一、系统的边界——地理面
识别地理系统的边界，在于规定地理学研究的对象与范围，同时也在于体现地理系统有别于其他系统的特质，由此在地理系统分析中应判明边界条件约束的基础。我们规定了地理面，作为地理系统在全球规模上的边界，并且认为：从地理学研究的基本内容出发，需要从地球中心直至宇宙空间这样庞大的自然环境中，划出一个特定的部分，即为本书所称的地理面。从几何学的定义看，面是不具备厚度的，但我们所规定的地理面，却有某个特定的厚度，与几何上所讲的面，有些背离。但是若以地理面的厚度同地球的内部环境和外部环境的厚度相比，则小得可以忽略不计，因此从这个意义上讲，称之为地理面也是无可非议的。
苏联地理学家将此空间范围（即通常所称的地理壳）规定为30～40公里的厚度，即从地表向上到达对流层顶和从地表向下达到沉积岩石圈的底部之间的距离。这种把实质上已属于地质学、地球物理学和大气物理学的研究范围，都纳入地理学研究领域的见解，使许多人陷于迷惘的境地。美国著名地理学家斯川勒则把人类的环境规定为地理学研究的范围，这代表了一种更加实际的倾向。鉴于前者过大和后者过小的划分，我们拟定了一个新的地理面的界限：地理面的上限规定为大气边界层（即摩擦层）的顶部，一般距地表以上500～1000米的高度（图3-1）。
在地表之上的这个层次中，地球转动的摩擦力起到一定的影响，过了其顶部即达自由大气，即成为地理系统的环境。与此相对应，地理面的下限规定为太阳辐射能作用的地下终止线（一般按多年平均的地下温度或水下温度的变幅稳定线），该线在陆地的深度约为25～30米，在海洋中可达100米。超过终止线的深度，也变成为地理系统的环境。
作出这样的规定，有其丰富的内涵，并且拟从如下4个方面加以阐述。
（一）地理面涵盖地表独特的三相界面
在自然界中，物质的界面是一种特殊的存在条件。处于界面处的物质，其物理化学特性，常比物质内部所具有的特性要复杂得多，其动态特性也活跃得多。而地理面恰好更紧密地围绕着固—气、液—气和固—液3种界面或者复合界面而存在。地球上的其他任何部分，即从地理面向上或向下，均不具备这种特殊的条件。
假如把一块固体物质粉碎之后，微粒的总表面积肯定大于粉碎前这块固体的表面积，而且粉碎的愈细，微粒的总表面积就愈大。取一个边长为1厘米的立方体土块，其总表面积为6平方厘米，但若将它切成边长为0.5厘米的8个小立方体时，其总表面积立即增大为12平方厘米，照此分割下去，当切割的土壤微粒边长达到10-7厘米时，原来只有6平方厘米表面积的土块，这时的总表面积将达到6000平方米，比原来增长6×109倍。这种随着颗粒变细，物体总表面积急剧增大的现象，在地理面中是十分普遍的。这对表现界面条件的效应，起着巨大作用（图3-2）。
以地球的陆地表面与大气相接触的固—气界面而言，的确具有总表面积不断变化的趋势。陆地表层时刻不停地遭到强烈的风化作用，使得整块岩石不断粉碎变细，增加了表面积。若这些细碎
的颗粒进一步形成为土壤时，其总表面积就会有更大的增长；农业耕作措施的耕、耙、中耕等人为措施，也都是增加表面积的手段。我们知道，目前地球的陆地表面积约为150×106平方公里，假若在地面以下1米深的距离内，统统由平均边长1厘米的颗粒组成，则其总表面积立即比原来增大1000倍。这样，在地表处，空气与固体相接的界面（固—气）、空气与土壤水分相接的界面（气—液）以及土壤水分与土壤颗粒相接的界面（固—液），就相对地要大得多。由此带来的第一个直接结果，就是所具有的表面能相当巨大。