучи, как вы знаете, проходят. Через озон сходят видимые и более длинные лучи, но не проходят ультрафиолетовые. Вода плохо пропускает инфракрасные лучи и т. д. Все это, как увидим ниже, имеет очень важное значение для Земли.

Спектр излучения Солнца, т. е. распределение энергии излучения разной длины волны, имеет вид кривой с максимумом в видимой части спектра. 99% всей энергии солнечной радиации приходится'на волны длиной от 10^-7 м до 4*10^-6 м, причем 46% энергии приходится на видимые волны. Почти столько же (47%) приходится на инфракрасные и 7% на ультрафиолетовые и более короткие волны.

Количество радиации, поступающее за 1 мин. на площадь в 1 см², перпендикулярную к солнечным лучам до прохождения луча через атмосферу (на верхней границе атмосферы), называют солнечной постоянной. Солнечная постоянная равна приблизительно 8,2 Дж/см²/мин. (2 кал/см²/мин.) (По новейшим оценкам величина солнечной постоянной равна 8,13 Дж или 1,940 кал/см²/мин). Колеблется в течение года на ±0,02%. За один год Земля получает от Солнца 5,736*10²¹ кДж (1,37*10²¹ ккал) или примерно 10,9*10¹⁵ кДж (2,6*10¹⁵ ккал) на 1 км². Геологические данные говорят о том, что за последние 3 млрд. лет излучение Солнца мало изменилось.

Солнце — средняя по размерам звезда, принадлежащая к классу так называемых желтых звезд.

Расстояние до Солнца 149 600 000 км±2 500 000 км. Свет проходит это расстояние за 8 минут 18 секунд. (Вспомни! От ближайшей звезды свет идет около четырех лет.) Диаметр Солнца равен 1 391 715 км, т. е. в 10,91 раз больше диаметра Земли, а объем в 1 300 000 раз больше земного. Масса Солнца равна 1 985*10³⁰ кг (округленно 2*10²⁷ т), т. е. в 332 400 раз больше массы Земли. Источником энергии, выделяемой Солнцем, являются не химические, а ядерные процессы. Каждый грамм вещества Солнца выделяет 2 эрг/ сек. В результате излучения Солнце теряет примерно 4 млн. т вещества в секунду. При сохранении нынешних темпов излучения его хватит на 2*10¹³ лет. Бояться холодной смерти нет никаких оснований.

Большой огненный океан Солнца никогда не остается спокойным. Изменение состояния солнечных оболочек называют солнечной активностью. В связи с солнечной активностью непрерывно меняется интенсивность и качественный состав (длина волны) радиации, особенно ультрафиолетовой.

Особенно большое влияние оказывают на Землю процессы, связанные с образованием солнечных пятен. Периоды, когда пятен много, называют активными, когда пятен мало — спокойными. Солнечная активность проявляется циклично. Длительность одного цикла 7,5—18 лет, в среднем— 11,2 года. Помимо 11-летнего цикла, еще различают вековой, длящийся 80—90 лет. Очевидно, существуют циклы еще более длительные, которые нам пока не известны. Солнечная активность оказывает огромное влияние на все процессы, происходящие на Земле, начиная от колебаний в циркуляции воздуха и кончая процессами, связанными с жизнедеятельностью организмов. Это воздействие в настоящее время еще мало изучено.

Солнце и вращающиеся вокруг него небесные тела образуют солнечную систему. Сюда относятся в первую очередь девять больших планет (Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон), имеющих 32 спутника, 150 тысяч малых планет (астероидов), несколько миллиардов комет, из которых 100 короткопериодических; свыше 50 метеоритных роев, пылеобразное вещество и др.

Масса Солнца в 750 раз больше массы всех остальных тел солнечной системы. Планеты обращаются вокруг Солнца по эллиптическим (почти круговым) орбитам, очень мало наклоненным к плоскости земной орбиты.

Изучение планет, их сравнение с Землей имеет очень большое значение для раскрытия общих закономерностей строения и развития Земли. Особенно большие успехи в этой области достигнуты в последние годы, благодаря запускам искусственных спутников к Венере, Марсу, Луне.

Самое близлежащее к Земле космическое тело — это ее спутник Луна. Притяжение Луны образует на Земле своеобразное вздутие, называемое приливной волной. Приливы ощущаются лучше всего в океане, где достигают в закрытых заливах 10—15 м (в открытом океане обычно не превышают 1—2 м).

Земля вращается с запада на восток, приливная волна движется с востока на запад. Возникает своеобразное трение Земли о приливную волну. Действуя в течение миллионов и миллиардов лет, приливная волна постепенно затормаживает, замедляет вращение Земли на 5.10^-8 сек. в сутки, или на 0,0016 секунды за сто лет (16 секунд за миллион лет).

Хотя с начала нашей эры сутки удлинились лишь примерно на 3 тысячные доли секунды, за последний миллиард лет длительность суток увеличилась на четыре с половиной часа, а за 3 миллиарда лет, которые истекли с тех пор, как на Земле отложились породы, содержащие первые остатки организмов, она более чем удвоилась.

Замедление вращения сказывается в первую очередь на изменении действия отклоняющей силы, которая значительно уменьшилась. Замедление вращения уменьшает сплющивание Земли у полюсов, и Земля возвращается ко все более шарообразной форме. Эта перестройка формы ведет к образованию в земной коре трещин, разломов и, следовательно, значительно меняет рельеф земной поверхности. Таким образом, хотя и небольшая, но близкая к нам Луна очень сильно влияет на процессы, происходящие на поверхности Земли.

Изучение планет помогает нам сделать важные выводы о истории Земли, об основных закономерностях, общих для планет солнечной системы.

По современным представлениям, которые начал разрабатывать советский академик О. Ю. Шмидт, планеты образовались, очевидно, из облака материи, окружавшей Солнце. Первоначально облако было газово-пылевым, в нем с огромной скоростью носились молекулы газа и пылинки. Однако, в результате светового давления Солнца, более легкие молекулы газа вскоре оказались отброшенными подальше, а удельный вес пылинок в рое, вращавшемся поблизости от Солнца, возрос. Пылинки соударялись, терлись о газ и замедляли°свое движение, орбиты их округлялись. Гравитационные, а возможно и магнитные силы содействовали формированию пылевых сгущений. Постепенно пылевые сгущения превратились в планетизималии, т. е. в планеты очень небольших размеров. Сливаясь друг с другом, планетизималии превратились в современные планеты. Планеты, находящиеся ближе к Солнцу, состоят из более тяжелых частичек, отдаленные планеты состоят в основном из газов. Температура частичек, из которых сформировались планеты, была низкой (4°К). Сформировавшиеся планеты стали постепенно разогреваться. Причиной разогрева были: радиоактивный распад, трение, вызванное гравитационной дифференциацией вещества, и приливное трение. Под действием силы тяжести и разной температуры плавления вещество Земли разделилось на ряд слоев (оболочек). Вертикальные движения, связанные с гравитационной дифференциацией, продолжаются и поныне. Член-корреспондент АН СССР А. С. Монин считает, что к настоящему времени большая часть (86%) этих перемещений уже произошла.

Планеты образовались примерно 5 млрд. лет назад, причем накопление основной массы вещества Земли произошло за относительно короткий срок (за 200—300 млн. лет). Позднее метеоритного вещества уже выпадало меньше. Сейчас на поверхность Земли падает около 1 млн. т космического вещества в год (3*10³ т в сутки).

Внешние планеты по размерам больше внутренних и содержат больше легких элементов, в частности водорода. В целом, как известно, водород самый распространенный элемент Вселенной. На каждый миллион атомов водорода приходится примерно 100 000 атомов гелия (в 10 раз меньше), примерно по 100 (в 10 000 раз меньше) атомов углерода, азота, кислорода и неона, только по 10 атомов кремния, серы, магния и по одному атому фтора (других элементов еще меньше).

Как уже говорилось, Вселенная состоит на 90% из водорода, на 9% из гелия и содержит по 0,1% С, N, О, Si. Лишь ничтожная доля, порядка одной сотой или одной тысячной процента, приходится на все остальные, более тяжелые элементы.

Земля, наоборот, состоит в основном из более тяжелых и более сложных элементов. Ближе к поверхности это кислород, кремний, алюминий, глубже — железо, магний. Водорода на Земле относительно мало.

Земная кора (литосфера) состоит на 88,6% из четырех основных элементов: О, Si, Al, Fe. Следующие четыре — Са, Na, К, Mg — составляют 10,9%, а все остальные — менее 0,5%. На долю водорода приходится 0,15%, а на долю гелия — менее 0,001%. Если считать не только земную кору, а еще атмосферу и гидросферу, то водород все же составляет лишь 17,3% всех атомов. Из этого следует, что химический состав Земли значительно отличается от среднего состава Вселенной. Очень важно и то, что Земля занимает в солнечной системе срединное положение, находясь не слишком близко (было бы нестерпимо жарко!), но и не слишком далеко от Солнца.

Эту относительно благополучную в температурном отношении зону вокруг Солнца называют зоной жизни, или экосферой (Экосфера Солнца — это полая сфера с внешним радиусом в 275 млн. км и внутренней полостью радиусом в 92 млн. км, где жизнь невозможна). Помимо Земли, в этой зоне вращаются Венера, Луна и Марс. Увы! На Луне и Венере по последним данным жизни нет. Почти полностью угасла и слабая надежда встретить какие-либо проявления жизни на Марсе. И хотя большинство ученых считают, что помимо Земли, жизнь существует и на других планетах, принадлежащих к другим системам, в целом жизнь во Вселенной не так уж широко распространена (астрофизик И. С. Шкловский допускает, что их даже еще больше, но... в окружающей нас части Галактики их очень мало. На состоявшейся в сентябре 1971 года в Бюраканской обсерватории (Армения) международной конференции по внеземным цивилизациям, организованной академиями наук СССР и США, большинство ученых ответило, что в пределах нашего «звездного острова» можно ожидать существование всего лишь двух, трех разумных цивилизаций). Если во Вселенной преобладают простые формы организации материи, то на Земле мы встречаем сложнейшие. Таким образом, и с точки зрения развития жизни наша планета почти уникальна.

Земля относительно небольшая планета. Ее средний радиус 6378 км, в то время как у Юпитера — 69,7 тыс. км. По объему она чуть больше Венеры и в шесть раз больше Марса, но в 1310 раз меньше Юпитера. Масса Земли — 59,78*10²³ кг.

Земля описывает вокруг Солнца почти круговую орбиту со средним радиусом в 149,6 млн. км (отклонение от среднего расстояния на ±1,6% или на 2,5 млн. км). Скорость движения на орбите в среднем около 100 000 км/час. Один оборот вокруг Солнца она совершает за 365 дней 5 часов (точнее 365,2422 средних солнечных суток). Помимо вращения вокруг Солнца, Земля вращается вокруг своей оси, делая один оборот за сутки. Точка, расположенная на экваторе, движется со скоростью 465,119 м/сек. Линейная скорость точек по мере удаления от экватора уменьшается и равна 465,119*cos фм/сек (где ф — широта точки); для Кишинева ( ф = 47°02' —она будет равна 465,119'cos 47°02' м/сек = 316,02 м/сек, для Ленинграда Ф = 60°) — 232 м/сек, а на полюсе она уменьшается до 0 м/сек. Ось вращения Земли наклонена к плоскости орбиты под углом в 66°33' .

Размеры Земли и ее вращение имеют огромное значение для жизни географической оболочки. От массы Земли и скорости ее вращения зависит значение силы тяжести (Сила тяжести, хотя и весьма зависит от величины притяжения, не равна ему. Сила тяжести — это равнодействующая между притяжением и центробежной силой). Наличие и величина силы тяжести определили в известной мере сохранение Землей атмосферы и гидросферы, характер залегания многих пород, высоту гор, глубину впадин, перемещение осыпей. От величины силы тяжести (а следовательно от массы и от скорости вращения) зависят сила и величина приливов, минимальная величина космической скорости и т. д.

При малых значениях силы тяжести не сохраняется атмосфера и не образуется ядро, способствующее появлению магнитного поля. Луна вращается вокруг Солнца (вместе с Землей) примерно в той же зоне, однако имеет меньшую массу и, как следствие, лишена атмосферы и магнитного поля. Наличие атмосферы и магнитного поля — одно из основных условий для образования и сохранения жизни на Земле.

Географические последствия вращения Земли огромны. Под воздействием силы тяжести вращающаяся Земля приняла почти сферическую, слегка приплюснутую у полюсов форму. Шарообразная форма Земли в свою очередь определяет разное количество тепла, получаемого точками, находящимися под различным углом к солнечным лучам. Угол падения солнечных лучей меняется как в течение суток (вследствие суточного вращения), так и в течение года (вследствие годового вращения и постоянного наклона земной оси).

Шарообразная форма и вращение вокруг оси определили еще одну важную особенность процессов, происходящих на поверхности Земли. Любое тело, которое движется горизонтально, в Северном полушарии отклоняется вправо, а в Южном полушарии — влево от направления первоначального движения. Это отклонение вызвано тем, что, как мы уже говорили, линейная скорость движения точки вокруг земной оси зависит от широты. Она максимальна на экваторе и равна нулю у полюсов. Точка, движущаяся у экватора, описывает самый большой круг. На любой параллели вне экватора скорость точки меньше, так как она описывает меньший круг. Двигаясь от экватора, тело как бы сохраняет избыток скорости и опережает точку, к которой первоначально было направлено. Двигаясь к экватору, тело отстает и в результате этого отклоняется в Северном полушарии вправо, в Южном — влево. Отклонение, связанное с вращением Земли, условно называется силой Кориолиса (Кориолис Гюстав Гаспар (1792—1843) — французский математик). Отклоняющая сила сказывается на движении воздушных масс, на направлении ветров и океанических течений. Благодаря ей, теплый Гольфстрим постепенно поворачивает вправо и подходит к берегам Европы. Под действием силы Кориолиса реки в Северном полушарии больше подмывают правый берег, а циклоны вращаются против часовой стрелки в Северном полушарии и по часовой — в Южном; антициклоны — наоборот.

Размеры Земли и ее относительно большая плотность обусловили формирование ее сложной внутренней структуры и, в частности, образование внутри нее ядра. О существовании ядра и о внутренней структуре Земли ученые узнали, изучая распространение упругих колебаний, возникающих во время землетрясений и называемых сейсмическими волнами.

Наши самые глубокие скважины проникли сейчас в глубь земной коры только примерно на 8 км, что составляет чуть больше одной тысячной величины земного радиуса. 99,99% радиуса еще не пройдено!

Советский ученый, геолог И. Флоренский, говорит: «Наше знание глубин Земли напоминает человека, покупающего арбуз, который можно только осмотреть, взвесить, поцарапать ногтем, постучать, но все же ошибиться в качестве содержимого».

Если представить себе огромный глобус с диаметром в 2 метра, то наши самые глубокие скважины выглядели бы как булавочные уколы чуть глубже одного миллиметра. Все, что нам известно о внутреннем строении Земли, мы узнали не путем непосредственных наблюдений, а косвенным путем. Во время землетрясений от места толчка — очага землетрясений или гипоцентра — расходятся три вида упругих колебаний.

Продольные (Р — первичные, от латинского «прима»), связанные с сопротивлением тел сжатию и растяжению (изменению объема), распространяются в любой среде (твердой, жидкой, газообразной).

Поперечные (S — вторичные, от латинского «секунда»), связанные со сдвигом, распространяются только в твердой среде, так как жидкие и газообразные тела не сопротивляются изменению формы.

Поверхностные (L — длинные, от латинского «лонге»), рас-пространяющиеся только на границе разных сред, в данном случае только на поверхности Земли. При землетрясениях именно эти волны вызывают разрушения.

Тот факт, что поперечные волны, которые распространяются только в твердой среде, проникают на огромную глубину, говорит о том, что Земля в основном твердая. А еще недавно считали, что под земной корой находится жидкая расплавленная магма, которая изливается в виде жидкой лавы при извержении вулканов. В действительности же твердая, пластичная магма только тогда приходит в жидкое состояние, когда над ней ослабевает давление или под землей возникает очаг особенно высокой температуры, обычно связанный с радиоактивным разогревом. Но оказалось, что скорость распространения сейсмических волн возрастает с глубиной. Это свидетельствует о том, что возрастает плотность среды, в которой распространяется волна. Следовательно, чем глубже, тем плотность Земли больше. И действительно, если на поверхности плотность составляет 2—3 г/см³, то с глубиной она повышается до 4— 5 г/ см³, а в центре достигает 13,7 г/ см³.

Скорость распространения сейсмических волн нарастает не постепенно, а скачкообразно. Следовательно, плотность также возрастает скачкообразно, и Земля имеет строение в виде ряда концентрических сфер, которые получили следующие названия:

Земная кора, имеющая под океанами мощность всего в 5—10 км, под материками 30—40 и под горными областями 50—60 км. Кора составляет только 1 % объема Земли и меньше 0,5% ее массы.

Мантия—подкоровая оболочка — до глубины 2 900 км с плотностью от 3,5 до 5,5 г/см3, раскаленная до 500—3 800°. Мантия занимает 84% объема Земли и 67% ее массы. Мантия делится на верхнюю (до 900 км) и нижнюю (от 900 км до ядра). На глубине от 100 км до 400 км в мантии имеется слой, где скорость прохождения поперечных волн несколько замедляется. Этот слой называют астеносферой или слоем Гутенберга. Здесь вещество находится в ослабленном состоянии и, очевидно, способно перетекать как асфальт.

Между мантией и земной корой находится слой, где скорость распространения сейсмических волн резко возрастает. Это раздел Мохоровичича (сокращенно Мохо), названный по имени открывшего его югославского ученого. Раздел Мохо принято считать нижней границей коры.

Ядро. Химическая и физическая природа ядра не совсем ясна; температура порядка 4 000°С; давление достигает 3,5 млн. атм. В таких условиях, вследствие разрушения электронных оболочек, образуется электронная плазма и вещество переходит в металлическую фазу. Огромные вихри электронной плазмы, очевидно, обуславливают образование магнитного поля. Через ядро проходят только продольные волны. Ядро занимает 16% объема и 31,5% массы Земли. Делится на внутреннее и внешнее.

С ядром связано возникновение магнитного поля Земли, образующего надежную ловушку для частичек высокой энергии, идущих к нам из Космоса. Попадая в область магнитного поля, такая частичка начинает вращаться вокруг силовой линии и двигаться в направлении одного из полюсов. Дойдя до района, близкого к полюсу, где силовые линии сходятся, частичка замедляет свое движение, а затем начинает двигаться в обратную сторону. Зону, где накапливаются такие заряженные частицы, называют радиационным поясом Земли. Этот пояс был обнаружен относительно недавно, уже после начала космической эры. Радиационный пояс не однороден: в более удаленных от Земли частях он состоит из электронов, ближе к Земле— из протонов. Вначале даже думали, что существуют два отдельных пояса.

Внешняя граница радиационного пояса на ночной стороне находится на расстоянии в 90 000 км (До высоты 44 ООО км магнитное поле убывает постепенно, в слое 44 000 — 80 000 км оно неустойчиво. Выше 80 000 км быстро ослабевает и на высоте 90 000 км теряет способность удерживать частицы.), на освещенной стороне она как бы прижимается световым давлением Солнца ближе к Земле. Внутренняя граница радиационного пояса в экваториальной плоскости проходит на высоте 600 км в западном полушарии и 1 600 км в восточном; к полюсам понижается.

Линии магнитного поля Земли и возникший благодаря им радиационный пояс образуют как бы первый барьер, первый защитный слой, оберегающий жизнь от частиц высокой энергии, проникновение которых было бы губительным для всего живого.

Барьер магнитupного поля не единственный. Удерживая частички, он однако пропускает излучение. Лучи с длиной волны в 2,8*10^-7 м (2800 А) и меньше мы не видим, так как они короче тех волн, которые доступны нашему глазу. Придя на Землю и проникнув внутрь клетки, они могут воздействовать на так называемый хроматин — вещество, от которого зависит способность клетки к размножению, к передаче наследственной информации. Хроматин разрушается — размножение приостанавливается и наступает смерть. Гибнут даже низшие формы жизни: бактерии, грибки, одноклеточные растения, микроорганизмы. Разрушаются ферменты..., и вместо жизнетворной силы луч Солнца может принести смерть. Но, к счастью, на пути этого коротковолного ультрафиолетового излучения стоит непреодолимый барьер, называемый озоновым экраном.

Озон (О₃), которого в атмосфере кажется ничтожное количество (всего 0,000008 от веса атмосферы) (Озон — трехатомная молекула кислорода, одно из его аллотропных состояний, сильнейший окислитель. Озон встречается во всей толще атмосферы до 50 км высоты с максимальной концентрацией на высоте 25—30 км. Если собрать весь озон атмосферы в слой с плотностью, равной плотности воздуха у поверхности Земли, то образовался бы слой толщиной только в 2—3 мм.) обладает свойством поглощать значительную часть ультрафиолетовой радиации (Ультрафиолетовые лучи делятся на мягкие (от 2,9*10^-7 м до 3,9*10^-7 м) и жесткие (короче 2,9*10^-7 м)), причем полностью удерживает самую вредную для жизни так называемую жесткую радиацию.

Озоновый барьер — это второй барьер, под прикрытием которого стала возможна жизнь. Поэтому основание (подошва) слоя концентрации озона в атмосфере, расположенное на высоте 15 км, принято считать верхней границей распространения жизни.

Наша планета является частицей безграничного Космоса, который непрерывно оказывает на нее воздействие, посылая энергию в виде излучения и гравитации (притяжения) и вещество в виде корпускул и более крупных частичек космической пыли, метеоритов и др. Между нами и окружающим нас Космосом происходит непрерывный обмен веществом и энергией.

Принимая во внимание тесные зависимости, которые существуют между процессами, происходящими на поверхности Земли с Космосом и нижележащими слоями Земли, профессор М. М. Ермолаев разработал учение о географическом пространстве. Географическое пространство это природная система, где наблюдается сильное взаимопроникновение и взаимодействие двух групп сил: с одной стороны космических, с другой — сил земных или теллурических. Верхней границей географического пространства является внешняя граница магнитного поля Земли (она лежит на высоте более 10 земных радиусов). Нижнюю границу профессор М. М. Ермолаев проводит по разделу Мохоровичича, т. е. по подошве земной коры.

Внутри географического пространства М. М. Ермолаев различает четыре основных отдела:

1. Ближний Космос — от 80 000 до 1500—2000 км.
2. Высокая атмосфера — от 1500—2000 м до стратопаузы (50—60 км).
3. Ландшафтная оболочка — между стратопаузой и подошвой зоны гипергенеза (А. Е. Ферсман называет гипергенными процессы разрушения и преобразования глубинных пород и минералов в условиях низких (±50°С) температур и низких давлений у поверхности земли).
4. Подстилающая кора — от зоны гипергенеза до раздела Мохо, т. е. до глубины 10—70 км.

Таким образом, общая мощность географического пространства, по М. М. Ермолаеву, составляет 80—90 тыс. км. Из всех этих отделов самым сложным является третий. Здесь строение материи настолько усложняется, что пока нигде ему не нашли аналогов. Этот, самый сложный отдел и является объектом изучения географии.