География и Геология

Антициклон (греч. anti – против, kyklon – вращающийся) – область высокого атмосферного
давления в тропосфере с постепенным понижением его от центральной части к
периферии.

Астеносфера (слабая сфера) –
предполагаемый верхний слой мантии, подстилающий литосферу, способный к вязкому
и пластическому течению под действием относительно малых напряжений,
позволяющий путем медленных движений постепенно создавать условия
гидростатического равновесия. Иначе говоря, это «жидкий подкорковой слой».

Геоморфология – наука о рельефе.

Гляциология – наука о льде и ледниках.

Климат – среднее состояние разных
метеорологических явлений. Климат также может пониматься как некоторая общая
характеристика системы, объединяющей атмосферу – гидросферу – криосферу.

Климат данной местности –
характерный для этой местности в
многолетнем разрезе режим погоды, обусловленный солнечной радиацией, характером
подстилающей поверхности и связанной с ними циркуляцией атмосферы.

Погода – совокупность процессов,
происходящих в атмосфере данного района в определенный момент времени.

Солнечная постоянная – полное
количество энергии радиации Солнца, проходящее за 1 мин. через площадку в 1 см²,
перпендикулярно к направлению его лучей и находящуюся на среднем расстоянии
Земли от Солнца за пределами земной атмосферы. Солнечная постоянная,
определенная на высоте 65 км
с помощью ракет, имеет приближенное значение 0,14 Вт/см².

Основные методы географии

Естественно-исторический метод можно
считать распространением сравнительного метода не только на морфологические
признаки тел, но и на их сущности черты, т.е. особенности внутреннего строения
и развития.

Сравнительный метод предполагает
сравнение различных флор, фаун, организмов в отношении гомологичных органов на
всех ступенях их развития. Сравнительный метод свойствен начальному этапу
научного познания.

Физико-географический метод
предполагает использование методов специальных наук, прежде всего физики,
математики, астрономии, географии.

ПЛАНЕТА ЗЕМЛЯ

Земля – не совсем шар, а эллипсоид,
называемый геоидом. В качестве размеров земного эллипсоида приняты размеры,
вычисленные Ф. Н. Красовским и А. А. Изотовым.

Основные размеры, характеризующие Землю

Из приблизительно 510 млн. км²
поверхности Земного шара на долю суши приходится 149 млн. км², или
около 29%.

Все явления и процессы на Земле могут
быть объяснены двумя источниками энергии: внутренней энергией Земли (эндогенные
силы) и энергией внешней (экзогенные силы), т.е. энергией Солнца и других
космических тел. Но принципиальные различия между этими видами энергии провести
трудно.

На Земле существует особый земной ритм
прихода и расхода тепла, притока света, слагающийся из годового (сезонного) и
суточного (дневного и ночного) ритмов. От этих ритмов в прямой зависимости
находится ход температуры грунтов, почв, водных бассейнов воздуха и т.п., а
также изменения относительной и абсолютной влажности воздуха, ход развития
растительности и живых организмов.

Исключительно важным для обеспечения
устойчивости относительных равновесий в пределах нашей планеты является то, что
интенсивность потока солнечной энергии для внешней поверхности воздушной
оболочки Земного шара равняется 13,097 Дж/(м·с), это – солнечная постоянная. В
зависимости от солнечной активности, расстояния от Солнца колебания этой постоянной
лежат в пределах всего 3 – 3,5%.

Поток солнечной энергии определяет и
состояние земной коры, которое регулируется принципом теплового равновесия
(принципом А. И. Воейкова). Этот принцип звучит так: если приход тепла от Солнца в течение длительного времени остается
постоянным или изменяется весьма незначительно, то теплопотери слоя земной коры
с переменными в году температурами приходят в равновесие с поступлением тепла
от Солнца и из более глубоких слоев. Вероятно, по этой причине температуру
земной поверхности в американской литературе иногда называют «равновесной
температурой».

Многообразие
ландшафтов, особенности земного рельефа. В настоящее время на Земле
происходит резкое изменение ландшафтов в результате активной деятельности
человечества. Сокращаются площади лесов, и в то же время возрастают площади,
занимаемые пустынями, степями и тундрой.

Образование пустынь обусловлено недостатком влаги, а также холодными
океаническими течениями. Пустыни характеризуются отсутствием рек и слабым
развитием почв.

Общая площадь всех степей земного шара составляет около 1/4 земной суши. К степям
относятся прерии, саванны, вельды, пампы (аналогичные территории, называемые
так в зависимости от языка проживающих народов).

Поддерживают существование степей и способствуют
их расширению несколько факторов.

1. Растительность зависит от количества
осадков. Деревьям требуется больше
воды, чем траве. Там, где среднегодовое количество осадков ниже критического минимума, деревья расти не
могут и земля покрывается травой.

2.
Существование степей поддерживает ветер. Постоянные сильные ветры уносят с листьев деревьев больше влаги,
чем могут извлечь из земли корни. У
травянистых растений площадь листьев относительно невелика, и они не страдают от такого губительного
обезвоживания.

3. Пожары уничтожают деревья, а корни
трав остаются неповрежденными.

4. Сама трава образует сплошную плотную
дернину, на которой не могут закрепиться
проростки деревьев.

5. Копытные и другие растительноядные
животные уничтожают молодые деревца
и кустарники. Человек вырубает леса на больших территориях.

Тундра
(от финского tunturi – безлесая голая
возвышенность) занимает 13 млн. км² – почти 1/10 часть земной суши,
расположенную к северу от верхней границы леса. В Южном полушарии тундры нет,
поскольку на соответствующих широтах находятся моря. Рост растений в тундре
сдерживается несколькими факторами: холодом, ветром, долгой полярной ночью,
летней засухой. Там, где средняя температура июля ниже 10°С, деревья вообще не
растут.

ЗЕМНЫЕ ОБОЛОЧКИ: БАРОСФЕРА, АТМОСФЕРА,

Земных оболочек, или геосфер, выделяют
очень много, мы же рассмотрим только основные: атмосферу, гидросферу,
литосферу, криосферу и баросферу. О биосфере речь уже велась (см. § 9), о
ноосфере мы будем говорить в главе XX.

Первые четыре оболочки называют
внешними оболочками Земли, последнюю – внутренней земной оболочкой. В основе
выделения этих оболочек лежат либо строго определенные параметры, либо ясные
научные идеи. Другие оболочки, такие, как, например, техносфера, антропосфера,
социосфера, мы рассматривать не будем. Во-первых, они выходят за пределы физической
географии, а во-вторых, они определены весьма расплывчато и, скорее всего,
ничего принципиального нового анализ этих оболочек не даст.

Земные оболочки различаются, прежде
всего, плотностью составляющих их физических веществ. Плотность воздуха даже в
самых нижних его слоях очень мала. При «нормальных условиях» (Т = 0°С, р =
101325 Па = 1 ат = 760 мм
рт. ст.) масса 1 дм³ (соответствует по объему 1 л) воздуха равна 1,2928 г. Масса 1 л воды составляет
приблизительно 1 кг.
Масса 1 дм³ горных пород равняется 2,5 – 2,8 кг.

Земные оболочки взаимосвязаны и
проникают друг в друга. Гидросфера практически всегда присутствует в литосфере
и в атмосфере, атмосфера – в литосфере и гидросфере и т.п. С атмосферой,
гидросферой и литосферой тесно переплетена криосфера. Во всех этих оболочках
присутствует биосфера. В литосфере бактерии встречаются до глубины 4 – 5 км от поверхности Земли, в
гидросфере – до максимальных глубин Мирового океана, в атмосфере – до основного
озонного слоя (от 25 до 36 км)
от поверхности Земли.

Баросфера. Представления о строении
Земли сформированы на основании математического моделирования и внешних
проявлений внутренней земной структуры. В первом приближении внутри Земли
находятся ядро, мантия и земная кора. Все эти элементы имеют в свою очередь
сложную структуру, состоят из концентрических слоев. Внутреннее ядро Земли
представляет собой шар диаметром 2500 км. Несмотря на температуру 4000°С,
вещество в этом шаре находится в состоянии, которое можно назвать твердым
вследствие огромного давления. Внешняя часть ядра – это шаровой слой толщиной 2200 км. Поскольку давление
здесь меньше, то основные составные элементы шарового слоя – железо и никель –
находятся в расплавленном состоянии. Мантия также существует в виде двух
шаровых слоев: 1000 км
и 1800-1900 км.
Если вести отсчет от центра Земного шара, то все слои мантии расположены между
радиусами 3450 и 6350 км.
Температура здесь достигает 3000°С. Над мантией находится земная кора, или
литосфера, толщиной в несколько десятков километров. Иногда самый верхний слой
мантии, расположенный непосредственно под земной корой, рассматривают как
особую оболочку – астеносферу.

Атмосфера. Атмосфера Земли состоит
из воздуха – смеси газов (азот –
78,08 %, кислород – 20,95 %, инертные газы и водород – 0,94 %, углекислый газ –
0,03 %, в небольших количествах О₃, СО, NH_3, CH₄, SO₂ и др.). Воздух в атмосфере загрязнен: даже над
открытым морем 1 см³ содержится более 1000 пылинок. В атмосферу с
земной поверхности непрерывным потоком поступают всевозможные примеси,
порождаемые геохимическими и биологическими процессами, а также человеческой
деятельностью. Прежде чем вернуться на Землю, в почву или воды, эти вещества
вместе с потоками воздуха странствуют в атмосфере, участвуя в микрохимических и
микрофизических процессах.

Основными процессами в атмосфере
являются солнечная радиация и конвективный теплообмен. Исследования атмосферы
сводятся к выявлению в ней изотерм и изобар (линий и поверхностей системы
координат, соответствующих постоянным температуре и давлению), а также
аналогичных линий, характеризующих распределения влагосодержания. В атмосфере
имеются свои узловые регионы с устойчивыми минимумами и максимумами температуры
и давления, например исландский и алеутский минимумы давления. Именно в районе
исландского минимума обычно зарождаются циклоны, проходящие через всю Европу с
запада на восток. Кроме того, существуют области, в которых слабое давление
летом сменяется повешенным давлением зимой. Примером может служить внутренняя
часть Азии (в частности, Восточная Сибирь).

В рамках общей циркуляции атмосферы
воздушные массы перемещаются от экватора к полюсам. В узкой экваториальной
(наиболее нагреваемой) зоне практически во все времена года господствует малое
барометрическое давление. Поднимающиеся массы воздуха растекаются к северу и к
югу от экватора. В процессе этого перемещения воздух несколько раз опускается и
поднимается. Например, 30° северной широты и 30° южной широты соответствуют
поясам высокого давления, где воздух опускается вниз.

Важную роль в тепловом балансе Земли
играет Антарктида. Именно здесь Земля через атмосферу радиационным путем теряет
основное количества тепла, полученного от Солнца, – оно уходит в космическое
пространство. Огромный контраст температуры подстилающей поверхности материка и
относительно теплых вод, омывающих берега Антарктиды, обусловливает большой
градиент атмосферного давления и, следовательно, очень сильные ветры. Воздух
над Антарктидой имеет двухслойную циркуляцию.

Климат
и погода. Климат определяется двумя основными факторами: температурой и
влажностью. Менее важные факторы – рельеф и тип почвы. Однако сам по себе
климат как общепланетарное явление является результатом саморегулирующихся
процессов в атмосфере. Последняя представляет собой сложную систему (с почти
постоянным поступлением энергии извне), находящуюся в состоянии, близком к
неустойчивому равновесию, с балансом энергии, зависящим от соотношения площадей
его подсистем. Количественная теория климата еще не создана. Для ее создания
необходимо изучить гидрометеорологические процессы в масштабах всей планеты как
единое взаимосвязанное целое.

Погода отличается изменчивостью и
теснейшей взаимосвязанностью процессов, обусловливающих ее. Температура влияет
на давление, давление – на ветры, ветры – на температуру и т.д. «Кухней» погоды
(и климата) является, прежде всего, взаимодействие прилегающих слоев атмосферы
и океана, которое ввиду сложности протекающих при этом процессов изучено еще
совершенно недостаточно. Взаимодействие атмосферы с сушей исследовано гораздо
лучше. Здесь можно выделить планетарный пограничный слой атмосферы, средняя
толщина которого равна приблизительно 1 км. Над сушей основная часть кинетической
энергии турбулентных движений атмосферы переходит в тепло именно в пределах
этого слоя. Имеется много экспериментальных данных и математических моделей,
описывающих это явление.

Мировой
океан занимает приблизительно 71% общей поверхности планеты. Средняя
глубина вод океана составляет 3,8 км, общий объем воды – приблизительно 1 млрд. 340 млн.
км³. Тихий океан – самый протяженный и самый глубокий. Его площадь
равна 170 млн. км². Площадь Атлантического океана равна 91,5 млн. км²,
а площадь Индийского океана – 76 млн. км². Соленость вод морей и
океанов составляет в среднем 35 промилле (pro mille – одна
тысячная величины, или 0,1 %).

Озера,
болота обладают огромным многообразием. По генезису озера могут быть ледниковыми,
проточными, термокарстовыми, солеными. Бывают озера, промерзающие до дна и
частично. Есть озера, в которых солнечные лучи достигают дна (глубиной 4,5 м и менее). Их часто
называют прудами, и в них имеется растительность по всей поверхности дна. В целом
растительная и животная жизнь озер очень разнообразна. Однако первопричиной
происхождения большинства озер является таяние ледников. Болотами называются
участки земной поверхности, избыточно увлажненные пресной или соленой водой.
Наиболее распространенные болота травяные, меховые, смешанные.

Ледники
занимают на Земном шаре площадь, приблизительно равную 16 млн. км².
Если бы весь этот лед растаял, то уровень Мирового океана повысился на 50 м. Среди современных
ледников гляциологи различают два типа – материковые покровы, или щиты, и горные ледники. Наиболее крупные современные материковые ледниковые
покровы расположены в Антарктиде и Гренландии. В некоторых их районах толщина
льда превышает 3200 м.
На вершинах высоких гор и горных хребтов ледники являются составной частью горных снегов. Высота снеговой линии
зависит от количества осадков. В Пиренеях она составляет 2800 м, на Кавказе – 2900-3500 м, в горах Тянь-Шаня –
3500-4500 м.
Наиболее распространены ледники скандинавского типа (плоские вершины, небольшие
языки) и альпийского типа (долинные, заполняющие речные долины, и висячие
языки, характерные для высоких гор).

В реках
течение и расход воды определяются наклоном русла, который, в свою очередь,
определяется отношением разности высот двух пунктов к длине участка,
расположенного между этими пунктами. Уклон русла многих равнинных рек ничтожно
мал. Так, например, уклон Волги от Волгограда до Астрахани составляет 0,00002,
а Днепра – от Каховки до Херсона – 0,00001. Это означает понижение уровня реки
на 2 и 1 см
соответственно на 1 км
длины. Даже из этих цифр видно, что строительство гидроэлектростанций на Днепре
и Волге должно было поставить их течение на грань состояния стоячей воды, что
имеет место на некоторых участках этих рек.

Криосфера, почва, геомагнетизм.
Криосфера (от греч. kryos – мороз,
холод, лед) – оболочка Земли, характеризуемая отрицательной (нулевой)
температурой, при которой вода, содержащаяся
в этой оболочке в парообразном, свободном или связанном с другими
компонентами (физическом или химическом) видах, может существовать в твердой
фазе (снег, лед, иней и т.д.). Криосфера включает также твердые толщи горных
пород и относительно сухие воздушные массы с отрицательной температурой, в
которых естественными или искусственными путями могут создаваться условия для
конденсации воды. В космосе оболочки, подобные криосфере, имеют огромное
распространение.

Магнитные
явления, наблюдаемые на земной поверхности, в атмосфере и космосе, дают
основание считать Землю огромным магнитом с двумя четко выраженными магнитными
полюсами. Северный магнитный полюс находится в северной Америке на полуострове
Ботия (70°5’3″ северной широты и 96°45’3″ западной долготы). Южный
магнитный полюс находится в Антарктиде на станции Восток (75°6′ южной широты и
154°8′ восточной долготы). Линии магнитных сил образуют магнитные меридианы,
которые не совпадают с географическими. В действии магнитных сил встречаются
аномалии, которые иногда имеют распространение на тысячи километров. Имеют
место и магнитные бури, благодаря которым возникают серьезные радиопомехи,
вплоть до прекращения связи. Установлено, что магнитные бури тесно связаны с
полярными сияниями и имеют 11-летнюю периодичность, совпадающую с 11-летней периодичностью
возникновения солнечных пятен.

Магнитное поле Земли имеет яркую
историю, его изучает палеомагнетизм. Этой наукой были установлены два важнейших
факта: 1) полярность магнитного поля Земли несколько раз менялась на протяжении
истории ее развития; 2) расположение континентов относительно магнитных полюсов
радикально менялось, подчиняясь определенной системе. Эти факты означают не
просто перемещение магнитных полюсов, но и то, что континенты меняют магнитную
ориентацию относительно друг друга. Последнее является надежным доказательством
дрейфа континентов.

ВОПРОСЫ
ДЛЯ СЕМИНАРОВ

1. Чем обязана физическая география
португальскому принцу Генриху Мореплавателю и немецкому естествоиспытателю А.
Гумбольдту?

2. Каковы основные физические параметры
планеты Земля? Характеристики поверхности Земли?

3. Что такое землетрясение?

4. Каковы особенности земного
магнетизма?

5. Что такое криосфера и как она
проявляет себя в других земных оболочках?

6. Какие Вы знаете катастрофы в истории
Земли?