Виктор Геннадьевич Смирнов
Земные ландшафты
Современные материки и океаны: взаимное расположение, контуры и рельеф
Первое, на что нам стоит обратить внимание, относится к распределению океанской воды и суши относительно полушарий.
Особенности горизонтального профиля материков. Северное полушарие – преимущественно материковое, Южное – преимущественно океаническое.
Материки располагаются рядами: лавразийский (северный) структурный ряд: Северная Америка, Евразия (два материка находятся полностью в Северном полушарии); гондванский (южный) структурный ряд: Южная Америка, Африка, Австралия.
Австралия находится полностью в Южном полушарии. Антарктида занимает отдельную южную позицию – вокруг Южного полюса.
Очертания материков северного ряда отличаются обилием полуостровов различной формы, заливов и морей; берега Северной Америки и Евразии обильно украшены гирляндами больших и малых островов. Южные материки отличаются плавными очертаниями; прибрежных островов крайне мало.
Интересная общая географическая особенность крупных материков – в горизонтальном профиле они в той или иной степени заостряются (сужаются) к югу, в то время как их северные части расширены. Это, скорее всего, связано в первую очередь с особенностями раскола Пангеи. Хотя точное объяснение этому закономерному явлению до сих пор не найдено.
Надо сказать, что сужение Антарктиды в горизонтальном плане, в отличие от остальных континентов, направлено на север. Австралия же в этом отношении вообще отличается неопределенностью, хотя, в принципе, некоторое сужение горизонтального профиля этого материка к северу обнаруживается достаточно ясно.
У континентов северного ряда площадь материковой отмели (шельфа) намного больше, чем у южных материков.
Четыре материка образуют две пары: Северная Америка+Южная Америка. Евразия+Африка.
Есть еще один вариант парного расположения материков. Если разделить Евразию на две части света, то Африка объединяется с Европой, а Австралия – с Азией.
Южная Америка явно смещается на восток относительно Северной Америки. Закономерно не совпадают горизонтальные вогнутости и выступы этих материков. Наблюдается некоторое смещение южной половины Африки на восток по отношению к Западной Европе. Можно выявить (условно) смещение на восток Австралии относительно Азии.
Неровности восточной береговой линии двух Америк практически полностью совпадают с изгибами атлантического побережья Афразии (Африки и Евразии). Это чрезвычайно интересное явление. Если смоделировать совмещение этих материков с помощью компьютерной программы, то получится хоть и не идеальный, но в целом достаточно приемлемый материк для изучения теории раскола Пангеи, дрейфа материков. И, само собой, для Антарктиды и Австралии (и даже Индостана) тоже найдутся подходящие «места» в этой материковой мозаике.
Сам факт параллелизма континентальных контуров, конечно, не является доказательством раскола гипотетического праматерика в далеком геологическом прошлом. Но всё же…
Особенности вертикального профиля.Общий (глобальный) вертикальный профиль (т. е. рельеф) поверхности материков и дна океанов тоже имеет интересные закономерности. Горы на материках находятся в основном на окраинах; центральные части континентов – преимущественно равнинные территории. Это, по-видимому, связано с присоединением новых участков суши к краю древних и молодых платформ. Вновь присоединяющиеся участки всегда характеризуются горным рельефом.
На дне океанов наблюдается прямо противоположная картина: в центре – возвышения (срединно-океанические хребты), по краям – океанические равнины (котловины). Поверхностные причины этого явления объясняются относительно просто. В районах срединно-океанических хребтов наблюдается расхождение литосферных плит, сопровождаемое повышенным тектонизмом и вулканизмом. Эти явления и создают сетку данных хребтов.
Антиподальность. Материки расположены по отношению к океанам таким образом, что водному пространству на одном конце Земли противостоит континентальное пространство на другом конце Земли. То есть материки и океаны антиподальны. И здесь достаточно посмотреть взаимное расположение Антарктиды и Северного Ледовитого (Арктического) океана. Бывают и исключения из правил. Например, югу Южной Америки диаметрально противостоит центр восточной Азии.
Гидросфера («жидкая» Земля)
95% гидросферы занимает Мировой океан. Поэтому гидросферой часто называют только океаносферу, игнорируя остальные части этой оболочки – воды суши и ледники. Это не совсем правильно, а точнее – совсем неправильно. Водные скопления на суше и ледники являются неотъемлемой частью гидросферы – по той причине, что они имеют определенную форму, находятся в собранном состоянии, приобретенном в результате заполнения того или иного наземного углубления или подземного вместилища, а также в процессе замерзания воды.
Вообще, вода содержится везде – и в воздухе, и в грунте, и в живых существах. Атмосферную влагу называют рассеянной гидросферой, подземную – погребенной гидросферой, а содержащуюся в живых существах – биостромной гидросферой. Но эти составляющие нельзя отнести к гидросфере – хотя бы потому, что находится она в рассеянном состоянии. Хотя это опять-таки всё очень условно и сделано для удобства изучения природы Земли.
Гидросфера не делится на четкие слои, подобно «твердой» части Земли. В состав гидросферы входит Мировой океан вместе со льдом, наземные и подземные воды, ледники.
Многие из нас довольно часто путают два понятия – лед и ледники. Льдом называется ледяной покров, лежащий на поверхности водоемов и водотоков. Ледником называется ледяной покров, лежащий на тех или иных сухопутных участках. Ледники делятся на: покровные и горные.
Покровные (или материковые) ледники во всем своем суровом великолепии представлены в Антарктиде и в Гренландии, где они мощными щитами толщиной в несколько километров покрывают практически всю поверхность этих частей света. Хотя в последнее время наблюдается таяние ледников Антарктиды и Гренландии, причем достаточно интенсивное. А это чрезвычайно опасное природное явление для всего человечества.
Горные ледники находятся в высоких горах, выше снеговой границы, которая, например, в тропиках расположена на высоте 6 км. Этот тип ледников делится на три категории: долинные, склоновые и вершинные. Их названия соответствуют их расположению – в долинах, на склонах и на вершинах.
Все ледники движутся с очень медленной скоростью (и при этом не разламываются на части), повторяя изгибы рельефа земной поверхности. Наземный лед обладает чрезвычайной пластичностью, проявляющей себя при очень низких скоростях движения.
Атмосфера («газообразная» земля)
Внешняя геосфера Земли, на 99,99 процентов состоящая из газов, называется атмосферой. Она сразу начинается там, где заканчивается поверхность земной коры и водных объектов. Никаких плавных переходов между земной корой, водой и воздухом не существует: слишком уж контрастны эти три среды по своему агрегатному статусу. Воздушные пространства, располагающиеся в пустотах грунта (пещерах и пр.) или не относят к атмосфере как таковой, или считают их «погребенной» атмосферой.
Известно деление атмосферы на слои в зависимости от изменения температуры воздуха с высотой. Менее известно деление атмосферы на слои в зависимости от изменения газового состава, который при возрастании высоты тоже меняется, как и вообще любые другие параметры воздушной среды (и любой другой среды).
Итак, атмосфера по первому признаку (в зависимости от изменения температуры) делится на пять слоев: тропосферу стратосферу, мезосферу, термосферу, экзосферу.
Тропосфера иначе называется климатосферой, поскольку климат формируется в пределах именно этого слоя, непосредственно прилегающего к дневной поверхности. В полярных широтах данный слой имеет толщину 10-12 км, в тропических и экваториальных тропосфера достигает высоты 16 км. Температура понижается с высотой (0,6 градуса на 100 метров). Над тропосферой лежит переходный слой – тропопауза, отделяющий тропосферу от стратосферы. Температура в тропопаузе от -56 до -80 градусов.
В стратосфере понижение температуры становится очень умеренным, а то и вовсе исчезает, а в верхней ее части она начинает расти. В самой верхней части температура воздуха приближается к нулю. Над стратосферой находится стратопауза – промежуточный слой между стратосферой и мезосферой. Последняя сфера начинается от высоты 50 км и доходит до высоты 95 км. Температура здесь понижается (0,3 градуса на 100 метров). Мезосфера оканчивается мезопаузой, после которой начинается термосфера, и здесь температура снова начинает повышаться. Это происходит по причине поглощения ультрафиолета кислородом.
После термосферы начинается экзосфера – оболочка, которую можно считать практически межпланетным пространством со следами земной атмосферы.
По изменению газового состава атмосфера делится на: гомосферу и гетеросферу. Гомосфера простирается до высоты 100 километров, и ее газовый состав практически не меняется. А вот выше 100 км – в гетеросфере – на газы начинает воздействовать солнечное и космическое излучения, которые разлагают молекулы газов на атомы. Вследствие этого газовый состав атмосферы претерпевает существенную перестройку. При распаде молекул образуются ионы, которые вместе с нейтральными молекулами создают так называемую ионизированную плазму. Вся толща слоев атмосферы, насыщенная этой плазмой, называется ионосферой. Верхняя граница ионосферы доходит до высоты 500 километров.
На высоте 20-25 километров располагается еще один «дополнительный» слой – озоносфера. Этот слой насыщен озоном, который не пропускает к земле губительную для всех живых организмов часть солнечного излучения. Истощение озонового слоя наблюдается в наше время в связи с интенсивными промышленными выбросами в атмосферу вредных веществ. Дальнейшее сокращение мощности озонового экрана откроет путь ультрафиолетовым лучам с длиной волн менее 0,29 мкм. Это приведет к гибели биосферы.
Существуют еще подчиненные геосферы. К ним относятся педосфера (почвосфера), биосфера и, наконец, самое спорное образование – географическая оболочка.
Гравитационное и магнитное поля
Помимо вещественных геосфер, существуют еще энергетические. Это – гравитационное поле и магнитное поле.
Все рассмотренные вещественные геосферы характеризуются сферичностью. Такой же формой обладает и энергетическая оболочка Земли – гравитационное поле.
Гравитационное поле. Гравитационное поле Земли – это земное пространство (от центра Земли – до расстояния 36 тыс. км над поверхностью суши и Мирового океана), в пределах которого все предметы и явления подвергаются воздействию силы тяжести.
Сила тяжести – это геометрическая сумма силы притяжения Земли и центробежной силы. Как видно, сила тяжести и сила притяжения – это разные понятия, и на силу тяжести, таким образом, оказывает влияние соотношение двух факторов: сила притяжения Земли и центробежная сила. Рассмотрим первый фактор.
1. Сила притяжения Земли. Зависит от:
А. Влияния ближайших космических тел. Сила воздействия космических тел друг на друга зависит, во-первых, от расстояний между ними, во-вторых – от массы самих тел. Земля подвергается воздействию со стороны Луны и Солнца. Но поскольку они находятся достаточно далеко от нашей планеты, их влияние (которое всё же есть) в целом не учитывается.
Б. Распределения масс на поверхности Земли и внутри нее. Горы создают дополнительную нагрузку на верхнюю мантию, поэтому сила тяжести в этих местах должна быть больше, чем на равнинах. На поверхности океана наоборот – сила тяжести должна быть меньше, чем на равнинах, поскольку вода легче горных пород. Но измерения показывают, что сила тяжести на одной параллели везде (и на суше, и на поверхности океана) имеет одинаковую величину. Это говорит о том, что массы внутри Земли (под земной корой) и на поверхности планеты распределяются в общем равномерно. Объясняется такая равномерность следующим образом.
В местах большой нагрузки земной коры на мантию (в горах) породы мантии опускаются вниз. А там, где обнаруживается недостаток массы земной коры (дно океана), породы мантии подступают к поверхности.
Таким образом, земная кора, уравновешиваемая мантией, находится в состоянии изостатического равновесия. Как говорят, земная кора «плавает» в мантии. Следовательно, на земной поверхности сила тяжести практически везде одинакова. Отклонения (положительные аномалии) силы тяжести наблюдаются только в молодых горах, под которыми мантия еще не успела опуститься – должно пройти какое-то время; нарушенное равновесие восстанавливается не сразу. Процессы уравновешивания (компенсации) земной коры происходят на глубине от 100 до 150 км. Этот слой внутри Земли называется слоем изостазии.
2. Центробежная сила. Рассмотрим второй фактор, который влияет на силу тяжести.
На вращающейся Земле, имеющей форму шара (в грубом расчете), центробежная сила зависит от широты места. На полюсах эта сила равна нулю, на экваторе – достигает максимума. Чем меньше центробежная сила, тем больше должна быть сила тяжести. Так и получается: Северный и Южный полюса – это места, где сила тяжести на 0,6% больше, чем на экваторе. Из всего этого можно сделать вывод, что на полюсах сила тяжести равна силе притяжения.
Гравитационное поле характеризуется таким понятием, как ускорение свободного падения. На полюсах оно равно 9,83 м/с2, на экваторе 9,78 м/с2. Ускорение свободного падения постепенно уменьшается от полюсов к экватору на 55/1000 м/с2 – на каждый градус широты.
Анализируя всё вышесказанное, можно утвердительно сказать, что сила тяжести практически полностью зависит от силы притяжения Земли. Даже большая центробежная сила экватора не оказывает существенного воздействия на величину гравитации (разница в силе тяжести между полюсами и экватором – всего 0,6 процентов).
Существует такое понятие, как напряженность гравитационного поля. В данном случае напряженностью гравитационного поля Земли называется величина силы тяжести. В горизонтальном профиле напряженность постепенно и равномерно убывает от полюсов в сторону экватора. В вертикальном профиле (от поверхности Земли – вверх и вниз) напряженность поля уменьшается, соответственно, с высотой и глубиной. На высоте 36 тыс. километров от поверхности суши или Мирового океана, а также в центре Земли сила тяжести равна нулю.
Нетрудно подсчитать радиус сферического гравитационного поля – от центра Земли до 36 000 км над поверхностью геоида. Исходя из среднего радиуса Земли, приблизительный радиус гравитационного поля составляет 42 367 км.
Сила тяжести направлена по вертикали (отвесу) к земной поверхности.
Гравитационное поле без преувеличения можно назвать фундаментальной энергетической земной оболочкой. Сама Земля и все ее природные процессы, протекающие как на поверхности, так и на глубине, обязаны своим существованием гравитационному полю.
Значение гравитационного поля
1. Формирование фигуры Земли. 2. Удерживание атмосферы. 3. Атмосфера обеспечивает существование гидросферы. 4. Уплотнение внутриземного вещества и формирование плотного ядра. 5. Сила тяжести – двигатель гравитационной дифференциации земного вещества, которая создает давление масс на глубине, тем самым порождая тепловую энергию. Еще тепловая энергия высвобождается при радиоактивном распаде элементов (тория, урана, цезия). Тепловая энергия – причина тектонических процессов в глубине Земли и на ее поверхности. 6. Стремление земной коры к изостазии (к равновесию). 7. Силой тяжести обусловлены внешние гидрологические и геологические процессы: сток вод, выпадение осадков, склоновое перемещение вещества.
Гравитационное поле – не единственная энергетическая оболочка Земли. К такому невещественному типу геосфер можно отнести магнитное поле. Рассмотрим вкратце роль магнитного поля в природных процессах Земли.
Магнитное поле Земли. Геомагнитное поле – это энергетическая оболочка Земли, которая генерируется внутриземным веществом (на границе мантии и ядра). Одна из гипотез связывает появление магнитного поля вокруг Земли с кольцевыми электрическими токами во внешнем ядре.
Магнитное поле простирается от поверхности Земли до высоты нескольких земных радиусов (приблизительно до 100 000 км). До высоты 44 000 км поле постепенно убывает, от 44 тыс. до 80 тыс. км оно характеризуется неустойчивостью, а на высоте 90 тысяч километров магнитное поле теряет способность захватывать заряженные частицы.
Главная «задача» магнитного поля – захватывать (отклонять) заряженные частицы (электроны и протоны), идущие с большой скоростью к Земле от солнечной атмосферы в общем корпускулярном потоке солнечного ветра. Теоретически на небесном теле, которое не защищено магнитным полем, не может появиться высшая жизнь: мощный поток заряженных частиц оказывает губительное воздействие на живые организмы и исключают саму возможность зарождения жизни. Но это, конечно, не доказано.
Магнитное поле защищает Землю не только от солнечного ветра, но и от общего космического излучения, идущего из глубин Вселенной к Земле.
Геомагнитное поле – нестабильная энергетическая оболочка. Периодически его состояние меняется. Кратковременные изменения (возмущения) связаны с влиянием солнечной радиации на поле; долговременные инверсии – с изменением скорости и направленности процессов, протекающих на границе ядра и мантии.
Кратковременные усиления («порывы») солнечного ветра, выбрасываемого непосредственно солнечной короной, провоцируют сильные возмущения магнитного поля Земли – магнитные бури, которые могут длиться от нескольких часов до нескольких суток («порывы» солнечного ветра возникают и при вспышках в хромосфере Солнца, энергия которых передается солнечной короне). С магнитными бурями связывают и полярные сияния.
Магнитное поле периодически меняет свою полярность (период – от 100 000 до 1 миллиона лет). Смена магнитных полюсов сопровождается исчезновением магнитного поля на несколько тысяч лет. Естественно, солнечный ветер во время отсутствия геомагнитного поля свободно проникает в атмосферу и к земной поверхности. Озоновый экран при этом исчезает, и ультрафиолет получает свободный доступ к биосфере. Массовое вымирание некоторых животных в определенных геологических эпохах, по некоторым предположениям, связано со сменой магнитных полюсов.
Глава 2. Физическая география материков и океанов
Особенности формирования ландшафтной сферы Земли. Прежде чем проникнуть в структуру ландшафтного мира, следует ознакомиться с общими особенностями строения земной поверхности – узнать, что такое материки и океаны, из чего они составлены, как они функционируют и взаимодействуют друг с другом.
Материки и океаны – та глобальная основа, на которую наложена ландшафтная сфера (оболочка). Своего рода, это арена для жизни и развития ландшафтов. Все свойства и качества данной сферы целиком и полностью зависят от того, на каком фундаменте она расположена – на суше или на воде.
Если мысленно снять ландшафтную сферу с ее базы, то можно увидеть, что роль основы для формирования природы в том виде, в котором мы ее знаем, играют всего лишь два первоначальных (исходных) компонента природы – минеральные породы и вода. Материки, следовательно, – это общая минеральная база для всех ландшафтов, а океаны – водная основа. С этих позиций и рекомендуется рассматривать материки и океаны в общем ландшафтоведении.
Само по себе наличие крупнейших водоемов и обширных участков суши на планете, конечно, не делает ее пригодной для возникновения ландшафтной сферы. Она может образоваться как таковая только после появления животных и растений и установления между ними прочных связей, или цепочек. То есть должна появиться биосфера. Но для того чтобы планета ожила, необходимо присутствие качественной атмосферы. Атмосфера «деликатно» обволакивает планету, и через нее устанавливается многофункциональная связь между материками и океанами.
Удачная неорганическая связка «материки-океаны-атмосфера» – начальное условие формирования биологических тел (ранее оговоренные благоприятные астрономические характеристики, крепкое гравитационное поле и защитные экраны – это условия по умолчанию). Она дает пищу для растений, устанавливает правильный режим перемещения вещества и энергии, создает оптимальный температурный фон.
Но и в этом случае до возникновения настоящей ландшафтной оболочки еще очень далеко. Появление первых микроорганизмов в водоемах или на участках суши – это только начало. Природа должна произвести на свет полноценный растительный и животный мир и соединить их в одно целое – то есть пройти определенный путь к появлению так называемых биоценозов. Сформировавшиеся биоценозы сливаются, образуя биосферу.
Функционируя и эволюционируя, биосфера начинает уже сама оказывать влияние на неорганические компоненты, хоть, в общем, и продолжает развитие на первоначальной абиотической основе. В процессе жизнедеятельности биосферы на суше должна появиться почва (т. н. педосфера) и некое ее подобие на дне морей, океанов и крупных озёр. Почва – это биокосная субстанция, состоящая из всех природных компонентов – минералов, воды, воздуха, живых и неживых существ. Наличие почвы – это тот показатель, на основе которого определяется степень развитости биосферы, некоторая ее самодостаточность.
Далее при наличии двух противоположных, но тесно контактирующих сфер – абиосферы (система «материк-океан-атмосфера») и биосферы (совместно с педосферой) – можно говорить о ландшафтной оболочке.
Часть земного пространства, в пределах которого происходит «сотрудничество» глобального абиоценоза (или просто абиосферы) и биосферы в физической географии называется географической оболочкой. Ландшафтная сфера по существу является наиболее активным ее уровнем.
Из всего вышесказанного следует, что перед тем, как рассматривать земную природу в самом сложном ее виде (как ландшафтную сферу), следует изучить состав и строение самой географической оболочки, предварительно разложив ее именно на материки и океаны. Поскольку каждый из них является отдельной четко оконтуренной в пространстве функциональной ячейкой, наполненной всеми качествами и свойствами, присущими ландшафтной сфере, такое первоначальное разделение природы очень хорошо подходит для воспитания в себе адекватного видения ландшафтного мира.
В главе «Физическая география материков и океанов» эти крупнейшие природные комплексы будут рассматриваться не по отдельности, а в обобщенной схеме – как носители общих свойств и качеств, которые нужно учитывать при конкретном разборе какого-либо материка или океана.
В конце темы «Физическая география материков» в качестве примера описания континентов дается сжатый физико-географический обзор Африки. Тема «Физическая география океанов» завершается описанием Атлантического океана.
Общие сведения о материках и океанах. Поверхность планеты Земля представлена двумя качественно и количественно разнородными вариантами географического пространства – водой и сушей. Вода здесь поставлена на первое место, поскольку по площади она серьезно преобладает над сухопутными участками. Можно даже сказать, что поверхность Земли – это больше поверхность воды, чем самой земли как таковой (71 процент против 29). На нашей планете вода существует в виде Мирового океана и водоемов суши. К суше относятся, конечно, материки (континенты) и острова.
И если материки и океаны изучаются как самостоятельные природные образования, то острова и водоемы материков рассматриваются как их составные части. В этом случае острова принадлежат океанам и их частям (морям, заливам, проливам), а континентальные водоемы – материкам. На островах тоже есть водоемы (пресные или соленые) и водотоки. Они анализируются в общем аспекте гидрологии суши.
При изучении материков как частей света острова у океана «отнимаются» и включаются в часть света.
Алгоритм изучения материков и океанов. Любой материк характеризуется: общегеографическими данными, геологией, климатом, внутренними водами, почвенно-растительным покровом, физико-географической дифференциацией на природные комплексы.
Для океанов последовательность их анализа в чем-то схожа с континентальным алгоритмом: общегеографические сведения (размеры, крайние точки, границы с другими океанами, береговая линия, моря и заливы, острова); рельеф дна (особенности подводной окраины материков, срединно-океанических хребтов, ложа океана и переходной зоны); климат (климатические пояса, центры действия атмосферы); свойства вод (поверхностные течения, приливы, температура вод, соленость вод); физико-географическое районирование океана.
Для облегчения восприятия и устранения путаницы в сознании человека, изучающего природу, такая последовательность ложится в основу изучения физической географии материков и океанов.
