10 Мм 25мм

Количество выпадающих осадков зависит от влажности воздуха, т.е. содержания в нем водяного пара. Здесь необходимо понятие абсолютной влажности воздуха (а) — это количество водяного пара в граммах, содержащегося в 1 м³ воздуха, потная влажность воздуха близка к упругости водяного пара, эму ее часто выражают в миллиметрах или миллибарах — насыщающая упругость водяного пара Еъ — наибольшее количество водяного пара,, которое может содержаться в 1 м³ воздуха данной температуре. И абсолютная влажность воздуха и общая упругость водяного пара пропорциональны температуре воздуха. Отношение абсолютной влажности воздуха к насыщающей упругости водяного пара, выраженное в процентах, называется относительной влажностью — /. Например, в 1 м³ содержится 10 мм водяного пара, а могло бы содержаться данной температуре 25 мм. При этом относительная влажность воздуха равна х 100% = 40%. Это значит, что воздух на 40% насыщен водяным паром, до полного насыщения не хватает 60%. Чем больше относительная влажность воздуха, чем ближе воздух к состоянию насыщения, тем вероятнее выпадение осадков. Поднимаясь вверх и охлаждаясь, такой воздух быстрее достигает точки росы — температуры, при которой его относительная влажность становится равной 100 %. Образуются облака.

Облачность выражают в баллах по 10-балльной системе. Например, 0 баллов — небо ясное, 3 балла — 30 % небесного свода покрыто облаками, 10 баллов — все небо закрыто облаками.

Количество выпадающих осадков зависит прежде всего от абсолютного Благосостояния воздуха. Например, при почти одинаковой годовой величине относительной влажности воздуха на экваторе и в приполярных районах (около 70—80 %) осадков на экваторе выпадает 2000 мм/год и более (абсолютная влажность воздуха 25—30 мм), а в приполярных районах около 100—200 мм (абсолютная влажность 1—3 мм).

Для измерения количества выпавших осадков применяются дождемеры и осадкомеры различной конструкции. Дождемер — это металлическое цилиндрическое ведро высотой 40 см и площадью поперечного сечения 500 см². В него вставлена диафрагма для предохранения воды от испарения. Ниже ее расположен носик для выливания воды в специальный измеритель­ный стакан с делениями. Твердые осадки (снег, град, крупа) предварительно растапливают. Вокруг ведра имеется специальная защита для уменьшения завихрения воздуха.

Осадкомер в отличие от дождемера имеет площадь сечения 200 см², а его защита состоит из пластин. Для регистрации жидких осадков существует и прибор-самописец — плювиограф. Суточные осадки суммируются. Чем длиннее ряд наблюдений и измерений, тем точнее их месячная и соответственно годовая норма.

По характеру выпадения различают ливневые осадки (они интенсивны, непродолжительны, захватывают небольшую пло­щадь), обложные осадки (средней интенсивности, равномерны, длительны — могут продолжаться сутками, захватывают большие площади), моросящие осадки (мелкокапельные, как бы взвешен­ные в воздухе, дают мало осадков). Характер выпадения осадков очень важен. От него зависит, сбегают ли воды по поверхности, размывая почвы, или же просачиваются в грунт и пополняют запасы подземных вод.

По происхождению различают конвективные, фронтальные и орографические осадки. Конвективные осадки характерны для жаркого пояса, где интенсивны нагрев и испарение, но летом нередко бывают и в умеренном поясе. Фронтальные осадки образуются при встрече двух воздушных масс с разной темпера­турой и иными физическими свойствами, выпадают из более теплого воздуха, образующего циклонические вихри, типичны для умеренного и холодного поясов. Орографические осадки выпадают на наветренных склонах гор, особенно высоких. Они обильны,

если воздух идет со стороны теплого моря и обладает большой абсолютной и относительной влажностью (рис. 9).

Годовой ход осадков, т.е. изменение их количества по месяцам, разных местах Земли не одинаков. Можно наметить несколько основных типов годового хода осадков и выразить их в виде столбиковых диаграмм (рис. 10).

Экваториальный тип — осадки выпадают довольно равномерно весь год, сухих месяцев нет, лишь после дней равноденствия Отмечаются два небольших максимума — в апреле и октябре — и после дней солнцестояния два небольших минимума — в июле и январе. Муссонный тип — максимум осадков летом, минимум зимой. Свойствен субэкваториальным широтам, а также восточным побережьям материков в субтропических и умеренных широтах. Общее количество осадков при этом постепенно уменьшается от Субэкваториального к умеренному поясу. Средиземноморский тип — максимум осадков зимой, минимум — летом. Наблюдается В субтропических широтах на западных побережьях и внутри патериков. Годовое количество осадков постепенно уменьшается центру континентов. Континентальный тип осадков умеренных широт — в теплый период осадков в два-три раза больше, чем в холодный. По мере возрастания континентальное климата в центральных областях материков общее количество осадков уменьшается, а разница летних и зимних осадков увеличивается. Морской тип умеренных широт — осадки распределяются равно­мерно в течение года с небольшим максимумом в осенне-зимнее время. Их количество больше, чем наблюдается для этого типа.

Линии на карте, соединяющие точки с одинаковым количес­твом осадков за определенный период времени (например, за год), называются изогиетами.

Географическое распространение осадков по земной поверх­ности зависит от совокупного действия ряда условий: температуры, испарения, влажности воздуха, облачности, атмосферного дав­ления, распределения суши и моря, господствующих ветров и др.

Атмосферные осадки распределяются зонально. В эква­ториальной зоне выпадает наибольшее количество осадков — 1000—2000 мм и более, так как там весь год наблюдаются высокие температуры, большое испарение и господствуют восходящие токи воздуха. В тропических широтах количество осадков уменьшается до 300—500 мм, а во внутренних пустынных областях материков составляет менее 100 мм. Это результат преобладания высокого давления с нисходящими токами воздуха, нагревающегося при этом и удаляющегося от состояния насыщения. Здесь лишь на восточных побережьях материков, омываемых теплыми течениями, значительны осадки, особенно летом. В умеренных широтах количество осадков вновь увеличивается до 500—1000 м, особенно на западных побережьях материков, перед горами, так как там весь год преобладают западные ветры со стороны океанов с теплыми течениями (перед Кордильерами, Альпами, Скан­динавскими горами и т.д.). В полярных районах, несмотря на большую облачность, выпадает всего 100—200 мм осадков ввиду малого содержания влаги в воздухе из-за низких температур.

Максимум годового количества осадков приходится на пред­горья Гималаев. В Северной Индии, в Черрапунджи, оно составляет 12 660 мм/год, а наибольшее зарегистрированное количе­ство осадков около 23000 мм/год (т.е. 23 м). Второе наиболее влажное место на Земле — Гавайские острова (до 12 500 мм/год). Минимальное количество осадков выпадает в тропических пусты­нях: в Сахаре (Асуан) — 1 мм/год.

Однако количество выпадающих осадков еще не определяет условий увлажнения. Так, в заболоченной тундре и в пустынях Средней Азии выпадает около 200 мм осадков. Для оценки условий увлажнения надо учитывать не только выпадающие осадки, но и испаряемость — максимально возможное испарение, которое определяется температурой. Характер увлажнения выражают коэффициентом увлажнения (К) — отношением осадков к испаряемости за один и тот же период, выражается он дробью или в процентах.

Увлажнение тоже зонально. Обычно выделяются зоны избы­точного увлажнения (К>1), нормального увлажнения (К &1), недостаточного увлажнения (К< 1). Коэффициент увлажнения определяет тип природно-растительных зон: при К > 1 произрастают леса; К а 1 — лесостепи, саванны; 0,3 < К < 1 — луговые и сухие степи; О, К К < 0,3 — полупустыни, К < 0,1 — пустыни.

Давление атмосферы

Воздух, окружающий Землю, имеет массу и поэтому оказывает давление. За нормальное атмосферное давление принято давление ртутного столба, высотой 76 см сечением в 1 см² на уровне моря на широте 45° при температуре 0°С. Оно равно 760 мм, или 1013 мб. В СИ давление выража­ется в паскалях (Па). Один паскаль — это давление силой в 1 ньютон (Н), приходящееся на площадь 1 м² (1Па=1 Н- м²); И мб - 100 Па - 1 гПа; 1 гПа - 10²Па.

Для измерения давления используют ртутный чашечный барометр на стационарах или металлический барометр-анероид вполевых условиях. Барометр-анероид состоит из металлической коробочки, из которой выкачан воздух. При увеличении атмосферного давления дно коробочки сдавливается, а при уменьшении изгибается. Эти изменения передаются на стрелку, которая перемещается по круговой шкале, разделенной на миллиметры или миллибары. Для записи давления в течение определенного периода времени применяются самопишущие барометры—барог­рафы. С поднятием вверх давление уменьшается (в нижней тропосфере примерно на 1 мм ртутного столба, или 1,33 мб на каждые 10,5 м), так как сокращается столб воздуха. Это позволяет I с помощью барометра-высотомера определять высоту места.

Атмосферное давление непрерывно изменяется. Главной Причиной изменения давления является изменение температуры воздуха: при повышении температуры давление убывает, и наоборот, это обусловлено тем, что при нагревании воздух расширяется, происходит увеличение его объема и в верхних слоях наблюдается перетекание воздуха от более нагретого участка к менее нагретому, что и приводит к уменьшению .давления у земной поверхности. Линии на карте, соединяющие точки с одинаковым давлением у земной поверхности, называются изобарами. Они могут быть замкнутые и незамкнутые. Система замкнутых изобар с пониженным давлением в центре называется барическим минимумом или циклоном. Система замкнутых изобар с по­вышенным давлением в центре называется бари­ческим максимумом или антициклоном.

В распределении давления на земной поверх­ности проявляется зональность. Общая планетарная схема распре­деления давления такова: вдоль экватора протягива­ется пояс пониженного давления; к северу и к югу от него на широтах 30—40° — пояса повы­шенного давления; далее на 60—70° с.ш, — пояса пониженного давления, в приполярных районах — области повышенного давления (рис. 11).

Реальная картина распределения давления гораздо сложнее, что отражено на картах июльских и январских изобар. Причем это касается прежде всего субтропических и умеренных — субполярных — широт. Экваториальный пояс пониженного дав­ления сохраняется весь год, лишь ось его вслед за Солнцем смещается то в северное (июль), то в южное (январь) полушарие. Существуют весь год и барические максимумы в полярных . областях — над Антарктидой и Гренландией.

На 30—40° с. и ю.ш. в зимнее полугодие соответствующего полушария действительно наблюдаются пояса высокого давления. Летом над прогретыми материками давление низкое, а над океанами сохраняется и даже усиливается высокое давление. Таким образом, в течение всего года барические максимумы существуют лишь над океанами: Северо-Атлантический, Северо-Тихоокеанский, Южно-Атлантический, Южно-Тихоокеанский и Южно-Индийский.

В умеренных — субполярных — широтах южного полушария над океанскими просторами действительно существует весь год пояс пониженного давления вокруг Антарктиды. В северном полушарии, где чередуются материки и океаны, давление над ними различное, особенно зимой. Над охлажденными материками давление высокое, здесь возникают сезонные барические максимумы: Азиатский с центром над Монголией н Севера-Американский (Канадский). Над незамерзающими океанами с теплыми течениями зимой ярко выражены барические минимумы — Исландский и Алеутский. Летом во всем поясе давление пониженное. Неравномерное распределение давления у земной поверхности вызывает перемещение воздуха. Движение масс воздуха в горизонтальном направлении называется ветром. Ветер всегда дует из области повышенного давления в область пониженного давления. Он обладает скоростью и направлением. Скорость ветра выражается в метрах в секунду. Чем больше разница в давлении, тем ветер сильнее. Для характеристики скорости ветра применя­ется шкала Бофорта, где сила ветра оценивается в баллах: от 0 до 12. Балльность можно определять визуально. Например, ноль баллов — штиль, 7 баллов — сильный ветер, он качает стволы небольших деревьев, 12 баллов — ураган, производящий разрушение построек. Сила ветра обязательно учитывается при строительстве, особенно высотных сооружений, например телебашен.

Скорость ветра (м/с) определяется с помощью прибора анемометра.

Направление ветра определяется по той стороне горизонта, откуда дует ветер. Например, северный ветер дует с севера. Направление ветра обычно определяется по 16 румбам: северный, северо-северо-восточный, северо-восточный и т.п. Для более точного определения направления ветра иногда указывают азимут — угол между направлением на север и вектором скорости, отсчитываемый от точки севера по часовой стрелке от 0 до 360°. Направление ветра зависит прежде всего от расположения барических максимумов .и минимумов. Ветер всегда дует перпендикулярно изобарам в сторону убывающего давления. Но на направление ветра оказывает влияние и отклоняющая сила вращения Земли: вправо — в северном полушарии, влево — в

на три группы: местные ветры, вызванные местными условиями (температурой, орографией); ветры циклонов и антициклонов; ветры, являющиеся частью общей циркуляции атмосферы.

К местным ветрам термического происхождения относятся бризы (рис. 13). Это ветры по берегам морей, озер, крупных рек, которые дважды в /сутки меняют направление на противоположное из-за различного нагревания суши и воды. Ночной (береговой) бриз дует со стороны быстро остывшей суши в сторону водоема, дневной (морской) бриз — со стороны водоема в сторону нагретой суши. Они охватывают слой воздуха в сотни метров и проникают в глубь суши (моря) на несколько километров или десятки километров. Лучше выражены в безоблачную антициклональную погоду. Весьма характерны на западных побережьях тропиков, где нагретые материки омываются водами холодных течений. Этим объясняется глубокое (до 50 км) проникновение на сушу дневного морского бриза. С бризами связаны весьма низкие для тропиков температуры побережий (15...20 °С) и большая влажность воздуха береговых пустынь.

Вциклонах ветры дуют от периферии к центру, где наиболеенизкое давление. При этом в северном полушарии они отклоня­ются вправо и образуют круговые (против часовой стрелки) вихревые поднимающиеся потоки воздуха диаметром до 1000— 2000 км. В южном полушарии они отклоняются влево и соответственно закручены по часовой стрелке.

В антициклонах ветры дуют от центра, где наиболее высокое давление, к периферии. В результате отклонения возникают такие же крупные вихревые опускающиеся потоки воздуха по часовой стрелке в северном полушарии и против часовой стрелки — в южном (рис. 14).

Наиболее крупные воздушные течения планетарного масштаба, соизмеримые по величине с материками и океанами, захватыва­ющие всю тропосферу и нижнюю стратосферу (примерно до 20 км) и характеризующиеся относительным постоянством, создают общую циркуляцию атмосферы. В тропосфере к ним относятся пассаты, западные ветры умеренных широт и восточные ветры приполярных областей, а также муссоны (см. рис. 11). Иногда к ветровым потокам общей циркуляции атмосферы относят ветры циклонов и антициклонов.

Основными «ветроразделами» Земли являются субтропические «пояса» высокого давления. От них воздушные массы оттекают как к экватору, образуя пассаты, так и в сторону умеренных широт, образуя западные ветры.

Таким образом, пассаты — ветры экваториальных периферий субтропических барических максимумов, дующие от тропиков к экватору. Им свойственно постоянное направление: преимущест­венно северо-восточное в северном полушарии и юго-восточное — в южном. Над океаном они дуют весь год, так как океанические субтропические максимумы постоянны, над сушей — лишь зимой. В умеренных широтах господствующими являются западные ветры. Однако это идеальная схема. В умеренных широтах, где весьма характерна встреча теплых воздушных масс со стороны тропиков и холодных — из полярных областей, постоянно возника­ют фронтальные циклоны и антициклоны, в которых и осущест­вляется перенос воздуха с запада на восток.

Кроме того, на восточных побережьях материков в умеренных и субтропических широтах северного полушария, где ослабевают западные ветры по мере удаления от океанических субтропических максимумов, имеет место муссонная циркуляция. Муссоны — воздушные потоки сезонного характера, меняющие направление зимой и летом на противоположное. Во внетропических широтах муссоны вызваны различным нагреванием суши и моря в один и тот же сезон года. Они выражены в основном в северном полушарии. Зимний северо-западный муссон дует с охлажденной суши (из Азиатского и Канадского максимумов) в сторону теплого незамерзающего океана (Алеутский и Исландский минимумы).

Летний юго-восточный муссон дует со стороны океана (из Северо-Тихоокеанского и Северо-Атлантического максимумов) на нагретую сушу. Летний муссон, таким образом, является «на­рушителем» западных ветров, господствующих в умеренном поясе.

Иное происхождение имеют тропические (экваториальные) муссоны. Как уже отмечалось, экваториальная барическая де­прессия перемещается вслед за Солнцем. В июле она располагается на 15—25° северной широты. Поэтому юго-восточный пассат южного полушария пересекает экватор и устремляется к бариче­ской депрессии, отклоняясь при этом в северном полушарии вправо и приобретая юго-западное направление. Это и есть летний экваториальный муссон северного полушария. В январе бариче­ская депрессия смещается в южное полушарие примерно на 5° ю.ш. Туда устремляется северо-восточный пассат северного полушария, изменяющий свое направление в южном полушарии на северо-западное. Этот ветер для северного полушария является зимним тропическим муссоном, а для южного — летним экваториальным муссоном. Тропические (экваториаль­ные) муссоны — результат различий в нагреве северного и южного полушарий. Поскольку контрасты подстилающей поверх­ности, а следовательно, и нагрева максимальны между Южной Азией и Индийским океаном, именно в этих регионах они получили наиболее широкое распространение.

Преобладающими ветрами полярных областей являются севе­ро-восточные ветры в северном полушарии и юго-восточные — в южном.

Воздушные массы и атмосферные фронты

Воздух атмосферы неоднороден не только по вертикали, но и в горизонтальном направлении. Причины различий заключа­ются в неодинаковом распределении солнечного тепла по земной поверхности и в различии подстилающей поверхности (суша, море). Тропосферу принято делить на разные воздушные массы. Под воздушной массой понимают крупный объем воздуха, обладающий относительно однородными свойствами и движущийся как одно целое. Протяженность его — тысячи километров, вер­тикальная мощность — вплоть до верхней границы тропосферы. Воздушные массы бывают местные (малоподвижные) и дви­жущиеся. Последние по отношению к подстилающей поверхности делят на теплые и холодные. Воздушная масса считается теплой, если она движется на более холодную подстилающую поверхность, и холодной, если движется на более теплую поверхность. При этом свойства воздушной массы постепенно изменяются.

Выделяют четыре зональных типа воздушных масс в зависимости от районов формирования: экваториальный воздух (ЭВ), тропический (ТВ), воздух умеренных широт, или, по международной терминологии, полярный (ПВ), и арктический — антарктический (АВ). Они различаются прежде всего по температуре. Все типы воздуха, кроме экваториального, делятся на подтипы: морской и континентальный — в зависимости от характера поверхности, над которой формируется воздух.

Экваториальный воздух образуется в полосе пониженного давления над влажными лесами и океанами, обладает высокими температурами и большой влажностью. Летом (в соответствующем полушарии) в виде экваториальных муссонов он проникает до тропических широт, особенно далеко в Индии, вплоть до Гималаев.

Континентальный тропический воздух (кТВ) формируется над тропическими пустынями: Сахарой, Калахари, аравийскими, австралийскими, североамериканскими и др. Он обладает высокой температурой, значительной абсолютной, но низкой относительной влажностью.

Морской тропический воздух (мТВ) образуется в барических максимумах над океанами. У него довольно высокие температуры и большая абсолютная влажность.

Континентальный воздух умеренных широт (кПВ) формируется над материками, господствует в северном полушарии. Его свойства по сезонам неодинаковы: летом характерны довольно высокая температура и абсолютная влажность, наблюдается подъем воздуха, осадки, зимой — низкие температуры и абсолют­ная влажность.

Морской воздух умеренных широт (мПВ) формируется в барических минимумах над незамерзающими океанами с теплыми течениями. Летом он прохладнее кПВ, зимой — теплее, абсолют­ная влажность его значительная.

Континентальный арктический — антарктический воздух (кАВ) формируется над льдами Арктики и Антарктиды, обладает крайне низкими температурами и небольшой абсолютной влаж­ностью.

Морской арктический — антарктический воздух (мАВ) обра­зуется над периодически замерзающими морями, его температура несколько выше, чем кАВ, абсолютная влажность больше.

Различные по своим свойствам воздушные массы обычно находятся в постоянном движении. При этом они могут сближать­ся, образуя переходные фронтальные зоны шириной 500—900 км, длиной 2—3 тыс. км. Плоскость раздела между воздушными массами называется фронтальной поверхностью. Она всегда наклонена в сторону холодного воздуха, который располагается под фронтальной поверхностью, а менее плотный и потому более легкий теплый воздух — над нею. Линия пересечения фронтальной

Рис 15. Схема вертикального строения холодного (А) и теплого (Б) фронтов:

1 — направление движения воздушных масс, 2—системы облаков, 3 — область выпадении осадков

поверхности с поверхностью Земли называется линией фронта или просто фронтом (атмосферным фронтом). Чаще всего одна из воздушных масс оказывается более активной, а фронт — движущимся. Теплый фронт образуется при наступлении ТВ на ХВ, холодный — наоборот (рис. 15). На фронтах из теплого воздуха развиваются подвижные фронтальные циклоны — огромные плоские восходящие вихри (диаметр их 1000—2000 км при высоте 10—15 км), а из холодного воздуха — антициклоны — огромные плоские нисходящие вихри. С циклонами связаны облачность, осадки, понижение температуры летом, повышение — зимой. С антициклонами — ясная, сухая погода, жаркая летом, морозная зимой. В целом при прохождении атмосферных фронтов происходят резкие изменения погоды: перепады температуры, давления, выпадение осадков, усиление и резкая смена направления ветров и др. В формировании климата нашей страны, расположенной большей частью в умеренных широтах, фронтальной деятельности принадлежит существенная роль,, поэтому погода обычно неустойчивая, особенно в зимнее время.

На климатических картах по средним многолетним данным можно выделить зоны, где наиболее часты атмосферные фронты. Их называют климатическими фронтами. Главные климатические фронты — это зоны раздела и взаимодействия основных зональных типов воздушных масс. На Земле выделяют арктический и антарктический фронты — между АВ и ПВ, два полярных фронта — между ПВ и ТВ, один тропический фронт — между ТВ и ЭВ (выражен лишь летом в соответствующем полушарии). Они смещаются по сезонам вслед за Солнцем: к северу — в июле, к югу — в январе.

Климатические фронты возникают также между континенталь ным и морским воздухом одного и того же типа воздушных масс, например полярный между кПВ и мПВ. Активная фронтальная деятельность на этом фронте весьма характерна для территории Европы, в том числе и для европейской части нашей страны.

Причем по отношению к воздуху над сушей мПВ, идущий с Атлантики зимой, является теплой воздушной массой, приносящей осадки, летом — холодной массой, способствующей выпадению осадков из местного более теплого кПВ.

Погода и климат

Погода — это совокупность процессов,. происходящих в атмосфере в данное время над определенной территорией. Характерные свойства погоды — изменчивость и многообразие. Изменения погоды могут быть периодическими и непериодическими.

Периодические изменения погоды обусловлены суточными и годовыми различиями в поступлении солнечной радиации. С этим связаны регулярные суточные и сезонные колебания всех метеоэлементов: температуры и влажности воздуха, облачности, осадков, давления, ветров. Непериодические изменения обусловлены фронтальными процессами и наиболее типичны для умеренного и холодного поясов.

В каждой стране существует служба погоды. Метеорологические станции работают по определенной программе и методике. Результаты наблюдений систематически передаются в зашифрованном виде по особому международному коду в мировые и региональные метеорологические центры. В центрах на основании многочисленных сведений несколько раз в сутки на определенный момент составляются синоптические карты (карты погоды). Сопоставление карт позволяет определить направления движений воздушных масс с разными физическими свойствами, фронтов, циклонов и антициклонов и т.д. и тем самым предсказать погоду. Предсказание погоды имеет огромное значение для всех отраслей хозяйства: сельского хозяйства, транспорта, многих отраслей промышленности, важно в военном деле, для жизни и деятельности людей.

Климат — многолетний режим погоды, типичный в данном месте. В отличие от погоды он обладает устойчивостью, постоянством, хотя ежегодно бывают отклонения в температуре, количестве и режиме осадков, характерных погодах.

Энергетической основой климатообразующих процессов является приток на Землю солнечной радиации, количество которой определяется углом падения солнечных лучей, зависящим от широты места. Это главнейший климатообразующий фактор.

Большое влияние на формирование климата оказывает также атмосферная циркуляция — закономерное перемещение воздушных масс, в процессе которого осуществляется перенос тепла и влаги как между широтами, так и между материками и океанами.

Важен и характер подстилающей земной поверхности, прежде всего суша это или вода. Соответственно выделяют материковые и океанические климаты. Суша и вода по-разному нагреваются и остывают: суша быстрее нагревается, но и быстрее остывает, ибо прогревается на несколько метров; вода медленнее нагревается, но на большую глубину — до 200—300 м, поэтому медленнее остывает. Это отражается на температурном режиме, суточной и годовой амплитуде температур, влажности воздуха, осадках и других метеоэлементах. Различное влияние суши и моря на климат возрастает от экватора к умеренным широтам и несколько сглаживается в приполярных районах.

Степень континентальности климата материков зависит от их размеров и изрезанности береговой линии. Чем больше материк, тем значительнее континентальность климата его внутренних районов. Она выражается в малом годовом количестве осадков и большой годовой амплитуде температур (например, в Центральной Азии). Большая изрезанность береговой линии уменьшает степень континентальности климата.

На климат материков оказывает влияние абсолютная высота местности. В горах температура с высотой уменьшается примерно на 6 °С на каждый километр и на определенной высоте даже летом оказывается равной нулю; выше начинается царство снегов и льдов.

Важно также расположение гор по отношению к господствующим ветрам. Горы, особенно высокие, являются климатическими барьерами. Наветренные склоны получают много осадков (например, южные склоны Гималаев), подветренные склоны сухие.

У широтно вытянутых гор весьма важно учитывать ориентацию (экспозицию) склонов гор по отношению к Солнцу. Например, северный и южный склоны Кавказских гор получают разное количество тепла, что отражается на высоте природных поясов и снеговой границы, а сами горы служат рубежом между умеренным и субтропическим поясами.

Большое влияние на климат оказывают морские течения. Они переносят значительную часть тепла из низких широт в высокие. Весьма существенное влияние оказывают течения и на климат прибрежных территорий. Побережья, омываемые теплыми течениями, теплее и влажнее, холодными течениями — холоднее и суше. Так, в умеренных широтах на западном побережье Скандинавии благодаря теплым течениям вплоть до полярного круга температура даже зимой держится около О °С, выпадает много осадков, произрастает тайга, а на этой же широте на полуострове Лабрадор, омываемом водами холодного течения,— сухая продолжительная зима, прохладное лето, ландшафты тундры. В тропиках на западных берегах материков, омываемых холодными течениями, температура воздуха 15...20 °С, сухо, характерны береговые пустыни; на восточных побережьях, вдоль которых протекают теплые течения, температура 25...28 °С, осадков около 1000 мм, произрастают вечнозеленые тропические леса. Оценивая роль течений, важно учитывать также направление преобладающих ветров.

Таким образом, солнечная радиация, циркуляция атмосферы и подстилающая поверхность — климатообразующие факторы, под совместным влиянием которых формируются различные климаты Земли.

Климат, как и все метеорологические элементы, зонален. В каждом полушарии, согласно Б.П. Алисову, выделяется семь климатических поясов. Главный признак пояса — господство тех или иных типов воздушных масс. В основных поясах формирование климата весь год происходит под преобладающим воздействием воздушных масс одного типа: экваториальный пояс — ЭВ, два тропических — ТВ, два умеренных — ПВ, два полярных (арктический и антарктический) — АВ. Располагающиеся между ними переходные пояса характеризуются сезонной сменой преобладающих воздушных масс. Это два субэкваториальных пояса — ЭВ и ТВ, два субтропических — ТВ и ПВ, субарктический и субантарктический — ПВ и АВ. Границы всех поясов проведены по положению главных климатических фронтов.

Климатические пояса — самые крупные зональные подразделения земной поверхности по климатическим условиям. Внутри них выделены климатические области (две или четыре) с разными типами климатов: материковый и океанический типы климата (есть во всех поясах, обусловлены прежде всего свойствами земной поверхности — суши или океана); типы климата западных и восточных побережий материков (в тропическом, субтропическом, умеренном поясах), связанные с неодинаковыми условиями циркуляции атмосферы и с морскими течениями.

Экваториальный пояс. Температуры весь год высокие (24...28 °С), влажность воздуха большая. Осадков много — около 2000 мм. Сезонные колебания среднемесячных температур и осадков незначительные. Это зона низкого давления, восходящих токов воздуха, слабых ветров. Над сушей, которая быстро прогревается, конвекция развивается днем, образуются мощные кучево-дождевые облака, после полудня идут обильные дожди, часто сопровождаемые грозами. Над морем ливни и грозы бывают в ночное время. Увлажнение избыточное. В условиях экваториального пояса произрастают вечнозеленые леса.

Субэкваториальные пояса. Им свойственна сезонная смена воздушных масс: летний муссон приносит экваториальный воздух, зимой господствует континентальный тропический воздух. Летом жарко и влажно, как на экваторе, зимой температура немного снижается (около 20 °С), влажность воздуха низкая, осадков нет.

Такой климат с влажным летом и сухой зимой называется муссонным. Увлажнение — близкое к нормальному. Произрастают редкостные листопадные леса и саванны.

Тропические пояса. Над большей частью материков господст вует кТВ. Температура летом 30...35°С, зимой около 20 °С. Суточная амплитуда температур (30...40°С) больше годовой (Ю...15°С). Осадков почти нет. Увлажнение ничтожное. Такой климат называют аридным (сухим). Здесь располагаются величайшие тропические пустыни мира: Сахара, аравийские, австралийские.

Своеобразен климат на западных побережьях материков, где весь год преобладает мТВ. Температуры невысокие — около 20 °С летом, 15 °С зимой, сказывается влияние холодных течений.

Несмотря на большую влажность воздуха, осадков нет. Ночью обильны росы и туманы. Увлажнение ничтожное, поэтому здесь простираются береговые пустыни.

На восточных побережьях материков, вдоль которых перетекают теплые течения, климат иной. Высокие температуры (25...28 °С) летом, около 20 °С зимой, довольно много осадков — до 1000 мм, особенно летом. Увлажнение избыточное. Произрастают вечнозеленые тропические леса.

Перечисленные климатические пояса лежат в основном в границах жаркого теплового пояса, ограниченного годовыми изотермами +20 °С. В этих поясах не температурные показатели являются основным признаком сезонных изменений в природе, а резким и количество осадков. Поэтому развитие растительности лимитирует не температура, а осадки, и не просто их годовое количество, а продолжительность сухих и влажных периодов. И простирание природно-растительных зон, то широтное, то меридиональное, также подчинено условиям увлажнения.

Субтропические пояса. Климат формируется под влиянием сезонной смены воздушных масс: ТВ — летом, ПВ — зимой. Материковый субтропический климат — аридный, с жарким (около 30 °С) сухим летом, прохладной (0...+5°С), относительно влажной (200—250 мм) зимой, с неустойчивой фронтальной погодой. Увлажнение недостаточное, поэтому преобладают природные зоны пустынь, полупустынь, сухих степей.

Климат западных побережий материков называется средиземноморским, так как наиболее типичен он для побережья Средиземного моря (Южная Европа, Передняя Азия, Северная Африка), хотя территории с таким климатом имеются и на других континентах. Для него характерны сравнительно жаркое (более 20 °С) сухое лето, мягкая (около 10 °С) влажная (500—700 мм) зима. Растительность — сухолюбивые вечнозеленые жестколистные леса и кустарники.

Климат восточных побережий материков — муссонный, лучше всего он выражен в Евразии. Летом преобладает устойчивый муссон с океана (мТВ), жарко (25 °С), влажно. Зима сравнительно прохладная (0...+5 °С) и относительно сухая, так как муссон с суши из сезонных барических максимумов, в частности из Азиатского, приносит кПВ. Общее количество осадков около 1000 мм. Увлажнение достаточное. Растительность — переменно-влажные широколиственные и смешанные леса.

Субтропический пояс характеризуется положительными (по многолетним данным) температурами в течение всего года. Однако во всем поясе возможны кратковременные понижения температуры до отрицательных значений и даже выпадение снега. На равнинах он быстро тает, в горах может сохраняться до нескольких месяцев. Исключением является крупнейшее и высочайшее (4—5 км) нагорье мира Тибет, расположенное в этом поясе. Для него характерна особая разновидность резко континентального климата: прохладное лето, суровая зима, незначительные осадки. На нагорье развиты высокогорные пустыни.

Умеренные пояса. В этих поясах в течение года господствует ПВ, возможны вторжения как ТВ (особенно летом), так и АВ обычно зимой). Своеобразен в поясах и радиационный баланс: летом он положительный благодаря довольно большой высоте Солнца и значительной продолжительности дня, зимой отрицательный из-за малой высоты Солнца, короткого светового дня, большой отражательной способности снега. Характерная особенность поясов — интенсивная циклоническая деятельность как на фронтах между ТВ и ПВ, ПВ и АВ, так и между мПВ и кПВ, с нею связана неустойчивость погодных условий, особенно зимой.

Континентальный умеренный климат. Он развит практически лишь в северном полушарии — в Евразии и Северной Америке. Господствует кПВ, с запада нередки вторжения мПВ. В среднем температуры самого теплого летнего месяца — июля — изменяются от +10 до +12°С на севере и до +30 °С на юге, самого холодного — января — от — 5° на западе до —25...—30 °С в центре материков, в Якутии даже ниже —40 °С. Низкие зимние температуры почвы и воздуха и незначительное количество снега поддерживают существование вечной мерзлоты. Годовое количество осадков уменьшается с запада на восток от 700—600 мм до 300 мм и даже до 200—100 мм в Средней и Центральной Азии.

Летом осадков выпадает больше, чем зимой, причем разница эта существеннее в центре материков, особенно в Восточной Сибири, . за счет весьма сухой антициклональной зимы. Преобладают осадки фронтального происхождения, летом выпадают еще и конвективные, а перед горами (например, перед Тянь-Шанем, Алтаем) — орографические осадки. Из-за большой протяженности пояса с севера на юг в нем нередко выделяют северную часть с прохладным летом и относительно суровой зимой (совпадает с тайгой) и южную часть с теплым летом и относительно мягкой зимой. По степени континентальности климата выделяют его разновидности: от умеренно континентального до резко континентального. Увлажнение изменяется от избыточного на севере до резко недостаточного на юге, поэтому здесь богатый спектр природно-растительных зон: тайга, смешанные и широколиственные леса, лесостепь (коэффициент увлажнения -1), степи, полупустыни, пустыни.

Климат западных побережий материков формируется под влиянием мПВ, образующегося над теплыми течениями и приносимого господствующими западными ветрами. Поэтому он называется морским умеренным климатом. Для него характерны нежаркое лето (+10°С на севере, +17°С на юге), мягкая зима с температурами от 0 до +5 °С. Зимой на севере нередки понижения температуры до отрицательных значений, снегопады. Осадков много — 800—1000 мм, перед горами 2000 мм (юго-запад Скандинавии), 3000 мм (западные склоны Кордильер), 5000 мм (западные склоны Анд). Осадки фронтальные и орографические. Увлажнение избыточное. Произрастают хвойные и широколиственные леса.

Климат восточных побережий материков умеренного пояса — муссонный. Он хорошо выражен в Евразии, в Приморском крае и Северо-Восточном Китае. Наблюдается сезонная смена воздушных масс: летом теплый и влажный мПВ, зимой очень холодный и сухой кПВ из Азиатского и Канадского максимумов. Соответственно температура около +20 °С летом и —10...—20 °С зимой. Количество летних осадков в 10...20 раз больше зимних, а общее количество варьирует от 500 до 1000 мм в зависимости от орографии: осадков больше на восточных склонах гор. Увлажнение избыточное, произрастают смешанные и хвойные леса.

В южном полушарии в умеренном поясе почти безраздельно господствует океанический климат с нежарким летом, мягкой зимой, обильными фронтальными осадками, западными ветрами, неустойчивой погодой («ревущие» сороковые широты).

Субарктический и субантарктический пояса. Им свойственна сезонная смена воздушных масс: летом ПВ, зимой АВ. Континентальный, в том числе резко континентальный, климат наблюдается лишь в северном полушарии на севере Евразии и Северной Америки. Прохладное сырое лето с температурами менее 10—12 °С, суровая (до —40...—50 °С) продолжительная малоснежная зима. Полюс холода северного полушария, как и всей планеты,— Оймякон (—71 °С). Большие годовые амплитуды температур. Осадков 200...100 мм. Характерны вечная мерзлота, избыточное увлажнение, большая заболоченность. Из зон типичны тундра и лесотундра.

Морской (океанический) климат наблюдается на севере Европы, в Северном Ледовитом океане (Баренцево, Гренландское моря), вокруг Антарктиды. Характерны прохладное лето (+3...+5 °С), плавучие морские и материковые льды, относительно мягкая (—10...—15 °С) зима. Осадки — до 500 мм, постоянны туманы. По побережьям материков и на островах распространена тундра.

Арктический и антарктический пояса. Преобладает континентальный климат в Антарктиде, в Гренландии, на островах Канадского архипелага. Весь год отрицательные температуры. В Антарктиде на внутриконтинентальной станции «Восток» зарегистрирован абсолютный минимум температуры —89,2 °С. (Однако, поскольку станция «Восток» расположена на высоте 3488 м, абсолютный минимум температуры воздуха на уровне моря остается за Оймяконом.) Осадки — менее 100 мм. Типичны ледяные пустыни. Океанический климат наблюдается в Арктике. Температуры отрицательные, во время полярного дня могут достигать 5°С. Осадки—100—150 мм за счет проникающих в Арктику циклонов. Для островов характерна тундра.

Климат играет огромную роль в живой и неживой природе Земли. Он определяет характер растительности, животного мира, почвенного покрова. От него зависят увлажненность территории, режим рек, озер, морей, ледников, образование некоторых горных пород. Климат влияет на формирование рельефа. Климат необходимо учитывать в хозяйственной деятельности людей, особенно в сельском хозяйстве, а также в строительстве, в промышленности, на транспорте. Климат и погода имеют большое значение для здоровья и деятельности людей.

Вопросы и задания:

1. Что такое атмосфера? Расскажите о ее строении по вертикали.

2. Охарактеризуйте состав воздуха и роль разных газов в атмосфере.

3. Что такое солнечная радиация? Расскажите о прямой, рассеянной, суммарной и земной радиации.

4. Как изменяется температура воздуха от экватора к полюсам? Что такое термический экватор и почему он не совпадает с географическим?

5. Как и почему изменяется температура воздуха с высотой в тропосфере?

6. Как образуются атмосферные осадки и каковы закономерности их распределения по земной поверхности?

7. Как распределяются пояса атмосферного давления на поверхности Земли? Объясните их происхождение.

8. Что такое воздушная масса? Какие типы воздушных масс вы знаете? Какими свойствами они обладают?

9. Что такое «общая циркуляция атмосферы»? Какими факторами она определяется? Расскажите о наиболее характерных направлениях движения воздушных масс в системе общей циркуляции атмосферы.

10. Что такое атмосферные фронты? Назовите их основные типы.

11. Что такое циклоны и антициклоны? Какие погоды с ними связаны?

12. Что такое погода и климат? Сравните эти два понятия.

13. Перечислите климатообразующие факторы. Как они влияют на климат?

14. По какому принципу выделяются климатические пояса?

15. Какие климатические пояса выделяют на земном шаре? Дайте характеристику климатам этих поясов.

ГИДРОСФЕРА

Понятие о гидросфере. Круговорот воды в природе

Гидросфера — это водная оболочка Земли, включающая воды Мирового океана и воды суши. Большая часть вод приходится на Мировой океан — 96 % (по объему), Подземные воды составляют около 2 %, ледники тоже около 2 % и только 0,02 % приходится на поверхностные воды материков: реки, озера, болота. Незначительное количество воды содержится в атмосфере и живых организмах. Запасы пресных жидких вод составляют всего 0,6 % (реки, пресные озера и частично подземная вода).

Все воды на Земле — океанические, поверхностные и подземные воды суши — благодаря лучистой энергии Солнца и силе тяжести тесно взаимосвязаны и образуют единый круговорот воды в природе (рис. 16).

Испарение с поверхности Земли происходит повсеместно. Большая часть влаги испаряется из Мирового океана, занимающего две трети нашей планеты. Эта влага в атмосфере превращается в капельки воды и кристаллы льда, образует облака. Осадки из облаков выпадают частично над океаном, частично над сушей. Выпавшие над сушей осадки либо вновь испаряются, либо стекают в реки, либо просачиваются вглубь, пополняя запасы подземных вод. Подземные воды питают реки, а реки выносят воду в Мировой океан. Таким образом, вода, испарившаяся с океана и оказавшаяся на суше, вновь через некоторое время попадает в океан. Так заканчивается круговорот воды в природе. Быстрее всего возвращаются в океан воды, выпавшие над ним в виде осадков, затем вода, попавшая в реки. Гораздо дольше задерживается на суше вода, законсервированная в ледниках, и подземная вода глубоких водоносных горизонтов. Ученые считают, что примерно в течение 3000 лет в результате круговорота воды в природе вся вода Мирового океана обновляется.

Мировой океан

Мировой океан н его части

Из 510 млн. км² площади земного шара на Мировой океан приходится 361 млн. км², или почти 71%. Недаром космонавты из иллюминаторов своих кораблей видят нашу планету голубой. Так что мы, в сущности, живем на островах. Южное полушарие более океаническое (81%), чем северное (61%).

Единый Мировой океан подразделяется на четыре океана: Тихий, Атлантический, Индийский и Северный Ледовитый. Границы океанов проводят по материкам и островам, а в водных просторах условно по меридианам мысов: мыс Горн (остров Огненная Земля) между Тихим и Атлантическим, мыс Игольный между Атлантическим и Индийским, мыс Южный (остров Тасмания) между Индийским и Тихим океанами. Граница Северного Ледовитого океана с Атлантическим проводится по подводным возвышенностям южнее Северного полярного круга, с Тихим — по Берингову проливу.

Некоторые исследователи выделяют пятый — Южный — океан. В него включают воды южного полушария Земли между Антарктидой и южными оконечностями материков Южной Америки, Африки и Австралии. Для этого региона Мирового океана характерен перенос вод с запада на восток в системе течения Западных ветров. Однако до сих пор выделение Южного океана не общепринято. Ряд океанологов эту часть Мирового океана называют Южным океаническим кольцом.

Несмотря на условность границ и свободный обмен водными массами, каждый из океанов обладает своеобразными температурным и ледовым режимами, соленостью, имеет самостоятельные системы ветров и течений, характерные приливы и отливы, специфический рельеф дна и определенные донные отложения, разные природные ресурсы и т.д.

Во всех океанах есть моря. Море — более или менее обособленная островами, полуостровами или подводными возвышенностями часть океана. Исключение составляет Саргассово море в Северной Атлантике, расположенное внутри океана. Ввиду некоторой изоляции и большего влияния суши моря отличаются от открытой части океана своими природными особенностями. По местоположению моря бывают окраинные, внутренние и межостровные. Окраинные моря расположены на подводном продолжении материков, ограничены с одной стороны сушей, с другой — островами (Баренцево, Восточно-Китайское и др.). Внутренние моря (средиземные) далеко вдаются в сушу. Они, в свою очередь, подразделяются на межматериковые (Средиземное, Красное и др.) и внутриматериковые (Черное, Балтийское и др.) К межостровным морям относятся Яванское, Сулавеси и др. Моря составляют около 10% площади Мирового океана. Самые крупные моря — Филиппинское, Аравийское, Коралловое.

Береговая линия — граница суши и моря. Она образует изгибы в виде заливов и полуостровов, вдоль нее обычны острова, отделенные от материков и друг от друга проливами.

Залив — часть океана, вдающаяся в сушу. Заливы менее изолированы, чем моря, поэтому режим их более близок открытым океанам.

Пролив — относительно узкая часть океана или моря, разделяющая два участка суши и соединяющая два смежных водоема. Самый широкий (1120 км) и глубокий (5249 м) пролив Дрейка, самый длинный (1760 км) Мозамбикский пролив.

Полуостров — часть суши, вдающаяся в океан или море. Самый крупны» полуостров — Аравийский (2730 тыс. км²).

Остров — небольшой по сравнению с материками участок суши, окруженный со всех сторон водой. Самый крупный остров — Гренландия (2176 тыс. км²). Скопления островов называются архипелагами. Например, Канадский архипелаг, Северная Земля и др.

Острова по происхождению делятся на материковые, вулканические и коралловые. Материковых островов большинство, они самые крупные, располагаются на подводной окраине материков. Вулканические острова — результат извержения подводных вулканов. Надводные и подводные вулканы обычно образуют цепочки островов (Курильские острова). Они весьма характерны вдоль осевых частей срединно-океанических хребтов. Коралловые острова характерны для жаркого пояса. Чаще всего она располагаются в открытом океане, и имеют форму разорванных колец. Иногда они образуют гирлянды вдоль берегов — так называемые барьерные рифы, например Большой Барьерный риф вдоль восточного побережья Австралии длиной более 2000 км.

Свойства океанской воды

Температура всей массы океанской воды около 4 °С. Вода — самое теплоемкое тело на Земле. Поэтому океан медленно нагревается и медленно отдает тепло, служит аккумулятором тепла. Так как Мировой океан составляет 71 % поверхности земного шара, то на его долю приходится более 2/з поглощенной солнечной радиации. Она расходуется на испарение, на нагревание верхнего слоя воды до глубины примерно 300 м, а также на нагревание воздуха. Недаром океан называют кухней погоды.

Средняя температура поверхностных вод океана более +17 °С, причем в северном полушарии она на 3 °С выше, чем в южном. Наибольшие температуры воды в северном полушарии наблюдаются в августе, наименьшие — в феврале, в южном полушарии — наоборот. Суточные и годовые колебания температуры воды незначительные: суточные не превышают 1°С, годовые составляют не более 5...10°С в умеренных широтах.

Температура поверхностных вод зонально. В приэкваториальных широтах температура весь год 27...28 °С, в тропических районах на западе океанов 20...25 °С, на востоке 15...20 °С (из-за течений). В умеренных широтах температура воды плавно понижается от 10 до 0°С в южном полушарии, в северном полушарии при той же тенденции у западных берегов материков теплее, чем у восточных, тоже из-за течений. В приполярных районах температура воды весь год 0...—2°С, в центре Арктики характерны многолетние льды мощностью до 5—7 м.

Максимальные температуры поверхностных вод наблюдаются в тропических морях и заливах: в Персидском заливе более 35 °С, в Красном море 32 °С. В придонных слоях Мирового океана температуры на всех широтах низкие: от +2° на экваторе до —2 °С в Арктике и Антарктике.

Замерзание морской воды происходит при отрицательных температурах: при средней солености — около —2°С. Чем выше соленость, тем ниже температура замерзания. Морской лед солоноватый, но соленость его в несколько раз меньше солености той воды, из которой он образовался. Льды покрывают около 15% площади Мирового океана. Помимо слабосоленых морских льдов в океанах есть пресноводные речные и материковые (айсберги) льды. Под влиянием ветров и течений льды из полярных районов выносятся в умеренные широты и там тают. Льды затрудняют судоходство. С айсбергами связаны катастрофы судов.

Океанская вода содержит соли, газы, твердые частицы органического и неорганического происхождения. По массе они составляют всего 3,5 %, но от них зависят определенные свойства воды.

Важным свойством океанской воды является соленость. Соленостью называется количество солей в граммах, растворенных в I кг (1л) морской воды. Она обозначается символом 5 и выражается в промилле, т.е. в тысячных долях (°/оо). Средняя соленость океанской воды 35°/оо (—35 г/л).

Океанская вода обладает горько-соленым вкусом, определяемым растворенными в ней хлоридами (более 88 %) и сульфатами (около 11 %). Соленый вкус воде придает поваренная соль, горький — соли магния. Для океанской воды характерно постоянное процентное соотношение различных солей, несмотря на различную соленость. Соли, как и сама вода океанов, поступали на земную поверхность прежде всего из недр Земли, особенно на заре ее формирования. Соли приносятся в океан и речными водами, богатыми карбонатами (более 60 %). Однако количество карбонатов в океанской воде не увеличивается и составляет всего 0,3 %. Это объясняется тем, что они выпадают в осадок, а также расходуются на скелеты и раковины животных, потребляются водорослями, которые после отмирания погружаются на дно.

В распределении солености поверхностных вод прослежива ется зональность, обусловленная прежде всего соотношением выпадающих атмосферных осадков и испарения. Уменьшают соленость сток речных вод и тающие айсберги. В приэкваториальных широтах, где осадков выпадает больше, чем испаряется, и велик речной сток, соленость 34—35°/_оо. В тропических широтах мало осадков, но велико испарение, поэтому соленость составляет 37 °/_оо. В умеренных широтах соленость близка к 35°/_оо. В приполярных широтах соленость наименьшая (32—33°/_оо), так как количество осадков здесь больше испарения, велик речной сток, особенно сибирских рек, много айсбергов, главным образом вокруг Антарктиды и Гренландии.

Широтную закономерность солености нарушают морские течения. Например, в умеренных широтах соленость больше у западных побережий материков, куда поступают тропические воды, меньше — у восточных берегов, омываемых полярными водами. Наименьшей соленостью обладают прибрежные воды близ устьев рек. Максимальная соленость наблюдается в тропических внутренних морях, окруженных пустынями. Например, в Красном море соленость более 42°/оо, в Персидском заливе — 39°/_оо. Соленость влияет на другие свойства воды, такие, как плотность, температура замерзания и т.д.

Движение вод в океане

Воды Мирового океана находятся в постоянном движении. Различают два вида движения: волнение и течения.

Волнение. Главная причина волн — ветер. Ветровые волны — это лишь колебательное движение водной поверхности. Его можно сравнить с «хлебным» полем, по которому бегут волны от ветра. Чем сильнее и продолжительнее ветер и больше акватория, тем выше волны. Неоднократно отмечались волны высотой до 18—20 м и даже более. Лишь близ берега вода получает поступательное движение, причем из-за большей скорости частиц воды вверху, где меньше трение, волны запрокидываются, образуется прибой. Для оценки степени ветрового волнения моря применяется 9-балльная шкала: чем сильнее волнение, тем выше балл. Волны влияют на самочувствие людей, разрушают побережья, сильное волнение опасно для судов. В то же время волны, перемешивая воду, способствуют обогащению толщи воды кислородом и теплом, а также выносу к поверхности питательных веществ. Все это благоприятствует жизнедеятельности организмов.

Помимо ветровых волн есть волны другого происхождения, например цунами. Это гигантские волны, вызываемые подводными и прибрежными землетрясениями, а также извержениями вулканов, распространяющиеся с огромной скоростью — до 800 км/ч. В открытом океане они невысокие, но на мелководье цунами достигают 20—30 м, обладают колоссальной энергией, поэтому производят на побережье огромные опустошения.

Приливно-отливные волны вызывают колебания поверхности Мирового океана относительно его среднего уровня в связи с притяжением Земли Луной и Солнцем. В зависимости от расчлененности и конфигурации береговой линии высота приливов весьма различна. Максимальная высота (18м) наблюдается у полуострова Новая Шотландия; в России в заливе Шелихова они достигают 12 м. За лунные сутки, которые на 50 мин длиннее солнечных, на Земле наблюдается два прилива и два отлива. Приливная волна, а с нею и океанские суда заходят в реки на десятки и сотни километров.

Морские течения. Это горизонтальные движения воды в океанах и морях, характеризующиеся определенным направлением и скоростью. Их длина достигает нескольких тысяч километров, ширина — десятки, сотни километров, глубина — сотни метров. Широко распространенное сравнение течений с реками не совсем удачное. Во-первых, в реках вода движется по уклону, а морские течения под действием ветров могут перемещаться вопреки уклону поверхности. Во-вторых, у морских течений меньше скорость движения воды, в среднем 1 —3 км/ч. В-третьих, течения многоструйны и многослойны и по обе стороны от осевой зоны представляют собой систему вихрей.

Морские течения классифицируют по ряду признаков. По продолжительности выделяют постоянные течения (например, Северное и Южное пассатные), периодические (летние и зимние муссонные на севере Индийского океана или приливно-отливные в прибрежных частях океанов) и временные (эпизодические).

По глубине расположения в толще воды различают поверхностные, глубинные, придонные течения.

По температурному признаку — теплые и холодные течения. Эта классификация основана не на абсолютной, а на относительной температуре воды. Теплые течения имеют температуру воды выше, чем окружающая вода, холодные — наоборот. Теплые, как правило, направлены от экватора к полюсам, холодные — от полюсов к экватору.

По происхождению среди поверхностных течений выделяют: дрейфовые, вызванные постоянными ветрами: ветровые, возникающие под влиянием сезонных ветров; стоковые, текущие из районов избытка воды и стремящиеся выровнять поверхность воды; компенсационные, возмещающие убыль воды в каком-либо районе океана. Большинство течений – вызвано совместным действием ряда факторов.

В настоящее время установлена определенная система течений океана, обусловленная прежде всего общей, циркуляцией атмосферы (рис. 17). Схема их такова. В каждом полушарии по обе стороны от экватора существуют большие круговороты течений вокруг постоянных субтропических барических максимумов: по часовой стрелке — в северном полушарии, против часовой — в южном. Между ними выявлено экваториальное противотечение с запада на восток. В умеренных — субполярных широтах северного полушария наблюдаются малые кольца течений вокруг барических минимумов против часовой стрелки, и южном полушарии — течение с запада на восток вокруг Антарктиды.

Наиболее устойчивыми течениями являются Северное и Южное пассатные (экваториальные) течения по обе стороны от экватора в Тихом, Атлантическом и в южном полушарии Индийского океанов, «перекачивающие» воду с востока на запад. У восточных берегов материков в тропических широтах характерны теплые сточные течения: Гольфстрим, Куросио, Бразильское, Мозамбикское, Мадагаскарское, Восточно-Австралийское. Это течения-аналоги не только по происхождению, но и по физико-химическим свойствам вод.

В умеренных широтах под действием постоянных западных ветров существуют теплые Северо-Атлантическое и Северо-Тихоокеанское течения в северном полушарии и холодное (а правильнее было бы сказать нейтральное) течение Западных ветров, или Западный дрейф,— в южном. Это мощное течение образует кольцо в трех океанах вокруг Антарктиды. Замыкают большие круговороты холодные компенсационные течения-аналоги вдоль западных берегов материков в тропических широтах: Калифорнийское, Канарское, Перуанское, Бенгальское, Западно-Австралийское.

В малых кольцах течений следует отметить теплое Норвежское и холодное Лабрадорское течения в Атлантике по периферии Исландского минимума и аналогичные им Аляскинское и Курило-Камчатское — в Тихом океане по периферии Алеутского минимума.

В северной части Индийского океана муссонная циркуляция порождает сезонные ветровые течения: зимой — с востока на запад, летом — с запада на восток. Летом здесь еще хорошо выражено Сомалийское течение — единственное холодное течение от экватора. Оно связано с юго-западным муссоном, отгоняющим воду от берегов Африки у полуострова Сомали и вызывающим тем самым подъем холодных глубинных вод.

В Северном Ледовитом океане главное направление движения вод и дрейфа льдов — с востока на запад, от Новосибирских островов в Гренландское море. Именно там заканчивают свое существование научно-исследовательские станции «Северный полюс» (СП) начиная с СП-1 — героической четверки папанинцев (1937—1938). Пополняется Арктика водами из Атлантики в виде Нордкапского, Мурманского, Шпицбергенского и Новоземельского течений, воды которых более соленые и потому более плотные погружаются под лед.

Значение морских течений для климата и природы Земли в целом и особенно прибрежных районов велико. Морские течения наряду с воздушными массами осуществляют перенос тепла и холода между широтами. Теплые и холодные течения во всех климатических поясах поддерживают температурные различия на западных и восточных побережьях материков, нарушают зональное распределение температуры (например, незамерзающий Мурманский порт за полярным кругом, а на побережье Северной Америки к северу от г. Нью-Йорка отрицательные зимние температуры). Течения оказывают влияние и на количество осадков. Теплые течения способствуют развитию конвекции и выпадению осадков. Космонавты отмечают характерные облачные образования, сопровождающие теплые течения на всем их протяжении.

Холодные течения, ослабляя вертикальный обмен воздушных масс, уменьшают возможность выпадения осадков. Поэтому территории, омываемые теплыми течениями и находящиеся под влиянием воздушных потоков с их стороны, имеют влажный климат, а территории, омываемые холодными течениями,— сухой.

Морские течения также способствуют перемешиванию воды и осуществляют перенос питательных веществ и газовый обмен, с их помощью осуществляется миграция растений и животных.

Природные ресурсы океана Его охрана

Органические (биологические) ресурсы океана. Они имеют наибольшую ценность, особенно рыбные. На долю рыб приходится до 90 % всех органических ресурсов океана. На первом месте в мировом рыбном промысле стоят сельдевые — почти треть всего улова, много добывается тресковых и камбаловых. Богатство океана — лососевые и особенно осетровые. Основной улов рыбы приходится на шельфовую зону. Рыба используется не только как пищевой продукт. Она идет на кормовую муку (анчоус и др.), технический жир, на удобрения.

Зверобойный промысел (промышляют моржей, тюленей, морских котиков) и китобойный промысел сейчас ограничены. В странах Юго-Восточной Азии и некоторых других теплых приморских странах широко употребляются в пищу моллюски (устрицы, мидии, морские гребешки, кальмары, осьминоги и др.), а из иглокожих — трепанги. Важным природным ресурсом океана являются водоросли, которые используют для приготовления продуктов питания, для получения йода, как удобрение, на корм скоту, а также для изготовления бумаги, клея, тканей и т.д. Хотя органические ресурсы океана велики, необходимо беречь их от истощения, от гибели в связи с загрязнением акваторий, обеспечивать естественное возобновление, переходить от экстенсивного использования и свободной охоты к культурному хозяйству — разведению морских животных и возделыванию водорослей.

Химические и минеральные ресурсы. Это прежде всего сама вода, растворенные в ней химические элементы, а также полезные ископаемые, залегающие 'на дне и в грунтах. Из морской воды ежегодно добывают миллионы кубических метров пресной воды в результате дистилляции. В мире уже действуют более 100 опреснительных установок в «районах жажды» (Кувейт, запад США, город Шевченко на Каспии и др.). Однако стоимость такой пресной воды еще высока. Из морской воды извлекают поваренную соль, магний, бром, калий.

Основные полезные ископаемые, добываемые в море на шельфе,—нефть и газ (Персидский и Мексиканский заливы, Северное море, «Нефтяные камни» на Каспии и другие районы). Добыча их продолжает стремительно расти, и к 2000 г. предполагается половину всей нефти и газа добывать за счет месторождений шельфа. Так, только в Северном море в 1987 г. добыли 165 млн. т нефти и 83 млрд. км3 газа, хотя первые скважины появились недавно— в 1964 г. Сейчас там действуют 300 буровых платформ, принадлежащих разным странам, а по дну моря проложено более 6000 км нефте- и газопроводов. Начата добыча каменного угля (Англия, Япония), железной руды (у полуострова Ньюфаундленд), олова (Малайзия) и др. Дно океана устлано осадочными железомарганцевыми конкрециями, большие запасы фосфоритов, стройматериалов. У берегов ЮАР ведется добыча алмазов, выносимых реками с суши.

Энергетические ресурсы Мирового океана. Они огромны. Уже действуют (Франция) и проектируются электростанции, работающие на энергии приливов (ПЭС). В жарком поясе работают гидротермические станции, использующие разницу температур теплых поверхностных и холодных глубинных вод. В морской воде содержится дейтерий (тяжелая вода) — будущее топливо ядерных реакторов. Если научатся использовать энергию волн (есть проекты), то человечество получит неиссякаемый источник энергии.

Огромно значение океана в транспортном отношении.

Охрана природы Мирового океана. Это актуальная проблема международного масштаба. В век научно-технической революции резко возросло поступление в океан загрязняющих веществ: промышленных отходов, нефти, бытовых сточных вод, удобрений, пестицидов и др. Это приводит к нарушению природных взаимосвязей и динамического равновесия. Океан оказался легкоранимым сразу на больших пространствах в силу своей подвижности. Особенно пагубно для всего живого нефтяное загрязнение, а по подсчетам ученых, сейчас ежегодно в океан попадает около 10 млн. т нефти и нефтепродуктов при ее добыче, промывке танкеров, их авариях. Нефтяная пленка нарушает влагообмен и газообмен, в том числе кислородом, губит планктон, рыбу и вообще все живые организмы, которые концентрируются в основном в поверхностном слое воды.

Для познания природы и тайн Мирового океана нужны разносторонние научные исследования. В настоящее время они широко проводятся во многих странах и координируются ЮНЕСКО (Организация Объединенных Наций по вопросам образования, науки и культуры). Изучение Мирового океана, принадлежащего всему человечеству, стало ярким примером международного сотрудничества.

Принципиально новый метод — исследование океана из космоса. С космических орбит ведутся изучение динамики вод океана, взаимодействия его с атмосферой, наблюдение ледовой обстановки, особенно вдоль трассы Северного морского пути, опасных стихийных явлений (цунами, тайфунов, подводной вулканической деятельности), оценка и прогноз пищевых запасов, в частности рыбы, изучение шельфа с целью поиска полезных ископаемых, контроль за загрязнением вод, анализ экологических последствий, вызванных загрязнением, а также многое другое.

Проводятся специальные международные конференции, которые на основании новейших научных данных принимают решения по рациональному использованию ресурсов Мирового океана и охране его вод.

Вопросы и задания:

1. Что такое Мировой океан и на какие части он делится? Почему это деление условное?

2. Дайте определения понятиям: море, залив, пролив, полуостров, остров.

3. Расскажите о классификации морей по местоположению. Приведите примеры.

4. Какая закономерность установлена в распределении температуры поверхностных вод Мирового океана? Какими причинами она обусловлена?

5. Каков состав солей Мирового океана? Его средняя соленость? Как и почему изменяется соленость поверхностных вод океана от экватора к полюсам?

6. Какие движения воды в Мировом океане вы знаете? Назовите типы волн.

7. Что такое морские течения? Как их классифицируют?

8. Назовите и охарактеризуйте наиболее крупные морские течения. Расскажите о происхождении течений, о их температуре.

9. Какими природными ресурсами обладает океан?

10. Почему Мировой океан нуждается в охране? Расскажите о наиболее важных экологических проблемах океана на современном этапе.

ВОДЫ СУШИ

Вспомните! О происхождении вод суши. Почему эти воды в большинстве своем пресные? Почему они неравномерно распределены на поверхности материков? От чего зависит обеспеченность той или иной территории суши водой?

Подземные воды

Подземные воды — это воды, находящиеся в почвах и горных породах верхней части земной коры. Они заполняют поры рыхлых пород и трещины твердых горных пород. Они могут быть во всех трех агрегатных состояниях: жидком, твердом и газообразном. Подземные воды образуются главным образом за счет просачивания вглубь атмосферных осадков во время дождей или таяния снега и льда. Часть подземных вод возникает в результате конденсации водяного пара, который попадает в земную кору из атмосферы или выделяется из. магмы. На равнинах, сложенных осадочными горными породами, обычно чередуются слои, обладающие различной водопроницаемостью. Одни из них легко пропускают воду (пески, галечники, гравий) и называются поэтому водопроницаемыми другие задерживают воду (глина, кристаллические сланцы) и называются водонепроницаемыми или водоупорными. На водоупорных породах просачивающаяся вниз вода задерживается, заполняет промежутки между частицами вышележащей водопроницаемой породы и образует водоносный горизонт. Таких горизонтов в одной и той же местности может быть несколько, иногда до 10—15. Вода глубоких водоносных горизонтов в большинстве случаев образовалась в период формирования тех осадочных горных пород, в которых они заключены. По условиям залегания подземные воды подразделяются на почвенные, грунтовые и межпластовые.

Почвенные воды, как свидетельствует их название, заключены в почвах. Обычно они не заполняют всех промежутков между частицами почвы. Почвенные воды могут быть как свободными (гравитационными), перемещающимися под влиянием силы тяжести, так и связанными, удерживаемыми молекулярными силами. Подземные воды, образующие водоносный горизонт на первом от поверхности водоупорном слое, называют грунтовыми.

Нижележащие водоносные горизонты, заключенные между двумя водоупорными слоями, называются межпластовыми (рис. 18). В связи с неглубоким залеганием от поверхности уровень грунтовых вод испытывает значительные колебания по сезонам года: он то повышается после выпадения осадков или таяния снега, то понижается в засушливое время. В суровые зимы грунтовые воды могут промерзать. Эти воды в большей мере подвержены загрязнению.

Различна глубина залегания грунтовых вод в разных природных районах. Она в первую очередь определяется климатическими условиями: в степных, полупустынных и пустынных ландшафтах грунтовые воды залегают значительно глубже, чем в лесных и тундровых ландшафтах. Большое влияние на глубину залегания грунтовых вод оказывает степень расчленения территории. Чем сильнее и глубже расчленение местности реками, балками и оврагами, тем глубже находятся грунтовые воды.

Уровень межпластовых вод в отличие от грунтовых более постоянен, он меньше изменяется во времени. Межпластовые воды более чистые, чем грунтовые. Если межпластовые воды полностью заполняют водоносный горизонт и находятся под давлением, они называются напорными. Напором обладают все воды, заключенные в слоях, залегающих в вогнутых тектонических структурах. Вскрытые скважинами, эти воды поднимаются вверх и при достаточной высоте напора изливаются на поверхность или фонтанируют. Такие воды называются артезианскими (рис. 19).

Подземные воды медленно перемещаются по уклону водоносного пласта. В речных долинах, балках, оврагах слои могут вскрываться (обычно это грунтовые воды), образуются естественные их выходы на земную поверхность — источники, или родники. Своеобразный тип источников — гейзеры, периодически выбрасывающие горячую воду и пар на высоту до 60 м. Они образуются в основном в областях современного вулканизма, где близко от поверхности залегает раскаленная магма. Гейзеры встречаются в США, России (на Камчатке), в Исландии, Новой Зеландии.

Подземные воды различны по химическому составу и температуре. Верхние горизонты подземных вод обычно пресные (до 1 г/л) или слабоминерализованные. Глубокопогруженные горизонты нередко значительно минерализованы (до 35 г/л и более). По температуре они подразделяются на холодные (до +20°С) и термальные (от +20 до +100°С). Термальные вода обычно отличаются высоким содержанием различных солей, кислот, металлов, радиоактивных и редкоземельных элементов.

Подземные воды имеют большое значение в природе и хозяйственной деятельности человека. Это важнейший источник питания рек и озер. При участии подземных вод формируются карстовые и оползневые формы рельефа, они снабжают растения влагой и растворенными в них веществами. При близком залегании от поверхности подземные воды могут вызвать процессы заболачивания. Они широко используются человеком для хозяйственно-бытовых, промышленных и сельскохозяйственных целей. Из термальных вод получают большое количество различных химических веществ (иод, глауберову соль, борную кислоту, различные металлы). Тепловая энергия подземных вод расходуется на обогрев зданий, теплиц, получение электроэнергии, наконец, подземные воды применяются для лечения целого ряда заболеваний человека.

Реки

Река — естественный водный поток, текущий в выработанном им русле — углублении, занятом водой. В свою очередь русло лишь часть линейно вытянутого понижения, на дне которого течет река и которое называют речной долиной. Каждая речная долина имеет склоны и днище. У равнинных рек днище, как правило, лишь частично, а у горных рек целиком занято водой.

Нижележащие водоносные горизонты, заключенные между двумя водоупорными слоями, называются межпластовыми (рис. 18). В связи с неглубоким залеганием от поверхности уровень грунтовых вод испытывает значительные колебания по сезонам года: он то повышается после выпадения осадков или таяния снега, то понижается в засушливое время. В суровые зимы грунтовые воды могут промерзать. Эти воды в большей мере подвержены загрязнению.

Различна глубина залегания грунтовых вод в разных природных районах. Она в первую очередь определяется климатическими условиями: в степных, полупустынных и пустынных ландшафтах грунтовые воды залегают значительно глубже, чем в лесных и тундровых ландшафтах. Большое влияние на глубину залегания грунтовых вод оказывает степень расчленения территории. Чем сильнее и глубже расчленение местности реками, балками и оврагами, тем глубже находятся грунтовые воды.

Уровень межпластовых вод в отличие от грунтовых более постоянен, он меньше изменяется во времени. Межпластовые воды более чистые, чем грунтовые. Если межпластовые воды полностью заполняют водоносный горизонт и находятся под давлением, они называются напорными. Напором обладают все воды, заключенные в слоях, залегающих в вогнутых тектонических структурах. Вскрытые скважинами, эти воды поднимаются вверх и при достаточной высоте напора изливаются на поверхность или фонтанируют. Такие воды называются артезианскими (рис. 19).

Подземные воды медленно перемещаются по уклону водоносного пласта. В речных долинах, балках, оврагах слои могут вскрываться (обычно это грунтовые воды), образуются естественные их выходы на земную поверхность — источники, или родники. Своеобразный тип источников — гейзеры, периодически выбрасывающие горячую воду и пар на высоту до 60 м. Они образуются в основном в областях современного вулканизма, где близко от

поверхности залегает раскаленная магма. Гейзеры встречаются в США, России (на Камчатке), в Исландии, Новой Зеландии.

Подземные воды различны по химическому составу и температуре. Верхние горизонты подземных вод обычно пресные (до 1 г/л) или слабоминерализованные. Глубокопогруженные горизонты нередко значительно минерализованы (до 35 г/л и более). По температуре они подразделяются на холодные (до +20 °С) и термальные (от +20 до +100 °С). Термальные воды обычно отличаются высоким содержанием различных солей, кислот, металлов, радиоактивных и редкоземельных элементов.

Подземные воды имеют большое значение в природе и хозяйственной деятельности человека. Это важнейший источник питания рек и озер. При участии подземных вод формируются карстовые и оползневые формы рельефа, они снабжают растения влагой и растворенными в них веществами. При близком залегании от поверхности подземные воды могут вызвать процессы заболачивания. Они широко используются человеком для хозяйственно-бытовых, промышленных и сельскохозяйственных целей. Из термальных вод получают большое количество различных химических веществ (иод, глауберову соль, борную кислоту, различные металлы). Тепловая энергия подземных вод расходуется на обогрев зданий, теплиц, получение электроэнергии, наконец, подземные воды применяются для лечения целого ряда заболеваний человека.

Реки

Река — естественный водный поток, текущий в выработанном им русле — углублении, занятом водой. В свою очередь русло лишь часть линейно вытянутого понижения, на дне которого течет река и которое называют речной долиной. Каждая речная долина имеет склоны и днище. У равнинных рек днище, как правило, лишь частично, а у горных рек целиком занято водой.

Уровень воды в реках подвержен изменениям в течение года. Во время

половодий и паводков реки выходят из берегов и затапливают всю или большую часть днища долины.

Половодье — повторяющийся в одно и то же время года высокий и длительный подъем уровня воды в реке. На равнинных реках умеренного пояса половодье бывает весной во время снеготаяния. На реках, берущих начало в высоких горах, половодье летнее, связано оно с таянием снега и льда. На летнее время — период дождей — приходится половодье и в областях с муссонным климатом.

Паводок — значительный, но кратковременный подъем уровня воды в реке. Он может наблюдаться в любое время года в результате обильных дождей или быстрого таяния снега и льда во время оттепелей.

Та часть дна речной долины, которая заливается водой только в период половодий и паводков, называется поймой. Пойма образуется в результате деятельности реки. Русло реки, как правило, имеет в плане сложные очертания; наряду с относительно прямолинейными участками имеются изгибы — излучины, которые носят название меандр. Меандрируя, река увеличивает свои излучины, подмывая вогнутый берег и откладывая материал у противоположного выпуклого берега (рис. 20). Постепенно в результате этих процессов днище долины расширяется и формируется пойма.

На определенной стадии развития река может спрямить свое русло. Отчленившаяся от реки меандра превращается в старицу — замкнутый водоем — озеро, имеющее продолговатую, извилистую или подковообразную форму. На рис. 20 показано, как постепенно изгиб излучины становится круче, перемычка у основания меандры сужается. Наступает момент, когда в период половодья или паводка река разрушает перемычку и спрямляет свое русло.

Каждая река имеет исток и устье. Исток — это место, где река берет начало, от которого наблюдается постоянное течение воды в русле. Истоком реки могут служить озеро, болото, ледник, родник. Устье — место впадения реки в другую реку, озеро, море или океан. Устья рек могут быть различными. Среди них широко распространены дельты и эстуарии.

Дельта — низменная равнина в низовьях реки, сложенная наносами, принесенными рекой, и прорезанная сетью протоков. В плане имеет треугольную форму. Образуется у рек, выносящих в мелководные моря, не имеющих к тому же значительных по интенсивности течений, большое количество твердых осадков.

Эстуарий — воронкообразное затопляемое устье реки, расширяющееся в сторону моря. Образуется у рек, впадающих в моря, где сильно воздействие на устье реки приливов или других движений океанских вод — волн или течений.

Однако не все реки обязательно впадают в какой-то водоем. В пустынных районах из-за сильного испарения и большого забора воды на орошение и другие хозяйственные нужды реки иногда не достигают другого водоема и образуют так называемое сухое устье. Такой тип устья имеют ныне реки Сырдарья и Амударья.

Река с притоками образует речную систему. Название речной системы дается по главной реке, например система Волги, Лены, Конго (Заир). Самые крупные речные системы мира — Амазонки, Конго, Миссисипи с Миссури, Оби с Иртышом. Как правило, главная река имеет наибольшую длину и отличается максимальным полноводьем.

Реки образуются за счёт поступления в них воды от различных источников. Питание реки может быть дождевое, снеговое, ледниковое и подземное. Большинство рек имеет смешанное питание. Соотношение между источниками питания может изменяться по сезонам года. Так, например, реки системы Волги зимой имеют исключительно подземное питание, весной главным источником воды служат талые снеговые воды, летом — дождевые и подземные воды.

Площадь, с которой река собирает воды, называется водосборным бассейном или бассейном реки. Линия, разделяющая смежные бассейны рек, называется водоразделом. Водоразделы хорошо выражены в горах, на равнинах они часто не заметны, и определить их весьма трудно.

Изменения уровня воды в реке, ее водоносности, процессы замерзания и вскрытия реки определяют ее режим. Режим реки прежде всего зависит от климата. Есть реки на земном шаре незамерзающие и полноводные круглый год, например Амазонка. В тех районах, где хорошо выражены сезоны года (например, в умеренной зоне), режим рек наиболее сложен. Зимой реки замерзают, весной отличаются высоким и продолжительным половодьем, зимой и летом сильно мелеют. Самый низкий уровень воды в реке носит название меженный. Режим рек зависит и от таких природных факторов, как геологическое строение, рельеф, почвенный и растительный покров.

На особенности рек большое внимание оказывает рельеф. В горах, где уклоны земной поверхности велики, реки отличаются большим падением (падение — разница высот между истоком и устьем реки, выражаемая в метрах) и уклоном (отношение падения к длине реки), а следовательно, и значительными скоростями течения воды в реке. Поэтому у горных рек глубокие и узкие долины. Равнинные реки отличаются небольшими скоростями течения воды, они сильно меандрируют, их долины неглубокие, но широкие, с поймой, достигающей у крупных рек нескольких десятков километров в ширину. Рельеф определяет и направление течения рек.

Реки имеют большое хозяйственное значение. Прежде всего они служат источником пресной воды для промышленности, сельского хозяйства, водоснабжения городов и других населенных пунктов. Реки используются также для получения электроэнергии, как транспортные пути, места ловли и разведения рыбы, отдыха и различных спортивных занятий. На многих реках построены плотины и созданы водохранилища — крупные искусственные водоемы (в отличие от прудов), сочетающие в себе особенности рек и озер. В настоящее время в мире создано свыше 15 тыс. водохранилищ емкостью более 1 млн. м3 воды. Их площадь в шесть раз превышает площадь Азовского моря. Строительство водохранилищ позволяет решать ряд важных задач: создавать значительные запасы воды, регулировать уровень воды в реках, предотвращать наводнения, улучшать транспортные условия, а также условия для отдыха людей и занятий спортом на берегах водохранилищ. Однако строительство водохранилищ на равнинных реках имеет ряд негативных следствий: затапливаются большие площади плодородных пойменных земель, реки ниже плотин водохранилищ лишаются необходимого пойменного режима, вокруг водохранилищ на больших площадях происходит подъем уровня грунтовых вод, что приводит к заболачиванию, нарушаются условия обитания ценных промысловых рыб и т.д. Вот почему в настоящее время водохранилища стараются создавать на горных реках, где они причиняют меньший ущерб.

Помимо водохранилищ широко используются и такие гидротехнические сооружения, как различного назначения каналы. Наиболее распространены судоходные каналы — искусственные русла, связывающие два или несколько водных объектов, например Волго-Балтийский канал, соединяющий реки, впадающие в Каспийское и Балтийское моря, и образующий единую воднотранспортную магистраль. Есть также оросительные и обводнительные каналы, позволяющие осуществлять переброску речных вод из районов с их избытком в районы недостаточного увлажнения. Однако переброска воды в больших размерах из одних рек в другие с помощью каналов может иметь и неблагоприятные следствия. Поэтому их строительству должны предшествовать тщательные научные разработки, предусматривающие выявление и оценку возможных негативных последствий таких перебросок.

Озера

Озеро — водоем, образовавшийся в природном углублении на поверхности суши. Это углубление носит название озерной котловины. Озерные котловины могут иметь различное происхождение, а их особенности в значительной мере отражаются на самом озере: его размерах, форме, водном режиме. Поэтому озера классифицируют прежде всего по происхождению озерных котловин. Среди них выделяют тектонические, вулканические, плотинные (или завальные), ледниковые, карстовые, пойменные и др.

Тектонические озера образуются в местах опусканий и прогибов земной коры. В грабене возникло, например, самое глубокое озеро в мире Байкал (1637 м), в крупной тектонической котловине расположено самое большое озеро мира Каспийское. Котловины всех крупных (по площади) и глубоких озер имеют тектоническое происхождение (крупнейшие африканские и североамериканские озера, Аральское море-озеро, Балхаш и др.). Некоторые озера возникли в кратерах потухших вулканов и поэтому называются вулканическими.

Завальные озера образуются в горах в результате появления плотин, перегораживающих речные долины. Завалы могут возникнуть при землетрясениях, в результате селей (грязевых потоков).

Большое количество озер характерно для районов, подвергавшихся оледенению,— ледниковые озера. Ледник проводил как разрушительную, так и созидательную работу. В первом случае возникали котловины в результате выпахивающей деятельности ледника, во втором — в связи с неравномерным отложением приносимого ледником материала.

В районах распространения растворимых горных пород (известняка, гипса, мела) на месте провалов возникают карстовые озера, обычно небольшие по размерам. Для пойм рек характерны озера-старицы.

Озера размещены на поверхности земли неравномерно. Наибольшее их количество приходится на районы, где много углублений прежде всего тектонического и ледникового происхождения и где выпадает большое количество осадков. Следует также отметить, что немало появилось антропогенных озер — прудов. Причем их обычно создают там, где нет или мало озер естественного происхождения.

Озера питаются за счет выпадающих атмосферных осадков, подземных вод и стекающих в них поверхностных вод, прежде всего речных. Расходуется вода из озер путем испарения и речного стока. Однако не из всех озер вытекают реки. По этому признаку озера подразделяются на сточные, из которых вытекают реки, и бессточные.

С речными и подземными водами в озера поступают соли. И если озеро бессточное, соли в нем накапливаются, вода становится соленой или горько-соленой. Соленость озер может быть во много раз выше, чем соленость океанических вод. Соленые озера характерны для пустынь, полупустынь и степей.

Озера используются человеком для водоснабжения, орошения, добычи соли, лечебных грязей, сапропелей (илистых отложений органоминерального происхождения, применяемых как удобрение и химическое сырье), а также в рыбохозяйственных, бальнеологических и рекреационных целях.

Ледники

Ледники — подвижные скопления льда на поверхности суши. Они образуются там, где в течение года выпадает больше снега, чем успевает растаять. В Антарктиде и Арктике такие условия создаются на небольшой высоте — на уровне моря или несколько выше. В тропическом поясе снег может накапливаться в горах на большой высоте. Имеет значение и количество выпадающих твердых осадков: чем их больше, тем ниже в горах накапливается снег при одних и тех же температурах. Выпавший снег постепенно уплотняется и превращается в лед. Лед обладает способностью под влиянием силы тяжести перемещаться (течь) со скоростью от нескольких метров до 200 м в год.

Ледники, имеющие значительную мощность, скрывающие все неровности рельефа и занимающие большую площадь, называются покровными. Примерами могут служить покровные ледники Антарктиды (средняя мощность около 2 км) и Гренландии. От края этих ледниковых покровов постоянно откалываются огромные глыбы льда — айсберги, сидящие на мели или свободно плавающие.

Ледники, занимающие вершины гор, различные углубления на их склонах и долины, называются горными. В отличие от покровных горные ледники имеют значительно меньшие размеры, характеризуются большим разнообразием.

В ледниках законсервировано большое количество пресной влаги. Частично она расходуется на питание рек, причем от интенсивности таяния ледников зависит количество воды в реках, которые берут здесь начало. Для засушливых районов мира ледниковое питание рек имеет очень важное хозяйственное значение.

Следует также отметить, что ныне разрабатываются интересные проекты использования айсбергов для снабжения пресной водой засушливых районов Австралии, Африки, Южной Америки и Аравийского полуострова.

Болота

Болота — это избыточно увлажненные участки суши с влаголюбивой растительностью, в результате отмирания и неполного разложения которой образуется торф. В зависимости от источников питания болота подразделяются на верховые и низинные.

Верховые болота питаются атмосферными осадками, бедны минеральными солями и обычно располагаются на водоразделах (поэтому и называются верховыми). Растительность этих болот бедна по видовому составу. Преобладают сфагновые мхи.

Низинные болота возникают в местах выхода на поверхность или близкого залегания подземных вод. Значительно более богатое минеральное питание создает условия для произрастания здесь разнообразной растительности — зеленых мхов, осок, злаков, а из древесных пород — ольхи и березы. В результате накопления торфа поверхность низинных болот постепенно повышается. На определенной стадии поверхность болота может достигнуть такой высоты, при которой болотная растительность уже не может использовать подземные воды и переходит на питание атмосферными осадками: низинное болото сменяется верховым.

Болотам принадлежит важная роль в природе. Они увлажняют воздух окружающих территорий, являются местами обитания многих видов животных и произрастания ценных видов растений.

Болота используются человеком. На них разрабатывают торф, который применяют как удобрение, топливо и химическое сырье, собирают ягоды, лекарственные растения, часть низинных болот осушают и превращают в сельскохозяйственные угодья, отличающиеся высоким потенциальным плодородием. Следует, однако, помнить, что не все болота подлежат осушению, часть из них необходимо сохранить, чтобы не нарушить сложившихся в природе взаимосвязей.

Охрана вод суши

Как уже отмечалось, все воды суши имеют важное и весьма разнообразное хозяйственное значение, но главная их роль заключается в снабжении человека водой. Вода — ценнейший природный ресурс.

Большая часть потребляемой на земном шаре воды используется в сельском хозяйстве (70 %), затем идет промышленность и хозяйственно-бытовые нужды. Во многих районах мира (три четверти населения нашей планеты) в настоящее время ощущается острый недостаток чистой пресной воды. Поэтому охрана вод суши заключается в бережном их использовании. Это достигается экономным расходованием воды с помощью внедрения более совершенных технологий как в промышленности, так и в сельском хозяйстве, введения оборотного водоснабжения на предприятиях, предотвращения загрязнения вод, неукоснительного соблюдения правил очистки сточных вод.

Задача охраны вод сложная и дорогостоящая (затраты на охрану вод занимают первое место среди всех расходов на охрану природы). Поэтому ее, к сожалению, пока удается решать лишь частично.

Вопросы н задания:

1. Какие воды относят к водам суши?

2. Что такое подземные воды? Как их классифицируют? Какое они имеют значение для человека?

3. Дайте определения понятиям: река, речная система, речная долина, пойма, русло, исток, устье, бассейн реки, водораздел, падение и уклон реки, питание и режим реки.

4. Какими условиями определяются характер течения, питание и режим реки? Какое значение имеют реки?

5. Опишите любую реку по следующему плану: где река начинается, в каком направлении и по какой поверхности протекает, куда впадает, каков характер ее течения на всех участках долины, какой тип питания преобладает, каков режим водности, какое хозяйственное значение имеет река?

6. Охарактеризуйте классификацию озер по происхождению. Каково значение озер?

7. Что такое ледник? Какие условия необходимы для образования ледников?

8. Что такое болото? Расскажите о классификации болот.

9. Какие искусственные сооружения строятся для более рационального использования вод суши? Какие экологические проблемы возникают в связи с их строительством? Как они решаются? Приведите примеры.

ЛИТОСФЕРА

Внутреннее строение Земли

Вспомните! Что вы знаете о внутреннем строении Земли, о типах строения земной коры? Что такое платформы и геосинклинали? В чем различия древних и молодых платформ? По карте «Строение земной коры» в атласе «География материков и океанов» определите закономерности расположения древних платформ и складчатых поясов разного возраста. Что вы знаете о рельефе, горах и равнинах? Под влиянием каких процессов формируется рельеф Земли?

Земля имеет сложное внутреннее строение. О строении Земли судят главным образом на основании сейсмических данных — по скорости прохождения волн, возникающих при землетрясениях. Непосредственные наблюдения возможны лишь на небольшую глубину: самые глубокие скважины прошли чуть более 12 км земной толщи (Кольская сверхглубокая).

В строении Земли выделяют три основных слоя (рис. 21): земную кору, мантию и ядро.

Земная кора в масштабе Земли — это тонкая пленка. Ее средняя мощность около 35 км.

Мантия распространяется на глубину 2900 км. Внутри мантии на глубине 100—250 км под континентами и 50—100 км под океанами начинается слой повышенной пластичности вещества, близкого к точке плавления, так называемая астеносфера. Подошва астеносферы находится на глубинах порядка 400 км. Земная кора вместе с верхним твердым слоем мантии над астеносферой называется литосферой (от греч. litos — камень).

Литосфера в отличие от астеносферы относительно хрупкая оболочка. Она разбита глубинными разломами на крупные блоки, называемые литосферными плитами. Плиты медленно перемещаются по астеносфере в горизонтальном направлении.

Ядро находится на глубинах от 2900 до 6371 км, т.е. радиус ядра занимает более половины радиуса Земли. Предполагают, по данным сейсмологии, что во внешней части ядра вещества находятся в расплавленном подвижном состоянии и что в нем из-за вращения планеты возника ют электрические токи, которые создают магнитное поле Земли внутренняя часть ядра — твердая.

С глубиной нарастают давление и температура, которая составляет в ядре, по расчетам, около 5000 °С.

Слои Земли различаются по химическому составу, что связывают с дифференциацией первичного холодного веществ, планеты в условиях его сильного разогрева и частичного расплавления. Предполагают, что при этом более тяжелые элементы (железо, никель и др.) «тонули», а относительно легки, (кремний, алюминий) «всплывали». Первые образовали ядро вторые — земную кору. Из расплава одновременно выделялись газы и пары воды, которые сформировали первичную атмосферу и гидросферу.

Возраст Земли и геологическое летосчисление

Абсолютный возраст Земли, по современным представлениям, принимается равным 4,6 млрд. лет. Возраст древнейших пород Земли — гранитогнейсов, обнаруженных на суше,— равен 3,8...4,0 млрд. лет.

О событиях геологического прошлого в их хронологической последовательности дает представление единая международная геохронологическая шкала (табл. 1). Ее основными временными подразделениями являются эры: архейская, протерозойская, палеозойская, мезозойская, кайнозойская. Древнейший интервал геологического времени, включающий архей и протерозой, называется докембрием. Он охватывает громадный период времени — почти 90 % всей геологической истории Земли. Далее выделена палеозойская («древняя жизнь») эра (от 570 до 225—230 млн. лет назад), мезозойская («средняя жизнь») эра (от 225—230 до 65—67 млн. лет назад) и кайнозойская («новая жизнь») эра (от 65—67 млн. лет назад до наших дней). Внутри эр выделяются меньшие временные отрезки — периоды.

Н. Келдер в книге «Беспокойная Земля» (М., 1975) для наглядного представления о геологическом времени дает такое интересное сравнение: «Если мы условно примем мегастолетие (108 лет) за один год, то возраст нашей планеты окажется равным 46 годам. О первых семи годах ее жизни биографам ничего не известно. Сведения же, относящиеся к более позднему «детству», зафиксированы в древнейших породах Гренландии и Южной Африки... Большая часть сведений из истории Земли, в том числе и о таком важном моменте, как возникновение жизни, относится к последним шести годам... До 42-летнего возраста ее континенты были практически безжизненны. На 45-м году жизни — всего лишь год назад — Земля украсилась пышной растительностью. В то время среди животных господствовали гигантские рептилии, в частности динозавры. Примерно на этот же период приходится и начало распада последнего гигантского суперконтинента.

Динозавры исчезли с лика Земли восемь месяцев назад. На смену им пришли высокоорганизованные животные — млекопитающие. Где-то в середине прошлой недели на территории Африки произошло превращение некоторых человекообразных обезьян в обезьяноподобных людей, а в конце той же недели на Землю обрушилась серия последних грандиозных оледенений. Прошло немногим более четырех часов с тех пор, как новый род высокоорганизованных животных, известный в дальнейшем как Homo sapiens, начал добывать себе пропитание охотой на диких зверей; и всего лишь час насчитывает его опыт ведения сельского хозяйства и переход к оседлому образу жизни. Расцвет же индустриальной мощи человеческого общества приходится на последнюю минуту...» (с. 14—15).

Состав и строение земной коры

Земная кора состоит из магматических, осадочных и метаморфических горных пород. Магматические породы образуются при извержении магмы из глубинных зон Земли и ее затвердение.

Если магма внедряется в земную кору и медленно застывает в условиях высокого давления на глубине, образуются интрузивные горные породы (гранит, габбро и др.), при излиянии ее и быстром застывании на поверхности — эффузивные (базальт, вулканический туф и др.). С магматическими породами связаны многие полезные ископаемые: титано-магниевые, хромовые, медно-никелевые и другие руды, апатиты, алмапы. и др.

Осадочные породы образуются непосредственно на земной поверхности разными путями: либо за счет жизнедеятельности организмов — органогенные породы (известняк, мел, каменный уголь и др.), либо при разрушении и последующем отложении разных горных пород — обломочные породы (глина, песок, валунные суглинки и др.), либо за счет химических реакций происходящих обычно в водной среде, породы химического происхождения (бокситы, фосфориты, соли, руды некоторых металлов и др.). Многие осадочные породы являются ценными полезными ископаемыми: нефть, газ, угли, торф, бокситы фосфориты, соли, руды железа и марганца, разнообразные строительные материалы и др.

Метаморфические породы возникают в результате изменения (метаморфизма) различных горных пород, оказавшихся на глубине, под влиянием высоких температур и давления, а также горячих растворов и газов, поднимающихся из мантии (гнейс, мрамор, кристаллические сланцы и др.). В процессе метаморфизма горных пород образуются разнообразные полезные ископаемые железные, медные, полиметаллические, урановые и другие руды (золото, графит, драгоценные камни, огнеупоры и т.д).

Земная кора сложена в основном кристаллическими породами магматического и метаморфического происхождения. Однако она неоднородна по составу, строению и мощности. Различают два основных типа земной коры: материковую и океанскую. Первая свойственна материкам (континентам), включая их подводные окраины до глубины 3,5—4,0 км ниже уровня Мирового океана, вторая — океаническим котловинам (ложу океана).

Материковая земная кора состоит из трех слоев: осадочного мощностью 20—25 км, гранитного (гранитно-гнейсового) и базальтового. Ее общая мощность составляет '60—75 км в горных районах, 30—40 км на равнинах.

Океанская земная кора тоже трехслойная. Сверху залегает маломощный (в среднем около 1 км) слой рыхлых морских осадков кремнисто-карбонатного состава, под ним — слой из базальтовых лав. Гранитного слоя между осадочным и базальтовым слоями нет (в отличие от материковой коры), что подтверждается многочисленными буровыми скважинами. Третий слой (по данным драгировок) состоит из магматических пород — преимущественно габбро. Общая мощность океанской земной коры в среднем 5—7 км. Местами на дне Мирового океана (обычно вдоль крупных разломов) на поверхность выступают даже породы верхней мантии. Ими же сложен остров Сан-Паулу у берегов Бразилии.

Таким образом, океанская кора и по составу, и по мощности, а также по возрасту (она не старше 160—180 млн. лет) существенно отличается от материковой. Наряду с этими двумя основными типами земной коры существует несколько вариантов коры переходного типа.

Материки, включая их подводные окраины, и океаны являются самыми крупными структурными элементами земной коры. В их пределах основная площадь принадлежит спокойным платформенным участкам, меньшая — подвижным геосинклинальным поясам (геосинклиналям). Эволюция структуры земной коры шла в основном от геосинклиналей к платформам. Но частично этот процесс оказывается обратимым за счет образования рифтов (от англ, пи — трещина, разлом) на платформах, их дальнейшего раскрытия (например, Красное море) и превращения в океан.

Геосинклинали — обширные подвижные, сильно расчлененные участки земной коры с разнообразными по интенсивности и направленности тектоническими движениями. В развитии геосинклиналей различают два крупных этапа.

Первый этап (основной по продолжительности) характеризуется погружением и морским режимом. При этом в глубоком морском бассейне, предопределенном глубинными разломами, накапливается мощная (до 15—20 км) толща осадочных и вулканических горных пород. Излияние лав, а также внедрение и застывание на разных глубинах магмы наиболее характерно для внутренних частей геосинклиналей. Здесь же энергичнее проявляется и метаморфизм, а впоследствии складчатость. В окраинных частях геосинклинали накапливаются преимущественно осадочные толщи, магматизм ослаблен или даже отсутствует.

Второй этап развития геосинклиналей — меньший по продолжительности — характеризуется интенсивными восходящими движениями, которые новейшие тектонические гипотезы связывают со сближением и столкновением литосферных плит. Из-за бокового давления происходит энергичное смятие пород в сложные складки и внедрение магмы с образованием главным образом гранита. При этом первичная тонкая океанская кора благодаря различным деформациям горных пород, магматизму, метаморфизму и другим процессам превращается в более сложную по составу, мощную и жесткую континентальную (материковую) земную кору. В результате поднятия территории море отступает, сначала образуются архипелаги вулканических островов, а потом сложная складчатая горная страна.

В дальнейшем на протяжении десятков — сотен миллионов лет горы разрушаются, участок земной коры на значительной площади покрывается чехлом осадочных пород и превращается в платформу.

Платформы — обширные наиболее устойчивые, преимущественно равнинные блоки земной коры. Обычно они имеют неправильную многоугольную форму, обусловленную крупными разломами. Платформы обладают типично континентальной или океанской земной корой и соответственно разделяются на материковые и океанские. Им соответствуют основные равнинные ступени рельефа земной поверхности на суше и на дне океана. Материковые платформы имеют двухъярусное строение. Нижний ярус называют фундаментом. Он состоит из смятых в складки метаморфических пород, пронизанных застывшей магмой, разбит разломами на блоки. Фундамент сформировался в геосинклинальный этап развития. Верхний ярус — осадочный чехол — сложен преимущественно осадочными породами более позднего возраста, залегающими относительно горизонтально. Формирование чехла соответствует платформенному этапу развития.

Участки платформ, где фундамент погружен на глубину под осадочный чехол, называют плитами. Они занимают основную площадь на платформах. Места выхода кристаллического фундамента на поверхность называются щитами. Различают древние и молодые платформы. Они отличаются прежде всего возрастом складчатого фундамента: у древних платформ он образовался в докембрии, более 1,5 млрд. лет тому назад, у молодых — в палеозое.

На Земле имеется девять крупных древних докембрийских платформ. Северо-Американская, Восточно-Европейская и Сибирская платформы образуют северный ряд, Южно-Американская, Африкано-Аравийская, Индостанская, Австралийская и Антарктическая — южный ряд. До середины мезозоя платформы южного ряда были частью единого суперконтинента Гондвана. Промежуточное положение занимает Китайская платформа. Существует мнение, что все' древние платформы являются обломками огромного единого докембрийского массива континентальной коры — Пангеи.

Древние платформы — наиболее устойчивые глыбы в составе материков, поэтому являются их основой, жестким остовом. Они разделены пятью геосинклинальными поясами, возникшими в конце докембрия в связи с расколом Пангеи. Три из них — Северо-Атлантический, Арктический и Урало-Охотский — завершили свое развитие в основном в палеозое. Два — Средиземноморский (Альпийско-Гималайский) и Тихоокеанский — частично продолжают свое развитие и в современную эпоху.

В пределах геосинклинальных поясов различные его части завершали свое развитие в разные тектонические эпохи. В геологической истории последнего миллиарда лет выделяют несколько тектонических циклов (эпох): байкальский цикл, приуроченный к концу протерозоя — началу палеозоя (1000—550 млн. лет в абсолютном летосчислении), каледонский — ранний палеозой (550—400 млн. лет), герцинский — поздний палеозой (400—210 млн. лет), мезозойский (210—100 млн. лет), кайнозойский, или альпийский (100 млн. лет — до настоящего времени). Соответственно на суше выделяют области байкальской, каледонской, герцинской, мезозойской и кайнозойской (альпийской) складчатостей. Нередко их называют байкальскими, каледонскими и другими складчатыми поясами.

Условия залегания пород в пределах земной коры отражены на обзорной тектонической карте мира. На ней выделены площади, формирование . складчатой структуры которых завершилось в разные этапы складчатости. Они лучше изучены и более достоверно показаны в пределах суши. Древние платформы и обрамляющие их складчатые пояса (области) разного возраста изображены определенными цветами. Древние платформы (девять крупных и несколько мелких) окрашены в красноватые тона: более яркие — на щитах, менее яркие — на плитах. Области байкальской складчатости показаны сине-голубым цветом, каледонской — сиреневым, герцинской — коричневым, мезозойской — зеленым, кайнозойской — желтым цветом.

В областях байкальской, каледонской и герцинской складчатостей горные сооружения в дальнейшем были существенно разрушены. На значительных площадях их складчатые структуры оказались покрытыми сверху континентальными и мелководно-морскими осадочными породами, приобрели устойчивость. В рельефе они выражены равнинами. Это так называемые молодые платформы, например Западно-Сибирская, Туранская и др. На тектонической карте они изображаются более светлыми оттенками основного цвета того складчатого пояса, в пределах которого находятся. Молодые платформы в отличие от древних не образуют изолированных массивов, а причленяются к древним платформам.

Из сопоставления физической и тектонической карт мира следует, что горы в основном соответствуют подвижным складчатым поясам разного возраста, равнины — древним и молодым платформам.

Понятие о рельефе.

Геологические рельефообразующие процессы

Современный рельеф — совокупность неровностей земной поверхности разного масштаба. Их называют формами рельефа. Рельеф сформировался в результате взаимодействия внутренних (эндогенных) и внешних (экзогенных) геологических процессов.

Формы рельефа различны по размерам, строению, происхождению, истории развития и т.д. Различают выпуклые, или положительные, формы рельефа (горный хребет, возвышенность, холм и др.) и вогнутые, или отрицательные, формы (межгорная котловина, низменность, овраги и др.).

Крупнейшие формы рельефа — материки и океанические впадины — и крупные формы — горы и равнины — образовались прежде всего за счет деятельности внутренних сил Земли.

Средние по размерам и мелкие формы рельефа — речные долины, холмы, овраги, барханы и другие, наложенные на более крупные формы,— созданы различными внешними силами.

В основе геологических процессов лежат разные источники энергии. Источником внутренних процессов является тепло, образующееся при радиоактивном распаде и гравитационной дифференциации веществ внутри Земли. Источник энергии внешних процессов — солнечная радиация, превращающаяся на Земле в энергию воды, льда, ветра и т.д.

Внутренние (эндогенные) процессы

С внутренними процессами связаны различные тектонические движения земной коры, создающие основные формы рельефа Земли, магматизм, землетрясения. Тектонические движения про являются в медленных вертикальных колебаниях земной коры, в образовании складок горных пород и разломов.

Медленные вертикальные колебательные движения — под нятия и опускания земной коры — совершаются непрерывно и повсеместно, сменяясь во времени и пространстве на протяжении всей геологической истории. Они свойственны платформам. С ними связано наступление и отступление моря и соответственно изменение очертаний материков и океанов. Например, в настоящее время медленно поднимается Скандинавский полуостров, но опускается южное побережье Северного моря. Скорость этих движений до нескольких миллиметров в год.

Под складчатыми тектоническими нарушениями пластов горных пород подразумеваются изгибы слоев без нарушения их сплошности. Складки различаются по форме, по происхождению, по размерам, причем мелкие нередко осложняют крупные.

К разрывным тектоническим нарушениям пластов горных пород относятся разломы. Они могут быть различными по глубине (либо в пределах земной коры, либо рассекать ее и уходить в мантию до 700 км), по протяженности, длительности развития, без смещения участков земной коры или со смещением блоков земной коры в горизонтальном и вертикальном направлениях и т.д.

Складчатые и разрывные деформации (нарушения) пластов земной коры на фоне общего тектонического поднятия территории приводят к образованию гор. Поэтому складчатые и разрывные движения объединяют под общим названием орогенических (от греч. ого — гора, §епоз— рождение), т.е. движений, создающих горы (орогены).

При горообразовании темпы поднятия всегда интенсивнее процессов разрушения и сноса материала.

Складчатые и разрывные тектонические движения сопровождаются, особенно в горах, магматизмом, метаморфизмом горных пород и землетрясениями.

Магматизм связан прежде всего с глубинными разломами, пересекающими земную кору и уходящими в мантию. В зависимости от степени проникновения магмы из мантии в земную кору он подразделяется на два типа: интрузивный, когда магма, не достигая поверхности Земли, застывает на глубине, и эффузивный, или вулканизм, когда магма прорывает земную кору и изливается на земную поверхность. При этом из нее выделяется много газов, первоначальный состав изменяется и она превращается в лаву. Состав лав весьма разнообразен. Излияния происходят либо по трещинам (этот тип извержения преобладал на первоначальных этапах формирования Земли), либо через узкие каналы, так называемые жерла, на пересечении разломов.

При трещинных излияниях образуются обширные лавовые покровы (на плато Декан, на Армянском и Эфиопском нагорьях, на Среднесибирском плоскогорье и т.д.). В историческое время значительные излияния лав происходили на Гавайских островах, в Исландии, они весьма характерны для срединно-океанических хребтов.

Если магма поднимается по жерлу, то при излияниях, обычно многократных, образуются возвышения — вулканы с воронкообразным расширением наверху, называемым кратером. Большинство вулканов имеет конусовидную форму и состоит из рыхлых продуктов извержений, переслаивающихся с застывшей лавой, например Ключевская Сопка, Фудзияма, Эльбрус, Арарат, Ве зувий, Кракатау, Чимбарасо и др. Вулканы делятся на действующие (их более 600) и потухшие. Большинство действующих вулканов расположено среди молодых гор кайнозойской складча тости. Много их и вдоль крупных разломов в тектонически подвижных областях, в том числе на дне океанов вдоль осей срединно-океанических хребтов. Вдоль побережья Тихого океана располагается основная зона вулканов — Тихоокеанское огненное кольцо, где более 370 действующих вулканов (на востоке Камчатки и др.).

Для мест затухания вулканической деятельности характерны горячие источники, в том числе периодически фонтанирующие — гейзеры, выбросы газов из кратеров и трещин, которые свидетельствуют об активных процессах в глубине недр.

Вулканические извержения позволяют ученым заглянуть на десятки километров в глубь Земли, понять тайны образования многих видов полезных ископаемых. Сотрудники вулканологических станций несут круглосуточную вахту, чтобы своевременно предсказать начало извержений вулканов и предупредить связанные с ними стихийные бедствия. Обычно наибольший ущерб приносят не столько потоки лавы, сколько грязевые потоки. Они возникают в вследствие быстрого таяния ледников и снега на вершинах вулканов и ливневых осадков из мощных облаков на свежий вулканический «пепел», состоящий из обломков и пыли.

Скорость движения потоков грязи может достигать 70 км/ч и распространяться на расстояние до 180 км. Так, в результате извержения вулкана Руис в Колумбии 13 ноября 1985 г. лава растопила сотни тысяч кубических метров снега. Образовавшиеся грязевые потоки поглотили город Армеро с населением 23 тыс. человек.

С эндогенными процессами связаны также землетрясения — внезапные подземные удары, сотрясения и смещения пластов и блоков земной коры. Очаги землетрясений приурочены к зонам разломов. В большинстве случаев центры землетрясений находятся на глубине первых десятков километров в земной коре. Однако иногда они располагаются в верхней мантии на глубине до 600—700 км, например вдоль побережья Тихого океана, в

Карибском море и в других районах. Возникающие в очаге упругие волны, достигая поверхности, вызывают образование трещин, колебание ее вверх — вниз, смещение в горизонтальном направлении. Так, вдоль наиболее изученного разлома Сан-Андреас в Калифорнии (длина более 1000 км, проходит вдоль Калифорнийского залива до г. Сан-Франциско) общее горизонтальное смещение пород с момента его заложения в юре до настоящего времени оценивается в 580 км. Средняя скорость смещения сейчас до 1,5 см/год. С ним связаны частые землетрясения. Интенсивность землетрясений оценивается по двенадцатибалльной шкале на основании деформаций слоев Земли и степени повреждения зданий. Ежегодно на Земле регистрируют сотни тысяч землетрясений, т.е. мы живем на беспокойной планете. При катастрофических землетрясениях в считанные секунды изменяется рельеф, в горах происходят обвалы и оползни, разрушаются города, гибнут люди. Землетрясения на побережьях и дне океанов вызывают волны — цунами. К числу катастрофических землетрясений последних десятилетий относятся Ашхабадское (1948), Чилийское (1960), Ташкентское (1966), в Мехико (1985), Армянское (1985), Японское (1995). Извержения вулканов тоже сопровождаются землетрясениями, но эти землетрясения носят ограниченный характер.

Внешние (экзогенные) процессы

На рельеф земной поверхности, помимо внутренних процессов, одновременно воздействуют и различные внешние силы. Деятельность любого внешнего фактора складывается из процессов разрушения и сноса пород (денудация) и отложения материала в понижениях (аккумуляция). Этому предшествует выветривание — процесс разрушения горных пород под влиянием резкого колебания температур и замерзания- воды в трещинах породы, а также химического изменения их состава под влиянием воздуха и воды, содержащей кислоты, щелочи и соли. В выветривании принимают участие и живые организмы. Выделяют два основных вида выветривания: физическое и химическое. В результате выветривания горных пород образуются рыхлые отложения, удобные для перемещения водой, льдом, ветром и т.д.

Главнейшим внешним процессом на земной поверхности является деятельность текучей воды. Она практически повсеместна, за исключением полярных районов и гор, покрытых ледниками, и ограничена в пустынях. За счет текучей воды происходит общее понижение поверхности под влиянием сноса почвы и горных пород, образуются такие эрозионные формы рельефа, как овраги, балки, речные долины, а также аккумулятивные формы — конусы выноса балок и оврагов, дельты рек.

Овраги — вытянутые углубления с крутыми незадернованными склонами и растущей вершиной. Создаются они временными водотоками. Их образованию, помимо природных факторов (наличия склонов, легко размываемых грунтов, обильных осадков, бурного снеготаяния и др.), способствует человек своей нерациональной деятельностью (сведение лесов и лугов, распашка склонов, особенно сверху вниз, и др.). Балки в отличие от оврагов прекратили свой рост, склоны их обычно менее крутые, заняты лугами и лесами. Овражно-балочный рельеф весьма характерен для Среднерусской, Приволжской и других возвышенностей. Он господствует на Высоких равнинах в США, на плато Ордос в Китае и др. Овраги и балки создают трудности для сельскохозяйственного освоения территории, дорожного и иного строительства, понижают уровень грунтовых вод, вызывают другие негативные следствия.

В горах большой разрушительной силой обладают временные грязекаменные потоки, называемые селями. Содержание твердого материала в них может достигать 75 % общей массы потока. Сели перемешают к подножиям гор огромное количество обломочного материала. С селями связаны катастрофические разрушения селений, дорог, плотин.

Большую постоянную разрушительную работу как в горах, так и на равнинах производят реки. В горах, используя межгорные долины и тектонические разломы, они образуют глубокие узкие речные долины с крутыми склонами типа ущелий, на которых развиваются различные склоновые процессы, снижающие горы. На равнинах реки тоже производят активную работу, подмывая склоны и расширяя долину до десятков километров в ширину. В отличие от горных рек у них есть пойма. Склоны речных долин на равнинах обычно имеют надпойменные террасы — прежние поймы, свиде тельствующие о периодическом врезании рек. Поймы и русла рек служат теми уровнями, к которым «привязаны» овраги и балки.

Поэтому понижение их вызывает рост и врезание оврагов, увеличение крутизны прилегающих к ним склонов, смыв почв и т.д.

Поверхностные текучие воды на протяжении длительного геологического времени способны произвести грандиозную разрушительную работу в горах и на равнинах. Именно с ними в первую очередь связано образование равнин на месте некогда горных стран.

Определенную разрушительную работу в горах и на равнинах производят ледники. Они занимают около 11% суши. Более 98% современного оледенения приходится на покровные ледники Антарктиды, Гренландии и полярных островов и только около 2% на горные ледники. Мощность покровных ледников до 2—3 км и более. В горах ледники занимают плоские вершины, понижения на склонах и межгорные долины. Долинные ледники удаляют с гор весь тот материал, который поступает на его поверхность со склонов, и тот, который он выпахивает при движении по подледному ложу. Транспортируемый ледником материал в виде несортированного суглинка и супеси с валунами, так называемой морены, откладывается у края ледника, а потом реками, начинающимися у края ледников, выносится к подножию гор.

Во время максимального четвертичного оледенения площадь ледников на равнинах была в три раза больше, чем сейчас, а горные ледники в субполярных и умеренных широтах спускались до подножий.

Во время четвертичных оледенений центрами и областями ледникового сноса были Скандинавские горы, Полярный Урал, север Скалистых гор, а также возвышенности Кольского полуострова, Карелии, полуострова Лабрадор и др. Здесь встречаются отполированные ледником выступы твердых кристаллических пород в виде холмов, которые называют бараньими лбами, продолговатые по направлению движения ледника котловины выпахивания и др. Южнее, на расстоянии 1000—2000 км от центров оледенений, располагаются области ледниковых наносов в виде беспорядочных холмистых и грядовых нагромождений, сохранившихся до настоящего времени. Следовательно, на равнинах покровные ледники производили не только разрушительную, но и созидательную работу.

Ветер — повсеместный фактор на Земле. Однако полнее всего его разрушительная и созидательная работа проявляется в пустынях. Там сухо, почти отсутствует растительность, много рыхлых сыпучих частиц — продуктов интенсивного физического выветривания, обусловленного резким перепадом температур в течение суток. Формы рельефа, созданные ветром, называются эоловыми (по имени греческого бога Эола — повелителя ветров). В каменистых пустынях ветер не только выдувает мелкие частицы, образующиеся за счет процессов разрушения. Ветропесчаный поток обтачивает скалы, придает им причудливые формы и в конце концов разрушает их и выравнивает поверхность.

В песчаных пустынях ветер образует барханы — холмы серповидной формы, движущиеся со скоростью до 5 м/год, а также гряды, бугры и другие эоловые формы, закрепленные растительностью. На побережьях морей и рек дневной бриз образует песчаные холмы — дюны, например на побережье Бискайского залива во Франции, по южному побережью Балтийского моря, где они заросли сосновыми лесами и вереском.

В распаханных степных и полупустынных районах с неустойчивым увлажнением нередки пыльные бури, во время которых верхний слой почвы вместе с семенами, иногда и всходами, срывается сильными ветрами и переносится на десятки километров от места сноса и откладывается перед препятствиями или в понижениях, где стихает сила ветра.

Определенную лепту в изменение земной поверхности вносят подземные воды, которые растворяют некоторые горные породы, а также вечная мерзлота, прибойная волна на морских побережьях. Человек своей практической деятельностью также меняет ландшафт.

Таким образом, рельеф Земли формируется за счет внутренних и внешних сил — вечных антагонистов. Внутренние процессы создают основные неровности на поверхности Земли, а внешние процессы за счет разрушения выпуклых форм и накопления материала в вогнутых формах стремятся их уничтожить, выровнять земную поверхность.

Рельеф суши. Горы и равнины

Основными формами рельефа Земли являются горы и равнины. Горы занимают 40 % суши земного шара, равнины — 60%.

Горы

Горы (горные страны) — это обширные, высоко приподнятые над окружающей местностью, сильно и глубоко расчлененные участки земной коры со складчатой или складчато-глыбовой структурой. Длина гор — сотни и тысячи километров, высота — до нескольких километров, глубина расчленения — сотни метров. Горные страны состоят из отдельных горных хребтов и разделяющих их межгорных долин и котловин. Горный хребет — линейно вытянутое поднятие с наклоненными в противоположные стороны склонами. Самая высокая часть хребта на пересечении склонов называется гребнем. Вдоль него располагаются повышения — вершины и понижения — седловины. Наиболее низкие и широкие, относительно доступные седловины используются как перевалы, по ним проложены дороги. Вершины гор обычно остроконечные, но могут быть слабо выпуклыми. Внешний облик склонов — крутизна, общая форма, особенности —зависит от вещественного состава пород, характера их залегания, различных склоновых процессов, степени покрытия снегами и лесами и т.д.

Область пересечения двух или нескольких горных хребтов называется горным узлом. Они высоки и труднодоступны. Изолированные горы редки. Чаще всего это вулканы, реже купола над внедрившейся в осадочные породы и приподнявшей их застывшей магмой — лакколиты: горы Бештау, Машук, Железная и другие у города Пятигорска, гора Аю-Даг в Крыму и др.

Между хребтами, а иногда и поперек них располагаются на

разных высотах межгорные долины. Они закладываются обычно либо по осям вогнутых складок, либо по тектоническим разломам. Межгорные долины используются ледниками и реками. На склонах гор располагаются селения.

Нагорья — обширные горные поднятия с единым массивным складчатым основанием и с возвышающимися над ним хребтами и широкими межгорными впадинами — котловинами. Самое высокое и обширное нагорье — Тибет.

По абсолютной высоте принято деление гор на три группы: низкие — до 1000 м (Средний Урал и др.), средневысотные — 1000—2000 м (Карпаты и др.), высокие — более 2000 м (Тянь-Шань и др.). Низкие горы обычно характеризуются округлыми вершинами, пологими склонами, сравнительно широкими речными долинами. Для высоких гор типичны остроконечные вершины, обычно покрытые снегами и ледниками, крутые ступенчатые склоны, узкие долины. Средневысотные горы обладают переходными внешними чертами. Однако конкретный облик гор зависит не только от высоты, но и от их происхождения, тектонической структуры, состава горных пород, местоположения в климатическом поясе и других факторов. Самые высокие горы — Гималаи с вершиной Эверест (Джомолунгма) — 8848 м, Каракорум с тремя вершинами-восьмитысячниками, горная страна Памир.

По происхождению горы делятся на тектонические и вулканические; наиболее распространены на суше тектонические горы, образование которых связано со складчатыми и разрывными деформациями земной коры при поднятии территории. В связи с этим они делятся «но тектонической структуре (по строению) на два основных типа: складчатые и сбросовые (глыбовые).

Складчатые горы представляют собой толщи горных пород, смятые в складки различной величины и крутизны и поднятые на разную высоту. Основные формы рельефа — горные хребты и долины между ними — определяются условиями залегания пород: хребты обычно соответствуют выпуклым складкам различной сложности, а межгорные долины — вогнутым. Разрывные нарушения играют подчиненную роль. Складчатые горы — молодые. Они образовались геологически недавно — в кайнозое, в неогенчетвертичное время, т.е. за последние 25 млн. лет, во время альпийской складчатости. Это первичные орогены, возникшие на месте геосинклиналей, на заключительной (орогенной) стадии их развития, при общем поднятии территории и превращении ее в горную страну. Поэтому их называют послегеосинклинальными, иначе эпигеосинклинальными (от греч. еп — после). Альпийская складчатость еще не завершилась.

Все остальные горы на суше относятся ко вторичным, этиплатформенным, орогенам. Они образовались тоже в кайнозое, в неоген-четвертичное время, за счет новейших тектонических движений главным образом в пределах складчатых поясов палеозойского и мезозойского возраста. Прежние горы к этому времени были либо полностью, либо в той или иной степени разрушены различными внешними процессами, и территории в течение длительного геологического времени развивались в спокойном платформенном режиме. В неогене активизировались тектонические движения. Началось поднятие и опускание блоков земной коры по разломам с общим размахом до 10 км и более. Это привело к образованию выступов — горстов — и впадин — грабенов. В результате интенсивных восходящих движений значительные по площади выровненные территории вновь обрели характер горной страны.

Большинство эпиплатформенных гор на Земле складчато-глыбовые, возникшие при повторном горообразовании на месте разрушенных гор в областях байкальской, каледонской и герцинской складчатостей. Эти горы возродились заново за счет поднятия блоков на разную высоту и называются возрожденными. Их древняя складчатая тектоническая структура значительно изменена новейшими движениями по разломам. К возрожденным горам относится огромный пояс Центральной Азии на разновозрастных — от докембрийских до герцинских — складчатых структурах: Тянь-Шань, Алтай, Саяны, горы Прибайкалья и Забайкалья, Большой Хинган, Каракорум, Алтынтаг, Наныыань, Куньлунь и др. Возрожденным горным странам свойственны впадины — котловины: Ферганская, Минусинская, озера Байкал и др. Предполагают, что повторное горообразование в этом поясе, так же как и образование южнее молодых складчатых гор на месте Альпийско-Гималайского пояса, протекало в условиях сжатия под напором Аравийской и Индостанской глыб, перемещающихся к северу. К возрожденным складчато-глыбовым горам принадлежит также Урал, среднегорья Центральной Европы, Аппалачи, Большой Водораздельный хребет в Австралии и др.

В областях мезозойской складчатости горы не успели полностью разрушиться и имели к началу альпийского горообразования облик низкогорий. Новейшими движениями они были приподняты на разную высоту. Их называют омоложенными. У этих гор современный рельеф нередко наследует прежнюю мезозойскую складчатую структуру. Такие горы называют глыбово-складчатыми. К ним относятся хребты Черского, Верхоянский, Скалистые горы, горы Макензи, хребты нагорья Тибет и полуострова Индокитай и др.

К категории горных стран относят нередко и плоскогорья, сформировавшиеся на древних платформах. Это обширные участки земной коры, резко приподнятые по разломам (до 1000 м и более) над окружающими равнинами, с преобладанием плоских или слабоволнистых поверхностей, значительно расчлененные глубокими узкими речными долинами, особенно в краевых частях. Плоскогорья сложены либо смятыми в складки, либо горизонтально залегающими, стойкими к размыву, часто вулканическими породами. Плоскогорья как бы переходная категория рельефа между горами и равнинами (Среднесибирское, Западно-Австралийское и др.). Экзогенные процессы, протекающие в горах, нагорьях, плоскогорьях, связаны с деятельностью рек, ручьев, ледников и т.д. Ледники создают в горах корытообразные долины — троги, углубления на склонах гор в виде округлых кресел — цирки, остроугольные вершины — между цирками на противоположных склонах гор. В горах характерны грязекаменные потоки, энергичны обвалы, осыпи, ледопады, снежные лавины и др.

Равнины

Равнины занимают большую часть материков. В тектоническом отношении они соответствуют устойчивым платформам, не проявлявшим существенной активности в неоген-четвертичное время.

Равнины —обширные участки земной поверхности с малыми (до 200 м) колебаниями высот и незначительными уклонами.

По абсолютной высоте поверхности равнины делятся на низменные — до высоты 200 м (Амазонская, Прикаспийская, Индо-Гангская низменности и др.), возвышенные — от 200 до 500 м (Среднерусская, Валдайская, Приволжская возвышенности и др.). К равнинам относят также плато, которые, как правило, располагаются на высотах более 500 м. От высоты равнин зависит глубина и степень расчленения их речными долинами, балками и оврагами: чем выше равнины, тем интенсивнее они расчленены.

По внешнему облику равнины могут быть плоскими, волнистыми, холмистыми, ступенчатыми, а по общему уклону поверхности — горизонтальными, наклонными, выпуклыми, вогнутыми.

Различный внешний вид равнин зависит от их происхождения и строения. Большинство равнин располагаются на плитах древних и молодых платформ и сложены пластами твердых осадочных пород большой мощности — в сотни метров и даже несколько километров. Такие равнины называются пластовыми. С поверхности они нередко прикрыты рыхлыми четвертичными континентальными отложениями небольшой мощности, от которых зависит их современный внешний облик. Наибольшие площади среди них занимают аллювиальные, ледниковые и водно-ледниковые равнины.

Аллювиальные равнины сложены речными слоистыми наносами (аллювием), мощность которых достигает десятков и даже сотен метров. Как правило, аллювиальные равнины низкие, с неглубокими речными долинами, с сухими руслами рек в пустынях. Таковы значительная часть Великой Китайской равнины, песчаные пустыни Каракумы, частично Сахара, Рионская, Кура-Араксинская, Месопотамская, Ла-Платская, Индо-Гангская и частично Амазонская низменности и др.

Ледниковые (моренные) равнины сложены несортированными суглинками с валунами и щебнем, принесенными ледниками несколько десятков — сотен тысяч лет назад. Рельеф их холмистый. Они занимают обширные пространства на севере Северной Америки до Великих озер, север зарубежной Европы вплоть до средневысотных гор, север европейской части нашей страны и частично Сибири.

Водно-ледниковые равнины располагаются на самых низких участках среди моренных равнин или вдоль их южных окраин. Они сложены песками, оставшимися на месте водно-ледниковых потоков. В целом они плоские и заболоченные, местами пески перевеяны и образуют дюны, например Полесье, Мещера, низменное левобережье средней Волги от Нижнего Новгорода до Казани и т.д. Характерны они и в предгорьях Альп, Алтая, Кавказа и других гор, но там обычно наклонены и сложены более грубыми песками с гравием и галькой.

По побережьям морей и океанов протягиваются низменные плоские морские равнины. Это бывшие участки морского дна, ставшие сушей в результате недавнего поднятия. Они сложены мощными (обычно несколько километров) рыхлыми морскими осадочными породами (песками, глинами). К ним относятся Прикаспийская, Причерноморская низменности, северное побережье Евразии и др.

Равнины, возникшие на месте гор в результате их длительного разрушения, называются денудационными. Они сложены твердыми кристаллическими породами, смятыми в складки. По внешнему облику это холмистые или волнистые равнины с остаточными возвышениями типа сопок на месте более твердых устойчивых пород. Это Казахский мелкосопочник, равнины Канадского и Балтийского щитов, равнины на юго-западе Африки и др.

Плато — это возвышенные ровные, слабо расчлененные участки, ограниченные уступами от прилегающих к ним низменных равнин. Плато образуются на плитах платформ при их поднятии по разломам. Они сложены сверху либо осадочными, обычно плотными породами (плато Устюрт в Средней Азии), либо вулканическими породами (плато Декан, плато Путорана в Восточной Сибири, плато Колорадо и др.) на Среднесибирском плоскогорье и др.).

Таким образом, горы и равнины как основные формы рельефа на суше созданы внутренними процессами. Недаром горы тяготеют в целом к подвижным складчатым поясам Земли, а равнины — к устойчивым платформам. Внешние процессы формируют мелкие недолговечные формы рельефа, которые накладываются на крупные и придают им своеобразный внешний облик.

Рельеф дна Мирового океана

На дне Мирового океана выделяются четыре зоны.

Первая зона — подводная окраина материков, состоящая из материковой отмели — шельфа, относительно крутого материкового склона, переходящего в пологое континентальное подножие. Это затопленная часть континента до глубины около 2,5—3 км с земной корой материкового типа. На шельфе встречаются формы рельефа, которые характерны для прибрежной части суши: затопленные речные долины, холмы — бараньи лбы и др. В отложениях преобладают осадки, принесенные с суши,— пески, гравий, галька и др. Шельф богат нефтью, газом, россыпными месторождениями благородных металлов, алмазов и другими полезными ископаемыми.

Материковый склон нередко ступенчатый, рассечен сверху вниз многочисленными разломами — подводными каньонами. По ним материал с суши поступает к подножию склона и образует огромные конусы выноса. Толща осадков конусов достигает максимальной для дня океана мощности осадочных пород — 15 км.

Вторая — переходная — зона сформировалась на стыке материковых глыб и океанических платформ. Она состоит из котловин окраинных морей, цепочек преимущественно вулканических островов в виде дуг и узких линейных впадин — глубоководных желобов, с которыми совпадают глубинные разломы, уходящие под материк, например: Охотское море — Курильские острова — Курило-Камчатский желоб; Японское море — Японские острова — Японский желоб. Всего желобов более тридцати пяти, самый глубокий Марианский—11022 м, самый длинный Алеутский — 3570 км. В переходной зоне сосредоточены основные действующие вулканы Земли. Ей присущи сильные и частые землетрясения, причем очаги землетрясений лежат глубоко в верхней мантии. Земная кора этой зоны сложная, близкая по строению и мощности то к океанической, то к материковой. Эта зона прослеживается не везде, хорошо выражена вдоль Тихоокеанского побережья Азии, в Средиземном море, в Антильско-Карибском и других районах, которые нередко называют современными живыми геосинклиналями.

Третья — основная — зона дна Мирового океана — ложе океана с земной корой океанского типа, занимает более половины его площади на глубинах до 6 км. На ложе океана есть гряды, плато, возвышенности, которые разделяют его на котловины. Донные отложения представлены различными илами органогенного происхождения и красной глубоководной глиной, возникшей из тонких нерастворимых минеральных частиц, космической пыли и вулканического пепла. Цвет ее обусловлен оксидами железа. На дне много железомарганцевых конкреций с примесями других металлов.

Четвертая зона выделяется в центральных частях океанов. Это срединно-океанические хребты с земной корой особого типа, состоящей в основном из базальтов. Они были известны в некоторых океанах уже давно, в частности в Северной Атлантике, где остров Исландия — выход такого хребта на поверхность. На рубеже 50—60-х годов была обнаружена грандиозная система срединно-океанических хребтов, общая протяженность которых составляет более 60 тыс. км. Высота хребтов над ложем океана до 3000—4000 м, ширина 1000—2000 км. Их особенность — глубокая долина типа ущелья — рифт — вдоль осевых частей хребтов в несколько километров шириной и 1—1,5 км глубиной. Под рифтовыми зонами кровля астеносферы залегает неглубоко, местами всего в 2—3 км от поверхности дна. Кое-где эти долины с обрамляющими их хребтами продолжаются на континентах, например: Красное море — Восточно-Африканские грабены длиной до 5000 км, Калифорнийский залив — Калифорнийская долина, разломы Байкальской горной страны' и др. Срединно-океанические хребты пересечены поперечными разломами, по которым осуществляются горизонтальные подвижки, поэтому они разбиты на сегменты. Все хребты имеют вулканическое происхождение. Вдоль рифтов много действующих подводных вулканов, часты землетрясения с неглубокими очагами, наблюдается усиленный тепловой поток.

Происхождение материков и океанов

Рельеф, геологическое строение и возраст материков (материковых выступов) и океанов (океанических впадин) — крупнейших участков земной коры — неодинаковы. По этим вопросам существуют разные точки зрения. Универсальной концепции, в которую укладывались бы все геологические факты, пока нет.

Со второй половины XIX в. до 60-х годов нашего столетия среди ученых господствовала гипотеза первичности океанской коры, которая в геосинклиналях превращается в материковую кору с образованием сложных складчатых горных стран, на месте которых впоследствии возникают платформы. С этой точки зрения докембрийские платформы, сформировавшиеся в результате неоднократных древнейших складчатостей (более 1,5 млрд. лет тому назад), послужили ядрами материков. Впоследствии площадь материков увеличилась за счет «обрастания» древних платформ складчатыми поясами в байкальскую, каледонскую, герцинскую, мезозойскую и кайнозойскую (альпийскую) эпохи складчатостей. Эта концепция и сейчас еще имеет много сторонников.

Однако имеются геологические факты в пользу обратного процесса — разрастания океанических бассейнов и поглощения ими частей бывших континентов. И в том и в другом случае решающая роль в тектонических деформациях отводится не горизонтальным, а вертикальным движениям, и положение материков на поверхности Земли считается более или менее стабильным, относительно незыблемым с глубокой древности.

Широкое распространение в последние десятилетия получила гипотеза мобилизма, в соответствии с которой глыбы земной коры являются мобильными, способными перемещаться в горизонтальном направлении друг относительно друга и полюсов на тысячи километров в течение геологического времени. Концепция дрейфа континентов была сформулирована немецким геофизиком А.Вегенером в 1912 г. и позднее подробно разработана и изложена в книге «Возникновение материков и океанов», изданной в Германии в 1915 г. и переведенной на русский язык в 1925 г. Ее суть в плавании легких гранитных материков по более плотному разогретому базальтовому слою.

Начиная с 60-х годов нашего столетия история формирования лика Земли многими учеными, как зарубежными, так и советскими, стала объясняться с позиций новой теории — тектоники лшпосферных плит. Она сохранила главную идею А.Вегенера о горизонтальных движениях материков. Возникновение этой теории стало возможным в связи с изучением и выяснением особенностей рельефа и геологического строения дна Мирового океана.

Было установлено, что самыми активными, мобильными зонами Земли с современным вулканизмом и землетрясениями являются системы разломов планетарного масштаба — рифты срединно-океанических хребтов и глубоководные желоба. Планетарные разломы трактуются как зоны раскола литосферы на крупные блоки, которые получили название литосферных плит. Они выделены по геодинамическому, а не по структурному принципу. Основных крупных плит семь: Северо-Американская, Южно-Американская, Евразийская, Африканская, Индо-Австралийская, Антарктическая и Тихоокеанская. Все они, за исключением Тихоокеанской, включают в себя материковые глыбы с соседними участками океанического дна. Поэтому границы литосферных плит не совпадают с границами материков и океанских впадин, обладающих земной корой различного типа. Границы плит, проведенные вдоль разломов — рифтов и глубоководных желобов, называются шовными зонами.

Глубоководным бурением доказано, что в рифтовых зонах из астеносферы изливается базальтовый расплав и застывает. Так образуется новая океаническая базальтовая кора. В дальнейшем происходит раздвижение литосферных плит в обе стороны от срединно-океанических хребтов. В переходных зонах на стыке плит — в глубоководных желобах вдоль наклонных разломов, уходящих под материк, происходит погружение более тяжелой океанической плиты под относительно легкую континентальную в мантию, где она переплавляется. В местах встречи, сжатия и поддвига плит часты глубокофокусные землетрясения и извержения вулканов. Здесь в геосинклиналях, возникают молодые горы сначала в виде цепочки островов (например, Курильские острова), острова потом причленяются к материку, увеличивая его площадь (например, Анды).

В результате описанных процессов земная кора океанов постепенно обновляется. С ними связана сравнительно малая мощность осадочного чехла океанов. Причем наблюдается закономерное увеличение слоя осадков от срединно-океанических хребтов, где они практически выклиниваются, в сторону периферийных частей океанов, где у подножия материковых окраин они достигают примерно 15 км мощности. Возраст осадочных пород не старше 160—180 млн. лет, т.е. не древнее юры. Этим осадочный чехол океанов принципиально отличается от осадочного слоя континентов, где он формировался на протяжении более 1,5 млрд. лет.

При столкновении относительно легких континентальных плит происходит коробление их окраин и образование вторичных возрожденных складчато-глыбовых гор.

Перемещение литосферных плит объясняется конвективными токами в мантии, которые под срединно-океаническими хребтами поднимаются и расходятся в стороны, увлекая литосферные плиты, а в переходных зонах опускаются. Роль субстрата, по которому перемещаются литосферные плиты, выполняет благодаря своей пластичности астеносфера. Скорость движения литосферных плит колеблется от 1—2 см/год в Атлантическом океане до 10 см/год в Тихом. Удаление Северной Америки от Европы зафиксировано специальным американским спутником Земли «ЛАГЕОС». В Японском желобе с подводного аппарата «Наутилус» проводятся наблюдения за пододвиганием океанской плиты с вулканом Касима высотой 3,5 км под остров Хонсю. Зафиксировано частичное поглощение вулкана, которое, по расчетам, осуществляется со скоростью 10 см/год.

Концепция литосферных плит, несмотря на неполноту фактов и недостаточную четкость ряда положений, убедительно объясняет процесс зарождения материков и океанов, в частности почти зеркальное совпадение по подножию материкового склона противоположных берегов Южной Америки и Африки, южной Австралии и Антарктиды, происхождение крупных форм рельефа океанов и материков и т.д.

В настоящее время многими исследователями признается, что во второй половине протерозоя (1,7—0,6 млрд. лет назад) на Земле существовал гигантский единый материк Пангея-1 (в отличие от более поздней Пангеи-1Г), представлявший собой континентальное полушарие Земли. В другом полушарии Земли допускается существование Тихого океана.

В конце докембрия в связи с заложением межконтинентальных геосинклинапьных поясов Пангея-1 распалась на северный ряд материков (древних платформ) и огромный южный материк — Гондвану (его название происходит от исторической области в центральной части Индии). Гондвана включала большую часть Южной Америки (без Анд), Африки (без Атласских и Капских гор), Австралии (без Большого Водораздельного хребта), Аравию, Индостан, большую часть Антарктиды (без гор Антарктического полуострова на продолжении Анд). Гондвана просуществовала до середины мезозоя. В палеозое в результате байкальского, каледонского и герцинского этапов- складчатостей в геосинклинальных поясах, разделявших Северо-Американскую, Восточно-Европейскую и Сибирскую платформы, образовался единый северный массив суши — Лавразия (от прежнего названия Лаврентийского, ныне Канадского, щита и Азии). Он стал антиподом Гондваны. В конце палеозоя с присоединением к Лавразии Китайской платформы и всей Гондваны вновь возник гигантский суперконтинент — Пангея-П, который просуществовал до конца триаса. Затем началось образование субширотного геосинклинального пояса — океана Тетис между бывшими Лавразией и Гондваной. В связи с возникновением в дальнейшем впадин Атлантического и Индийского океанов Лавразия распалась на Северную Америку и Евразию, а Гондвана дала начало нынешним южным материкам.

Считают, что раскрытие Индийского океана сопровождалось смещением Африки с Аравией, Индостана и Австралии к северу. Это привело к концу мезозоя — началу кайнозоя к сжатию и скучиванию коры в океане Тетис. На его месте в кайнозое поднялись высочайшие хребты Альпийско-Гималайского горного пояса Евразии, к которому на юге причленились Индостанская и Аравийская глыбы Гондваны. Столкновение континентальных масс Гондваны и Евразии сопровождалось повторным орогенезом и образованием пояса эпиплатформенных гор в Центральной Азии от Тянь-Шаня до Охотского моря. Наиболее высокие горы Евразии — Кавказ, Гиндукуш, Памир, Гималаи — располагаются напротив Аравийского и Индостанского выступов Гондваны.

В настоящее время активные орогенические движения продолжаются в Тихоокеанском окраинно-материковом геоксинклинальном поясе, в Антильско-Карибском и Индонезийском регионах. С ними связаны изменения очертаний и увеличение площади соседних с ними материков. Их называют современными («живыми») геосинклиналями.

Таким образом, основу каждого современного материка образует древняя докембрийская платформа, за исключением самого крупного и сложно устроенного материка — Евразии, в составе которого несколько ядер — платформ.

Возраст океанских впадин неодинаков. Впадина Тихого океана, как было отмечено, считается древнейшей докембрийской (рифейской) структурой земной коры. Впадины остальных океанов сравнительно молоды, они сформировались в мезозое — кайнозое. Однако на дне всех океанов, в том числе Тихого, не обнаружены породы старше 160—180 млн. лет. С точки зрения тектоники литосферных плит это объясняется зарождением земной коры в одних местах (в срединно-океанических хребтах) и поглощением ее в других (в желобах) в процессе круговорота вещества литосферы.

Вопросы и задания:

1. Что такое литосфера? Как соотносится ее мощность с общими размерами Земли?

2. Дайте сравнительную характеристику двух основных типов земной коры.

3. Что вы знаете о геологическом летосчислении? На какие эры и периоды подразделяется геологическая история Земли?

4. Что такое платформы, каково их строение? Какие бывают платформы? Что такое щиты и плиты?

5. Что такое геосинклинали? Расскажите о строении и этапах развития геосинклиналей.

6. Как изображены платформы и складчатые пояса на тектонической карте «Строение земной коры» (см. атлас «География материков и океанов»). Приведите примеры платформ и складчатых поясов разного возраста.

7. Что такое рельеф и рельефообразующие процессы?

8. Найдите на карте перечисленные в тексте вулканы. Какие они — действующие или потухшие? К каким горам они приурочены?

9. Какие формы рельефа называют горами? Как они различаются по высоте, происхождению, строению? Приведите примеры.

10. Какие горы называются молодыми, возрожденными и омоложенными, каковы закономерности их размещения? Используя карту «Строение земной поверхности», определите время формирования складчатого фундамента таких гор. Приведите примеры.

11. Что такое равнины? Как они различаются по абсолютной высоте, происхождению, внешнему виду? Каковы закономерности их размещения? Приведите примеры.

12. Расскажите об особенностях рельефа дна Мирового океана. Как они объясняются с позиции тектоники литосферных плит?

13. Какие закономерности в размещении полезных ископаемых вам известны?

БИОСФЕРА

Биосфера — сфера жизни, оболочка Земли, населенная живыми организмами. Область распространения живых организмов и определяет границы биосферы. За верхнюю границу биосферы принимают слой озона (озоновый экран), находящийся на высоте 20—25 км. Нижняя граница биосферы проходит в литосфере. Эту границу разные ученые проводят на разной глубине: от нескольких сотен метров до нескольких километров, где встречаются еще анаэробные бактерии. Таким образом, биосфера включает в себя нижнюю часть атмосферы, всю гидросферу и верхнюю часть земной коры.

Живое вещество планеты представлено растениями, животными, микроорганизмами и человеком. Считают, что зарождение жизни на Земле произошло свыше 3 млрд. лет тому назад в мелководных водоемах в условиях теплого и влажного климата, по-видимому, в приэкваториальных широтах (в Южной Африке обнаружены синезеленые водоросли возрастом 3,5—3,7 млрд. лет). Из мелководий жизнь распространилась на океан, а затем и на сушу.

На протяжении геологической истории увеличивалось разнообразие живых организмов, усложнялась их организация, возрастала общая масса. Развитие жизни шло неравномерно. Одни виды сохранились с архея до наших дней, например синезеленые водоросли, развитие других линий жизни привело к возникновению сложных форм живого, вплоть до человека, развитие третьих закончилось их вымиранием. За всю историю биосферы существовало примерно 500 млн. видов организмов, а в настоящее время насчитывается лишь около 2 млн. видов.

Широкому распространению живых организмов на Земле помогала их способность приспосабливаться к самым разнообразным .условиям среды — физические пределы жизни живого вещества, а также их высокая потенциальная возможность к размножению поразительно широки. Приведем лишь несколько примеров. Микроорганизмы были обнаружены в исландских гейзерах, имеющих температуру +93 °С. Споры некоторых бактерий сохраняют жизнеспособность при температуре —253 °С. Потомство одной из бактерий при наличии питательных веществ и беспрепятственном размножении могло бы за 5 сут заполнить весь Мировой океан, а клевер за 11 лет мог бы покрыть всю поверхность Земли.

В настоящее время по составу в биосфере преобладают животные (1,5 млн.) над растениями (около 500 тыс.), а по массе вещества растения во много раз превышают животных. Подавляющая часть биомассы сосредоточена на суше, где ее в 1000 раз больше, чем в океане.

Живые организмы распространены в биосфере крайне неравномерно. Наибольшая их концентрация наблюдается на поверхности суши (включая почву и приземные слои атмосферы), поверхностных слоях Мирового океана, а также его дне в мелководной части. Все это зоны контакта между литосферой, атмосферой и гидросферой.

На суше биомасса в целом увеличивается от полюсов к экватору, в этом же направлении возрастает и количество видов растений и животных. Масса живого вещества по сравнению с массой других геосфер весьма незначительна (0,01% массы всей биосферы). Однако роль живого вещества в биосфере огромна.

Особенность живого организма — постоянный обмен с окружающей средой. Он осуществляется в форме биологического круговорота. Сущность круговорота сводится к двум противоположным процессам: созданию органического вещества за счет солнечной энергии в процессе фотосинтеза растений и его превращению в дальнейшем в простые минеральные вещества с помощью микроорганизмов.

В процессе обмена с природной средой каждый организм, каким бы он ни был по размерам и сложности устройства, поглощая вещества окружающей среды, выделяет другие вещества, причем в количестве, во много раз превышающем массу самого организма. Этот процесс осуществляется на протяжении длительного периода времени, постоянно нарастая по мере развития органической жизни. Как писал основоположник учения о биосфере академик В.И. Вернадский, «на земной поверхности нет химической силы более постоянно действующей, а потому и более могущественной по конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом». Результаты деятельности живых организмов сказались на всех оболочках Земли.

Считают, что большая часть кислорода атмосферы имеет биогенное происхождение. Растения поглощают в процессе фотосинтеза диоксид углерода (углекислый газ) и выделяют свободный кислород. В результате происходит увеличение содержания кислорода в воздухе и уменьшение — диоксида углерода. В конечном счете это и привело к существующему ныне соотношению их в атмосфере. Пропуская через себя воду, живые организмы в значительной мере определили химический состав океанских вод.

Большое влияние оказали живые организмы на литосферу. Они принимают активное участие в процессах выветривания, в создании органогенных горных пород (известняков, каменного угля, торфа и др.), а также некоторых форм рельефа, например коралловых островов (атоллов).

Велика роль живых организмов в создании особого природного образования — почвы.

Почва — верхний тонкий слой земной коры (от десятков сантиметров до 2—3 м), обычно покрытый растительностью и обладающий естественным плодородием. Почва — сложный органоминеральный комплекс, образующийся в результате взаимодействия факторов почвообразования: материнских горных пород, рельефа, климата, вод, растений и животных. В зависимости от сочетания этих факторов формируются разные почвы.

В верхней части почв происходит разложение отмерших органических, главным образом растительных, остатков и образование гумуса — органического вещества почвы, в котором содержатся важнейшие элементы питания растений. Благодаря микроорганизмам эти элементы становятся доступными для растений. От процентного содержания гумуса в почвах в значительной степени зависит их плодородие.

Биосфера в настоящее время испытывает сильное воздействие человека, причем последствия этого воздействия неоднозначны. С одной стороны, человек создал десятки тысяч новых сортов растений и пород животных, он ускоряет эволюцию видов в природе, обогащает природные сообщества путем акклиматизации живых организмов, повышает плодородие почв. С другой стороны, идет интенсивное уничтожение естественной растительности, животных, ухудшение условий обитания живых организмов, разрушение почв в результате процессов эрозии и т.д. Вот почему одна из важнейших проблем современности — охрана биосферы, разумное использование ее богатств.

Вопросы и задания:

1 Что такое биосфера? Расскажите о ее границах

2 Что вы знаете об особенностях распространения различных групп живых организмов в биосфере?

3. Какова роль живых организмов в создании биосферы?

4. Что такое почва?

5 Каким образом влияет человек на биосферу, каковы следствия этого влияния? Какие и почему возникают проблемы в связи с развитием науки и техники? Приведите известные вам примеры

ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ОБОЛОЧКА

Географическая оболочка — целостная и непрерывная оболочка Земли, включающая в себя нижнюю часть атмосферы, верхнюю — литосферы, всю гидросферу и всю биосферу. Между оболочками Земли происходит сложное взаимодействие, непрерывный обмен веществом и энергией. Так, в атмосферу поступают вода в результате ее испарения с поверхности океана и суши, твердые частицы, поднимаемые ветром с поверхности суши или поступающие в атмосферу во время извержений вулканов. Воздух и вода проникают в верхнюю часть литосферы. Различные твердые частицы постоянно сносятся в водоемы, в водоемы поступают и газы из атмосферы. От поверхности Земли нагреваются нижние слои атмосферы.

Границы географической оболочки выражены нечетко, поэтому ученые определяют их по-разному. Обычно за верхнюю границу принимают озоновый экран. Нижняя граница географической оболочки на суше чаще всего проводится на глубине не более 1000 м. Это та часть земной коры, которая подвержена сильным изменениям под воздействием атмосферы, гидросферы и живых организмов. В океане нижней границей географической оболочки служит его дно. Таким образом, общая мощность географической оболочки составляет около 30 км.

Следовательно, географическая оболочка территориально и по объему совпадает с биосферой. Однако единой точки зрения относительно соотношения биосферы и географической оболочки нет. Одни ученые считают, что понятие «биосфера» очень близко или даже тождественно понятию «географическая оболочка», что эти термины суть синонимы. Другие исследователи рассматривают биосферу как определенную стадию развития географической оболочки (в ее истории выделяют три этапа: добиогенный, биогенный и современный — антропогенный). Биосфера, согласно этой точке зрения, соответствует биогенному этапу развития географической оболочки. По мнению третьих, термины «географическая оболочка» и «биосфера» не тождественны, поскольку в понятии «биосфера» внимание акцентируется на активной роли живого вещества в развитии этой оболочки.

Географической оболочке свойствен ряд специфических особенностей. Она отличается прежде всего большим разнообразием вещественного состава и видов энергии. Вещество оболочки одновременно может находиться в трех агрегатных состояниях — твердом, жидком и газообразном. Географическая оболочка — область зарождения жизни на Земле, арена активной деятельности человеческого общества.

В целом географическая оболочка — наиболее сложно устроенная часть нашей планеты, особенно на контакте сфер: атмосферы и литосферы (поверхности суши), атмосферы и гидросферы (поверхностные слои Мирового океана), гидросферы и литосферы (дно океана). Вверх и вниз от этих поверхностей строение географической оболочки становится более простым.

Географическая оболочка неоднородна не только в вертикальном, но и горизонтальном направлениях. Она дифференцируется на отдельные природные комплексы (ландшафты) — относительно однородные участки поверхности Земли. Каждый природный комплекс состоит из взаимосвязанных компонентов — составных частей. К ним относятся горные породы, воздух, вода, растения, животные и почвы. Каждый из них развивается по своим закономерностям. Взаимодействие компонентов и приводит к образованию природных комплексов.

Дифференциация географической оболочки на природные комплексы обусловлена неравномерным поступлением тепла на разные ее участки и неоднородностью земной поверхности (наличием материков и океанических впадин, гор, равнин, возвышенностей и т.д.). Природные комплексы могут быть разных размеров. Самый крупный природный комплекс — географическая оболочка. К природным комплексам относятся материки и океаны. Внутри материков выделяются такие, например, природные комплексы, как Восточно-Европейская равнина, Уральские горы, Амазонская низменность, пустыня Сахара. Примерами природных комплексов могут служить и природные зоны (тундры, леса, степи и т.д.). Природные комплексы, наименьшие по размерам, — отдельные холмы, их склоны, долина реки и ее отдельные участки (русло, пойма, надпойменные террасы). Чем меньше природный комплекс, тем однороднее его природные условия. Однако и у больших природных комплексов сохраняется однородность, обусловленная особенностью их исторического развития.

Таким образом, вся географическая оболочка имеет сложное мозаичное строение, она состоит из природных комплексов разного размера. Природные комплексы, образовавшиеся на суше, называют природными территориальными, а в океане или в другом водоеме — природными аквальными.

В настоящее время большинство природных комплексов в той или иной степени изменены человеком или даже заново созданы им, например оазисы в пустыне, водохранилища. Такие природные комплексы называются антропогенными. По своему назначению антропогенные природные комплексы могут быть сельскохозяйственными, промышленными, лесохозяйственными, городскими, заповедными и т.д. По степени изменения по сравнению с исходным состоянием они подразделяются на слабо измененные, измененные и сильно измененные.

Географическая оболочка обладает рядом закономерностей. К важнейшим из них относятся целостность, ритмичность развития, горизонтальная зональность и высотная поясность.

Целостность — единство географической оболочки, обусловленное тесной взаимосвязью слагающих его компонентов. Причем географическая оболочка — не механическая сумма компонентов, а качественно новое образование, обладающее своими особенностями и развивающееся как единое целое. Изменение одного компонента неизбежно приводит к изменению других и географической оболочки в целом.

Целостность свойственна всем природным комплексам. Она достигается круговоротом вещества и энергии. Круговороты в географической оболочке различны по своей сложности. Одни из них, например циркуляция атмосферы или система морских течений, представляют собой механические движения, другие (круговорот воды) сопровождаются сменой агрегатного состояния вещества, третьи (биологический круговорот) — химическими превращениями.

Целостность — важнейшая географическая закономерность, на знании которой основываются теория и практика рационального природопользования. Учет этой закономерности позволяет предвидеть возможные изменения в природе, дать географический прогноз результатам воздействия человека на природу, осуществить географическую экспертизу различных проектов, связанных с хозяйственным освоением тех или иных территорий.

Географической оболочке свойственна ритмичность развития — повторяемость во времени тех или иных явлений. В природе существуют ритмы разной продолжительности — суточный, внутривековой и сверхвековые.

Суточный ритм проявляется в изменениях температуры, давления и влажности воздуха, облачности, силы ветра, в явлениях приливов и отливов, циркуляции бризов, в функционировании живых организмов.

Годовая ритмика — это смена времен года, изменения в интенсивности почвообразования и разрушения горных пород, сезонность в хозяйственной деятельности человека. Суточная ритмика, как известно, обусловлена вращением Земли вокруг оси, годовая — движением Земли по орбите вокруг Солнца. Разные ландшафты обладают различной суточной и годовой ритмикой. Годовая ритмика лучше всего выражена в умеренном поясе и очень слабо — в экваториальном.

Большой интерес представляет изучение и более продолжительных ритмов (11, 22—23, 80—90 лет и др.) для предсказания возможных изменений природы во времени. Ритмические явления не повторяют полностью в конце ритма того состояния природы, которое было в его начале. Именно этим и объясняется направленное развитие природных процессов.

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 поступающего на разные широты тепла в связи с шарообразной формой Земли. Зональны климат, воды суши и океана, процессы выветривания, некоторые формы рельефа, образующиеся под влиянием внешних сил (поверхностных вод, ветра, ледников), растительность, почвы, животный мир.

Наиболее крупные зональные подразделения географической оболочки — географические пояса. Они отличаются друг от друга температурными условиями, а также общими особенностями циркуляции атмосферы, почвенно-растительного покрова и животного мира. 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. Аналогичные по названию пояса выявлены и в Мировом океане. Географические пояса протягиваются преимущественно в широтном направлении и, по существу, совпадают с климатическими поясами.

Внутри поясов по соотношению тепла и влаги выделяются природные зоны, названия которых определяются по преобладающему в них типу растительности. Так, например, в субарктическом поясе это зоны тундры и лесотундры, в умеренном поясе — зоны лесов, лесостепи, полупустынь и пустынь, в тропическом поясе — зоны вечнозеленых лесов, полупустынь и пустынь. В связи с неоднородностью земной поверхности, а следовательно, и увлажнения в различных частях материков зоны не всегда имеют широтное простирание". Иногда они имеют почти меридиональное направление, как, например, в Северной Америке. Причем одни зоны (степей, полупустынь- и -пустынь) наиболее характерны для внутренних частей материков, а другие тяготеют к их океанической периферии (зоны лесов). Неоднородны и зоны, протягивающиеся через весь материк. Обычно они подразделяются на три меридиональных отрезка, соответствующих центральной внутриматериковой их части и двум приокеаническим секторам. Горизонтальная зональность лучше всего выражена на больших по площади равнинах, таких, как Восточно-Европейская и Западно-Сибирская. Это классические области проявления зональности.

Зональность характерна и для Мирового океана. Она находит свое отражение в изменении от экватора к полюсам свойств поверхностных вод (температуры, солености, плотности и прозрачности их, интенсивности волнения и др.), а также состава растительности и животного мира.

Интересная закономерность изменения природы, получившая название высотной поясности, наблюдается в горных районах. Высотная поясность — закономерная смена природных компонентов и природных комплексов с подъемом в горы от их подножия до вершин. Она обусловлена изменением климата с высотой: понижением температуры (на 0,6 °С на каждые 100 м подъема) и до определенной высоты (до 2—3 км) увеличением осадков.

Высотная поясность имеет много общего с горизонтальной зональностью, смена поясов в горах происходит в той же последовательности, как и на равнине при движении от экватора к полюсам. Однако природные пояса в горах меняются значительно быстрее, чем природные зоны на равнинах. Кроме того, в горах есть особый пояс субальпийских и альпийских лугов, которого нет на равнинах. Высотная поясность начинается в горах с аналога той горизонтальной зоны, в пределах которой расположены горы. Так, в горах, находящихся в степной зоне, нижний пояс горно-степной, в лесной — горно-лесной и т.д. Количество высотных поясов зависит от высоты гор и их местоположения. Чем выше горы и чем ближе они расположены к экватору, тем богаче у них набор (спектр) поясов.

Характер высотной поясности гор определяется также их расположением относительно океана. Горам, находящимся вблизи океана, свойственны лесные, во внутриконтинентальных аридных районах — безлесные пояса.

Вопросы и задания:

1. Что такое географическая оболочка? Назовите основные закономерности ее развития. Приведите примеры проявления их в природе.

2. Что такое природный комплекс9 Приведите примеры разных по размеру природных комплексов. Чем объясняется разнообразие природных комплексов на Земле?

3. Опишите природный комплекс вашей местности по следующему плану географическое положение, геологическое строение и рельеф, климатические условия, почвы, растительность и животный мир, изменение естественного облика комплекса в результате деятельности человека (благоприятны они или нет), ваше мнение о путях рационального природопользования в условиях этого комплекса.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПРИРОДЫ И ОБЩЕСТВА

Совокупность естественных условий, в которых существует человеческое общество, его земное окружение, называется природной или географической средой. Она включает в себя в настоящее время большую часть географической оболочки, объекты живой и неживой природы, как не измененные человеком, так и в различной степени затронутые антропогенными процессами. Из природной среды человек получает для себя пищу, одежду, энергию, строительные материалы, она оказывает также большое влияние на здоровье, настроение и духовный мир человека. Следовательно, географическая среда является необходимым условием существования и развития человеческого общества. Эта среда может ускорять или замедлять развитие общества, хотя она и не является решающим фактором его развития. Однако в размещении отдельных отраслей хозяйства и производств (сельского, лесного, горнодобывающей промышленности и др.) приоритет может принадлежать и географической среде.

Все элементы природы, которые вовлекаются в производство и составляют его сырьевую и энергетическую базу, называются природными ресурсами. По происхождению природные ресурсы подразделяются на минеральные (ископаемые), земельные, водные, биологические и климатические. Природные ресурсы могут быть исчерпаемыми и неисчерпаемыми. К первым относятся минеральные, земельные, биологические, ко вторым — водные и климатические. В свою очередь исчерпаемые ресурсы делятся на возобновимые (восполнимые) и невозобновимые. К возобновимым ресурсам относятся такие, которые могут быть восполнены в процессе производства, например биологические. Невозобновимые ресурсы — большинство минеральных — восполнить нельзя.

Элементы природы, которые влияют на жизнь и деятельность человека, но на данном этапе не участвуют в материальном производстве, называются природными условиями (некоторые газы атмосферы, виды животных и растений и т.д.). Следовательно, природа выступает для человека одновременно в качестве ресурса и в качестве среды его обитания.

Между географической средой и обществом существуют сложные взаимодействия, обмен веществом и энергией. Вся история человеческого общества — это и история взаимодействия его с географической средой. При этом природа воздействует на человека, но и человек оказывает влияние на нее. Причем это влияние в период научно-технической революции возросло во много раз, а его негативные последствия привели к глобальной экологической проблеме — выживания человечества в связи с резким ухудшением природной среды. Ухудшение природной среды происходит по двум причинам: сокращение природных ресурсов и загрязнение природной среды. Возникла необходимость в охране природы и рациональном природопользовании. Под охраной природы понимается система мероприятий, предусматривающих разумное использование всех природных ресурсов, сохранение благоприятных экологических условий жизни человека, а также защиту от уничтожения типичных, редких и исчезающих природных объектов. Охрана природы достигается в процессе рационального природопользования — гармоничного взаимодействия общества и природы, исключающего потребительское отношение к ней и включающего в себя как необходимую составную часть преобразование природы — мероприятия по увеличению биологической продуктивности, хозяйственной производительности и эко логических качеств природных комплексов.

Вопросы рационального природопользования решаются по-раз ному в разных странах в зависимости от целого ряда факторов — экономических, нравственных, социальных. К сожалению, в нашей стране допущены серьезные нарушения принципов рационального природопользования, приведшие к неблагоприятным последствиям в области охраны природы. 'Во многих районах возникла весьмасложная экологическая ситуация. Очень серьезно стоят вопросыо судьбе наших водоемов, о загрязнении воздуха в городах, далеконе всегда правильном использовании минеральных удобрений и химических средств защиты растений, о неполном извлечении из недр полезных ископаемых и многие другие вопросы. Вот почему одна из важнейших наших задач — решение проблем охраны природы и рационального использования природных ресурсов.

Вопросы и задания:

1. Что такое географическая среда и какова ее роль в развитии человеческого общества?

2. Что такое природные ресурсы и как они классифицируются?

3. Что понимается под охраной природы и рациональным природопользованием?

3. В настоящее время охрана природы превратилась в глобальную, общечеловеческую проблему, ей отдается приоритет перед проблемами социальными. Объясните, почему это произошло. Приведите соответствующие факты.