Поиск по сайту

Геофизические свойства почвенного покрова

Цитологические свойства почв являются ведущими факторами формирования геофизических свойств литогенной основы ландшафтов. Среди них наибольшее значение имеют такие характеристики, как механический состав, пористость, плотность, влажность, теплопроводность, цвет и отражательная способность.
Гранулометрический и минералогический состав литогенной основы ландшафта зависит от многих причин, связанных с ее происхождением и дальнейшей историей существования и преобразования. Природные и антропогенные факторы чрезвычайно разнообразны, что в свою очередь ведет к разнообразию литогенной основы ландшафта по этим показателям и физическим свойствам.
Так, например, глинистые частицы, обладая высокой дисперсностью, обволакивают более крупные зерна грунта. Это способствует созданию в грунтах структурных, агрегатных элементов или блоков, объединяющих отдельные минеральные частицы. Размеры, форма, устойчивость, характер связей отдельных блоков весьма разнообразны. Например, структура различных типов почв и их генетических горизонтов: зернистая", комковатая, ореховидная и т.д. Эти структурные образования оказывают определенное влияние на физические свойства литогенной основы ландшафта. В частности, зернистая структура глинистых и суглинистых почв резко повышает их водопроницаемость и возможность газообмена.
Одним из важных геофизических свойств почвенного покрова является пористость (совокупность пространств, пор между твердой фазой сухой породы). Она определяет содержание в породах газов и жидкостей (газо- и водопроницаемость),  а  также их  плотность  и тепло-
проводность.
Пористость зависит от многих причин, но прежде вето — от формы и величины зерен пород. Если порода сложена из частиц одинакового размера, но по-разному окатанных, Пористость будет меньше при лучшей окатанности этих частиц.
Сказывается на величине пористости и степень неоднородности гранулометрического состава, отсортированность материала. При увеличении неоднородности грунта пористость уменьшается. Наличие цементирующего компонента и уплотнения породы также способствует уменьшению пористости. (Пористость колеблется в очень широких пределах — от долей процента до 90%. Наибольшая величина пористости у глин).
Плотность пород характеризует отношение массы к объему. Плотность осадочных пород и продуктов выветривания в основном зависит от их пористости, минералогического состава, количества органических веществ, увлажненности, наличия цементирующего материала. Плотность увеличивается с глубиной залегания пород под влиянием давления.
Хорошо отсортированные пески, песчаники, высокопористые глины и другие нецементированные обломочные породы обладают небольшой плотностью — от 1 до 2 г/см3. Те же породы, будучи насыщенными сильноминерализованными водами и сцементированные железистым, доломитовым и другими тяжелыми цементами, отличаются повышенной плотностью — около 2,5 г/см . От плотности зависит устойчивость поверхности к эрозионным процессам. Например, ветер начинает переносить песок при скорости 3 м/сек, супесь — 4 м/сек, глину — 9 м/сек.
Важным понятием физических свойств литогенной основы ландшафта является водопрочность грунтов, их способность сохранять механическую прочность и устойчивость при соприкосновении со спокойной или движущейся водой. Под воздействием воды происходит ослабление структурных связей между частицами и агрегатами грунта. Например, в сухой глине молекулярные структурные связи между отдельными частицами весьма велики, что и обусловливает плотность и прочность таких глин. Но смачивание водой ведет к тому, что
молекулы воды обволакивают частицы и отделяют их друг от друга, нарушая тем самым тесноту их связей. Порода при этом размокает, утрачивает плотность и прочность, легко деформируется и даже расплывается. Чем выше дисперсность пород, тем больше они размокают. Наличие цемента в,породах препятствует их размоканию.
Влажность определяется содержанием воды в горной породе или почве. Способность горных пород или почв удерживать то или иное количество влаги называется влагоемкостью.
Грунты и почвы всегда содержат какое-то количество воды в том или ином состоянии. С ростом влажности изменяются свойства удерживаемой воды. По этим свойствам различают гигроскопическую (плотносвязанную и рыхлосвязанную), капиллярную и свободную влагу. Кроме того, в грунтах содержится химически связанная вода, входящая в состав кристаллических решеток минералов.
От уровня грунтовых вод по капиллярным порам поднимается капиллярная вода. Высота поднятия зависит в основном от диаметра пор: в глинах она большая, до 5-8 м, а в песках вода поднимается всего на десятки сантиметров. Наличие защемленного в порах воздуха ограничивает подъем капиллярной воды. Так как разные минералы различаются формой частиц и смачиваемостью, минералогический состав грунтов, наряду с гранулометрическим, оказывает влияние на величину капиллярного поднятия. Капиллярная вода играет очень большую роль в жизни ландшафтов, способствуя увлажнению вышележащих слоев.
По степени увлажненности различные участки литогенной основы ландшафтов очень неоднородны. Большие различия могут наблюдаться даже в близлежащих природных комплексах.
Тепловые свойства литогенной основы тесно связаны с механическим составом, пористостью, влажностью и другими характеристиками фунтов. Распределение температур по поверхности литогенной основы ландшафтов определяется не только приходом тепла ( от солнца, с атмосферными осадка-
ми и др.), но и способностью этой поверхности ассимилировать тепло, теплоемкостью лйтогенной основы, а также способностью ее к теплообмену, теплопроводностью и температуропроводностью  .
Теплоемкость, т.е. способность пород поглощать тепло при теплообмене, существенно различается’между органическим веществом и минералами. Последние поглощают тепла в несколько раз меньше, чем органическое вещество и вода. Поэтому, в зависимости от увлажнения и содержания органического вещества, теплоемкость лйтогенной основы в разных природных комплексах будет весьма различной.
‘Способность горных пород и почв к передаче тепла определяется их теплопроводностью. В породах, где твердые частицы плотно прижаты друг к другу (например, в массивных магматических и осадочных образованиях), теплообмен осуществляется путем передачи энергии непосредственным соприкосновением молекул и атомов, находящихся в тепловом движении. В случае максимального влагонасыщения пористых пород передача тепла происходит в результате теплопроводности и конвекции этой влаги. В обоих приведенных примерах теплопроводность достигает максимального значения. С увеличением пористости пород теплопроводность ослабевает. Например, в сухих песках, где поры заполнены воздухом, плохо проводящим тепло, вся поступающая от солнца тепловая энергия остается в верхнем маломощном слое. Это тепло в большом количестве идет на турбулентный теплообмен с воздухом, температура которого в таком случае повышается. Влажные глины, напротив, отводят солнечное тепло вглубь, и воздух над ними получает меньше тепла.
Скорость изменения температуры пород вследствие поглощения или отдачи тепла называется температуропроводностью. Она обусловливается степенью соответствия между поступающим теппом и теплопроводностью. При высокой теплопроводности и малой теплоемкости температуропроводность достигает высоких значений.
Верхний слой лйтогенной основы представлен почвой, которая непосредственно взаимодействует с солнечной энергией,
атмосферой, биотой. Физические свойства почв во многом определяются свойствами почвообразующих горных пород. Но сами почвы имеют ряд специфических черт — содержат органическое вещество, новообразования, в них располагаются микроорганизмы, корни растений, обитают животные — зем-лерои, непрерывно влияющие на почву, и т.д. Почвообразование, как правило, определяет цвет пород на поверхности литогенной основы. В связи с этим меняется и отражательная способность этой поверхности. Так, свежевспаханные влажные черноземовидные почвы отражают всего лишь 5-7% солнечной радиации, вспаханные подзолы — до 30%, поч-вообразующие бурые суглинки — около 18-19%.
Геофизические свойства почвенного покрова определяются многими факторами, отличаются пространственной неоднородностью и могут быстро меняться от места к месту. Специфика различных природных комплексов в большей степени связана с неоднородностью этих свойств.

Любая промывка теплообменника: широкий спектр материалов на alhim.com.ua.

Этой темы так же касаются следующие публикации:
  • Понятие о литогенной основе ландшафтов.
  • Виды энергии и ее геофизическое значение в ландшафтах.
  • Роль снежного покрова
  • Составляющие радиационного баланса и теплоэнергетическая изменчивость природных комплексов.
  • Интересное