1. Общее землеведение – основа географического образования, его фундамент в системе географических наук. Основной задачей является познание географической оболочки, ее структуры и пространственной дифференциации. Общее землеведение - наука об основных географических закономерностях Земли. Законы целостности, эволюции, круговоротов вещества и энергии, ритмичности рассматриваются для всех сфер Земли с учетом экологических условий.Цель – способствовать усвоению научных знаний в области физической географии и экологии, помочь понять основные закономерности природы Земли и взаимосвязь природных явлений. В соответствии с целью определяются и задачи изучения курса. Первой задачей является изучение всех составляющих географической оболочки: атмосферы, гидросферы, литосферы и биосферы как целостного понимания географической оболочки. Вторая задача – экологизация всей физико-географической информации о нашей планете, т.е. рассмотрение её сквозь призму сохранения и устойчивого развития географической оболочки и всех её составляющих. Концепция землеведения в настоящее время приобретает дополнительную основу в виде космического землеведения, изучения глубинного строения Земли, физической географии Мирового океана, планетологии, эволюционной географии и исследования окружающей среды и ее сохранения для человечества и всего биологического многообразия.

Вопрос4.Гелиоцентрическая система

Размышляя о Птолемеевой системе мира, Коперник поражался её сложности и искусственности, и, изучая сочинения древних философов, особенно Никиты Сиракузского и Филолая, он пришёл к выводу, что не Земля, а Солнце должно быть неподвижным центром Вселенной[16]. Исходя из этого предположения, Коперник весьма просто объяснил всю кажущуюся запутанность движений планет, но, не зная ещё истинных путей планет и считая их окружностями, он был ещё вынужден сохранить эпициклы и деференты древних для объяснения неравномерности движений.

Главное и почти единственное сочинение Коперника, плод более чем 40-летней его работы, — «Об обращении небесных сфер».

Гелиоцентрическая система в варианте Коперника может быть сформулирована в семи утверждениях:

• орбиты и небесные сферы не имеют общего центра;

• центр Земли — не центр Вселенной, но только центр масс и орбиты Луны;

• все планеты движутся по орбитам, центром которых является Солнце, и поэтому Солнце является центром мира;

• расстояние между Землёй и Солнцем очень мало по сравнению с расстоянием между Землёй и неподвижными звёздами;

• суточное движение Солнца — воображаемо, и вызвано эффектом вращения Земли, которая поворачивается один раз за 24 часа вокруг своей оси, которая всегда остаётся параллельной самой себе;

• Земля (вместе с Луной, как и другие планеты), обращается вокруг Солнца, и поэтому те перемещения, которые, как кажется, делает Солнце (суточное движение, а также годичное движение, когда Солнце перемещается по Зодиаку) — не более чем эффект движения Земли;

• это движение Земли и других планет объясняет их расположение и конкретные характеристики движения планет.

Эти утверждения полностью противоречили господствовавшей на тот момент геоцентрической системе. Строго говоря, модель Коперника даже не была гелиоцентрической, так как Солнце он расположил не в центре планетных сфер.

И всё же модель мира Коперника была колоссальным шагом вперёд и сокрушительным ударом по архаичным авторитетам.

В 1616 году католическая церковь официально запретила придерживаться и защищать теорию Коперника.

Вопрос5.

новая история определения размеров Земли начинается с эпохи Ньютона, который сформулировал не только великий закон о всемирном тяготении, но и новые взгляды об истинной форме Земли.

Исходя из вполне обоснованного предположения, что Земля в прошлом находилась в огненно-жидком состоянии, и основываясь на законе тяготения, Ньютон считал, что Земля в состоянии покоя и изолированного положения в пространстве приняла бы форму шара. Но при вращении Земли развивается центробежная сила, которая действует перпендикулярно к оси вращения и должна несколько растянуть фигуру жидкой массы Земли в направлении экватора. Поэтому Ньютон пришел к заключению, что истинная форма Земли есть не шар, а сфероид, т. е. тело вращения, близ­кое к шару и несколько сжатое в направлении оси вращения. Простейшим сфероидом является эллипсоид, который получается вращением эллипса около его малой оси. Ньютон принял, что эллипсоид с малым сжатием представляет истинную фигуру Зем­ли. Это предположение подтверждалось открытым к тому времени вращением и сжатием планеты Юпитер и другими бесспорно установленными фактами.

Ньютон теоретическим путем определил и сплюснутость, или сжатие. Земли, т. е. отношение разности экваториальной и поляр­ной полуосей Земли к ее экваториальной полуоси. Приняв Землю за однородную массу, он нашел, что сжатие Земли равно 1:230. Приблизительно одновременно с ним голландский физик Гюйгенс также определил сжатие Земли и нашел его равным 1 : 576. Не­сколько позднее известный французский математик Клеро объяс­нил причину расхождений между результатами Ньютона и Гюйгенса. Оказалось, что сжатие Земли по Ньютону соответствует случаю однородной жидкой массы, а сжатие Земли по Гюйгенсу характеризует форму неоднородной планеты, вся масса которой сосредоточена в ее центре. Клеро доказал, что полученные Нью­тоном и Гюйгенсом величины сжатия Земли являются двумя крайними пределами, между которыми должно заключаться истинное сжатие планеты, вращающейся около неизменной оси и имеющей форму эллипсоида. Теория Клеро подтверждается фор­мой планет солнечной системы.

7

Достижения географии и биологии (экологии) были связаны, прежде всего, с именем Александра Гумбольдта. Путешествие в Южную и Центральную Америку (1799-1804) позволило Гумбольдту необычайно расширить свой географиче­ский кругозор, сделать наблюдения и собрать коллекции, послужившие фактической базой для теоретических обобщений. Отправляясь в свою первую большую экспедицию, Гумбольдт задумал необычайно широкую программу работ: "Я буду собирать растения и окаменелости, производить прекрасными инструментами астрономические наблюдения, я буду химиче­ски анализировать состав воздуха... Но все это не главная цель моего путешествия. "На взаимодействие сил, на влияние мертвой природы на животный и растительный мир, на эту гармонию должны быть неизменно направлены мои глаза", - писал Гумбольдт накануне отплытия. Гумбольдт как географ прославил себя открытием не новых земель, а новых законов. Именно благодаря трудам Гумбольдта география получила прочный теоретический фундамент. Он был выдающимся естествоиспытателем не только в горах и тропических лесах Южной Америки, но и за рабочим столом своего кабинета. Именно здесь полевые наблюдения соединял он в стройную географическую теорию.

Отправным пунктом для вывода главного закона - закона географической зональности - для Гумбольдта было детальное изучение распределения растительности. Начав искать связи между растительностью и климатом "под различными широта­ми, от экватора до полярного круга", ученый проанализировал все накопленные к тому времени измерения температуры в раз­ных пунктах земного шара. Гумбольдт впервые использовал метод показа на карте линий равной температуры - изотерм.

Анализ карты изотерм показал, что их ход не всегда строго следует географическим широтам. Гумбольдт установил разли­чия тепловых условий на западных и восточных окраинах ма­териков, в глубине континентов и вблизи океанических побе­режий. Благодаря трудам Гумбольдта и его картографическому анализу идея географической зональности приобрела логи­ческую стройность. Он сумел увязать климатические пояса и климатические аномалии с распределением растительности и животного мира на земном шаре. "География растений и жи­вотных зависит от сложных противоположностей в распределе­нии моря и земли, от формы поверхности, от направления изо­метрических линий - поясов одинаковой средней годовой теп­лоты", - писал Гумбольдт.

8

Позже Бэр предпринял еще ряд путешествий в пределах Русской равнины: от устья Колы (Мурманск) через восточные районы Карелии в Финский залив; в район Чудского озера; от Санкт-Петербурга через Тверь в Москву; по Волге в Каспий. Особенно большую известность получили его каспийские исследования. Бэр высказал прославившие его среди географов соображения о причинах асимметрии речных долин (ныне общеизвестный "закон Бэра") и о происхождении прикаспийских бугров, получивших позднее название "бэровских бугров".

Из географических открытий К. М. Бэра необходимо отметить его знаменитый закон - "закон Бэра", по которому все реки северного полушария перемещают свои русла в сторону своего правого берега, который в силу этого постоянно размывается и становится крутым, тогда как левый берег остаётся пологим, исключая места крутых поворотов; в южном полушарии отношения будут обратные. Это явление асимметрии берегов рек К. М. Бэр поставил в связь с суточным вращением Земли вокруг своей оси, увлекающим и отклоняющим движение воды в реках к правому берегу.

9

Под широтной географической зональностью подразумевают закономерное изменение физико-географических процессов, компонентов и комплексов от экватора к полюсам. Явление географической зональности было сформулировано в конце 19 века В.В.Докучаевым. Им было создано учение о зонах природы, в котором зональность трактовалась как мировой закон. В.В.Докучаевым была высказана мысль о том, что каждая природная зона представляет собой закономерный природный комплекс, в котором живая и неживая природа тесно связаны и взаимообусловлены. На основе этого положения В.В. Докучаевым была создана первая классификация природных зон, которая впоследствии углублена и конкретизирована Л.С.Бергом. Дальнейшие исследования русских географов позволили сформулировать в 60-ые годы нашего века периодический закон географической зональности, который в географии играет ту же роль, что и периодическая таблица химических элементов Д.И. Менделеева в химии.

10

Новый этап в развитии учения о природных зонах составляют труды Л. С. Берга. Природные (географические) зоны Л. С. Берг трактует как крупные ландшафтные комплексы, все компоненты которых находятся в тесном взаимодействии. Среди работ Л. С. Берга выделяется двухтомная монография «Географические зоны Советского Союза» (Берг, 1947, 1952). В ней с исчерпывающей полнотой дано описание природных зон и горных ландшафтов территории СССР.

Первое зональное районирование всей территории России опубликовал в 1913 г. Л.С.Берг, причем зоны впервые названы им ландшафтными. Эта схема является классической.

Л.С.Берг определил ландшафт как "область, в которой характер рельефа, климата, растительного и почвенного покрова сливается в единое гармоническое целое, типически повторяющееся на протяжении известной зоны Земли".

Особенно существенные трансформации системы ландшафт­ных зон происходили в связи с материковыми оледенениями.

Основной непосредственной причиной смещения зон служат макроклиматические изменения, которые, в свою очередь, могут быть связаны с астрономическими факторами. Еще Л.С.Берг указы­вал, что растительность и почвы не поспевают за климатом. Поэтому на территории "новой" зоны в течение более или менее длительного времени могут сохраняться реликтовые почвы и растительные сообщества.

Еще на заре ландшафтоведения Л.С.Берг говорил, что ландшафты разделяются естественными границами.

Каждый ландшафт, по выражению Л.С.Берга, неповторим как в пространстве, так и во времени. Невозможно найти два одинаковых ландшафта.

вопрос № 11.Представление о природных зонах

Среди природных зон есть приуроченные к какому-то определенному поясу. Например, зона арктических и антарктических ледяных пустынь и зона тундр находятся в арктическом и антарктическом поясах; зона лесотундр соответствует субарктическому и субантарктическому поясам, а тайга, смешанные и широколиственные леса - умеренному. А такие природные зоны, как прерии, лесостепи и степи и полупустыни, распространены как в умеренном, так и в тропическом и субтропическом поясах, имея в них, разумеется, свои особенности.

Природные зоны, их климатические особенности, почвы, растительность и животный мир каждого материка описаны в главе 10 и в таблице "Материки (справочные сведения)". Здесь же остановимся лишь на общих чертах природных зон как наиболее крупных природно-территориальных комплексов.

___________________________

Зона арктических и антарктических пустынь

Температуры воздуха постоянно очень низкие, мало осадков. На редких свободных ото льда участках суши - каменистых пустынях (в Антарктиде они называются оазисами), скудная растительность представлена лишайниками и мхами, цветковые растения редки (в Антарктиде обнаружено всего два вида), почвы практически отсутствуют.

Зона тундр

Зона тундр распространена в арктическом и субарктическом поясах, образует полосу шириной 300-500 км, протягивающуюся вдоль северных побережий Евразии и Северной Америки и островам Северного Ледовитого океана. В Южном полушарии участки с тундровой растительность встречаются на некоторых островах близ Антарктиды.

Климат суровый с сильными ветрами, снежный покров держится до 7-9 месяцев, длинная полярная ночь сменяется коротким и влажным летом (летние температуры не превышают 10 °c). Осадков выпадает немного 200-400 мм, в основном в твердом виде, но и они не успевают испарится, и для тундры характерно избыточное увлажнение, обилие озер и болот, чему способствует и повсеместно распространенная вечная мерзлота. Главная отличительная особенность тундры - безлесье, преобладание разреженного мохово-лишайникового, местами травяного, покрова; в южных частях с кустарничками и кустарниками карликовых и стелящихся форм. Почвы - тундрово-глеевые.

Зона лесотундр и редколесий

Зона лесотундр и редколесий. Это переходная зона для которой характерно чередование безлесных тундровых участков и лесов (редколесий), сочетает в себе признаки окаймляющих ее зон. Тундровые природные комплексы характерны для водораздельных пространств, редколесья забираются на север по речным долинам. К югу площади занятые лесами увеличиваются.

В Южном полушарии (субантарктический пояс) место лесотундры на островах (например, Южная Георгия) занимают океанические луга.

Лесная зона

Лесная зона в Северном полушарии включает подзоны тайги, смешанных и широколиственных лесов и подзону умеренных лесов, в Южном полушарии представлена только подзона смешанных и широколиственных лесов. Некоторые ученые считают эти подзоны самостоятельными зонами.

В таёжной подзоне Северного полушария климат варьирует от морского до резко континентального. Лето теплое (10-20 °c, суровость зимы увеличивается с удалением от океана (в Восточной Сибири до -50 °c), а количество осадков уменьшается (от 600 до 200 мм). Количество осадков превосходит испаряемость, и водоразделы часто заболочены, реки многоводны. Преобладают бедные по видовому составе темнохвойные (из ели и пихты) и светлохвойные (из лиственницы в Сибири, где распространены многолетнемерзлые грунты) леса с примесью мелколиственных пород (береза, осина) и сосны, на востоке Евразии - кедра. Почвы подзолистые и мерзлотно-таежные.

Подзона смешанных и широколиственных лесов (иногда выделяют две самостоятельные подзоны) распространена преимущественно в приокеанических и переходных поясах материков. В Южном полушарии занимает небольшие площади, зима здесь значительно теплее и снежный покров образуется не повсеместно. Хвойно-широколиственные леса на дерново-подзолистых почвах сменяются во внутренних частях материков хвойно-мелколиственными и мелколиственны

12

Почва – самостоятельное природное тело и её формирование есть сложный процесс взаимодействия факторов почвообразования: климата, рельефа, растительного и животного мира, почвообразующих пород и возраста страны. В настоящее время сюда прибавляют воды (поверхностные и подземные) и хозяйственную деятельность человека.

Ландшафт— конкретный индивидуальный природно-территориальный комплекс, как неповторимый комплекс, имеющий географическое название и точное положение на карте.

Ландшафтоведение как часть физической географии входит в систему физико-географических наук и составляет ядро этой системы. Естественно, что между ландшафтоведением и частными физико-географическими науками, которые имеют дело с различ­ными компонентами геосистем, т.е. геоморфологией, климатоло­гией, гидрологией, почвоведением и биогеографией, существуют тесные связи. Каждая из этих наук внесла определенный вклад в развитие ландшафтоведения - соответственно специфической роли данного компонента в формировании географического комплекса.

Благодаря работам последователей В.В.Докучаева была конкретизирована система природных зон, их границы уточнялись на карте. Тем самым создавалась основа для синтеза в природном районировании. В научный обиход входит термин - физико-геогра­фическое районирование. Первый опыт такого районирования, положивший начало переходу от отраслевых схем к комплексным, принадлежит Г.И.Танфильеву и относится к 1897 г. Танфильев разде­лил европейскую Россию на физико-географические области, полосы (зоны) и округа. Это районирование еще во многом несовершенно, но для своего времени оно было наиболее детальным и обоснованным.

Первое зональное районирование всей территории России опубликовал в 1913 г. Л.С.Берг, причем зоны впервые названы им ландшафтными. Эта схема является классической.

Л.С.Берг определил ландшафт как "область, в которой характер рельефа, климата, растительного и почвенного покрова сливается в единое гармоническое целое, типически повторяющееся на протяжении известной зоны Земли".

К правильному пониманию единства общих и местных географических закономерностей в 1914 г. приблизился Р.И.Аболин (1886 -1939). Он ввел понятие о комплексной ландшафтной оболочке земного шара, которую назвал эпигенемой.

Р.И.Аболин впервые наметил последовательную систему физико-географических единиц сверху донизу - от ландшафтной оболочки до простейшего географического комплекса.

Под широтной (географической, ландшафтной) зональностью подразумевается закономерное изменение физико-географических процессов, компонентов и комплексов (геосистем) от экватора к полюсам.

13

Природные ресурсы – это тела и силы природы, которые на данном этапе развития производительных сил общества могут быть использованы в качестве предметов потребления или средств производства, и общественная полезность которых изменяется (прямо или косвенно) под воздействием деятельности человека.

Главные виды природных ресурсов – солнечная энергия, внутриземное тепло, водные ресурсы, земельные, минеральные, лесные, рыбные, растительные, ресурсы животного мира и др [2,c.57].

Природные ресурсы являются важной частью национального богатства страны и источником создания материальных благ и услуг. Процесс воспроизводства по существу представляет собой непрерывный процесс взаимодействия общества и природы, в котором общество подчиняет себе силы природы и природные ресурсы для удовлетворения потребностей. Природные ресурсы во многом предопределяют не только социально-экономический потенциал страны и региона и эффективность общественного производства, но и здоровье, и продолжительность жизни населения.

Основными компонентами природных ресурсов являются [5, c.45]:

Водные ресурсы – водные запасы, используемые как источник водоснабжения для производственных и бытовых нужд, гидроэнергии, а также как транспортные магистрали и т.д.

Земельные ресурсы – ресурсы, используемые или предназначенные к использованию в сельском хозяйстве, под строения в населенных пунктах, под железные и шоссейные дороги, а также другие сооружения, под заповедники, парки, скверы и т.п., занятые полезными ископаемыми и др. земельные ресурсы, до последнего времени считавшиеся невоспроизводимым элементом природных ресурсов.

Лесные ресурсы – сырьевые (используемые для получения древесины), а также леса различного назначения – оздоровительные (санитарно-курортные), поле - и лесозащитные, водоохранные и др.

Минеральные ресурсы – все естественные составляющие литосферы, используемые или предназначенные к использованию в производстве продуктов и услуг как минеральное сырье в естественном виде или после подготовки, обогащения и переработки (железо, марганец, хром, свинец и др.) или источники энергии.

Энергетические ресурсы – совокупность всех видов энергии: солнца и космоса, атомно-энергетической, топливно-энергетической (в форме запасов полезных ископаемых), термальной, гидроэнергии, ветроэнергии и т.д.

Биологические ресурсы – это все живые средообразующие компоненты биосферы с заключенным в них генетическим материалом. Они являются источниками получения людьми материальных и духовных благ. К ним относятся промысловые объекты (запасы рыбы в природных и искусственных водоемах), культурные растения, домашние животные, живописные ландшафты, микроорганизмы, т.е. сюда относятся растительные ресурсы, ресурсы животного мира (запасы пушного зверя в естественных условиях; запасы, воспроизводимые в искусственных условиях) и др.

15

Биогеохимической концепцией биосферы В.И. Вернадский создал научную методологию рационального природопользования. На научную концепцию В.И. Вернадского опирается международная программа ЮНЕСКО "Человек и биосфера". Концепция биосферы - фундаментальный вклад В.И. Вернадского в мировое естествознание.

Научная и социальная значимость биосферных трудов В.И. Вернадского не идет ни в какое сравнение с "учением" о ноосфере, которое ему старательно приписывали.

Больше других ученых заинтересовался биосферой русский геолог и геохимик В.И. Вернадский. В 1926-31 г.г. в работах В.И. Вернадского "Биосфера", "Биогеохимические очерки", "Очерки геохимии" и др. оформилась научная концепция биосферы как геологической оболочки Земли, включающей атмосферу, гидросферу и верхнюю часть литосферы, структура и энергетика которой созданы деятельностью живого вещества в течение геологической

истории планеты. В.И. Вернадский определил биосферу как область взаимодействия земного

и космического, где лучистая энергия Солнца живым веществом Земли превращается в химическую, тепловую, механическую и др.

Разрабатывая концепцию биосферы В. И. Вернадский ввел в науку понятие живого вещества, как совокупности живых организмов, действующих как планетарный геохимический и геологический фактор.

Основой биосферной концепции В.И. Вернадского, является определение биогеохимических функций живого вещества: газовой, окислительно- восстановительной, концентрационной и биохимической. Описав эти функции, Вернадский вскрыл механизм преобразования солнечной энергии живым веществом и показал геохимическую и геологическую роль живого вещества в биосфере.

Русский ученый А.А. Григорьев, который определил, что объектом изучения физической географии должна являться ГО Земли, а все явления, происходящие в ней, следует изучать комплексно.

В 1932 г. А.А. Григорьевым вводиться термин «физико-географическая оболочка». Он писал: «Соприкосновение и взаимодействие различных геосфер у поверхности Земли настолько всесторонне и глубоко, что здесь возникает особая физико-географическая оболочка со специфическими, присущими только ей свойствами». Немного позднее профессор С.В. Колесник предложил называть физико-географическую оболочку просто географической. Этот термин в настоящее время принимается большинством географов, хотя разными исследователями предлагались и другие названия: например, «ландшафтная сфера», «биогеосфера», «эпигеосфера» и другие. Однако всеми географами признается, что эта оболочка является комплексной и что она представляет собой самую сложную природную систему взаимосвязанных компонентов

16. Географическая оболочка

Основная статья: Географическая оболочка

Распределение высот и глубин по поверхности Земли. Данные Геофизического информационного центра США.

Приповерхностные части планеты (верхняя часть литосферы, гидросфера, нижние слои атмосферы) в целом называются географической оболочкой и изучаются географией.

Рельеф Земли очень разнообразен. Около 70,8 %[41] поверхности планеты покрыто водой (в том числе континентальные шельфы). Подводная поверхность гористая, включает систему срединно-океанических хребтов, а также подводные вулканы[27], океанические желоба, подводные каньоны, океанические платои абиссальные равнины. Оставшиеся 29,2 %, непокрытые водой, включают горы, пустыни, равнины, плоскогорья и др.

В течение геологических периодов, поверхность планеты, из-за тектонических процессов и эрозии, постоянно изменяется. Рельеф тектонических плит формируется под воздействием выветривания, которое является следствием осадков, колебаний температур, химических воздействий. Ледники, береговая эрозия, образование коралловых рифов, столкновения с крупными метеоритами[42] также влияют на изменение земной поверхности.

При перемещении континентальных плит по планете, океаническое дно погружается под их надвигающиеся края. В то же время, поднимающееся из глубин вещество мантии, создаёт дивергентную границу на срединно-океанических хребтах. Совместно эти два процесса приводят к постоянному обновлению материала океанической плиты. Возраст большей части океанского дна меньше 100 млн лет. Древнейшая океаническая плита расположена в западной части Тихого океана, а её возраст составляет примерно 200 млн лет. Для сравнения, возраст старейших ископаемых, найденных на суше, достигает порядка 3 млрд лет[43][44].

Континентальные плиты состоят из материала с низкой плотностью, такого как вулканические гранит и андезит. Менее распространён базальт — плотная вулканическая порода, являющаяся основной составляющей океанического дна[45]. Примерно 75 % поверхности материков покрыто осадочными породами, хотя эти породы составляют примерно 5 % земной коры[46]. Третьими по распространённости на Земле породами являются метаморфические горные породы, сформировавшиеся в результате изменения (метаморфизма) осадочных или магматических горных пород под действием высокого давления, высокой температуры или того и другого одновременно. Самые широко распространённые силикаты на поверхности Земли — это кварц, полевой шпат, амфибол, слюда,пироксен и оливин[47]; карбонаты — кальцит (в известняке), арагонит и доломит[48].

Педосфера представляет собой самый верхний слой литосферы, включает почву и процессы почвообразования. Она находится на границе между литосферой, атмосферой, гидросферой. На сегодня общая площадь культивируемых земель составляет 13,31 % поверхности суши, из которых лишь 4,71 % постоянно заняты сельскохозяйственными культурами[49]. Примерно 40 % земной суши сегодня используется для пахотных угодьев и пастбищ, это примерно 1,3×107 км2 пахотных земель и 3,4×107 км2 пастбищ[50].

[править]Гидросфера

Основная статья: Гидросфера

Гидросфера — совокупность всех водных запасов Земли. Большая часть воды сосредоточена в океане, значительно меньше — в континентальной речной сети и подземных водах. Также большие запасы воды имеются в атмосфере, в виде облаков и водяного пара.

Часть воды находится в твёрдом состоянии в виде ледников, снежного покрова, и в вечной мерзлоте, слагая криосферу.

[править]Атмосфера

Основная статья: Атмосфера Земли

Атмосфера — газовая оболочка, окружающая планету Земля. Совокупность разделов физики и химии, изучающих атмосферу, принято называть физикой атмосферы. Атмосфера определяет погоду на поверхности Земли, изучением погоды занимается метеорология, а длительными вариациями климата — климатология.

[править]Биосфера

Основная статья: Биосфера

Биосфера — это совокупность частей земных оболочек (лито-, гидро- и атмосфера), которая заселена живыми организмами, находится под их воздействием и занята продуктами их жизнедеятельности.

17Немецкий философ Эммануил Кассет в 1755 г. высказал идею происхождения Вселенной из первичной материи, состоящей из мельчайших частиц. Образование звезд, Солнца и других космический тел, по его мнению, произошло под воздействием сил притяжения и отталкивания в условиях хаотического движения частиц. Французский математик П. Лаплас (1796 г.) связывал образование солнечной системы с вращательным движением разряженной и раскаленной газообразной туманности, приведшим к возникновению сгустков материи – зародышей планет. По гипотезе Канта-Лапласа, первоначально раскаленная Земля охлаждалась, сжималась, что привело к деформации земной коры.

По гипотезе О. Ю. Шмидта (1943 г.) планетная система образовалась из пылевой и метеорной материи при попадании ее в сферу Солнца. Первоначально холодные Земля и другие планеты постепенно разогревались под воздействием энергии радиоактивного распада гравитационных и других процессов, а затем остывали.

Советский астроном В. Г. Фесенков в 50-е годы предложил решение проблемы с точки зрения образования Солнца и планет из общей среды, возникшей в результате уплотнения газопылевой материи. При этом предполагалось, что Солнце образовалось из центральной части сгущения, а планеты – из внешней частей.

По современным представлениям, тела Солнечной системы формировались из первично холодной космической твердой и газообразной материи путем уплотнения и сгущения до образования Солнца и прото планет. Астероиды и Метеориты считаются исходным материалом планет Земной группы (Меркурий, Венера, Земля, и Марс – небольшие по размерам; высокая плотность, малая масса атмосферы, небольшая скорость вращения вокруг своей оси); а кометы и метеоры – планет-гигантов (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон – огромные размеры, низкая плотность, плотная атмосфера с H2, Ge и метаном, высокая скорость вращения). Формирование современных оболочек Земли связывается с процессами гравитационной дифференциации первоначального однородного вещества.

Самая передовая гипотеза – это объяснение возникновения Вселенной теорией Большого взрыва. В соответствии с этой теорией ~ 15 млрд. лет назад наша Вселенная была сжата в комок, в миллиарды раз меньше булавочной головки. По математическим расчетам ее диаметр был равен, а плотность близка к бесконечности. Такое состояние называется сингулярным – бесконечная плотность в точечном объеме. Неустойчивое исходное состояние вещества привело к взрыву, породившему скачкообразный переход к расширяющейся Вселенной.

Самый ранний этап развития Вселенной называется инфляционным – его период до 10-33 секунды после взрыва. В результате возникают пространство и время. Размеры Вселенной в несколько раз превышают размеры современной, вещество отсутствует.

Следующий этап – горячий. Выброс тела связан с высвободившейся энергией при Большом взрыве. Излучение нагрело Вселенную до 1027 К. Затем наступил период остывания Вселенной в течение ~500 тысяч лет. В результате возникла однородная Вселенная. Переход от однородной к структурной происходил от 1 до 3 млрд. лет.

18

. Со́лнечная систе́ма — планетная система, включающая в себя центральную звезду — Солнце — и все естественные космические объекты, вращающиеся вокруг неё.

Центральным объектом Солнечной системы является Солнце — звезда главной последовательности спектрального класса G2V, жёлтый карлик. В Солнце сосредоточена подавляющая часть всей массы системы (около 99,866 %), оно удерживает своим тяготением планеты и прочие тела, принадлежащие к Солнечной системе[1]. Четыре крупнейших объекта — газовые гиганты, составляют 99 % оставшейся массы (при том, что большая часть приходится на Юпитер и Сатурн — около 90 %).

Большинство крупных объектов, обращающихся вокруг Солнца, движутся практически в одной плоскости, называемой плоскостью эклиптики. Однако в то же время кометы и объекты пояса Койпера часто обладают большими углами наклона к этой плоскости[2][3].

Все планеты и большинство других объектов обращаются вокруг Солнца в одном направлении с вращением Солнца (против часовой стрелки, если смотреть со стороны северного полюса Солнца). Есть исключения, такие как комета Галлея. Самой большой угловой скоростью обладает Меркурий — он успевает совершить полный оборот вокруг Солнца всего за 88 земных суток. А для самой удалённой планеты — Нептуна — период обращения составляет 165 земных лет.

Бо́льшая часть планет вращается вокруг своей оси в ту же сторону, что и обращается вокруг Солнца. Исключения составляют Венера и Уран, причём Уран вращается практически «лёжа на боку» (наклон оси около 90°). Для наглядной демонстрации вращения используется специальный прибор — теллурий.

Многие модели Солнечной системы условно показывают орбиты планет через равные промежутки, однако в действительности, за малым исключением, чем дальше планета или пояс от Солнца, тем больше расстояние между её орбитой и орбитой предыдущего объекта. Например, Венера приблизительно на 0,33 а. е. дальше от Солнца, чем Меркурий, в то время как Сатурн на 4,3 а. е. дальше Юпитера, а Нептун на 10,5 а. е. дальше Урана. Были попытки вывести корреляции между орбитальными расстояниями (например, правило Тициуса — Боде)[4], но ни одна из теорий не стала общепринятой.

Орбиты объектов вокруг Солнца описываются законами Кеплера. Согласно им, каждый объект обращается по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце. У более близких к Солнцу объектов (с меньшей большой полуосью) больше угловая скорость вращения, поэтому короче период обращения (год). На эллиптической орбите расстояние объекта от Солнца изменяется в течение его года. Ближайшая к Солнцу точка орбиты объекта называется перигелий, наиболее удалённая — афелий. Каждый объект движется наиболее быстро в своём перигелии и наиболее медленно в афелии. Орбиты планет близки к кругу, но многие кометы, астероиды и объекты пояса Койпера имеют сильно вытянутые эллиптические орбиты.

Большинство планет Солнечной системы обладают собственными подчинёнными системами. Многие окружены спутниками, некоторые из которых больше Меркурия. Большинство крупных спутников находятся в синхронном вращении, с одной стороной, постоянно обращённой к планете. Четыре крупнейшие планеты — газовые гиганты, также обладают кольцами, тонкими полосами крошечных частиц, обращающимися по очень близким орбитам практически в унисон.

Теоретическое изучение процесса формирования планет имеет долгую историю. Множество фундаментальных идей о формирования планет земного типа было выдвинуто Сафроновым (1969) в его классической монографии "Эволюция протопланетного облака и формирование Земли и планет". В начале 80-х годов прошлого века появились основные элементы теории аккреции на ядро для объяснения формирования газовых гигантов (Мизуно, 1980). Огромное количество новых данных, полученных в течение последнего десятилетия – включая наблюдения протопланетных дисков, открытие Пояса Койпера в Солнечной системе и обнаружение множества внесолнечных планетных систем – вновь возбудило интерес к этой проблеме. Хотя наблюдения и подтвердили некоторые предсказания теоретиков, они также привели к необходимости исследовать новые направления в теории.

Главные вопросы, которые встали перед исследователями:

Как формируются планеты земного типа и планеты-гиганты?

С какой скоростью эволюционируют орбиты планет сразу после их формирования?

Является ли строение Солнечной системы типичным?

Насколько распространены обитаемые планеты?

Главная цель лекции – обеспечить знакомство читателя с основными концепциями, необходимыми для понимания процесса формирования планет. Однако прежде, чем мы закопаемся в теорию, мы рассмотрим основные наблюдаемые свойства Солнечной системы и внесолнечных планетных систем, которые теория формирования планет должна уметь объяснить.

19

Долгое время, пока господствовала мифологическая картина мира, Земля считалась плоским диском, стоящим на грех слонах,

китах или черепахе и покрытым сверху полукруглым небесным сводом. Лишь в VI в. до н.э. один из основоположников античной науки Пифагор высказал мысль о шарообразности Земли. То, что Земля имеет шарообразную форму, доказал Аристотель вIV в. до н.э. В качестве аргументов он использовал лунные затмения, которые происходят из-за того, что Земля, встав между Солнцем и Луной, отбрасывает на Луну круглую тень. Кроме того, было известно, что в южных странах на небе появляются созвездия, невидимые на севере. Так, постепенно утвердилось представление о том, что Земля — это шар, неподвижно висящий в центре Космоса без всякой опоры, а вокруг него вращаются по идеальным круговым орбитам Луна, Солнце и пять известных тогда планет. Неподвижные звезды замыкали сложившуюся в античности геоцентрическую модель мира.

В 300 г. до н.э. географ Эратосфен достаточно точно определил размеры земного шара. Он заметил, что в день летнего солнцестояния в городе Сиене Солнце находится в зените и освещает дно самого глубокого колодца. Затем он измерил угол падения солнечных лучей в тот же день в Александрии. Зная расстояние между городами, Эратосфен вычислил длину окружности земного шара.

Тем не менее, представления о шарообразности Земли во многом вытекали из чисто умозрительных рассуждений об идеальных телах. В античности такими телами считались шар, сфера, круг, а потому в гармоничном соразмерном Космосе Земля должна иметь форму самой совершенной фигуры — шара. Ничем другим она просто не могла быть.

Лишь с началом эпохи Великих географических открытий шарообразность Земли была подтверждена на опыте. В 1522 г. португальский мореплаватель Фернан Магеллан завершил первое кругосветное путешествие, в ходе которого он обогнул Землю и доказал наличие единого Мирового океана.

Казалось бы, вопрос о форме Земли можно было считать закрытым. Но в это же время было опровергнуто античное учение об идеальных телах. Поэтому встал вопрос, насколько близка форма Земли к идеальной сфере. К концу XVII в. сложились две точки зрения по этому вопросу. С одной стороны, И. Ньютон считал, что Земля имеет форму сфероида, несколько сплющенного у полюсов, вследствие ее вращения и действия сил притяжения составляющих ее масс (напоминает тыкву). С другой стороны, Р. Декарт, основываясь на теории вихрей, утверждал, что Земля сплющена у экватора и удлинена по направлению к полюсам (похожа на дыню).

Чтобы решить этот вопрос, надо было измерить кусочки дуг меридиана на разных широтах и посмотреть, как соотносятся расстояния, приходящиеся на один градус. В 1735 г. Парижская академия наук отправила с этой целью две экспедиции: одну — в Перу, на экватор, а другую — в Лапландию, к полюсу. Восемь лет потребовалось ученым, чтобы измерить с помощью сосновых жердей с выверенной длиной в десять метров дугу длиной в три градуса восемь минут. Выяснилось, что чем ближе к полюсу, тем длиннее становился градус.

С тех пор форма Земли уточнялась еще несколько раз. С большой точностью ее удалось определить лишь в XX в. с помощью приборов, установленных на искусственных спутниках Земли. Сегодня точно известно, что Земля — не вполне правильный шар. Она немного сжата у полюсов и несколько вытянута к Северному полюсу. Эта фигура называется геоидом. Термин для обозначения фигуры Земли был введен в 1873 г. немецким физиком И. Листингом. Сжатие у полюсов объясняется вращением Земли вокруг своей оси. Вытянутость Земли к Северному полюсу до сих пор окончательного объяснения не получила.

Окружность Земли по экватору равна 40 075,7 км, окружность по меридиану — 40 008,5 км.

Масса Земли была вычислена на основе закона всемирного тяготения в опытах Г. Кавендиша с крутильными весами, на которых он измерял, с какой силой большой свинцовый шар притягивает к себе маленькие свинцовые шарики, а затем сравнивал эту силу с силой притяжения маленьких шариков Землей, т.е. с их весом. Этот опыт был поставлен в 1798 г. Масса Земли оказалась равной 5976 • 1021 кг.

Поверхность Земли составляет приблизительно 510 млн. км2, при этом на долю суши приходится 149 млн. км2, или около 29%, так что правильнее было бы назвать нашу планету не Землей, а Океаном.

20

В очень древние времена люди не имели правильного представления о форме и размерах нашей планеты и о том, какое место она занимает в пространстве. Действительно, если не считать гор и океанических впадин, то Землю в первом приближении можно считать шаром. Она вращается вокруг оси и согласно законам физики должна быть сплюснута у полюсов. О шаровидности Земли первыми сделали вывод пифагорейцы, а доказательство этому первым нашел Аристотель, обратив внимание на то, что тень от Земли, падающая на полную Луну имеет круглую форму, хотя во время затмений Земля бывает повернута к Луне разными сторонами. Теперь мы знаем, что физическая поверхность Земли, представляющая сочетание суши и водных пространств, в геометрическом отношении имеет весьма сложную форму; ее нельзя представить ни одной из известных и математически изученных геометрических фигур. За общую - теоретическую - форму Земли принимают тело, ограниченное поверхностью океанов, находящейся в спокойном состоянии мысленно продолженной под всеми материками. Эта поверхность называется геоидом ( гео - по-гречески «земля»). В первом же приближении фигуру Земли считают эллипсоидом вращения (сфероидом) -   поверхностью, образованной в результате вращения эллипса вокруг своей оси

Размеры земного сфероида определялись неоднократно, но наиболее фундаментальные из них были установлены в 1940г. советскими учеными Ф.Н. Красовским и А.А. Изотовым.

Кардиоид (греч. καρδία — сердце, греч. εἶδος — вид) — плоская линия, которая описывается фиксированной точкой окружности, катящейся по неподвижной окружности с таким же радиусом. Получила своё название из-за схожести своих очертаний со стилизованным изображением сердца.Кардиоида является частным случаем улитки Паскаля, эпициклоиды и синусоидальной спирали.

23

Земля совершает много различных движений. Из них важное географическое значение имеют суточное вращение вокруг оси и годовое обращение вокруг Солнца.

Суточное вращение Земли — вращение ее вокруг своей оси, т. е. вокруг воображаемой прямой, проходящей через центр планеты и пересекающей земную поверхность в географических полюсах. Такое вращение происходит с запада на восток, против часовой стрелки, если смотреть со стороны Северного полюса. Полный оборот вокруг оси Земля совершает за 23 ч 56 мин 4 с. Это время принимается за сутки, и для простоты в них считается 24 часа.

Следствием суточного вращения Земли является смена дня и ночи, обусловливающая суточный ритм процессов и явлений на земной поверхности и неодинаковое в один и тот же момент время на разных меридианах (разница 4 мин на каждый градус долготы). Смена дня и ночи довольно быстрая, поэтому земная поверхность не перегревается и не переохлаждается. Вращение Земли вокруг оси вызвало ее полярное сжатие, а также обусловливает отклонение горизонтально движущихся тел в Северном полушарии вправо, в Южном — влево. Отклоняющая сила вращения Земли сказывается на направлении движения воздушных масс, морских течений, речных потоков и других явлениях.

Суточное вращение Земли вызывает перемещение приливной волны, которая образуется в теле Земли (в литосфере, гидросфере и атмосфере) благодаря притяжению Луны и Солнца. Приливная волна движется навстречу суточному вращению Земли, т. е. с востока на запад, и обходит ее вокруг.

24)Строение Земли Внутреннее строение Земля, как и другие планеты земной группы, имеет слоистое внутреннее строение. Она состоит из твёрдых силикатных оболочек (коры, крайне вязкой мантии), иметаллического ядра. Внешняя часть ядра жидкая (значительно менее вязкая, чем мантия), а внутренняя — твёрдая. Геологические слои Земли[32] по глубине от поверхности:[33] Внутренняя теплота планеты, скорее всего, обеспечивается радиоактивным распадом изотопов калия-40, урана-238 и тория-232.[источник не указан 558 дней] У всех трёх элементов период полураспада составляет более миллиарда лет[34]. В центре планеты, температура, возможно, поднимается до 7 000 К, а давление может достигать 360 ГПа (3,6 млн. атм)[35]. Часть тепловой энергии ядра передаётся к земной коре посредством плюмов. Плюмы приводят к появлению горячих точек и траппов[36]. Земная кора Земная кора — это верхняя часть твёрдой земли. От мантии отделена границей с резким повышением скоростей сейсмических волн —границей Мохоровичича. Бывает два типа коры — континентальная и океаническая. Толщина коры колеблется от 6 км под океаном, до 30—50 км на континентах[37]. В строении континентальной коры выделяют три геологических слоя: осадочный чехол, гранитный и базальтовый. Океаническая кора сложена преимущественно породами основного состава, плюс осадочный чехол. Земная кора разделена на различные по величине литосферные плиты, двигающиеся относительно друг друга. Кинематику этих движений описывает тектоника плит. Мантия Земли Мантия — это силикатная оболочка Земли, сложенная преимущественно перидотитами — породами, состоящими из силикатов магния, железа, кальция и др. Частичное плавление мантийных пород порождает базальтовые и им подобные расплавы, формирующие при подъёме к поверхности земную кору. Мантия составляет 67 % всей массы Земли и около 83 % всего объёма Земли. Она простирается от глубин 5—70 километров ниже границы с земной корой, до границы с ядром на глубине 2900 км. Мантия расположена в огромном диапазоне глубин, и с увеличением давления в веществе происходят фазовые переходы, при которых минералы приобретают всё более плотную структуру. Наиболее значительное превращение происходит на глубине 660 километров. Термодинамика этого фазового перехода такова, что мантийное вещество ниже этой границы не может проникнуть через неё, и наоборот. Выше границы 660 километров находится верхняя мантия, а ниже, соответственно, нижняя. Эти две части мантии имеют различный состав и физические свойства. Хотя сведения о составе нижней мантии ограничены, и число прямых данных весьма невелико, можно уверенно утверждать, что её состав со времён формирования Земли изменился значительно меньше, чем верхней мантии, породившей земную кору. Теплоперенос в мантии происходит путём медленной конвекции, посредством пластической деформации минералов. Скорости движения вещества при мантийной конвекции составляют порядка нескольких сантиметров в год. Эта конвекция приводит в движение литосферные плиты (см. тектоника плит). Конвекция в верхней мантии происходит раздельно. Существуют модели, которые предполагают ещё более сложную структуру конвекции. Ядро Земли Ядро— центральная, наиболее глубокая часть Земли, геосфера, находящаяся под мантией и, предположительно, состоящая из железо-никелевого сплава с примесью другихсидерофильных элементов. Глубина залегания — 2900 км. Средний радиус сферы — 3,5 тыс. км. Разделяется на твердое внутреннее ядро радиусом около 1300 км и жидкое внешнее ядро радиусом около 2200 км, между которыми иногда выделяется переходная зона. Температура в центре ядра Земли достигает 5000 С, плотность около 12,5 т/м3, давление до 361 ГПа. Масса ядра — 1,932×1024 кг

Особенности плана местности, географической карты, глобуса, аэрокосмического снимка как пространственных моделей Земли. вопрос25.

План местности - простейший вид карты, это чертеж небольшого (порядка 0,5 км) участка местности в крупном масштабе в условных знаках. План напоминает вид сверху и похож на аэрофотоснимок, но предметы здесь показываются условными знаками и сопровождаются надписями. В отличие от карты на план наносятся все объекты (для карты отбираются самые существенные), изображаются значительно меньшие территории, для которых искажения за счет кривизны поверхности настолько малы, что могут не учитываться. На планах нет градусной сетки, а направлением на север считается направление вверх. Определение своего местоположения относительно сторон горизонта (стран света) называется ориентированием. Ориентирование по карте (плану) предусматривает нахождение и узнавание на местности указанных на карте объектов, определение на карте точки своего нахождения. Географическая карта – уменьшенное изображение Земли на плоскости с помощью условных знаков, показывающее размещение, состояние и связи различных природных и общественных явлений, их изменения во времени, развитие и перемещение. Карты, имеющие общий замысел, могут объединяться в атлас. Давая общее определение карты пространства (местности), можно сказать, что карта — это построенное в картографической проекции, уменьшенное, обобщенное изображение поверхности Земли, другого небесного тела или внеземного пространства, показывающее расположенные на нём объекты или явления в определенной системе условных знаков. Карта - это математически определённая образно-знаковая модель действительности. Географические карты можно разделить по территориальному охвату на следующие категории: карты мира, карты материков, карты стран и регионов; по масштабу — на крупномасштабные (1:100000 и крупнее), среднемасштабные (от 1:100000 и до 1:1000000 включительно), мелкомасштабные (мельче 1:1000000). У отличных по масштабу карт - разные степень генерализации, точность и детальность изображения, разное назначение. По своему назначению карты делятся на научно-справочные, которые предназначены для выполнения научных исследований и получения максимально полной информации; культурно-образовательные, предназначены для популяризации знаний, идей; учебные. Общегеографические крупномасштабные карты, на которых изображены все объекты местности, называются топографическими, среднемасштабные общегеографические карты — обзорно-топографическими, а мелкомасштабные общегеографические карты — обзорными. Расположение, взаимосвязи и динамику природных явлений, населения, экономики, социальную сферу показывают тематические карты. Их следует разделить на две группы: карты природных явлений и карты общественных явлений. Общественно-политические карты включают карты населения, экономические, политические, исторические, социально-географические. Создание карт выполняют с помощью картографических проекций — способа перехода от реальной, геометрически сложной земной поверхности к плоскости карты. Для этого вначале переходят к математически правильной фигурe эллипса или пули, а затем проектируют изображение на плоскость с помощью математических зависимостей. При этом используют цилиндр, конус, плоскость - различные вспомогательные поверхности. Цилиндрические проекции используются для карт мира. При цилиндрическом проектировании экватор является линией наименьших искажений. Конические проекции зачастую используются для изображения Евразии, Азии и мира.. Меридианами в такой проекции являются прямые линии, выходящие из одной точки (полюса), а параллелями — дуги концентрических кругов. Для изображения на картах отдельных материков и океанов используют азимутальную проекцию, при которой на плоскость проектируют поверхность материка. Точка касания плоскости к земной поверхности — точка нулевого искажения. Максимальное искажение имеют периферийные части карты. Параллели в прямых азимутальных проекциях (точка соприкосновения — полюса) изображаются концентрическими кругами, а меридианы — прямыми лучами. В азимутальной проекции составлены карты Антарктиды и приполярных районов. В поперечно-азимутальной проекции (точка соприкосновения — на экваторе) составлена карта полушарий, в которой меридианам и параллелям соответствуют кривые, за исключением экватора и средних меридианов полушарий. Для изображения отдельных материков точки соприкосновения выбирают в их центре (карты Африки, Австралии и Америки). В современных условиях картографические проекции строятся также с помощью математических расчетов без вспомогательных поверхностей; их называют условными проекциями