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地球科学

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试从能量传输与转化的角度阐述四大圈层的相互联系

正确答案: 地球呈现出圈层构造,可以划分出内部圈层与外部圈层。内部圈层包括地壳、地幔、地核。外部圈层包括岩石圈、大气圈、水圈、生物圈。人类是生物圈的一部分。当然,也有的学者,为了强调人类的重要性与特殊性,单独列出一个“智慧圈”或“文化圈”、“技术圈”。实际上,人类既是生物圈的一部分,又与一般的生物有着一定的区别。地球表层在物质组成上还有一个特征,就是固态、液态、气态三态物质共存。可以说,地球表层是由固态、液态、气态三态物质组成的。例如,岩石、冰是固态;水、岩浆是液态;空气、水汽则是气态。不仅三态物质相互作用,而且在一定的条件下相互转化,成为地球表层系统中物质循环、能量传递与转化的重要表现形式与表征。比如,海水蒸发变为水蒸汽(吸收能量),水蒸汽在空中随气流运动(物质迁移),在高山或高纬地区变为雪(释放能量)降落地表,当气候变暖时冰雪融化又变为水(吸收能量)流人海洋。在这样一个水的三态(水一水汽一冰)转化过程中,不仅完成了物质的循环(海洋一大气一高山、高纬地区一海洋),而且还完成了能量的传递(从大气吸收能量-一释放能量到大气-从大气吸收能量)。
能量的来源维持地表系统运行、地表环境发展的能量,主要来自太阳的辐射。尽管太阳辐射是地表系统运行与发展的主要能量来源,但地球内能也对地表系统与环境产生了不可忽视的作用与影响。地热是地球内部各种放射性元素所释放出的能量。地热另一重要的作用是,它提供动力引起地球内部物质的运动与迁移,从而成为火山活动、板块运动的原动力。火山活动、板块运动则改变了海陆的分布、地表的起伏,甚至对大气组成产生了不可忽视的影响,从而对地表系统(环境)施加影响。组成地表环境的岩石圈、水圈、大气圈、生物圈,不是绝然分开的,而是相互交叉、相互渗透,在空间上构成了一个立体交叉的结构。岩石圈中有水与大气的参与,水圈中含有大气,水是大气圈的组成成分,生物圈更是岩石圈、水圈、大气圈交叉融合的产物。很难找到一个明显的界限,将其截然分开。对于系统来说,一般都具有物质传输、能量流动、信息传递的功能。系统的结构决定了系统的功能。既然地球表层系统在结构上存在垂直分层、水平分异、立体交叉与多层次的特征,那么地球表层系统在各个圈层之间、各个地域之间、各个不同层次的系统之间,就可能存在着物质的传输、能量的流动和信息的传递。具体来说,垂直方向上,各个圈层之间、各个圈层内部的各个次级层次之间,都可能存在着物质的传输、能量的流动和信息的传递。例如,大气圈与水圈之间、大气圈与岩石圈之间、水圈与岩石圈之间存在着物质的传输、能量的流动和信息的传递。再如,大气圈中的对流层、平流层、中流层、暖层、散逸层之间,海洋的表层、中层与深层之间,岩石圈的地壳、上地幔、软流圈之间也存在物质的传输、能量的流动和信息的传递。水平方向上,大洋与大陆之间、大洋与大洋之间、大陆与大陆之间、地区与地区之间存在着物质的传输、能量的流动和信息的传递。通常所讲的海气相互作用、陆海相互作用,就是指由于海洋与大气、大陆与海洋之间的物质、能量、信息的交换而导致的正、负反馈作用。生物圈很难与其他圈层截然分开,它与其他圈层相互交织在一起,与其它圈层之间也存在着物质的传输、能量的流动和信息的传递。例如,生物圈与大气圈之间、生物圈与水圈之间、生物圈与岩石圈之间,以及生物圈内部的各个部分之间如动物、植物、微生物之间,乔木层、灌木层、枯枝落叶层之间,也都存在着物质的传输、能量的流动和信息的传递。不同层次之间同样存在物质的传输、能量的流动和信息的传递。通常所说的大气循环、水分循环、地质循环、生物地球化学循环(如碳循环、氮循环、磷循环、氧循环等)等,都是跨圈层、跨层次;在空间上立体交叉,在时间上具有不同尺度的物质传输过程。在这样的物质传输过程中,伴随着物态的变化、能量的流动与转化,以及信息的传递。
答案解析:
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