Непосредственному наблюдению доступны атмосфера, гидросфера, биосфера и самая верхняя часть земной коры.

Атмосфера по распределенной в ней температуре снизу вверх подразделяется на тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу и экзосферу. Тропосфера составляет около 80 % всей массы атмосферы и достигает высоты 16—18 км в экваториальной части и 8—10 км в полярных областях. Стратосфера простирается до высоты 55 км и имеет у верхней границы слой озона. Далее идут до высоты 80 км мезосфера, до 800—1000 км термосфера и выше располагается экзосфера (сфера рассеивания), составляющая не более 0,5 % массы земной атмосферы (см. рис. 1). В состав атмосферы входит азот (75,51 %), кислород (23,3 %), аргон (1,28 %), углекислота (0,04 %) и другие газы и почти весь водяной пар. Содержание озона (03) равно 3,1 х 10IS г, а кислорода (03) 1,192 х х1021 г. Наиболее низкая температура зафиксирована в Антарктиде (—87 °С), а на территории России в Якутии (—71 °С).

Гидросфера — водная оболочка, которая играет большую роль в геологических процессах Земли. В ее состав входят все воды Земли (океаны, моря, реки, озера, материковые льды и т. д.). Гидросфера не образует сплошного слоя и покрывает земную поверхность на 70,8 %. Средняя мощность ее около 3,8 км, наибольшая—свыше II км (11 521 м —Марианская впадина в Тихом океане).

Гидросфера Земли значительно моложе самой планеты. На первых этапах своего существования поверхность Земли была полностью безводной, да и в атмосфере водяного пара практически не было. Образование гидросферы обусловлено процессами отделения воды из вещества мантии. Гидросфера в настоящее время составляет неразрывное единство с литосферой, атмосферой и биосферой. Именно для последней — биосферы — весьма важное значение имеют уникальные свойства воды, как химического соединения, например, изменения в объеме при переходе воды из одного фазового состояния в другое (при замерзании, при испарении); высокая растворяющая способность по отношению почти ко всем соединениям на Земле.

Химический состав гидросферы весьма разнообразен: от весьма пресных до очень соленых вод типа рассолов.

Более 98 % всех водных ресурсов Земли составляют соленые воды океанов, морей и некоторых озер, а также минерализованные подзем­ные воды. Общий объем пресной воды на Земле равен 28,25 млн. км\ что составляет всего лишь около 2 % общего объема гидросферы, при этом наибольшая часть пресных вод сосредоточена в материковых льдах Антарктиды, Гренландии, полярных островов и высокогорных областей. Это вода в настоящее время малодоступна для практического использования человеком.

В Мировом океане содержится 1,4 х 103 диоксида углерода (СО2), что почти в 60 раз больше, чем в атмосфере; кислорода в океане растворено 8 х 1013 г или почти в 150 раз меньше, чем в атмосфере. Ежегодно реки сносят в океаны около 2,53 х 10'6 г терригенного материала с суши, из них почти 2,25 х 10'6 г приходится на взвесь, остальное — растворимые и органические вещества.

Соленость (средняя) морской воды равна 3,5 % (35 г/л). В морской воде содержится кроме хлоридов, сульфатов и карбонатов также йод, фтор, фосфор, рубидий, цезий, золото и другие элементы. В воде растворено 0,48 х 10" г солей.

Гидросфера играет важную роль в проявлении многих геологических процессов, особенно в поверхностной зоне земной коры. С одной стороны, под воздействием гидросферы происходит интенсивное разрушение горных пород и их перемещение, переотложение, с другой — гидросфера выступает как мощный созидательный фактор, являясь по существу бассейном для накопления в ее пределах значительных толщ осадков разного состава.

Биосфера находится в постоянном взаимодействии с литосферой, гидросферой и атмосферой, что существенно сказывается на составе и строении литосферы.

В целом под биосферой в настоящее время понимают область распространения живого вещества (живые организмы известных науке форм); это сложноорганизованная оболочка, связанная биохимически­ми (и геохимическими) циклами миграции вещества, энергии и ин­формации. Академик В.И. Вернадский в понятие биосферы включает все структуры Земли, генетически связанные с живым веществом, прошлой или современной деятельностью живых организмов. Большая часть геологической истории Земли связана с деятельностью живых организмов особенно в поверхностной части земной коры, например, это весьма мощные осадочные толщи органогенных горных пород — известняков, диатомитов и др. Область распространения биосферы ограничивается в атмосфере озоновым слоем. В недра Земли до последнего времени биосфера распространялась до глубины Марианской впадины 11521 м, однако при бурении Кольской сверхглубокой скважины достигнута глубина более 12 км, а это означает, что на данную глубину осуществлено проникновение живого вещества.