Рудольф Баландин
100 великих загадок географии
«Сто великих» – является зарегистрированным товарным знаком, владельцем которого выступает ЗАО «Издательство «Вече».
Согласно действующему законодательству без согласования с издательством использование данного товарного знака третьими лицами категорически запрещается.
© Баландин Р.К., 2019
© ООО «Издательство «Вече», 2019
© ООО «Издательство «Вече», электронная версия, 2020
Сайт издательства www.veche.ru
Зачем нужна география?
И кажется, в мире, как прежде, есть страны,
Куда не ступала людская нога,
Где в солнечных рощах живут великаны
И светят в прозрачной воде жемчуга.
……………………………
И карлики с птицами спорят за гнёзда,
И нежен у девушек профиль лица…
Как будто не все пересчитаны звёзды,
Как будто наш мир не открыт до конца!
Николай Гумилёв
Более столетия назад написал эти стихи поэт, путешественник по Африке Николай Гумилёв. С тех пор географическая карта мира избавилась от последних белых пятен, остававшихся в Антарктиде. Поверхность нашей планеты рассмотрена в деталях с самолётов и из космоса, исхожена дотошными исследователями и туристами.
В комедии Дениса Фонвизина «Недоросль» (1782) помещица, выяснив, что география помогает узнать страну, в которую едешь, восклицает: «Да извозчик-то на что ж? Это их дело. Это таки и наука-то не дворянская. Дворянин только скажи: повези меня туда – свезут, куда изволишь».
Наивно сказано, но не без здравого смысла. Для практических надобностей большинству людей вовсе не требуются географические знания. И какая разница, на какой земной поверхности мы обитаем – плоской, как блин, или на шаре? Ответ зависит от того, как понимать смысл человеческой жизни. Если кто-то хочет жить осмысленно, с интересом вглядываясь в окружающий мир, делая большие и малые личные открытия; хочет жить сердцем и умом больше, чем желудком и прочими органами, в этом, безусловно, поможет общение с родной Землей, а значит, и с географией.
Современное глобальное общество потребления превратило в товар красоту земной природы и творений человека. Имея избыток денег, можно совершать кругосветные маршруты, побывать на Северном и Южном полюсах или увидеть Землю из космоса. О любой стране можно почерпнуть сведения из Интернета, совершив виртуальное путешествие, не выходя из своей квартиры…
Некогда слово «путешественник» предполагало посещение неизведанных труднодоступных районов, познание природы и малоизученных племён. Теперь и то и другое кануло в прошлое. Зачем же нужна география в наши дни? Что нового она может предоставить широкой публике и на какие открытия могут надеяться специалисты? Если исходить из формального толкования понятия «география» (в переводе с греческого – «описание Земли»), подобные открытия остались в прошлом, ибо наш земной мир «открыт до конца». Но если понимать географию как землеведение, познание Земли, то каждый из нас должен признаться, что в этом у него крупные пробелы. Надеюсь, вы убедитесь, как много ещё предстоит осмыслить или продумать заново в вечно новой древней науке географии.
Эта книга предназначена тем, кому хочется больше понимать, чем запоминать, кому нравится задавать непростые вопросы, искать на них ответы и находить их, докапываясь до истины.
Почему Земля круглая? Почему извергаются вулканы? Почему летом так часты кучевые облака? Почему (а также по чему) перемещаются материки? Почему бывает бабье лето? Почему существуют два полушария Земли: океаническое и континентальное? Почему Тихий океан окружён глубоководными желобами, а за ними – кольцом вулканов? Нас уверяют географы, что уже много лет идёт глобальное потепление, а 15 ноября 2018 года на Нью-Йорк, расположенный в субтропиках, обрушился снегопад. Почему?..
Как известно, если хочешь получить умный ответ, задай умный вопрос. Нам предстоит не только разгадывать непростые географические загадки, но и задавать – прежде всего самим себе – неглупые вопросы, а затем искать на них ответы.
В любой области знаний самое главное – поставить проблему. С этого начинаются поиски ответов, которые нередко приводят к открытиям. Не обязательно эти открытия имеют крупное научное значение. Они важны для нас как обитателей планеты Земля. Мы дышим её воздухом, пьём её воду, состоим из её минеральных веществ, а энергию нам щедро поставляет Солнце. У Земли мы берем всё, что имеем, и не только материальные богатства. Окружающая природа наделяет нас разумом, у неё люди испокон веков набираются знаний. Как бы далеко в космические дали ни уносилась научная мысль и поэтическая фантазия, стартовой площадкой остаётся родная наша планета.
В Античности был популярен афоризм: «Познай самого себя». Но разве менее важно познать родную планету, частью которой являешься? Мы абсолютно зависим от неё, что доказывает каждый наш вздох, каждый глоток воды.
У глобальной технической цивилизации всё более обостряются отношения с природной средой обитания. Значит, мы не понимаем в жизни Земли что-то важное, быть может, самое важное для человечества.
Земля – это не только то, что открыто нашему взгляду. Жизнь её поверхности органично связана с глубокими недрами, а современный облик – с близким и далёким прошлым планеты. Это уже предмет палеогеографии, неотделимой от исторической геологии.
Люди всегда пользовались природными ресурсами и преображали окружающую среду. И когда, казалось, изучение естественных ландшафтов, природных зон стало завершаться, выяснилось, что они почти везде изменены человеком. Пришлось познавать не только область жизни, но и воздействие на неё глобальной технической деятельности человека (экономическая география, экология).
География нужна не только для того, чтобы знать, что происходит на планете, но и для того, чтобы наилучшим образом, разумно и бережно совершать необходимые преобразования, создавать полноценные искусственные (техногенные) ландшафты. Кроме решения глобальных задач, география помогает каждому из нас расширять свой умственный горизонт: жить более сознательно, а значит, интересно, по-человечески, а не просто как существо, способное лишь потреблять природные и культурные блага, оставляя после себя на Земле груды отходов и безнадёжные пустыни.
Окружающий мир полон тайн и загадок. Надо только уметь «вопрошать» природу, задавать ей толковые вопросы и стремиться найти правдивые ответы. Тогда удастся понять, чему нас учит Биосфера. И это тоже одна из важных задач географии.
Знание географии расширяет пределы нашего бытия. Учит понимать родную планету, страну, в которой живёшь, народ, с которым проходит твоя жизнь, другие страны и народы.
Язык природы – это прежде всего образы и смыслы, единство в большом и малом. Мы вынуждены «переводить» эти бессловесные идеи природы на свой лад, используя схемы, формулы и научные понятия. Дело это полезное, необходимое до тех пор, пока подобные схемы в виде научных теорий не начинают выдавать за подлинную реальность.
Многие проблемы географии всё ещё ждут своего решения. В лучшем случае имеется несколько гипотез, которые требуется основательно разработать. Есть популярные модные теории, которые остаются весьма сомнительными. В них Земля, а то и всё Мироздание предстают как механические системы, лишённые жизни и разума.
Возникает недоумение: может ли мёртвое небесное тело создать живые организмы? Может ли порядок возникнуть из хаоса, а разум – из безумия (отсутствия разума)?
Мы не станем вдаваться в такие проблемы, но и не будем забывать о них. Ибо наша Земля – живое небесное тело, великолепно организованное, – животворное лоно, в котором возникли и обитают разнообразные существа. Осмысливая научные схемы, не следует забывать об этом.
С нашей планетой мы связаны каждым своим глотком воздуха или воды. Двести пятьдесят лет назад немецкий мыслитель Иоганн Готфрид Гердер отметил это: «Наши мысли, наши силы и способности, очевидно, коренятся в строении нашей Земли…»
Однако надо иметь в виду, что меняется планета, на которой несколько тысячелетий хозяйничает человек, вооружённый техникой. Да и люди, общество тоже меняются, и не всегда в лучшую сторону. Обостряются отношения глобальной цивилизации с земной природой. Это – чрезвычайно важная проблема география. От её решения зависит судьба рода человеческого.
Науки раздробили знания о единой природе Земли по своим многочисленным ведомствам. Географы-энциклопедисты остались в прошлом. Так происходит со всеми науками. Знания конкретного человека о мире становятся лоскутными.
В этой книге обсуждаются вопросы, которые относятся к десяткам наук о Земле. Многие из них связаны между собой. Чтобы понять, скажем, почему материки не канули в океан из-за постоянной эрозии, полезно знать, что такое изостазия и круговороты литосферы.
Лучше всего читать эту книгу более или менее последовательно.
Должен предупредить: вам предстоит не только приобретать знания, но и задумываться над коренными загадками земной природы и глобальной цивилизации. Многие из них до сих пор не решены. В некоторых случаях популярные ныне теории не выдерживают проверку фактами и логикой.
По этой причине нам придётся не только ссылаться на общепринятые мнения, но и оспаривать их, вести самостоятельные расследования. Мне как геологу и географу пришлось на практике, а не только в теории сталкиваться с проблемами познания Земли, которые до сих пор остаются предметом споров специалистов.
Перед вами не фрагменты из учебных пособий, изложенных популярно. Здесь затронуто немало вопросов, не имеющих убедительных ответов, и предложены некоторые нетривиальные решения. Поэтому некоторые очерки читать будет нелегко. Придётся задумываться всерьёз, воспользоваться географической картой. Зато вы будете приобщены к новейшим географическим открытиям и к ещё не решённым проблемам познания Земли.
Форма и содержание
…Кругла
Планета наша! Яблоко округло —
И сердце кругло. Круглота не зла.
Округлыми глазами смотрит кукла.
Я круг люблю. Он выдуман хитро.
В нём нет конца. Сыщи-ка в нём огрехи!
Кольцо и солнце, жернов и ядро.
Недаром кругу поклонялись греки.
Евгений Винокуров
Почему Земля – шар?
Мы живём на плоской неровной земной поверхности. Это очевидно. Над нами купол небес, линия горизонта ограничивает взгляд. Солнце и Луна движутся по небосводу. Именно так человек испокон веков воспринимает окружающий мир. Многие народы представляли обитаемую Землю подобием огромного дома: твёрдый земляной пол, столбы-опоры и лежащее на них прочное перекрытие – небо (время от времени всё же пропускающее воду). Отсюда и слово «Мироздание», подразумевающее всемогущего Творца.
Идею земного шара первыми открыли поэты и философы.
В сборнике древних арийских (иранских, индоевропейских) преданий Авесте, основным автором которых был поэт-философ Зороастр (Заратуштра), сказано о круглой Земле:
Это небо, которое наверху,
Сияющее и блистающее,
Которое эту землю
Со всех сторон окружает.
Он жил вдали от моря и, судя по всему, пришёл к этой мысли, наблюдая небесные тела, витающие, как тогда думали, в воздухе. Она так и названа – «скарна», что на древнеиранском означает «круглая». Её окружают три небесные сферы: Луны, Солнца и звёзд.
Греческий философ Пифагор, размышляя о форме Земли, исходил из того, что гармонию Мира отражают математические соответствия. Небесные тела, включая Землю, имеют форму шара, ибо она совершенна. На старинных рисунках Бог нередко показан с циркулем. Солнце и Луна идеально округлы.
Впрочем, философы древности чаще всего предполагали нашу планету в виде диска. Было мнение, что она цилиндрическая. В религиозных преданиях этот вопрос не был принципиален: всемогущий Творец мог придать Земле любую форму!
Мысль о круглой Земле утвердилась в Древней Греции потому, что многие её жители были отважными мореходами.
Уходишь в море – словно скользишь с округлого холма. Тонут вдали, удаляясь, кресты мачт у причала и разноцветные плоскости крыш. Последней тонет крепостная башня, но ещё некоторое время видны вершины гор. Дыбится за кормой море, заслоняя дальние берега.
Аристотель этот факт привёл как доказательство шарообразности Земли. Другой аргумент – лунные затмения, когда видна круглая тень нашей планеты. Третий аргумент: на юге, в Египте, видны созвездия, которые севернее, в Греции, скрыты за горизонтом. Такое возможно, если наша планета круглая и не слишком большая.
Исходя из таких соображений, Аристотель написал, что за Геркулесовыми столбами (современный Гибралтар) расстилается океан, за которым находится Индия. Почти за два тысячелетия до плавания Колумба Аристотель понял, что в страну, лежащую далеко на востоке от Европы, можно попасть, двигаясь в противоположном направлении.
Проницательность мыслителя удивительна! Ведь он не пользовался никакими проборами, а только наблюдал и рассуждал. Вот что значит культура мышления. Он верно отметил: «Все люди от природы стремятся к знанию». Правда, немногие, как он, сохраняют это стремление на долгие годы.
Но почему Земля круглая? Один из ответов: потому что она быстро вращается. Однако Луна вращается вокруг своей оси медленно, имея форму шара. Да и вообще, если раскручивать камень, он от этого шаром не станет.
Другой вариант: планеты образовались из расплавленных капель Солнца и в космическом пространстве застыли в виде шаров. Хотя неизвестно, как возникли планеты. Вполне вероятно – из холодных частиц.
…В 1900 году астрономы, уточняя траекторию астероида Эрот, были озадачены: яркость его менялась за короткий промежуток времени в четыре раза! Но ведь все астероиды холодны, хотя в переводе с греческого это – «подобие звёзд» (в обычные телескопы они видны как маленькие звёздочки). Это, можно сказать, метеориты диаметром больше 30–50 м и не более нескольких сотен километров. Общая масса всех известных астероидов составляет примерно тысячную часть массы Земли.
Астероид Ида
Долго загадка Эрота тревожила умы астрономов. Она выяснилась в 1931 году, когда астероид находился в наименьшем удалении от Земли. Самые мощные телескопы в упор уставились на него. Оказалось, Эрот имеет форму бруска длиной 22 км и толщиной 6 км. Медленно вращаясь, он поворачивается к Земле то широкой стороной, то узкой и соответственно отражает то больше солнечных лучей, то меньше.
Многие другие астероиды тоже не имеют постоянной яркости. Значит, и у них форма не шарообразная. И это понятно. Витающие в космосе каменные глыбы сохраняют свою первоначальную неправильную форму, потому что нет такой силы, которая обрабатывала бы их, превращая в шары.
А какая сила делает это с планетами? Гравитация, сила тяжести. Для тел с небольшой массой она слаба, но для крупных тяжёлых небесных тел становится огромной.
В камнях или металлах атомы крепко спаяны электромагнитными силами. В астероидах гравитация проявляется слабо и не может преодолеть их. На планетах это соотношение меняется. Здесь гравитация значительно превосходит электромагнитное притяжение атомов.
Под огромным давлением деформируются и разрушаются крепкие кристаллические решётки, атомные конструкции. В таких условиях камни начинают сдавливаться и сплющиваться, словно они пластилиновые.
Выходит, астероиды и метеориты имеют неправильную форму, потому что их масса сравнительно невелика. Наша Земля шарообразна, потому что обладает огромной массой. Она сжата со всех сторон силами гравитации, которые направлены к центру взаимодействующих масс, то есть к центру небесного тела.
Вспомним идею Пифагора: Земля – шар, ибо эта геометрическая фигура идеальна. В таком мнении есть свой резон. «Идеальность» шара в том, что все точки на его поверхности равноудалены от центра. Вот и силы гравитации действуют по такому же принципу: они центростремительны.
Под воздействием гравитации каменные массы сдавливаются и приобретают форму шара примерно так же, как под нашими руками кристаллические снежинки превращаются в круглый снежок.
Если две вещи сделаны из одного и того же материала, то маленькая всегда легче большой. Хотя в некоторых случаях они при разных массах могут иметь один и тот же вес, равный нулю.
Космическую ракету медленно доставляют к месту старта могучие тягачи. А в космосе она и все вещи и люди, которые в ней находятся, теряют вес. Человек парит внутри космического корабля, как пушинка.
Общая закономерность понятна: чем дальше от Земли, тем слабей её притяжение. Планета притягивает нас, а мы с такой же силой притягиваем её к себе. Можем даже оттолкнуть её ногами. Тогда мы подпрыгнем на некоторую высоту. И она от нас отлетит. Правда, только теоретически. Прибором её смещение уловишь невозможно. Но высчитать его нетрудно: оно будет во столько раз меньше высоты нашего прыжка, во сколько раз масса нашего тела меньше массы планеты.
Магнит притягивает только определённые вещества. Сила тяжести притягивает любые массивные тела. Таково всемирное тяготение. Оно прямо пропорционально произведению масс двух тел и обратно пропорционально квадрату расстояния между их центрами тяжести.
Что же такое сила тяжести, гравитация? На этот вопрос великий физик Ньютон, доказавший закон всемирного тяготения, ответил точно: «Что это такое, мне неизвестно, а гипотез я не измышляю».
С той поры прошло много времени. Учёные придумали немало гипотез о гравитации, но слова Ньютона о незнании остаются в силе.
В общей теории относительности А. Эйнштейна гравитация рассматривается как искривление массивным телом структуры пространства-времени. Оставим проблему времени в покое и обратим внимание на пространство. А. Эйнштейн ничего не упоминал о его реальных свойствах, ибо в его время отрицали существование космического эфира, всеобщей среды. Но затем его признали, дав другое имя: космический вакуум.
Значит, следует говорить о деформации вакуум-эфира под действием тел, имеющих массу покоя. Если учесть эффект передачи информации, то есть возможность продумать заново теорию относительности. Впрочем, физики предпочитают этого не делать.
Для земных проблем достаточно иметь в виду закономерность: чем меньше масса тела, тем слабей действует на него гравитация. Для крохотной пылинки или снежинки она ничтожна, для камня или снежка – ощутима, а для планеты она достигает такой силы, что сплющивает каменные глыбы, как мы – горсть снега…
Может показаться, что мы слишком отдалились от предмета географии. Речь идёт преимущественно о физических законах, если не считать ссылок на кристаллы. Хотя без этих предварительных рассуждений мы не поймём многое в земной природе. Не сможем выяснить, почему текут ледники не только с возвышенностей, но и на равнинах; почему движутся материки; почему горы на Земле не превышают девяти километров; почему на суше не было великанов высотой с многоэтажный дом…
Многие загадки географии помогает раскрыть знание физики. Но за последний век обратная связь разладилась. Физики не имеют желания и привычки обращаться к наукам о Земле. Их интересы сосредоточены почти исключительно на проблемах техники и теориях, основанных на формулах. Хотя, вполне возможно, земная природа могла бы навести их на новые идеи.
Загадки геоида
Гармония небесных сфер издавна восхищала людей. Немецкий философ и учёный Готфрид Вильгельм Лейбниц полагал, что мы живём в лучшем из миров. На это отозвался американский писатель Джеймс Брэнч Кейбелл: «Оптимист провозглашает, что мы живём в лучшем из миров, а пессимист опасается, что это и в самом деле так».
Французский писатель и отважный лётчик Антуан де Сент-Экзюпери высказал истину: «Нет в мире совершенства». (Так сказал умный Лис в его сказке «Маленький принц», узнав, что на одной планете нет кроликов.)
Реалист старается понять мир таким, каким он есть на самом деле.
Многое вокруг нас связано с теми закономерностями, которые выясняются при ответе на вопрос: почему Земля – шар? Хотя знающий читатель возразит: не очень-то она круглая. У неё есть отклонения от идеального шара. Она имеет форму геоида.
С таким названием ситуация юмористическая. Как оно переводится? «Землевидный» или «землеподобный». Выходит, Земля «землеподобна»! Прямо по Чехову: «Какое правительство в Турции? Известно какое – турецкое!»
Эллипсоид вращения и геоид. Вне масштаба, сильно искажено
Впрочем, определённый смысл в названии «геоид» имеется. Оно показывает, что у нашей планеты облик индивидуальный. Это не «марсоид» или «луноид», а именно геоид. Ни с чем не спутаешь. Хотя в общем у всех планет и у звёзд форма безусловно шарообразная.
Если бы учёные были сторонниками учения Пифагора, они вряд ли бы усомнились в том, что Земля – идеальный шар. Но по верному замечанию французского писателя Жюля Ренара: «Учёный – это человек, который в чём-то почти уверен». Любознательность и умение сомневаться – необходимые качества любого умного человека.
О том, что форма Земли не идеальна, учёные предположили задолго до космических полётов и обмеров планеты извне. По мнению физиков Ньютона и Гюйгенса, наша планета от вращения должна быть немножко сплюснутой у полюсов. Почему твёрдое небесное тело может менять свою форму? Конечно же, под влиянием гравитации. Она сминает каменные массы, как пластилиновые.
Оставалось провести наблюдения, которые подтвердили бы гипотезу «приплюснутой» Земли. В 1735 году от берегов Франции отошло в просторы Атлантики судно, держа курс к экватору, к равнинам Перу. Там надо было измерить «отрезок земного меридиана». Год спустя другая экспедиция Французской академии отправилась на север Европы, в холодную болотистую Лапландию, с той же целью.
Измерения показали, что длина одного градуса меридиана в Перу равна 110 868 м, а в Лапландии – 112 992 м. Значит, у экватора земная поверхность более круто изогнута, чем у полюса, и наша планета действительно приплюснута у полюсов.
Казалось бы, всё прояснилось: Земля имеет форму так называемого эллипсоида вращения – фигуры, получающейся, если достаточно быстро вращается вокруг своей оси шарообразное пластичное тело. Однако учёные продолжали добывать и обдумывать новые факты. Очередной сюрприз преподнёс им простой прибор – маятник.
В конце ХVIII века в Парижской академии наук обсуждались неожиданные сведения. Маятник, перенесённый из средних широт на экватор, замедлял свои качания на 2,5 секунды в сутки. Значит, его вес уменьшался. Это можно было объяснить тем, что Земля сплюснута у экватора (имеет форму лимона).
Французских академиков такая версия не устроила. Они решили иначе: под влиянием центробежных сил, вызванных вращением планеты. Но и на этом исследователи не успокоились. Чтобы окончательно избавиться от сомнений, проводили всё новые опыты. Планету измеряли вдоль и поперёк; в разных её пунктах изучали частоту колебания маятника.
Вновь природа преподнесла сюрприз: маятник на Бонинских островах Тихого океана делал в сутки на 14,2 качания больше, чем предполагалось по расчётам, основанным на эллипсоидной форме Земли! На острове Святой Елены число «лишних» качаний составило 10,3. И так – почти на всех океанических островах.
Теория не вязалась с фактами. В таких случаях либо уточняют факты, либо меняют теорию. Форма нашей планеты оказалась более всего похожей на двуосный эллипсоид вращения, с дополнительными искажениями.
Океаническая поверхность (включая острова) расположена ближе к центру планеты, чем это предполагалось раньше. И хотя отклонения от идеального шара невелики, учёные во имя точности решили не называть фигуру Земли шаром. В 1873 году немецкий математик и физик Иоганн Листинг предложил название – «геоид». Оно, по сути, ничего не объясняет, кроме того, что планета имеет индивидуальную и неидеальную фигуру. Термин этот прижился.
Из-за вращения Земля немножко сплюснута у полюсов. Расстояние от центра до экватора – 6378 км, а до полюсов – 6357 км (другие отклонения от идеального шара значительно меньше). Северный полюс планеты чуть приподнят по отношению к южному полюсу. Получается фигура, напоминающая рисунок сердца. Так появилось новое название: «кардиоид» (сердцеподобный).
Кроме сил вращения, на нашу планету воздействуют силы притяжения Луны и Солнца. Оригинальный советский географ и геолог Б.Л. Личков предполагал более дальние космические влияния, вызванные вращением нашей Галактики. Но до сих пор нет убедительного объяснения формы геоида-кардиоида.
Чтобы объяснить отклонения формы Земли от идеала, надо учитывать, вдобавок ко всему движение материков, а в ледниковые периоды перемещение воды в виде льда на материки и понижение уровня Мирового океана на десятки метров. Всё это влияет на колебания оси и скорость вращения планеты.
Под влиянием притяжения Луны и Солнца вращение Земли становится меньше, а значит, в масштабе миллионов лет наша планета должна приближаться к форме шара. Высокая вязкость каменной плоти планеты приводит к тому, что изменения в её форме проявляются за долгие сроки.
По данным палеогеографии, в разные геологические эпохи очертания суши и моря менялись, порой все континенты составляли единое целое, раскалывались, расходились и снова сближались. Мы сейчас наблюдаем один из многих вариантов лика Земли. Название «геоид» имеет в виду ещё и её неопределённую форму, изменчивую со временем.
Почти наверняка, будь у нашей планеты всегда идеальная форма шара (так же как во всей Вселенной было бы всё в идеальном порядке), эволюция живых организмов если бы и происходила, то чрезвычайно медленно, а то и вовсе замерла на первоначальной стадии. Ведь изменения – стимул к развитию. Вряд ли случайно самая быстрая эволюция мозга за всю геологическую историю была у предков человека за последние два-три миллиона лет, в ледниковый период.
