ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.09.2020
Просмотров: 4654
Скачиваний: 7
другие планеты, из межзвездных пыли и газов около 5 млрд лет тому назад. В догеологический
период развития Земли, закончившийся 4,5 млрд лет назад, происходила ее аккреция, поверхность
бомбардировалась метеоритами и испытывала мощнейшие приливные колебания от близко
расположенной Луны. Географической оболочки как комплекса сфер тогда не существовало.
Первый – геологический этап развития географической оболочки начался вместе с ранним
геологическим этапом развития Земли (4,6 млрд лет назад) и захватил всю ее до-кембрийскую
историю, продолжаясь до начала фанерозоя (570 млн лет назад). Это был период образования
гидросферы и атмосферы при дегазации мантии. Концентрация тяжелых элементов (железа, никеля)
в центре Земли и быстрое ее вращение обусловили возникновение вокруг Земли мощного магнитного
поля, защищающего земную поверхность от космического излучения. Возникли мощные толщи
континентальной земной коры наряду с первичной океанической, а к концу этапа континентальная
кора стала раскалываться на плиты и вместе с возникающей при этом молодой океанической корой
начала дрейфовать по вязкой астеносфере.
На этом этапе 3,6–3,8 млрд лет тому назад в водной среде появились первые признаки жизни,
которая к концу геологического этапа завоевала океанические пространства Земли. В то время
органика еще не играла важной роли в развитии географической оболочки, как это происходит
сейчас.
Второй этап развития географической оболочки (от 570 млн до 40 тыс. лет назад) включает
палеозой, мезозой и почти весь кайнозой. Этот этап характеризуется образованием озонового экрана,
формированием современной атмосферы и гидросферы, резким качественным и количественным
скачком в развитии органического мира, началом образования почв. Причем, как и на предыдущем
этапе, периоды эволюционного развития чередовались с периодами, имевшими катастрофический
характер. Это относится как к неорганической, так и органической природе. Так, периоды спокойной
эволюции живых организмов (гомеостаза) сменялись периодами массового вымирания растений и
животных (за рассматриваемый этап зафиксированы четыре таких периода).
Третий этап (40 тыс. лет назад – наше время) начинается с появления современного человека
разумного (Homo sapiens), точнее, с началом заметного и все возрастающего воздействия человека на
окружающую его природную среду
1
.
В заключение следует сказать, что развитие географической оболочки шло по линии усложнения
ее структуры, сопровождаясь процессами и явлениями, еще далеко не познанными человеком. Как
удачно в связи с этим отметил один из географов, географическая оболочка представляет собой
единичный уникальный объект с загадочным прошлым и непредсказуемым будущим.
21.2. Основные закономерности географической оболочки
Географическая оболочка обладает рядом общих закономерностей. К ним относятся: целостность,
ритмичность развития, горизонтальная зональность, азональность, полярная асимметрия.
Целостность – единство географической оболочки, обусловленное тесной взаимосвязью
слагающих ее компонентов. Причем географическая оболочка не механическая сумма компонентов, а
качественно новое образование, обладающее своими особенностями и развивающееся как единое
целое. В результате взаимодействия компонентов в природных комплексах осуществляется
продуцирование живого вещества и образуется почва. Изменение в пределах природного комплекса
одного из компонентов приводит к изменению других и природного комплекса в целом.
В подтверждение сказанного можно привести много примеров. Наиболее ярким из них для
географической оболочки является пример с появлением течения Эль-Ниньо в экваториальной части
Тихого океана.
Обычно здесь дуют ветры пассаты и морские течения движутся от берегов Америки к Азии.
Однако с интервалом в 4 – 7 лет ситуация меняется. Ветры по неизвестным пока причинам изменяют
свое направление на обратное, направляясь к берегам Южной Америки. Под их влиянием возникает
теплое течение Эль-Ниньо, оттесняющее от побережья материка холодные воды Перуанского
течения, богатые планктоном. Появляется это течение у берегов Эквадора в полосе 5 – 7° ю. ш.,
омывает берега Перу и северной части Чили, проникая до 15° ю. ш., а иногда и южнее. Это
происходит обычно в конце года (название течения, возникающего, как правило, под Рождество,
означает в переводе с испанского «младенец» и идет от младенца Христа), продолжается 12–15
месяцев и сопровождается катастрофическими последствиями для Южной Америки: обильным
выпадением осадков в виде ливней, наводнениями, развитием селей, обвалов, эрозии, размножением
вредных насекомых, отходом от берегов рыбы в связи с приходом теплых вод и т. д. К настоящему
времени выявлена зависимость погодных условий во многих регионах нашей планеты от течения
Эль-Ниньо: необычно сильные ливни в Японии, жестокие засухи в Южной Африке, засухи и лесные
пожары в Австралии, бурные наводнения в Англии, обильное выпадение зимних осадков в районах
Восточного Средиземноморья. Его возникновение влияет и на экономику многих стран, прежде всего
на производство сельскохозяйственных культур (кофе, какао-бобов, чая, сахарного тростника и др.) и
на рыболовство. Наиболее интенсивным в прошлом столетии было Эль-Ниньо в 1982–1983 гг.
Подсчитано, что течение за это время нанесло мировой экономике материальный ущерб в размере
около 14 млрд долларов и привело к гибели 20 тыс. человек.
Другие примеры проявления целостности географической оболочки приведены на схеме 3.
Целостность географической оболочки достигается круговоротом энергии и вещества.
Круговороты энергии выражаются балансами. Для географической оболочки наиболее типичны
радиационный и тепловой балансы. Что касается круговоротов вещества, то в них вовлечено
вещество всех сфер географической оболочки.
Круговороты в географической оболочке различны по своей сложности. Одни из них, например
циркуляция атмосферы, система морских течений или движения масс в недрах Земли, представляют
собой механические движения, другие (круговорот воды) сопровождаются сменой агрегатного
состояния вещества, третьи (биологический круговорот и изменение вещества в литосфере) –
химическими превращениями.
В результате круговоротов в географической оболочке происходит взаимодействие между
частными оболочками, в процессе которого они обмениваются веществом и энергией. Иногда
утверждают, что атмосфера, гидросфера и литосфера проникают друг в друга. На самом деле это не
так: проникают друг в друга не геосферы, а их компоненты. Так, твердые частицы литосферы
попадают в атмосферу и гидросферу, воздух проникает в литосферу и гидросферу и т. д. Частицы
вещества, попавшие из одной сферы в другую, становятся неотъемлемой частью последней. Вода и
твердые частицы атмосферы – ее составные части, так же как газы и твердые частицы, находящиеся в
водных объектах, принадлежат гидросфере. Наличие веществ, попавших из одной оболочки в
другую, формируют в той или иной степени свойства этой оболочки.
Типичным примером круговорота, связывающего все структурные части географической
оболочки, можно назвать круговорот воды. Известны общий, глобальный круговорот и частные:
океан – атмосфера, материк – атмосфера, внутриокеанический, внутриатмо-сферный, внутриземной
и др. Все круговороты воды происходят за счет механического перемещения огромных масс воды, но
многие из них – между различными сферами, сопровождаются фазовыми переходами воды или же
происходят с участием некоторых специфических сил, например поверхностного натяжения.
Глобальный круговорот воды, захватывающий все сферы, сопровождается, помимо этого, и
химическими превращениями воды – вхождением ее молекул в минералы, в организмы. Полный
(глобальный) круговорот воды со всеми его частными составляющими хорошо представлен на схеме
Л. С. Абрамова (рис. 146). Всего там представлено 23 цикла влагооборота.
Целостность – важнейшая географическая закономерность, на знании которой основывается
теория и практика рационального природопользования. Учет этой закономерности позволяет
предвидеть возможные изменения в природе, давать географический прогноз результатам
воздействия человека на природу, осуществлять географическую экспертизу проектов, связанных с
хозяйственным освоением тех или иных территорий.
Географической оболочке свойственна ритмичность развития – повторяемость во времени тех или
иных явлений. Существуют две формы ритмики: периодическая и циклическая. Под периодами
понимают ритмы одинаковой длительности, под циклами – переменной продолжительности. В
природе существуют ритмы разной продолжительности – суточные, внутривековые, многовековые и
сверхвековые, имеющие и разное происхождение. Проявляясь одновременно, ритмы накладываются
один на другой, в одних случаях усиливая, в других – ослабляя друг друга.
Суточная ритмика, обусловленная вращением Земли вокруг оси, проявляется в изменении
температуры, давления, влажности воздуха, облачности, силы ветра, в явлениях приливов и отливов,
циркуляции бризов, в функционировании живых организмов и в ряде других явлений. Суточная
ритмика на разных широтах имеет свою специфику. Это связано с продолжительностью освещения и
высотой Солнца над горизонтом.
Схема 3
рис. 146. Полный и частные круговороты воды в природе
Годовая ритмика проявляется в смене времен года, в образовании муссонов, в изменении
интенсивности экзогенных процессов, а также процессов почвообразования и разрушения горных
пород, сезонности в хозяйственной деятельности человека. В разных природных регионах
выделяется различное количество сезонов года. Так, в экваториальном поясе есть лишь один сезон
года – жаркий влажный, в саваннах выделяются два сезона: сухой и влажный. В умеренных широтах
климатологи предлагают выделять даже шесть сезонов года: помимо известных четырех, еще два –
предзимье и предвесенье. Предзимье – это период с момента перехода среднесуточной температуры
осенью через 0°С до установления устойчивого снежного покрова. Предвесенье начинается с начала
таяния снежного покрова до его полного схода. Как видно, годовая ритмика лучше всего выражена в
умеренном поясе и очень слабо – в экваториальном. Сезоны года в разных регионах могут иметь и
разные названия. Вряд ли правомерно выделять зимний сезон в низких широтах. Следует иметь в
виду, что в разных природных регионах причины годовой ритмики различны. Так, в приполярных
широтах она определяется световым режимом, в умеренных – ходом температур, в
субэкваториальных – режимом увлажнения.
Из внутривековых ритмов наиболее четко выражены 11-летние, связанные с изменением
солнечной активности. Она оказывает большое влияние на магнитное поле и ионосферу Земли и
через них – на многие процессы в географической оболочке. Это приводит к периодическому
изменению атмосферных процессов, в частности к углублению циклонов и усилению антициклонов,
колебаниям речного стока, изменению интенсивности осадконакопления в озерах. Ритмы солнечной
активности влияют на рост древесных растений, что отражается на толщине их годичных колец,
способствуют периодическим вспышкам эпидемических заболеваний, а также массовому
размножению вредителей леса и сельскохозяйственных культур, в том числе саранчи. Как полагал
известный гелиобиолог А.Л. Чижевский, 11-летние ритмы влияют не только на развитие многих
природных процессов, но и на организм животных и человека, а также на его жизнь и деятельность.
Интересно отметить, что ныне некоторые геологи связывают тектоническую активность с солнечной
активностью. Сенсационное заявление на эту тему было сделано на Международном геологическом
конгрессе, состоявшемся в 1996 г. в Пекине. Сотрудники Института геологии Китая выявили
цикличность землетрясений в восточной части своей страны. Ровно через каждые 22 года (удвоенный
солнечный цикл) в этом районе происходит возмущение земной коры. Ему предшествует активность
пятен на Солнце. Ученые изучили исторические хроники начиная с 1888 г. и нашли полное
подтверждение своих выводов относительно 22-летних циклов активности земной коры, приводящих
к землетрясениям.
Многовековые ритмы проявляются лишь в отдельных процессах и явлениях. Среди них лучше
других проявляется ритм продолжительностью 1800–1900 лет, установленный А.В. Шнитниковым. В
нем выделяются три фазы: трансгрессивная (прохладно-влажного климата), развивающаяся быстро,
но короткая (300–500 лет); регрессивная (сухого и теплого климата), развивающаяся медленно (600 –
800 лет); переходная (700–800 лет). В трансгрессивную фазу усиливается оледенение на Земле,
увеличивается сток рек, повышается уровень озер. В регрессивную фазу ледники, наоборот,
отступают, реки мелеют, уровень воды в озерах понижается.
Рассматриваемый ритм связан с изменением приливообразующих сил. Примерно через каждые
1800 лет Солнце, Луна и Земля оказываются в одной плоскости и на одной прямой, а расстояние
между Землей и Солнцем при этом становится наименьшим. Приливные силы достигают
максимального значения. В Мировом океане усиливается до максимума перемещение воды в
вертикальном направлении – на поверхность поступают глубинные холодные воды, что приводит к
охлаждению атмосферы и формированию трансгрессивной фазы. Со временем «парад Луны, Земли и
Солнца» нарушается и влажность входит в норму.
К сверхвековым относят три цикла, связанные с изменением орбитальных характеристик Земли:
прецессия (26 тыс. лет), полное колебание плоскости эклиптики относительно земной оси (42 тыс.
лет), полное изменение эксцентриситета орбиты (92 – 94 тыс. лет).
Наиболее длительные циклы в развитии нашей планеты – тектонические циклы
продолжительностью около 200 млн лет, известные нам как байкальская, каледонская, герцинская и
мезозойско-альпийская эпохи складчатости. Они обусловливаются космическими причинами,
главным образом наступлением галактического лета в галактическом году. Под галактическим годом
понимается обращение Солнечной системы вокруг центра Галактики, длящееся столько же лет. При
приближении системы к центру Галактики, в перигалактии, т. е. «галактическим летом», гравитация
увеличивается на 27% по сравнению с апогалактием, что и приводит к росту тектонической
активности на Земле.
Существуют также инверсии магнитного поля Земли с продолжительностью 145– 160 млн лет.
Ритмические явления не повторяют в конце ритма полностью того состояния природы, которое
было в его начале. Именно этим и объясняется направленное развитие природных процессов, которое
при наложении ритмичности на поступательность оказывается в конечном итоге идущим по спирали.
Изучение ритмических явлений имеет большое значение для разработки географических
прогнозов.
Планетарной географической закономерностью, установленной великим русским ученым В. В.
Докучаевым, является зональность – закономерное изменение природных компонентов и природных
комплексов по направлению от экватора к полюсам. Зональность обусловлена неодинаковым
количеством тепла, поступающего на разные широты в связи с шарообразной фигурой Земли.
Немалое значение имеет также расстояние Земли от Солнца. Важны и размеры Земли: ее масса
позволяет удерживать вокруг себя воздушную оболочку, без которой не было бы и зональности.
Наконец, зональность усложняется определенным наклоном земной оси к плоскости эклиптики.
На Земле зональны климат, воды суши и океана, процессы выветривания, некоторые формы
рельефа, образующиеся под воздействием внешних сил (поверхностные воды, ветры, ледники),
растительность, почвы, животный мир. Зональность компонентов и структурных частей
предопределяет зональность всей географической оболочки, т. е. географической или ландшафтной
зональности. Географы различают зональность компонентную (климата, растительности, почв и др.)
и комплексную (географическую или ландшафтную). Представление о компонентной зональности
сложилось с античных времен. Комплексную зональность открыл В.В. Докучаев.
Наиболее крупные зональные подразделения географической оболочки – географические пояса.
Они отличаются друг от друга температурными условиями, общими особенностями циркуляции
атмосферы. На суше выделяются следующие географические пояса: экваториальный и в каждом
полушарии – субэкваториальный, тропический, субтропический, умеренный, а также в северном
полушарии – субарктический и арктический, а в южном – субантарктический и антарктический.
Всего, таким образом, на суше выделяется 13 природных поясов. В каждом из них свои особенности
для жизни и хозяйственной деятельности человека. Наиболее благоприятны эти условия в трех
поясах: субтропическом, умеренном и субэкваториальном (кстати, все три – с хорошо выраженной
сезонной ритмикой развития природы). Они интенсивнее других освоены человеком.
Аналогичные по названию пояса (за исключением субэкваториальных) выявлены и в Мировом
океане. Зональность Мирового океана выражается в субширотном изменении температуры,
солености, плотности, газового состава воды, в динамике верхней толщи вод, а также в органическом
мире. Д.В. Богданов выделяет природные океанические пояса – «обширные водные пространства,
охватывающие поверхность океана и прилегающие верхние слои до глубины нескольких сот метров,
в которых отчетливо прослеживаются особенности природы океанов (температура и соленость воды,
течения, ледовые условия, биологические и некоторые гидрохимические показатели), прямо или
косвенно обусловленные влиянием широты места» (рис. 147). Границы поясов проведены им по
океанологическим фронтам – рубежам распространения и взаимодействия вод с разными
свойствами. Океанические пояса очень хорошо сочетаются с физико-географическими поясами на
суше; исключение составляет субэкваториальный пояс суши, не имеющий своего океанического
аналога.
Внутри поясов на суше по соотношению тепла и влаги выделяются природные зоны, названия
которых определяются по преобладающему в них типу растительности. Так, например, в
субарктическом поясе есть зоны тундры и лесотундры, в умеренном – зоны лесов, лесостепей,
степей, полупустынь и пустынь, в тропическом – зоны вечнозеленых лесов, полупустынь и пустынь.
Географические зоны подразделяются на подзоны по степени выраженности зональных
признаков. Теоретически в каждой зоне можно выделить три подзоны: центральную, с наиболее
типичными для зоны чертами, и окраинные, несущие некоторые признаки, свойственные смежным
зонам. В качестве примера можно привести лесную зону умеренного пояса, в которой выделяются
подзоны северной, средней и южной тайги, а также подтаежных (хвойно-широколиственных) и
широколиственных лесов.