/
Author: Савцова Т.М.
Tags: география биографии история физическая география почвоведение земледелие геодезия науки про землю издательство академия
ISBN: 5-7695-0921-X
Year: 2003
Text
Высшее профессиональное образование
Т. М. Савцова
ОБЩЕЕ
ЗЕМЛЕВЕДЕНИЕ
ВЫСШЕЕ П РОФЕССИ 0НАЛЫ10Е О Б РА ЗОВА II НЕ
Т.М.САВЦОВА
ОБЩЕЕ
ЗЕМЛЕВЕДЕНИЕ
3| Допущено
. ^б о-методическим объединением по специальностям
^гогического образования в качестве учебного пособия
------студентов высших учебных заведений, обучающихся
* °---— по специальности 032500 «География»
Москва
ACADEMIA
2003
УДК 991.2(075.8)
ББК 26.82я73
С13
Рецензенты:
д-р пел. наук И. И Баринова;
кацд. геогр. наук А. А.Ажигиров (кафедра физической географии МПГУр
д-р филос. наук Г Н. Максимов (зав. кафедрой географии Якутского ’
государственного yiшверентета)
Савцова Т.М.
С13 Общее землеведение: Учеб, пособие для студ. высш. пед.
учеб, заведений / Татьяна Михайловна Савцова. — М.: Изда-
тельский центр «Академия», 2003. — 416 с.
ISBN 5-7695-0921-X
В учебном пособии дано определение объекта и предмета изучения
ил.че.кои географии и общего землеведения, изложены задачи и методы
^?^,У’ес^и\псслелова,,ий. РассмотРены факторы формирования гео-
cbohctiw геогпяА0Л0ЧКН'" ССс аиФФеРснциаиия на природные комплексы,
гсографической^^Т^ И °®ол®чк.и ’,ООсФсрного этапа, описаны геосферы
ствия природы и человека. С°бЫЙ посвящен проблемам взаимодей-
ся но епмша^н^ заведений, обучающий
негеографических факультет ™ °*еТ быТЬ использовано студентами
трафия». ’ Ухающими курс «Общая физическая гсо-
УДК 991.2(075.8)
ББК 26.82я73
ISB\ 5-7695-0921-Х
© Савцова Т. М , 2003
® Издательский центр «Академия», 200
ПРЕДИСЛОВИЕ
На географических факультетах педагогических университетов
общее землеведение является фундаментальным курсом, на кото-
ром базируются все другие дисциплины физико-географического
направления. При изучении этого курса студенты получают навы-
ки системного анализа географических объектов и комплексного
географического подхода.
Учебники по общему землеведению, подготовленные по про-
грамме для географических факультетов педагогических универ-
сите гов, вышли в свет уже очень давно — в 1976 г. (автор Н. П Нск-
люкова) и 1977 г. (автор Л. П Шубаев). За это время были получе-
ны новые данные во всех отраслях человеческих знаний, широко
развилась сеть компьютеризации, оформились сквозные направ-
ления в географии — экологизация, гуманизация, социологиза-
ция. Появилась и активно разрабатывается идея устойчивого
развития общества, коэволюции (сотворчества) человека и при-
роды. Все эти достижения нашли отражение в настояще*м учеб-
ном пособии.
При подготовке книги автором сделана попытка преодолеть
недостаток некоторых учебников но общему землеведению, в ко-
торых практически отсутствует такая тема, как «Связи между от-
деле ными оболочками Земли», или только в конце учебников есть
небольшие разделы поданной теме. Поэтому студенты восприни-
мают оболочки Земли в виде отдельных частей, не связанных между
собой. В предлагаемом пособии учению о географической оболоч-
ке уделено главное внимание. Во введении дастся определение гео-
графической оболочки, подчеркивается, что она является обьек-
том изучения физико-географических наук. Первый раздел посвя-
щается факторам формирования географической оболочки, вто-
рой — геосферам, формирующим эту оболочку. В третьем разделе
рассматриваются закономерности географической оболочки. От-
дельные геосферы анализируются по единому плану: сначала! гео-
графические системы, возникающие при взаимодействии геосфер
(например, в атмосфере — воздушные массы), затем — процес-
сы, обеспечивающие их взаимодействие (теплооборот. влагообо-
рог и циркуляция) В заключение приводится харакгери. тика ос-
новных свойств географических систем.
Процесса влияния человека на природные комплексы рассмат-
ривается в главах: «Атмосфера и человек», «Гидросфер! и чего-
век». «Литосфера и человек». «Биосфера и человек». Отдельная
глава посвящена анализу свойств географи {еской оболочки ноо-
сферного этапа. Под термином «ноосфера» понимается этап в раз-
витии географической оболочки, когда человек и его деятельность
стали активной силой, преобразующей лик Земли.
В конце книги имеется список литературы, который заинтере-
сует студентов и поможет им в самостоятельном изучении допол-
нительного материала
Учебное пособие написано на основе курса лекций, читаемых
автором уже более 15 лет. и предназначается в первую очередь
студентам географических факультетов педагогических универси-
тетов — будущим учителям географии.
В пособии использованы карты, схемы, рисунки, взятые из
книг и учебников других авторов — Н. П. Неклюковой, К. В Паш-
канга. О. К.Леонтьева и Г И. Рычагова, И С. Щукина, Ф. Н. Миль-
кова. С. Б Лаврова и Г В Сдасюк и др Некоторые рисунки допол-
нены или изменены, ряд рисунков принадлежит автору. Матери-
ал о природных рекордах, приведенный в конце некоторых глав,
взят из Книги Гиннесса за I9&8 г.
Автор выражает благодарность А А Ажигирову, И. И Бари-
новой, Н.П.Матвееву, Т.JI.Смоктунович, С Г.Любушкиной,
А. В. Чернову за ценные замечания, сделанные при подготовке
книги, а также всем коллегам за помощь.
ВВЕДЕНИЕ
География (землеописание) возникла очень давно, древней-
шие изображения поверхности Земли были обнаружены в Вави-
лонии, Египте, Древнем Китае. Сохранились планы города Ва-
вилона (XIX—VII вв. до н.э.). восточного побережья Средизем-
ного моря Наука «география» успешно развивалась в античной
Греции Идея о шарообразности Земли зародилась уже в VI в. до
н.э. у таких крупнейших ученых античной Греции, как Пифагор
(570 — 500 гг. до н.э.), Аристотель (384—322 гг. до н.э.) и Эратос-
фен Киренский (276— 194 гг. до н.э.). Труд Аристотеля «Метеоро-
логика», по существу, первая научная книга по географии. В ней
он привел доказательство шарообразности Земли, вслед за Ев-
доксом Книдским выделил тепловые пояса Земли. Эратосфен в
своих трудах предложил термин «географика» и впервые изме-
рил окружность Земли по меридиану. Эратосфена называют «от-
цом географии», он составил сравнительно точную карту Зем-
ли, определил «климаты» как широтные полосы с разной про-
должительностью дня.
Объект и предмет географии. Место общего землеведения в си-
стеме наук о Земле. География — комплексная наука, она делится
на четыре блока (В П.Максаковский, 1998) физико-географичес-
кие. социал ьно-экономико-географическнс науки, картографию,
страноведение. Каждый из эт их блоков, в свою очередь, подразде-
ляется на системы географических наук.
Блок физико-географических наук состоит из общих физико-
географических наук, частных (отраслевых) физико-географиче-
ских наук, палеогеографии Общие физико-географические пауки
делятся на общую физическую географию (общее землеведение)
и региональную физическую географию.
Объект науки — конечная цель, к которой стремится любое
географическое исследование. Предмет науки — ближайшая цель,
задача, стоящая перед конкретным исследованием. Пол предме-
том науки понимается изучение пространственных соотношении
развивающихся территориальных объектов (В.С.Жскулин. 1989)
или структуры, внутренних и внешних взаимосвязей, динамика
функционирования географической оболочки как целостной си-
стемы (Ф Н.Мильков, 1990). По мнению В С.Лямина (1978). су-
ществует два уровня в развитии предмета науки: первый, когда
преимущественно изучаются свойства и внешние связи обьекюв,
5
„ второй, когда наука уже исследует сущность объектов, раскрьь
наст законы их строения и развития. „ _
Все Физико-географические науки объединяс единый ооъект
исследования. Сейчас уже большинство ученых пришли к общему
мнению о том. что все физико-географические науки изучают
географическую оболочку. По определению II. И. Михайлова (198э),
физическая география - наука о географической оболочке Земли,
ее составе, структуре, особенностях формирования и развития,
пространственной дифференциации.
Географическая оболочка — материальная система, образован-
ная при взаимопроникновении и взаимодействии ат мосферы, гидро-
сферы. литосферы, живого вещества, а на современном этапе — и
человеческого общества.
Обшсс землеведение представляет собой фундаментальную фи-
зико-географическую науку, формирующую основной понятий-
ный аппарат физической географии. Общее землеведение изучает
планетарную систему Земли — географическую оболочку' Следо-
вательно. объектом науки «Общее землеведение» является гео-
графическая оболочка как единая система, предметом науки —
исследование закономерностей структуры, функционирования,
динамики и эволюции географической оболочки, проблемы тер-
риториальной дифференциации
Региональная физическая география изучает конкретные природ-
но-территориальные комплексы, особенности их строения, раз-
вития и тенденции формирования.
Частные физико-географические науки исследуют отдельные
геосферы внутри географической оболочки, их строение и свой-
ства:
— геоморфология — наука о рельефе земной поверхности и
породах, его подстилающих: она изучает особенности строения,
истории происхождения и развития рельефа;
— метеорология и климатология — науки, изучающие воздуш-
ную оболочку. формирование климатов и их географическое рас-
пространение;
гидрология наука, изучающая водную оболочку Земли.
1 нлрологня делится на океанологию и гидрологию сушш Океано-
логия исследует строение, динамику Мировою океана, гидроло-
гия суши изучает воды суши;
почвоведение рассматривает закономерности образования
очв, их разви ис, состав и пространственное размещение;
гтп-,иои^Ге0ТФИЯ ИЗуЧаСТ 5°Став жи,,ых организмов, их распро-
странение и формирование биоценозов.
и л^дд',‘ХГгеОграфш “ "Ч”|С|,ИС географической оболочки
По м . ч ™ то ы”’S УСЛОВИЙ “ прош'"’1с геологические эпохи,
оболочкеХЛ М"лько',а (|"°). Усние о географической
L топ призмой, которая помогает определить гео-
6
графическую принадлежность изучаемых предметов, процессов и
целых научных дисциплин.
Географическая оболочка в настоящее время сильно измени-
лась под воздействием человека. В ней сосредоточены области наи-
высшей хозяйственной активности общества. Во многих странах
оболочка буквально насыщена инженерными сооружениями, го-
родами. каналами, сельскохозяйственными территориях!и. Сей-
час ее уже невозможно рассматривать без учета воздействия чело-
века. В книге «Мир географии» (под ред. Г 11 Рычагова) дано
определение географии как науки, изучающей географическую
оболочку в процессе ее антропогенной эволюции. В определении
подчеркивается, что на современном этапе географ должен ос-
новное внимание уделять взаимодействию человека и природы.
Уже давно в работах географов стало формироваться представ-
ление о сквозных направлениях (В П Максаковский, 1998). В об-
щем землеведении как фундаментальной науке особенно выделе-
на важность данных направлений. Во-первых, это гуманизация,
т. е. поворот к человеку, всем сферам и циклам его деятельности.
Гуманизация — новое мировоззрение, утверждающее ценности
общечеловеческого, общекультурного достояния, поэтому геогра-
фия должна рассматривать связи «человек—хозяйство—террито-
рия—окруокаюшая среда».
Во-вторых, это социологизания, т.с. повышение внимания к
социальным аспектам развития.
В-трсгьих, экологизация — направление, которому' в настоящее
время придается исключительно важное значение. Проблемы взаи-
модействия общества и природы привлекли внимание всего челове
чества. Экологизация пронизала все естественные и общественные
науки. Экологическая культура человечества должна включать навы-
ки, осознаннуто необходимость и потребность соизмерять деятель-
ность общества и каждого человека с возможностями сохранения
позитивных экологических качеств и свойств окружающей среды
В-четвертых, экономизация — направление, характерное для мно-
гих наук. Зарождение и развитие экономизации связаны с «количе-
ственной революцией», наступившей при расцвете кибернетики.
Задачи географии. Развитие общего землеведения как науки неот-
делимо от развития географии. Поэтому задачи, стоящие перед гео-
графией, являются в той же мерс и задачами общего землеведения
Всем наукам, в том числе и географии, свойственны гри сту-
пени познания:
— сбор и накопление фактов:
— приведение их в систему, создание классификаций и теорий,
— научный прогноз (предвидение), практическое применение
теории.
Задачи, которые ставила перед собой география, по мере раз-
вития пауки и человеческого общества изменялись.
7
Античная география в основном имела описательную функции,
занималась описанием вновь открытых земель. Эту задачу геогра.
фия выполняла до Великих географических открытий XVI —
XVII вв. Описательное направление в географии не потеряло сво-
его значения и в настоящее время Продолжаются исследования
дна Мирового океана: только в середине XX в. человечество узна-
ло о существовании планетарной системы срединно-океанических
хребтов, а в 1980 г. — о «черных курильщиках» (уникальных при-
родных объектах на дне океана) Однако в недрах описательного
направления зарождалось другое направление — аналитическое:
первые географические теории появились в античное время. Ари-
стотель — основоположник аналитического направления в гео-
графии. В своих трудах он рассматривает единство водной и воз-
душной оболочек Земли, в которых происходит круговорот воды.
В XVIII —XIX вв., когда мир был в основном открыт и описан,
на первое место вышли аналитическая и объяснительная функ-
ции: географы анализировали накопленные данные и создавали
первые гипотезы и теории Развитие географической мысли в Рос-
сии в XVIII в связано с именами крупнейших ученых — В. Н.Та-
тищева. М. В. Ломоносова, С. П. Крашенинникова и др. В. Н. Та-
тищев в труде «История российская» изложил свое видение сущ-
ности географии, деление географии на ряд географических наук.
М.В Ломоносов в труде «О слоях земных» подчеркнул важность
исторического подхода в науке. Историзм пронизывает все твор-
чество ученого, независимо оттого, говорит ли он о происхожде-
нии чернозема пли о тектонических движениях Книга С. П Кра-
шенинникова «Описание земли Камчатки» стала первым комп-
лексным страноведческим исследованием В XIX—XX вв. в России
работали замечательные географы — П. П. Ссменов-Тян-Шанский,
Н М Пржевальский, В.А Обручев, Д. Н. Анучин, В А.Докучаев
и др Они продолжили развитие аналитического направления гео-
графии.
В Западной Европе активно развивали географические идеи та-
кие ученые, как А. I умбольдт, Э. Реклю. К. Риттер, А. Гетнер и др.
I ум юльдта считают одним из основоположников научного стра-
новедения, разработавшего сравнительный метод в географии Он
вскрыл значение анализа взаимосвязей как ведущей нити всей
географической науки. К. Риттер ввел в науку термин «землеведе-
ние», стремился количественно оценить пространствен иные со-
отношения между различными географическими объектами. Э. Рек-
лю принадлежит многотомный труд «Земля и люди. Всеобщая гео-
графия». в котором он охарактеризовал большинство стран мира,
приводя очень интересные сведения о них. Реклю является осно-
воположником современного страноведения.
Очевидно, зарождение науки «Общее землеведение» относит-
ся к середине XIX в. и связано с именами крупнейших российских
8
ученых А Н. Краснова, П. И. Броунова. Краснов в курсе лекций,
прочитанных в Харьковском университете, утверждал, что науч-
ное землеведение должно не описывать разрозненные явления при
роды, а отыскивать взаимосвязи между ними. Броунов чизал курс
«Общая физическая география» в Петербургском университете.
В структуру курса входили: общие сведения о Земле; метеорология
суши; воды суши; океаны и моря Он предложил выделять особую
наружную оболочку Земли как объект физической географии
В начале XX в. вышли в свет два учебника по общему землеведе-
нию — А Н Краснова и П И. Броунова.
В настоящее время на ноосферном этапе развития географи-
ческой оболочки большое внимание уделяется географическому
прогнозу и мониторингу, т.е. контролю за состоянием природы и
предвидению будущего ее развития.
Важнейшая задача современной географии — разработка на-
учных основ рационального использования природных ресурсов, со-
хранения и улучшения природной среды. Для ее решения необходи-
мо изучать закономерности изменения и развития географической
оболочки в условиях интенсивного использования природных ре-
сурсов, неизбежной трансформации окружающей среды при ак-
тивном техногенном воздействии. География, с одной стороны,
занимается разработкой прогноза изменения природы в резуль-
тате хозяйственной деятельности человека, с другой — исследо-
ванием воздействия этой деятельности на природу.
В настоящее время немаловажное значение придается изучению
стихийных бедствий и разработке путей их прогноза, поскольку
участились природные и техногенные катастрофы, а по мере уве-
личения численности населения и развития техники их воздей-
ствие будет приобретать все большие масштабы.
Одном из важнейших задач географии является исследование
взаимодействия человека и природы, разработка стратегии
коэволюции человека и природы.
География имеет и воспитательный аспект. Нельзя представить
себе человека, нс знающего географии, не ориентирующегося в
экологической проблематике. Задача географии — воспитание глу-
бокого понимания тесной связи человечества с природными про-
цессами, «сотворчества» человека и природы.
Методы географических исследований. Все разнообразие мето-
дов географических исследований сводится к трем категориям
общенаучные, междисциплинарные и специфические для данной на-
уки (по Ф Н Милькову. 1990). Важнейшим общенаучным мето-
дом является материалистическая диалектика. Ес законы и основ-
ные положения о всеобщей связи явлений, единстве и борьбе
противоположностей составляют методологическую основу гео-
графии. С материалистической диалектикой связан и историче-
ский метод. В физической географии исторический метод нашел
9
свое выражение в палеогеографии. Общенаучное значение имеет
системный подход к изучаемому объекту. Каждый ооъект рассмат-
ривается как сложное образование, состоящее из структурных ча-
стей. взаимодействующих друг с другом.
Междисциплинарные методы общие для i руппы наук. В гео-
графии — это математический, геохимический, геофизический
методы и метод моделирования. Для изучения объектов использу-
ются количественные характеристики, математическая статисти-
ка. В последнее время широко применяется компьютерная обра-
ботка материалов. Математический метод — важный метод в гео-
графии. но нередко тестирование, запоминание количественных
характеристик подменяют развитие творческой, думающей лич-
ности. Геохимический и геофизический методы позволяют оценить
потоки вещества и энергии в географической оболочке, кругово-
роты, термический и водный режимы.
Модель — графическое изображение объекта, отражающее струк-
туру и динамические связи, дающее программу дальнейших ис-
следований. Широкую известность получили модели будущего со-
стояния биосферы Н. Н. Моисеева Человечество поняло, что био-
сфера — одна для всех людей мира и сохранение ее является сред-
ством выживания.
К специфическим методам в географии относятся сравнитель-
но-описательный, экспедиционный, картографический, аэрокос-
мический.
Сравнительно-описательный и картографический методы —
самые старые методы в географии. А. Гумбольдт (1769—1859)
в «Картинах природы» писал, что сравнивать между собой отли-
чительные особенности природы отдаленных стран и представ-
лять результаты этих сравнений — благодарная задача географии.
Сравнение выполняет ряд функций: определяет ареал сходных
явлений, разграничивает сходные явления, делает незнакомое
знакомым.
Экспедиция — это хлеб географии. Геродот в середине V в. до н.э.
совершил многолетние путешествия: побывал в причерномор-
ских степях, посетил Малую Азию, Вавилон, Египет В своем
девятитомном труде «История» он описал природу, население,
1И ию многих стран, привел данные о Черном море, Днепре,
Р 1зновидностъю полевых исследований являются географиче-
ские стационары. Инициатива их создания принадлежит А. А Гри-
горьеву (1883— 1968), первый стационар под его руководством был
создан на Тянь-Шане. Широкой известностью пользуются геогра-
фический стационар Государственного гидрологического инсти-
тута (НИ) на Валдае, географический стационар МГУ в Сатино.
11 "о /^ проводятся комплексные географические исследова-
ния. в МП ГУ географическим стационаром является база в Тару-
10
се, на материалах, полученных при полевых исследованиях, на-
писаны многочисленные курсовые и дипломные работы.
Изучение географических карт перед выездом в поле — необхо-
димое условие для успешных полевых работ. В это время выявля-
ются пробелы в данных, определяются районы комплексных ис-
следований. Карты — конечный итог нолевых работ, они отража-
ют взаиморасположение и структуру изученных объектов, пока-
зывают их взаимосвязи.
Аэрофотосъемка используется в географии с ЗО-х годов XX в.,
космические снимки появились сравнительно недавно. Они позво-
ляют в комплексе, на больших территориях и с большой высоты
оценить изучаемые объекты.
Современный географ — это высокоэрудированный, много-
гранный исследователь с особым географическим, комплексным
мышлением и взглядом на мир, способный за незначительным на
первый взгляд явлением увидеть стройную систему временных и
пространственных связей и взаимодействий. Он изучает окружа-
ющий мир в его природном и социально-экономическом много-
образии. Все географические исследования отличает специфиче-
ский географический подход — фундаментальное представление о
взаимосвязи и взаимообусловленности явлений, комплексный
взгляд на природу. Он характеризуется территориальностью, гло-
бальностью, историзмом И, как в давние времена, племя одер-
жимых жаждой знаний людей покидает уютные и обжитые места,
отправляясь в составе экспедиций раскрывать тайны планеты, пре-
образовывать ее лик.
Раздел I
ФАКТОРЫ ФОРМИРОВАНИЯ
ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ
Географическая оболочка, сформировавшаяся на планете, ис-
пытывает со стороны космоса и недр Земли постоянное воздей-
ствие. Факторы формирования можно разделитЕ> на космические и
планетарные. К космическим факторам относятся, движение га-
лактик, излучение звезд и Солнца, взаимодействие планет и спут-
ников, воздействие небольших небесных тел — астероидов, ко-
мет, метеорных потоков. К планетарным — орбитальное движение
и осевое вращение Земли, форма и размеры планеты, внутреннее
строение Земли, геофизические поля
Глава 1
КОСМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ
1.1. Галактики. Движение галактик
Космос (Вселенная) — весь существующий материальный мир.
Он вечен во времени и бесконечен в пространстве. Материя во
Вселенной сосредоточена в звездах, планетах, астероидах, спут-
никах, кометах и других небесных телах; 98 % всей видимой мас-
сы сосредоточено в звездах.
Во Вселенной небесные тела образуют системы различной слож-
ности. Например, планета Земля со спутником Луной образует
систему. Она входит в более крупную систему — Солнечную,
образованную Солнцем и движущимися вокруг него небесными
телами планетами, астероидами, спутниками, кометами. Сол-
нечная система, в свою очередь, является частью Галактики.
Галактики образуют еще более сложные системы — скопления
галак 1ик. Самая грандиозная звездная система, состоящая из мно-
жества галактик, - Метагалактика — видимая с помощью прибо-
12
Спиральные
галактики
Спиральные
галактики
с баром
Рис. 1.1. Морфо готическая классификация галактик по Э. Хабблу
ров часть Вселенной. По современным представлениям, она име-
ет диаметр около 100 млн световых лет, возраст Вселенной —
15 млрд лет, в нее входит 1022 звезд.
Расстояния во Вселенной определяются следующими величи-
нами: астрономическая единица, световой год, парсек.
Астрономическая единица — среднее расстояние от Земли до
Солнца:
I а.е. = 149 600000 км.
Световой год — расстояние, которое свет проходит за год:
1 св гол = 9.46 10 км
Парсек — расстояние, с которого средний радиус земной ор-
биты виден под углом в 1" (годичный параллакс).
1 пк = 3,26 св. год = 206 265 а.е. = 3,08 • 10 ‘ км.
Звезды в Метагалактике образуют галактики (от греч. galaktikos —
млечный) — это большие звездные системы, в которых звезды
связаны силами гравитации. Предположение о том. что звезды
образуют галактики, высказал И Кант в 1 55 г.
Галактики резко различаются размерами, числом входящих в
них звезд, внешним видом. По внешнему виду и структуре галак-
тики делятся на несколько морфологических типов (рис. 1.1): эл-
липтические, спиральные, неправильные
Эллиптические галактики составляют 25 % ог общего числа га-
лактик. Они выглядят как нерезкий круг или эллипс, яркость ко-
торого быстро уменьшается от центра к периферии. По форме эл-
липтические галактики очень разнообразны: бывают как шаро-
13
ВЫС. так и очень сплюснутые. Это наиболее простые по структуре
галактики. Холодного газа в них почти нет. наиболее массивные
галактики заполнены очень разреженным горячим газом с темпе-
ратурой более 1 000000 К. Примером эллиптической галактики слу-
жит галактика в созвездии Девы.
Спиральные галактики — самый многочис енный тип состав-
ляют около 50% всех наблюдаемых галактик. Большая часть звезд
ралаюч!кн занимает линзообразный ооъем (галактический диск). На
галактическом диске заметен спиральный узор из двух или более
закрученных в одну сторону ветвей или рукавов, выходящих из
центра галактики Диск погружен в разреженное слабосвстящсеся
облако звезд — гало. Спиральные галактики также характеризуются
разнообразием видов. В некоторых галактиках центральная чаегь имеет
шарообразную форму и ярко светится. Эта часть называется балдж
(от а игл. bulge — утолщение, вздутие). У других галактик в централь-
ной части располагается «звездная перемычка» — бар. Наиболее
известны — наша Галактика и туманность Андромеды. В ясную ночь
туманность Андромеды видна как облако недалеко от звезды у Ан-
дромеды. Свет от нес до Земли идет 2 млн лет.
Для неправильных галактик характерна неправильная, клочко-
ватая форма. К этому типу относится около 5 % всех звездных си-
стем. Такие галактики содержат много газа — до 50 % их общей
массы Наиболее известными неправильными галактиками явля-
ются Большое п Малое Магеллановы Облака. Они находятся на
расстоянии 200 и 170 тыс. св. лет от нашей Галактики. Эти галакти-
ки располагаются вблизи Южного полюса Мира и составляют с
ним равносторонний треугольник.
Промежуточным типом между спиральной и эллиптической
галактиками является линзовидная галактика. У таких галактик слабо
прослеживаются рукава. К ним относится около 20% известных
галактик.
Галактики грандиозные звездные скопления. В них триллио-
ны звезд, их радиус достигает десятков тысяч парсек. Однако встрс-
1аются среди галактик и карликовые. Они в несколько раз меньше
по размерам н массе. Первые семейства карликовых галактик были
открыты в 30-е годы XX в. Американский астроном X Шепни об-
наружил два слабых скопления звезд в созвездии Скульптора (юж-
ное полушарие неба). Они не принадлежали к нашей Галактике и
ока ись карликовыми звездными системами. Карликовые галак-
тики состоят из очень старых звезд небольшой массы и содержат
мало пыли и газа.
Практически во всех галактиках выделяется яркая централь-
на называе?<ая Яркость ядра объясняется высо-
coc-T'iinfllTH,PailMeH звсзд‘ Однако суммарное число звезд ядра
пчктиир несколько процентов от их общего числа в га-
Jici К111 КС«
14
В некоторых ядрах помимо звезд наблюдается яркий звсздопо
добный источник в центре и светящийся газ, движущийся со ско-
ростью тысячи километров в секунду. Такие галактики получили
название галактик с активными ядрами, или сейфертовских (по
имени открывшего их в 1943 г. американского астронома К. Сей-
ферта). Сейфертовскис галактики относятся к спиральным звезд-
ным системам с баром. Они составляют примерно один процент
от общего числа спиральных галактик. Формы проявления актив-
ности могут быть самыми разнообразными. Это может быть очень
большая мощность излучения в оптической, рентгеновской или
инфракрасной области спектра. Иногда наблюдается быстрое дви-
жение газа, причем газ образует длинные прямолинейные выбро-
сы. Активные ядра характеризуются очень большой светимостью
во всем диапазоне электромагнитного спектра. Что служит источ-
ником энергии для такой бурной активности — до сих пор точно
нс установлено.
В середине XX в. астрономы обнаружили, что 5 —10 % галактик
имеют искаженную неправильную форму. Иногда две галактики ок-
ружены общим светящимся звездным облаком либо связаны газовой
перемычкой. Чаще всего эти необычные звездные системы являются
членами пар или тесных групп, т.с. они взаимодействуют друг с
другом. Термин «взаимодействующие галактики» был предложен
советским астрономом Б А. Воронцовым-Вельяминовым (1980).
Взаимодействующие галактики — это не случайно встретивши-
еся звездные системы, а тесные пары, связанные общим проис-
хождением. Гравитационные поля этих систем создают прилив-
ные силы, которые искажают форму галактик и их внутреннюю
структуру. Взаимодействие в конце концов приводит к сближе-
нию систем и последующему слиянию. Астрономы открыли, что в
некоторых галактиках видны двойные ядра, протяженные звезд-
ные короны, что говорит о возможном слиянии систем.
Взаимодействие играет очень большую роль в эволюции звезд-
ных систем. В это время наблюдается вспышка звездообразования,
во время которой рождаются сотни миллионов звезд. Существую!
галактики-«каннибалы», которые, являясь более массивными, раз-
рушают небольшие галактики Астрономы предполагают, что мил-
лиарды лет назад взаимодействие и слияние галактик происходи-
ло значительно чаще, к настоящему времени они уже успели слить-
ся в единые системы.
Нашу Галактику можно отнести к числу слабо взаимодейству-
ющих галактик. Она испытывает гравитационное воздействие со
стороны близких спутников — Большого и Малого Магеллановых
Облаков. Влияние нашей Галактики немного сильнее, и посте-
пенно Магеллановы Облака разрушаются. Через несколько мил-
лиардов лет Магеллановы Облака войдут в нашу систему и со-
льются с ней.
15
На ночном небе звезды часто группируются в созвездия. В на-
стоящее время все небо условно разделено на 88 участков, име-
ющих строго определенные границы. Эти участки и называются
созвездиями, причем к данному созвездию относятся все звезды,
находящиеся внутри его Гранин Двен ыцать созвездий ооразуют
зодиак — пояс зверей, по ним проходит «видимый» путь Солнца в
течение года (Рак. Лев. Дева. Весы, Скорпион. Стрелец, Козе-
рог. Водолей. Рыба. Овен, Телен, Близнецы). Некоторые ученые
к зодиакальным созвездиям относят созвездие Змееносца.
Близкое расположение звезд в созвездиях — явление кажущее-
ся, в пространстве звезды находятся на огромном расстоянии друг
от друга. Однако и в действительности звезды могут образовывать
звездные скопления Впервые изучением звездных скоплении занялся
крупный астроном У.Гершель (1738— 1822). Он разделил звезд-
ные скопления на два класса шаровые и рассеянные. В XX в. к ним
добавили еще звездные ассоциации Различаются они по количе-
ству звезд, химическому составу и возрасту звезд.
Шаровые скопления имею! ярко выраженную сферическую ФРР-
му. звезды в них концентрируются к центру. Крупнейшие скопления
насчитывают свыше миллиона звезд. Количество звезд втакияскЯЬ-
лениях достигает десятков тысяч в кубическом парсеке (в огкрис го-
стях Солнца на кубический парсек в среднем приходится вСсК) одЯ
звезда). Диаметры шаровых скоплений составляют от 20 дю збо JTk.
Шаровые скопления — старейшие объекты нашей Галактик (Ж«
располагаются симметрично относительно центра Галактик^ В На-
шей Галактике известно более 150 шаровых скоплении -j
Рассеянных скоплений гораздо больше, чем шаровых txirfcic
известно более 1200 рассеянных звездных скоплений. Самые извё- .
стныс среди них — Плеяды и Гиады в созвездии Тельца (до скоп-
ления Гиады 40 пк).
Звездные ассоциации характеризуются большими размерами, их
протяженность достигает 200 — 300 св. лет (би — 90 пк). но они бо-
лее разрежены, чем скопления. В ассоциациях может содержаться
несколько десятков горячих голубых звезд. Некоторые звезды на-
с олько молоды, что еше не успели сформироваться окончатель-
но. Ассоциации, как правило, связаны с облаками холодного мо-
локу тярного газа, из которого и возникают звезды.
Наша Галактика называется Млечный Путь*.
Согласно мифу. Геракл — сын Зевса и смертной женщины - .мог получить
оесс .ii _ го ко вкусив молока Геры Хитрый Гермес подложил Геракла к гр\ди
I еры когда она спала. Проснувшись. Гера оттолкнула младенца, .молоко брызну-
' се груди и разлилось по небу. Серебристая полоса на небе представлялась
дороп’’ протянувшейся с севера на юг. Для славян это был
РазьктСс Спи^?Я Р'сских М«*маева Дорога, для украинцев — ЧуманкиЙ Шлях.
н,г1 х 1 “‘“СТБЗ ” ис 'ма породило другие названия. У христиан дорога на
’ цазыьхлась Иерусалимский Путь, у мусульман - Дорога Паломников.
16
Млечный Путь — грандиозное звездное скопление, видимое
на ночном небе как туманная, молочная полоса. Размеры Галак-
тики постоянно уточняются, в начале XX в. для нее приняли сле-
дующие величины, диаметр галактического диска равен 100 тыс.
св. лет (30,7 тыс. пк), толщина — около 1000 св. лет <310 пк). В
Галактике 150 млрд звезд, более 100 туманностей. Наша Галакти-
ка является спиральной галактикой. Плоский линзообразный диск
Галактики погружен в разреженное звездное облако — гало. Гало
состоит из очень старых, неярких звезд с небольшой массой. Они
встречаются как поодиночке, так и в виде шаровых скоплении.
Астрономы определили, что возраст звезд гало составляет 12 млрд
лет. Характерной особенностью звезд гало является малая доля в
них тяжелых элементов, звезды содержат металлов в сотни раз
меньше, чем Солнце. Звезды гало движутся вокруг центра Галак-
тики по очень вытянутым орбитам Гало в целом вращается очень
медленно Диск вращается заметно быстрее, скорость вращения
возрастает от нуля в центре до 200 — 240 км/с на расстоянии 2000
т него. Вблизи плоскости диска концентрируются молодые
л звездные скопления, возраст которых нс превышает не-
IX миллиардов лет. Для центральных областей Галактики
эна большая концентрация звезд: в кубическом парсеке их
ыть несколько тысяч.
лиске Галактики сосредоточен вблизи его плоскости, где
г зует многочисленные газовые облака. Основным химичес-
; ментом в нашей Галактике является водород. ’/4 прихо-
Н1 гелий. Остальные химические элементы присутствуют в
________ маленьких количествах.
гмжмгВ центре Галактики расположено ядро. Предполагается, что ядро
° '" представляет собой компактный массивный объект — черную дыру
массой около миллиона масс Солнца.
Одним из наиболее заметных образований в диске являются
спиральные рукава, или ветви Спиральная структура нашей Галак-
тики очень хорошо развита. Выделяются две спиральные ветви:
Стрельца и Персея (названы по созвездиям, где обнаруживаются
эти ветви). В созвездии Ориона проходит сше одна, не столь ярко
выраженная ветвь. Вдоль рукавов сосредоточены самые молодые
звезды, рассеянные звездные скопления и ассоциации. В рукавах
происходит активное звездообразование, здесь часто вспыхивают
сверхновые звеххы (рис. 1.2).
Все межзвездное пространство заполнено веществом. Вещество
распределено в пространстве неравномерно, образуя облака по-
вышенной плотности — туманности. Темные туманности состоят,
по-видимому, из пыли, светлые — из газа Систематическое изу-
чение туманностей начал У. Гершель. Оказалось, что газовые ту-
манности различаются по цвету — белые, зеленоватые, розовые
и др.: цвет их зависит от температуры, плотности и химического
Г
1Н Главный рукав IJ Внутренний • Оптические наблюдения
рукав
1И Промежуточный Внешний рукав Ралионаблюдсния
рукав
Рис. 1.2. Спиральная структура Галактики
состава газов. Типичное облако атомарного водорода имеет темпе-
ратуру около 70 К, невысокую плотность (несколько десятков ато-
мов в I см ). Размеры облаков водорода от 10 до 100 пк
Кроме газа в пространстве имеется пыль. Она образует темные
туманности. Плотность пыли ничтожно мала, в 1 см’ пространства
содержится один атом газа, на 100 млрд атомов приходится одна
пылинка. Пылевые частички в нашей Галактике концентрируются в
плоскости галактического диска, поэтому большая часть темных пя-
тен сосредоточена именно на фоне Млечного Пути. Наблюдения по-
казали, что межзвездная пыль состоит преимущественно из двух видов
частиц: углеродных и силикатных. Размер пылинок колеблется от
одной миллионном до одной десятитысячной доли сантиметра.
Межзвездные пыль и газ служат материалом, из которого форми-
руются новые звезды. В газовых облаках под действием сил тяготения
образуются сгустки — зародыши будущих звезд. Сгусток продолжает
сжиматься до тех пор, пока в его центре температура и плотность не
повысятся до такой степени, что начинаются термоядерные реак-
ции. С этого времени аусток газа превращается в звезду.
18
Межзвездная пыль принимает активное участие в лом процессе
Пыль способствует более быстрому остыгеп гию газа. Oi га попки i гает л iep-
гию, выделяющуюся при сжатии, и нсрсизлучаст ее в другом спектре
От свойств и количества пыли зависит масса образующихся звезд.
Если в облаке образовалась звезда, то ее воздействие на газ и
пыль ускоряет процесс конденсации соседних облаков и образо
ванне звезд в них. Рано или поздно весь водород сгорает, превра-
тившись в гелий. Как только ядерные реакции затухают, ядро звезды
сжимается, а внешние слои расширяются. На определенной ста-
дии звезда сбрасывает свою внешнюю оболочку и возвращает в
межзвездную среду часть газа, затраченного на се образование.
Космические лучи представляют собой поток атомных ядер очень
высоких энергий, состоящий в основном из протонов (90% прото-
ны, остальное альфа-частицы и ядра более тяжелых элементов). Они
пронизывают Мировое пространство и имеют галактическое проис-
хождение Возможно, что космические лучи могут |Х)Ждап>ся и за пре-
делами нашей Галактики Наиболее мощные источники космических
лучей — оболочки сверхновых звезд. Согласно расчетам исследовате-
лей (В.Л Гинзбург, И.С. Шкловский, 1980), наблюдаемые вспышки
сверхновых и новых звезд могут поддерживать количество частиц
космического излучения в Галактике на наблюдаемом уровне.
Плотность космических лучей у поверхности Земли невелика,
они практически полностью поглощаются в атмосфере. Значение
космических лучей заключается в том, что в атмосфере Земли
они способствуют образованию вторичных радиоактивных изото-
пов. Вместе с другими изотопами они вступают в круговорот, по-
падают в состав тканей растений, животных, человека. По мне-
нию В. И Вернадского (1987), именно воздействие космических
лучей привело к развитию живого вещества и разума на Земле.
Расстояние от Солнечной системы до центра Галактики со-
ставляет 23 — 28 тыс. св лет (7 — 9 тыс. пк). Солнце находится на
периферии Галактики, вне спиральных рукавов. Для Земли эго
обстоятельство очень благоприятно" она расположена в относи-
тельно спокойной части Галактики и в течение миллиардов лет
нс испытывает влияния космических катаклизмов.
Солнечная система вращается вокруг центра Галактики со ско-
ростью 200—220 км/с, совершая один оборот за 180 — 200 млн лет.
За все время существования Земля облетела вокруг центра Галак-
тики не больше 20 раз. На Земле 200 млн лет — продолжитель-
ность тектонического цикла. Эго очень важный этап в жизни Зем-
ли, характеризующийся определенной последовательностью тек-
тонических событий. Цикл начинается погружениями земной коры,
накоплением мощных толщ осадков, подводным вулканизмом
Далее усиливается тектоническая деятельность, возникают горы,
меняются очертания материков, что, в свою очередь, вызывает
изменения климата.
19
1.2. Звезды- Излучение звезд и Солнца
Звезды — раскаченные, самосветящисся газовые шары. Основ-
ными характеристиками звезд являются блеск, светимость, мас-
са радиус, температура, химический состав.
£1еск — это видимая яркость звезды. Первый каталог звезд, ви-
димых невооруженным глазом, составил Гиппарх в II в до н.з Он
разделил звезды по яркости на шесть классов. Самые яркие — звез-
ды первой величины, самые тусклые звезды шестой величины.
Астрономы установили, что при переходе от класса к классу
поток света от звезды меняется в 2,5 раза, т.е. звезда первой вели-
чины в 2.5 раза ярче звезды второй величины и т.д. В настоящее
время шкала Гиппарха расширена; за начало отсчета принята звезда
Вега, блеск которой равняется нулевой величине О'". Звезды ярче
Веги имеют отрицательную звездную величину. Звездная величи-
на самой яркой звезды Сириус составляет - 1.5"’, т. е. она в четыре
раза ярче Веги. Блеск полной Луны равен -12.7"’. Луна в
10 тыс. раз ярче Сириуса. Шкала звездных величин продолжается и
в сторону звезд, не видимых невооруженным глазом. Есть звезды
7m, Sm, 9” и т.д.
Светимость — мощность излучения звезды. Светимость и блеск
звезд — величины, друг с другом не связанные. Звезда может иметь
большую светимость, но находиться на значительном расстоянии,
следовательно, блеск ее будет иметь малую величину. Чтобы оце-
нить истинное излучение звезды, надо знать расстояние до нее.
Расстояние определяется годичным параллаксом, т.е. углом, под
которым звезда видна с разных точек орбиты Земли. Параллаксы
даже самых близких звезд очень малы, около I с, поэтому измере-
ния расстояний до звезд очень сложный процесс Когда измерили
расстояния до звезд, стало очевидно, что многие звезды превос-
ходят Солнце по светимости. Если принять светимость Солнца за
единицу (светимость Солнца Lo = 4,10'6 Вт), то светимость Сири-
уса будет равна 22 Lo, Веги - 50 L, , Арктура - 107 Lo. Есть
звезды, светимость которых меньше светимости Солнца.
В астрономии применяется абсолютная шкала температур (по
Кельвину). Начало шкалы сдвинуто на -273 °C. те. 0 К равен
- 273 С Самые горячие звезды имеют температуру свыше 20000 К,
самые холодные — около 3000 К
, В начале XX в. в Гарвардской обсерватории (США) была разра-
оогана спектральная классификация звезд. Основные классы в ней
означаются буквами (О, В. A. F, G, К, VI) Для более точной
характеристики каждьи класс разделен еще на 10 подклассов,
ооозначаемых цифрами от 0 до 9. Каждый класс звезд характери-
зуется определенным цветом и температурой фотосферы;
класс О — голубые звезды с температурой 35 000 К:
класс В — голубовато-белые звезды, температура 25000 К.
20
класс А — белые звезды, температура 10000 К;
класс Г — желтоватые звезды, температура 7500 К;
класс G — желтые звезды, температура 6000 К;
класс К — оранжевые звезды, температура 4000 К;
класс М — красные звезды, температура 3000 К.
Информацию об излучении звезды дает спектр. Коротковолно-
вое видимое излучение дает фиолетовый цвет, длинноволно-
вое — красный. Темные линии на спектре связаны с поглощени-
ем света атомами различных элементов в атмосфере звезды. В го-
рячих голубых звездах большая часть атомов ионизирована. Самые
заметные линии принадлежат гелию. У белых и желтых звезд с
температурой 5000—10000 К выделяются линии водорода, каль-
ция, железа, магния. У красных звезд с температурой 3000 К пре-
обладают линии металлов.
Спектральные паспорта звезд выглядят следующим образом:
Ригель — В6. Сириус — А1, Полярная — F8, Солнце — G2.
Химический состав звезд водородно-гелиевый, на долю этих двух
элементов в большинстве звезд приходится 98 % массы. Наиболее
распространенным элементом является водород (около 80 %), вто-
рым элементом — гелий (18 %). Доля тяжелых элементов невелика —
всего 2 %. Наиболее распространены те же элементы, которые пре-
обладают в химическом составе Земли: кислород, углерод, азот,
железо. В некоторых звездах тяжелых элементов значительно боль-
ше. чем на Солнце. Бывают бариевые или ртутно-бариевые звезды.
Как правило, эти звезды сильно отличаются от обычных звезд по
температуре, скорости вращения, размерам и массе.
Размер звезды можно измерить по продолжительности процес-
са уменьшения яркости звезды при покрытии ее Луной или тео-
ретически — по светимости и температуре. Измерения показали,
что самые маленькие звезды — белые карлики — имеют в диаметре
несколько тысяч километров. Размеры наиболее крупных звезд —
красных сверхгигантов — сопоставимы с диаметром Солнечной
системы, т.е. несколько миллиардов километров (рис. 1.3).
Важнейшей характеристикой звезды является масса. Основной
метод определения массы звезд дает исследование двойных звезд:
масса звезд определяется на основании закона всемирного тяго-
тения Ньютона и законов Кеплера: астрономы измеряют скоро-
сти движения звезд, входящих в двойные системы, относительно
общего центра масс. Массы звезд варьируют в пределах от несколь-
ких десятков до 0.1 массы Солнца. При меньшей массе термоядер-
ный синтез, т.е. реакция перехода водорода в гелий, невозможен.
Звезды образуются из космических газопылевых облаков При
сжатии газа внутренние части облака постепенно разогреваются
Когда температура достигает миллиона градусов, начинаются тер-
моядерные реакции (термоядерный синтез) — рождается звезда.
Чем больше водорода и гелия по сравнению с более тяжелыми
21
Рис. 1.3. Размеры некоторых звезд по сравнению с размерами Солнца
и Земли
элементами, тем ниже температура в центре звезды. Чисто водород-
ная звезда имела бы температуру 10 млн К, гелиевая — 26 .млн К,
звезда, состоящая целиком из более тяжелых элементов, —
40 млн К. Сначала в центре звезды начинается термоядерный син-
тез — реакция перехода водорода в гелий. В каждой точке внутри
звезды действует сила давления газа, которая старается расши-
рить звезду. Но ей противостоит другая сила — тяжесть вышележа-
щих слоев газа. Когда силы равны, звезда находится в равновесии.
Но мерс расходования водорода температура в центре повышает-
ся до 50 млн К и начинается «горение» гелия. Гелий в результате
превращается в углерод. В дальнейшем в центре звезды создаются
все более тяжелые химические элементы, вплоть до железа. Син-
тез железа уже не приводит к выделению энергии. Сила давления
газа становится меньше силы тяжести вышележащих слоев. Ядро
звезды быстро сжимается, что может привести к вспышке сверх-
новой. Иногда при взрыве звезда полностью распадается, но чаще
всего остается компактный объект — нейтронная звезда. При даль-
нейшем сжатии образуется «вырожденная звезда» — белый кар-
лик. В центре звезды при высоких температурах образуются гамма-
лучи и рентгеновские лучи. По мере движения наружу лучи погло-
щаются атомами и излучаются уже в других направлениях. Длина
волны увеличивается, в результате поверхность звезды излучает
световые и инфракрасные лучи.
Анализ цвета, светимости и массы звезды позволил Э.Герц-
шпрунгу (1873—1967) и Г.Ресселлу (1877—1957) в начале XX в.
Температура
Рис. 1.4 Диаграмма Герцшпрунга— Ресселла
разработать диаграмму последовательности звезд (рис 1.4): по го-
ризонтальной оси отложены спектральные классы, по вертикаль-
ной оси — светимость. Каждой звезде соответствует определенная
точка диаграммы Главная последовательность включает 90 % всех
наблюдаемых звезд. Она тянется от голубых звезд высокой свети-
мости до слабых красных звезд. Наверху располагаются ветви ги-
гантов и сверхгигантов, внизу — белые карлики. Диаграмма «спектр -
светимость» показывает, что звезды данного спектрального клас-
са нс могут иметь произвольную светимость, и наоборот, звезды
с определенной светимостью не могут иметь любую температуру.
Чем горячее звезда, тем большую светимость она имеет. Диаграм-
ма отражает важную закономерность в мире звезд, основываясь
на которой астрономы исследуют эволюцию звезд.
По современным представлениям, жизнь звезды зависит от ее
массы и химического состава. Если звезда в несколько раз массив-
23
нее Солит. то в недрах се происходит интенсивное неремешива-
нге вещества (конвекция). Такую область называют конвектив-
ным ядром По мерс превращения водорода в гелии молекулярная
масса вещества ядра возрастает, а объем уменьшается. Внешние
области звезды при этом расширяются, она увеличивается в раз-
мерах. температура поверхности падае . Го. .yt он и н превра-
щается в красный гигант. Дальнейшая . волюци т i ного 1 иганта
приводит к образованию сверхновой или нейтронной звезды. Срок
жизни массивной звезды — несколько миллионов лет.
Если звезда примерно в 2 или 3 раза по массе больше Солнца,
она живет несколько миллиардов лет, так как скорость термо-
ядерных реакций намного уменьшается. После исчерпания водо-
рода звезда может постепенно вырасти в красный гигант, сбро-
сить чрезмерно расширившуюся оболочку и закончить свою жизнь,
превратившись в белого карлика.
В звездах-карликах масса которых меньше массы Солнца, кон-
вективное ядро отсутствует. Водород превращается в гелии в цен-
тральной области. не выдсляюще юя из остальной части. В карли-
ках процесс этот идет очень медленно, и они не изменяются в
течение миллиардов лет
Звехды .могут быть одиночными и могут образовывать звездные
пары. На периферии галактик больше одиночных звезд, вблизи
ядра — больше звезд двойных тройных и кратных. Первооткры-
вателем двойных звезд стал У.Гершель, хотя еще И. Кеплер пред-
полагая их существование. Гершель обнаружил тысячи звездных
пар и доказал, чго это действительно близкие звезды, связан-
ные силами тяготения. Сегодня известно уже около 100 тыс. звез-
дных пар. Невооруженным глазом можно увидеть звездную пару
Мп tap —Ал кор в созвездии Большой Медведицы. Сириус тоже
является двойной звездой: Сириус А — белая звезда — вдвое
больше Солнца. Сириус В — массивный невидимый cnVHHK
(белый карлик).
Тройной звездой является а Центавра. Одна из трех звезд Про-
ксима Центавра — ближайшая в настоящее время к Солнечной
системе звезда^ Она является красным кар тиком, расположена на
расст< нип пк> свет от нее идет 4.2 года. К четырехкратным
звездам относятся капелла. Ригель; Полярная звезда является
пятикратной звездой, а звезда Кастор в созвездии Близнецов —
шестикратно»
По мнению М.Я. Марова (1981). наше Солнце — двойная звез-
да у нее есть спутница - звезда Немезида. Звезда Немезида явля-
ется звез. юм-карликом примерно девятой звездной величины, на-
”а-С“Льнг ацентрической орбите с максимальным уда-
L ' ,-->лСВ’ЛеТ Период вращения Немезиды вокруг Сол низ
знласнлкмгГрг?1'™ *СТ ПрИ пГ1,о^ижении к Солнцу звезда Неме-
змушает пометное оолако забрасывая кометы внутрь
Солнечной системы. Интересно отметить, что период исчезнове-
ния некоторых видов на Земле составляет примерно 26 — 31 млн
лет Следовательно, увеличение запыленности вследствие соуда-
рении с кометами может приводить к катастрофам на Земле.
Звезды бывают зааменно-псрсмснными и физически перемен-
ными. Переменные звезды — это звезды, блеск которых меняется.
Сейчас известно десятки тысяч таких звезд. В первом случае сама
звезда свой блеск не меняет, просто одна звезда при движении
закрывает другую и наблюдатель видит изменение блеска звезды.
К этим звездам относится Ал голь (созвездие Персея)
В физически переменных звездах выделяют несколько больших
групп. Мириды — пульсирующие звезды, яркость которых меняет-
ся из-за колебании размеров. Звезды получили название по звезде
Мира в созвездии Кита Ес открыл немецкий астроном Д. Фабри-
циус. В 1596 г она была видна на небе, затем исчезла и появилась
только в 1609 г Мириды — красные ппапты, меняющие блеск на
несколько звездных величин с периодом от нескольких месяцев
до нескольких лет.
Цефеиды — желтые сверхгиганты высокой светимости и уме-
ренной температуры (названы по звезде 5 Цефея) Эти звезды пери-
одически сжимаются, разогреваясь, и расширяются, охлаждаясь.
К цефеидам принадлежит Полярная звезда. Уже давно открыли,
что она меняет свой блеск в довольно незначительных пределах
Блеск звезды может быть непостоянным из-за того, ‘гго на по-
верхности образуются темные и светлые пятна. Вращаясь вокруг
оси. звезда поворачивается к наблюдателю то светлой, то темной
стороной. На некоторых звездах темные пятна занимают большие
площади, поэтому переменность становится заметной На Солнце
количество темных пятен тоже периодически возрастает. Ус ганов-
лено. что при прохождении темных пятен ла видимом диске Сопн-
ца на Землю поступает меньше света Так что Солнце можно счи-
тать пятнистой переменной звездой.
Отдельную группу переменных звезд составляют новые и сверх-
новые звезды Новые звезды образуются в двойных звездных си-
стемах. В паре одна звезда, как правило, звезда главной последо-
вательности, вторая — белый карлик. Нормальная звезда си гьно
деформируется воздействием белого карлика. Плазма из нее начи-
нает перетекать на белый карлик, образуя вокруг него светяшии-
ся диск. По мере падения ьешсстьа на белый карлик возникает
слой газа с высокой температурой и плотностью, столкновения
про гонов вызывают термоя дерную реакцию. И менно этот термо-
ядерный взрыв на поверхности белого карлика и приводит к сброс1
накопившейся обо очки. Свечение оболочки наблюдатель видит
как вспышку новой звезды Во время вспышки блеск звезды уве-
личивается на 12—13 звездных величин, а вылеаяелая энергия
достигает Ю39 Дж (столько излучает Солнце за 100 тыс. лет). Как
показывают наблюдения, ежегодно в нашей Га i [ктике вспыхива-
ет около сотни новых звезд.
Сверхновые звезды образуются в результате взрыва звезды, ког-
да большая часть се массы разлетается со скоростью до 10 000 км/с,
а остаток сжимается в сверхплотную нейтронную звезду. Сверхно-
вые звезды являются финалом жизни звезд, которые по массе в
8—10 раз больше Солнца, они рождают нейтронные звезды и
обогащают межзвездную среду тяжелыми элементами. При взрыве
сверхновой выделяется 1046 Дж энергии.
В 1967 г. на радиотелескопе в Кембридже были открыты пуль-
сирующие источники радиоизлучения — пульсары. У некоторых
пульсаров поразительно стабильная частота импульсов радиоиз-
лучения: импульсы повторяются через строго одинаковые проме-
жутки времени. Пульсар — нейтронная звезда, образовавшаяся после
взрыва сверхновой. Возле пульсаров существуют остатки разлета-
ющейся оболочки взорвавшейся звезды. В ядре звезды электроны
соединились с протонами и образовали нейтроны. Нейтронная звез-
да обладает большой плотностью — до I 10° т/см — и небольши-
ми размерами. Молодые пульсары имеют короткие периоды (со-
тые доли секунды) и излучают в рентгеновском и гамма-диапазо-
не. По мере старения промежутки между импульсами увеличива-
ются. излучение слабеет и сдвигается в радиодиапазон.
На поверхности нейтронной звезды нейтроны распадаются на
протоны и электроны. Сильное поле разгоняет электроны до ско-
рости, близкой к скорости света, и они вылетают в космическое
пространство. Электроны покидают звезду только в районах маг-
нитных полюсов, где магнитные силовые линии выходят наружу.
Если магнитная ось звезды не совпадает с осью вращения, то
пучки излучения будут вращаться с периодом, равным периоду
вращения звезды. Так что название пульсар не совсем правильно:
звезды не пульсируют, а вращаются.
Квазары — звездоподобные источники радиоизлучения. Мощ-
ность радиоизлучения квазаров превышает излучение нормаль-
ных звезд типа Солнца в триллион раз. Квазары могул обладать из-
. (учением в оптическом диапазоне и рентгеновском, причем мощ-
ность данных излучений может быть очень велика. Один из самых
близких квазаров находится на расстоянии более 1 млрд св. лет от
Солнечной системы и удаляется со скоростью 50 000 км/с. Сейчас
известно более 100') квазаров, на небе они выглядят как слабые
звезды.
По свойствам квазары похожи на активные ядра галактик. Для
них характерно бурное движение газа, сильное радиоизлучение и
выорос струи вещества. Возникло предположение, что все кваза-
ры это ялра далеких галактик на стадии необычно высокой
активности, когда их оптическое излучение имеет высокую мощ-
ность и перекрывает излучение самой галактики. Действительно,
26
вокруг многих квазаров было обнаружено слабое свечение, по-
видимому, связанное с окружающей их звездной системой.
Черные дыры — гипотетические небесные объекты с очень боль-
шой силой притяжения. Могучее поле тяготения не выпускает ог
звезды некоторые виды излучения (свет, рентгеновские лучи и т.д.).
Поэтому черную дыру невозможно увидеть ни в каком диапазоне
электромагнитных волн. Черные дыры образуются в результате
коллапса гигантских звезд массой более трех масс Солнца. При
сжатии их гравитационное поле уплотняется, свет уже не может
преодолеть притяжения звезды. Радиус, до которого должна сжаться
звезда, чтобы превратиться в черную дыру, составляет несколько
десятков километров Астрономы определили, что в некоторых
двойных звездных системах, являющихся источниками рентгенов-
ского излучения, существует невидимый компонент. Некоторые
объекты очень массивны и, вероятно, являются черными дырами.
Гравитационное поле черной дыры способно срывать вещество с
нормальной звезды. В этом случае газ начинает падать на невиди-
мый спутник Газ сильно разогревается и становится источником
электромагнитного излучения в рентгеновском и гамма-диапазо-
не. Одним из вероятных кандидатов в черные дыры считается яр-
чайший источник рентгеновских лучей в созвездии Лебедя.
Солнце — центральная звезда Солнечной системы Это ближай-
шая к Земле звезда. Диаметр Солнца составляет 1,39 млн км, мас-
са — 1,989- 1030 кг. Спектральный класс Солнца G2, т.е. Солнце
является желтым карликом, лежит на главной последовательности
диаграммы Герцшпрунга—Ресселла. Видимая звездная величина
Солнца -26,58"'. Возраст Солнца оценивается в 5—4,6 млрд лет
Солнце вращается вокруг своей оси прошв часовой стрелки, в том
же направлении движутся планеты вокруг Солнца. Солнце вращается
не как твердое тело: один оборот вокруг оси экваториальные области
делают за 25 земных суток, области вблизи полюсов — за 30 суток.
Основное вещество, образующее Солнце, — водород. На его
долю приходится 71 % массы светила. Почти 27 % принадлежит
гелию, остальные 2% приходятся на более тяжелые элементы:
углерод, азот, кислород, металлы.
Главным топливом на Солнце служит водород. Из четырех ато-
мов водорода в результате термоядерной реакции образуется один
атом гелия. А из каждого грамма водорода, участвующего в реак-
ции, выделяется 6 • 10 1 Дж энергии Считается, что примерно че-
рез 5 млрд лет содержание водорода настолько уменьшится, что
его «горение^ начнется в слое вокруг ядра. Это приведет к расши-
рению солнечной атмосферы, падению температуры на поверх-
ности Солнца и повышению ее в ядре. Солнце превратится в крас-
ный гигант — сравнительно холодную звезду большого диаметр*».
В дальнейшем может произойти рассеяние солнечной атмосферы
и звезда преобразуется в белый карлик.
27
Рис. 1.5. Внутреннее строение Солнца
Солнце имеет слоистое строение. Выделяют три внутренние и
три внешние оболочки. К внутренним оболочкам относятся ядро,
зона лучистой передачи энергии и конвективная зона. Внешние
оболочки образуют атмосферу Солнца, к ним относятся фото-
сфера, хромосфера и солнечная корона (рис. 1.5).
Ядро — центральная область Солнца. Температура в ядре пред-
положительно достигает 10—15 млн К. давление — 300- 1014 Па
Сочетание сверхвысоких темпсрагур и давлений обусловливает те-
чение ядерных реакций с выделением энергии в гамма-диапазоне.
Зона лучевого переноса энергии находится над ядром. Она образована
практически неподвижным и невидимым высокотемпературным
газом. Передача энергии осуществляется без перемещения газа. В
этой области гамма-лучи преобразуются в рентгеновские. Конвек-
тивная область располагается еще выше. Она образована невиди-
мым раскаленным газом, находящимся в состоянии конвективно-
го перемешивания Сильно нагретые массы газа поднимаются к по-
верхности Солнца, а охлажденные опускаются вниз.
Фотосфера — первая оболочка атмосферы Солнца, ее воспри-
нимают как поверхность Солнца. Температура фотосферы умень-
шается от 8000 К на глубине 300 км до 4000 К в верхних слоях.
Средняя температура поверхности Солнца принимается за 6000 К.
В телескоп с большим увеличением хорошо видно, что поверх-
ность фотосферы имеет зернистую структуру, эти зерна называ-
ются гранулами. Грануляция является результатом конвекции в
нижележащей оболочке — подъема нагретых потоков газа и опус-
28
кания холодных. Гранулы имеют диаметр до 2000 км. Наблюдения
показали, что каждая гранула существует лишь 5—10 мин, затем
исчезает, заменяясь новой В совокупности гранулы занимают 40 %
видимого диска Солнца
Хромосфера — вторая оболочка атмосферы Солнца. При пол-
ном солнечном затмении у самого края солнечного диска видно
розовое кольцо — это хромосфера Хромосфера неоднородна и
состоит из продолговатых вытянутых языков — спикул. Общая про-
тяженность хромосферы 10—15 тыс км. В хромосфере наблюдается
повышение температуры от 6000 до 10000 К. Скорость тепловых
движений частиц возрастает, учащаются столкновения между ними
и атомы теряют свои электроны. Вещество становится горячей
ионизированной плазмой.
Солнечная корона — внешняя атмосфера Солнца Она образова-
на наиболее разреженным ионизированным газом Простирается
на расстояние 5 диаметров Солнца, слабо светится. Корональные
газы имеют температуру около 1 млн К.
На солнечном диске даже невооруженным глазом видны чер-
ные образования — солнечные пятна. Это участки поверхности
Солнца с температурой на 1000— 1500 К ниже, чем фотосферы в
целом Они распределяются неравномерно — то по одиночке, то
группами Солнечные пятна непостоянны, они могут существовать
несколько месяцев, потом исчезнуть и появиться вновь. Солнечные
пятна обычно образуются по обе стороны от экватора до 30—40°
широты, имеют диаметр несколько тысяч километров Вокруг тем-
ных пятен часто образуются светлые области с температурой на
1000— 1500 К выше, чем в фотосфере. Эти области носят название
факелов. Их продолжения в хромосферу называются флоккулами, а
в солнечной короне — протуберанцами. Протуберанцы имеют са-
мую различную форму, вещество в них может двигаться как вверх
(от солнечной короны в космос), так и в обратном направлении.
Солнечные пятна и факелы — активные участки поверхности
Солнца. Процесс образования и исчезновения их имеет основной
11 -летний цикл. В годы минимумов на Солнце может не быть ни одно-
го пятна, а в максимуме их число измеряется десятками. Ближайший
максимум солнечной активности приходился на 2000—2001 гг.
Солнце излучает энергию, которая составляет 3,88- 10х Вт, на
Землю поступает одна двухмиллиардная часть всего солнечного
излучения. В центре Солнца, как уже отмечалось, излучаются гам-
ма-лучи Затем они трансформируются в рентгеновские. Макси-
мум излучения Солнца приходится на световой диапазон волн
(желтую часть спектра)
Солнце излучает два основных потока энергии — электромаг-
нитное (солнечная радиация) и корпускулярное (солнечный ве.ер)
излучение. Тепловое поле поверхности планет Солнечной системы
создается солнечной радиацией. Электромагнитное излучение рае-
29
пространяется со скоростью света и за 8,4 мин достигает поверх-
ности Земли В спектре излучения выделяют невидимую ультра-
фиолетовую радиацию (около 7 %), видимую световую радиацию
(47 %), невидимую инфракрасную радиацию (около 46 <). Доля са-
мых коротких волн и радиоволн составляет менее 1 -t излучения.
На верхнюю границу атмосферы подходит определенное коли-
чество солнечной радиации. Эта величина называется солнечное
постоянной
Корпускулярное излучение — поток заряженных частиц (элект-
ронов и протонов), идущий от Солнна. Скорость с о 1500 —
3000 км/с, он достигает магнитосферы за несколько суток.. Маг-
нитное поле Земли задерживает корпускулярное излучение и за-
ряженные частицы начинают двигаться по магнитным силовым
линиям.
В пик солнечной активности возрастает поток заряженных час-
тиц. Подходя к магнитосфере, поток увеличивает ее напряженность,
на Земле начинаются магнитные бури. В это время активизируются
тектонические движения, начинаются извержения вулканов. В ат-
мосфере вофастаст количество атмосферных вихрей — циклонов,
усиливаются фозы. Наиболее ярким и впечатляющим проявлением
бомбардировки атмосферы солнечными частицами являются по-
лярные сияния. Это свечение верхних слоев атмосферы, вызванное
ионизацией газов. Проблему взаимодействия излучений Земли и
Солнна изучает наука гелиобиология. Одним из основоположников
науки был советский ученый А Л. Чижевский (1976)
Магнитное поле Земли влияет на нервную и кровеносную
системы человека. Его воздействие тормозит условные и бе-
зусловные рефлексы, меняет состав крови. Это воздействие осу-
ществляется через свойства водных растворов (человек на 70%
состоит из волы). Обнаружено, что намагниченная вода дает мень-
ше накипи, иначе поглощает свет, прорастание политых такой
во . й семян происходит быстрее. В периоды солнечной активно-
сти происходит резкое изменение намагниченности воды, сле-
довашльно, магнитная буря вызывает изменение поведения все-
го живого, начиная с человека и кончая микробом В периоды
солнечнс и активности возрастает количество войн, несчастных
с 1учаев, появляются эпидемии холеры и чумы.
1.3. Солнечная система. Взаимодействие планет и спутников
Солнечная система состоит из центральной звезды — Солнца.
п^лтплпСТ’ б°Ле^ 60 сп>'гннков, более 40 000 астероидов и око-
ло )0( 000 комет. Радиус Солнечной системы до орбиты Плуто-
на составляет л,9 млрд км. Если определять границу Солнечной
чы по ороитам комет, вращающихся вокруг Солнца, то
радиус Солнечной системы намного больше. Ученые предпола-
30
тают, что в Солнечной системе есть ешс одна — десятая плане-
та, но пока точные ее размеры и расстояние до Солнца неизве-
стны. Предположение выдвинуто на основе изучения орбиТы
Плутона: се возмущения нельзя объяснить только воздействием
известных планет.
Если проследить за перемещением какой-либо планеты, на-
пример Марса, ежемесячно отмечая се положение на небосводе,
обнаружится главная особенность видимого движения планеты:
она описывает на фоне звездного неба петлю. Петлеобразное дви-
жение планет нашло объяснение в учении Н. Коперника (1473 —
1543): мы наблюдаем обращающиеся вокруг Солнца планеты нс
с неподвижной Земли, а с планеты, тоже движущейся вокруг
Солнца.
Планеты расположены от Солнца в такой последовательности:
Меркурии, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Неп-
тун. Плутон. Все планеты имеют общие свойства и особенности.
К общим свойствам можно отнести следующие:
— все планеты имеют шарообразную форму;
— все планеты обращаются вокруг Солнца в одном направле-
нии против часовой стрелки для наблюдателя, смотрящего со сто-
роны Северного полюса Мира Это направление называется пря-
мым. В таком же направлении движутся почти все спутники и
астероиды;
— осевое вращение большинства планет происходит в том же
направлении — против часовой стрелки. Исключение составляют
Венера и Уран, они вращаются по часовой стрелке;
— на долю планет приходится 98 % момента количества дви-
жения всей Солнечной системы, Солнце обладает лишь 2% мо-
мента количества движения;
— орбиты большинства планет близки по форме к окружно-
сти, эксцентриситет* их мал Поэтому планеты не подходят близ-
ко друг к другу, их гравитационное воздействие мало Только у
Меркурия и Плутона орбиты сильно вытянуты;
— орбиты всех планет находятся примерно в одной плоскости,
близкой к плоскости эклиптики. Причем каждая следующая пла-
нета — примерно в два раза дальше от Солнца, чем предыдущая.
Эту закономерность установили два ученых: И Тициус (1729—
1796) и И. Бодо (1747— 1826). По правилу Ти опуса—Боде, рассто-
яние от Солнца до планеты / (а.е.| можно определить по формуле
г=0,4 + 0,3-2",
где п = 0 для Венеры; п = I для Земли; п = 2 для Марса: п = 4 для
Юпитера.
* Эксцентриситет — отношение расстояния между центром и фокусом
липса к длине большой полуоси.
31
Рис 1.6. Сравнительные размеры Солнца и планет
В указанную последовательность не вписываются Меркурий.
Нептун и Плутон: п — 3 соответствует поясу астероидов, пла-
неты на этом расстоянии от Солнца нет. По одной из гипотез
предполагается, что на данном месте когда-то существовала
планета Фаэтон, но гравитационное воздействие Юпитера при-
вело к ее распаду. Более вероятно предположение, что здесь эта
планета образоваться не могла из-за сильного влияния огром-
ной планеты.
Планеты условно делятся на две большие группы: планеты зем-
ной группы и планеты-гиганты К первой группе относятся Мерку-
рий, Венера, Земля. Марс. Вторую группу образуют Юпитер, Са-
турн, Уран, Нептун. Плутон по размерам и свойствам ближе к
ледяным спутникам планет-гигантов.
Различие планет по физическим свойствам обусловлено тем.
что планеты земной группы формировались ближе к Солниу, а
планеты-гиганты — на очень холодной периферии Солнечной си-
стемы (рис. 1 6). Планеты земной гтруппы имеют небольшие размеры-
диаметр Земли — самой большой из них — составляет 12 735 КМ-
Они имеют большую плотность (плотность Земли — 5,5 г/см
Основными их составляющими являются силикаты (соединения
кремния) и железо. Следовательно, планеты земной группы -
твердые тела.
тэ
Планеты медленно вращаются вокруг своей оси. У Меркурия
период вращения равен 58,7 земных суток, у Венеры - 243 сут-
кам. у Марса немного больше суток. Из-за медленного враще-
ния полярное сжатие у планет небольшое, т.с они имеют близ-
кую к шару форму.
Планеты земной группы обладают значительной скоростью ор-
битального движенияСамая большая скорость у Меркурия —
48 км с, у Bl нерь — 35 км с. у Марса — 24 км/с Планеты имеют
всего три спутника, у Земли Луна, у Марса — Фобос и Деймос.
Есть предположение, что когда-то Меркурий был спутником Ве-
неры, но из-за близкого расстояния к Солнцу был притянут к
звезде и теперь обращается вокруг Солнца.
Само название «планеты-гиганты» говорит о том, что планеты
этой группы имеют огромные размеры: диаметр Юпитера равен
142 800 км. Однако плотность планет небольшая, у Юпитера она
составляет 1,3 г/см- Наиболее распространенными на них хими-
ческими элементами являются водород и гелий. Следовательно,
планеты-гиганты представляют собой газовые шары. Водород при
высоки,х давлениях и температурах из газообразного состояния
переходит в металлизированное. Возможно, планеты могут иметь
небольшое твердое ядро.
Планеты-гиганты с большой скоростью вращаются вокруг своей
оси, период осевого вращения планет колеблется от 10 ч —
у Юпитера, до 17 ч — у Урана. Благодаря быстрому вращению
планеты имеют большое полярное сжатие (у Сатурна — ’/ю)- Ско-
рость орбитального движения у планет небольшая, полный обо-
рот вокруг Солнца Юпитер совершает за 11,86 года, а Нептун —
за 165 лет.
Все планеты-гиганты имеют кольца и большое количество спут-
ников. С каждым новым полетом космических аппаратов число
вновь открытых спутников увеличивается, сейчас их известно бо-
лее 60.
Одна из первых гипотез построения Солнечной системы была
предложена древнегреческим астрономом Клавдием Птолемеем
во II в. н э. В своем труде «Великое математическое построение
астрономии. » («Альмагест») он предположил, что все небесные
тела движутся по круговым орбитам вокруг неподвижной Земли.
Земля является центром вращающейся системы Вселенной. Эта
система Мира получила название геоцентрической
В 1543 г. польский астроном Николай Коперник опуиликовал
сочинение Об обращениях небесных сфер», в ^ðаД
представление о гелиоцентрической системе ; ира. ° - Соли-
представлению, центром вращающейся ’неты в том
ие> вокруг него но круговым орбитам ши., (1548 —
числе и Земля. Последователь Коперника Джорюно Бруно (к
2 ом
33
Рис. 1.7. К объяснению
законов И. Кеплера
1600) утверждал, что во Вселенной
нет и не может быть центра, что Сол-
нце _ это только центр Солнечной
системы.
Для утверждения гелиоцентричес-
кой системы Мира много сделал
Г. Галилей (1564— 1642). впервые
применивший телескоп для наблю-
дений за движением небесных объек-
тов. Он открыл четыре спутника
Юпитера, что опровергало ошибоч-
ное представление о том. что только Земля может быть центром
движения небесных тел. Галилей обнаружил, что Венера, подобно
Луше, меняет свои фазы. Следовательно, Венера — шарообразное
тело и движется вокруг Солнца, а нс во крут Земли.
Истинную картину движения всех планет установил немецкий
ученый И. Кеплер (1571 — 1630). В книгах «Новая астрономия...»
(1609) и «Гармония мира» (1619) он сформулировал три зако-
на (рис. 1.7). В первом законе говорится о форме планетной орби-
ты: каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов
которого находится Солнце.
Степень вытянутости орбиты определяется величиной эксцснт-
риситеза. Следовательно, в течение года расстояние от планеты до
Солнца (5) меняется: в точке перигелия (П) планета ближе всего
к Солнцу, в точке афелия (А) расстояние до Солнца самое боль-
шое. Особенно велика эта разница у орбит Меркурия и Плутона.
Расстояние от Меркурия до Солнца в перигелии равно 147 млн км,
в афелии — 152 млн км.
Второй закон формулируется так: радиус-вектор планеты за
равное время описывает равновеликие площади.
Радиус-вектор — это отрезок прямой, соединяющий точку на
орбите планеты с Солнцем. Из закона следует, что скорость дви-
жения планет по орбитам изменяется: в точке перигелия она наи-
большая, так как больше путь, проходимый планетой за единицу
времени (дута Т|Т2). Вблизи афелия скорость наименьшая, так как
путь (дуга Г3Г4) короче У Земли скорость вблизи перигелия со-
ставляет 30,3 км/с, вблизи афелия — 29.3 км/с.
Третий закон позволяет рассчитать расстояние от планет до Сол-
нца квадраты периодов обращения планет относятся как кубы
больших полуосей их орбит.
Большая полуось планеты — это полусумма расстояний плане-
ntuT олнца в афелии и перигелии. Зная периоды обращения
' еТ В°КР-г Солнца. можно вычислить расстояние любой пла-
неты до Солнца.
тоНо“?О64?“\'^Т'пТ'.^НебсСНЬ1ХТСЛ бьЬ1и открыты И. Нью-
-7). В 1687 г. в книге «Математические начала
34
натуральной философии» он вывел закон всемирного гяюте-
ния.
сила тяготения прямо пропорциональна массам взаимодействую-
щих тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между
ними'.
F _,, "W
где ть т2 — массы тел; г — расстояние между телами; у — грави-
тационная постоянная
В Солнсчной системе 99,9% массы заключено в Солнце, по-
этому основная сила, управляющая движением тел в Солнечной
системе — это притяжение Солнца. Так как планеты двииются
вокруг Солнца в одной плоскости и практически но круговым
орбитам, их взаимное притяжение невелико, но и оно вызывает
отклонения в движении планет. Вероятно большее взаимодей-
ствие планет происходит тогда, когда они подходят близко друг к
друг}'. Например, в годы Великого противостояния Марс подхо-
дит к Земле на расстояние в 56 млн км, при максимальном удале-
нии расстояние возрастает до 400 млн км Известно явление, на-
зываемое «парадом планет », когда на одной линии выстраивается
большинство планет. В 2000 г. ожидался «парад планет», планеты
подошли близко друг к другу, но не встали в одну линию*. В этот
момент их совмест ное воздействие на Солнце возрастает, что мо-
жет обусловить возрастание солнечной активности, недаром, ве-
роятно, пик солнечной активности приходился на 2000 г. На Зем-
лю большое влияние оказывает близко расположенная Луна, имен-
но се притяжение в сочетании с притяжением Солнца вызывает
образование приливов.
По современным представлениям, Солнце, планеты и другие
тела Солнечной системы образовались из единого газопылевого
облака приблизительно 5 — 4 6 млрд лет назад. Постепенно уплот-
няясь под влиянием гравитационного сжатия и убыстряя свое вра-
щение, об 1ако приобрело форм} диска В результате уплотнения
вещество облака разогревалось и в центральной области начались
ядерные реакции синтеза. В конце концов в центре облака образо-
валась звезда, а из сгущений твердого материала — планеты и
спутники. Впервые эта гипотеза была выдвинута в 1644 г. Р.Декар-
том. но широко нзвестноп она стала как космическая небулярная
(небула — туманность) гипотеза Канта—Лапласа
Немецкий ученый II Канг (1724— 1804) в 1755 г. опубликовал
груд «Всеобщая естественная история и теория неба». Согласно
• В 2U02 г. в апреле чракт ически на одну линию -встали» пять планет Мерку
рий. Венера, Марс, Юпитер, Сатурн
35
представлению Канта, вещество туманности первоначально было
холодным. Разогрев его произошел в процессе уплотнения и убы-
стрения вращения облака со сгустками — зародышами будущих
Iпакет. В 1796 г. вышла в свет книга французского астронома
П С.Лапласа (1749— 1827) «Изложение системы мира». Лаплас
утверждал, что Солнце и планеты образовались из горячей вра-
щающейся туманности, первичные сгущения вешешва этой ту-
манности явились зародышами Солнца и планет.
В настоящее время большинство космологов считает, чго ос-
новные положения классической гипотезы Канта—Лапласа вер-
ны Тела Солнечной системы образовались из единого первичного
холодного газопылевого облака. Космические тела формировались
из твердых частиц, объединенных в плотные компактные массы
первичной газовой среды, главным образом легкою состава —
водорода и гелия. На долю водорода приходилось 2/3 общей массы
вещества, на долю гелия — немного менее */3, на долю осталь-
ных — 2,5 %. Примерно такое соотношение элементов характерно
и для Вселенной в целом.
1.4. Луна — спутник Земли
У Земли есть единственный естественный спутник — Луна,
находящийся на расстоянии 384 тыс. км. Средний радиус Луны
равен 1738 км что составляет 0,27 радиуса Земли. Это не самый
массивный спутник в Солнечной системе, его превосходят спут-
ники Юпитера (Ио, Ганимед. Каллисто) и Сатурна (Титан). Масса
Луны составляет !/81 массы Земли, только спутник Плугона Ха-
рон превышает это соотношение. По мнению ученых, можно го-
ворить о существовании двойной планетной системы Земля — Лупа.
Эта система вращается вокруг общего центра масс (барицентра),
находящегося внутри планеты Земля на расстоянии 0,73 R (ра-
диуса Земли) от ее центра. Средняя плотность лунною вещества
(3.34 /см-) меньше, чем у Земли, сила лунного притяжения в
6 раз слабее.
а вращается вокруг своей оси, поэтому она имеет неболь-
шое полярное сжатие. Экваториальный радиус на 0.5 км длиннее
полярн< )гс Ось вращения с плоскостью лунной орбиты составляет
\'ол 83 22 Орбита Луны представляет собой эллипс, в одном из
ф кусов которого находится Земля Поэтому расстояние до Земли
немного меняется, в перигее — 357 тыс. км, в апогее — 407 тыс. км
рчита Луны наклонена к плоскости земной орбиты на угол 5°09‘-
очки пересечения орбиты Луны и орбиты Земли называются уз-
лами лунной орбиты.
Период обращения Луны вокруг Земли и период осевого вра-
щения _ уны совпадают и равны 2 ,32 суток. Это так называемый
36
звездный, сидерический .месяц — пе-
риод полного обращения Луны
вокруг Земли. Из-за совпадений
периодов Луна обращена к зем-
ному наблюдателю всегда одной
стороной. Однако наблюдатель
видит примерно 60 % ее поверх-
ности из-за особенностей движе-
ния Луны Земля располагается не
в центре орбиты, а в фокусе, кро-
ме того, орбита Луны образует
угол с земной.
Рис. I 8. Физы Луны
При своем движении вокруг Земли Луна занимает несколько
положений относительно Солнца. Сдвижением связаны различ-
ные фазы Луны. т.с. разные формы се видимой части. Основные
фазы называются: новолуние, первая четверть, полнолуние, третья
четверть (рис. 1.8). В фазу новолуния Луна находится между Солн-
цем и Землей и к Земле обращена неосвещенной стороной.
В фазу первой четверти Луна располагается на угловом расстоя-
нии в 90° от Солнца и солнечные лучи освещают правую сторону.
Наблюдатель на Земле видит молодой «растущий» месяц. В фазу
полнолуния Луна находится за Землей и к наблюдателю поверну-
то освещенное полушарие. В фазу третьей четверти Солнце осве-
щает левую сторону Луны и на небе виден «старый» месяц. Верх-
няя кульминация Луны (самое высокое положение Луны на небе,
когда она проходит меридиан места наблюдения) в разных фазах
наблюдается в разнос время: в фазу первой четверти — в 18 ч, в
полнолуние — в 24 ч, в третью четверть — в 6 ч угра. Именно
поэтому Луна высоко на небе видна иногда ранним утром или
вечером.
Период полной смены лунных фаз — синодический .месяц — не-
много больше сидерического, равен 29,53 суток Происходит это
из-за движения Земли вокруг Солнца В самом деле, за 27.3 суток
Земля по своей орбите продвигается на 27°, и для того, чтобы
достичь фазы полнолуния. Луне по своей орбите надо продви-
нуться еще на 27°. Это занимает примерно двое суток. В течение
синодического месяца на Луне происходит смена дня и ночи, т е.
день и ночь на Луне длятся по 14,5 земных суток.
Взаимное расположение и влияние Луны и Земли приводят
к образованию солнечных и лунных затмений, приливов. Сол-
нечные и лунные затмения бывают тогда, когда Солнце, Луна и
Земля находятся на одной прямой вблизи узлов лунной орбиты
(рис. 1.9). Если Луна находится между Солнцем и Землей (фаза
новолуния), она закрывает диск Солнца, для некоторых районов
Земли начинается солнечное затмение Если Луна располагается
за Землей (фаза полнолуния), то она попадает в тень от Зем ш.
Рис. 1.9. Возникновение солнечных и лунных затмений
дзя всего ночного полушария начинается лунное затмение. Чаще
всего в году бывает только два солнечных и два лунных затмения.
В 1982 г. было семь затмении — четыре солнечных и три лунных
(это максимально возможное число затмении).
Еще древние астрономы заметили, что через определенный про-
межуток времени лунные и солнечные затмения повторяются
в определенном порядке. Этот промежуток времени был назван
саросом (от греч. saros — повторение). Существование сароса объяс-
няется закономерностями, наблюдаемыми в движении Луны. Са-
рос составляет 18 лет и 11 дней. В течение каждого сароса происхо-
дит 70 затмений, из них 42 солнечных и 28 лунных. Однако в дан-
ном месте Земли лунные затмения видны чаше, чем солнечные,
так как наблюдаются со всего ночного полушария Земли. Полные
солнечные затмения видны не чаще одного раза в 200 — 300 лет.
Приливы на Земле вызваны притяжением Земли другими те-
лами Солнечной системы, в частности Луной и Солнцем Наи-
большее приливообразующес значение имеет притяжение Лу-
ны — ближайшего небесного тела. Приливы ежесуточно обходят
Землю с востока на запад, как и видимое движение Луны. Систе-
ма «Земля —Луна» по законам механики вращается около общего
центра тяжести (барицентра). Так как Земля имеет большую мас-
су центр тяжести располагается в теле Земли на расстоянии
0,73 радиуса от центра. Ось вращения проходит через край Земли.
Центробежные силы, возникающие при вращении системы, на
поверхности Земли равны, параллельны друг другу, перпендику-
лярны оси вращения и направлены в сторону от Луны. Это проис-
ходит потому, что при обращении Земли вокруг общего с Луной
центра тяжести масс центр Земли описывает окружность около
этого центра, а все остальные частицы Земли описывают окруж-
ности такого же радиуса около своего центра вращения — на оси
вращения Земли. При этом радиус Земли перемешается в про-
странстве параллельно самому себе.
Сила пртяжения Луны, по закону всемирного тяготения, за-
висит от массы взаимодействующих тел и расстояния между ними.
В олижайшей к Луне точке (Z — зените) па поверхности Земли
A
Луна
Рис. 1.10. Механизм возникновения приливообразующей силы:
-«----сила притяжения Луны;
— центробежная сила, возникающая при вращении системы «Земля—Луна»;
Ч---— приливообразующая сила
сила притяжения наибольшая, в наиболее удаленной точке (N —
надире) — наименьшая. Равнодействующая силе притяжения Луны
и центробежной называется приливообразующей силой (рис. 1.10).
Одновременно на Земле существуют два прилива: один — на сто-
роне Земли, обращенной к Луне, там сила лунного притяжения
больше, другой — на обратной стороне, где больше центробеж-
ная сила. Период между приливами составляет 12 ч 25 мин, не-
много более 12 ч, так как Луна обращается вокруг общего центра
тяжести масс в ту же сторону, в какую вращается Земля вокруг
своей оси Наиболее ярко приливы проявляются в гидросфере,
высота приливной волны может достигать 16 — 18 м (залив Фан-
ди, Северная Америка). Однако и в других геосферах приливы су-
ществуют. Так, в районе Москвы дважды в сутки поверхность Земли
поднимается на 30—40 см.
Действительная картина образования приливов и отливов бо-
лее сложная, так как учитывается еще и сила притяжения Солнца.
В фазы полнолуния и новолуния, когда Солнце, Луна и Земля на-
ходятся на одной прямой, приливы наибольшие, они называются
сизигийными. В первую и третью четверти, когда Солнце располага-
ется под углом 90° по отношению к Луне и Земле, образуются
наименьшие приливы, которые называются квадратурными.
Общепланетарное значение приливов заключается в замедлении
осевого вращения Земли. Считается, что приливное воздействие
Земли уже замедлило осевое вращение Луны, период осевого вра-
щения самой Земли увеличивается на 1 с за 55 тыс. лет. Приливы
формируют интересное явление в устьях рек — речной бор
огромную волну, которая дважды в сутки распространяется вверх
по реке на сотни километров.
Поверхность Луны издавна привлекала внимание ученых. Еще
в W П в Г Галилей назвал темные участки на поверхности Луны
морями.а светлые - материками Итальянский астроном Д Рич-
чоти присвоил им названия: Океан Бурь, МОре Дождей, Море
Ясности. На «прямой стороне» Луны моря занимают 3L2 % поверх-
ности. на «обратной стороне» — всего 2,5 %. I алидеи открыл на
Луне крупные горные системы. Им присвоили названия земных
гор — Альпы. Апеннины, Карпаты. Как правило, они располага-
ются по периферии морей и имеют высоту7 6 9 км Максималь-
ный размах высот на Луне достигает 11 км. Предполагается, что
кольцевые депрессии морей образованы при падении на Луну
крупных небесных тел — планетезималей. В основании депрессии на
глубине нескольких десятков метров располагаются масконы — плот-
ные тела сложенные в основном железом и никелем В настоящее
время считают, что масконы образуются благодаря подъему ве-
щества мантии, происходящему при ударе метеорита.
Лунные кратеры — самая характерная форма рельефа Луны.
Они имеют различные размеры — от 1 мм до нескольких сотен
километров. Формы кратеров также очень разнообразны Некото-
рые крупные кратеры имеют центральные горки (кратер Копер-
ник). У других есть радиально расходящиеся от центра светлые
лучи. Предполагают, что это выбросы свежей породы, получа-
ющиеся при палении метеорита Отсутствие атмосферы обеспечи-
вает хорошую сохранность лунных кратеров. По современным опен-
кам. возраст кратера Коперник равен миллиарду лет.
По вопросу о происхождении лунных кратеров существует две
основные гипотезы: метеоритная и вулканическая. Очевидно, наи-
большее количество кратеров создано падением метеоритов, но
некоторые имеют вулканическое происхождение. И сейчас на Луне
обнаружено сотни «теплых пятен» с температурой на десятки гра-
дусов выше. чем температура окружающей местности. Астрономы
регистрируют выделение газов и воды из лунных недр
Поверхность Луны покрыта «корой выветривания» — реголи-
том. Он представляет собой обломочно-пылевой материал, обра-
зутощийся при микрометеоритной бомбардировке. Его мощность
на Луне оценивается в 9 — 12 м. Под реголитом залегает слой раз-
дрооленных пород толщиной сотни метров, образованный при
палении крупных метеоритов ^порода «Фра Мауро»). Общая мощ-
ность. iy иной коры равна 100 км. На основании сейсмических дан-
ных мантию подразделяют на верхнюю, среднюю, нижнюю: об-
,а d е ошность около 900 км. Глубже располагается ядро Плохая
роходимость сейсмических волн свидетельствует о том, что по-
находятся в размягченном состоянии, температура
ЯДрЗ оии Чх.
ческому составу лунный грунт схож с земным: в нем
химических элементов: кремний, алюминий, железо.
40
магнии, кальции и др. Горные породы близки к земным базальтам
В горных районах распространены анортозиты. В России в 1960 г.
Е.Л.Рускол предложила теорию совместного образования Земли
и Луны как двойной системы. Сейчас эта теория поддерживается
большинством исследователей.
1.5. Астероиды. Кометы. Метеориты
Астероиды (от трем, asteroeideis — звездоподобные) — малые
планеты Солнечной системы. Они образуют тонкое кольцо между
орбитами Марса и Юпитера. По правилу Тициуса — Боде, между
орбитами Марса и Юпитера должна существовать планета на рас-
стоянии 2 8 а.е. от Солнца. Долгое время астрономы пытались об-
наружить здесь планету. 1 января 1801 г. в Палермо итальянский
астроном Д Пнации обнаружил небесное тело — маленькую сла-
бую звезду, которая двигалась по небу, как планета Первый асте-
роид был назван Церера. К 1880 г. астероидов было известно уже
около 200. сейчас орбиты вычислены для более 40000 астероидов.
Самый большой астероид Церера имеет диаметр 1000 км. осталь-
ные гораздо меньше: диаметр Паллады — 608, Весты — 540, Ги-
ги и — 450 км.
Наблюдения показали, что практически все астероиды имеют
неправильную форму, только самые крупные приближаются к шару.
Орбиты большинства астероидов расположены между орбитами
Марса и Юпитера Их среднее расстояние от Солнца 2 8 —3.6 а е
Они образуют «главный пояс». Однако некоторые астероиды под-
ходят ближе к Солнцу, чем Меркурий, и удаляются за орбиту
Сатурна. Например, астероиды группы Аполлона очень близко под-
ходят к орбите Земли, астероид Икар пересекает орбиту Мерку-
рия. Астрономы многих обсерваторий мира наблюдали прохожде-
ние мимо Земли астероида Таутатис. 8 декабря 1992 г. он был от
нас на расстоянии 3,6 млн км.
Орбиты многих малых планет заметно вытянуты. Их эксцент-
риситеты редко превышают 0,4. но у некоторых астероидов они
намного больше. Например, астероид Гефест имеет эксцентриси-
тет. равный 0.8. Большинство орбит располагается в плоскости
эклиптики т.е. в плоскости ороиты Земли. Наклоны ооычио не
превышают нескольких градусов, однако у Цереры наклон к плос-
кости эклиптики составляет 35°.
По цвету и составу астероиды условно подразделяют на грг
класса Первый класс образуют углистые астероиды (класс С). они
самые темные. Астероиды второго класса называются каменными
(класс S), так как они напоминают породы Земли К третьему
классу (класс М) относятся металлические астероиды. На их по-
верхности присутствуют выходы металлов (никелистого железа),
как у некоторых метеоритов.
Д1
Астрономы определили, что астероиды вращаются вокруг сво-
ей оси. Периоды вращения очень разные от нескольких часов до
сотен часов Некоторые астероиды имеют спутники. Космический
аппарат «Галилео» в 1993 г. получил снимок астероида Ида с не-
большим спутником Дактиль.
Существует две гипотезы образования астероидов. По первой
гипотезе предполагается существование в прошлом планеты Фаэ-
тон Она существовала недолго и разрушилась при столкновении с
крупным небесным телом или благодаря процессам внутри пла-
неты. Однако наиболее вероятно образование астероидов за счет
сгустков первичного газопылевого облака. Образование крупного
небесного тела — планеты — произойти не могло из-за гравита-
ционного воздействия Юпитера.
Можно предположить, что раз в столетие один из крупных
астероидов группы Аполлона может близко подойти к Земле или
столкнуться с ней. Удар такого тела выделяет энергию, равную
10000 водородных бомб мощностью 10 Мт. При этом может обра-
зоваться кратер диаметром 20 км. Но такие случаи за историю
человечества неизвестны
Кометы (от грсч. kometes — хвостатые) — небольшие тела Солнеч-
ной системы. Это несветящиеся тела, которые становятся видимыми
только при подходе к Солнцу. Число комет измеряется миллионами.
В комете выделяют голову и хвост. Годова состоит из твердого
ядра и газового окружения — комы. Ядра многих комет невелики,
поперечник составляет несколько километров. Например, ядро
кометы Галлея имеет размеры 16x8 км. Образованы ядра ледяным
конгломератом с примесью каменистых и железистых частиц. Ос-
нову льдов (80 %) составляет вода, остальное — твердая углекис-
лота (сухой лед), метановый, аммиачный лед и другие заморо-
женные газы. В веществе ядра могли сохраниться реликтовые орга-
нические вещества — первые кирпичики, из которых сложилась
жизнь в Солнечной системе. При приближении кометы к Солнцу
на расстояние 4,5 а.е. температура достигает 133 К и льды начина-
ют испаряться. Сначала испаряются метан, аммиак, водород, об-
ра: я кому. Кома — атмосфера кометы, она может достигать сотен
тысяч километров. По мерс усиления потока газов появляется хвост
кометы, протягивающийся на миллиард километров. При иониза-
ции газов кома и хвост кометы начинают светиться.
Войдя внутрь орбиты Земли, комета попадает в область силь-
ного нагрева. Истечение газа из ядра становится очень интенсив-
ным, ядро может терять 30—40 т газа ежесекундно. Например,
коме га Галлея при каждом подходе к Земле теряет 200 м в диамет-
ре. Предполагают, что к концу III тысячелетия комета расколется
на рои обломков
Орбиты комет довольно беспорядочно ориентированы в про-
странстве, некоторые пересекают орбиты планет, в том числе и
42
Земли. Бывает прямое движение (против часовой стрелки) и об-
ратное (по часовой). Некоторые кометы вращаются вокру! пла-
нет-гигантов, так как при приближении кометы к Юпитеру или
Сатурну из-за большого притяжения комета может перейти на
орбиту вокруг планеты. Периоды орбитального движения комет могут
составлять от нескольких лет до миллионов лет. Самый короткий
период у кометы Энке От орбиты Меркурия до орбиты Юпитера
и обратно комета проходит за 3,3 года. Самый длинный период (из
известных) у кометы Делавана. Она удаляется на 170000 а.с. и
возвращается через 24 млн лет. Хорошо изучена планета Галлея. Ее
период составляет 75 — 76 лет. последнее се приближение наблю-
дали в 1986 г. К ней были посланы космические аппараты СССР
(«Вега»), Японии («Суисен»), ЕЭС («Джотто»).
Кометы образуются в результате выбросов в межпланетное про-
странство вулканического вещества планет и спутников. Подру-
гой гипотезе кометы возникают из гигантского кометного облака
возле Солнца.
Не исключено столкновение планет с кометами, их ядрами.
Есть предположение, что падение Тунгусского метеорита в 1908 г.
в районе Подкаменной Тунгуски было на самом деле столкнове-
нием Земли с осколком ядра кометы Энке. При падении ядро
испарилось, взрыв произошел на высоте 5—10 км, взрывная волна
повалила лес па плошали 2000 км2. Однако ни кратера, ни метео-
рита па месте так и не нашли В 1994 г. комета Шумейкеров—Леви
врезалась в атмосферу планеты Юпитер, вызвав мощные возму-
щения.
В межпланетном пространстве присутствует мегеороиднос ве-
щество — мелкие небесные тела размером от пылинки до глыб.
Метеоры — мельчайшие твердые тела массой несколько грам-
мов, вторгшиеся в атмосферу планеты. Мелкие частицы вещества,
двигаясь со скоростью 11 — 12 км/с, из-за трения в атмосфере разог-
реваются до 1000 °C, что вызывает их свечение на протяжении
нескольких секунд. Они сгорают в атмосфере, недолетая до по-
верхности.
Метеоры делятся на единичные и метеорные потоки. Все час-
тицы в метеорном потоке движутся по параллельным траск орп-
ям. Наблюдателю с Земли кажется, что они разлетаются из
одной точки неба, называемой радиантом. Метеорные поюки
называются но тем созвездиям, где находятся их радианты. Наи-
более известны Персеиды (падают в августе), Дракониды (ок-
тябрь) Леониды (ноябрь). Метеорные потоки движутся вокруг
Солнца по орбитам распавшихся комет. Еще в 1862 i. Д. Скиапа-
релли установил, что орбита Персеид практически совпадает с
орбитой одной из известных комет. Если Земля пересекает орби-
ту метеорного потока, частицы «налетают на планету», начина-
ется «звездный дождь».
43
Если в атмосферу планеты вторгается крупное небесное тело -
бо 1И1 то оно не успевает сгореть в атмосфере и падает на по -рх-
носп Вес таких тел должен быть несколько идеям тонн. Упавшие
на поверхность планеты небесные тела называются метеоритами
Их движение по небу сопровождается полетом огненного шара,
громом На земле образуется кратер. Наибольший метеорный кра-
тер на Земле имеет диаметр 1265 м и расположен в Аризоне около
каньона Диабло. Вокруг кратера были обнаружены железные об-
ломки весом 30 т. Считается, что здесь 27 тыс. лет назад упал ме-
теорит массой 2 млн т.
Метеориты представляют собой обломки неправильной фор-
мы. покрытые тонкой коркой плавления. Наиболее распростра-
ненными элементами метеоритов являются кислород, железо,
кремний, магний, никель и др. В метеоритах обнаружено 66 ми-
нералов. Встречаются самородные — медь, золото, алмазы; ни-
келистое железо; сульфиды; оксиды; фосфаты; силикаты. Осо-
бый интерес представляют органические соединения, обнару-
женные в метеоритах.
По составу метеориты делятся на железные (сидериты), железо-
каменные (сидеролиты) и каменные (аэролиты). Железные метео-
риты состоят в основном из никелистого железа. В земных
условиях естественный сплав железа с никелем нс встречается,
что говорит об их космическом происхождении. Каменные метео-
риты состоят из силикатов (оливина, пироксена). Характерной! осо-
бенностью основного типа каменных метеоритов — хондритов —
является наличие хондр. Хондры — округлые образования диамет-
ром 1 мм, состоят из оливина и пироксена, располагающихся
радиально. Эти зерна — продукты сложных процессов дифферен-
циации вещества Ахондриты, второй тип каменных метеоритов,
зернистой структуры не имеют, обладают кристаллической струк-
турой и сходством с земными изверженными породами. Железо-
каменные метеориты — это обломки никелистого железа с вкрап-
лениями зерен силикатов. Преобладают каменные метеориты, ко-
’орые составляют 80 % из всех найденных на Земле.
Возраст метеоритов оценивается в 5—4,6 млрд лет. Масса их
к< сблется от нескольких граммов до нескольких сотен тонн. Са-
1Ь И НЬ U метс°Рит «Г°ба» был найден в юго-западной Афри-
ке в 1920 г., его масса 60 т.
По современным представлениям, метеориты - это облом-
ки крупных астероидов разного типа. Один из типов - хондри-
всшесткл^п представляет собой слабоизмененное первичное
органически\ И ^^eilH0 в хондритах обнаружены остатки
шои научный е?°Р ” из-'ченис метеоритов имеют боль-
10 мтпт метеппп еРыС !тжеголио в сторону Земли направляется
ежегодно Р На Зсмлю выпалает около 2000 метеоритов
44
Г л а в a 2
ПЛАНЕТАРНЫЕ ФАКТОРЫ
2.1. Орбитальное движение Земли
Планета Земля движется вокруг Солнца по орбите длиной
934 млн к.м со средней скоростью 29,8 км/с. Доказательством дви-
жения Земли является параллактическое смещение звезд дважды
в год на один и тот же угол. Оно объясняется наблюдениями звезд
с разных точек орбиты Земли. Вторым доказательством движения
Земли вокруг Солнца является годичное аберрационное смеше-
ние звезд, открытое в 1728 г. английским астрономом Дж Браллс-
ем (1693—1762). Аберрация — угол между наблюдаемым (види-
мым) и истинным направлением на светило. Дело в том, что пока
свет от звезды доходит до окуляра прибора, наблюдатель вместе с
прибором перемещается по орбите вокруг Солнца. Чтобы свет от
звезды попал в объектив, нужно направить прибор не на истин-
ное направление на звезду, а на расчетное. Годовое движение Земли
вокруг Солнца можно наблюдать по непрерывному изменению
положения Солнца на небе: изменяется полуденная высота Солн-
ца, азимутальный угол восхода и заката.
Видимый годовой путь Солнца по небесной сфере, эклиптика,
представляет собой сечение небесной сферы плоскостью земной ор-
биты. Небесный экватор — линия пересечения плоскости земного
экватора с небесной сферой. Эклиптика с небесным экватором в
современную эпоху образует угол 23’27'. Места их пересечения
называются точками весеннего и осеннего равноденствия.
В этих точках Солнце бывает 21 марта и 23 сентября.
Движение Земли по орбите совершается против часовой стрел-
ки, в том же направлении происходит и вращение Земли вокруг
своей оси. Ось вращения сохраняет практически неизменное на-
правление в пространстве — направление на Полярную звезду
(Северный полюс Мира).
Земля движется по эллиптической орбите, поэтому расстоя-
ние от нес до Солнца меняется в течение года: в ближайшей к
Солнцу точке орбиты — перигелии — расстояние равно 147 млн
км, в дальней точке орбиты — афелии — расстояние увеличивает-
ся до 152 млн км Полный оборот Земля совершает за 365 суг 6 ч
9 мин 9.6 с. Этот промежуток времени называется звездным сиде-
рическим годом. Тропический год — промежуток времени между дву -
мя прохождениями Солнца через точку весеннего равноденствия
Тропический год на 20 мин 24 с короче звездною, гак как точка
весеннего равноденствия движется навстречу годовому движению
Солнца. Подобное явление объясняется прецессией — движением
45
оси вращения Земли вокруг перпендикуляра к плоскоеги враще-
ния с вершиной в центре Земли, при котором ось описывает кру-
говую коническую поверхность. Наклон оси при этом не меняется.
Период прецессии составляет 26 000 лет. Если сейчас Северный
полюс Мира направлен к окрестности Полярно! звезды, го через
13 000 лет он будет смотреть на Вегу (ос Л нры). Изменение положе-
ния оси вращения приводит к смещению сезонов года. Через 13000
лет лето в Северном полушарии будет приходиться на 12, I, 2-й
месяцы
Географическими следствиями годового движения Земли яв-
ляется смена сезонов гооа, изменение продолжительности дня и ночи,
образование поясов освещения, годовой ритм в географической обо -
мчке.
В день зимнего солнцестояния 22 декабря Солнце стоит в зените
на Южном тропике и освещает бо"ьшс Южное полушарие (рис. 2.1).
Земля находится вблизг точки перигелия своей орбиты. Область
окто Южного полюса, ограниченная Южным полярным кругом,
освещается незахоляшим Солнцем В Северном полушарии за Се-
верным полярным кругом начинается полярная ночь. Продолжи-
тельность ее разная на разных широтах и увеличивается ог Поляр-
ного круга до полюса от одного дня до полугола. День в Северном
полушарии короче ночи, в Москве продолжительность самою
короткого дня около 7 часов День зимнею солнцестояния — на-
чало астрономической зимы в Северном полушарии.
В дни весеннего и осеннего равноденствий 21 марта и 23 сен-
тября Солнце стоит в зените на экваторе и равномерно освещает
оба полушария. Свсгораздельная линия (терминатор) проходит
через географические полюсы. В эти дни ночь равна дню на всех
широтах Земли (12 часов). Дни весеннего и осеннею равноден-
ствий — начало астрономических весны и осени в соответству-
ющем полушарии
В день летнего солнцестояния 22 июня Солнце стоит в зените
па Северном тропике и освещает больше Северное полушарие.
Земля находится вблизи то тки афелия На небо Северного полу-
шария в полдень Солнце занимает самое высокое положение. За
ег )ным полярным кругом начинается полярный день, здесь
Со. ние нс заходи'; за горизонт. В Южном полушарии за Южным
полярным кругом Со лице вообще нс появляется на небосводе.
Продолжите ьность полярной ночи равна одному дню на Южном
полярном круге и увеличивается на полюсе до полугола. День в
еверном полушарии длиннее ночи, в Москве продолжительность
самого длинною дня составляет 17 часов. День летнего солнцесто-
яния — начало астрщ омического лета в (’еверном полхшарии.
земля пшжется по орбите с различной скоростью: в точке пе-
ригелия ш .орость наибольшая, наименьшая скорость v Земли при
прохождении точки афелия Отсюда следует, что в Северном
46
HhXlf ОННЬЭНЕОЭ
гч
Cl
Рис. 2.1. Положение Земли в дни летнего (а) и зимнего (б) солнцестояния
47
no iviiiapHii летний сезон самый продолжительный, зимний са-
мый короткий. Болес того, поскольку Северное полушарие зимой
бтижс к Сопнцу а летом немного дальше, температурный режим
его бопсс благоприятный, чем Южного полушария лето (по аст-
рономическим причинам) более продолжительное и немного про-
хладнее. а зима короче и немного теплее.
Пояса освещения, или астрономические тепловые пояса, выде-
ляются по высоте Солнца над горизонтом н продолжительности
освещения. В жарком поясе, расположенном между тропиками,
Солнце дважды в гол в полдень бывает в зените. На линиях тропи-
ков Солнце стоит в зените только один раз в году: на Северном
тропике (тропик Рака) Солнце стоит в зените в полдень —
22 июня, на Южном тропике (тропик Козерога) — 22 декабря.
Продолжительность дня в жарком поясе в течение года изменяет-
ся мало (от 11 до 13 часов).
Между тропиками и полярными кругами выделяются два уме-
ренных пояса. В них Солнце никогда не стоит в зените, продолжи-
тельность дня и высота Солнца над горизонтом сильно меняются
в течение года. Однако в течение суток обязательно бывает смена
дня и ночи Между полярными кругами и полюсами расположены
два холодных пояса, здесь бывают полярные дни и ночи. Следова-
тельно. в году бывают дни. когда Солнце вообще нс показывает-
ся из-за горизонта или не опускается за горизонт.
Положение тропиков и полярных кругов нс остается постоян-
ным. оно изменяется в зависимости от изменения наклонения
плоскости орбиты Земли. Плоскость земной орбиты колеблется в
пространстве, и за 40 000 лет наклон к экватору изменяется от
24'36'до 21 58'. Это сопровождается расширением и сужением по-
ясов освещения. Если бы ось Земли была перпендикулярна к плос-
кости орбиты, то пояса освещения не выделялись бы.
Смена времен года обусловливает годовой ритм в географиче-
ской оболочке В жарком поясе годовой ритм зависит главным об-
разом от изменения увлажнения, в умеренном — от температуры,
в холодном — от условий освещения.
Календарь — система измерений длительных промежутков вре-
мени. За историю человечества было разработано множество ва-
риантов календарей. Все они делятся на солнечные, лунные и лун-
но-солнечные. В основе солнечных календарей лежит продолжи-
тельность тропического года, в основе лунных — продолжитель-
ность лунного (синодического) месяца*. Лунно-солнечные осно-
ваны на обоих принципах. Примером лунного календаря является
м 1 ом (анский календарь, лунный год которого состоит из 12 лун-
ных месяцев и содержит 354 или 355 средних солнечных суток. В
В Мишне» сборнике толкований библейских текстов — говорится глК-
»луна оыла создана для счета дней».
основу современного календаря, принятого в большинстве стран,
положен тропический год.
Один из первых солнечных календарей был создан в Египте
В этом календаре в голу было 365 дней. Ошибка в одни сутки на-
капливалась за 4 года. В Риме в правление Юлия Цезаря (46 г. до
н.э.) было введено новое исчисление времени (юлианский ка-
лендарь). Разработан календарь был александрийским астрономом
Созигеном. Продолжительность календарного года считается рав-
ной 365 средним солнечным суткам три года подряд, а каждый
четвертый год содержит 366 суток Голы продолжительностью в
365 суток считаются простыми, а в 366 — високосными Лишний
день добавлялся к февралю. Благодаря этой реформе ошибка в одни
сутки накапливается за 128 лет (юлианский календарь «отставал»
на трое суток за 400 лет).
В государствах Западной Европы юлианский календарь был вве-
ден в 325 г. К 1582 г. точка весеннего равноденствия сместилась
почти на 11 дней и приходилась уже на 10 марта. Это вносило пута-
ницу в расчет религиозных праздников, так как по правилам хри-
стианской церкви Пасха должна праздноваться в воскресенье в
полнолуние после весеннего равноденствия (в год, когда было ус-
тановлено правило, в 325 г. на Никейском соборе, весеннее равно-
денствие приходилось на 21 марта). Поэтому в 1582 г. итальянский
математик Луллио предложил проект нового календаря, названно-
го впоследствии григорианским. Согласно булле римского папы Гри-
гория XIII, точка весеннего равноденствия в соответствии с но-
вым календарем переносилась назад, на 21 марта. В булле написано:
— следующим числом после 4 октября считать 15 октября
1582 года:
— впредь все круглые годы, число столетий которых не де-
лится на четыре (1700, 1800). считать простыми годами, а 1600,
2000 — високосными. Теперь ошибка в одни сутки накапливается
за 3333 гола.
В большинстве западных стран григорианский календарь был
введен в течение XVI — XVII вв В России новый календарь (новый
стиль) был введен 1 февраля 1918 г В этом голу по декрету Совет -
ского правительства 1 февраля стали считать 14 февраля, так как
расхождение к данному моменту7 составило уже 13 суток. Эю раз-
личие в 13 суток будет сохраняться до 15 февраля 2100 г., после
оно составит ужс 14 суток Начало календари» >года(1 нваря)
понятие условное. В прошлом в неког рых странах ювый год на
чикался 25 марта. 25 декабря и в другие дни. В I осени до Х\ в.
новый год начинался 1 марта, с XV в. - I сентября. В 1700 г. Петр I
передвинул начало нового года на I января.
В наше время предложено несколько проектов н«>вого к нда
Ря. Один, самый простой, заключается в следующем. Все кварт ды
года имеют одинаковую продолжительность 13 недель, т.е. по
49
91 дню Первый месяц содержит 31 день, остальные но 30 дней.
Таким образом, год будет начинаться всегда в один и тот же день
нсдсти Но так как кварталы содержат всего 364 дня, то между
30 гекабрем и I январем добавляется один день вне счета - меж-
дународный нерабочий день А в високосном году такой же день
добавляется после 30 июня
2.2. Осевое вращение Земли
Земля вращается с запада на восток против часовой стрелки,
совершая полный оборот за сутки. Средняя угловая скорость вра-
щения. т.е. угол, на который смещается то 1ка на земной поверх-
ности, для всех широт одинакова и составляет 15е за 1 ч. Линейная
скорость, т.е. путь, проходимый точкой в единицу времени, зави-
сит от широты места. Географические полюсы не вращаются, там
скорость равна нулю На экваторе каждая точка проходит наи-
больший путь и имеет наибольшую скорост ь — 455 м/с. Скорость
на одном меридиане разная, на одной параллели одинаковая.
Главным физическим доказательством вращения Земли слу-
жит маятник Фуко. Согласно законам физики, качающееся тело
сохраняет неизменной плоскость своего качания относительно Ми-
рового пространства. Если поместить под маятник круг с делени-
ями, то окажется, что по отношению к Земле положение плоско-
сти меняется, т.е. Земля поворачивается вокруг своей оси. Если
маятник повесить над полюсом Земли, то се вращение не будет
оказывать никакого воздействия на направление плоскости кача-
ния, но наблюдателю на вращающейся Земле будет заметно ка-
жущееся смещение плоскости движения маятника. За одни звезд-
ные сутки плоскость колебания маятника совершит полный обо-
рот относительно поверхности Земли с угловой скоростью 15° за
1 ч На экваторе плоскость качания маятника относительно зем-
ной поверхности будет сохранять свое положение и никакого ка-
жущегося отклонения наблюдатель не заметит. На остальных ши-
ротах на Земле угол отклонения зависит от широты места. В Санкт-
Петербурге отклонение в 1 ч составляет 13 ; в Москве — 12,5°.
(1819 1868) поставил свой опыт в Пантеоне, в Париже
в Г 1г Длина маятника была 67 м, масса груза — 28 кг. В 1931 г. в
Санкт-Петербурге в Исаакиевском соборе был подвешен маят-
ник длиной % м и массой 60 кг. Сейчас этот маятник снят.
торым доказательством вращения Земли является отклоне-
ние всех падающих на Землю тел к востоку. Этот эффект обуслов-
ен тем :тоз с. ьством, что чем дальше находится точка от оси
вращения Земли, тем больше линейная скорость, с которой опа
движется с запада на восток вследствие вращения Земли. Поэтому
JZ!"3 ВЬ1СОКОИ ба,и,»и перемешается к востоку с большей ли-
и скоростью, чем ее основание. Тело, свободно падающее с
50
Рис. 2.2. Возникновение
силы Кориолиса
башни, сохраняет свою первоначальную
линейную скорость. Поэтому оно пада-
ет не у основания башни, а немного к
востоку от него.
Доказательством вращения Земли
является фигура самой планеты, нали-
чие сжатия земного эллипсоида. Сжатие
возникает при участии центробежной
силы, развивающейся в свою очередь на
вращающейся планете. Любая точка на
Земле находится под воздействием зем-
ного притяжения и центробежной силы.
Равнодействующая этих сил направле-
на к экватору, оттого Земля в экватори-
альном поясе выпукла, у полюсов име-
ет сжатие.
К географическим следствиям осево-
го вращения Земли относятся возникно-
вение силы Кориолиса, отсчет времени и
суточный ритм в географической оболочке.
Образование приливов было рассмотре-
но в предыдущих главах.
Важным следствием осевого вращения Земли является кажу-
щееся отклонение тел. движущихся в горизонтальном направле-
нии, от направления их движения. По закону инерции, всякое
движущееся тело стремится сохранить направление (и скорость)
своего движения относительно Мирового пространства (рис 2.2).
Если движение происходит относительно перемещающейся по-
верхности, например вращающейся Земли, наблюдателю на Зем-
ле кажется, что тело отклонилось. В действительности тело про-
должает двигаться в заданном направлении. Например, из точки А
в направлении полюса по меридиану' выпущено тело. Ракета дви-
жется по направлению АВ Через некоторое время наблюдатель на
вращающейся Земле переместится в точку С и будет искать тело,
двигающееся в направлении меридиана. Однако ракета сохраняет
свое направление в Мировом пространстве (D), с направлением
меридиана оно уже не совпадает. Отклоняющее действие враще-
ния Земли называют силой Кориолиса
Сила Кориолиса всегда перпендикулярна движению, направлена
вправо в Северном полушарии и влево — в Южном. Величина се
зависит от скорости движения и массы движущегося тела, а так-
же от широты места:
F = 2w/-H'sin<p,
где т — масса тела; и — линейная скорость тела; и' узловая
скорость вращения Земли; <р — широта места.
51
Н'1 экваторе сила Кориолиса равна нулю, величина ес возрас-
тает к полюсам Сила Кориолиса способствует образованию ат-
мосферных вихрей, оказывает влияние на отклонение морских
течений, благодаря ей подмываются правые берега рек в Север-
ном полушарии и левые берега — в Южном юлушарии.
Период осевого вращения Земли называется сутками, это —
естественная единица измерения времени. Выделяются понятия
звездные и солнечные сутки. Звездные сутки — промежуток вре-
мени между двумя верхними кульминациями звезды (прохожде-
ниями звезды через меридиан точки наолюдс 1ия Зве ^тные су ки
равны 23 ч 56 мин 4 с. Звездные сутки удобны для астрономиче-
ских наблюдений, но неудобны для населения Земли. Истинные
солнечные сутки — промежуток времени между шугмя ку ьмина-
циями центра Солнца, за начало суток принята нижняя кульми-
нация — полночь. В течение года продолжительность истинных
суток немного меняется из-за изменения скорости орбитального
движения Земли и наклонения экватора к эклиптике. Поэтому в
практических целях используется среднее солнечное время — сред-
няя продолжительность истинных солнечных суток, которая рав-
на 24 ч. Разность между истинным солнечным временем и сред-
ним временем называется уравнением времени. Среднее солнечное
время в любой момент равно истинному солнечному времени
минус уравнение времени.
Сутки начинаются одновременно на всем меридиане. Среднее
солнечное время на каждом меридиане свое, оно называется
местным временем На меридианах, отстоящих на 15’, время от-
личается на один час. На Международном астрономическом кон-
грессе в 1884 г. был принят поясной отсчет времени. Вся поверх-
ность Земли была разделена на 24 пояса по 15° в каждом, границы
проведены с учетом административных и государственных границ.
В качестве Всемирного времени принято среднее солнечное время
на Гринвичском меридиане, который считается начальным мери-
дианом. Линия перемены даты — условная линия, служащая для
разграничения мест, которые в один и тот же момент времени
имеют разные календарные даты. Она проходит в основном по
меридиану, имеющему7 долготу 180°, на Чукотке отклоняясь к
востоку7 (Берингов пролив) При пересечении линии перемены даты
с запада на восток отнимаются одни сутки, при пересечении с
востока на запад — прибавляются.
Поясное время — время каждого часового пояса, определенное
по сере ииному меридиану. Для перевода местного времени в по-
ясное сущест вует формула:
Тп-Тт= N-K
гле ~ поясное время; Тт — местное время; N — номер пояса:
л долгота места в часовом выражении.
so
О 120
53
Поясное время равно всемирному времени плюс ном г тояса.
В бывшем СССР поясное время было введено I июня 1919 г. На
территории России выделяется 11 часовых поясов — с о второго
по двенадцатый (рис. 2.3). В настоящее время одиннадцатый и две-
надцатый часовые пояса объединены, на Чукотке время отлича-
ется от московского на 9 часов. Поясное время каждого следу-
ющего к востоку пояса на один час больше, каждого следующего
к западу — на час меньше.
В Советском Союзе в целях более экономного использования
электроэнергии 16 июня 1930 г. было введено декретное время —
поясное время каждого часовою пояса п юс один час.
Декретное время второго часового пояса называется московс-
ким временем
В целях рационального использования электроэнергии в лет-
ние месяцы во многих странах вводят летнее время, переводя стрел-
ки часов на час вперед В России перевод стрелок часов осуществ-
ляется после дней весеннею и осеннего равноденствий (конец
марта и конец октября) Для нашей страны летнее время — пояс-
ное время плюс два часа.
Смена дня и ночи создает суточный ритм з географической
оболочке, он проявляется в живой и неживой природе: в суточ-
ном ходе всех метеороло! ических элементов — темпера гуре, влаж-
ности, давлении; таяние горных ледников происходит днем фо-
тосинтез происходит днем, на свету, многие растения раскрыва-
ются в определенные часы суток. Человек тоже живет по часам; в
определенные часы у него падает работоспособность, повышают-
ся температура те,.а и давление.
2.3. Форма и размеры Земли
Первые представления о форме и размерах Земли появились в
к ле Греции. Пифагор (' I в. до н.э.) и его ученики провоз-
гласили Землю шаром, считая, что это самая идеальная фщура
Ш ipoo6pa тую форму Земли Аристотель (IV в. до н.э.) доказы-
вал л иным! Затмениями, изменением звездного неба при дви
жении по меридиану и расширением горизонта при подъеме,
ратосфен (III в. до н.э.) впервые произвел измерение длины
меридиана. Он заметил, что в день летнего солнцестояния в Си-
не < су ан) Солнце освещает дно самых глубоких колодцев, еле-
аователмо. стоит в зените В Александрии Сотне и -т. время
° Д'"чТ Зен"та 1а?Г0Л 7‘12'• что «удаляет 7я часть окР! ж-
нп ' Мирив Раияояшк между С йеной и Александрией и уы-
“ “ ЭраТйеда? счислил длину меридиана Зем-
оасхот'|тга атсльн0’ 11 Рллиус емлн. Полученные им размеры
р^хомтся с результатами современных вычислений менее чем
Па Z3 КМ.
54
В конце XVII в. благодаря работам И Ньютона возникло пред
положение, что Земля ввиду осевого вращения должна быть сжа-
та у полюсов. Сжатие — это отношение разности наибольшею
радиуса и наименьшего к наибольшему радиусу: (а - Ь)/а. Земля в
первом приближении — эллипсоид вращения, у нес экваториаль-
ный радиус (а) больше полярного (Ь) на 21,36 км На вращаю-
щейся Земле действуют силы притяжения и центробежная, вели-
чина и направление силы тяжести зависят от сложения этих сил.
На полюсе центробежная сила равна нулю, поэтому сила тяжести
равна силе притяжения и величина се самая большая. На экваторе
возрастает центробежная сила и уменьшается сила тяжести. Сила
тяжести на полюсе на 0,6 % больше, чем на экваторе. Равнодей-
ствующая силы притяжения и центробежной силы — сила тяжес-
ти — направлена к экватору Под ее влиянием массы планеты пе-
ремещаются к экватору и Земля приобретает форму эллипсоида.
Подтверждением этого теоретического положения послужил та-
кой факт. В 1672 г. из Франции в Кайенну (Гвиана) для изучения
Марса в год Великого противостояния был направлен астроном
Ж Рише. Он взял с собой часы, маятник которых отбивал секун-
ды, т.е. период качания маятника был равен одной секунде. В Кай-
енне часы стали отставать и длину маятника пришлось укоротить.
В Париже часы начали спешить. Замедление качания маятника при
перемещении его из умеренных широт в экваториальные И. Нью-
тон объяснил уменьшением силы тяжести из-за увеличения цен-
тробежной силы.
Для измерения длины дуги Г меридиана Французская ака-
демия наук в XIX в отправила две экспедиции: одну — к Север-
ному полярному кругу, другую — в экваториальные районы. Из-
мерения позволили рассчитать длину дуги 1 меридиана у по-
люса и экватора: у полюса она оказалась равной 111,7 км. на
экваторе — 110,6 км.
Истинная фигура не полностью соответствует эллипсоиду вра-
щения. Эллипсоид вращения — фигура правильная, возникающая
при вращении тела, имеющего однородное строение недр. Уро-
венная поверхность отличается от поверхности эллипсоида на 50 —
60 м. В 1873 г. немецкий ученый И. Листинг ввел понятие «геоид».
Геоид — фигура Земли, ограниченная уровенной поверхнос-
тью, совпадающей с поверхностью спокойной воды в океане, про-
долженной под материками так, чтобы отвесная линия в любой
точке была перпендикулярна эгой поверхности.
Работы по вычислению размеров Земли выполненные под ру-
ководством Ф Н. Красовского (1940—194ь), показали, ч о геоид
близок к трехосному эллипсоиду вращения У Земли один эква со-
циальный радиус больше другого на 213 м. Дальше всего о.стоят
от экватора участки вдоль меридиана — 15 в.д. 165 з.д., мери-
диан малой оси — 105 в д. — 75 з.д.
55
В последние годы при анализе космических снимков выяснили,
что северный полярный радиус больше южного на 30- 10() м, сле-
довательно, Земля имеет форму кардиоида. В России в 1990 г. при-
няты параметры Земли i ПЗ-90), они по основным параметрам
близки к размерам эллипсоида Красовского. Многочисленные
спутниковые данные уточнили фактические размеры и форму
Земли:
средний экваториальный радиус...................63/Ь,14 км;
средний полярный радиус................. 6356,78 км;
полярное сжатие....................... /293,3 (21.36 км),
экваториальное сжатие.................. /зоооо(213 м);
длина меридиана...........................40008,5 км;
длина экватора............................4* 075,7 км;
площадь поверхности Земли................. 510 млн км2
К доказательствам шарообразности Земли относятся снимки
из космоса, лунные затмения и градусные измерения планеты.
Небольшие колебания длины дуги Г в целом позволяют гово-
рить, что Земля имеет близкую к шару форму. Доказательства ша-
рообразности Земли, сформулированные в древности' постепен-
ное появление предметов из-за горизонта, расширение дальности
видимости при подъеме, изменение вила звездного неба при дви-
жении по меридиану, кругосветные путешествия — говорят толь-
ко о выпуклости Земли.
Географическое значение формы и размеров Земли заключает-
ся в том, что ее шарообразная форма обусловливает закономер-
ное изменение угла падения солнечных лучей от экватора к полю-
сам. Образуется главная географическая закономерность — геогра-
фическая зональность компонентов и комплексов географиче-
ской оболочки.
Шаровая фигура при минимальном объеме концентрирует мак-
симальную массу материи. Вещество планеты сжимается, внутри
формируется центральное ядро и оболочки. Оболочечное строе-
ние Земли — одно из самых фундаментальных се свойств. Сфери-
ческая форма оболочек, в том числе и географической, обуслов-
ив ie, оесконечность и единство пространства. Отклонение ис-
тинной формы Земли (геоид) от эллиптической обусловливает
стремление вешсства Земли растечься, чтобы приобрести фигуру
равновесия. В результате на земной поверхности возникают секто-
ры с тенденцией к опусканию и поднятию, между' ними форми-
руются зоны разломов. Образование системы Африкано-Азиат-
ских разломов, очевидно, является примером таких тенденций.
J время из-за замедления вращения Земли фигура пла-
неты стремится приб. тлиться к форме шара. В результате начина-
ется переток земного вещества к полюсам и активизация текто-
нических движений.
2.4. Внутреннее строение Земли
Земля, как и другие планеты, имеет оболочечное строение.
К внешним оболочкам относятся атмосфера и гидросфера. Твер-
дое тело Земли состоит из земной коры, мантии и ядра.
Земная кора — первая оболочка твердого тела Земли, имеет
мощность 30—40 км. По объему она составляет 1,2 % объема Зем-
ли, по массе — 0,4%, средняя плотность равна 2,7 г/см От ман-
тии земная кора отделена сейсмическим разделом, названным гра-
ницей Мохо. от фамилии югославского ученого А. Мохоровичича
(1857—1936), открывшего этот «сейсмический раздел». Породы
земной коры богаты кремнием, алюминием, окисла.ми железа.
Выделяют четыре типа земной коры, они соответствуют четы-
рем наиболее крупным формам поверхности Земли (рис. 2.4). Пер-
вый тип называется материковым, его мощность 30—40 км, под
молодыми горами она увеличивается до 80 км. Этот тип земной
коры соответствует в рельефе материковым выступам (включает-
ся подводная окраина материка). Наиболее распространено деле-
ние ее на три слоя: осадочный, гранитный и базальтовый. Осадоч-
ный слой состоит из известняков, глин, песков, мощность его до
15 — 20 км. Мощность гранитного слоя равна 10—15 км. Базальто-
вый слой сложен метаморфизованными основными и ультраос-
новными породами мощностью до 10—15 км Названия слоев —
гранитный, базальтовый — условны, они даны по скоростям про-
км
о
20
40
60
РН<{ГГОГС|ИМЯ корз
Материковая кора
Кора переходной Океаническая
области меж-W корз
материком и оксаном
Рис. 2.4. Типы земной коры (по М. В. Муратову):
/ - вода. 2 — осадочный слой; 3 — гранитный слой; 3 - бпадьтовый слой.
5 - мантия Земли; 6 - участки мантии, сложенные породами повышенной
мощности; 7 — участки мантии, сложенные породами пониженной мощности.
________________глубинные разломы: 9— вулканический конус
хождения сейсмических воли. Современное названи слоев Н' сколь-
ко иное В. Е. Хайн. М.Г.Ломнзе): второй слой называется гра-
нитно -метаморфическим, так как сооственно гранитов в нем по-
чти нет. сложен он гнейсами и кристаллическими сланцами. Тре-
тий слой — гранулитобазитовый, его образуют сильнометамор-
фнзованные горные породы.
Второй тип земной коры — переходный, ют геосинкяиналъный, —
соответствует переходным зонам (геосинклиналям). Расположены
переходные зоны у восточных берегов материка Евразии, у вос-
точных и западных берегов Северной и Южной Америки. Класси-
ческое строение их трехчленное: котловина окраинного моря, ост-
ровные дуги и глубоководный желоб. Под котловинами морей и
глубоководными желобами нет гранитного слоя, земная кора со-
стоит из осадочного слоя повышенной мощности и базальтового.
Гранитный слой появляется только в островных дугах. Средняя
мощность геосинклинального типа земной коры 15 — 30 км.
Третий тип — океаническая земная кора, соответствует ложу'
океана, мощность коры 5—10 км. Имеет двухслойное строение:
первый слой — осадочный, образован глинисто-крсмнисто-кар-
бонатными породами, второй слой состоит из полнокристалличе-
ских магматических порол основного состава (габбро). Между оса-
дочным и базальтовым слоями выделяется промежуточный слой,
состоящий из базальтовых лав с прослоями осадочных пород По-
этому иногда говоря г о трехслойном строении океанической коры.
Четвертый тип — рифтогенная земная кора, она характерна
для срединно-океанических хребтов, се мощность 1,5 — 2 км. В сре-
динно-океаничсских хребтах близко к поверхности подходят по-
роды мантии Мощность осадочного слоя 1 — 2 км, базальтовый
слой в рифтовых долинах выклинивается.
Существуют понятия «земная кора» и «литосфера». Липюсфе-
Ра каменная оболочка Земли, образованная земной корой и
частью верхней мантии. Мощность ее составляет 150 — 200 км.
о р нич на астеносферой. Только верхняя часть литосферы на-
зывается земной корой.
Мантия по объему составляет <83 % объема Земли и 68 % ее
массы. Плотность вещества возрастает до 5.7 г/см3. На границе с ядром
температура увеличивается до 3800 °C, давление - до I 4 - 10" Па.
’^'^ляют верхнюю мантию до глубины 900 км и нижнюю - до
' км В верхней мантии на глубине 150-200 км присутствует
астеносфсрпый слой Астеносфера (греч. asthenes - слабый) - слой
WAPctm и прочности в верхней мантии Земли. Ас-
липги п^* О< новно1’ нс очник магмы, в ней располагаются
плит ' 5НИЯ 'Улканов 11 происходит перемещение литосферных
нем объсш н 3|*маесь| планеты. Температура в
। достигает Л00 С, лавленпс-37-10" Па. плотность - 16 г/см’.
«К
Ядро делится на внешнее, до глубины 5100 км, и внутреннее.
Внешнее ядро — расплавленное, состоит из железа или металли-
зованных силикатов, внутреннее — твердое, железоникслевос.
От плотности вещества зависит масса небесного тела, масса
определяет размеры Земли и силу тяжести. Наша планета имеет
достаточные размеры и силу тяжести, она удержала гидросферу и
атмосферу. В ядре Земли происходит металлизация вещества, обус-
ловливая образование электрических токов и магнитосферы.
2.5. Геофизические поля
Вокруг Земли существуют разнообразные поля, наиболее су-
щественное влияние на географическую оболочку оказывают гра-
витационное и магнитное
Гравитационное поле. Гравитационное поле на Земле — это
тюле силы тяжести. Сила тяжести — равнодействующая сила меж-
ду силой притяжения и центробежной силой, возникающей при
вращении Земли. Центробежная сила достигает максимума на эк-
ваторе, но и здесь она мала и составляет 1/288 от силы тяжести. На
силу притяжения должно влиять космическое окружение плане-
ты, распределение масс внутри Земли и на ее поверхности. По
закону всемирного тяготения, силы взаимодействия зависят от
массы тел и расстоянии между ними. Влияние ближайших косми-
ческих тел — Солнца и Луны — мало из-за огромных расстояний.
Следовательно, сила тяжести на Земле в основном зависит от силы
притяжения, на которую оказывает влияние распределение масс
внутри Земли и на поверхности. Сила тяжести действует повсеме-
стно на Земле и направлена по отвесу к поверхности геоида. На-
пряженность гравитационного поля равномерно уменьшается от
полюсов к экватору (на экваторе больше центробежная сила), от
поверхности вверх (на высоте 36000 км равна нулю) и от повер-
хности вниз (в центре Земли сила тяжести равна нулю).
Нормальным гравитационным полем Земли называется такое,
которое было бы у Земли, если бы она имела форму эллипсоида с
равномерным распределением масс Напряженность реального поля
в конкретной точке отличается от нормального, возникает анома-
лия гравитационного поля. Аномалии могут быть положительными
и отрицательными', горные хребты создают дополнительную массу
и должны бы вызывать положительные аномалии, океанические
впадины, наоборот — отрицательные. На самом деле земная кора
находится в изостатическом равновесии
Изостазия (от грсч. isostasios — равный по весу) уравнове-
шивание твердой, относительно легкой земной коры более тяже-
лой верхней мантией. Теория равновесия была выдвинута в 1855
английским ученым Г Б. Эйри Благодаря изостазии избьнку масс
выше теоретического уровня равновесия соответствует недоста-
59
ток их ВНИЗУ. Это выражается в том. что на определенной глубине
/]0Q_]>о км) в слое астеносферы вещество перетекает в ге мес-
та где имеется недостаток масс на поверхности. Только под мо-
лодыми горами, где сше полностью компенсация не произошла,
наблюдаются слабые положительные аномалии. Однако равнове-
сие непрерывно нарушается: в океанах происходит отложение
наносов, под их тяжестью дно океана прогибается. С другой сторо-
ны горы разрушаются, высота их уменьшается, значит уменьша-
ется и масса.
Сила тяжести создает фигуру Земли, она является одной из
ведущих эндогенных сад. Благодаря ей выпадают атмосферные осад-
ки, текут реки, формируются горизонты подземных вод, наблю-
даются склоновые процессы. Силой тяжести объясняется макси-
мальная высота гор; считается, что на нашей Земле не может быть
гор выше 9 км. Сила тяжести такова, что она удерживает газовую
и водную оболочки планеты Атмосферу планеты покидают толь-
ко самые легкие молекулы — водорода и гелия. Давление масс
вещества, реализующееся в процессе гравитационной дифферен-
циации в нижней мантии, наряду с радиоактивным распадом по-
рождает тепловую энергию — источник внутренних (эндогенных)
процессов, перестраивающих литосферу
Шаровая фигура гравитационного поля определяет два основ-
ных вада форм рельефа на земной поверхности — конические и
равнинные (Л. П.Шубаев). Оно отпечатывается на всех телах, ко-
торые образуются на Земле. Если тело растет вниз или вверх, то
оно приобретает форму, близкую к конической: горные верши-
ны. дюны, карстовые воронки. Если тело растет горизонтально,
то сила тяжести делает его листообразным — дельты, аккумуля-
тивные равнины. Сила тяжести определяет силу поверхностного
натяжения, с которой связано поднятие воды вверх и питание
корней растении. У живых организмов существует геотропическая
реакция — стремление ориентироваться в поле силы тяжести.
Магнитное поле. Земной магнетизм — свойство Земли, обус-
ловливающее существование вокруг нее магнитного поля, вызы-
ваемого процессами, происходящими на границе ядро — мантия.
Впервые о том. что Земля — магнит, человечество узнало благо-
даря работам У. Гильберта. В трактате *0 магните, магнитных телах
и оольшом магните - Земле» (1600) Гильберт последовательно
рассмотрел магнитные явления.
Магнитосфера — область околоземного пространства, запол-
иная заряженными частицами, движущимися в магнитном поле
НЭ отделена от межпланетного пространства магнитопа-
гХ магнитосФеры. Влияние магнитного
тивается в „ЯеТСЯ В том' чго магн»тная стрелка компаса устанав-
,?Р‘‘ВЛеННН магн||ТНЬ1Х силовых линий. Северный ко-
u стрелки ма| ни । нога компаса всегда показывает на магнитный
полюс Северного полушария. Плоскость большого круга, в кото-
ром устанавливается стрелка компаса, называется магнитным ме-
ридианом
Магнитные меридианы не образуют правильной сетки, но схо-
дятся в двух точках — .магнитных полюсах Земли. Магнитный по-
люс — область на поверхности Земли, где сходятся магнитные
силовые линии Магнитные полюсы не совпадают с географиче-
скими и медленно движутся со скоростью 7 — 8 км/год. В 1995 г.
магнитный полюс Северного полушария находился в точке с ко-
ординатами 77°30 с.ш. и 102с30' з.д (в одном из проливов Канад-
ского арктического архипелага), в 2185 г. его положение совпадет с
географическим полюсом. Магнитный полюс Южного полушария
имеет координаты 65' ю.ш. и 139е в.д. и находится у побережья Зем-
ли Виктории в Антарктиде, он медленно движется в сторону Авст-
ралии Магнитные полюсы находятся не в диаметрально противо-
положных точках земного шара. Магнитная ось не проходит через
центр Земли, она смешена на 427 км от геометрического цент-
ра в сторону Марианской впадины. Ось магнитного поля накло-
нена под углом 11,5° по отношению к оси вращения Земли.
Магнитное поле характеризуется тремя величинами: магнит-
ным склонением, магнитным наклонением и напряженностью
Магнитное склонение — угол между географическим меридианом
и направлением магнитной стрелки. Склонение бывает восточ-
ным (+), если северный конец стрелки компаса отклоняется к
востоку от географического, и западных» (-), когда стрелка от-
клоняется к западу. Линии одинакового склонения называются
изогонами, их значение изменяется от 0 до 180“. Нулевая изого-
на — агоническая линия — разделяет западное и восточное скло-
нения. стрелка компаса на ней северным концом показывает на
Северный географический полюс.
Магнитное наклонение — угол между горизонтальной плоско-
стью и направлением магнитной стрелки, подвешенной на гори-
зонтальной оси. Наклонение положительное, когда северный ко-
нец стрелки смотрит вниз, и отрицательное, если северный ко-
нец направлен вверх. Магнитное наклонение изменяется от 0 до
90е. На магнитном полюсе Северного полушария северный коней
стрелки компаса направлен перпендикулярно вниз, на магнитном
полюсе Южного полушария — перпендикулярно вверх. Линии рав-
ных наклонений называются изоклинами. Нулевая изоклина — маг-
нитный экватор — проходит вблизи географического экватора.
Сила магнитного поля характеризуется напряженностью. На-
пряженность магнитного поля неоольшая, составляет на экваторе
20—28 А/м (0.25 —0.35 эрстед), на полюсе — 48 — 56 А/м (0.6-
0.7 эрстед).
В основе образования магнитного поля лежат внутренние и
внешние причины. Постоянное магнитное поле ооразуется благо-
м
Солнечный ветер
Межпланетное
Ударная волна
Область
Магнитопауза
Магнитосфера
К Солнцу
Радиационные
пояса
«Хвост»
Магнитопауза
Расстояние в радиусах Земли
Рис. 2.5. Каплевидная форма магнитосферы
магнитное поле
*•20
даря электрических! токам, возникающим во внешнем ядре пла-
неты. Солнечные корпускулярные потоки образуют переменное маг-
нитное поле Земли. Наглядное представление о состоянии магнит-
ного поля Земли дают магнитные карты. Магнитные карты со-
ставляются на пятилетии и срок — магнитную эпоху.
Нормальное магнитное поле было бы у Земли, будь она однород-
но намагниченным шаром Места пересечения .магнитной
оси однородного намагниченного шара с земной поверхностью
называются геомагнитными полюсами Геомагнитные полюсы
расположены симметрично относительно центра Земли, так как
магнитная ось «нормального магнитного поля» проходит через центр
Земли. Отклонения реального магнитного поля от нормального
(теоретически рассчитанпого) называются магнитными аномалия-
ми. Они могут быть мировыми (Восточно-Сибирский овал), регио-
нальными (Курская магнитная аномалия) и локальными, связанны-
ми с близким залеганием к поверхности магнитных пород.
Магнитосфера имеет каплевидную форму (рис. 2.5). На сторо-
не, обращенной к Солнцу, ее радиус равен 10 радиусам Земли,
на ночной стороне под влиянием «солнечного ветра» увеличива-
ется ю 100 радиусов. Форма обусловлена воздействием солнечно-
го ветра, который, наталкиваясь на магнитосферу Земли, обтека-
ет се. Заряженные частицы, достигая магнитосферы, начинают
62
двигаться по магнитным силовым линиям и образуют радиацион-
ные пояса. Внутренний радиационный пояс состоит из протонов,
имеет максимальную концентрацию на высоте 3500 км нат эква-
тором. Внешний пояс образован электронами, простирается до
1 радиусов. У магнитных полюсов высота радиационных поясов
уменьшается, здесь возникают области, в которых заряженные
частицы вторгаются в атмосферу, ионизируя газы атмосферы и
вызывая полярные сияния.
При изучении магнитного поля Земли, существовавшего в про-
шлые эпохи, пользуются палео.магнитны.ми* и археомагнитными
методами. Палсомаглитные методы основываются на изучении
магнитного поля по нама1ниченности древних пород. Археомаг-
нитные методы исследования позволяют изучать намагниченность
предметов, созданных людьми: кирпича, глиняных сосудов. Па-
лсомагнитные и архсомагнитные методы исследования позволи-
ли установи гь ряд интересных закономерностей. Наблюдаются веко-
вые вариации элементов магнитного поля Земли период колеба-
ния склонения составляет 1000 лет, напряженности — 10 000 лет.
Удалось установить, что величина магнитного поля всегда была
примерно такой же. как сейчас, она колеблется около среднего
уровня Однако положение магнитных полюсов менялось: магнит-
ный полюс Северного полушария много миллионов лет назад рас-
полагался на экваторе, затем он перемещался вдоль береюв Вос-
точной Азии через Камчатку и достиг современного положения.
По мнению А Е. Криволуцкого (1985), магнитные полюсы блуж-
дать нс могут, их положение определяется положением оси вра-
щения Земли. Причина несоответствия современного магнитного
поля и древнего объясняется движением литосферных плит.
Палеомагнитный метод подтвердил мнение ученых о неодно-
кратном изменении полярности магнитного поля. Обращения (из-
менения полярности] магнитного поля происходили многократ-
но в течение геологической истории. Полярность не меняется вне-
запно; напряженность магнитного поля постепенно уменьшается
до нуля, затем медленно увеличивается в обратном направлении
Породы сохраняют в себе «ископаемое» магнитное поле, которое
существовало в момент их образования Радиологическое исследи
ванне образцов горных пород позволило построить шкалу изме-
нения магнитного поля Земли. Продолжительность периодов, в
течение которых сохранялась одна полярность, в палео юе состав-
ляла 5— 10 млн лет, в последние несколько миллионов — 0,7—
1,2 млн лет. За последние 4,5 млн лет сменилось четыре эпохи.
Эпоха Гильберта - обратная намагниченность 4,5—3,3 млн лет
* Палеомагнетизм — свойство горных пород нама1 нмчиваться в период сво-
его формирования под действием магнитного поля Земли и сохранять намагни-
ченность в последующие эпохи.
63
Эпоха Гаусса — прямая намагниченность 3,3 —2,4 млн лет. Эпоха
Матуяма — обратная намагниченность 2,4 —0,7 млн лет. Сейчас
продолжается эпоха прямой намагниченности Брюнес, 0.7 млн лет
назад она сменила эпоху обратной намагниченности Матуяма,
Географическое значение магнитосферы очень велико она за-
щищает Землю от корпускулярного солнечного и космического
излучения. С магнитными аномалиями связан поиск полезных ис-
копаемых. Магнитные силовые линии помогают ориентироваться
в пространстве туристам, кораблях». Живые организмы обладают
магнитотропизмом, они способны ориентироваться в магнитном
поле Земли.
Контрольные вопросы
1. Что изучает география? В чем разница в понятиях «объект геогра-
фии» и «предмет географии»? Определите место общего землеведения в
системе наук о Земле.
2. Каковы задачи географии? Какова наиболее важная задача на со-
временном этапе?
3. Что такое «сквозные направления» в географии? Перечислите ос-
новные из них.
4 Какие методы относятся к специфическим методам в географии?
5. Что относится к космическим факторам воздействия на географи-
ческую оболочку?
6. Каково воздействие излучения звезд и Солнца mi географическую
оболочку?
7. Чем отличаются друг от друга понятия: метеорное вещество, ме-
теор. метеорит?
8. Как люди изучают небесные тела?
9. Каково внутреннее строение Земли как планеты? Чем оно отлича-
ется от внутренне'о строения планет земной группы и планет-гигантов?
11 аковп географическое значение орбитального движения Земли'1
i Как возникает сила Кориолиса и в чем она проявляется?
Раздел II
ГЕОСФЕРЫ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ
АТМОСФЕРА
Глава 3
СОСТАВ ГАЗОВ АТМОСФЕРЫ.
СТРОЕНИЕ АТМОСФЕРЫ
Атмосфера — воздушная оболочка Земли, удерживаемая си-
лой притяжения и участвующая во вращении планеты. Сила зем-
ного притяжения удерживает атмосферу вблизи поверхности Зем-
ли. Наибольшее давление и плотность атмосферы наблюдаются у
земной поверхности, по мере поднятия вверх давление и плот-
ность уменьшаются. На высоте 18 км давление убывает в 10 раз,
на высоте 80 км — в 75 000 раз Нижней границей атмосферы яв-
ляется поверхность Земли. Верхней границей условно принята
высота 1000 — 1200 км.
Доказательства существования атмосферы следующие:
— на высоте 22 — 25 км в атмосфере располагаются перламут-
ровые облака;
— на высоте 80 км бывают видны серебристые облака;
— на высоте около 100— 120 км наблюдается сгорание ме-
теоритов, т.е. здесь атмосфера обладает еще достаточной плот-
ностью;
— на высоте около 220 км начинается рассеивание света газа-
ми атмосферы (явление сумерек);
— полярные сияния начинаются примерно на высоте 1000 —
1200 км, данное явление объясняется ионизацией воздуха кор-
пускулярными потоками, идущими от Солнца. Эта высота и при-
нимается за верхнюю границу атмосферы. Сильно разреженная
атмосфера простирается до высоты 20000 км, она образует зем-
ную корону, незаметно переходя в межпланетный газ. 1 азовыи
хвост планеты простирается на 100000 км.
Атмосфера, как и планета в целом, вращается против часовой
стрелки с за пала на восток. Из-за вращения она приобретает фор-
му эллипсоида, т.е толщина атмосферы у экватора больше, чем
вблизи полюсов. Атмосфера связана с другими юосферами теп ю-
влагообменом. Энергией атмосферных процессов служит электро-
магнитное излучение Солнца.
3 Савцона
65
3.1. Состав газов атмосферы
Атмосферный воздух — механическая смесь газов, в которой во
взвешенном состоянии содержатся пыль и вода. Чис ь й сухой воз-
дух состоит из 78.09 % азота и 20.95 % кислорода, 0,93 % аргона.
0 03% углекислого газа. Остальные газы: неон, гелий, криптон,
водород - составляют менее 0.1 %. Процентное соотношение га-
зов сохраняется неизменным до высоты 80 —100 км. здесь про-
стирается гомосфера Выше происходит диссоциация (расщепле-
ние) молекул газа на атомы под действием ультрафиолетовой и
корпускулярной радиации Солнца; атмосфера выше 10U км назы-
вается гетеросферой. До высоты 200—250 км преобладают атомар-
ные азот и кислород, до 700 км —- атомарный кислород, выше —
атомарный водород. В верхних слоях атмосферы обнаружено но-
вое соединение — гидроксил ОН. Наличие этого соединения
объясняет образование водяного пара на больших высотах в ат-
мосфере.
Каждый газ в атмосфере выполняет свою функцию. Основная
роль кислорода — в дыхании живых организмов, горении, окисле-
нии. Кислорода в атмосфере 1015 т, 70% приходится на долю тя-
желого кислорода (изотоп с атомной массой 18), 30 % — на долю
легкого (изотоп-16). По мнению В Бгатова, именно легкий кис-
лород участвует в фотосинтезе и имеет биогенное происхожде-
ние, тяжелый кислород выделяется при дегазации мантии.
Азот — важный элемент, он входит в состав белков, ею соеди-
нения обеспечивают минеральное питание растений. Азот опреде-
ляет скорость биохимических реакций, он играет роль «разбави-
теля кислорода». Считается, что если бы азота в атмосфере было
меньше, а кислорода больше живая материя окислялась бы энер-
гичнее. Значительная часть азота фиксируется промышленностью.
Азота в атмосфере 4 - 10 т. В атмосферу азот поступает при вулка-
нических извержениях, а также как продукт деятельности денит-
рифицирующих бактерий.
В земной атмосфере содержатся инертные газы: аргон, неон, ге-
. ий, криптон ксенон Гелий — один из наиболее легких газов ат-
мосферы. он выделяется из почвы, горных пород, морской воды
при распаде содержащихся в них радиоактивных веществ. В при-
земном слое воздуха содержание гелия практически постоянно, с
высотой сю количество возрастает. Гелий постоянно покидает ат-
мосферу и уходит в космическое пространство.
Углекислого газа (СО2) в атмосфере немного — 0.03%, его со-
держание сильно колеблется. В промышленных центрах, где сжи-
гается мною нефтепродуктов, содержание СО в атмосфере
возрастает величивается его содержание и при вырубке лесов,
°£лот’ а также во время активной вулканической дея-
ти. тм чено изменение содержания углекислого газа по
66
сезонам года. »имой количество СО2 возрастает, летом — умень-
шается. Очевидно, летнее уменьшение содержания СО2 объясня-
ется деяте ьностью растений. Углекислый газ — основной мате-
риал для построения органического вещества.
Углекислый газ вместе с водяным паром вызывает парнико-
вый эффект атмосферы. Парниковый эффект — нагрев внутрен-
них слоев атмосферы, объясняющийся способностью атмосферы
пропускать коротковолновое излучение Солнца и не выпускать
длинноволновое излучение Земли. Если бы углекислого газа в атмо-
сфере было в два раза больше, средняя температура Земли дос-
тигла бы 18 СС, сейчас она равна 14—15 °C.
Озон (Оз) играет важную роль в атмосфере. Общее количество
01 невелико при нормальном давлении на уровне моря весь озон
занимал бы слои толщиной всего 3 мм. Основная его концентра-
ция наблюдается на высоте 22—25 км, гам он образует так назы-
ваемый озоновый экран — ультрафиолетовый щит Земли. Озон
поглощает ультрафиолетовое излучение, которое относится к био-
логически активному излучению, и смягчает мутации живых орга-
низмов Согласно фотохимической теории, сформулированной
английским физиком Сидни Чепменом (1888— 19*70), при погло-
щении ультрафиолетовых лучей наблюдается распад молекулы кис-
лорода на атомы. Затем один атом кислорода присоединяется к
его молекуле, образуя озон. Следовательно, озон — результат рас-
пада молекул кислорода и последующего образования молекул
озона. Содержание О3 изменяется в течение года и по широтам
Над экватором концентрация О3 меньше без заметных колебании
в течение года. В полярных широтах наблюдается максимальная
концентрация О3. наибольшее его количество отмечается зимой,
менынее — летом В 80-е годы XX в. ученые зафиксировали умень-
шение озона в Антарктиде. Снижение концентрации О3 над опре-
деленными районами получило название «озоновых дыр». В от-
дельные годы размеры «озоновой дыры» над Антарктидой увели-
чивались, границы ее примерно совпадали с территорией, заня-
той полярной ночью. Затем подобное явление было отмечено и
над Арктикой. В последнее время установлено снижение концент-
рации озона и в других районах земного шара
Проблеме «озоновых дыр» уделяется много внимания, выдви-
нуты гипотезы, по-разному объясняющие происхождение этого
явления Космическая гипотеза связывает изменение содержания
озона с 1 i-летними циклами солнечной активности. В годы сол-
нечной активности возрастает количество оксида а.зо 1 j ‘г
атомарный кислород, необходимый для создания озона. Текто-
ническая гипотеза объясняет уменьшение кондеи ранни озона
увеличением содержания таких газов, как водород и метан При
вулканических извержениях водород и метан поступают в атмо-
сферу. Поднимаясь вверх, они взаимодействую! с озоном и разру-
67
тают его. Например, в 1991 г. после извержения вулканов на Фи-
липпинах и в Чили было зафиксировано уменьшение озона в тро-
пических широтах на 50 % Наибольшее внимание привлекла ан-
тропогенная гипотеза уменьшения озона в атмосфере, подроб-
но рассмотренная в главе «Атмосфера и человек».
13 воздухе много твердых частиц, диаметр которых сос)авляет
доли микрона. Они являются ядрами конденсации. Без них было
бы невозможно образование туманов, облаков, выпадение осад-
ков. С твердыми частицами в атмосфере связаны многие оптиче-
ские и атмосферные явления. Пути поступления их в атмосферу
различны: вулканический пепел, дым при сжигании топлива,
пыльна растении, микроорганизмы. Космическая пыль приходит
из мирового пространства, а также образуется за счет сгорания
метеоритов. В последнее время ядрами конденсации служат про-
мышленные выбросы, продукты радиоактивного распада.
Важной составной частью воздуха является водяной пар, ко-
личество его во влажных экваториальных лесах достигает 4%, в
полярных районах снижается до 0,2 %. Водяной пар поступает в
атмосферу вследствие испарения с поверхности почвы и водое-
мов, а также транспирации влаги растениями. Он является звеном
влагооборота, поскольку при определенных условиях конденси-
руется. образуя облака и осадки Водяной пар является парнико-
вым газом, вместе с углекислым газом он удерживает большую
часть длинноволнового излучения Земли, предохраняя планету от
охлаждения Испарение и конденсация влаги влияют на темпера-
турный режим Земли. При испарении теплота поглощается и тем-
пература испаряющей поверхности понижается. При конденсации,
наоборот, теплота выделяется, нагревая воздух. Пары воды умень-
шают прозрачность атмосферы и снижают поступление солнеч-
ной радиации.
Атмосфера нс является идеальным изолятором; она обладает
способностью проводить электричество благодаря воздействию
ионизаторов — ультрафиолетового излучения Солнца, космиче-
ских лучей, излучения радиоактивных веществ Ионизаторы разла-
laioi нейтральную молекулу газа на положительно и отрицатель-
но пряженные ионы. Одновременно происходит и обратный про-
весе рекомбинация, при которой совершается восстановление
нейтральных молекул. От концентрации и подвижности ионов за-
висит электрическая проводимость атмосферы. Максимальная элек-
трическая проводимость наблюдается на высотах 100—150 км.
С0В0КУП1«°™ Действия ионов атмосферы и заряда
о ной поверхности создастся электрическое поле атмосферы. По
‘ п!„Ю К земной поверхности атмосфера заряжена положи-
и .coucp*a,ui,° заряженных ионов атмосфера подразделя-
сь । чешпросферу — слои с нейтральным составом до высоты
км и ионосферу — ионизированный слой.
3.2. Строение атмосферы
По температурному режиму и другим свойствам атмосферу под-
разделяют на несколько слоев: тропосфера, стратосфера, мезосфе-
ра, термосфера и экзосфера. Два нижних слоя активно участвуют
в круговоротах, взаимодействуя с другими геосферами географи-
ческой оболочки, именно здесь формируются воздушные массы.
Тропосфера простирается до высоты 18 км на экваторе. 10 —
12 км в умеренных широтах, 8 — 9 км в полярных широтах. Она
отделяется от стратосферы узким переходным слоем мощностью
1 —2 км — тропопаузой. Температура в тропосфере уменьшается в
среднем на 0,6 С на каждые 100 м. Если па поверхности Земли
температура равна +15 °C, на верхней границе тропосферы она
равна от - 55 °C до - 50 ГС. В тропосфере происходят интенсивные
горизонтальные (адвекция) и вертикальные (конвекция) пере-
мещения воздуха. Нижний слой тропосферы, примыкающий не-
посредственно к земной поверхности, называют приземным слоем.
Физические процессы в этом слое весьма своеобразны: резко вы-
ражены суточные и сезонные колебания всех метсоэлементов:
температуры, влажности, осадков, ветров. В пятикилометровом слое
тропосферы заключено 90 % всего водяного пара, 50% всего
воздуха.
Влияние земной поверхности простирается приблизительно до
высоты 20 км, а далее нагревание воздуха происходит непосред-
ственно Солнцем. Таким образом, граница географической обо-
лочки, лежащая на высоте 20 — 25 км, определяется в том числе и
тепловым воздействием земной поверхности. На этой высоте ис-
чезают широтные различия в температуре воздуха и географиче-
ская зональность размывается.
Стратосфера простирается до высот 50—55 км, отделяется от
мезосферы стратопаузой. В нижней части стратосферы температу-
ра воздуха постоянна, здесь располагается изотермический слой.
Начиная с высоты 22 км температура воздуха начинает повышать-
ся, на верхней границе стратосферы она достигает О С. Повыше-
ние температуры объясняется наличием здесь озона, поглоща-
ющего солнечную радиацию. В стратосфере происходят интенсив-
ные горизонтальные перемещения воздуха, скорость воздушных
потоков достигает 300—400 км/ч. Воды в стратосфере мало, толь-
ко на высоте 22—25 км образуются перламузровые облака, сос го-
ящие из переохлажденных ледяных капель В стратосфере содер-
жится менее 20 % воздуха атмосферы.
Мезосфера располагается на высотах от 55 до 80 км. в этом слое
температура воздуха с высотой уменьшается и вблизи верхней гра-
ницы падает до —80 °C. В верхней мезосфере на высоте 80 км в
сумерки видны серебристые оолака. Природа их еще не пзхчена.
предполагают, что они состоят из смерзшихся газов.
69
В териосфере температура воздуха быстро растет с высотой и
ЛЗюГ на высоте 800 км. Рост температурь, «сменяется
Ношением солнечной радиации, вызывающей увеличение ско-
Вшпе'и высотах от «00 ДО 1200 км располагается сфера рассе-
яна. - экзосфере Как показывают расчеты, вследствие поглоще-
ния корпускулярного излучения Солнца температура экзосферы
может увеличиться до 15 000 Х. При такой температуре молекулы
легких газов развивают скорость до 11 200 м/с и покидают сферу
притяжения Земли.
Сравнительный анализ атмосфер планет земной i руппы, пла-
нет-гигантов и атмосферы Земли позволяет сделать следующие
выводы. Атмосфера Земли прошла в своем развитии три этапа.
Первичная атмосфера планеты состояла из водорода и гелия —
газов первичного протопланетного облака. Такая атмосфера на-
блюдается у планет-гигантов. Очевидно, из-за большого притяже-
ния планет и удаленности от Солнца они сохранили первичные
атмосферы. Планеты земной группы первичные атмосферы поте-
ряли.
На втором этапе благодаря разогреву недр, вулканической ак-
тивности и дегазации мантии началось выделение углекислого газа,
аммиака, метана, паров воды — сформировалась вторичная ат-
мосфера. Сейчас подобные атмосферы наблюдаются у Марса и
Венеры, они на 95 % состоят из углекислого газа. Вероятно, по-
добная атмосфера была у Земли. И в настоящее время водяной
пар и углекислый газ составляют основную часть вулканических
газов современных извержений, количество воды достигает 20%
с объема изливающихся базальтов. Понадобилось длительное вре-
мя, прежде чем произошло связывание большого количества уг-
лекислого газа и накопление свободного азота и кислорода в ат-
мосфере.
Третий пап — формирование азотно-кислородной атмосфе-
ры е.мли Предполагается, что решающее влияние на эволюцию
земной атмосферы оказали процессы фотосинтеза под воздей-
ствием со щечной радиации. Фотосинтез обусловил уменьшение
в уГлскислого газа и появление свободного кислорода
пенне СВОЮ очередь’ свободный кислород обеспечил окис-
чески Hc-iiJuRd вулкан,р1ескцх газов и накопление азота — хпми-
ли началась экппп V Биологическая эволюция атмосферы Зсм-
Кислород мог пне млрлле7 назал> когда появились автотрофы,
воды вРреакпии Дпт°00ЖДа ЬСЯ За СЧет Рас1Цспления молекулы
ход отприм mСИИТе3а " постспснно стимулировать пере-
тосинтеза ’ ЛВТО1Р°Ф°В к более развитым формам фо-
значение Она<я1ВД51стсяС<КОИ обо ючкн атмосфера имеет огромное
«с. ина является защитным экраном, не пропуская к Земле
метеоры и жесткое солнечное излучение. Благодаря атмосфере
амплитуда температур на планете невелика, ночная сторона силь-
но не остывает, а дневная — нс нагревается. Без атмосферы нс
было бы звука, полярных сияний, облаков и осадков. Воздух ну-
жен всему живому.
Глава 4
ВОЗДУШНЫЕ МАССЫ. АТМОСФЕРНЫЕ
И КЛИМАТИЧЕСКИЕ ФРОНТЫ
4.1. Воздушные массы
Воздух тропосферы и нижней стратосферы в результате взаи-
модействия с другими геосферами приобретает определенные свой-
ства. Неодинаковое поступление солнечной радиации, различная
подстилающая поверхность, а в последнее время и деятельность
человека обусловливаю! своеобразие теплооборота, влагооборота
и циркуляции атмосферы. Однако на земной поверхности имеются
обширные области, где формируется сравнительно однородный по
физическим свойствам воздух. Размеры таких областей составляют
тысячи квадратных километров. Такие однородные объемы воздуха
называются воздушными массами. Воздушная масса — крупный
объем воздуха тропосферы и нижней стратосферы, обладающий
относительно однородными свойствами и движущийся как еди-
ное целое в одном из потоков обшей циркуляции атмосферы.
Размеры воздушной массы сопоставимы с частями материков.
Протяженность — тысячи километров, мощность — 22—25 км.
Территории, над которыми формируются воздушные массы, на-
зываются очагами формирования. Они должны обладать однород-
ной подстилающей поверхностью (суша или море), определен-
ными тепловыми условиями и временем, необходимым для их
образования. Подобные условия существуют в барических макси-
мумах над океанами, в сезонных максимумах над сушей.
Типичные свойства воздушная масса имеет только в очаге
формирования, при перемещении она трансформируется, при-
обретая новые свойства. Приход тех или иных воздушных масс
вызывает резкие смены погоды непериодического характера. При
трансформации воздушных масс большое значение имеет ско-
рость движения. Если скорость движения большая, го воздушная
масса дольше сохраняет свои свойства. Следовательно, погода на
территории, куда движется воздушная масса, и вменяется значи-
тельно. При медленном перемещении воздушная масса успевает
трансформировалься и погода существенно не меняегея
71
По отношению к температуре подстилающей поверхности вОз_
цх'шные массы делят на теплые и холодные. Теплая воздушная мас-
са перемещается на холодную подстилающую поверхность, она
приносит потепление, но сама охлаждается. Холодная воздушная
масса приходит на теплую подстилающую поверхность и прино-
сит похолодание.
По условиям образования воздушные массы подразделяют на
четыре типа-, экваториальная, тропическая, полярная (воздухумерен-
ных широт) и арктическая (антарктическая). Экваториальная воз-
душная масса образуются в низких широтах, характеризуемся вы-
сокими температурами и большой относительной и аосолютнои
влажностью. Тропическая воздушная масса формируется в тропи-
ческих широтах. Температура в течение года не опускается ниже
20 С, относительная влажность невелика. Полярная воздушная
масса, или воздух умеренных широт, образуется в умеренных ши-
ротах. Температуры зимой отрицательные, летом положительные;
годовая амплитуда температур значительна, абсолютная влажность
увеличивается летом и уменьшается зимой, относительная влаж-
ность средняя Арктическая (антарктическая) воздушная масса
формируется в полярных широтах. Температуры в течение года
отрицательные, абсолютная влажность небольшая.
В каждом типе выделяется два подтипа — морской и континен-
тальный. Для континентального подтипа, образующегося над мате-
риками, характерна большая амплитуда температур и пониженная
влажность. Морской подтип формируется над океанами, следова-
тельно, относительная и абсолютная влажность у него повышена;
амплитуды температур значительно меньше континентальных.
4.2. Атмосферные и климатические фронты
Воздушные массы находятся в постоянном движении, при их
’' I f жени и в<вникают атмосфер! !ыс фронты. Атмосферный фронт —
узкая переходная зона, разделяющая на значительном протяжс-
нии. воздушные mbcqu с разными физическими свойствами.
Ширина фронтальных зон — несколько сотен километров, дди-
1 а — 11 километров, вертикальная мощность — до высоты
- км Чаще всею атмосферные фронты возникают в умеренных
широтах где встречается холодный воздух из высоких широт и
теплый воздух из тропических широт. Фронтальная зона в про-
странстве и юбражается фронтальной поверхностью Фронтальная
’ Е нак онена к земной поверхности под углом около Г.
од фронтальной поверхностью находится более тяжелый холод-
п ИаД ИСЙ ~ б0;,сс легкий теплый воздух. Пересечение
Е™ ПОВСРХНОСТИ с земной образует линию фронта. На
Р н ' ‘ 1 м меняются температура, влажность, облач-
ность. давление, направление и скорость ветра.
70
Рис. 4 1. Типы атмосферных фронтов
Атмосферные фронты подразделяются на теплый, холодный и
окклюзии. Холодный фронт, в свою очередь, делится на холодные
фронты I и II рода, а фронт окклюзии может быть по типу как
теплого, так и холодного фронтов (рис. 4.1).
Теплым фронтом называется такой фронт, когда теплая воз-
душная масса более активна и перемещается в направлении хо-
лодной воздушной массы. Линия фронта при этом смешается в
сторону холодного воздуха. После прохождения теплого фронта
наступает потепление. Движение холодного воздуха у подстила-
ющей поверхности тормозится, поверхность раздела воздушных
масс растягивается и становится пологой.
Холодный фронт образуется при наступлении холодной воздуш-
ной массы в направлении теплой воздушной массы. Линия фронта
перемещается в сторону теплого воздуха. Движение холодного воз-
духа наверху быстрее, поверхность раздела становится более кру-
той. При холодном фронте I рода, когда скорость движения фронта
небольшая, теплый воздух спокойно поднимается по поверхности
холодного. Когда скорость движения возрастает (холодный фронт
II рода), теплый воздух выталкивается вверх.
В атмосфере нередко возникают и более сложные фронты, при
смыкании теплого и холодного фронтов возникают фронты ок-
клюзии. Здесь соседствуют два холодных воздуха, еплый воздух
не контактируете поверхностью, он поднимается вверх. Процесс
может развиваться по типу теплого фронта, если наступающий
холодный воздух немного теплее, или но ти ту холодного, ес.нт
наступающий холодный воздух холоднее.
73
jq.j климатических картах можно выделин> зоны, где чаще всего
встречаются разные типы воздушных масс, здесь проходят кли-
матические фронты Климатические фронты — средние много-
летние наиболее типичные положения серии атмосферных фрон-
тов. возникающих между типами или подтипами воздушных масс.
Главные климатические фронты разделяют типы воздушных
масс, вторичные — подтипы воздушных масс. Существуют аркти-
ческий {антарктический) фронт, разделяющий арктическую и по-
лярную воздушные массы, полярный фронт — между полярной и
тропической воздушной массами, тропический фронт, разделя-
ющий тропическую и экваториальную воздушные массы. Любой
фронт выражен лучше. когда взаимодействующие воздушные мас-
сы резко различаются по своим свойствам. При взаимодействии
воздушных масс, слабо различающихся по физическим свойствам,
фронт размывается и порой исчезает. Следовательно, климати-
ческие фронты не опоясывают весь земной шар, они разделены
на отдельные ветви (Иранская. Средиземноморская).
Некоторые фронты сохраняются в течение всего года, другие —
обостряются в один из сезонов. Фронты смешаются вслед за Сол-
нцем: в июне занимают крайнее северное (летнее в Северном по-
лушарии) положение, в декабре — крайнее южное (зимнее в Се-
верном полушарии). Анализ положения климатических фронтов
позволяет сделать вывод, что на Земле существуют зоны, где в те-
чение года господствует только одна воздушная масса, и зоны, где
воздушные массы меняются по сезонам. Процессы формирования
и смещения воздушных масс, образования фронтов положены в
основу генетической классификации климатов Б П Алисова.
Глава 5
ТЕПЛООБОРОТ В АТМОСФЕРЕ
Благо, аря взаимодействию трех главных процессов, происхо-
дящих в атмосфере, формируются воздушные массы со специфи-
ческими физическими свойствами. К Клима гообразуюшим процес-
сам вносятся теплооборот, влагооборот и циркуляция атмосферы
Геплооборот обеспечивает тепловой режим атмосферы и зави-
ып Б‘-Диационного баланса, т.е. потоков теплоты, приходящих
на земную поверхность и уходящих от нее.
5.1. Солнечная радиация, ее распределение
на земной поверхности
по^'паюшГй^пт1?^^ Ли °К ЭлектР°М{н питного излучения,
тенсивностг Гппп ° 1Н 1а ВСрхнс’1 границе атмосферы ин-
енсивность (плотность потока) солнечной радиации равна
74
8,3 Дж/(см мин). Количество
теплоты, которое получает 1 см2 |
черной поверхности в 1 мин при j
перпендикулярном падении сол- । /
ночных лучей, называется сол-
печной постоянной В зависимое-
ти от изменения расстояния от
Земли до Солнца в течение года
происходят колебания солнеч- Рис 5.1. К объяснению закона
ной постоянной' в начале янва- Бугера—Ламберта
ря она увеличивается, в начале
июля уменьшается. I одовые колебания солнечной постоянной
составляют 3,5 %.
Если бы солнечные лучи падали на верхнюю границу атмосфе-
ры всюду отвесно, то каждый квадратный сантиметр се получал
бы в год более 4200 кДж. Но Земля имеет форму шара и солнеч-
ные лучи не везде падают отвесно; кроме того, освещается всегда
только половина Земли. Количество солнечной радиации, по-
лучаемой верхней границей атмосферы, зависит от угла паде-
ния солнечных лучей и продолжительности освещения. На эк-
ваторе (вне атмосферы) солнечная радиация в течение года не
испытывает больших колебании, се годовое значение достигает
1340 кДж/см2. У полюса она намного меньше — 560 кДж/см- и
испытывает большие сезонные колебания В летний период, в ус-
ловиях непрерывного освещения, полярные районы получают мак-
симальное количество радиации за сутки. Это количество в день
летнего солнцестояния в Северном полушарии на 36% превосхо-
дит суточные суммы радиации на экваторе. Но так как продолжи-
тельное! ь освещения на экваторе 12 ч, то на единицу времени
приход радиации на экваторе остается максимальным. В летний
период в Южном полушарии приход радиации на верхнюю гра-
ницу атмосферы немного больше, чем в летний период в Север-
ном полушарии Зимой картина противоположная: приход радиа-
ции меньше, чем в Северном полушарии. Объясняется подобное
неравенство изменением расстояния от Земли до Солнца в точке
афелия и перигелия.
При проходе через атмосферу солнечная радиация испытывает
качественные и количественные изменения.
Интенсивность напряжения солнечной радиации при пер-
пендикулярном палении солнечных лучей зависи о прозрачное
ти и длины пути луча в атмосфере — закон Бугера Ламберта
(рис. 5.1).
При высоте Солнца, равной 90е, солнечный луч проходит одну
оптическую массу атмосферы.
Интенсивность напряжения зависит только от прозрачности
атмосферы:
75
Рис. 5 2 Зависимость интенсивнос-
ти инсоляции от угла падения сол-
нечных лучей
где /0 — солнечная постоянная;
р — прозрачность атмосферы
(дробное число, показывающее,
какая часть солнечной радиации
достигает поверхности земли);
/, — интенсивность напряжения.
При высоте Солнца меньше
90° солнечный луч проходит не-
сколько оптических масс и ос-
лабление увеличивается:
Л = /о/”',
где tn — число оптических масс.
При высоте Солнца 90е т = 1,
при 30° т = 2, при 5° т = 10,4.
Верхние отрезки в атмосфере менее прозрачны для солнечного
луча: коротковолновые лучи спектра солнечной радиации больше
ослабляются атмосферой. В нижней части атмосферы солнечная
радиация становится богаче длинноволновыми лучами, для кото-
рых атмосфера более прозрачна. Коэффициент прозрачности ат-
мосферы зависит от фактора мутности, т.е. отношения прозрач-
ности реальной атмосферы к прозрачности идеальной. Он всегда
больше единицы и определяется содержанием в атмосфере водя-
ною пара, ныли.
Угол паления солнечных лучей бывает равен 90° только на ши-
ротах между тропиками и в определенное время суток. На осталь-
ных широтах солнечные лучи падают на земную поверхность под
углом менее 90’. Интенсивность инсоляции зависит от угла паде-
ния солнечных лучей (рис. 5.2):
/2 = /) si па,
где А — интенсивность инсоляции; а — угол паления солнечных лучей.
Термин < интенсивность инсоляции» используется в том случае,
когда падение солнечного луча не перпендикулярно. Чем меньше
угол паления солнечных лучей, тем меньше инсоляция. Из рисунка
видно, что плошадь распределения солнечных лучей при уменьше-
нии учла падения возрастает, сама плотность потока при этом не
изм ые я. Следовательно, интенсивность инсоляции уменьшается.
ри прохождении через атмосферу солнечная радиация пре-
ерпевает качественные изменения: она частично поглощается
атмосферой, рассеивается и отражается. Поглощается около 17 %
всей радиации (И. П. Неклюкова, 1976): озон, кислород, азот по-
I. >1ло1 в основном коротковолновые ультрафиолетовые лучи;
янои н чр и учлекислый газ — длинноволновую инфракрас-
ную радиацию Атмосфера рассеивает 2К% радиации; к земной
76
поверхности поступает 21 %, в космос уходит 7 %. Та часть ради-
ации. которая поступает к земной поверхности от всего небесного
свода, называется рассеянной радиацией Сущность рассеяния заклю-
чается в том, что частица, поглощая, электромагнитные волны, сама
становится источником излучения света и излучает тс же волны,
которые на нее падают. Рассеяние энергии частичками увеличивает-
ся обратно пропорционально четвертой степени длины волны. Чем
меньше размер частицы, тем сильнее рассеиваются коротковолно-
вые лучи Молекулы воздуха очень малы, по размерам сопоставимы
с длиной волн голубой части спектра. В чистом воздухе преобладает
.молекулярное рассеивание, следовательно, цвет неба — голубой. При
достаточно крупных частицах рассеивание лучей с различной дли-
ной волны равномерное и приближается к отражению. Поэтому при
запыленном воздухе цвет неба становится белесым Цвет неба зави-
сит от содержания примесей в атмосфере При большом содержании
водяного пара, рассеивающего красные лучи, небо приобретает крас-
новатый оттенок. С рассеянной радиацией связаны явления сумерек,
белых ночей, так как после захода Солнца за горизонт верхние слои
атмосферы еше продолжают освещаться.
Верхняя граница облаков отражает около 24 % радиации. Сле-
довательно, к земной поверхности в виде потока лучей подходит
около 31 % всей солнечной радиации, поступившей на верхнюю
границу атмосферы, она называется прямой радиацией Сумма пря-
мой и рассеянной радиации (52 %) называется суммарной радиа-
цией Соотношение между прямой и рассеянной радиацией меня-
ется в зависимости от облачности, запыленности атмосферы и
высоты Солнца.
Прямая и рассеянная солнечная радиация имеют суточный и
головой ход. Прямая солнечная радиация зависит от количества
оптических масс. Следовательно, в первой половине дня прямая
солнечная радиация будет нарастать, во второй — уменьшаться
Наблюдается два максимума: в 11 и 13 ч, небольшое понижение в
12 ч объясняется повышением влажности воздуха и уменьшением
прозрачности атмосферы. Ночью прямая солнечная радиация рав-
на нулю. Годовой ход прямой солнечной радиации различен на
разных широтах. В умеренных широтах минимальный приход пря-
мой солнечной радиации наблюдается в дскаорс из-за низкого
положения Солнца нал горизонтом и короткого дня. Максималь-
ная величина прямой солнечной радиации характерна для апреля.
Летом увеличивается облачность, влажность воздуха, зто ооус-
ловливает некоторое снижение прямой солнечной радишин
Суточный ход рассеянной солнечной радиации при ясном
небе похож на суточный ход прямой радиации, максимальная
величина наблюдается в полдень, минимум ночью. Облач-
ность оказывает существенное влияние на рассеянную радиа-
цию. Перистые облака влияют слабо, но кучевые и высок jk . т
77
выс рассеивают солнечную радиацию очень сильно. При облачно-
сти в 8 баппов наблюдается максимум рассеивания При облачном
небе рассеянная солнечная радиация может быть больше прямой.
При небольшой высоте Солнца преобладает рассеянная радиа-
ция при ясном небе и высоте Солнца 50° она не превышает 10-
20%. В годовом ходе рассеянной радиации в умеренных широтах
наблюдается один максимум летом, минимум зимой. Объяс-
няется это общим увеличением солнечной радиации летом.
Распределение суммарной радиации по земной поверхности зо-
нально (рис. 5.3) Наибольшая суммарная радиация 84' —920 кДж/см
в год наблюдается в тропических широтах Северного полуша-
рия. что объясняется небольшой облачностью и оольшой про-
зрачностью воздуха. На экваторе суммарная радиация снижается
до 580—670 кДж/см2 в год из-за большой облачности и уменьшения
прозрачности из-за большой влажности воздуха. В умеренных широтах
величина суммарной радиации составляет 330 — 500 кДж/см2 в год.
в полярных широтах — 250 кДж/см2 в год, причем в Антарктиде
из-за большой высоты материка и небольшой влажности воздуха
она немного больше
Анализ распределения суммарной радиации по месяцам по-
зволяет сделать следующие выводы. В июне наибольшие суммы
радиации получает Северное полушарие, особенно поверхность
тропических пустынь Суммы радиации умеренных и полярных
широт различаются мало вследствие большой продолжительно-
сти дня в полярных широтах У Южного полярного круга величина
суммарной радиации приближается к нулю В декабре наибольшие
суммы радиации получает Южное полушарие, однако вследствие
океаничности полушария в тропические пустыни поступает меньше
радиации, чем в июне на те же широты Северного полушария.
Поверхность Антарктиды получает больше радиации, чем Аркти-
ка в тот же сезон из-за своего высокого положения. На Северном
полярном круге приход радиации равен нулю.
5.2. Альбедо. Земная радиация
( уммарная солнечная радиация, поступившая на земную по-
верхность, частично отражается обратно. Отношение отраженной
радиации к суммарной, выраженное в процентах, называется алъ-
е о. пью л о характеризует отражательную способность поверх-
ности и зависит от ее цвета, влажности и других свойств:
А = ^100 %,
пипипч а'11®сд0’ ~ отраженная радиация; (2 — суммарная ра-
78
79
Наибольшей отражательной способностью обладает свежепы-
павший снег - до 90 %. Альбедо песков 30-35 %, травы - 20 %.
Альбедо лиственного леса составляет 16-27 %, хвойною - умень-
ппсгся до 6—19%. Альбедо зависит от влажности почвогрунта
(II П Матвеев И А.Ссрасв, 1997). Например, сухой чернозем име-
ет альбедо 14 %, влажный - всего 8%. Альбедо сухой синей гли-
ны равно 23%, влажной глины — уменьшается до 16%. Альбедо
водной поверхности меняется в зависимости of угла падения сол-
нечных лучей. В низких широтах при перпендикулярном падении
лучей альбедо волы равно 5 %, в высоких широтах альоедо увели-
чивается до 80%. Большое альбедо полярных льдов 85 —90% -
одна из причин низких температур полярных районов. Альбедо
Земли как планеты принимают равным 35 %.
Поглощая радиацию, Земля сама становится источником из-
лучения. Тепловое излучение Земли (земная радиация) является
длинноволновым, так как длина волны зависит от температуры.
Чем выше температура излучающего тела, тем короче длина вол-
ны испускаемых им лучей. Солнце, как раскаленное тело, испус-
кает коротковолновые лучи. Температура земной поверхности нс
превышает нескольких градусов, поэтому се излучение длинно-
волновое. Тепловое излучение Земли невидимо.
Излучение земной поверхности нагревает атмосферу и она сама
начинает излучать радиацию в мировое пространство и к земной
поверхности Атмосферное излучение, направленное к земле, на-
зывается встречным излучением атмосферы, оно тоже длинновол-
новое. Встречное излучение для земной! поверхности является важ-
ным источником тепла, в дополнение к поглощенной солнечной
радиации. Оно показывает роль атмосферы в тепловом режиме гео-
графической оболочки В атмосфере встречаются два потока длин-
новолновой радиации — излучение поверхности (земная радиа-
ция) и излучение атмосферы. Разность между ними, определяю-
щая фактическую потерю теплоты земной поверхностью, называ-
ется эффективным излучением, оно направлено в Космос, так как
земное излучение больше. Эффективное излучение больше днем и
летом, так как зависит от нагрева поверхности Ночью и зимой
эффективное излучение уменьшается, кроме того, оно остается
без компенсации, что обусловливает снижение температур. Эф-
фективное излучение зависит от влажности воздуха: чем больше в
ьозл\хе водяных паров или капелек воды, тем излучение меньше.
Поэтому зимой в пасмурную погоду всегда теплее, чем в ясную.
лю юс время гола пасмурные ночи всегда теплее, чем ясные, а
заморозки слабее и менее опасны при облачном покрове. Эффек-
тное излучение возрастает при увеличении высоты места: в горах
меньше шлошость воздуха и меньше встречное ихлучсние.
< зч.i vп°°ЛЬИ‘ее 3fl>(l>CKT,,B»oc излучение в тропических пустынях
ж lm в год), что объясняется большой суммарной радиа-
80
иней. а также отсутствием облаков, большой сухостью воздуха и
продолжительностью ночи (продолжительность ночи на 20 шп-
роты изменяется от 13 ч 13 .мин до 10 ч 47 мин). В экваториальных
широтах эффективное излучение снижается до 125 — 210 кДж/см2
в гол из-за большой влажности и облачности. В умеренных шпро-
тах его величина составляет 125 кДж/см2 в гол, в полярных —
85 кДж/схг в год. В целом для Земли эффективное излучение равно
190 кДж/см2 в год.
5.3. Радиационный баланс земной поверхности и атмосферы
Земля одновременно получает радиацию и отдает ее. Разность
между получаемой и расходуемой радиацией называется радиаци-
онным балансом или остаточной радиацией. Радиационный ба-
ланс складывается из баланса поверхности и атмосферы. Приход
радиационного баланса поверхности составляет суммарная ради-
ация (С) и встречное излучение атмосферы, расход — отражен-
ная радиация (7?Л) и земное излучение. Разность между земным
излучением и встречным излучением атмосферы — эффективное
излучение (£\ф) имеет знак минус и является частью расхода в
рад и a j (ионном бал а н се :
Лб = Q ~ _ Дь
Радиационный баланс распределяется зонально, уменьша-
ется от экватора к полюсам (рис. 5.4). Наибольший радиацион-
ный баланс свойственен экваториальным шпротам и составляет
330 — 420 кДж/см2 в год, в тропических широтах он снижается до
250—290 кДж/см2 в год на суше. Уменьшение величины баланса в
тропических широтах объясняется возрастанием эффективного из-
лучения. В умеренных широтах радиационный баланс уменьшает-
ся до 210 — 85 кДж/см2 в год, в полярных широтах его величина
приближается к нулю. В экваториальных и тропических широтах
месячные и сезонные колебания радиационного баланса невели-
ки и величина его всегда положительна. В результате колебания
температуры в течение гола небольшие, амплитуда температур со-
ставляет несколько градусов. Нс термические условия определяют
в низких широтах сезоны года, а условия увлажнения В умеренных
и полярных широтах месячные и сезонные колебания величин
радиационного баланса очень велики и качес венно различны.
Зимой в умеренных и полярных широтах радиационный баланс
отрицательный, объясняется это небольшим приходом, высоким
альбедо снега и большим эффективным излучением за долгую ночь.
Летом в соответствующем полушарии радиационный оаланс
положителен даже в приполярных районах из-за увеличения
продолжительности освещения. В умеренных и полярных районах
Именно термические условия определяют сезоны года. Оощая осо-
81
Х7
бен носib радиационного баланса в том, что нал океанами на всех
широтах рал и. ционный баланс выше на 40—85 кДж/см2, так как
альбедо воды и эффективное излучение океана меньше. В течение
суток радиационный баланс днем положительный, ночью отри-
цательный.
Приходную часть радиационного баланса атмосферы (Л^) со-
ставляют эффективное излучение (£^) и поглощенная солнеч-
ная радиация (/?п), расходная часть определяется атмосферной ра-
диацией, уходящей в космос
~ £j<i> - Ея + Лп-
Радиационный баланс атмосферы отрицательный, а поверх-
ности — положительный. Суммарный радиационный баланс ат-
мосферы и земной поверхности равен нулю, т.е. Земля находится
в состоянии лучистого равновесия.
5.4. Тепловой баланс земной поверхности и атмосферы
Из всего потока солнечной радиации, подходящей к Земле,
лишь около 30% составляет остаточная радиация. В географиче-
ской оболочке она расходуется на нагрев атмосферы, почвы
и испарение (рис. 5.5). Небольшая часть радиации, переходящая
в процессе фотосинтеза в энергию химических связей, изымается
из круговорота энергии и захоранивается в толще земной коры.
Тепловой баланс — алгебраическая сумма потоков теплоты, при-
ходящих на земную поверхность в виде радиационного баланса и
уходящих от нее. Он складывается из теплового баланса поверхно-
сти и атмосферы. В приходной части теплового баланса земной
поверхности стоит радиационный баланс, в расходной — затраты
Рис 5.5. Схема радиационного и теплового баланса
теплоты на испарение (ЕЕ, где L - скрытая теплота парообразо-
иная Е - количество испарившейся волы), на нагрев атмосфе-
РЫ (Р) от Земли (главным образом за счет турбулентного тепло-
обмена и конвекции), на нагрев почв (А)
T^R^-LE-A-P.
Расходуется теплота также на фотосинтез, почвообразование,
но эти затраты не превышают 1 %. Следует отметить, что над оке-
анами больше затраты теплоты на испарение воды, а на матери-
ках все зависит от увлажнения территории. В экваториальных ши-
ротах преобладают затраты теплоты на испарение, в тропических
широтах - на нагрев атмосферы. Подобное распределение сказы-
вается в температурном режиме: на океанах температура в тече-
ние года меняется мало, на материках — заметны сезонные коле-
бания температуры
В тепловом балансе атмосферы приходную часть составляет теп-
лота. выделившаяся при конденсации водяных паров, и передан-
ная от поверхности в атмосферу; расход складывается из отрица-
тельного радиационного баланса:
Ть = LE+ P-R*.
Тепловой баланс земной поверхности и атмосферы равен нулю,
т.е. Земля находится в состоянии теплового равновесия.
5.5. Тепловой режим земной поверхности
Непосредственно солнечными лучами нагревается земная по-
верхность, а уже от нее — атмосфера. Поверхность, получающая и
отдающая теплоту', называется деятельной поверхностью. В темпе-
ратурном режиме поверхности выделяется суточный и годовой ход
температур. Суточный ход температур поверхности — изменение
температуры поверхности в течение суток. Суточный ход темпера-
тур поверхности суши (сухой и лишенной растительности) ха-
рактеризуется одним максимумом около 13 ч и одним миниму-
мом — перед восходом Солнца. Максимум температуры связан с
максимумом солнечной радиации, который приходится на полу-
денные часы Ночной минимум связан с излучением почвы и наи-
оольшим ее охлаждением перед восходом Солнца. В суточном ходе
температур водной поверхности максимумы и минимумы темпе-
ратуры запаздывают на 2 часа. Запаздывание максимумов и мини-
J.MOL ооъясняелся -медленным нагреванием и охлаждением воды
трнпоаВНеН11Ю С ГОРНЬ,МИ породами. Правильный суточный ход
яси\тлРпптпП°п?ХНОСТ11 наблюдается в теплую половину года в
повепхнлг™' Облачность нарушает правильный ход температуры
увелиХнтГо-Ь13Ь1ВаеТСМеШенИе максимумови минимумов; при
г ачности в серодине дня может начаться пониже-
О Л
ние температуры поверхности. Дневные максимумы температуры
поверхности суши могут достигать 80 С в субтропиках и около
60 сС в умеренных широтах.
Разница между максимальной и минимальной суточной тем-
пературой поверхности называется суточной амплитудой темпе-
ратуры Суточная амплитуда температуры поверхности может ле-
том достигать 40 С, зимой амплитуда суточных температур наи-
меньшая до 10 С. В ясную погоду амплитуда суточных темпера-
тур поверхности больше, чем в облачную погоду. Теплоемкость
цвет почвы могут повлиять на колебания температуры. Более теп-
лоемкие почвы медленнее нагреваются и охлаждаются, поэтому
суточные колебания температуры уменьшаются. Растительность
уменьшает величину колебаний температуры почвы. Днем расти-
тельный покров препятствует сильному нагреву, а ночью — охлаж-
дению почвы. Летом в полдень лишенная растительности почва
имеет температуру на 8° выше, чем покрытая растительностью.
Снежный покров препятствует охлаждению почвы.
Годовой ход температур поверхности — изменение среднеме-
сячной температуры поверхности в течение года. Годовой ход тем-
ператур поверхности обусловлен ходом солнечной радиации и
зависит от широты места. В умеренных широтах максимум темпе-
pan р поверхности суши наблюдается в июле, минимум — в янва-
ре: на океане максимумы и минимумы запаздывают на месяц.
Годовая амплитуда температур поверхности равна разнице меж-
ду максимальными и минимальными среднемесячными темпера-
турами. Годовая амплитуда температур поверхности возрастает с
увеличением широты места, что объясняется возрастанием коле-
баний величины солнечной радиации. Наибольших значений го-
довая амплитуда температур достигает на континентах; на океа-
нах и морских берегах годовые амплитуды температур значитель-
но меньше. Самая маленькая годовая амплитуда температур отме-
чается в экваториальных широтах, где она составляет 2 — 3 . Самая
большая годовая амплитуда — в субарктических широтах на мате-
риках — более 60е.
5.6. Тепловой режим атмосферы
Атмосферный возду'х незначительно нагревается непосредствен
но солнечными лучами, так как воздушная оболочка свободно
пропускает солнечные лучи. Атмосфера нагревается от поостила-
ющей поверхности. В дневные часы почва отдаст теплоту прилегаю-
щим слоям воздхха. В ночные часы почва ее теряет вследствие из-
лучения. Воздух ночью, как более теплый, отдает теплоту' почве и
сам теряет ее за счет собственного излучения в мировое простран-
ство. Источником нагревания нижних слоев атмосферы янляегс-н
турбулентный поток теплоты от подстилающей поверхности
Теплота в атмосферу передастся конвекцией, адвекцией и кон-
денсацией водяного пара. Слои воздуха, нагреваясь от почвы, ста-
новятся более легкими и поднимаются вверх, а более холодный,
следовательно, более тяжелый воздух опускается вниз. В результате
тепловой конвекции идет прогревание высоких слоев воздуха. Теп-
ловая конвекция особенно хорошо протекает летом, скорость вер-
тикального подъема воздуха может достигать 10 м с. В ум>_р 1ны\
широтах тепловая конвекция протекает только в петы и сезон, в
низких широтах — в течение всего 1Ода. ,Т,нем конвекция наолюда-
стся на суше, ночью — нал водной поверхностью.
Втором процесс передачи теплоты — адвекция — горизонталь-
ный перенос воздуха. Роль адвекции заключается в передаче теп-
лоты из низких в высокие широты, в зимний сезон тепло передает-
ся от океанов к материкам. Конденсация водяного пара — важный
процесс, осуществляющий передачу теплоты высоким слоям ат-
мосферы. При испарении теплота забирается от испаряющей по-
верхности. при конденсации в атмосфере эта теплота выделяется
С высотой температура убывает. Изменение температуры возду-
ха на единицу расстояния называется вертикальным температур-
ным градиентом, в среднем он равен 0.6° на 100 м. В приземном
слое атмосферы вертикальный температурный градиент может
достигать нескольких сот градусов на 100 м. Большой коэффици-
ент шероховатости почвы замедляет турбулентный поток тепло-
ты, поэтому в приземном слое воздуха температура на 5° выше,
чем на высоте 2 м. Следовательно, вертикальный температурный
градиент равен 250’ на 100 м
В поднимающемся воздухе температура изменяется адиабати-
чески Адиабатический процесс — процесс изменения температу-
ры воздуха при его вертикальном движении без теплообмена
с окружающей средой. Адиабатические процессы в атмосфере
в строгом смысле не являются адиабатическими, так как в при-
роде нет полной термической изоляции поднимающегося или
опускающегося воздуха. В физике такие природные процессы носят
название io.ni иронических, к ним применимы тс же законы. Под-
нимающийся воздух адиабатически охлаждается, так как при
подъеме он попадает в разреженные слои и энергия затрачивает-
ся на увеличение объема. В сухом ненасыщенном водяными па-
рами воздухе температура уменьшается на 1 на каждые 100 м
при то. ъ ме Эту величину принято называть сухоадиабатиче-
ским градиентом. Во влажном воздухе, у которого относительная
влажность почти 100%, градиент равен 0,5' на 100 м, так как
теплота, выделенная при конденсации, компенсирует потери. Эта
величина называется влажноадиабатическим градиентом. Опус-
кающийся воздух нагревается, опускаясь, он попадает в более
пло н те слои атмосферы, при сжатии энергия выделяется. На-
грс > идет на на 100 м. Адиабатические процессы наблюдаются
86
при конвекции, подъеме воздуха по склону пли по фронтальной
поверхности.
Поднимающийся по склону горы насыщенный водяными па-
рами воздух обычно теряет влагу в процессе образования облаков
п выпадения осадков. При подъеме температура воздутса уменьша-
ется по влажноадиабатическому градиенту, т.е. 0,5' на 100 м. При
опускании по друюму склону горы воздух будет нагреваться на Г
на 10(1 м. В результате понижение температуры при подъеме ока-
зывается меньше, чем нагрев при опускании. Поднявшись и опу-
стившись на одну и ту же высоту, воздух при одинаковом давле-
нии будет иметь разную температуру: конечная температура будет
выше. Такой процесс называется псевдоадиабатическим.
Характер распределения температуры воздуха с высотой назы-
вается термической стратификацией. Здесь возможны три вариан-
та: стратификация бывает устойчивой, неустойчивой и безразличной.
Устойчивым состоянием атмосферы называют такое состояние,
когда любая частица воздуха, выведенная из равновесия, стре-
мится вернуться к первоначальному положению. Неустойчивым
состоянием называют такое состояние воздуха в атмосфере, ког-
да частичка воздуха, выведенная из равновесия, стремится уда-
литься от него. Безразличным состоянием называется такое со-
стояние, когда выведенная из равновесия частица воздуха не воз-
вращается и не удаляется от первоначального положения.
Если поднимается влажная воздушная масса (относительная
влажность около 100%), ее вертикальный температурный гради-
ент составляет 0,5° на 100 м. Она на любом высоте теплее окружа-
ющей среды, так как градиент среды больше, чем у поднимаю-
щегося воздуха; причем разница нарастает (рис. 5 6) Следователь-
но, возникает неустойчивая стратификация воздуха. Большое
значение неустойчивая стратификация приобретает в экватори-
альных широтах, обусловливая образование облаков и осадков.
Если воздух имеет относительную влажность меньше 100%.
вертикальный температурный градиент будет равен 1 на 100 м
(рис. 5.7). При подъеме воздух быстро остывает; температура его
становится равной температуре среды и подъем прекращается. Оо-
разустся устойчивая стратификация воздуха. Устойчивая страти-
фикация воздуха характерна для тропических пустынь. В пус ынях
Уровень конденсации лежит высоко и подъем воздуха может ока-
заться недостаточным для образования облаков и осадков Бе раз
личная стратификация бывает у воздуха, если его температура равна
температуре окружающей среды, такой воздух не поднимается и
не опускается
Инверсии. В атмосфере при увеличении высоты темпера гура воз-
духа закономерно уменьшается, однако в атмосфере существуют
слои. в которых наблюдается увеличение температуры Эги слои
называются инверсионными, а процесс увеличения температуры
87
Среда Влажным
воздух
-----7,2-------- 8,5---
-----7,6----------9-----
-----8,2—--------9,5--—
Среда Сухой
воздух
------7,2-----------6-----—
—7,6 7
8,2 8
-----8,8-----------9-------
-----9,4-----------10------
Рис. 5.6. Изменение температуры
среды (градиент 0,6” на 100 м) и
поднимающегося влажного возду-
ха (градиент 0,5* на 100 м)
Рис. 5.7. Изменение температуры
среды (градиент 0,6е на 100 м) и
поднимающегося сухого возду-
ха (градиент 1 на 100 м)
воздуха с высотой — инверсией. В образовании инверсии участвуют
различные факторы. Большее влияние оказывает подстилающая
поверхность.
Выделяют две группы инверсий: приземные и в свободной ат-
мосфере. К группе приземных инверсий относят радиационные, орог-
рафические, адвективные. Радиационные инверсии возникают в
результате охлаждения поверхности и приземного слоя воздуха за
счет излучения Летом радиационные инверсии образуются в ти-
хую погоду в ночное время Мощность подобных инверсии неве-
лика и при наличии ветра они разрушаются. Орографические ин-
версии формируются при затекании холодного воздуха в котлови-
ны и его дальнейшем охлаждении. Орографические инверсии ха-
рактерны для горных районов. Адвективные инверсии связаны с
вторжением теплого воздуха на холодную поверхность Нижние
слои теплого воздуха остывают, отдавая тепло холодной поверх-
ности. а более высокие слои сохраняют свою температуру. Возни-
кает адвективная инверсия
В свободной атмосфере образуются фронтальные инверсии и ин-
версии сжатия в антициклонах. Фронтальные инверсии образуют-
ся на границах раздела двух воздушных масс. Теплая воздушная
масса натекает на холодную и на высоте температура воздуха ока-
зывается выше, чем внизу. Инверсии сжатия возникают в анти-
циклоне при опускании воздуха. В этом случае воздух, опускаясь.
88
в нижних, более плотных слоях атмосферы растекается. Образует-
ся слой. 1 те температуры с высотой увеличиваются, так как воз-
дух у верхней границы слоя проходит больший путь и нагревается
больше.
Заморозки. Заморозками называют кратковременные пониже-
ния температуры воздуха ниже нуля, когда среднесуточная тем-
пература ег о выше нуля. В умеренных широтах заморозки случают-
ся в переходные сезоны года, когда ночью температура воздуха
опускается ниже нуля. По времени образования бывают замороз-
ки ранне- и позднсвссенние (май — июнь) и ранне- и поздне-
осенние (август—октябрь). В Московской области не бывает замо-
розков только в июле.
По условиям образования различают радиационные и адвектив-
ные заморозки. Радиационные заморозки возникают при интен-
сивном выхолаживании земной поверхности, а от нее и воздуха
ночью. Благоприятными условиями для заморозков являются яс-
ная безветренная погода, сухой воздух, большое эффективное
излучение. Радиационные заморозки часто образуются в котлови-
нах, где застаивается холодный воздух. Адвективные заморозки
наблюдаются при вторжении холодных арктических воздушных
масс с температурой ниже нуля. Адвективные заморозки охваты-
вают большие плошали
С заморозками в настоящее время разработаны эффективные
меры борьбы: дымовые завесы, увлажнение воздуха, специаль-
ные пленки. Дымовую завесу организуют с помошыо костров из
сырого топлива Костры устраивают с наветренной стороны, что-
бы дым закрывал поле. Обильный полив также помогает в борьбе
с заморозками. При понижении температуры в воздухе начинает-
ся конденсация водяных паров с выделением тепла. В результате
заморозков может не наступить.
Суточный и годовой ход температуры воздуха. Суточным ходом
температуры воздуха называется изменение температуры воздуха
в течение суток. Суточный ход температуры воздуха в общем о сра-
жает ход температуры земной поверхности, но моменты наступ-
ления максимумов и минимумов несколько запаздывают, макси-
мум наблюдается в 14 часов, минимум после восхода Солнца.
Суточные колебания температуры возду'ха зимои заметны до вы-
соты 0,5 км, летом — до 2 км.
Суточная амплитуда температуры воздуха — разница между
максимальной и минимальной температурами во: духа в течение
суток. Суточная амплитуда температуры воздуха наибольшая в тро-
пических пустынях — до 40е, в экваториальных и умеренных ши-
ротах она уменьшается (рис. 5.8). Суточная амплитуда температуры
меньше зимой и в облачную погоду. Над водной поверхностью
она значительно меньше, чем над сушей: над растительным по-
кровом меньше, чем нал оголенными поверхностями
89
Рис. 5.8. Суточный ход темпсрату- Рис. 5.9. Годовой ход температуры воз-
ры воздуха на разных широтах духа на разных широтах
Годовой ход температуры воздуха определяется прежде всего
широтой места. Годовой ход температуры воздуха — изменение
среднемесячной температуры в течение года. Годовая амплитуда
температуры воздуха — разница между максимальной и мини-
мальной среднемесячными температурами. Выделяют четыре типа
годового хода температуры; в каждом типе два подтипа — морской
и континентальный, характеризующиеся различной годовой амп-
литудой температуры (рис. 5.9). В экваториальном типе годового
хода температуры наблюдается два небольших максимума и два
небольших минимума. Максимумы наступают после дней равно-
денствия. когда Солнце в зените над экватором. В морском подти-
пе годовая амплитуда температуры воздуха составляет 1 —2е, в
континентальном 4 — 6'. Температура весь год положительная.
В тропическом типе годового хода температуры выделяется один
максимум после дня летнего солнцестояния и один минимум —
после дня зимнего солнцестояния в Северном полушарии. В мор-
ском подтипе головая амплитуда температур равна 5е в конти-
нентальном 10 — 20".
В умеренном типе годового хода температуры также наблюдается
один максимум после дня летнего солнцестояния и один минимум
после дня зимнего солнцестояния в Северном полушарии, зимой
температуры отрицательные. Над оксаном годовая амплитуда тем-
пературы составляет 10 15 . над сушей увеличивается по мере уда-
ления от океана: на побережье - 10°, в центре материка - до 60°.
в полярном типе годового хода температуры сохраняется один
максимум после дня летнего солнцестояния и один минимум после
дня зимнею солнцестояния в Северном полушарии, температура
большую часть года отрицательная. Годовая амплитуда темпера-
туры на море равна 20—30’, на суше — 60е.
Выделенные типы годового хода температуры воздуха отража-
ют зональный ход температуры, обусловленный притоком сол-
нечной радиации На годовой ход температуры воздуха большое
влияние оказывает перемещение воздушных масс. В Европе
наблюдаются возвраты холодов, связанные с вторжением аркти-
ческих воздушных масс. Ранней осенью происходят возвраты
теплоты, связанные с вторжением тропического воздуха. Это
явление получило название «-бабьего лета», иногда потепление
столь значительно, что начинается цветение плодовых деревьев.
Географическое распределение температуры воздуха показыва-
ют с помощью изотерм — линий, соединяющих на карте точки с
одинаковыми температурами. Распределение температуры воздуха
зонально, годовые изотермы в целом имеют субширотное прости-
рание и соответствуют годовому распределению радиационного ба-
ланса. Все параллели Северного полушария теплее южных, особен-
но велики различия в полярных широтах. Антарктида является пла-
нетарным холодильником и действует выхолаживаюше на Землю.
Термический экватор — полоса самых высоких годовых темпера-
тур — располагается в Северном полушарии на широте 10е с.ш.
Летом термический экватор смещается до 20 с.ш . зимой — при-
ближается к экватору на 5 с.ш. Смешение термического экватора в
Северное полушарие объясняется тем, что в Северном полушарии
площадь суши, расположенная в низких широтах, больше по срав-
нению с Южным полушарием: а она в течение года имеет более
высокие температуры. Широтное распределение годовых изотерм
нарушают теплые и холодные течения. В умеренных широтах Север-
ного полушария западные берега, омываемые теплыми течения-
ми, теплее восточных берегов, вдоль которых проходят холодные
течения. Следовательно, изотермы у западных берегов изгибаются
к полюсу, у восточных берегов — к экватору.
На карте летних температур (июль в Северном полушарии и
декабрь в Южном) изотермы располагаются субширотно, т е. тем-
пературный режим определяется солнечной инсоляцией. Летом
материки больше прогреты, изотермы над сушей изгибаются в
сторону полюсов (рис. 5.10).
На карте зимних температур (декабрь в Северном полушарии и
июль в Южном) изотермы значительно отклоняются от паралле-
лей Над океанами изотермы далеко продвигаются к высоким ши
ротам, образуя «языки тепла»; над сушей изотермы отклоняются
к экватору Изотерма 0’С в Северной Америке проходит по
40 с.ш., у берегов Европы - по 70' с.ш. Отклонение изотерм к
северу у берегов Норвегии обусловлено влиянием мощного теп-
лого Северо-Атлантического течения и западных ветров (рис
91
Рис. 5 10. Распределение средней температуры воздуха в июле
Рис. 5 11. Распределение средней температуры воздуха в январе
Средняя годовая температура Северного полушария + 15.2“С,
I Южного + 13 2 ’С. Минимальная температура в Северном полу-
шарии достигала - 77'С (Оймякон) и-68-С (Верхоянск). В 10».
ном полушарии минимальные температуры гораздо ниже; на стан-
циях «Советская» и «Восток» была отмечена температура — 89,2 С
Минимальная температура в безоблачную погоду в Антарктиде
может опускаться до — 93 С. Самые высокие температуры наолю-
даются в пустынях тропического пояса, в Триполи + 58 С, в Ка-
лифорнии, в долине Смерти отмечена температура +56,7°.
О том. насколько сильно материки и оксаны влияют на рас-
пределение температур, дают представление карты изаномал. Иза-
номалы — линии, соединяющие точки с одинаковыми аномалия-
ми температур. Аномалии представляют собой отклонения факти-
ческих температур от среднеширотных. Аномалии бывают поло-
жительные и отрицательные. Положительные аномалии наблюда-
ются летом над прогретыми материками, над Азией температуры
выше среднеширотных на 4е. Зимой положительные аномалии рас-
полагаются над теплыми течениями: над теплым Северо-/\тланти-
ческим течением у берегов Скандинавии температура выше нор-
мы на 28 “С. Отрицательные аномалии ярко выражены зимой над
охлажденными материками и летом — над холодными течениями
Например, в Оймяконе зимой температура на 22 С ниже нормы.
Тропики и полярные круги нельзя считать дейст вительными гра-
ницами тепловых {температурных) поясов, так как на распределе-
ние температур влияет еще ряд факторов: распределение суши и
воды, течений. За границы тепловых поясов приняты изотермы Жар-
кий пояс располагается между годовыми изотермами 20 °C и окон-
туривает полосу дикорастущих пальм. Границы умеренного пояса про-
водятся по изотерме 10 °C самого теплого месяца. В Северном полу-
шарии граница совпадает с распространением лесотундры. Грани-
на холодного пояса проходит по изотерме 0 С самого теплого меся-
ца. Пояса (области) мороза располагаются вокруг полюсов.
Глава 6
ВЛАГООБОРОТ В АТМОСФЕРЕ
6.1. Влаюоборот, или круговорот воды на Земле
йяагооборот непрерывный процесс перемещения воды под
действием солнечной радиации и силы тяжести. Процесс этот не-
замкнут. поэтому правильнее говорить «шшгооборот», а нс «кру-
говорот волы». Благодаря влагообороту в атмосфере возникают об-
лака, на землю выпадают осадки.
'сЛЯЮТ .большой и внутриматериковый влаюоборот.
- I влаюо орот наблюдается над океаном, здесь взаимодей-
94
ствуют атмосфера, гидросфера, в процессе участвует живое веще-
ство. Благодаря испарению в атмосферу поступает водяной пар,
образуются облака и осадки выпадают на оксан.
В большом влагооиоротс взаимодействуют атмосфера, лито-
сфера, гидросфера и живое вещество. Испарение и транспирация
с поверхности океана и с суши обеспечивают поступление водя-
ного пара в атмосферу. Оолака, попадая в потоки общей циркуля-
ции атмосферы, переносятся на значительные расстояния и осад-
ки могут выпасть в любой точке на поверхности Земли.
Внутри матери ковы и влагооборот характерен для областей внут-
реннего стока Глобальный влагооборот Земли находит свое выра-
жение в водном балансе Земли. За год количество испарившейся
на всей Земле воды равно выпавшим осадкам, в годовой влаго-
оборот вовлечено 525,1 тыс. км3 воды. В течение года с каждого
квадратного километра Земли в среднем испаряется 1030 мм воды
(М. И. Львович, 1986).
Основные звенья влагооборота в атмосфере: испарение, обра-
зование облаков, выпадение осадков.
6,2. Испарение и испаряемость
Водяной пар поступает в атмосферу в результате испарения с
поверхности суши и океана и транспирации растений. Испарение
воды происходит при любой температуре, но с повышением темпе-
ратуры скорость испарения возрастает. Испарение и транспирация
составляют суммарное испарение. Испарение -— процесс перехода воды
из жидкого состояния в газообразное. Одновременно идет обратный
процесс — водяной пар переходит в жидкость, испарение идет тог-
да, когда первый процесс преобладает. В процессе испарения моле-
кулы воды преодолевают силы молекулярного притяжения и выле-
тают в воздух. Следствием этого является понижение температуры
жидкости. Для испарения 1 г воды при температуре 0 С требуется
энергия в 2495 Дж, а I г льда — 2830 Дж. На Земле на испарение
воды затрачивается огромное количество теплоты: 12 10- Дж/год,
или 25 % всей солнечной энергии, достигающей поверхности Зем и.
Интенсивность испарения определяется количсс i вом воды в грам-
мах, испаряющимся с 1 см2 поверхности в I с Скорость испарения
Увеличивается с ростом температуры, дефицита влажности, скоро-
сти верха и с уменьшением давления. Зависимость испарения от ком-
плекса метеорологических условий выражается формулой Дальтона
\V = а (Е- е)/р.
где И — скорость испарения, г/(см2 • с); а — ко. к|фиииент, завися-
щий от скорости ветра; (£- ё) - дефицит влажности*; р - давление.
* Дефицит влажности — см. 6.3.
95
Рис. 6.1 Распределение величин испарения за год
40
1Ы)
Йр^с)Тсз
HwS^flopi
IOGO
1250
Ktpnx
1250'
10001
1500
^*ЯМЯ
Кгпт«>»?
П<рт
zC»ui
1800
1000'
12SCIf
Линин равных нелнч
испаряемости (я мм
ТСаир' Ч
• Arvan
:25ио"
/1750
’Мо.ХТИШО.
Области, для которых!
чины испаряемости не
рсдслсны;
^-тЗООО;
горные области
ЛТП материковые льды
£ озера и моря
g$V То«ио
ШлныА
Рис. 6.2. Распределение величин испаряемоеги за год
Скорость испарения с поверхности морей и океанов немного
меньше, по сравнению со скоростью испарения с оверхностц
пресноводных водоемов, гак как испарение идет не из чистой
воды а из раствора. Особой сложностью отличается испарение с
суши Плотная почва с тонкими капиллярами испаряет больше
влаги, чем рыхлая. Следовательно, глинистые почвы испаряют
больше влаги, чем песчаные. Почвы темные теряют влаги больше,
чем светлые. На вершинах холмов, где скорость ветра больше, ис-
парение идет быстрее Растительный покров предохраняет почву
от нагревания солнечными лучами, увеличила влажность возду-
ха, что заметно снижает испарение. Однако сами растения испа-
ряют много влаги. На кронах задерживается до 30 % осадков, ко-
торые затем испаряются Корни растении подают влагу из почвы к
листьям обеспечивая большую транспирацию. Следовательно, сум-
марное испарение с поверхности, покрытой растительностью,
больше.
Суточный ход испарения параллелен суточному ходу темпера-
тур. Наибольшее испарение наблюдается в середине дня, мини-
мум — в ночные часы. В годовом ходе испарения максимум прихо-
дится надето, минимум наблюдается зимой Величина испарения
распределяется зонально по поверхности Земли. Максимальное
испарение наблюдается в тропических широтах над океанами —
3000 мм/гол, на суше величина испарения в тропических пустынях
резко сокращается до 100 мм/год. На экваторе на суше и океане
величина испарения примерно одинакова — 1500 — 2000 мм/гол.
В лесной зоне умеренных широт испарение составляет 600 мм/год,
в пустынях уменьшается до 100 мм/год. Минимальное испаре-
ние характерно для полярных широт — 100 мм/год (рис. 6.1).
Испаряемость — максимально возможное испарение при не-
ограниченных запасах воды. Испарение и испаряемость совпадают
над океанами, над сушей испарение всегда меньше испаряемости
(рис, 6.2). Максимальная испаряемость характерна для сучий тропи-
ческих широт: 2500 — 3000 м.м в Северном полушарии. 2000 мм в
Южном. В экваториальных широтах испаряемость равна 1500 мм/год,
в умеренных широтах — 450 — 600 мм/год, в полярных широтах —
менее 200 мм/гол.
6.3. Влажность воздуха
Влажность воздуха — содержание водяного пара в воздухе: вла-
госодсржанис содержание воды в трех агрегатных состояниях.
Влажность воздуха определяется следующими показателями.
осолютная влажность воздуха (а) — реальное количество во-
дяного пара в 1 м3 воздуха, г/м В единицах давления ей соответ-
ствует фактическая упругость водяного пара (е), г Па. Значения а и
е близки, при температуре 16,4 С совпадают. С увеличением геМ-
ОК
псрятуры абсолютная влажность увеличивается, так как теплый
воздух может содержать больше водяных паров.
Максимальная влажность (Л) — предельное содержание водя-
ных П тров при данной температуре, г/м В единицах давления ей
соответствует упругость насыщения (£), гПа При увеличении тем-
пературы максимальная влажность как расчетная теоретическая
величина растет быстрее, чем абсолютная влажность:
/. "С.....-30 -20 -10 0 Ю 20 30
Л г/м3....0,44 1,08 2,35 4,86 9,41 17,32 30,38
Относительная влажность — отношение абсолютной влажно-
сти к максимальной, выраженное в процентах, или отношение
фактической упругости водяного пара к упругости насыщения:
г = 4100 %, г = -100%.
А Е
При повышении температуры относительная влажность понижа-
ется, так как с ростом температуры быстрее растет максимальная
влажность.
Дефицит влажности (Д) — разность между максимальной
влажностью и абсолютной, г/м3, или между упругостью насыще-
ния и фактической упругостью водяного пара, гПа:
Д=А-а, Д=Е-е.
Точка росы — температура, при которой воздух становится на-
сыщенным при данном содержании водяного пара и неизменном
давлении. При достижении температуры точки росы в воздухе на-
чинается конденсация водяных паров.
Суточные и годовые колебания абсолютной и относительной влаж-
ности. В природных условиях наблюдается два типа суточного хода
абсолютной влажности. Первый тип характерен дня оксанов: в этом
типе максимум абсолютной влажности наблюдается в середине
дня, минимум — перед восходом Солнца. Второй тип формирует-
ся над сушей. Здесь выделяется два максимума: в 9— Ю ч и 20—
21 ч. Первый максимум обусловлен быстрым испарением в связи
С нагревом поверхности, второй — ослаблением конвекции при
продолжающемся испарении. В середине дня абсолютная влажность
понижается, так как в результате конвекции влажный воздух под-
нимается вверх, а на его место приходит более сухой. Общее по-
нижение абсолютной влажности наблюдается ночью. В суточном
ходе относительной влажности наблюдаются один максимум пе-
ред восходом Солнца п один минимум в 15 16 ч.
Годовой ход абсолютной и относительной влажное!и имеет
простой режим. Максимум в годовом ходе абсолютно! вл гжнос i
99
ппихотится на лето, минимум - на зимние месяцы. Относите.,,,
влажность имеет годовой ход, обратный годовому ходу темпе
пто- максимум приходится на зиму, минимум на лето.
Географическое распределение влажности зависит от темпера-
туры воздуха, испарения и переноса паров воды. Абсолютная влаж-
ность уменьшается от экватора к полярным широтам: на экваторе
она равна 25 — 30 г/м3. в тропических широтах — 20 г/м-, в уме.
ровных широтах -5-10 г/м3, в полярных - около 1 г/м3 воздуха.
Относительная влажность в экваториальных и полярных широтах
составляет 85—90 %: на экваторе из-за большого количества осад-
ков и испарения, а в полярных широтах из-за ни жих температур
В умеренных широтах летом относительная влажность равна 60%.
зимой она возрастает до 75 — 80%. Самая низкая относительная
влажность в тропиках на материках — 30 — 40%, летом может
уменьшиться до 10 %.
6.4. Конденсация водяного пара. Гидрометеоры
Поднимаясь, водяной пар достигает уровня конденсации и пе-
реходит в жидкое состояние. Та высота, на которой воздух дости-
гает предела насыщения, называется уровнем конденсации Кроме
испарения в воздухе может начаться сублимация — переход водя-
ного пара в твердое состояние минуя жидкую фазу. Сублимация
происходит при температуре около - 10 °C.
Конденсация начинается при достижении температуры точки
росы и при наличии ядер конденсации. Охлаждение воздуха до точ-
ки росы наблюдается при соприкосновении воздуха с холодной
земной поверхностью, вследствие непосредственного излучения
тепла или при адиабатических процессах. Ядра конденсации — мель-
чайшие частички растворимых и нерастворимых в воде веществ. Они
являются центрами, вокруг которых происходит процесс конденса-
ции. К нерастворимым ядрам конденсации относятся твердые части-
цы почвы, частицы дыма, органических веществ. Растворимые ядра
конденсации это морская соль, попадающая в воздух при морс-
ком волнении. Соль легко притягивает воду, при этом образуется
кон ентрированный раствор. Обнаружено, что в чистом воздухе с
малым количеством ядер конденсации процесс конденсации зат-
руднен даже при достижении относительной влажности 100%.
Конденсация может происходить на поверхности Земли и в ат-
мосфере. первом случае образуются гидрометеоры, во втором —
оолака и туманы
Л/ддо.мешеораи/z называют продукты конденсации, образовав-
п(и пч-ПРИ н'"п°срелс1вениом контакте водяного пара с земной
и!пЮ‘ К "^метеорам относятся роса, иней, твердый П
сФепнпу лп еТ’ ИЗМОРОЗЬ Гололед является особым типом атмо-
сферных осадков.
inn
Роса капельки волы, образующиеся в летнее время года,
когда поверхность охлаждается до точки росы, но не до отрица-
тельной температуры. Водяной пар при соприкосновении с хо-
лодными предметами (трава, почва) конденсируется — образует-
ся роса. Днем роса испаряется.
Иней твердый белый осадок, появляющийся в случае замо-
розков на почве. При этом водяной пар. соприкасаясь с холодной
поверхностью, имеющей отрицательную температуру, сублими-
руется на ней в виде кристаллов.
Благоприятными условиями для образования росы и инея слу-
жат малая облачность, котловинность рельефа и продолжитель-
ность ночей. Наиболее обильные росы наблюдаются во второй
половине лета и в начале осени, когда абсолютная влажность
воздуха велика, а ночное выхолаживание почвы значительно.
В Московской области за лето «выпадает» в среднем за счет росы
20 мм влаги. Следовательно, при образовании росы среднесуточ-
ная температура воздуха и точка росы положительные, при обра-
зовании инея среднесуточная температура положительная, а точ-
ка росы отрицательная.
Жидкий и твердый налеты образуются в холодную половину
года при вторжении теплого воздуха. Если температура воздуха
чуть выше нуля, то при соприкосновении водяного пара с холод-
ными предметами (вертикальные стенки, ветви деревьев) обра-
зуется тонкая пленка воды — жидкий налет, если его температура
ниже нуля, появляется корка льда — твердый налет.
Изморозь — белый рыхлый легко осыпающийся осадок, похо-
жий на бахрому, образуется зимой в туманную погоду на деревь-
ях, проводах. Изморозь может образоваться при соприкосновении
водяного пара с предметами или при намерзании капелек воды.
В первом случае изморозь называется кристаллической, во вто-
ром — зернистой. Толщина изморози небольшая, около 1 см, опас-
ности она не представляет.
Гололед — слой гладкого прозрачного льда на земле, деревьях,
проводах, мощность его может достигать метра. Образуется зимой
при выпадении переохлажденного дождя. При гололеде х величина
ется число дорожных происшествий, в воздухе происходи! обледе-
нение самолетов. От гололеда следует отличать гололедицу явле-
ние подмораживания воды и мокрого снега ночью пос. с оттепе >и
6.5. Туманы. Облака
Конденсация водяного пара в атмосфере приводит к образова-
нию турманов и облаков. Туманы возникают в при земном слое .юз-
духа, облака — в свободной атмосфере.
Туман— скопление в приземном слое атмосферы капелек воды
ИЛи кристаллов льда, понижающих горизонтальную видимость до
101
I км. Размеры капелек в тумане колеблются от 2 до 100 мкм (1 мкм =
= К)’6 м). Менее плотная взвешенная в воздухе система капель,
при которой горизонтальная видимость больше 1 км, называется
дымкой В дымке капельки имеют меньшие размеры. Если в возду-
хе скапливаются продукты горения, образуется лтглл Туман мо-
жет быть как при положительных, так и при отрицательных тем-
пературах, в последнем случае капли находятся в переохлажден-
ном состоянии.
По условиям образования туманы делятся на туманы охлажде-
ния, испарения и городские туманы.
Туманы охлаждения появляются в результате радиационного
охлаждения поверхности, а от нес и воздуха, ночью в малооблач-
ную погоду. Такие туманы называются радиационными. Летом ту-
маны образуются в долинах рек, в днищах балок, где влажность
выше, а температура воздуха падает гораздо быстрее, чем на хол-
мах. С восходом Солнца радиационные туманы быстро разруша-
ются. Зимой и осенью охлаждение может продолжаться круглые
сутки и туманы распространяются на большие площади. Адвек-
тивные туманы появляются в результате вторжения теплой воз-
душной массы на холодную подстилающую поверхность: при этом
теплый воздух охлаждается до точки росы Наиболее холодными
становятся нижние слои воздуха, создается инверсия и устойчи-
вая стратификация воздуха. Такие туманы могут сохраняться не-
сколько суток. Наблюдаются адвективные туманы на границе теп-
лых и холодных течений; на морских побережьях — в зимнее вре-
мя при перемещении более теплого воздуха с моря
Туманы испарения возникают при наличии более теплой повер-
хности по сравнению с воздухом. Пары воды при поступлении в
воздух охлаждаются и конденсируются. Зимой туманы испарения
появляются пад открытыми водными пространствами — полынь-
ями. водопадами, теплыми течениями.
Городские туманы (смог) — туманы, смешанные с дымом и
газами. Они характерны для крупных промышленных районов, го-
родов с большим количеством автомашин. Выделяют влажный
Лондонский (туман с продуктами горения), сухой Лос-Андже-
лесский (выхлопы автомашин) и ледяной Аляскинский смог. Сей-
час смог появился в крупных городах России: в Москве — смог от
автомашин, в Якутске — смог зимой из-за отопительных систем.
Туманы имеют суточный и годовой ход. Минимум повторяемо-
сти туманов наблюдается днем, максимум — ночью и утром.
В юдовом ходе над континентами максимум образования туманов
характерен для зимнего сезона, над морями — для весны, когда
поверхность морей наиболее холодная.
Наиболее часты туманы в Арктике (до 80 дней); в умеренных
широтах наибольшее число дней с туманами наблюдается около
острова Ньюфаундленд (80 дней), над Курильскими островами
102
(40 дней), над сушей в умеренных широтах повторяемость дней с
туманами небольшая 10 20 дней, в центрах материков — мень-
ше. В тропических широтах у западных берегов материков отмеча-
ется до 40 дней с туманами, в пустынях в центре материков до
5 дней В экваториальных широтах наблюдается до 20 дней с тума-
нами.
Облака видимое скопление продуктов конденсации в виде
капелек воды и кристаллов льда на некоторой высоте в атмосфере.
Капельки и кристаллы в облаке очень малы, они удерживают-
ся восходящими потоками воздуха. Облака переносятся воздуш-
ными потоками на большие расстояния Нижняя граница облаков
определяется уровнем конденсации, верхняя — уровнем конвек-
ции и может находиться на высоте до 20 км.
В 1929— 1932 гг. Международной облачной комиссией была раз-
работана международная классификация облаков, в ее основу по-
ложены такие признаки, как внешний вид, форма облаков. В 1957 г.
Центральной аэрологической обсерваторией был издан атлас об-
лаков По высоте образования облака делятся на четыре семей-
ства, каждое семейство — на виды облаков (рис. 6.3).
Облака верхнего яруса появляются на высоте выше 6 км. К ним
относятся перистые Cirrus (С/), перисто-кучевые Cirrocumulus (Се)
п перисто-слоистые облака Cirrostralus (Су). Облака верхнего яру-
са обладают рядом общих свойств. Это тонкие, белые, высоко рас-
положенные облака, имеющие вид перьев, волн: сквозь них про-
свечивают Солнце и небо. Лежат они на высоте 7—10 км в уме-
ренных широтах и до 18 км в тропиках. Состоят в основном из
кристаллов льда. Осадки из облаков верхнего яруса не выпадают.
На высотах от 2 до 6 км образуются облака среднего яруса —
высококучевые Altocumulus (Ас) и высокослоистые Altostratus (Ял)
облака. Высококучевые выглядят как небольшие белые «бараш-
ки», высокослоистые представляют собой светлую пелену серого
цвета. Облака состоят из капелек воды и кристаллов льда. Из обла-
ков среднего яруса зимой в умеренных широтах осадки могут вы-
падать в виде снега, а в высоких широтах — круглый год.
К облакам нижнего яруса, образующимся на высоте ниже 2 км.
относятся слоистые Stratus (57). слоисто-кучевые Stiatocumi Ins (5 ),
слоисто-дождевые Nimbostratus (№). Слоистые облака вьпля тя как
сплошная пелена серого цвета. Слоисто-кучевые состоят из круп-
ных волн темно-серого цвета, разделенных светлыми учас ками
Слоисто-дождевые облака образуют сплошной слои темно-серого
Цвета. Облака образованы капельками воды. Осадки из облаков ниж-
него яруса выпадают в виде обложных или моросящих осадков.
Четвертое семейство образуют облака вертикального развития.
°ни могут достигать высоты 18 км. К ним относятся кучевые
Cumulus (Си) и кучево-дождевые Cumulonimbus (С ) оолак
На небе появляются клубы, гряды белого или гсмно-синего цвета
103
Рис. 6.3. Виды облаков
Кучевые облака образованы капельками воды, кучево-дожлевые —
капельками и кристаллами. Осадки из кучево-дождевых облаков
выпадают в виде ливней.
По агрегатному состоянию облака могут быть водяными, ледя-
ными и смешанными. Как правило, ледяными облаками бывают
облака верхнего яруса, смешанными — облака среднего ярУса>
водяными — облака нижнего яруса.
104
По происхождению выделяют облака конвективные, восходяще-
го скольжения, волнистые и турбулентного перемешивания. Облака
термической конвекции образуются при подъеме теплого влаж-
ного воздуха в результате нагрева поверхности. Открытое поле и
холмы прогреваются особенно интенсивно, нал ними возникают
восходящие токи воздуха При достижении уровня конденсации
начинается образование облака. Если уровень конвекции лежит
высоко, кучевое оолако бурно растет вверх. Облака динамической
конвекции формируются при подъеме воздуха по склону горы. Так
образуются кучевые и кучево-дожлевые облака.
Облака восходящего скольжения появляются при движении
теплого воздуха по фронтальной поверхности и постепенном его
охлаждении. Облачность развивается в виде сплошной полосы
К этой группе относятся слоисто-дождевые, высокослоистые,
перисто-слоистые и перистые облака. Вначале появляются перис-
тые облака, они лежат на высоте 8 — 9 км. С приближением фрон-
та облачность понижается, образуются перисто-слоистые и высо-
кослоистые облака. Самые низкие — слоисто-дождевые облака,
они появляются последними.
Слоистые облака являются облаками турбулентного перемеши-
вания и образуются при соприкосновении воздуха с холодной
подстилающей поверхностью. Слоистые облака могут возникать
из туманов. С восходом Солнца нижние слои воздуха прогревают-
ся и туман внизу будет рассеиваться. Вверху при охлаждении воз-
духа продолжается образование слоистых облаков.
Волнистые облака возникают, если в атмосфере инверсион-
ный слой располагается на уровне конденсации. 1огда на гребнях
инверсионного слоя образуются высококучевые, слоисто-кучевые
и перисто-кучевые облака, в понижениях облакообразования не
происходит. На небе появляются полосы облаков, рядами следу-
ющих друг за другом. Разделяются они полосами голубою нсоа
Степень покрытия неба облаками называется облачностью, она
выражается в баллах. Если все небо покрыто облаками 10 бал-
лов, если небо ясное — 0 баллов. В суточном ходе оолачности над
сушей обнаруживаются два максимума ранним утром и после
полудня. Ночное понижение температуры и увеличение относи-
тельной влажности способствуют образованию слоистых оолаков
в утреннее время, после полудня благодаря р звитию koi векции
в небе появляются кучевые облака. На океане максимум оо. ачн<>
сти приходится на ночь, минимум — на дневное время.
Годовой ход облачности очень разнообразен. На экваторе оо-
лачность в течение года существенно не меняется. В .муссонных
областях максимум облачности приходится на лето, умеренных
широтах на западных берегах максимум облачности наблюдается
зимой, на восточных берегах - летом В Европейской части [ос-
ени максимум облачности наблюдае ся им • минимум
105
ной В Москве облачность в декабре составляет 8,5 балла, в мае -
5,4 балла. В Восточной Сибири зимой сюит ясная погода, летом
облаков тоже немного. В полярных широтах максимум облачности
наблюдается летом.
Распределение облачности на Земле зонально. 11аиоолес покры-
то небо облаками в экваториальных широтах на суше — 5 — 6 бал-
лов, на океане до 7 баллов, развиты конвективные облака. В пусты-
нях тропических широт облачность очень мала 2 4 балла, в
умеренных и полярных широтах облачность составляет 6—7 баллов.
При увеличении широты возрастает доля облаков восходящего
скольжения. Для Земли в целом облачность составляет 6 баллов.
6.6. Атмосферные осадки
Атмосферными осадками называют капли и кристаллы воды,
выпавшие на земную поверхность из атмосферы.
Капли и кристаллы в облаке очень малы, их легко удерживают
восходящие токи воздуха. Чтобы капли начали расти, желательно
присутствие в облаке капель разных размеров или капель и крис-
таллов. Если в облаке присутствуют капли разных размеров, начи-
нается перемещение водяного пара к более крупным каплям и их
рост. Растут капли и при соударении друг с другом. Благоприят-
ным условием для образования осадков является наличие в обла-
ке кристаллов льда и капелек воды. При этом наблюдается испа-
рение капелек воды и сублимация водяного пара на поверхности
кристаллов.
По агрегатному состоянию выделяют жидкие, твердые и сж-
шанные оса тки. К жидким осадкам относятся дождь и морось. Кап-
ли дождя имеют диаметр от 0.05 до 7 мм, максимальный размер
капли 9,4 мм. Капли диаметром до 0,5 мм образуют морось, паде-
ние капелек мороси па глаз незаметно.
К твердым осадкам относятся снежная и ледяная крупа, снег и
град. Снежинки представляют собой шестигранные кристаллы.
Иногда снег выпадает в виде больших хлопьев, достигающих в
поперечнике 1 см и более. Снежная крупа — мягкие непрозрач-
ные крупинки сферической формы белого цвета до 2 — 5 мм. Ледя-
ная крупа — круглые ледяные частички, сверху прозрачные, внутри
могу] иметь ослое непрозрачное ядро. Град— кусочки льла разных
форм и размеров, образуются в кучево-дождевых облаках. Град
имеет вил плотного льда размером от горошины до кусков диа-
ыСТр°М 30 СМ Масса гРалнн может достигать I кг. В январе 2000 г. в
спаиии выпадали градины массой до 4 кт и диаметром 20 см.
ричины образования градин такого размера пока точно не уста-
новлены Условия возникновения града - большая водность обла-
и о оледенение его вершины. Капли воды с воздушными пото-
ами поднимаются в с юи с отрицательной температурой, где они
106
испаряются, начинают расти кристаллы льда. При достижении
определенною размера кристаллы опускаются в слои с положи-
тельной температурой и сверху покрываются пленкой волы. Гакой
процесс происходи! неоднократно, градина в разрезе приобрета-
ет слоистое строение.
Иног та на поверхность земли выпадают необычные осадки Бы-
вают белые, красные, черные дожди. Их цвет зависит от цвета
ядер конденсации, черный цвет придает дождям вулканический
пепел, красный микро водоросли. В XX в. начали выпадать ра-
диоактивные и кислотные дожди.
По характеру выпадения атмосферные осадки подразделяют на
ливневые, обложные if моросящие. Ливневые осадки характеризуются
большой интенсивностью (больше I мм/мин), малой! продолжи-
тельностью и охватывают небольшие площади. Отмечены отдель-
ные ливни интенсивностью до 38 мм/мин (Гваделупа).
Обложные осадки характеризуются меньшей интенсивностью
(0,1 — 1 мм/мин), большей продолжительностью и охватывают
большие площади.
Моросящие осадки имеют самую малую интенсивность; как и
обложные осадки, они распространены на большой площади и
характеризуются значительной продолжительностью. В умеренных
широтах отмечено 56 % обложных осадков, 14% ливневых и 30 %
моросящих.
Количество осадков измеряется толщиной слоя воды (мм),
который бы образовался в результате выпадения осадков при
отсутствии просачивания, стока, испарения. Интенсивность вы-
падения осадков — это слой воды (мм), образующийся за 1 мин.
По происхождению осадки могут быть внутри массовыми (кон-
вективными) и (фронтальными. Внутримассовые осадки форми-
руются в одной воздушной массе при развитии конвекции в
результате нагрева поверхности или при подъеме по склону гор.
Фронтальные осадки образуются при соприкосновении двух воз-
душных масс. Осадки выпадают всегда из более теплой воздушной
массы, именно теплый воздух поднимается, достигас! уровня кон-
денсации и в нем происходит конденсация водяных паров.
Осадки по земной поверхности распределены зонально. Нагляд-
ное представление о распределении осадков дает карта изо и?.
(Рис. 6.4). Изогиеты — линии, соединяющие на карте точки с о щ-
наковым количеством осадков. Максимальное количество осадков
приходится на области пониженного давления с восходящими
токами воздуха: в экваториальных 1500-2000 мм в год и в уме-
ренных шпротах до 1000 мм в год. На экваторе осадки внутримас
совыс. объясняются термической конвекцией и нсустои твои
^ратификацией воздуха: в умеренных шпротах осадки, в основ-
ном фронтальные, образуются на фронтах при движении атмос-
ферных вихрей — циклонов. Минимальное количество осадков
107
Рис. 6 4. Распределение
IOS
атмосферных осадков за год
104
характерно тля областей с повышенным давлением и нисходящи-
ми токами воздуха. В тропических широтах количество осадков со-
ставляет 100—200 мм в год (кроме восточных берегов), в поляр-
ных широтах над ледяными щитами Антарктиды и Гренландии -
до 100 мм в год. Абсолютный максимум осадков приходится на
предгорья Гималаев (Чсррапунджи - 12 660 мм), Анд (Тутунен-
до. Колумбия 11 770 мм). Минимальное количество осадков ха-
рактерно для пустыни Атакама 1 мм.
В годовом режиме осадков выделяют четыре типа годового хода
осадков. Для экваториального типа голового хода осадков харак-
терно практически равномерное выпадение осадков в течение года
с двумя небольшими максимумами после дней равноденствия,
обшее количество составляет 1500 — 2000 мм.
В муссонном типе годового хода осадков наблюдается один аб-
солютный летний максимум осадков, зимой осадков мало. Коли-
чество осадков в тропических широтах равно 1500 мм, во внетро-
пических широтах оно уменьшается до 1000 — 700 мм.
Средиземноморский тип годового хода осадков отличается зим-
ним максимумом, связанным с активизацией полярного фронта.
Летом при господстве тропической воздушной массы количество
осадков резко уменьшается. В этом типе общее количество осадков
уменьшается от 1000 мм на западных берегах материков до 300 мм
внутри континента.
В умеренном типе выделяется два подтипа — морской и кон-
тинентальный. В умеренном морском подтипе наблюдается прак-
тически равномерное выпадение осадков в течение года с не-
большим зимним максимумом; обшее количество осадков
1000 — 700 мм. Зимний максимум осадков связан с усилением цик-
лонической активности в зимний сезон В умеренном континенталь-
ном подите отмечается летний максимум осадков, количество
зимних осадков немного меньше. Летний максимум осадков объяс-
няется увеличением абсолютной влажности воздуха при повыше-
нии температур. Кроме того, прибавляются конвективные осад-
ки, которых зимой нет. Для Московской области среднегодовое
количество осадков составляет 560 — 600 мм.
6.7. Снежный покров
В зимнее время в умеренных и в высоких широтах весь год осад-
ПП 1аЮТ В ВИ е снега- Снежный покров характеризуется вы-
тамртпп¥ |ЮТН0СТЬЮ’. Высота снежного покрова измеряется в сан-
смсг-1 при В1 мстрах 11 завис,|т от количества осадков, плотности
™ п^нЯ*пп'еСТНОСи' МоШ1юст>- снежного покрова па Кам-
'пкд °СТОЧНОЙ Сиб,’Ри 8-30 см, в Западной
ва котебипг» ооновской области высота снежного покро-
” до 60 см. В горах мощность снежного покрова
может достигать нескольких метров, например в горных долинах
Норвегии мощность снежного покрова равна 5 м.
Плотност ь снега определяется отношением его массы к объему.
Свежевыпавший снег имеет плотность 0,4—0,04 г/см3. В весеннее
время плотность снега возрастает до 0,7 г/см3 Плотность снега
возрастает при образовании оттепельных корок или под воздей-
ствием ветра.
Снежный покров обладает малой теплопроводностью и хоро-
шо предохраняет почву от промерзания. Слабая теплопроводность
снега объясняется большим количеством пор в снеге, в порах на-
ходится воздух, обладающий низкой теплопроводностью. Установ-
лено, что под снегом температура почвы может быть на 15—16°
выше. Суточная амплитуда температуры на поверхности снега до-
стигает 30°, на поверхности почвы под снегом — 0,3" (Н. П Мат-
веев, Н.А Сераев, 1997). Снег отражает большой процент солнеч-
ных лучей. Альбедо свежевыпавшего снега равно 90 — 95 %. Из-за
высокого альбедо снег способствует понижению температур при-
земных слоев воздуха, особенно в ясную погоду. Талая вода снаб-
жает влагой растительность, пополняет горизонты подземных вод.
является источником питания рек.
Снежный покров, сохраняющийся в течение месяца, называ-
ется устойчивым. На Крайнем Севере он сохраняется 8 — 9 меся-
цев. в центральных районах 4—6 месяцев, па Черноморском по-
бережье 40 дней. В Северном полушарии площадь снежного по-
крова зимой достигает 100 млн км2, к концу лета она сокращается
до 47 млн км2 Общая площадь покрытых снегом территорий (вме-
сте со снежным покровом Южного полушария и морскими льда-
ми) равна 105 млн км2, или 21 % поверхности Земли.
6.8. Увлажнение территории
Большое значение для земной поверхности имеет \вл аж нем не.
оно зависит не только от осадков, но и от величины испаряемо-
сти. Для оценки условий увлажнения пользуются коэффициентом
увлажнения, он представляет собой отношение количества вы-
павших осадков к испаряемости (Н. 1-1. Иванов, Г. Н. Высоцкий)
Д'=-^юо%,
Е
где коэффициент увлажнения; г- количество осадков; Е
испаряемость. . , ,1ЛП, .
Для территорий с избыточным увлажнением ч .
к ним относятся заболоченная тундра, тайга, экваториа ^ьк лес^
Саванны, лесостепи являются террит >риям i Р ‘
увлажнением, здесь коэффициент равен 0,8 - (<
111
рнториям с недостаточным увлажнением относятся степи —
Л равен 0.3 —0,6 (30 — 60%), полупустыни — 0.1—0,3 (10-30%)
и пустыни — 0.12 (меньше 12%).
Увлажнение характеризуется также радиационным индексом
сухости (М.И.Будыко):
к-~Б-'
где К — индекс сухости; Ас — радиационный баланс; L — скрытая
теплота парообразования; г — количество осадков.
Ничтожное увлажнение характерно для пустынь {К > 3), недо-
статочное увлажнение для полупустынь (Л = 1 -3) Достаточное
увлажнение (К = I) наблюдается в саваннах, лесостепях. Увлаж-
нение избыточное (А = 1-0.45) характерно для экваториальных
лесов и лесов умеренного пояса.
Глава 7
ЦИРКУЛЯЦИЯ АТМОСФЕРЫ
В атмосфере формируются воздушные потоки разного масшта-
ба. Они могут охватывать весь земной шар. а по высоте — тропо-
сферу и нижнюю стратосферу, или воздействовать только на
ограниченный участок территории Воздушные потоки обеспечи-
вают перераспределение тепла и влаги между низкими и высоки-
ми широтами, заносят влагу в глубь континента.
По плошали распространения выделяют ветры общей циркуля-
ции атмосферы (ОЦА ), ветры циклонов и антициклонов, местные
ветры Главной причиной образования ветров является неравно-
мерное распределение давления по поверхности планеты.
7.1. Давление
Атмосфера оказывает давление на земную поверхность*. Давле-
ние на каждый квадратный сантиметр поверхности на уровне оке-
ана равно 1033.3 г. Нормальное атмосферное давление — вес ат-
мосферного столба сечением 1 см? на уровне океана при 0 С на
45 широты Оно уравновешивается столбиком ртути в 760 мм. Нор-
мальное атмосферное давление равно 760 мм ртутного столба
или 1013.25 мб (миллибар). Давление в СИ измеряется в паска-
При спокойном состоянии воздуха давление на единицу плошали соответ-
ствует массе находящегося над ней воздушного столба Убыль массы воздуха прн-
в Дит к падению давления, возрастание — к его увеличению
ля*,'Па) J ‘п. ' °0 Па' '1ориальное атмосферное давление рав-
цО 101 Г! Id.
Давление с высотой понижается, так как мощность вышеле-
жащего слоя атмосферы уменьшается. Расстояние в метрах, на ко-
торое надо подняться или опуститься, чтобы атмосферное давле-
ние изменилось на 1 мб, называется барической ступенью. Бари-
ческая ступень на гысо е о> 0 до 1 км составляет 10 5 м от I до
2 км — I h9 м, на высоте 2 3 км барическая ступень равна 13,5 м
Величина барической ступени зависит от температуры: с повы-
шением температуры она увеличивается на 0,4%. В теплом воздухе
барическая ступень оольше. Следовательно, теплые области ат-
мосферы в высоких слоях имеют большее давление, чем холодные.
Величина, ооратная барической ступени, называется вертикаль-
ным барическим градиентом, это изменение давления на единицу
расстояния; за единицу расстояния принимается 100 м
Давление изменяется в результате перемещения воздуха — его
оттока из одного места и притока в другое Движение воздуха обус-
ловлено изменением плотности воздуха (г/см-), возникающим в
результате неравномерного нагрева подстилающей поверхности.
Над одинаково нагретой поверхностью в слое воздуха с высотой
давление равномерно понижается и изобарические поверхности —
поверхности, проведенные через точки с одинаковым давлени-
ем, — расположатся параллельно друг друг}' и подстилающей по-
верхности. Если начнется нагрев одного из участков (например,
поля), возникнет конвекция, плотность воздуха уменьшится, объем
увеличится, но масса останется без изменения, значит, давление
на подстилающую поверхность пока не изменится.
В самом слое воздуха при восходящем движении происходит
изменение в распределении давления В теплом воздухе на одной и
Toil же высоте по сравнению с холодным давление окажется выше,
изобарические поверхности нал теплым участком поднимаются,
расстояние между ними возрастает. Начинается переток воздуха
наверху в сторону холодных участков. Благодаря оттоку воздуха
давление у подстилающей поверхности в теплом во щухс умень-
шается. а в холодном — возрастает. У подстилающей поверхности
из-за неравномерного распределения давления начнется движе-
ние воздуха от холодного участка в сторону теплого. Следователь-
но, термические причины (повышение температуры) приводят к
появлению динамических причин (перемещению воздуха), их со
вместное действие обусловливает изменение давления.
Изменение давления в атмосфере показывается с помощью
изобарических поверхностей. В области повышенного> ™
изобарические поверхности обращены выпуклость к вверх, в о
ласти пониженного давления — выпуклостью в . _
верхности давление показывается с помошыо изооар^ „
Соединяющих ТОЧКИ С одинаковым ДДВЛС I С . . н
113
Барическая ложбина
Барический гребень
Барическая седловина
Рис. 7.1. Виды барических систем
ляют собой линии пересечения изобарических поверхне>стсй с зем-
ной поверхностью.
Изобары образуют замкнутые и незамкнутые системы (рис. 7.1).
К замкнутым барическим системам относятся барические макси-
мумы и минимумы, к незамкнутым — барические гребень, ложбина и
седловина. Барический минимум — система замкнутых изобар с
пониженным давлением в центре, барический максимум — сис-
тема замкнутых изобар с повышенным давлением в центре. Ба-
рический гребень — полоса повышенного давления от барическо-
го максимума внутри поля пониженного давления. Барическая
ложбина соответствует полосе пониженного давления от бари-
ческого минимума внутри поля повышенного давления. Между
двумя барическими максимумами и двумя минимумами, распо-
ложенными крест-накрест, образуется незамкнутая система изо-
бар, называемая барической седловиной В литературе встречает-
ся понятие «барическая депрессия» — пояс пониженного давле-
ния. внутри которого могут быть замкнутые барические мини-
мумы.
Изменение давления имеет суточный и годовой ход, завися-
щий от нагрева подстилающей поверхности. Суточный ход имеет
один максимум ночью и минимум — днем. В годовом ходе над
сушей максимум наблюдается зимой, минимум — летом, над океа-
ном, наоборот, минимум приходится на зиму, максимум — на
летний сезон. Давление на Земле постоянно меняется. Максималь-
ное ^давление зарегистрировано в Красноярском крае в 1968 г. —
108э.8 мб, минимальное — на Филиппинских островах в 1979 г. —
870 мб. В Москве (150 м над уровнем моря) самое высокое давле-
ние достигало 1037 мб, самое низкое — 944 мб.
Давление но земной поверхности распределено зонально. На
экваторе в течение года располагается пояс пониженного давле-
экваториальная депрессия. В июле она перемещается в Се-
верное полушарие на 15 — 20’ с.ш., в декабре — в Южное, на
5 ю.ш. В тропических широтах давление в течение года повышен-
ное. зимои над океанами и над сушен возникает сплошной пояс
повышенного давления, летом повышенное давление сохраняет
ся только над оксанами, над сушей давление уменьшается воз-
никают термические депрессии. В умеренных широтах Северного
полушария летом формир' стся сплошной пояс пониженного дав-
ления, зимой над материками из-за сильного охлаждения поверх-
ности возникают оарическис максимумы. В Южном полушарии в
умеренных и субполярных широтах над волной поверхностью весь
год существует полоса пониженного давления. В полярных широ-
тах, над ледяными щитами Антарктиды и Гренландии давление в
течение года повышенное (рис. 7.2, 7.3).
Следовательно, существуют территории, над которыми в тече-
ние года давление сохраняется постоянным, здесь формируются
постоянные барические системы. На экваторе экваториальная деп-
рессия. В тропических, субтропических широтах пять барических
максимумов: Северо-Тихоокеанский, Северо-Атлантический,
Южно-Тихоокеанскии. Южно-Атлантический, Южно-Индийский.
В умеренных широтах Северного полушария в течение года суще-
ствуют Алеутский и Исландский барические минимумы, в Юж-
ном полушарии — Приантарктичсский пояс пониженного давле-
ния В полярных широтах — два барических максимума: Антаркти-
ческий и Гренландский.
Сезонные барические системы образуются в том случае, если
давление по сезонам изменяет знак на обратный: на месте бари-
ческого максимума возникает барический минимум и наоборот.
К сезонным барическим системам относятся: летний Южно-Ази-
атский минимум с центром около 30е с.ш., зимний Азиатский
максимум с центром нал Монголией. В Северной Америке — лет-
ний Мексиканский минимум, Северо-Американский и Канад-
ский максимумы, образующиеся зимой.
Все барические системы смешаются вслед за Соли гем в летнее
полушарие: в июле они занимают крайнее северное положение,
в декабре — крайнее южное. Все барические системы оказывают
большое влияние на воздушные течения, погоду и климат на
значительных территориях. Их называют центрами действия атмо-
сферы
Давление на высоте в атмосфере чаше всего показывают с по-
мощью карт абсолютной и относительной барической топогра-
фии, т.е. барического рельефа, отражающего положение г про-
странстве изобарической поверхности. Если на карте указано по-
ложение изобарической поверхности над уровнем океана она на-
зывается картой абсолютной барической топографии (AI). Гни
приведено положение одной изобарической
г°и - карга носит название относительной п
графии (ОТ) Высота выражается в геопотенциальных стр< а
УРовне моря при нормалыгом ускорении силы тяжести геопоген-
циальные метры по величине равны метрам
Рис. 7.2. Распределение атмосферного давления в июле
Рис. 7.3. Распределение атмосферного давления в январе
7.2. Ветер
Характеристики ветра. Движение воздуха в гэризон.а.,ьном на-
правлении называется ветром. Ветер харак сризус ся скоростью,
силой и направлением.
Скорость — расстояние, которое проходит воздух за единицу
времени, выражается в м/с, км/ч.
Сипа ветра — давление, оказываемое воздухом на площадку
в 1 м2. расположенную перпендикулярно движению Сила ветра
определяется в килограммах на квадратный метр (кг/м2) или в
баллах по шкале Бофорта (0 баллов — ш иль, 12 баллов — ураган).
Сила ветра зависит от скорости.
F= 0,25г2.
где Г — сила ветра; и — скорость ветра.
Скорость ветра определяется горизонтальным барическим гра-
диентом — изменением давления на единицу расстояния в сторо-
ну уменьшения давления и перпендикулярно изобарам. За едини-
цу расстояния принимается 100 км. Замедляет движение воздуха
трение о земную поверхность, которое сказывается до высоты
1000 м Этот слой атмосферы называется слоем трения, выше
него скорость ветра больше. Максимальные скорости ветра были
зафиксированы в Антарктиде — до 90 м/с. Максимальная ско-
рость ветра в приземном слое воздуха наблюдается в 13—14 ч.
минимальная — в ночные часы. В более высоких слоях атмосферы
суточный ход скорости ветра обратный. Такое движение воздуха
объясняется изменением интенсивности вертикального обмена в
атмосфере в течение суток. Средняя скорость ветра у земной по-
верхности равна 5—10 м/с. Зимой скорость ветра возрастает из-за
уменьшения трения нал снежным покровом, летом скорость вет-
ра становится меньше.
Направление ветра определяется той точкой горизонта, откуда
дует ветер, оно выражается в румбах или азимутом. Румб — на-
правление к точке видимого горизонта относительно стран света.
Главные румбы — север, юг, восток и запад. Азимут в градусах
отсчи ывается от севера по часовой стрелке Для более точного
определения направления иногда указываются и румб и азимут:
С 2з В, т.с. от ссвергт к востоку на 25°. Наглядное представление о
повтор емости ветров определенных направлении дает диаграмма
«роза ветров» (рис. 7.4). Она показывает, какие ветры преобладали
на данной фригории за определенный промежуток времени. На-
правление ветров, их величину необходимо знать при планирова-
нии улиц. размещении промышленных предприятий.
радиенгпый ветер. Направление ветра зависит от направления
оари iccKoro градиента, силы Кориолиса и силы трения. Движе-
[ вс з н шнается по направлению горизонтального бари-
118
ческого градиента. Однако как только
начинается движение, появляется сила
Кориолиса, которая приводит к откло-
нению движения. Отклонение возрас-
тает при увеличении скорости ветра и
увеличивается от экватора к полюсам.
В Северном полушарии поток откло-
няется вправо от направления движе-
ния. в Южном полушарии — влево.
Хотя сила Кориолиса невелика, но дей-
ствует она постоянно и влияние ее зна-
чительно вне слоя трения на высоте бо- Рис ' Роза ветров
лее 1000 м Движение воздуха при отсутствии силы трения называ-
ется градиентным ветром.
Градиентный ветер, дующий вдоль параллельных прямолиней-
ных изобар, называется геострофическим, вдоль криволинейных
замкнутых изобар — геоциклострофическим На воздух, двигающий-
ся на высоте более 1000 м над земной поверхностью, действует
две силы — градиентная сила и сила Кориолиса, причем наблю-
дается уравновешивание этих сил. Происходит это следу-
ющим образом: частица воздуха в Северном полушарии начинает
перемешаться под действием силы барического градиента
перпендикулярно изобарам. В результате отклоняющего действия
вращения Земли воздух изменяет направление движения по рав-
нодействующей этих двух сил, вправо от первоначального движе-
ния. В следующей точке сила барического градиента по-прежнему
действует перпендикулярно изобаре, а направление силы Корио-
лиса изменилось, оно стало перпендикулярно равнодействующей
силе. Постепенно градиентная сила уравновешивается силой
Кориолиса и воздух начинает двигаться по параллельным прямо-
линейным изобарам, т.с. становится геострофическим.
При движении воздуха вдоль криволинейных изобар во пика-
ют три силы: градиентная, Кориолиса и центробежная, направ-
ленная от центра системы. В результате уравновешивания данных
сил воздух начинает двигаться по криволинейным изобарам. В оа-
рическом минимуме барический градиент иаправ н в центр сис-
темы, сила Кориолиса и центробежная сила уравновешиваю! его
Поэтому в барическом минимуме наблюдается движение против
басовой стрелки в Северном полушарии. Такое движение называ-
ется циклоническим. В барическом максимуме сила оаричсского
градиента направлена от центра к периферии, в том же направле
пни действует и центробежная сила. Равновесие досчитается ла
годаря силе Кориолиса. Воздух в барическом макс л мумевдвигается
по часовой стрелке в Северном полушарии движение называется
антициклон,,веским В никнем слое атмосферы откл-жение негр.
°т направления барического градиента уменьшается силон тре-
119
НИЯ над сушсй ветер отклоняется от барического градиента на
45-50° над водой - на 70-80°. Следовательно, в барическом
минимуме будет наблюдаться движение по спирали от периферии
к центру против часовой стрелки в Северном полушарии В бари-
ческом максимуме — движение по спирали от центра на перифе-
рию по часовой стрелке в Северном полушарии.
Ветер — сложное воздушное течение, скорость и направление
движения частиц меняется в каждый момент времени. По суще-
ству, это движение - турбулентное Турбулентность (порывистость)
ветрового потока в основном объясняется термической и динами-
ческой конвекцией. При сильном нагреве поверхности (термиче-
ская конвекция) возникают мощные вертикальные потоки
воздуха, которые и затрудняют горизонтальное движение. В случае
динамической конвекции подъем воздуха происходит при нате-
кании его на склоны холмов.
Ветры общей циркуляции атмосферы (ОЦА). Общая циркуляция
атмосферы — система воздушных потоков планетарного масшта-
ба, охватывающая весь земной шар. тропосферу и нижнюю стра-
тосферу. Все крупномасштабные воздушные течения являются лишь
наиболее устойчивыми потоками, которые обнаружены с помо-
щью статистических расчетов. При этом сложные ежедневно
меняющиеся атмосферные вихри сглаживаются и выявляются
наиболее устойчивые особенности. В циркуляции атмосферы
выделяют зональные и меридиональные переносы. К зональным пе-
реносам, развивающимся в основном в субширотиом направле-
нии, относятся:
— западный перенос, господствующий на всей планете в верх-
ней тропосфере и нижней стратосфере;
- в нижней тропосфере в полярных широтах — восточные вет-
ры, в умеренных широтах — западные ветры, в тропических и
экваториальных широтах — восточные;
— струйные течения, развивающиеся над фронтальными зона-
ми в верхней тропосфере.
К меридиональным переносам относятся муссоны гропиче-
ских-экваториальиых широт и внетропических широт.
бщая циркуляция атмосферы складывается под влиянием не-
равномерного распределения солнечной радиации, действия силы Ко-
риолиса и неоднородности подстилающей поверхности.
пглилн.н П0СГоПЛС11ИИ сол,,ечн°й радиации на однородную невра-
^еи1.р'2°СЯ емлю в веРхней части тропосферы возникло бы дви-
оздуха ог экиатора к полюсу, у подстилающей поверхно-
ппичем/г м°1юса к кват°РУ- В самом деле, воздух на экваторе в
ний nnmxk иЮе атмосФсРы сильно прогревается. Теплый и влаж-
Tnonocd р’пе одни*,ается вверх, объем его возрастает, и в верхней
го охлажпеыи *никас ВЬ1сокое давление. У полюсов из-за сильно-
я приземных слоев атмосферы воздух сжимается,
120
объем его уменьшается и наверху давление падает. Следователь-
но, в верхних слоях тропосферы возникает переток воздуха от
экватора к полюсам. Благодаря этому масса воздуха у экватора,
а значит, и давление у подстилающей поверхности уменьшаются,
а на полюсах возрастав . И в приземном слое атмосферы начина-
ется движение о. полюсов к экватору. Вывод: солнечная радиация
формирует меридиональную составляющую общей циркуляции ат-
мосферы.
На однородной вращающейся Земле действует еще сила Корио-
лиса. Наверху сила Кориолиса отклоняет поток в Северном полу-
шарии вправо от направления движения, т.е. с запада на восток.
В Южном полушарии движение воздуха отклоняется влево, т.е.
опять с запада на восток. Поэтому вверху возникает западный пе-
ренос, он отмечен для всей Земли в целом. Наблюдения и измере-
ния показали, что в верхней тропосфере и нижней стратосфере в
интервале высот от 10 до 20 км давление действительно уменьша-
ется от экватора к полюсам и существует западный перенос. Вет-
ры па этих высотах — геострофические, дуют вдоль параллельных
прямолинейных изобар, ветер вне слоя трения довольно сильный.
В общем движение воздуха происходит вокруг полюсов. Следова-
тельно, сила Кориолиса формирует зональный перенос общей
циркуляции атмосферы.
Внизу у подстилающей поверхности движение более сложное.
влияние оказывает неоднородная подстилающая поверхность, т.е
расчленение се на материки и океаны. Образуется сложная карти-
на основных воздушных потоков (рис. 7 5). От субтропических поя-
сов высокого давления воздушные потоки оттекают к экватори-
альной депрессии и в умеренные широты В первом случае образу-
ются восточные ветры тропнческих-экваториальных широт. Над
оксанами благодаря постоянным барическим максимумам они су-
ществуют круглый год. Пассаты — ветры экватори льных пери-
ферий субтропических максимумов, постоянно дующие только
над океанами
Над сушей давление меняется в течение юла и только зимой,
когда возникает сплошной пояс высокого давления, формирует-
ся зимний пассат. Воздух оттекает из области высокого давления в
сторону экваториальной депрессий. Летом над сушей в тропиче-
ских широтах давление уменьшается из-за сильного прогрева
и перемещения в эти широты экваториальной депрессии. евер
ном полушарии пассаты имеют северо-восточное направлю ние
11 Южном полушарии - юго-восточное. Воздух fiepeMcinacTCH
К экватору от менее нагрето» поверхности к более ,,,рот и
«Результате прогрева воздуха начинается кониек,шя_ Но ритю.-
ег<‘Я она только в нижнем слое. На высоте - " nf,.. ......
"нвероопный слой, препятствуют,,,, оорахж.нию о май,в
и осадков. Пассаты двух полутарии сходя с.
Полярный антициклон —+
---Конвергенция
«=>v Фронты
Холодные ветры
=> Теплые гкпры
Субполярная депрессия
Субполярная депрессия
Субтропический пояс
высокого давления
Внутритропичсская
зона конвергенции
Субтропический пояс
высокого давления
W
Рис. 7.5. Схема общей циркуляции атмосферы (по Г.Флену)
Справа меридиональный разрез. Буквами обозначены направления
господствующих ветров. Пояса восточного переноса заштрихованы.
В и II — высокое и низкое давление
В области их сходимости (внутритропичсская зона конвергенции)
возникают сильные восходящие токи воздуха, образуются куче-
вые облака и выпадают ливневые осадки.
гл П0Т01<’ илУШИй в умеренные широты от тропическо-
пенных п’^Н,ЮГ0 давлсния’ формирует западные ветры уме-
ном в умсп’нн!1НН усиливаются в зимнее время, так как над океа-
увеличивается б-тш ИР°7аХ РазРастаются барические минимумы,
мами над okcih imi/h "КИИ Гр"иент между барическими миниму-
ДовХьшМаКС~‘И СуШеЙ’
направление ветров юго-западно^'п ?пВ’ В Северном полушарии
ро-западное. адиос, в Южном полушарии — севе-
веро-восточные в Северном п ПОЛЯрнь1х ш«Ротах являются сс-
Южном. Воздух псремеп1ается от пДРИИ " юг°-восточнь,е ' °
ного давления в сторону nrw. по-'яРных областей повышен-
ных широт. а П011иженного давления умерен-
Анализ по широтам ocHORiii rv .
три зональных незамкнутых ,астси ОНА позволяет выделить
~ полярное: в нижней т *
выше — западный перенос Р°П0сФере ДУЮТ восточные ветры,
122
— умеренное звено, в нижней и верхней тропосфере — ветры
западных направлений;
тропическое звено, в нижней тропосфере — восточные вет-
pbi, выше — западный перенос.
] ропическое звено циркуляции получило название ячейки Гад-
лся. умеренное звено ячейки Ферреля В настоящее время суще-
ствование ячеек подвергается сомнению (С. П. Хромов Б. Л. Дзер-
диевский), однако в литературе упоминание о них сохраняется.
Струйные течения ветры ураганной силы, дующие над фрон-
тальными зонами в верхней тропосфере и нижней стратосфере.
Особенно ярко они выражены над полярными фронтами, ско-
рость ветра достигает ЗЛО— 400 км/ч из-за больших градиентов
давления и разреженности атмосферы.
Меридиональные переносы осложняют схему общей циркуля-
ции атмосферы и обеспечивают междуширотный обмен теплотой
и влагой. Главными меридиональными переносами являются мус-
соны — сезонные ветры, меняющие летом и зимой направление
на противоположное. Выделяют муссоны тропических-экватори-
аяъных широт и муссоны внетропических широт. В первом случае
причиной муссонов является разный нагрев полушарий по сезо-
нам. В июле экваториальная депрессия перемещается в Северное
полушарие на 15 —20эс.ш. В Южном зимнем полушарии в тропи-
ческих широтах образуется пояс высокого давления. Зимний мус-
сон юго-восточного направления устремляется к экватору, при
пересечении экватора он меняет свое направление на юго-запад-
ное. нагревается, набирает влагу и как летний влажный муссон
приходит в субэкваториальные широты Северного полушария.
В январе экваториальная депрессия перемешается в Южное полу-
шарие на 5° ю.ш. В Северном зимнем полушарии в тропических
широтах образуется пояс высокого давления. Воздушный поток
начинает свое движение от тропиков Северного полушария как
северо-восточный зимний муссон. В Южное полушарие он прихо-
дит летним северо-западным муссоном. Летний влажный муссон,
дующий от экватора, обусловливает сезон дождей, зимнпи мус-
сон — это пассат соответствующего полушария, он не приносит
осадков. Муссонная циркуляция характерна для субэкваториаль-
ных поясов.
Внетропически муссоны проявляются на восточных оерегах
матери ков от тро иков до субарктических широт, образуются они
из-за неравномерного нагрева суши и оксана в один и тот же
сезон года. Зимой нал материками давление значительно выше и
воздух движется с суши на море (зимним муссон), етом. на <
РОТ, при очень низком давлении па суше направление движения
с оксана на материк (летним муссон). Особенно ярко муссонная
Циркуляция проявляется на восточном поосрежии Азииi. 3i мои
Над Азией формируется Азиатский максимум. нал
123
ном «шествует постоянный барический минимум - Алеутский.
ПототТлет из Азиатского максимума, с континента на океан и
о^оня тся вправо, принимая северо-западное направление (зим-
Летом на, Азией образуется Южно-Азиатский минимум. Из Се-
вепо-Тихоокеанского постоянного максимума воздух перемеща-
ется в сторону материка. Под влиянием силы Кориолиса он при-
обретает юго-восточное направление и как летний муссон прихо-
дит на материк.
Ветры циклонов и антициклонов. В атмо1 фере при вс рейс двух
воздушных масс с разными характеристиками постоянно возни-
кают крупные атмосферные вихри — циклоны и антициклоны.
Они сильно усложняют схему общей циркуляции атмосферы.
Циклоп — плоский восходящий атмосферный вихрь, проявля-
ющийся у земной поверхности областью пониженного давления,
с системой ветров от периферии к центру против часовой стрел-
ки в Северном полушарии и по часовой — в Южном.
Антициклон — плоский нисходящий атмосферный вихрь, про-
являющийся у земной поверхности областью повышенного дав-
ления, с системой ветров от центра к периферии по часовой! стрел-
ке в Северном полушарии и против часовой — в Южном.
Вихри плоские, так как их горизонтальные размеры — тысячи
квадратных километров, а вертикальные —15—20 км В центре цик-
лона наблюдаются восходящие токи воздуха, в антициклоне —
нисходящие.
В настоящее время имеется несколько теорий формирования
атмосферных вихрей: волновая, адвективно-динамическая и др.
Наибольшее число сторонников имеет волновая теория, разрабо-
танная в 192( [. норвежскими учеными Я. Бьсркнисо.м и Г. Суль-
бсрюм. Циклоны и антициклоны образуются во фронтальных зо-
нах, их возникновение обусловлено разными факторами, глав-
ным выступает разрыв между скоростями воздушных течений,
р.т те тясмых фронтом. Возникает изгиб - волна с длиной 1000 км.
пп» r0?/ ССК10.ре В0Л,1Ы Давление понижено, здесь возникает ник-
Р™ТСЯ ХХюн™- * ГОС""Т '-дух, форми-
воз^Х™ИЛиО/ЛН''аМ','''еСкая ТСО|’".Я (Х-п Погосян) связывает
ШИМИ В ВСПХН'Й ''1МО<-Фч>|||’|х вихрей с процессами, происходя-
развиваются в спЛ?П0С^)СРС Приземные циклоны и антициклоны
нйе SXcb ',Ь,СОТ"ЫМИ винами и гребнями. Послед-
хности и соотвстс-п t '1 >ТС 31 СЧС НС1’аВ1юмсР”Ого нагрева повер-
се ИЛИ О1’^хдпия воздуха. На ме-
ластв повыше, „югода,,лещ,”™ ^Ы’ "а п“сотс образуется об-
широтного напп-ш leiiuc гР<-бснь. Изооары отклоняются от
возрастает так к щ oOn^i ? °Р° 11ОЛ,оса’ Расстояние между ними
’ как обращены они в сторону пониженного лавле-
124
Рис. 7.6. Стадии развития циклона (Н — низкое давление)
НИЯ. Геострофический ветер, дующий сдо-,^1£?^стовйсКблаго-
образуя область дивергенции (расходимости' енного давле-
прнятно для существования вни:зус^^с™ания воздуха (океаны
ния-формируется циклон НД^т , в нсйУсближеНы.
летом) на высоте образуется ложб- нь1СОкого давления к
так как выпуклость направлена в F) У воздуха у подстила-
экватору. Под областью сходимости павлСнис — это усло-
ющей поверхност и образуется пов,’'’а^и и^оиа. Следовательно,
вис благоприятно для формирован! возникновения цикло-
летом над сушей условия благоприя » > cllTvaulw меняется:
нов, ,вд оксаном - для анти=нок Зим™^ _ и,1КЛОНЬ1.
над сушей формируются антиш«юя . п оттстадин молодо-
В своем развит ии атмосферные Р
сти, зрелости и старости (разрхшсНИ^' парные, тропические и
Выделяют циклоны фронтальные, централы:
Термические депрессии
13S
Рис. 7.7. Строение циклона (буквенные обозначения облаков см. на с. ЮЗ)
Фронтальные циклоны образуются на арктическом и поляр-
ном фронтах. Летом наиболее активен арктический фронт, так
как увеличивается различие в свойствах арктической и полярно!!
воздушных масс. Зимой наиболее существенна разница в свой-
ствах между тропической и полярной воздушными массами и ак-
тивизируется полярный фронт В стадии молодости циклон обри-
совывается одной замкнутой изобарой, в нем хорошо развит теплый
сек гор, ограниченный теплым и холодным фронтами (рис. 7.6. 7.7).
Фронты проходят через центр циклона, являясь, собственно, двумя
ветвями единого фронта. Ветры в циклонах дуют от периферии к
центру против часовой стрелки в Северном полушарии. Одновре-
менно происходит поднятие воздуха и растекание его в верхней
част и циклона. Холодный фронт движется быстрее теплого, в ре-
з\лыа!е л лошадь теплого сектора уменьшается и циклон перехо-
дит в стадию зрелости. Стадия зрелости — максимальная стадия
126
развития циклона, он обрисовывается несколькими замкнутыми
изобарами, занимает огромную площадь в тысячи квадратных ки
лометров. В сталии разрушения — окклюзии — холодный фронт
смыкается с теплым фронтом, теплый воздух вытесняется вверх, у
подстилающей поверхности взаимодействуют два холодных возду-
ха. Если они имеют одинаковую температуру, циклон прекращает
свое развшие, если разную циклон может а кт и визироваться
Циклоны обычно существуют несколько суток, двигаясь с за-
пада на восток со скоростью около 20-30 км/ч На фронте возни-
кает серия циклонов, в серии по три-четыре циклона. Каждый
следующий ЦИК-Лои находится на более молодой стадии развития
и двигается быстрее. Циклоны нагоняют друг друга, смыкаются,
образуя центральные циклоны — второй тип циклона. Благодаря
малоподвижным центральным циклонам поддерживается область
пониженного давления над океанами в умеренных широтах
Различают циклопы низкие и высокие. Низкие циклоны — теп-
лые, высокие — холодные Теплые циклоны формируются в пре-
делах нижней и средней тропосферы. В центре циклона наблюда-
ется самая высокая температура. Над низким циклоном наверху
располагается антициклон. Высокие циклоны холодные Они за-
хватывают всю тропосферу и могут вторгаться в стратосферу Изо-
бары в нем вогнутые, температура в центре — низкая.
Тропические циклоны образуются на тропических фронтах чаще
всего между 5 и 20 северной и южной широты, на экваторе сила
Кориолиса равна нулю и циклоны не образуются. Возникают они
над оксанами в конце лета и осенью, когда вода нагрета до темпе-
ратуры 27—28 °C. Мощный подъем теплого и влажного воздуха при-
водит к выделению огромного количества теплоты при конденса-
ции, чю определяет кинетическую энергию циклона и низкое дав-
ление в центре. Появляется грозовое облако высотой до 14 18 км.
а самом центре существует «глаз бури» — область чистого неба с
нисходящими потоками воздуха. Вокруг «глаза бури» наолюдаются
восходящие токи воздуха, сопровождающиеся развитием кучсвь х
облаков. Форма «глаза бури» овальная, диаметром ю 55 км. рас
Ширяющаяся вверху до 700 км в виде воронки, вращающейся с
колоссальной скоростью Температура в циклопе постоянно по-
вышается благодаря конденсации влаги: в центре циклона она
Может быть па 15 °C выше, чем на сю периферии Высокая гемпе-
Рагура способствует испарению и увели* синю в. ажности воздуха-
Циклопы двигаются с востока на запад по экваториально!е
Мферии постоянных барических максимумов на океанах ’
веский циклон достигает умеренных широт, он р.кшир ктся
ТеРяет энергию и уже как внстропичсскии циклеи на иш
^игаться с запада на восток. Скорость движения самого> никлона
большая — 20 -30 км/ч, но ветры в нем могут иметь скОР^ть до
100 м/с Наибольшая скорость в урагане «Ида» состав; яла . с
127
Рис. 7.8. Распространение тропических циклонов
Основные районы возникновения тропических циклонов: вос-
точное побережье Азии, северное побережье Австралии, Аравий-
ское море, Бенгальский залив, Карибское море и Мексиканский
залив (рис. 7.8). В среднем в году бывает около 70 тропических
циклонов со скоростями ветров более 20 м/с. В Тихом океане
тропические циклоны называются тайфунами, в Атлантическом -
ураганами, у берегов Австралии — вилли-вилли. В Северном полу-
шарии им принято давать женские имена, в Южном — мужские,
^пические UnK’i'nHbI Rb,3bIRaiOT огромные разрушения и силь-
300 тые ирпИ р70 ' В Виталии от одного циклона погибло
и noenvnnp^l^ Рялс стран организована служба оповещения
ТепмическирИЯ ° При^лижающихся тропических циклонах.
грсва^чХГ ппТРеССИИ возникают на суше из-за сильного на-
ним. В результате v пп ЮСТИ’ П0ДНЯТ1В| 11 растекания воздуха нал
пониженного давлений™ 'Ла’°ЩСЙ повеР*ности образуется область
Антициклоны подразделяются на фронтальные, субтропические
антициклоны динамического происхождения и стационарные.
нпр пити1п'Н11Х широтах в холодном воздухе возникают фронталь-
собой нсбол^пл Ы В Стадии молодости антициклон представляет
лига оХХН"СХ°ЛЯШ"Й ВИХ₽Ь ФР°т 11еР“ "сг0 не 1,РОХ°«
антициклоне не епп™ П° ПС₽И<1)СР11И. так как воздушные массы
большего развитя Рп аСаЮТСЯ‘ В стадии зрелости он достигает наи-
ни клоны В умеренных ш'ипп01^00111 начинает разрушаться А’-1^
ротах перемещаются сериями с запаД‘
128
Сила Кориолиса
Градиентная сила
Рис. 7.9. Распределение сил в циклоне (Н) и антициклоне (В)
восток со скорое i ью 20 30 км/ч. Последний заключительный ан-
тициклон достигает субтропиков, стабилизируется и образует суб-
тропический антициклон динамического происхождения. К ним
относятся постоянные барические максимумы на оксанах. Стаци-
онарный антициклон возникает над сушей в зимний период в
результате сильного выхолаживания участка поверхности.
При движении с запада на восток циклоны испытывают откло-
нение к северу, а антициклоны — к югу в Северном полушарии
(рис. 7.9). Причина отклонений объясняется влиянием силы Корио-
лиса. На северной периферии атмосферного вихря сила Кориолиса
больше. Следовательно, циклоны начинают двигаться на северо-во-
сток, а антициклоны — на юго-восток. Благодаря ветрам циклопов и
антициклонов наблюдается обмен между широтами теплом и влагой.
В тыловой части циклона и передней части антициклона возд\хдви
гается из высоких широт в низкие, в передней iac ти цикл на
тыловой антициклона, наоборот, из низких широт в
Внедрение теплых воздушных масс на ывастся о ‘
ла». Перемещение тропических воздушных масс в __
широты летом вызывает засуху, а зимой - си тьны ' \<вол_
Прение арктических воздушных масс в умереннь с
ны холода» — вызывает похолодание. ограниченных хчас-
Местные ветры - ветры;"ия X “ ьТпри-.ин К мест-
тках территории в результате в. ния относятся бризы,
ным ветрам термического про _ ВЬ13Ь1вает образование
горно-долинные ветры, влияли 1
фенов и боры. кранов морей, озер. там. где
Бризы возникают на берегах « у ^1НЫХ городах сфор-
велики суточные колебания темпер' - Суша нагрета сильнее,
жировались городские бризы. **нех ’ , воздуха и опок его на
над ней возникает восходящее движение
— — Г—-----------------------------100,5 МПа
----------------------------101.0
-----------------------------101,3 МПа
Рис. 7.10. Схема дневного бриза
верху в сторону более холодно-
го (рис. 7 10). В приземных слоях
ветер дует в сторону суши, это
дневной (морской) бриз Ноч-
ной (береговой) бриз возникает
ночью, когда суша охлаждает-
ся сильнее, чем вода, и в при-
земном слое воздуха ветер дует
с суши на морс. Морские бризы
выражены сильнее, их скорость
равна 7 м/с, полоса распрост-
ранения — до 100 км.
Горно-датнные ветры образу-
ют ветры склонов и собственно
горно-долинные и имеют су-
точную периодичность. Ветры
склонов — результат различного нагрева поверхности склона и
воздуха на той же высоте. Днем воздух на склоне нагревается
сильнее и ветер дует вверх по склону, ночью склон охлаждается
тоже сильнее и ветер начинает дуть вниз по склону. Собственно
горно-долинные ветры вызваны тем, что воздух в горной долине
нагревается и охлаждается сильнее, чем на той же высоте на со-
седней равнине Ночью ветер дует в сторону равнины, днем — в
сторону гор.
Фён — теплый сухой ветер с высоких гор. часто покрытых ледни-
ками. Возникает он благодаря адиабатическому охлаждению воздуха
на наветренном склоне и адиабатическому нагреву — на подветрен-
ном склоне. На наветренном склоне до уровня конденсации воздух
охлаждается по сухой адиабате, выше уровня конденсации — по
ад,,аоате; На подветренном склоне при опускании воздух
стттпчмп^и00 С'?<ои адиабате Если уровень конденсации лежит до-
оказа-п^я чмаи?/г1еМПСра^Ра возлуха на поверхности за горой может
ходные сезон; ВЫШС,'рис 711) Фёны наиболее часты в пере-
году 125 дней с '?1$ГГе‘ ьнотсть их несколько суток (в Альпах в
•от кастск. в Сидней Аз™Г-ram™ и“вс ПОД°бнЫе Бе1рЫ НаЗЬПИ'
Фены вызывают раннее цветениеХв "
лого моря ХБораН-\тоТжс“т^н' ° не|,ысок,|х ГОР Е сторону теп-
продолжительность ветра 4-6 ВеТра У НовоРоссийска-
перед хребтом на равнине обпчЛ™ ?ОЗНПкаст он зимой, когда
ния. гае формируется холодный ПОВЬ1Шенного лавлс'
бет. холодный нозд'.л сотрем.»и« 2^ Пе₽еЕал™ невысокий хре-
теплой бухты, где давление г °° ,ьшой скоростью в сторону
При боре температура воздуха KGP°CTb может Достигать 30 м/с.
и слои льда мощностью до 4 м ° падает до С. бухта замерзает
РФ ‘ ПОкРЬ1вает набережную, провода
рис. 7 11 Образование фена
и ветви деревьев. Во Франции такие ветры называются мистраль. в
Баку — норд, на побережье Байкала — сарма.
Мелкомасштабные вихри. К мелкомасштабным вихрям отно-
сятся смерчи и тромбы (торнадо}. Вихри над морем называются
смерчами, над сушей — тромбами. Дня них характерны неболь-
шие размеры (диаметр 100—300 м), большая скорость ветра, боль-
шая разность давления внутри вихря и вблизи него. Сам вихрь
двигается со скоростью 30 — 40 км/ч, но скорость вегра в нем до-
стигает 100 м/с. Возникают тромбы обычно поодиночке, смерчи —
сериями. Например, 23 ноября 1981 г. у побережья Англии в тече-
ние пяти часов сформировалось 105 смерчей.
Зарождаются смерчи и тромбы обычно в тех же местах, что и
тропические циклоны, в жарком влажном климате. Основным ис-
точником энергии служит конденсация водяных паров, при кото-
рой выделяется энергия. Большое число тромбов (торнадо) в США
объясняется приходом влажного теплого воздуха с Мексиканского
залива. Виден тромб благодаря втягиванию пыли и конденсации
водяных паров. При движении смерчи и тромбы вырывают дере-
вья. разрушают постройки, переносят людей, животных. При раз-
рушении вихрей эти предметы падают на поверхность. В 1932 г. в
Англии было зафиксировано падение тысяч живых лягушат.
Глава 8
ПОГОДА
Теплооборот, влагооборот и циркуляция атмосферы формиру-
ет погоду и климат в географической! оболочке.
Погода — состояние атмосферы в данный момент над опреле
ленной территорией. Существуют понятия - погода суток и пого-
да момента. В центральных областях и в Сибири под погодой под-
разумевается сильный ветер, на севере России неиас гье.
Погода характеризуется совокупностью метеоэлементот
Температурой. давлением, влажностью, осадками, оолачностью
Погода отличается изменчивостью, многообразием и повторяе
мосгью Систематические наблюдения за поролон позволит, ,1ьис.
комплсксные типы погод (классификация принадлежит Е. Е фе.
' ombv) Типы объединены в три большие группы: погоды без»
ппзчые с переходом температуры через ноль, морозные погоды.
Безморозные погоды образуются при положительном ралиа.
1 шонном балансе и положительных темпер тгурах воздуха. Здесь вы-
деляются следующие классы погод: суховейно-засушливые (с тем-
псратурами выше 22 °C и относительной влажностью менее 40%),
умеренно-засушливые (с относительной влажностью более 40%),
малооблачные. облачные днем, облачные ночью, пасмурные с осадками,
пасмурные без осадков и влажнотропические. Первые три класса
характерны для антициклона, четыре следующие образуются при
прохождении фронтов. Влажнотропическая погода характерна для
экваториальных широт, она формируется благодаря конвекции и
послеполуденным осадкам.
Погоды с переходом температуры воздуха через ноль отмечаются
в умеренных широтах в переходные сезоны гола, когда радиаци-
онный баланс равен нулю. В течение судок наблюдается переход
температур через ноль: если среднесуточная температура положи-
тельная. то ночью температура опускается ниже нуля; и наобо-
рот. если среднесуточная температура отрицательная, то днем тем-
пература поднимается до положительных значений. Погоды ясная
днем и облачная днем наблюдаются при прохождении фронтов
ночью или днем.
Морозные not оды формируются в зимний сезон при отрииа-
РаЛ11ашюнном балансе и отрицательных температурах
ратурамн до'-1Z4?Q,
годы (Тг 42(4 'с?2’5 Д° " 32,4 С)’ жеспюко~люрозные по-
-42.5 °C) ’ И кРаине морозные (температуры ниже
Делятся на внутримассовые\\
сой. подразделяются °В 1е’ связанныс с одной воздушной мас-
шихся воз;^^ И местные. Погоды движу-
теплой движущейся La, ГУГ быгь тсплыми и холодными. Погода
мой и теплом ссктопе массы наблюдается в основном зи
росящие осадки, понижен, J*3' ,1ес хаРа*терны туманы, м°'
туры. Погода холодной «пю ₽ давление и повышенные темпера-
при вторжении арктичес J? lu>,0li массы часто наблюдается летом
рату'ра падает, давление nJ- воздушной массы. В это время темпе
мируются. осадков не 6imJeT’ °блака ПРИ такой погоде не фор*
в местной воздушной Т’
погода с мощной kohbckihJ"00 Летом Развивается конвективная
осадками, зимой - пого-n п ЧКУ‘1СВЫми облаками и ливневым»
ншми морозами. Рационного выхолаживания с сиЛЬ'
ITT
Во фронтальных погодах различают погоды теплого фронта
холодного фронта и фронта окклюзии. При погоде теплого фронта
сначала в неое появляются перистые облака, в это время фронт
еше на высоте 6 км. При приближении линии фронта облачность
увеличивается, появляю ся перисто-слоистые и высокослоистые
облака. Когда линия фронта уже близко, в небе появляются слои-
сто-дождевые облака, облачность возрастает до 10 баллов, начи-
наются 1 б южные осадки. Погода характеризуется пониженным
давлением и повышенной температурой, направление ветров ме-
няется с юго-восточных на южные и юго-западные.
При подходе холодного фронта II рода ветер усиливается,
меняет свое направление с юго-западного на западный и северо-
западный. В небе появляются кучевые облака, идут ливневые осад-
ки. может начаться гроза. Давление повышается, температура
падает. Если приближается холодный фронт 1 рола, сначала
за линией фронта появляются слоистые и слоисто-дождевые
облака, они постепенно сменяются высокослоистыми и перисто-
слоистыми. облачность уменьшается, температура падает, давле-
ние растет. Ветры имеют северо-западные и северные направле-
ния. Погода фронта окклюзии более сложная, в ней есть особен-
ности погод как теплого, так и холодного фронтов.
Изучением погоды и способов ее предсказания занимается
наука синоптическая метеорология. Учреждения, занимающиеся
получением сведений о погоде, составлением прогнозов погоды,
объединяются в Службу погоды. Центральным органом Службы
погоды в нашей стране является Гидрометеоцентр России. В Службу
погоды включены метеорологические станции, которые 8 раз в
сутки одновременно ведут наблюдения за погодой. Свои данные
они передают в Гидромстсоцснтр России
Прогноз погоды — предвидение о будущем состоянии погоды,
составленное на основе анализа развития крупномасштабных атмо-
сферных процессов. Прогноз погоды состоит из двух этапов. Пер-
вый этап заключается в систематическом получении исходного
материала по всем метеоэлементам. Эти данные собирав । со всех
метеостанций, обрабатывают и наносят на карты. На втором этапе
осуществляется анализ полученных материалов и прогнозирова-
ние погоды. Бывают краткосрочные и долгосрочные про!нозы. пер-
вые составляют на каждый день, вторые — на более длительный
срок - неделю, месяц или год. По цели выделяют прогнозы опщие
и специальные, например для сельского хозяйства или 1ля а на
Нии. Оправдываем ость прогнозов особенно долгосрочных пока
невелика. Составляя прогноз погоды на месяц или более длите, п,
нос время, тщательно изучают синоптическую оосгановку прет
«чествовавших месяцев текущего года и ряда прошедншх лег с.
аналогичному ходу атмосферных процессов п,х)и1'п ' Л. ‘
аналоги) дается долгосрочный прогноз шяод г 4 е
.пппавлснне получения прогнозов погоды основано на анализе
пепиодов солнечной активности. В последнее время данные, полу-
ченные с искусственных спутников, позволили существенно увели-
чить точность прогнозов Сформировался осооый раздел науки —
спутниковая метеорология С разных орбит спутники могут фото-
графировать большие территории, получать данные о зарождении
и скорости циклонов, облачных зонах и г т. Геостационарные спут-
ники способны фотографировать все полушарие Земли.
Международное сотрудничество по проблеме разработки науч-
ных основ предсказания погоды осуществляется Всемирной ме-
теорологической организацией, с 1947 г. она работает при ООН.
При организации существует Всемирная служба погоды, во главе
которой три Гидрометеорологических центра — в Мельбурне,
Москве, Вашингтоне Целью Всемирной метеорологической орга-
низации является содействие мировому сотрудничеству в разви-
тии метеорологических наблюдений и исследований, координа-
ция деятельности национальных метеорологических служб. Пред-
сказание погоды имеет огромное значение для всех отраслей
народного хозяйства и жизни людей.
Глава 9
КЛИМАТ
Климат (от грсч. klima — наклон) — многолетний режим погод
энной местности, обусловленный солнечной радиацией, под-
сзилающсй поверхностью и циркуляцией атмосферы (определе-
ние К.С Рубинштейн и О.А.Дроздова). Наука, изучающая кли-
мат. называется климатологией. В задачи климатологии входит ис-
слсдовани при шн формирования климатов, описание климатов
разных территорий, изучение климатов прошлого, составление
2пУ1Н°3а измснеиия климата В середине XIX в. методом изучения
мтгппп анализсдельных метеорологических элементов. Кли-
покаХле. XT ТДНее СОСТОЯН,,е атмосферы. Кроме средних
наймет nniei J ’пал|,С|> 1акжс крайние значения (наибольшие и
метод получил ( дел<1Х которых могли варьировать значения. Этот
значения и сейчас 'гг'10 С1атисгического, он нс потерял своего
чсскис справочники атзисТ!~С“И1 позволило создать климати-
фикации климатов КпочобнымТи разработа,,ы ПерПЫС класс,1‘
СИ с’Тх1’ В П К™ПеНа’ Л * ^oS1KaiI,H,M °™0СЯТСЯ КЛаС‘
метод, прсТпоженпый F £ ф^оповим Р*зви,1ается комплексный
* многолетний лежим доРовым Он определял климат как
последовательности всех нХппТШЛЯ’°ШИ”ся R закономерной
Ученым были разработаны гпЛ?еМЬ1Х вдаН|,оЯ местности погод».
134 разработки «рафики структуры климата в пого-
дах, получившие широкое применение. Графики сопровождаются
кривыми /Хода температур, диаграммами распределения осадков
Одновременно с комплексным метолом получил развитие ли
намичсскии метод. В нем особое значение обращается на движе-
ние воздушных масс, их трансформацию, на фронтальные про-
цессы и атмосферные вихри. В нашей стране развитие динамиче-
ского и генетического методов связано с именами Б. П.Алисова и
С. П. Хромова. Современная климатология использует все методы
при исследовании климатов.
9.1. Процессы и факторы климатообразовавия
Процессы климатообразования — силы, действие которых оп-
ределяет климат данного региона. Важнейшими климатообразу-
ющими процессами являются теплооборот. влагооборот и цирку-
ляция атмосферы. Эти физические процессы имеют один общий
источник энергии — солнечную радиацию. Природа их одинакова
на всей Земле, но проявляются они различно. Теплооборот созда-
ет тепловой режим поверхности и атмосферы. Начинается тепло-
оборот с поступления солнечной энергии, за счет которой проис-
ходит нагрев поверхности и атмосферы. Они, в свою очередь.
начинают испускать длинноволновую радиацию, также участву-
ющую в теплообороте. Теплота переносится воздушными потока-
ми при конвекции и адвекции. В атмосфере теплота выделяется
при конденсации водяного пара. Теплооборот находит свое выра-
жение в тепловом режиме поверхности и атмосферы. Температура
изменяется в течение суток, сезонов года. На температуру влияет
солнечная радиация, циркуляция воздушных масс. Например,
приход циклона приводит к увеличению облачности, что нару-
шает правильный ход температур.
Влагооборот включает все вилы вод и физические процессы,
связанные с их перемещением: испарение, конденсация, выпаде-
ние осадков, стекание воды по поверхности и внутри почвогрун-
тов. Для каждого природного района характерен свой влагоооорот.
выражающийся в количестве осадков, испарении, облачности.
Атмосферная циркуляция является следствием неравномерного
нагрева поверхности. Неравномерное нагревание обусловлив ст
неравномерное распределение давления, формирующее потоки
общей циркуляции атмосферы. Зональное распределение давлени i
вместе с силой Кориолиса создают зоны западного и восточного
переноса. В системе циркуляции ат мосферы большое место занима-
ют муссоны, пассаты, циклоны и анпшиклоны.
Все кли.матообразуюшис процессы тесно связаны.междусооон
Теплооборот влияет на испарение, облачность, печной
ние облачности приводит к снижению -остушеия солнечной
Радиации. следовательно, и температуры е )
135
пот уменьшение облачности обусловливает снижение темпера-
тур за счет увеличения эффективного излучения. Движение воз-
душных масс сопровождается переносом теплоты и влаги.
Кроме климатообразующих процессов на климат оказывают
влияние факторы. Факторы климатообразования — географиче-
ские условия, определяющие своеобразие и скорость протекания
клпматообразующих процессов. К климатообразующим факторам
относятся солнечная радиация, подстилающая поверхность, человече-
ская деятельность. Солнечная радиация распределяется зонально
по поверхности земли. Ес значение зависит от угла падения сол-
нечных лучей и продолжительности освещения. Радиационный
баланс в целом уменьшается от экватора к полюсам, обеспечивая
выделение астрономических поясов освещения и тепловых поясов,
положенных в основу выделения климатических поясов.
Подстилающая поверхность — важный фактор климатообразо-
вания. Под влиянием различий водной поверхности и поверхно-
сти суши формируются океанический и материковый климаты.
Материковый климат отличается большой годовой амплитудой тем-
ператур. меньшей относительной влажностью. Влияние на кли-
мат оказывают теплые и холодные течения в океане, они перено-
сят теплоту' и холод. Над теплыми течениями воздух прогревается,
возникает конвекция, что приводит к образованию облаков и осад-
ков Над холодными течениями воздух остывает, что затрудняет
конвекцию. Данные различия обусловливают выделение климатов
западных и восточных берегов.
На суше большое значение имеют высота гор, их экспозиция.
С увеличением высоты приход солнечной радиации увеличивает-
ся, но возрастает и излучение поверхности, поэтому температуры
падают. В котловинах зимой может возникать инверсия температу-
ры, на дно котловин затекает холодный воздух и застаивается,
оличество осадков возрастает до уровня конденсации, потом
уменьшается На горах выделяются высотные климатические пояса,
-гнтпя л 1И‘1Ю| сезонный снежный покров, ледники, рас-
звестно^что леД и снег обладают большим альбедо.
' р- п U °’ Ч,° ССПИ °Ь1 льды СП;1ОШЬ покрыли Землю, темпера-
сильно Сн?™°т1" с'1,О1'лась примерно на 100". Ледяной покров
трасты темпепггч МПс,1а1УРУ полярных районов, увеличивая кон-
трасты температур между высокими и низкими шпротами.
9.2. Классификация климатов
(по геобепаинче-
влажности и пр) Е Г Фс1о Д?/редним значениям температур,
чение увлажнению сезонам К придавал большое зна-
’ С зонам ’«да, соотношению осадков и тем-
136
ператур. Он выделил пять климатически* ппа^п .
климатов: "х Поясоп и одиннадцать
Климатический пояс
А — жаркий
В — сухой
С — умеренно теплый
Д — умеренно холодный
Е — холодный
Климат
Тропических лесов
Саванн
I Степей
I Пустынь
Средиземноморский
С сухой зимой
Равномерно влажный
С сухом зимой
Равномерно влажный
Тундры
Постоянного мороза
В классификации В.П Кёппена используются буквенные ин-
дексы. Первая буква обозначает климатический пояс, вторая бук-
ва определяет увлажнение территории: 5 — сухое лето, w — сухая
зима, f — равномерное увлажнение. Третья буква характеризует
ход температур: а — температура самого теплого месяца выше
22 °C; b — четыре месяца в году температура выше 10 С; с — 1 —
3 месяца с температурой выше JO°C; d — температура самого хо-
лодного месяца ниже - 38 °C. Например, индекс Cfa означает: кли-
матический пояс умеренно теплый, равномерно влажный с тем-
пературой самого теплого месяца выше 22 °C Основным недостат-
ком этой классификации является отсутствие анализа причин
формирования климатов, классификация основана на перечне
средних значений температур, осадков, влажности.
С классификацией Кёппена во многом сходна классификация
климатов, предложенная Л. С. Бергом в 1924 г. Климатические зоны
совпадают с географическими поясами и зонами, границы про-
водятся по характерным признакам, включая растительность и
почвы. Л.С. Берг выделял две группы климатов: климаты низин
(климаты океанов, климаты суши) и климаты горных систем и
гор. Климаты суши подразделяются на климаты гунлры. гати,
лесов умеренных широт и т.д.
Наибольшее распространение в России получила юнети iec
Классификация климатов Б. П.Алисова. В основу ее положены ус
ловия циркуляции атмосферы. типы воздушных масс и их пере
метение (рис 9.1) В зависимости от особенностей циркуляции и
типа воздушной массы выделяется 13 Клима инкских пояс
ОсновныАояса характеризуются господством одной войной
массы в течение гола. В переходных поясах происходит ели.
,\вм Арктический пояс — Летнее положение
ПВМ+АВМ Субарктический пояс Арктический фронт -- Зимнее положение
пвм Умеренный пояс — Летнее положение
твм+пвм Субтропический пояс Полярный фронт -- Чимнее. ппяпжрпир
твм Тропический пояс — Петнео пппгга'рииг*
эвм+твм Субэкваториальный пояс Тропический фронт
ЭВМ Экваториальный пояс «_>>!1V1111IV. 1 Д Ikz — Экватор
Рис. 9.1. Принцип генетической классификации климатов Б. Г! Алисова
воздушных масс по сезонам. Границы поясов проводятся по лет-
нему и зимнему положению климатических фронтов.
Внутри климатических поясов выделены области по особен-
ностям климатообразующих процессов на разной подстилающей
поверхности: климат материковый, климат океанический, кли-
мат западных и восточных побережий. Различия первых двух кли-
матов обусловлены особенностями климатообразующих процес-
сов нал сушей и океаном: климаты побережий формируются бла-
годаря своеобразию процессов над теплыми и холодными тече-
ниями.
9.3. Характеристика климатов
Типы климатов экваториального климатического пояса. Эква-
ториальный климатический пояс развит в виде трех замкнутых
областей на западных берегах экваториальной Африки, Южной
Америки и на Зондских островах. Разрыв пояса на восточных бе-
регах материков объясняется господством субтропических бари-
ческих максимумов над оксанами. Наибольший переток воздуха
иде! по экваториальным перифериям барических максимумов, он
захватывает восточные берега материков. Опекающий морской тро-
пический воздух (мТВ) имеет устойчивую стратификацию и не-
насытен влагой. Границы экваториального климатического пояса
определяются зимним положением тропического климатического
фонта двух полушарий. По современным представлениям, поло-
7°"ИЧпСКОГО фр°"та «остаточно условно, так как фронт
В ^тори^ьных шпротах по обеим сторонам от
экватора выделяют пнугрптрошмсскую зону конвергенции - ВЗК.
138
Величина суммарной радиации 580-670 кДж/cm? в гол немного
понижена из-за большой облачности и влажности экваториаль-
ных широт по сравнению с тропиками. Радиационный баланс на
материке составляет эЗО кДж/см в год, на оксане он равен 420—
500 кДж/см- в год. Самый большой баланс на Земле объясняется
небольшим эффективным излучением из-за большой влажности
воздуха, пониженным альоедо над лесами и водой в экваториаль-
ных широтах при большой высоте Солнца над горизонтом.
На экваторе весь год господствует экваториальная воздушная
масса. Здесь в течение года существует пояс пониженного давле-
ния — Экваториальная депрессия. Внутритропическая зона кон-
вергенции характеризуется сходимостью пассатов двух полуша-
рии. обусловливающей мощные восходящие потоки воздуха. Но
конвекция развивается не только по этой причине. На экваторе
господствует влажнонеустойчивая стратификация воздуха. Влаж-
ный воздух легче сухого; поднимаясь вверх, он остывает на 0,5 СС
на 100 м и остается теплее окружающей среды. Подъем продолжа-
ется до высоты 16—18 км. Уровень конденсации в экваториальных
широтах лежит низко, при достижении его начинается конденса-
ция водяных паров, образование облаков.
В экваториальном климатическом поясе выделяют материковый
и океанический климаты, но разница между ними небольшая.
Температурный режим характеризуется экваториальным типом
годового хода температуры и имеет два небольших максимума после
дней равноденствия. На материке максимумы наблюдаются спус-
тя месяц после дней равноденствия (апрель, октябрь), на оксане
спустя два месяца (май, ноябрь). Последней солнцестояния, ког-
да Солнце перемещается на линии тропиков, в экваториальных
широтах температура немного падает. На материке среднемесяч-
ная температура воздуха 24 — 28 С, годовая амплитуда гемнератур
равна 4—6 °C. На океане годовой ход температур более ровный
25—26 С, годовая амплитуда температуры составляет 1—2 .
Испарение одинаково велико над океаном и над материю м,
покрытым густой растительностью, и составляет )0 —_0 Ю мм.
Абсолютная влажность равна 30 г/м3, относительная влажность
80—85 % на материке и до 90 % на океане. Облачность составляет
около 7 баллов в течение всего года. Характерен экваториальный
тип годового хода осадков с двумя небольшими максимумами после
’ней равноденствия; общее количество осадков равно мм.
Максимум осадков зафиксирован в Колумбии бтаго-
сУШей после полудня развиваются мощные к} t <- -
ларя сильному нагреву н конвекции и идут ливневые о с: - k ‘‘
океаном осадки начинаются ночью. В горах климэтнчссмя ежго-
*« >Раии, гаг,ежит на высоте около 4500 м. Увлажнение июыточ-
«ое (К> I) Реки в экваториальных широтах полноводны в течение
««го Гола На экваторе растут важные экваториальные леса
гипси (в Южной Америке влажные леса называются сельвой, R
VbniiKc - джунглями). Леса характеризуются большим видовым
разнообразием (3000 видов), сомкнутостью крон, наличием воз-
душных корней. Основные культурные растения: кофейные дере-
вья какао, кола, каучуконосы, масличные пальмы.
Тины климатов субэкваториального климатического пояса.
Субэкваториальны и климатический пояс развит сплошной поло-
сой в Северном и Южном полушариях, значительно расширяясь
над материками п результате внедрения в летнее время экватори-
ального воздуха в термические депрессии. Границами пояса явля-
ются зимнее и летнее положения тропического фронта.
Суммарная солнечная радиация составляет около 750 кДж/с.м2
в гол. радиационный баланс 290 кДж/см2 в год на суше и до
500 кДж/см2 в гол на океане.
Субэкваториальный климатический пояс характеризуется мус-
сонной циркуляцией воздуха: воздух движется из тропических
широт зимнего полушария как зимний сухой муссон (пассат), после
пересечения экватора он трансформируется в летний влажный мус-
сон. В Северном полушарии направление ветров летом юго-запад-
ное, зимой — северо-восточное. Летом соответствующего полу-
шария в поясе господствует экваториальная воздушная масса,
зимой — тропическая воздушная масса. На тропическом фронте,
особенно над океанами, формируются и перемешаются тропи-
ческие циклоны.
В субэкваториальном климатическом поясе развиты четыре типа
климата: материковый, океанический, западных побережий и во-
сточных побережий.
Материковый климат. В температурном режиме выделяются три
термических сезона самый жаркий — весна, среднемесячная тем-
пера । ура увеличивается до 30—35 °C. Весна наступает после сухо-
го зимнею сезона и вся возрастающая солнечная радиация расхо-
^eTcA иагРсв поверхности. Летом температура снижается до
ТаК КаК ПРИХОДИТ экваториальный воздух и большая
< сть радиации тратится на испарение огромного количества осад-
самый сухой и прохладный сезон, температура в это
ГС Годоваяамп;111тУЛатемпсрат>'рысо-
нияии^тжн™™^11*1*11 характсРизУется значительными колсба-
80%. зимой"Х“Х:40ТабеТ'1ОСИТСЛЬНаЯ 1W1*H0CTb Равна
равна ">5 г м? Н <пп(- /с’ ^солютная влажность в среднем
IJtaXМУССОН,1ЫГ| Т'"’ 'одово.о хода осади»
отсутствовать Общее к ’акс,,мумом’ зимой осадки могут вообще
ветрен пыхсадон-х ю O™4CCTBO осад^в равно 1500 мм, на на-
В Черраиунтжи ш(Ьикс°ПИ1ССГВ0 осалков Резко увеличивается.
осадков 12660 мм
герриториинормальное (Л'= I). Распространены са-
Mt)
ванны. Основные культурные растения: кофейные деревья какао
сахарный тростник, хлопчатник.
Климат западных побережий. В температурном режиме, как и в
материковом климате, выделяется три термических сезона, но
температуры ниже Весной среднемесячная температура равна
26 —27СС, летом — 22 — 23 С, зимой опускается до 20 "С Пони-
жение температуры объясняется проникновением к побережью
струй холодных тс 1ений и апвеллингом (подъем холодных донных
вол). Климат характеризуется муссонным типом годового хода осал-
ков, но отличается от материкового климата тем, что общая ве-
личина осадков меньше 1000 мм и зимой осадков нет. Увлажнение
территории недостаточное (К < I), на побережьях распростране-
ны сухие саванны.
Климат восточных побережий характеризуется повышением
среднемесячных температур при сохранении термического режи-
ма. Весной температура равна 29 °C, летом 27 °C, зимой 25’С, го-
довая амплитуда температур уменьшается до 4°. Повышение тем-
пературы объясняется подходом к берегам струй теплых течений.
Наблюдается муссонный тип годового хода осадков, общее коли-
чество равно 1500 мм. В этом климате возможны зимние осадки,
так как воздух, проходя над теплым течением, нагревается, при-
обретает неустойчивую стратификацию и поднимается до уровня
конденсации. Увлажнение избыточное (К> 1), произрастают влаж-
ные тропические леса.
Океанический климат наблюдается во всех океанах в полосе от
10 с.ш. до 10° ю.ш. Температурный режим и температура напоми-
нают климат восточных побережий. Характерны тропические цик-
лоны. Они зарождаются осенью и характеризуются сильными вет-
рами и обильными осадками.
Типы климатов тропических климатических поясов. Тропиче-
ский климатический пояс в Южном полушарии распространяет-
ся сплошной полосой, расширяясь над океанами На жеанах
в течение года господствуют постоянные барические максимумы,
в которых формируется тропическая воздушная масса. В Северном
полушарии тропический пояс разрывается над Индокитаем и
Индостаном; разрыв пояса объясняется тем, что господства тро-
пической воздушной массы в течение всего года не наолюлается
Летом в Южно-Азиатский минимум проникает экваториальный
воздух, зимой - из Азиатского максимума далеко к югу вторгай-
ся полярная воздушная масса. Границами тропи icckoio юнниати
ческого пояса являются летнее положение тропическою фронта
зимнее положение "га,,Р”°™Ха шации вследствие малой об-
I одовая величина суммарной радиации
ТОЧНОСТИ. бОЛЬШОЙ ВЫСОТЫ Солнца И прозрачное^ воздухаВтро-
ническнх широтах больше, чем а экпаюрн. . - _ -
750- 840 кДж/см2 в год (в Северном полушарии до 920 кЛж/с.м а
141
на океане 670 кДж/см2 в гол. В связи с тем что эффективное
излечение в тропических пустынях очень велико, радиационный ба-
лык составляет 250 кДж/™2 в юл на материке и 330 - 420 кДж/см-в
""“п тропической климатическом поясе в течение всего года господ-
спиет тропическая воздушная масса. Она формируется в постоянных
барических максимумах на оксанах и в термических депрессиях на
материках в летний период.
На границах пояса, на полярном и тропическом фронтах влия-
ние на климат оказывают циклоны.
В тропическом климатическом поясе развиты четыре климата:
материковый, океанический, западных побережии и восточных
побережий.
Материковый климат (экстрааридный) распространен в Север-
ном полушарии — в Африке, на Аравийском полуострове, в Юж-
ном полушарии — в Австралии, Южной! Африке. В температурном
режиме наблюдается один максимум после дня летнего солнце-
стояния и один минимум после дня зимнего солнцестояния (в Се-
верном полушарии). Среднемесячная температура летом (июль в
Северном полушарии, январь — в Южном) достигает 30 —35 °C,
зимой (январь в Северном полушарии, июль — в Южном) темпе-
ратура опускается до 20 °C, годовая амплитуда температур состав-
ляет 10—15°C. На северном побережье Африки зафиксирована
максимальная температура 58 °C; в Австралии максимальная тем-
пература 51 °C Зимой в центре Австралии и в пустыне Сахара от-
мечено падение температуры ниже нуля. Суточная амплитуда тем-
пературы может достигать 40°.
Материковый климат отличается высокой абсолютной влаж-
ностью воздуха (20—25 г/м-1) и низкой относительной влажно-
стью (30 40 %). Летом относительная влажность может понизиться
до 10%. Объясняется это высокой температурой и небольшим ис-
парением, так как воды практически нет. Облачность в среднем
равна 2—3 баллам, в Асуане — 0 баллам. Осадков выпадает ма-
ло - около зО- 100 мм в год, характерны «сухие дожди», когда
!’^РХУ ыДСТ лождь’ но д0 3£мли не доходит, капли испаряются
т сгу есколько лет осадков может вообще не быть Отсугствис
зн^Х‘п?ипГНСе врсмя объясняс™ большой сухостью воздуха и
на штильной высотой уровня конденсации. Сухой воздух почни-
Г На 100> ег0 ™"ература становится рав-
тификаиия bo-Fivy^ Р'ЖаЮШСИ ерслы- Возникает устойчивая стра-
сации и обвазовч14цПРСП- тстсу,О1,1ая Достижению уровня конден-
и Осадко“- Зимой в тропических
же препятствует обпп I ЛОШ1,ОИ пояс высокого давления, что так-
ритории ничтожное (А^т “ осадков- Увлажнение тер-
тичсски нет в псп e<ho г--з " ’ Формируются пустыни. Стока ирак-
’ в рельефе сохраняются сухие русла временных водо-
142
ТОКОВ - крики. Крупные реки протекают транзитом, теряя воду на
испарение и фильтрацию.
Кишат западных побережий (называется «гаруа» - моросящей
туман) развит на западных берегах Северной и Южной Америки
Африки, в Австралии выражен слабо. Температура по сравнению
с материковым климатом относительно понижена' среднемесяч-
ная температура летом (июль в Северном полушарии, январь — в
Южном) составляет 22 24 С, зимои среднемесячная темпера-
тура опускается до 15— 16 С. годовая амплитуда температур со-
ставляет 10е.
Особенность климата состоит в том, что при отсутствии осад-
ков (в Атакаме 0 мм в год) относительная влажность воздуха со-
ставляет 85 — 90%. Благодаря высокой относительной влажности
воздуха часто образуются туманы, ночью в углублениях на скалах
накапливается роса На формирование климата западных побере-
жий оказывает влияние постоянный барический максимум на оке-
ане и холодные течения у берегов материков. Воздух из барическо-
го максимума проходит над холодным течением и приобретает
устойчивую стратификацию. Подъему воздуха препятствует мощ-
ный инверсионный слой и эффект широты (воздух идет из уме-
ренных широт в тропические на большую площадь и растекается).
Увлажнение территории ничтожное (К = 0,12). формируются при-
брежные пустыни.
Климат восточных побережии отличается более высокими
температурами и большим количеством осадков. Среднемесячная
темпера rvpa летом (июль в Северном полушарии, январь — в Юж-
ном) равна 25-26 °C, зимой 20-22 °C, годовая амплитуда
температур 5°. Абсолютная влажность достигает 25 г/м . относи-
тельная влажность 70—80 %. Среднегодовое количество осадков рав-
но 1500 мм, в режиме осадков характерен летний максимум, ко-
личество зимних осадков незначительно. Осооенности климат
объясняются влиянием теплых течении, подходящих к восточным
берегам материков Воздух идет но западной периферии пос оян
ных барических максимумов нал теплыми течениями. Он нагрева-
ется и приобретает неустойчивую стратификацию. Инверсия ос-
лаблена и нс препятствует конвекции. Кроме того, воздух приходит
из экваториальных шпрот на меньшую площадь, мощность его
ПО вертикали увеличивается. Совместное действие всех факторов
Усиливает конвекцию, обеспечивая образование о лаковиос,
ков Летом усиливается приток солнечной радиапи . .р
максимум выражен ярче, что обусловливает увеличен"с ,L™' х
осадков. Увлажнение территории избыточное (А > 1). произраста-
ют шажные эпические леса постояпных барических
климат океанический формируйся тпппичр-
максимумах на океанах. Весь год госпо CTU L J
ская воздушная масса. Среднемесячная темни.ратура летом
143
И1М0Й ?ОСС В областях высокого давления осадков мало — 200 .мм
в год Климат характеризуется устойчивыми ветрами - пассатами.
1 ипы климатов субтропических климатических поясов. Субтро-
пический климатический пояс развит сплошной полосой в
Северном и Южном полушариях, причем в Южном полушарии
климат в основном океанический- Границами пояса являются лет-
нее и зимнее положения полярного фронта._
Суммарная солнечная радиация равна 585 — 670 кДж/см в год,
радиационный баланс — 200 кДж/см в гол на материке и 290—
330 кДж/см2 в год на океане. Граница климатического пояса со
стороны полюсов проходит по нулевому значению радиационно-
го баланса зимой.
В климатическом поясе наблюдается смена воздушных масс по
сезонам: летом воарических максимумах на океанах и в термиче-
ских депрессиях на суше формируется тропическая воздушная
масса; зимой господствует полярная воздушная масса. Зимой в суб-
тропическом поясе преобладает циклоническая активность благо-
даря активизации полярного фронта.
В субтропическом климатическом поясе развиты материковый
климат, океанический, западных побережий и восточных побе-
режий.
Материковый климат (аридный) развит в Северной и Южной
Америке, в Центральной Азии. В термическом режиме наблюдает-
ся один максимум после дня летнего солнцестояния и один ми-
нимум после дня зимнего солнцестояния (в Северном полуша-
рии». Среднемесячная температура летом (июль в Северном полу-
шарии, январь— в Южном) около 30 С, максимальная темпера-
тура юльше 50 С Среднемесячная температура зимой (январь в
еверном полушарии, июль — в Южном) составляет 6 — 8СС.
минимальная температура опускается ниже нуля. Годовая ампли-
туда температур равна 25
п>™1Е,С1” влажности резко меняются по сезонам. Летом абсо-
составл>'ст 20 г/“’- относительная влажность -
абсо. си .« in-?1 относитсяь,,ая влажность увеличивается до 70 %,
ператупыРСЗК0.^ньшается в связи с падением тем-
пов с зимним мякс! СЯ Среди3е‘МП0М0РСКИЙ тип годового хода осад-
шее количество а^|Х,^вн^ОТм?^К01,-ПРаКТИ,,СС,<И НвТ' °®'
но устойчивого СП А иг г ’ ° N Зммои ыожст выпадать снег,
увлажнения около 0 3m Покрова не образуется. Коэффициент
полупустынь ’ 1ОС,1ОДС™УЮТ ландшафты сухих степей и
он считается самь^м бХоптш” назыпастся средиземноморским,
ранен климат наЖизни Распрост-
рсгах Северной и Южной лизе,много моря, на западных бе-
А^миЛемпЩ^^^^го^аднрй Африке, в
л ОМ zu~ 22 С, на побережье Средизем-
кого моря до 24 С Зима теплая, с температурой 8_10°C годо-
вая амплитуда температур равна 10°.
Благодаря активизации полярного фронта основное количество
осадков bi падает зимой, летом их количество резко сокращается.
Обшее ко.1 ичество осадков равно 700 — 800 мм, на наветренных за-
падных склонах гордо 1000 мм. Наблюдается уменьшение количе-
ства осадков с запада на восток: в Испании 700— 1000 мм в Ита-
лии 600 700 мм, в Греции до 500 мм. Увлажнение нормальное
(А немного меньше 1), в горах произрастают жестколистные леса и
кустарники. На равнинах естественные леса сведены. Основные куль-
турные растения цитрусовые, виноградники, огородные культуры.
Климат восточных пооережий имеет муссонный характер и осо-
бенно хорошо выражен на восточном побережье Азии Лето влаж-
ное и жаркое, среднемесячная температура июля составляет 25 °C.
Зимой из зимнего Азиатского максимума на побережье приходит
холодная полярная воздушная масса, среднемесячная температу-
ра января 0 — 8 С. Годовая амплитуда температур увеличивается
до 30е Наблюдается муссонный тип годового хода осадков с хоро-
шо выраженным летним максимумом. Зимой также происходит
небольшое увеличение осадков из-за активизации полярного фрон-
та, зимой возможно выпадение снега. Общее количество осадков
около 1000 мм Увлажнение территории избыточное (А > I) Про-
израстают переменно-влажные муссонные леса. Основные куль-
турные растения — плантации чая, риса, .хлопчатника.
Океанический климат отличается от материкового более равно-
мерным ходом температур. Летняя температура составляет 20‘С.
зимняя 10— 12 °C, годовая амплитуда температур равна 10 Общее
количество осадков 800—1000 мм, наблюдается зимний макси-
мум. Благодаря циклонической активности в зимнее время на оке-
ане преобладают сильные ветры и штормовые погоды.
Типы климатов умеренных климатических поясов. Умеренный
климатический пояс развит в обоих полушариях в Южном полу-
шарии климат в основном океанический, в Северном полушарии
наблюдаются все четыре типа климата Границами пояса являются
'етнес положение полярного фронта и зимнее положение аркти-
ческого фронта. . „ п , >
Суммарная радиация составляет 330—500 кДж/см- в гот ра-
диационный баланс - 85- 170 кДж/см- в год. Летом величина
Радиационного баланса практически равна величине радиацион-
ного баланса тропических широт из-за большой продолжительно^
г»Дня. Зимой величина радиационного баланса отрицательная вслед-
ствие небольшой высоты Солнца н:п горизонтом, неоольшой про-
должительности дня и большого альбедо снежною покрова
В умеренном климатическом поясе господствует полярная воз
ДУДшая масса в течение всего гола. Но господство ее относитель-
ное; очень часто в умеренные широты вторгаются арктические и
тропические воздушные массы. Особенностью циркуляции атмо-
сферы являются западные ветры, наиболее устойчивые в зимнее
время и циклопическая деятельность. Летом наолюдастся акти-
визация арктического фронта, так как разница в температурах и
давлении наиболее существенна между арктической и полярной
воздушными массами. Следовательно, летом циклоны наиболее
часто перемешаются по арктическому фронт}'. Зимой разница в
свойствах наиболее существенна между полярной и тропической
воздушными массами, и циклоническая активность перемещает-
ся на полярный фронт. В умеренном климатическом поясе хорошо
выражены четыре сезона года и характерна изменчивость погоды.
В умеренном климатическом поясе выделяются климаты матери-
ковый, океанический, западных побережий и восточных побережий.
Материковый климат распространен в Евразии и Северной
Америке. Из-за большой протяженности Евразии по широте здесь
климат подразделяется на умеренно-континентальный, континен-
тальный и резко континентальный, степень континентальности
возрастает к центру материка: возрастает годовая амплитуда тем-
ператур, уменьшается облачность и количество осадков.
В термическом режиме наблюдается умеренный тип годового
хода температуры. Максимум температуры наблюдается после дня
летнего солнцестояния (в Северном полушарии), среднемесяч-
ная температура июля увеличивается от 16°C на границе с субар-
ктическим поясом до 24 °C у границы с субтропическим. Июль-
ские изотермы располагаются субширотно, на материках откло-
няясь к полюсу из-за более сильного прогрева. Максимальная
летняя температура достигает 46 °C на границе с субтропическим
поясом. После дня зимнего солнцестояния (в Северном полуша-
рии) наблюдается минимум температуры, среднемесячная
температура января уменьшается от -5...- 10 °C в умеренно-кон-
тинентальном климате до -35...-40 °C в резко континентальном
климате. Годовая амплитуда температуры возрастает до 60е.
тппиоГ1СРИКОВЬП1 климат характеризуется умеренным континен-
том и1п Типом голового хода осадков с летним максимумом. Ле-
]?по1™лнтТС?ИКаМИ вознпкают пояса пониженного давления и
ходя.ш^окДипн НПНаЯ транс<Ь°Рмаиия воздушных масс, при-
нагосвается vm» Н3 1ропичсских 11 арктических широт. Воздух
ности матепикоп ОтСТСЯ ®лагодаРя испарению влаги с поверх-
60% абсотютнзч r НОситсяьная влажность воздуха летом равна
воздухс полнТмХ^; *Н0СТЬ Д0СТИгает 20 Легкий влажный
печивая образование гРХ' ПОС1игаст Уровня конденсации, обес-
времГосадки на т^п±аК°В " °Садков' Следовательно, в летнее
тинентальной попягн ₽ИП 1НЬ,е’ выпадают из местной кон-
ет благодаря большой массы- величина возраста-
нию конвективных осадкоТзич ,и,ажности воздуха и формиро-
Сацков- Зимой над материками формируют-
146
ся сезонные барические максимумы. Количество осадков умень-
шается, так как абсолютная влажность при низких темпера гурах
небольшая (около 1 г/м’). Зимние фронтальные осадки выпадают
из морской готярной воздушной массы, так как по сравнению с
континентальной она бо iee теплая. Общее количество осадков
уменьшается с запада на восток: в умеренно-континентальном
климате 800 мм, в континентальном — 600 мм, в резко континен-
тальном около 300 мм. Зимой характерен устойчивый снежный
покров. Его продолжительность увеличивается от 4 месяцев в уме-
ренно континентальном климате до 9 месяцев в резко континен-
тальном. Увлажнение территории сильно изменяется от высоких
широт к низким (Д'уменьшается от 1,5 на границе с субарктиче-
ским поясом до 0.1 на границе с субтропическим). Развит широ-
кий спектр зон от таежных лесов до пустынь. Территория сильно
преобразована человеком, здесь расположено большинство горо-
дов, сельскохозяйственных угодий
Климат западных побережий (морской) формируется под воз-
действием западных ветров, идущих с океана. В течение всего года
господствует морская полярная воздушная масса. Среднемесячная
температура июля 12—15 С. среднемесячная температура января
5 С, годовая амплитуда температур 10‘ Наблюдается умеренный
морской тип годового хода осадков: осадки выпадают практи-
чески равномерно в течение года с небольшим зимним макси-
мумом. Общее количество осадков составляет 1000 мм, на запад-
ном склоне Кордильер в Северной Америке их величина возрас-
тает до 3000 мм (К> 1), здесь произрастают широколиственные
Дубовые и грабово-дубовые леса. В настоящее время естественные
леса вырублены, территории превратились в сельскохозяйствен-
ные угодья.
Климат восточных побережий наиболее широко распространен
на восточном побережье Азии. Своеобразие климата заключается
в муссонной циркуляции воздуха. Летом из постоянных баричес-
ких максимумов на оксанах морская тропическая воздушная мас-
са перемещается на восточные берега, по пути она трансформи-
руется и превращается в морскую полярную воздушную массу.
Среднемесячная температура июля равна 18 — 20 С. Зимой из се-
зонных барических максимумов на материках к пооережыо подхо-
дит холодная полярная воздушная масса. Температура зимой со-
ставляет -25 °C, годовая амплитуда температур 4з Наблюдается
мУссонпый тип голового хода осадков с большим летним макси-
мумом, общее количество равно 600-700 мм. Увлажнение изоы-
т°чное (К > 1) произрастают хвойные и смешанные сса.
Океанический климат развит в Южном полушарии над сплош-
ным кольцом воды в умеренных широтах. В Северном полушарии
Он Формируется в северной части Тихого и Атлантического окса-
На океана" в течение года сохраняются постоянные оаричс
147
скис минимумы: в Северном полушарии - Исландский и Алеут-
ский М н IMVMM в Южном полушарии - Приантарктическии пояс
ZSX» Лет ня я температура составляет I > С, зим-
няя - положительная, около 5 'С. годовая амплитуда температу-
оы 10'. Весь год отмечается циклоническая деятельное ь, усили-
вающаяся в зимнее время. Осадки выпадаю весь год с не(большим
зимним максимумом, обшее количество около 1000 мм.
Типы климатов субарктического и субантарктического климатиче-
ских поясов. Субарктический климатический пояс распространен в
Северном полушарии, он в основном материковый. Субантаркти-
ческий климатический пояс развит в Южном полушарии над сплош-
ным кольцом воды. Климатический пояс располагается между лет-
ним и зимним положениями арктическою (антарктического) фронта.
Величина суммарной радиации равна 330 кДж/см2 в год. радиа-
ционный баланс около 40 кДж/см2 в год. Большую часть года ра-
диационный баланс отрицательный. В поясе наблюдается явление
полярной ночи и полярного дня.
В климатическом поясе выделяются материковый и океаниче-
ский климаты.
Материковый субарктический климат развит в Северном полу-
шарии в Северной Америке и Евразии. Своеобразие климата зак-
лючается в развитии по северному побережью муссонной цирку-
ляции. Летом на прогретый материк перемещается арктическая
воздушная масса. В условиях полярного дня она быстро прогрева-
ется, превращаясь в полярную воздушную массу. Зимой из сезон-
ных барических максимумов на побережье перемешается поляр-
ная воздушная масса, в условиях полярной ночи она быстро ох-
лаждается, приобретая свойства арктической воздушной массы.
Среднемесячная температура июля равна 5— 10 °C. среднемесяч-
ная температура января уменьшается от - 10 °C на западных бере-
™\Л!!’ЯНИС J?ПЛЬ1Х течсний " западных ветров) до - 55 °C внутри
чен mjihmLv *полюс х хол°Да в Оймяконе и Верхоянске отмс-
оы оавня 60’ T\MIRPaT^Pbl 7?! О- Годовая амплитуда температу-
количешвом п'ппг p,IK0F1111,1 клцмат характеризуется небольшим
чество равно 200 mmV М;1КС11мУм°м в летнее время, общее колн-
покров Увлажнен! 11м< 11 устана,1Г1Ивается устойчивый снежный
H36UTO4HOe (А >
Океанический кшиат В СеГосподст“>'ют ландшафты тундр
ся и Гренландском и Норвежском "о;1ушар"" климат формирует-
вокруг Аитарктиан Сп-1 k м моРях, в Южном полушарии —
Северном полушарии янвапь^вin” ТсмпеРатХРа легом <июль ”
месячная температура зим ш от ’^Жиом) Равна 3-5 °C. Средне-
температуры 30е. Весь гол пт - Д0 ~ С. 1 одовая амплитуда
арктическому (антарктичес/ВИ|,ппС10ническая деятельность но
Количество осадков пл гп>п °МУ) Фронту, усиливающаяся летом.
ПО сравнению с материковым Климатом боль-
। 4л
ше. величина осадков составляет 400 мм. Характерны туманы из-за
большой относительной влажности воздуха (около 80—90%).
Типы климатов арктического и антарктическою климатических
поясов. Климатические пояса развиты вокруг полюсов. Границей
климатического пояса является летнее положение арктического
(антарктического) фронта.
Величина суммарной радиации составляет 250 кДж/см2 в год.
радиационный баланс около нуля. Большую часть гола радиаци-
онный баланс отрицательный Продолжительность полярного дня
и полярной ночи увеличивается от одних суток на линии поляр-
ного круга до полугола — на полюсе. В климатическом поясе в
Северном полушарии в течение года господствует арктическая воз-
душная масса, в Южном полушарии над Антарктидой — антарк-
тическая воздушная масса.
В климатическом поясе развиты материковый и океанический
кп и маты.
Материковый климат формируется в постоянных барических
максимумах — Гренландском в Северном полушарии и Антаркти-
ческом в Южном полушарии. Наблюдается полярный тип годового
хода температур: один максимум после дня летнего солнцестояния
(в Северном полушарии), среднемесячная температура июля равна
-8 С, в Южном полушарии в январе температура составляет
- 30 С. Зимой температуры понижаются до - 50.55 С. В Антарк-
тиде зафиксирован абсолютный минимум температур -89,2’С.
кодовая амплитуда температуры 30°. Осадков мало, общее количе-
ство составляет около 100 мм. В Гренландии и Антарктиде часты
туманы, относительная влажность около 80 %. Здесь развито со-
временное покровное оледенение, .мощность ледяного щита в
Антарктиде достигает 4—4.5 км По периферии ледяного щита на
побережье существуют территории, лишенные льда — оазисы.
Океанический климат формируется над поверхностью Север-
ного Ледовитого океана, покрытого льдом. Среднемесячная тем-
пература июля около нуля, в полдень возможно повышение те^пД'
Ратур выше нуля. Зимние температуры отрица ельные '
Относительная влажность велика — 80 %, для к-пимата характерны
частые туманы. Годовое количество осадков равно 2 0 мм.
Глава 10
АТМОСФЕРА И ЧЕЛОВЕК
Атмосфера играет исключительную роль в жизни’
скоп оболочки Однако в результате жнзне с.я с . овск воз_
Происходит заметное изменение самой атм 1 Г> _ вдаго-
Дсйствуст на все климатические процессы - тсгиюооорот.
оборот и циркуляцию атмосферы.
2,3- I02
3.5- 10‘2
0,1
Ю’3
7- IO 3
3,2 • I0*2
OiHOii из наиболее серьезных проблем, возникшей в после-
шие тесят летия. является проблема глобального потепления кли-
мата ЗсХ Потоки энергии в географической оболочке распре-
деляются следующим образом, Дж/(м- с).
Солнечная энергия.........
Энергия приливного трения.
Геотермическое тепло......
Тектоническая энергия ....
Распад радиоактивных изотопов
Антропогенная энергия ....
Основным источником энергии является солнечная радиация,
однако антропогенная энергия по величине приблизилась к энер-
гии приливного трения и превышает тектоническую По М. И. Бу-
дыко. расход ископаемого топлива увеличивается на 4% в год.
Кроме выделения непосредственной теплоты антропогенная де-
ятельность приводит к увеличению содержания парниковых газов
в атмосфере. Основными парниковыми газами являются водяной
пар, углекислый газ, метан, хлорфторуглероды, оксид азота N2O
и озон в тропосфере. Содержание водяного пара растет с увеличе-
нием температуры, но его в атмосфере так много, что все виды
человеческой деятельности добавляют лишь ничтожное количе-
ство водяного пара.
Концентрация СО2 в атмосфере, по данным конференции в
Рио-де-Жанейро, на 2000 г. составляет 0,038 % (в 1960 г. — 0,032 %),
(лавными источниками поступления СО2 в атмосферу являются
промышленные выбросы. Скорость роста составляет 1,5— 1,8 (ча-
стиц СОз в миллионе, т.е 0,00015%) в год. Концентрация других
парниковых газов пока незначительна, но она увеличивается: СНд
растет на 0,5 % в гол. СО - на 1 % в год.
По подсчетам ученых, средняя температура Земли к 2000 г.
составила 15.5 С (в 1970 г. — 14,9 °C). Повышение температуры
за следующее десятилетие может составить 0.3 С, если сохранят-
ся темпы роста промышленного производства. Наибольший рост
темперав-ры отмечен в северной части Тихого оксана (0,75° за
ИЮ лет) и Северной Америке (0,57° за 100 лет).
KoiciM^un1 пС дсятельпос™ человека в атмосфере увеличивается
денсании В !оо?Г°ЛСИ 'BCIYlb,X Частиц> являющихся ядрами кон-
65 млн Т иксичок -!, а1МОЙ)СРУ поступило 100 млн т оксидов серы,
1990 г. стали я™- ‘30та’ 60 млн т взвешенных частиц. Только к
жизни аэпозоля Р°ЛЬ -ЭР°ЗОЛе11 В гло°альном климате. Время
около года. Стпчтп^"аЖИСИ 1Р0П0СФеРе — неделя, в стратосфере —
происхождения р тип иь,.и аэрозоль 11 основном вулканического
результате cropтния^п^001 ^ере5>ксиды серы и азота появляются в
капелью рС;""ру« с '’оды, обра-
Р И и азотной кислоты. Подсчитано, что на от-
ISO
предотвращения заморозков достаточно полип»
Жсчь костры. Костры повышают температуру на , юли
Крупные промышленные узлы — мегаполисы имеют
НЫй Климат Плягллапя ЯСЯТСЛЬНОСТИ ЛЮДСЙ В про.МЫШЛ
дельные районы Земли на каждый гектар поверхности выпадает
до 20 кг разных соединений. Проблема кислотных дождей приоб-
рела международное значение. Сотни озер во многих районах Скан
дйнавии, Канады, США превратились в кислотные водоемы, что
приводит к заморам рыбы. Кислотные дожди усиливают выщела-
чивание > тсментов минерального питания из листьев, усиливают
вынос их из почв. Повышенная кислотность ускоряет коррозию
металлических конструкций, разрушает памятники старины По-
степенно уничюжастся Парфенон в Афинах, скульптурные груп-
пы в Польше, России.
Концентрация аэрозолей в атмосфере приводит к отражению
солнечной радиации в космос и уменьшению прямой радиации.
Роль аэрозолей заключается в том, что они являются ядрами кон-
денсации для образования облаков. Облака отражают солнечную
радиацию, т.е увеличение облачности приводив к уменьшению
солнечной радиации, подходящей к земной поверхности.
Антропогенная гипотеза образования «озоновой дыры» полу-
чила широкое распространение и привлекла внимание всего че-
ловечества. К антропогенным причинам уменьшения концентра-
ции озона относится увеличение содержания в атмосфере искус-
ственных химических соединений — фреонов (хлорфторкарбопы).
Поступают они из аэрозольных упаковок, бытовых холодильни-
ков, рефрижераторов, выбросов химических заводов. Эти соеди-
нения поднимаются вверх, при их разложении образуется свобод-
ны]'! хлор, разрушающий озон.
К особенно разрушительным последствиям в атмосфере могут
привести ядерныс войны. Кроме проникающей радиации и радиоак-
тивного заражения в атмосфере возрастет количество твердых час-
тиц В результате агмос(}юра начнет разогреваться, а поверхность Земли
охлаждаться. На Земле начнется ядерпая зима. Пыльные бури или
природные аэрозольные катастрофы известны в геологическом про-
шлом. После извержения вулкана Санторин (1500 лет до н.з.) пото-
па крито-мнкенская цивилизация. Извержение вулкана (амбора в
Индонезии (1815) вызвало выброс в атмосферу 150— 180 км ’ пемзы
и пепла, в результате в 1815 г. в Европе оыл год без лета.
Человек оказывает огромное влияние на местный геплообо-
рот, влагооборот и циркуляцию атмосферы Научились создавать
и рассеивать облака с помощью распыления хладоретнентов (твер-
дой углекислоты, подпетого серебра). Они служат ядрами конлен-
саини. вызывают укрупнение капель и выпадение дождя. Для
-----------------------------------------------'"ию иди за-
iB — на 2’.
собствен-
ен них го-
родах возннга7с7оги. они опасны для всех видов транспорта.
Пешеходов, приводят к увеличению смершости. них с.ор.и^юнл
151
городские бризы, днем ветер дуст с периферии к центру города,
ночью - наоборот. В городах наблюдается увеличение среднегодо-
вых температур: так. в Милане она возрастает на 1,3 , в Москве -
на 4° понижается влажность из-за недостатка испарения с ас-
фальтовых покрытии. Из-за увеличения числа ядер конденсации
возрастают осадки на 10%.
Это интересно
Самый сильный снегопад (12 месяцев) — 31 102 мм; Вашингтон,
США, с 19 февраля 197! г. по 18 февраля 1972 г.
Самая крупная капля дождя — 9,4 мм; аэропорт Иллинойс, США,
7 августа 1972 г.
Самая высокая скорость ветра — 371 км/ч; Нью-Гемпшир, США,
1934 г.
Самое сухое место в мире — пустыня Атакама, Чили. Засуха, длив-
шаяся 400 лет, закончилась в 1971 г.
Наибольшее число дождливых дней — 350 дней. Гавайские острова.
Самос дождливое место — Тутунендо, Колумбия — 11 770 мм осадков.
Самый интенсивный дождь — 38,1 мм/мин; Гваделупа, 26 ноября 1970 г.
Самая низкая температура -89,2’С; станция «Восток*, Антарктида,
1983 г.
Самая высокая температура + 58,1 °C; Ливия, 1922 г.
Самый толстый лсд — 4776 м; Антарктида 69’9'38" ю. ш. и 135°20'25" в.д.
Самый сильный дождь (12 месяцев), 26461 мм; Чсррапунджи, Ин-
дия, с 1 августа 1860 г. по 31 июля 1861 г.
Самос штормовое место — бухта Содружества, Антарктида. Скорость
ветра 320 км/ч.
Самая крупная градина — 1,02 кг; Бангладеш, 14 апреля 1986 г. Во
время грозы с градом погибли 92 человека
12 5гяМН"977 гдаШ1еН"е “ 870 ' Па; 482 КМ 01 °' ГуаМ’ ТнХИЙ °КСаН’
- 1№.« та; Сибирь, СССР. 31 декабря 1968 г.
хоягск Россия 3 «“«WP - 116,7’; от-79" до + 36,7 "С; Вер-
Контрольные вопросы
2. mSS?’ КаКОВ° строси“с атмосферы?
посфсрс температура к>тХ,Х,а|?К.1Ч>И<Л",1у тропосферы. Почему в тро-
увеличивается? ' Умсньи,ается с высотой, а в стратосфере
4. ЧтоТтаХТ°НОВЬ,Й ЭКран>ч в чсм сг<> значение?
ские типы воздушных ма с МаССа? ПсРсч»^ите основные географичс-
6 Каковы законо^ерност^аспФ^НТ °Т ™иматического?
мосфере и на поверхности Земли? Г"’ДСЛсния С0лнсчной радиации в ат-
152
го
7. Что такое адиабатический процесс? п ч..„ ,.
воздуха при охлаждении? ' )ТЛИЧИС сУхого и влажно
8. Каковы условия конденсации wnoun™
9. Перечислите основные семёйеХ,™
ной классификации облаков. Л> оС 1аков г,° международ
оп^^„^=ё,^,осфс₽^ к™
мёётХё.“‘,ТС 30,ИЛЬНЫе " “0НМ'НЫС обшей Ш.ркуля-
12. Как влияют на погоду циклоны и антициклоны?
13. Что такое климаз? Каковы основные факторы и процессы клима-
тообразования?
14. Дайте характеристику одного из климатических поясов на выбор.
ГИДРОСФЕРА
Глава 11
СТРОЕНИЕ ГИДРОСФЕРЫ.
СВОЙСТВА ПРИРОДНЫХ ВОД
11.1. Структура гидросферы
Гидросфера — водная оболочка Земли, включающая всю хими-
чески несвязанную воду и удерживаемая у поверхности силон тя-
жести. В состав гидросферы включаются все природные воды Зем-
ли, участвующие в глобальном круговороте веществ, в том числе
подземные воды в верхней части земной коры, атмосферная вл i-
га и вода живых организмов (В Н. Михайлов, А.Д Добровольский.
1991). Верхняя граница гидросферы проводится но поверхности
океана, так как пары воды в атмосфере составляют очень неболь-
шую часть гидросферы. Нижняя граница гидросферы проводится
по дну океана, в литосфере — по границе распространения под-
земных вод, т.е. на глубине несколько сот метров ими кеки свя
занная вода — это вода в минералах, в состав гидросферы она не
включается
„ Некоторые ученые придерживаются другой точки зрения.
С-В. Калесник (1955) к гидросфере относил голько воды i ро
Вого оксана. По мнению Ф. Н Милькова (1990),
РОЙ являются лишь волы мирового океана и вн>лР у'‘"\₽ ,
в9аоемы. Пары воды в атмосфере следует называть рассеянной гид
Сферой, а' ёоХные воды - ..огребенной ™щосферон.I о
мненню автора, вес воды суши, составляющие около 0 % (по лру-
153
гим данным 4%) воды гидросферы, являются сферон рассеяния
И связаны с океаном только влагооборотом В Н Михайлов и
\ П Добровольский границы гидросферы проводят иначе. По их
мнению, границы гидросферы совпадают с границами географы-
ческой оболочки, так как гидросфера — это нс прерывистая обо-
лочка, а геосфера, образованная при взаимо i с вин всех гео-
сфер географической оболочки.
Исследует гидросферу гидрология наука, изучающая при-
родные воды Земли и процессы, происходящие в них при взаи-
модействии с атмосферой, литосферой, биосферой и с учетом
влияния хозяйственной деятельности. I идрологию подразделяют
по направленности и методам исследования на общую гидроло-
гию. изучающую наиболее общие закономерности гидрологиче-
ских процессов и явлений; региональную гидрологию, занима-
ющуюся изучением конкретных водных объектов; инженерную
гидрологию, разрабатывающую методы расчета и прогноза раз-
личных гидрологических характеристик. Общая гидрология по
объектам исследования подразделяется на гидрологию морей (фи-
зическую океанологию), гидрологию суши и гидрологию под-
земных вод. Гидрология суши, в свою очередь, разделяется по
объектам исследования на гидрологию рек, озер, болот и лед-
ников.
Гидросфера занимает 361 млн км2 и содержит I 454 ООО тыс. км’
воды (табл. 11.1)
Таблица 11.1
Структура гидросферы и активность водообмена
(по М И.Львовичу, 1986)
Части гидросферы Объем Активность водообмена, число лет
тыс. км’ %
Океан I 370 000 94,22 3000
Подземные воды 60000 4,12 5000
В том числе в зоне активного водообмена 4000 0,27 300
Полярные ледники 24 000 1,65 8000
Озера 278 0,018 17
Реки
1,2 0,001 0,005 0,0001 1 пл 0.03 1
Почвенная влага ~80
Пары атмосферы 14 I ~и,027
Вся щдросфсра 1 458373
154 i ии 280U
Главная масса воды сосредоточена в океанах — 1370,0 млн км .
,94,2 % (97,2 %, ио другим данным) всей воды гидросферы. И !
нкх около 35 тыс. км3 приходится па айсберги — большой резерв
чистой воды.
Второе место занимают подземные воды — 60 млн км3 (4,12 %).
В зоне активного водообмена циркулирует около 4 млн км3. По
мнению ученых, в 10— 15-кмломстровой толще литосферы нахо-
дится около 150 млн км воды, нс участвующей во влагообороге,
по представляющей собой резерв жидкой воды.
Третье место по объему волы занимают полярные ледники, в них
сосредоточено 24 млн км' воды. Эти воды также представляют собой
резерв пресной волы, который в ряде стран уже используют. В поляр-
ных ледниках заключено около 90 % запасов пресной воды на Земле.
Поверхностные воды суши сосредоточиваю! небольшую долю
воды планеты. Объем озерной воды оценивается в 278 тыс. км3,
рек всего в 1,2 тыс. км3. Единовременный запас пресной воды на
Земле составляет около 32 млн км — ледники, пресные озера,
реки и пресные подземные воды (ЯП Шубаев, 1977).
Состав самых древних пород свидетельствует о существовании
пыросферы в самом начале геологической истории Земли. Воды
гидросферы образовались одновременно с газами
стане дегазации мантии, объем гидросферы ‘ kepI|
нарастал. Возможно, на ранних этапах формироа
большую роль в ее становлении игра ia у- р < ов л эд . Му-
заннай с падением крупных метеоритов ( ~ ‘ ' гидратацию
хин, 1986). Часть воды гидросферы Р^олов^ь связТниш вод
минерального вещества, на обра3°”^ стала ин-
в процессе породообразонания. Сво а*мп связь1Вания воды в
тенсивно расти только после, того д (катархсИ_
минералах замедлился. Примерно . I ^см покрывала всю
ский этап) первичная гидросфера г ппотерозое сформиро-
Землю и воды ее были древнего Тихого
вался огромный единый массив суматериков и круп-
оксана. В мезокайнозое в св«и с обмани
Ных океанических впадин гидросфер I олжает нарастать и
менным очертания. Объем 1 ИДРОС^РА связи с этим предполага-
сейчас со скоростью около 1 км в - а б_7% в течение
кп увеличение объема водной массы оксана на
ближайшего миллиарда лет (Р-^^ди‘ ' 1Т н Ссйчас — около 1 км
Выделение воды из мантии прои^л. ПостУПает вода и из меж-
11 год. Эта вода называется ювенпль • н969) подсчитал, что за
Макетного пространства. А-М-/Члпа «нпзеть 0,73- Ю2” г воны,
геологическое время на Землю могло выпасть
или слой волы в 15 см. ,пгТ,.ис улетучивания водорода в
Гидросфера теряет волу вслед - • фотосинтеза.
космос, изъял ня «оды организмами в рсамш» <Р
155
11.2. Единая система «гидросфера —атмосфера»
Гидросфера и атмосфера по динамике и структуре очень близ-
ки и образуют единую систему. Однако масса воды в гидросфере в
300 раз больше, чем'масса воздуха Если бы атмосфера имела плот-
ность воды то толщина ее равнялась бы всего 10 м. В тепловом
отношении активнее океан, а в динамическом - атмосфера.
Взаимодействие воздушной и водной оболочек начинается с
тончайшего слоя толщиной не более I мм. Он подвергается воз-
действию солнечных лучей, с него происходит испарение, он вос-
принимает трение воздуха. При волнении с поверхностного сдоя
воды срываются капли воды с растворенными веществами. В ре-
зультате в воздухе оказывается водяной нар и частички соли. Час-
тички соли в атмосфере служат ядрами конденсации. При этом
наблюдается перераспределение ионов: большая часть хлоридов
остается в растворе, а сульфаты образуют аэрозоли и поступают в
атмосферные осадки Следовательно, при солевом обмене между
гидросферой и атмосферой соли не только переходят в воздух, но
меняется и их соотношение. Речной сток восполняет убыль суль-
фатов в океане в процессе обмена солями в системе океан — ат-
мосфера — суша.
Горизонтальный и вертикальный переносы масс воды в океа-
не осуществляются циркуляционными системами различных ран-
гов: макро-, мезо- и микроциркуляциями. Обращение воды может
происходить в форме как циклонических, гак и антициклониче-
ских вихрей. Движения обоих родов соответствуют атмосферным
и зарождаются благодаря фронтальным возмущениям При дви-
жении водных масс происходит их сближение или расхождение.
При сближении (конвергенции) наблюдается повышение уровня
океана и опускание воды. При дивергенции (расходимости) про-
исходит понижение уровня океана и подъем глубинной воды.
заимодействие гидросферы и атмосферы непрерывно услоЖ-
з ется. а заре образования оболочек, когда первичный оксан
П 'Крывад всю Землю, взаимодействие протекало но сокращен-
ии nXn?teaH “ а™?С{ЬеРа - оксан. Не было зеленых расте-
сиптеза им?‘и° 1Я НС 3аиИралась из гидросферы в процессе фото-
начинаетея го ~ДВИ° п<-’ст^'пала ювенильная вода. С протерозоя
тие в развитии пмпВ°ь° ве,цсства’ Он° принимает активное учас-
два раэно||апрамен<^п^оХ^!оРЫ В гил',ос*еРс появились
дегазации мпмпш .. 1°нссса. поступление воды в результате
географической обол ”3b>1T1,C СС ^0Т0СИ|ггезом. Без фотосинтеза
Л. П. Шубаева за счет Г Р°Ж?Я0 бы затопление». По мнению
изъято около 4 млрд км'воды* ('ЮТОсинтеза из гидросферы было
горных систем.1 Нсхадо^но‘1^ВаНИе матср11ков и оксанов, рост
неуклонно росла континентальная часть гидро-
156
сферы: реки, озера, подземные воды. Неоднократно значитель-
ные массы вол ы связывались материковыми ледниками, что при
водило к у Mi ньшению объема океанских вод. Происходило услож-
нение взаимодействия океан атмосфера — материки. Влагообо-
роты дифференцировались.
По мнению В С Лямина (1978), только на Земле сложились
уникальные условия образования высшей в неорганической при-
роде географической формы движения материи — взаимодействия
гидросферы и атмосферы. Так. например, формирование боль-
ших водных бассейнов — озер, морей, океанов, ледников приве-
ло к широкому развитию процессов седимснтогенеза (образова-
ние осадочных пород), возникновению мошного чехла осадочных
порол, отсутствующего на других планетах. Водные образования
на поверхности планеты обусловили качественную перестройку
нижних слоев атмосферы. Вовлекаемая в тепловлагообмен с эле-
ментами гидросферы, она приобрела новое качество — в ней об-
разовалась тропосфера. Для тропосферы характерно развитие та-
ких географических процессов и явлений, как климат, воздуш-
ные массы, облака, осадки.
Значение гидросферы огромно Именно в океане впервые воз-
никла жизнь и затем расселилась по всей планете Вода гидросфе-
ры благодаря влагооборотам поступает в атмосферу и переносит-
ся на сушу В воде находится множество растворенных элементов,
оксан в недалеком будущем станет кладовой для всего человече-
ства. Морепродукты в последнее время приобретают все большее
значение в рационе питания людей
Океан — стабилизатор атмосферы: при повышении температу-
ры газы выделяются в атмосферу, при понижении — избыточное
их количество поглощается водой.
Вода (Н2О) —
I
ледники, реки, озера
11.3. Свойства природных вод
Вода (НЮ) — одно из самых распространенных на Земле хи-
мических соединений. Природные воды образуют океаны, моря,
ледники, реки, озера, в виде паров присутствуют в атмосфере,
проникают в почву и горные породы. Без воды не^°^ожно суш
ствование биосферы и жизни на Земле Вода ПР° 1Опота и
тойчнвос соединение водорода с кислородом. , о
% кислорода (по массе). , _ й е |1Й
Известны три изотопа водорода Н протн, рирОдная
113Н - тритий и три изотопа кислорода О. ОСХ Природная
“°да на 99,73 % состоит из >Н и *0. я^яет"я,^К°И£П?"н 165 г
океанов обнаружена и тяжелая вода, состо с тении в пап
Натонну). Организмы в такой воде не ж,,ву1- обогащается более
ПеРсходит легкая вода, неиспарившаяся в
тяжелой водой с изотопами 1 О и О-
I <7
Свойства волы объясняются структурой ее молекулы. Атом кис-
лорода и два атома водорода образуют подобие равностороннего
треугольника с атомами водорода в основании и кислородом
в вершине угод равен 104'27'. Благодаря этой особенности у воды
высокий дипольный момент Диполи - молекулы сильно сцепле-
ны друг с другом. Выделяют рыхлую «ажурную» и плотную
упаковку' молекул Рыхлая характерна для снега и льда. Здесь моле-
кулы воды составляют гексагональную систему с прочными водо-
родными связями. Каждая молекула снега и льда окружена сосед-
ними молекулами так, что между ними есть пустоты. При таянии
снега и льда пустоты начинают исчезать, объем уменьшается.
В воле упаковка молекул более плотная Интенсивнее всего этот
процесс происходит при увеличении температур от 0 до 4 °C
(в пресной воде).
Чистая пресная вода имеет максимальную плотность при +4 вС,
при нагревании и охлаждении воды плотность ее уменьшается.
В первом случае происходит расширение объема волы при нагре-
вании. При охлаждении воды от +4'С до 0сС наблюдается пе-
рестройка молекул, вода приобретает более рыхлую упаковку
молекул При увеличении солености температура наибольшей плот-
ности уменьшается и при солености в 24,7 %о температура замер-
зания и температура максимальной плотности воды совпадают
(- 1,33 С) Поэтому в водах морей и океанов, у которых соленость
больше 24,7 %о, при понижении температуры плотность воды воз-
растасл и вода опускается на дно. Небольшой водоем с соленой
водой может промерзать до дна (табл. 11 2)
Чистая пресная вода при нормальном давлении может нахо-
диться в трех агрегатных состояниях, кипит при 100 С и замерза-
4 1я^п к Д\ЛЬНая тсплоемкость волы велика и составляет
Jrпоэт°му при охлаждении I .м3 воды на I °C выде-
Г XК° тсг?оты’ что мо*но нагреть 3300 м3 воздуха на I
в повепхнп< т^аС/ ОПЛЫПИМ ПовсРх,,остным натяжением, в океане
с ои пленке волы живут микроорганизмы. На суше по
Табл и на 11.2
ст ь темпера гуры замерзания и максимальной плотности
оз солености волы
Соленость, %,, 0 5 10 15 20 24,7 30 35 40
Тсмпера-п'ра замерзания, "С 0 “0,3 -0,5 -0,8 -1.1 -1,33 -1,6 -1.9 -2.2
> емпература максимальной ЦЛО1НОС1И, С 4 2,9 1.9 0,8 0,3 -1,33 -2,5 -3,5 -4,5
158
капиллярам вола может подниматься вверх, обеспечивая питание
растении и формирование почв В глинах по тонким капиллярам
вода поднимается на 7—10 м от уровня грунтовых вол. Вола в
капиллярах не замерзает при - 30 С, а становится более вязкой
Свойства воды сильно меняются под влиянием давления и тем-
пературы. При давлении более 20 • 10' Па она образует «горячий
лед-', считается, что такой лед может быть в недрах Земли и на
планетах-гигантах. При очень низких температурах (- 170 4С) вода
образует сверхплотный лед, такой лед находится в кометах и ме-
теорах.
Вода гидросферы представляет собой природный раствор, в
котором кроме воды присутствуют соли, газы и организмы. Вода —
прекрасный растворитель. Благодаря тому, что молекулы воды —
диполи, т.е. вола — полярное соединение, она взаимодействует
почти со всеми веществами. Как только кристалл вещества попа-
дает в воду, молекулы воды так энергично с ним взаимодейству-
ют, что ионы кристалла отрываются от кристаллической решет-
ки и переходят в воду. Именно поэтому все природные воды —
растворы, даже в дождевой воде содержатся соли. Универсаль-
ная растворите.! ьная способность воды обеспечивает перенос ве-
щества в географической оболочке. Огромна роль химического
воздействия воды в развитии материков, в обмене веществ меж-
ду материком и океаном. Чистая вода, благодаря своей высокой
растворяющей способности, была бы вредна для организмов,
именно содержание солей благотворно действует на живые орга-
низмы. Соленость вод — содержание (в граммах) всех минераль-
ных веществ, растворенных в 1 кг морской воды. Соленость выра-
жается в граммах на килограмм, или в тысячных долях промил-
с (S%). Соленость воды океана равна 35 %о, т.е. 35 г солеи в 1 кг
воды.
По степени минерализации воды выделяют: пресные воды (до
1%о), солоноватые (от 1 %о до 24,7 □), соленые (от 24,7 до <ю),
Рассолы (выше 47 %о).
По составу солей природные воды подразделяются
— по преобладающему аниону на три класса, гидрокар онат
Нь,с (НСО7), сульфатные (SO-), хлоридные (CI ),
— по преобпадающему катиону каждый класс делится на р
группы: X=?(U ), магниевые (Mg-), натрий-калиевые
(Na*— к+),
Пребывание одновременно в газообралном, ''ущц^ть
достояниях и абсолютная подвижность опрсде - ' ппоизво-
олы, она пронизывает всю географическую • бы
11 г в ней разнообразную работу- На Земле с
было полы в той или иной форме ппочож тении
чер^'г1 об;,адаст способностью <"^"“^лько чистая' вода, вес
срез трунт она фильтруется; испаряется
159
примеси остаются на месте. В процессе течения в реках или при
Хен „ на море и озере грязь сбивается в комочки и вода станс-
™ чише Но этот процесс идет до известного предела Загряз-
нение воды промышленными отходами нередко переходит пре-
дел самоочищения.
Глава 12
ТЕПЛООБОРОТ В ГИДРОСФЕРЕ
Эпер1етическои основой движения вод на Земле служат сол-
нечная радиация, сила тяжести и тепловые процессы. Источник
тепловой энергии Земли — Солнце. Солнечная энергия перерас-
пределяется между океаном, сушей и атмосферой. При этом при-
родные воды выступают и как поглотитель и регулятор поступа-
ющей солнечной энергии, и как фактор ее перераспределения на
Земле. Непосредственно от Солнца атмосфера получает нс больше
'/з теплоты, остальное она получает от земной поверхности, прежде
всего от гидросферы, которая передает ей теплоту через конден-
сацию водяного пара.
Солнечные лучи, прошедшие газовую оболочку планеты, в
большинстве случаев встречают водную среду: оксаны, озера, реки,
болота, влажную почву. Тепловая энергия тратится на испарение
воды. Молекулы воды при переходе из жидкости в пар должны
преодолеть силы молекулярного сцепления в воде. На эту работу
расходуется кинетическая энергия. Количество теплоты, затрачи-
ваемое на единицу испаряющейся воды, называют скрытой теп-
лотой парообразования. При конденсации пара скрытая теплота
парообразования поступает в воздух и нагревает его.
В тепловом балансе поверхности Земли приходную часть ос-
тавляет радиационный баланс, расходную часть — затраты теп-
лоты на испарение и турбулентный теплооборот с атмосферой,
существенная часть радиационного баланса всей Земли (87%)
пятин.,ИВается имснно на испарение. На поверхности суши на ис-
парение затрачивается около 54% радиационного баланса, на по-
иводы сунш rnw 9°%' Следоватсльно, воды Мирового океана
на Зсмл • J мошными регуляторами тепловых процессов
но на различных?1В\РХН°С1И Зе,мли тепловой баланс равен нулю,
теплов^баданс ХХслы.ь В широтах
ный Чтобы избы- ПК енп ’’ в пРиполярных - отрицатель,
статок в приполяпных г _0,Ь1 в экваториальных широтах и недо-
релачи тепчоты Ocvi i ансировались» необходим механизм пе-
ло токами"?океана м^?ЯеТСЯ Псредача оплоты воздушными
зонтальная и вертикальнаяСНИЯМИ В оксане наблюдается гори-
вертикальная циркуляция воды, способствующая
160
перераспределению теплоты. В высоких широтах холодные и бо-
лее плотные воды опускаются на дно и движутся в сторону ме-
нее плотных вод к экватору. На поверхности происходит движе-
ние воды от экватора к полюсу, компенсирующее недостаток
иод в приполярных широтах.
Нагревание водоемов отличается от нагревания суши. Тепло-
емкость воды примерно в два раза больше, чем горных порол. При
одинаковом количешве теплоты вода нагревается и остывает вдвое
медленнее, чем почва. В теплое время водоемы аккумулируют теп-
лоту, а в холодное время передают его воздуху. Например, Бал-
тийское море с октября по март отдаст 217,4 кДж/см2 теплоты
(Л. П. Шубаев, 197 ). Стометровая толща воды при остывании на
1 ’С повышает температуру всей тропосферы на 6°.
В воде лучи проникают на большую глубину и нагревают боль-
шую толщу воды (100—150 м). На ешс большую глубину тепло
передастся вертикальным перемешиванием.
Исследования последних лет показали, что некоторое количе-
ство тепла поступает в океан из недр Земли. В срединно-океани-
ческих хребтах в шдротермах отмечено увеличение температуры
воды. В рифтах Красного моря обнаружена горячая вода с темпе-
ратурой до 270 °C.
Глава 13
ВЛЛГООБОРОТ В ГИДРОСФЕРЕ
Воды гидросферы участвуют во всех влагооооротах на Земле
большом, малом и внутри материковом. Большой и малый влаю-
оборот связаны между собой переносом водяного пара с океана
на сушу и поверхностным и подземным стоком с суши на океан.
Влагооборот находит количественное выражение в готовом вод-
ном балансе. Водный баланс — соотношение прихода и расхода
воды за определенный промежуток времени (юд. месяц), тру к
^Pa водного баланса для суши, Мирового оксана и Земли в не-
лом представлена в табл. 13.1. г
На суше объем атмосферных осадков больше. 1ем ооъем и па
Ряющснся воды Разность в 44,2 тыс. км составляют воды, перено
симые на сушу в виде водяного пара и возвращающиеся в океан
Поверхностным и подземным стоком В эту ™‘ и
< тока подземных вод в оксан минуя реки и - nuKIIier,rjI ноты
•1ьда с поляон 1х ледников 11ал океаном объем испарившейся волы
^ьшс^ХЛХТфсрных осадков. поте-
PH за счет притока поверхностных и подземных вод. Для всего
Зсм»ого шара количество испарившейся воды равно ап1~
^Ферных осадков за один и тот же промежуток времени.
161
Таблица 13.1
Водный баланс (по М. И. Львовичу, 1986)
Элементы водного баланса Объем, км’ Толщина слоя, мм
Суша
Осадки 113 500 1148
Речной сток 44 230 380*
Испарение 69 270 768
Мировой оксан
Осадки 411600 1140
Приток речных вод 44 230 120
Испарение 455 830 1260
Земной шар
Осадки 525 100 1030
Испарение 525 000 1030
Включая сток подземных вод и сток с полярных ледников.
М. И. Львович ввел понятие активности водообмена, происхо-
дящего в процессе круговорота воды. Активность водообмена оп-
ределяется по соотношению объема части гидросферы к приход-
ному иди расходному элементу' баланса. Активность обмена вод
оксана составляв! 3000 лет. Обмен подземных вод еще более за-
медлен — зООО лет, происходит это за счет глубинных рассолов,
отличающихся слабой активностью. В зоне активного водообмена
подземные воды возобновляются через 300 лет.
ется спрчгт° ЗЭМе 1СН В°Д °^меи в полярных ледниках, что явля-
ется следствием медленного движения и таяния льда.
озео обновляете1паются “аиб°льшей активностью водоема. Воды
шей активно чсРез 7 лег Речные воды обладают наиболь-
муреки имеянб?™” ™СГНЯЮТСЯ ^рез каждые ! 1 дней. Поэто-
в40 раз больший В^°1\ОбЬеМ В 1,2 ТЬ1С‘ км3> да1ОТ сток в океаИ
всегда практически' п °Чему ^ечная вода в естественных условиях
ков пресных вод. необходимых™'" °ДН"М Ю основных источин-
водообмен, тем выше мннсралиХя “ “К™
162
Глава 14
МИРОВОЙ ОКЕАН
14.1. Мировой океан. Структура Мирового океана
Ок ш фера этс геосфера, представленная водами океанов
и морей со сложными физико-химическими свойствами вод, свое-
образным геолого-геоморфологическим строением, животным
и растительным миром. Ввиду исключительной роли Мирового
океана в природе нашей планеты надо считать справедливым вы-
деление наряду с гидросферой понятия «океаносфсра» (В. Н. Сте-
панов, 1983).
Мировой океан — пространство Земли, покрытое водами океанов
и морей, представляющее собой непрерывную водную оболочку.
Название «Мировой океан» было предложено 10. М Шокальс-
ким В структуре Мирового океана выделяют океаны, моря, зали-
вы и проливы.
Океан — часть Мирового оксана, расположенная между от-
дельными материками и отличающаяся своеобразной конфигура-
цией береговой линии и особенностями подводного рельефа, со
специфической схемой течений, растительным и животным ми-
ром. В 1650 г. голландский ученый Г. Варениус в «Географии гене-
ральной» предложил выделять пять оксанов: Тихий. Индийский,
Атлантический, Северный Ледовитый и Южный Ледовитый. В 1845 г
это деление было подтверждено Лондонским географическим об-
ществом. С 30-х годов XX в., после летального изучения арктиче-
ского бассейна, выделено четыре оксана. Южный оксан был раз-
делен между Тихим, Атлантическим и Индийским (табл. 14.1).
1996 г. в России предложено выделять пятый Южный оксан
(согласно решению Комиссии по географическим названиям),
однако характеристики его пока нет.
Таблица 14 1
Характеристика океанов (по А М I чико )
Океан П лошадь, тыс. км2 Средняя глубина, м Максимальная глубина, м
Тихий ] 78 700 4282 11022
Атлантический 91 700 3925 9219
Индийский 74 900 3963 7455
Т^верный Ледовитый 14 750 1225 5527 |
163
Изменения в делении Мирового океана объясняются тем, что
границы океанов не везде проходят по берегам материков, перед-
ко они Проводятся условно.
Моря - обособленные части океана, отличающиеся собствен-
ным гидрологическим режимом, особенностями физических и хи-
м веских свойств. По особенностям конфигурации и гидрологи-
ческому режиму выделяются моря окраинные, внутренние (меж-
материковыс и внутриматсриковые), межостровные.
Окраинные моря располагаются близ окраин материков, они
отделяются от океана цепочками островов и свободно сообщают-
ся с океанами (Баренцево море, Карское, Лаптевых). Их гидроло-
гический режим имеет большое сходство с режимом смежных
районов открытого океана.
Внутренние моря имеют затрудненную связь с океаном через
сравнительно узкие проливы, поэтому их гидрологический ре-
жим существенно отличается от гидрологического режима приле-
гающих областей оксана. Внутриматсриковые моря находятся внут-
ри какого-нибудь материка. К морям этого типа относятся моря
Белое. Азовское, Балтийское. Для внутренних морей характерны
максимальная обособленность, замкнугая циркуляция поверхно-
стных вод, своеобразное распределение температур и солености.
Межматериковые, или средиземные, моря окружены со всех сто-
рон разными материками, и только узкие проливы соединяют их
с океанами (Средиземное, Черное, Красное моря).
Межостровные моря — части океана, окруженные кольцом ос-
тровов, водообмен с океаном затруднен из-за мелководных про-
ливов (моря Сулу, Сулавеси).
Выделение морей, их границ, размеров и названий не совсем
еще установилось; число морей, по данным разных авторов,
варьирует от 17 до 84 (В. 11, Михайлов, А. Д. Добровольский). По
подразделению, принятому Международным гидрографическим
>юрс и 11ежправительственной океанографической комиссией в
целях уноря точения международного обмена океанографически-
ми материалами, насчитывается 59 морей.
пиим°КеаН1Х И морях ВЬ|лезтяют отдельные их части: заливы и про-
ЛИНЫ.
обтеХениТЛ™ °КеаНа М0₽я- вдакт"сся в сушу и слабо
той фопмн с vni тк₽ь|того океана или моря. Залив прололгопа-
ранепнос название н^№рГр™а,иГкЬ‘,’аСТСЯ 'УЕО,; (раСПР°С1.'
сильно обособпомш .к С осс,,и^ Бухта — нсоольшои залив,
бухто. используют «яХЖХМ"п^?)0““И- КаК 1,₽аИ’Л°'
острова и соединяюпшр океана, разделяющие материки или
гов пролив соединяет Тихий^них во«осма. Например, Берии-
разделяет Азию и Америку. С Верный ЛедоВ1 пый океаны, но
164
Вертикальная структура Мирового оксана. В вертикальном раз-
резе толща воды Мирового океана распадается на большие слои,
отличающиеся по температуре, солености, плотности и характе-
ру циркуляции. Вертикальная структура океана сопоставима со стра-
тификацией атмосферы (Л. П. Шубаев, 1977). По аналогии с
атмосферой в Мировом океане различают поверхностную зону
ограниченную глубиной проникновения вертикальной конвек-
ции — океаническую тропосферу. Глубже располагаются холодные
донные относительно однородные воды — океаническая страто-
сфера. В океанической тропосфере выделяют поверхностные ж глу-
бины 300 — 500 м, промежуточные — до глубины 1000—1200 м
воды, стратосфера разделяется на глубинные — до 2000 — 2500 м и
придонные воды.
Для поверхностных вод характерны высокая динамичность и
изменчивость свойств воды, обусловленные сезонными колеба-
ниями температуры, они распределяются зонально. Объем воды в
них 68,4 млн км3, что составляет 5.1 % объема воды океана.
Мощность промежуточных вод 900 — 800 м, максимальная
толщина наблюдается в полярных областях и в центрах антицик-
юничсскнх круговоротов, где преобладает опускание. В экватори-
альной зоне, где наблюдается поднятие вод, толщина промежу-
точных вод уменьшается. В районе циклонических круговоротов
минимальная толщина приближается к 600 м. Объем волы состав-
ам 414.2 млн км3, или 31 %.
Глубинные воды Мирового океана отличаются большой одно-
родностью, формируются они благодаря смешению поверхност-
ных и промежуточных вод. В них сосредоточено 680 млн kmj, или
50,7 % всех вод.
Придонные воды образуются в результате опускания вышеле-
жащих слоев воды Их мощность зависит от рельефа дна океана. Они
воспринимают теплоту из недр Земли н химически взаимодеи гву-
ют с дном оксана. Объем составляет 176,3 млн км3, или 13,2%.
Уровенная поверхность Мирового океана. Свободная поверхность
океана, совпадающая с поверхностью геоида, называется уровен-
ной. На ее отклонение влияют приливы, изменения температуры и
Давления, колебание речного стока, землетрясения. Колебания уро-
диной поверхности оксана могут быть периодическими и неперио-
дическими. К периодическим колебаниям уровенной поверхности
относятся суточные и сезонные: суточные колебания ооусловлсны
приливами и отливами, сезонные — возникают в ре \ пьтате голо
колебаний речного стока или воздействия муссонов, еперио^
веские колебания уровенной поверхности могут оыть свяж
бонами при землетрясениях пли штормах Уровенная
имеет выступы в районе Новой Гвинеи до 80 м и провалы у Индо-
СТапа до 1?2 м 1. у Бермудских островов до 64 м Отклонения уро-
диной поверхности могут достигать нескольких метров.
R России за их зевой уровень принят средний уровень Балтий-
ского моря V Кронштадта (Балтийский футшток), вычисленный
почти за 100 лет. От него измеряются абсолютные высоты на тер-
ритории России.
14.2. Водные массы. Океанические фронты
Водные массы — большие объемы воды, формирующиеся в
определенных зонах Мирового океана и обладающие в течение
длительного времени характерными физико-химическими и ди-
намическими свойствами.
В океанической тропосфере — самом динамичном слое океа-
на — выделяются водные массы мощностью 1000— 1200 м. В этом
слое поверхностные воды отличаются сезонной циркуляцией и
изменчивостью температуры. солености и плотности; а промежу-
точные воды представляют собой как бы природную границу, здесь
преобладают горизонтальные движения воды. Основная роль в их
образовании принадлежит конвективному перемешиванию, ко-
торое завершается образованием однородной массы.
Каждая водная масса как понятие географическое характери-
зуется определенным комплексом показателей — физических, хи-
мических и биологических В комплекс показателей входят темпе-
ратура. соленость, прозрачность, содержание кислорода, видо-
вой состав фауны и флоры. Каждая водная масса имеет свой очаг
формирования. В нем формируется ядро водной массы с наиболее
отчетливо выраженными свойствами. От ядра к внешним границам
свойства плавно изменяются. Изменение водной массы, ее транс-
формация происходят под влиянием трех причин, перехода из од-
ного климатического пояса в другой, изменения внешних условий
в районе расположения водной массы и смешивания с соседними
водными массами. Первый вид трансформации называется зональ-
ной трансформаией. так как он связан с перемещением в другие
хлл атические пояса. Второй вид — сезонная трансформация —
~е-и^?^Се3°НН ^МИ изменениями гидрометеорологических харак-
ВИД назывге1ся трансформацией смешения.
> лее распространенным является подразделение водных масс
ные} и поляпны*^ тропические, субтропические, субполярные (умерен-
нике В.НЛ1 ихаТ^м^Гд ^pKmu4ecf:ue> «^ые массы. Вучеб-
ваются Л ' Добровольского отдельно рассматри-
вает шпь с pXy умереккые водные массы. В. Н Степанов вы-
тропическая основная^ счГ^!аСС “ эквэтоРиально-тропическая.
Внутри основных типов во^ПКЧеСКаЯ’ субпо;,яРнаЯ’ полярная.
Эквэтопиал^-?^ Масс вылеляются еще виды.
личается высокой тек Масса ^Радуется на экваторе. Она от-
ниженной сХ^^Т?^Й В тече^ года (27-28 Су по-
са.еностъю (до 34 минимальной плотностью.
166
Рис. 14.1- Обшая циркуляция вод
Мирового океана
(по В. Н Степанову):
хскроиирку.мционные системы.
। _ экваториальная; II — тропиче-
ские; III — субтропические; IV — ан-
тарктическая: V — высокоширотные;
U — арктическая; 1 — направление
перемещения основных потоков; 2 —
береговая линия; 3 — главные океа-
нические фронты (Э — экваториаль-
ный; С — субэкваториальный; Т —
тропический: СП — субполярный;
П — полярный): 4 — конвергенция;
5 — дивергенция
Тропические водные массы формируются в постоянных бари-
еских максимумах на океанах. Летом имеют температуру до 2. С.
зимой температура опускается до 20 С. Из-за большого испаре-
ния соленость высокая, до 36 %®.
В районах распространения теплых течений в субтропических
широтах формируется субтропическая водная масса. Это теплые и
осо.тоненные воды, они охлаждаются, уплотняются в результате
Развития конвекции и отдают огромное количество теплоты в ат-
мосферу.
Субполярные (умеренные) водные массы соответствуют уме-
ренным широтам. Температуры сильно изменяются в течение года.
;«етом 15 — 12 *С зимой до 5 ‘С. Соленость понижена и составляет
j2'33%o.
Полярные водные массы образуются в Арктике и в узкой по.то-
У берегов Антарктиды. Температура изменяется от 5 С летом до
' bS С зимой. Ледяной покров в полярных водных^массах суше-
с^вует большую часть года. Соленость понижена до эЗ >«.
При встрече двутс водных масс возникают фронтальные зоны
^’’чающиеся высокими градиентами температур, солености.
- отности. они называются океаническими фронтами
, открытом океане выделяют пять фронтов (В Н Степанов
экваториальный. субэкваториальный. тропический. сублолхр-
167
ный и потный. Океанические фронты особенно ярко проявляют-
ся в обтастах схождения теплых и холодных течении. В местах рас-
хождения фронты размываются (рис. 14_1)
Особенно велика динамичность субполярных фронтов, где
встречаются теплые субтропические и холодные суополярные вод-
ные массы. Полярные океанические фронты нс столь динамичны,
так как они разделяют воды с меньшими различиями в свойствах
(субполярные и полярные водные массы). Тропический океани-
ческий фронт разделяет субтропическую и тропическую водные
массы. Субэкваториальный океанический фронт в Северном по-
ушарим и экваториальный океанический фронт в Южном полу-
шарии разделяют экваториальную и тропическую водные массы.
Экваториальный и тропические фронты наименее динамичны.
Однако у западных берегов материков, где наблюдается подъем
холодных донных вод (апвеллинг) и встречаются пассатные тече-
ния и экваториальные противотечения, фронты активизируются.
Лучше всего фронты выражены на глубине 50 м, здесь на Г мери-
диана температура падает на 10 °C.
14.3. Физико-химические свойства вод Мирового океана
Соленость вод Мирового океана. Еще в начале XIX в. было заме-
чено, что количество растворенных в водах океана солей может
сильно различаться, но солевой состав, соотношение различных
солей вол Мирового океана одинаковы. Эта закономерность фор-
мулируется как свойство постоянства солевого состава морских
вод. На 1 кг морской воды приходится 19,35 г хлора (С1), 2.70 г
сульфатов (SO, ), 0,14 г гидрокарбонатов (ЦСО{), 10,76 г
натрия (Na), 1,30 г магния (Mg), 0,41 г кальция (Са). Количествен-
ное с ^отношение между главными солями в воде Мирового океана
остается постоянным. Общая соленость 5 (%0) определяется по ко-
личеству хлора в воде (формулу получил М. Кнудсен в 1902 г.):
5 = 0,030 + 1,805 С1.
пир 11 °Ке НО' И моРе” вносятся к хлоридному классу и на-
Р ХТИ^пПе’.Эта10НИ резК0 отличаются от речных вод. Всего
оте Ня пегяп а,°* болсе 99,9% обшей массы солей в морской
Пепиоличр к'г>г ^ЮСЯ 0’ и прихолятся все остальные элементы
Периодической системы Д И. Менделеева.
висит от^отаошрн . Н°1 И В° 'Ь1 В волных массах зонально и за-
(рис 14 2) Кгюмет Я осалков’ притока речных вод и испарения
SuHa вод В0ДЫ бывает влияние ЗД-
ваторе отмечается пониженная1,ИЗМОВ и дРУ™е причины. На эк-
ловленная резким Лр „Л соленость воды (34-33%о), обус-
новодных экватопит’п ш 1уНИСМ атмосФсРнь,х осадков, стоком пол-
экваюриальных рек и немного пониженным испарением
168
Рис. 14.2. Распределение солености вод в Мировом океане
169
1И за высокой влажности. В тропических шпротах наблюдается самая
высокая соленость вод (до 36,5 %о), связанная с высоким испарени-
ем и небольшим количеством осадков в барических максимумах.
В мчеренных и полярных широтах соленость вег i понижена (33—33,5 %о).
В этих широтах понижение солености объясняется увеличением ко-
личества осадков, стоком речных вод и таянием морских льдов.
Широтное распределение солености нарушают течения, реки
и льды. Теплые течения в океанах переносят более соленые воды в
направлении высоких широт, холодные течения переносят менее
соленые воды к низким широтам. Реки опресняют приустьевые
районы океанов и морей. Очень велико влияние рек Амазонки,
Конго. Нигера и др Опресняющее влияние Амазонки ощущается
на расстоянии 1000 км от устья. Льды оказывают сезонное влия-
ние на соленость вод океана: зимой при образовании льда соле-
ность воды возрастает, летом при таянии льда — уменьшается.
Соленость глубинных вод Мирового оксана однообразна и в
целом составляет 34,7 —35,0 %о. Соленость придонных вод более
разнообразна и зависит от вулканической деятельности на дне
океана, выходов гидротермальных вод, разложения организмов.
Характер изменения солености вод оксана с глубиной разли-
чен на разных широтах. Выделяют пять основных типов измене-
ния солености с глубиной (табл. 14.2).
В экваториальных широтах соленость с глубиной постепенно
возрастает. Соленость воды достигает максимального значения на
глубине 100 м. На этой глубине к экватору подходят более соле-
ные и плотные воды из тропических широт океанов. До глубины
1000 м соленость очень медленно повышается до 34,62 %о. Глубже
соленость практически нс меняется.
В тропических широтах соленость немного увеличивается до глу-
бины 100 м, затем плавно уменьшается до глубины 800 м. На этой
глубине в тропических широтах наблюдается самая низкая соле-
ность (34,У8%о). Очевидно, здесь распространяются менее соле-
кЫе’ Но°лп ее холодные и плотные воды высоких широт. С глу-
оины 800 м она немного увеличивается
rivnuu!1 П\^^ЧС^лХ^ииротах соленость быстро уменьшается до
гпх-бинр 3( и М 4>48%о), затем становится почти постоянной. На
глуоине 3000 м она составляет 34,71 %0.
чивдстаТзЗ 94 до ИТ?” С£ЛСНОСТЬ с дубиной медленно увелй-
ноп волпаетпАт г ’ Б полярных широтах соленость с глуои-
СолеРнХ - с 33.48 до 34,70 %>.
океана и зависит лт сильно отличается от солености Мирового
<!2М ЧеХо П6,Х ~дС°~ь воды Боннского
(24 - 30%.) морей обусловтен^L ВСКОГ° Бел0Г°
вол и атмосферных ОС3 1КЛР и опресняющим влиянием речных
л имение солености В Кг дру*ИХ морях отмечается резкое уве-
солености. В Красном морс соленость составляет 40 - 42 %.,
170
Глубина, м 3000 34,67 34,75 0Л-Е 34,71 34,70
2000 34,65 сч СП 34,61 34,71 34,69
1000 34,62 34.61 СО сП 34,52 34,64
008 34,67 34,58 34,51 34.45 34,62
600 34,64 34,64 34,63 34,36 34,58
500 34,68 34,72 34,74 34,31 34,54
400 34,72 34,86 34,87 34,27 34,50
300 r'l 35,08 35,02 34,21 34,44
200 34,79 35,43 35,16 34.14 34,31
О </1 34,89 35,56 35,22 34.09 34,17
с о 34.93 35,57 35,27 гч © тГ 33,96
о 34.73 35.40 35,27 33,96 33,74
о 34,42 35,16 EZ‘SE 33,94 □С тг m m
Индекс - эт Н СОТ СбП с
Тип Экваториально- тропический Тропический (основной) Субтропический Субполярный Полярный
171
высокая соленость объясняется малым количеством лгмосфсрных осад-
ков. большим испарением. Кроме того, водообмен с океаном проис-
ходит через узкий пролив с небольшими глубинами Повышенная со-
леность Средиземного моря (до 39 %о) объясняется тем, что испаре-
ние не компенсируется атмосферными осадками и стоком речных
вод. водообмен осуществляется через узкий Гибралтарский пролив.
Средняя соленость вод Атлантического океана составляет
35.4%/Тихого — 34,9 %о, Индийского — 34,8 %о. Северного Ле-
довитого океана — 29 — 32 %о.
Плотность воды в Мировом океане. Плотность — отношение
массы тела к его объему (кг/м3). В научной и картографической
литературе иногда для упрощения расчетов употребляется поня-
тие ^условная плотность». т.е. пользуются цифрами, содержащими
последние знаки величин Так, если плотность равна 1026.34 кг/м5,
записывается просто 26.34. Плотность воды зависит от содержа-
ния солей, температуры и глубины, на которой находится вода.
При увеличении солености воды плотность ее возрастает Плот-
ность воды увеличивается при понижении температуры воды, при
увеличении испарения (так как увеличивается соленость воды),
при образовании льда. С глубиной плотность растет, хотя и очень
незначительно из-за малого коэффициента сжимаемости воды
Плотность волы изменяется зонально от экватора к полюсам.
На экваторе плотность воды небольшая и равна 1022— 1023. что
обусловлено пониженной соленостью и высокими значениями тем-
пературы воды. К тропическим широтам плотность воды возраста-
ет до Р 24—1025 из-за увеличения солености воды вследствие по-
вышенно о испарения В умеренных широтах плотность воды сред-
няя, в полярных широтах она увеличивается до 1026—1027 из-за
понижения температуры воды.
I азы в Мировом океане. Способность воды растворять газы за-
висит ог температуры, солености и гидростатического давления
ем выше температура и соленость волы, тем меньше газов мо-
жет в ней раствориться.
В вод., океанов растворены различные газы кислород, углскис-
ггЬрпм ’ а^1МНаК" ссроводоР°л и дР- Газы попадают в воду из атмо-
вулканичес™ HCI”OrOC,0KtIr иологических процессов, подводных
не имеет кислоппп Р£СИИИ’ На,’б°льшее значение для жизни в окса-
океаном и а мен г !* cf.1 в планетарном газообмене между
5 • IO10 т О Плдивном слое океана ежегодно образуется
йютосинтезе волтпГ3^ кислород из атмосферы и выделяется при
При нагревании во растен,,и’ расх°луется на дыхание и окисление
вэтмос”р, ХХи»Д,,ем "летом кисло'™
1OPOJ. Сокп^н ' ”ью и 3|,мой окса" поглощает кис-
li экваториальных водах ««срлнтсиТсмзонаяьН°’
ких водах содержание * ,тс'1 3 см 'л кнслорода. в тропичес-
содержание кислорода понижено (4 см’/л). в умеренных
1( полярных широтах содержание кислорода возрастает до 6 — 7 см3/л
На глубине в рифтовых долинах срединно-океанических хребтов
было обнаружено увеличение содержания кислорода. Предполага-
ют. что при дегазации магмы происходит обогащение донных вод
кислородом, затем он течениями выносится на поверхность а при
нагревании воды выделяется в атмосферу.
Углекислый газ находится в воде в основном в связанном со-
стоянии. в виде углекислых соединений. Он выделяется при дыха-
нии организмов, при разложении органического вещества, рас-
ходуется на строи гильство скелета кораллами. Углекислый газ. как
и кислород, лучше растворяется в холодной воде. Ho3tomv при
понижении температуры воды происходит поглощение углекис-
лого газа, при повышении температуры воды углекислый газ
выделяется в атмосферу. В полярных широтах в холодной воде
углекислый газ растворяется, в тропических и экваториальных
широтах теплая вола отдает углекислый газ атмосфере
Азот всегда есть в воде океана, но его содержание по отноше-
нию к другим газам меньше, чем в атмосфере. В некоторых морях
в глубине может накапливаться сероводород, происходит это бла-
годаря деятельности бактерий в бескислородной среде. В Черном
море отмечено сероводородное загрязнение, содержание его дос-
тигло 6.5 см '/ л. Организмы в такой среде не живут.
Прозрачность и цвет воды Мирового океана. Прозрачность воды
зависит от рассеивания и поглощения солнечной радиации, от
количества минеральных частиц и планктона. Наибольшая про-
зрачность отмечена в открытом океане в тропических широтах и
равна 60 м. Уменьшается прозрачность воды на мелководье, вбли-
зи устьев рек. Особенно резко уменьшается прозрачность воды после
шторма; на мелководье после шторма прозрачное ь воды умень-
шается до I м. Наименьшая прозрачность наблюдается в океане
в период активного размножения планктона. Определяется про-
зрачность по исчезновению диска Секки (белый диск диаметром
-° см). От прозрачности воды зависит глубина проникновения сол-
нечных лучей в толшу океана и, следовательно, распространение
фотосинтезирующих растений. Организмы, спосооные усваивать
солнечную энергию, живут на глубине до 100 м
Толща чистой воды имеет голубой или синит цвет. •
количество планктона приводит к появлению
океанической волы, вблизи рек вода может ы р
’4-4. Температурный режим вод Мирового океана. Ледовый режим
Температурный режим. Температурный
ястся тепловым балансом. Океан полу втагй и вол-
с^ммарной солнечной радиаций, о. конде < юпогнческИх про-
ной поверхности, льдообразования и хим и
Нессов идущих с выделением теплоты. В оксан поступает теплота,
приносимая атмосферными осадками, речными водами; на тем-
пературе глубоководных слоев сказывается теплота Земли. Теряет-
ся теплота за счет эффективного излучения водной поверхности.
Кроме того, она расходуется на испарение воды, таяние льда,
турбулентный обмен с атмосферой, нагрев холодной воды рек и
течений. Определяющее значение в тепловом балансе имеет при-
ход солнечной радиации и расход теплоты на испарение.
В температурном режиме выделяются суточный и годовой ход.
В суточном ходе температуры на поверхности воды в оксане на-
блюдается один максимум — в 14 — 16 ч, один минимум — после
восхода Солнца. Суточные амплитуды температуры воды на по-
верхности океана заметно ниже, чем суточные амплитуды темпе-
ратуры воздуха над ней. Днем на поверхность океана поступает
солнечная радиация и теплота одновременно расходуется на ис-
парение. Ночью вода излучает теплоту в атмосферу, но и получает
ее за счет конденсации на поверхности. В результате действия раз-
нонаправленных процессов суточные амплитуды температуры по-
верхности воды очень невелики. Суточная амплитуда температуры
равна Г на экваторе, в высоких широтах она может равняться
нулю.
Годовой ход температуры поверхности воды различен на раз-
ных широтах. На экваторе температура поверхности воды мало
изменяется в течение года, годовая амплитуда температуры по-
верхности воды составляет I —2 В тропических широтах годовая
амп штуда температуры поверхности воды увеличивается до 5
На одной и той же широте температура воды в тропических
широтах у западных берегов океанов выше, чем у восточных.
Понижение емпературы воды у восточных берегов океанов про-
исходит бла! одаря пассатам, отгоняющим теплую воду от бере-
гов, и апвеллингу7. В умеренных широтах максимум температур
поверхности воды наблюдается в конце лета, минимум - в кон-
це зимы, годовая амплитуда температуры увеличивается до 10'.
'ренньвх широтах Северного полушария у восточных берегов
из-t? пмтп''ОДгСТС>' повышение температур поверхности воды
довая амппн-Хч ?ерсгам теш1ЫХ течений. В полярных широтах го-
ляет 2° 3 тсмпера чр поверхности воды невелика и состав-
(27 — 28 ^сГнаб головая температура поверхности воды
Уменьшается до (ГС экваторс’ к полярным широтам она
W..HX шиХ мо^оПера1да «оды о "°-
Средняя готовая темпт т, СиТЬСЯ ло отРииатсльных значений,
наибольшая средняя гоп 'РЯ ‘ ирового океана составляет 17,4'С,
хого океана (19 I *О наГ *Я гемпеРатУРа воды отмечена для Ти-
океана (0,75'С) уменьшая для Северного Ледовитого
174
Перераспределение геплоты в толще океанской воды происхо-
дит благодаря конвекции и перемешиванию в результате волне-
ния и течении. Температура воды с глубиной понижается. Па не-
которой глубине в толще воды наблюдается резкое понижение
температуры, здесь выделяется слой температурного скачка — тер-
моклин. В полярных широтах термоклин практически отсутствует
В умеренных широтах он существует летом на глубине около 300 м.
зимой исчез. ' т и ш опускается ниже. В экваториальных и тропи-
ческих широтах слой скачка присутствует постоянно па глубинах
от 100 до 700 м.
По изменению температуры воды с глубиной выделяется не-
сколько типов распределения температур (табл. 14.3).
В экваториальном типе распределения температуры температу-
ра воды быстро уменьшается от 26,65 °C на поверхности до 10,74 °C
на глубине 300 м. Термоклин наблюдается на глубине 200—300 м.
Далее до глубины 1000 м температура воды уменьшается медлен-
но, а глубже остается практически постоянной. В тропическом типе
распределения температур температура воды резко падает от 26,06 °C
до 13,60 °C на глубине 300 м, термоклин располагается на этой
глубине Далее до 1000 м температура воды уменьшается более
плавно.
В субтропическом типе распределения температур температура
воды уменьшается от 20,3 °C на поверхности до 13,1 °C на глубине
300 м. Далее до 1000 м температура воды уменьшается более плав-
но В субполярном типе распределения температур температура воды
уменьшается от 8,22 °C на поверхности до 5,20 °C на глубине 150 м.
Глубже температура воды уменьшается более медленно. Полярный
тип распределения температур характеризуется уменьшением тем-
пературы воды до глубины 100 м, затем температура начинает повы-
шаться до 1,8 °C на глубине 400 м за счет притока теплых атлантиче-
ских вод. На глубине 1000 м температура воды равна 1,55‘С.
Надо подчеркнуть, что на глубине 1000 м проходит i толпе
определенная природная граница, подтверждающая правильность
выделения водных масс В слое от поверхности до глубины 1000 м
наблюдается зоначьнос изменение температуры и солености воды,
глубже характеристики воды остаются практически постоянными.
На температуру придонных слоев воды океана может оказы-
вать влияние теплота Земли. Об этом свидетельствуют высокие (до
260 °C) температуры во впадинах Красного моря. Вода здесь
горячий рассол с соленостью 270%о. ,
Ледовый режим. Температура замерзания воды записи <готсак-
Иости: при увеличении солености температура аа™-Р ‘
'Кается, при солености 35 %о она составляет , КО«СГ1ЛЯОВ
ЛЬДа в оксане начинается с возникновения pvt Р Г<г1ензя
вторые затем смерзаются. Между кристаллами остается со.шя
вода, которая стекает в океан, по.л ому при Р‘
Средние значения температуры (’С) по типам стратификации
(по В. 11.Степанову, 1983)
3000 2,00 оо 1,99 1.40 0.44
о о с\ сс СО •п о о
гм сч га Г-4 гм о
S СП о. сч ЧО е^> О г- ,55
М' С1 —
800 5,82 о к. 6,51 3,02 1— 1,69
S 61‘ ,36 ,79
Г"- г-- оо гС —*
500 8,14 С 1 сю сю 9,99 3.56 1,83
о £ 400 9.39 10,77 11.49 3,84 ОО
300 10,74 13,60 13,10 4,24 1,75
200 12,99 18,06 14,87 4.83 1,23
150 15,55 20,98 15,90 5,20 0,85
100 19,52 23,48 17,15 5,76 0,55
50 24,23 25,41 18,95 6,65 0,99
О 26,65 I 26,06 20.32 8,22 69‘ 1
Индекс 1 ЭТ — р—’ СбТ СбП с
с /Экваториально- 1 тропический г Тропический (основной) — Субтропический Субполярный - Полярный
соленость воды растет. При быстром замерзании вода не успсвасг
стекать и лсд может оказаться солоноватым.
Лег ооычно юявлястся в виде кристаллов, растущих в длину —
ледяные иглы. Ледяные кристаллы— начальная стадия формиро-
вания морского льда. Гак как у морской воды точка замерзания
(- 1,9"С) лежит выше точки наибольшей плотности (-3,5 °C), то
в такой воде конвекция происходит вплоть до начала замерзания
Следовательно, кристаллы льда могут появляться нс только на
поверхности, но и в любой точке слоя, т.е. образуется внутри вод-
ный лед. На неглубоких местах лед может образоваться на дне
затем донный лед всплывает и примерзает к поверхностному льду.
При скоплении ледяных игл, внугриводного и донного льда обра-
зуется сало {тонкая ледяная пленка) и блинчатый лед {ледяные дис-
ки). Вдоль берега появляются неподвижные, прикрепленные
к берегу полосы льда — забереги. Постепенно нарастая и увеличи-
ваясь в ширину, забереги превращаются в береговой припай. Смер-
зание сала, блинчатого льда обусловливает образование полупроз-
рачного эластичного покрова, этот покров называется нилас
(по-ненецки нилас — весенний лед). При дальнейшем нарастании
образуется молодой лед толщиной 7— 10 см — молодик.
По времени существования льды подразделяются на однолет-
ние, двухлетние и многолетние. Однолетние тлмл имеют мощность
до 1 м, двухлетние — 2 м, многолетние — 5 м и более Нарастание
толщины льда происходит как сверху, за счет смерзания пропи-
танного водой снега, так и снизу, за счет кристаллизации воды на
нижней поверхности ледяного покрова. Лед может утолщаться пу-
тем торошения, т.е нагромождения обломков льдин в виде гряд и
холмов, называемых торосами. Могут формироваться ледяные со-
оружения мощностью до 30—40 м. Отдельные глыбы Л1 та н. .. по-
ются ропаками.
Лсд в оксане может быть неподвижным и плавучим. Нене гвг яс-
ные льды связаны с сушей (забереги, ледяной припаи) или
застряли на мели. Ледяные образования, севшие на мель, называ-
ются стамухами. Плавучий дрейфующий лед перемещается подлей
ствием ветра и течений, образуются ледяные поля аконn q
сти движения льда в Арктике под действием ветраустановил
Ф Нансен в экспедиции на «Фрамс». Оказал ось. i > ‘
меньше скорости ветра примерно в пятьдсся Г ‘ н
Движется нс по направлению ветра, а 01 Ветер пе-
вправо в связи с отклоняющей сплои Р ' ‘' ПГ)0СТран_
Ремешая п ппеженные льды, создает на поверхности чрос ран
с.ва Чистой волы - В Северном Ледовитом океане
чествует Б^Хя полынья, которую упоминают мио,.к по-
лярные исследователи. г|окрывшощ|<е центральные час
Многолетние плавучие льды, п< м „пкавыми их мош-
Ш Северного Ледовитого океана, называкмея паковыми.
176
нпгт. постигает 10 м вследствие торошения. Паковые льды прак-
тически не содержат пузырьков воздуха и имеют голубой цвет.
В Северном Педовитом океане паковые льды занимают 80 % пло-
щади. в Южном полушарии они отсутствуют. Для обычных ледо-
колов эти льды непроходимы.
По происхождению льды делятся на морские, речные и мате-
риковые. Морские льды основные, они описаны выше. Речные
льды пресные, выносятся реками во время весеннего ледохода и
летом тают. Их сравнительно много в Арктике в начале лета у
устьев сибирских рек. Материковые льды тоже пресные, обычно
большой мощности. Они сползают в океан с суши, образуя айс-
берги. Материковые льды известны у берегов Гренландии и осо-
бенно много их в Антарктиде.
Таяние льда начинается с образования полос чистой воды у
берега — закраин, в океане на поверхности льда образуются озер-
ки — снежницы. В результате воздействия солнечных лучей и теп-
лого воздуха лед становится непрочным, распадается на отдель-
ные льдины и быстро тает.
Лед покрывает около 55 млн км2, или 15 %, акватории Миро-
вого оксана (в Южном полушарии — 38 млн км2). Гранины рас-
пространения льдов испытывают сезонные колебания. В Северном
полушарии льды достигают максимального развития в апреле—
мае и распространяются в Атлантическом оксане до южной око-
нечности Гренландии. В Южном полушарии граница полярных
льдов проходит около 50—55° ю.ш. Далеко за пределы распрост-
ранения льдов заходят айсберги, в Северном полушарии они до-
стигают 35 с.ш. (Ньюфаундленд), в Южном полушарии — 26° ю.ш.
После гибели в 1912 г. лайнера «Титаник» с 1490 пассажирами
на борту в результате столкновения с айсбергом к югу от Ньюфа-
ундлендской банки для наблюдения за айсбергами был организо-
ван ледовый патруль.
14.5. Циркуляция воды в Мировом океане
°кеаничсских В°Д непрерывно движется, благодаря
юшее ппонн^нИСХ0ДИТ ПГ1СТОЯННое перемешивание, обсспечива-
Хеств на п( ХНИе КИТР°Да На Глубину 11 Db,HOC питательных
ние тепла \texiv\n °СТ1> Течения^бсспечивают перераспределр-
чениями теплота ппКИМИ И ВВ1СОк,п,и широтами: с теплыми те-
ния переносят хозоГвтпГ R ПОЛЯрные Районы, холодные течс-
По площади холоду в тропические и экваториальные широты,
воды gnjS™" 1.одУп°океСП,е°ЗаНС''ИЯ И актеру движения
ночные волны. Течение ~ nJ Hd Волнснис- течение и оди-
ния наблюдаются по всей ™ 'Т'патсльиос движение воды, тече-
лвижение воды оно ox ЩС В°ДЫ Волненис — кол с бательн ос
ОДЫ, оно охватывает только поверхностные водные
Рис. 14.3. Движение частиц воды в волне (а) и профиль ветровой волны (б)
массы. Одиночные волны распространены во всей массе воды и
образуются в результате изменения давления, действия прилив-
ных сил и землетрясений.
Волнение. Волнение образуется в результате нарушения равно-
весия уровенной поверхности и стремления силы тяжести
восстановить его. Волны, существующие под непосредственным
воздействием этих сил, называются вынужденными, волны,
продолжающиеся после исчезновения силы, — свободными (инер-
ционными). ,
В поперечном разрезе волны выделяются: гре<лнь - - наивь <
точка волнового профиля, подошва — низшая точка ВОЛН°ВОГО^
филя, высота волны — расстояние от подошвы до гре ня,(-
волны — расстояние между двумя гребнями или подошва^ ’
тизна волны — отношение высоты волны к половине се _
волны — линия, проходящая вдоль трепня волны и Г,^Р’ хаог1К_
ная перемещению ветрового профиля. Продвижеш _ ДСС10ЯНПС.
теризуется скоростью и периодом. Скорость ва™ы __ промежуток
пробегаемое гребнем в единицу времени, пери
времени между прохождениями двух гребней ветром)
Правильная волна (у такой волны й
имеет трохоидальную форму (рис. 14-^п Кпуговые орбиты око-
Волны двигаются равномерно и описью Р 0 Так Oq_
Ло уровня равновесия. Движутся чаш инь при ОТСГГСТПИ11
Разуется система волн. Tpoxoiua1 волг Осгн при волнении
"вступительного движения. В дспс поступатель-
Наблюдается как орбитальное, так и 1 с ,‘ппжеиия орбитального и
ное движение частиц воды. В результате сложения с Р
поступательного движения частицы во, |Ы п^^ся оттро-
оллиитическим орбитам. Профиль остро . - пологие. Хо-
хоиды: греб,,,, ветровых волн узкие, подошвы оольс по.
। -а
РОШПМ наглядным примером волнения может служить хлебное
поле: волны бегут по нему, колосья совершают ороитальные дви-
жения. но сами растения остаются на месте
Волнение возникает при воздействии ветра на поверхность волы.
При малых скоростях ветра (около 0.5 м с) возникают волны ряби
Они появляются при каждом порыве ветра и быстро затухают При
усилении ветра устанавливается волнение. Волны образуют парал-
лельные ряды, т с. являются двухмерными, они имеют только длину
и высочу. Когда скорости ветра и движения волны выравнивают-
ся. волны перестают расти в высоту, достигая своего максималь-
ного значения. Такое волнение называется установившимся. При
этом волны становятся трехмерными, т.е. имеют три измерения
При затухании ветра образуются волны зыби — длинные пологие
волны (длиной сотни метров, высотой несколько метров). Высота
ветровых волн в среднем 4 — 5 м. длина 150 — 200 м.
Наибольшие ветровые волны образуются в Южном полуша-
рии. у берегов Антарктиды, где дуют постоянные западные ветры.
Здесь волны достигают 30—35 м в высоту и 400 м в длину. В Се-
верном полушарии наибольшие ветровые волны возникают на
40—45° с.ш. в Тихом и Атлантическом океанах. В этих районах
наблюдались волны высотой 34 м и длиной около 800 м. Высокие
ветровые волны могут возникать в Аравийском море и Бенгаль-
ском заливе.
Ветровые волны обладают энергией, переданной им ветром
Кинетическая энергия частиц, движущихся по орбитам, остается
на месте, потенциальная — энергия массы воды, поднятой над
уровнем моря, перемещается вместе с формой волны. С глубиной
энергия уменьшается, при высоте волны 5 м и длине 100 м энер-
гия равна 3120 кВт ч на 1 м гребня. Особенно велика энергия уда-
ра ветровых волн; давление, оказываемое волной высотой 3,5 м.
может достигать 8 — 9 т/м2.
С глубиной волнение загухает и на глубине, равной половине
длины во ш (/. 2), волнение практически отсутствует. На отмс-
птн»?°пгГ0М еРс’}’ на 31 ой глубине начинается разрушение
бень волны vZn3C* )Р),1Ы' ПрН Накате на бсРег “ "Р"Сюй- ГРе-
леска задиснтптМ;1ЯСГСЯ НаСуи’У: возникаст заплеск. Ширина зап-
и меньше укппп г . '-Ра В0ЛН!’! и Уклона берега. Чем выше водна
леек, ширина ктпп^ ТеМ, 6<ЗЛЬШУЮ часть берега заливает зап-
При отлогом jhc Г™ Коле^лется от нескольких метров до 10 м.
вскидывается вверх обплзуяС Гр^бсгнь >'даРЯСТ в берш и вода
той до 60 м. Р ’ ‘ -я взоР°с- Наблюдались взбросы высо-
В любом случае 0Л0Жсние фронта волны меняется
В открытом море) X °' y™ Наклона -Р^»я * берегУ
Процесс разворота волнмР ,олна п°лходит параллельно урезу.
Р зворота волны параллельно берегу называется рефра*'
Hticii Ооразуется рефракция следующим образом При подходе
волны под углом к берегу различные участки фронта движутся с
разной скоростью, участок, ближайший к урезу, .замедляет дви-
жение, остальные участки продолжают двигаться с прежней ско-
ростью. В результат линия фронта постепенно разворачивается
параллельно берегу. Волны могут огибать препятствия, например
острова. В этом случае фронт волны изгибается, возникаст диф-
ракция волн.
Внутренними называются волны, возникающие на границе
слоев воды, имеющих разную плотность. Происхождение внут-
ренних волн пока недостаточно хорошо изучено. На их возник-
новение оказывают влияние приливы, изменения атмосферного
давления, поверхностное волнение. Распространены внутренние
волны повсеместно. На поверхности внутренние волны проявля-
ются очень редко, их можно установить только тщательными из-
мерениями температуры, солености, плотности разных слоев
волы.
Одиночные волны. Одиночные волны разделяют на баричес-
кие, цунами, приливные. Барические волны возникают, когда над
поверхностью моря проходят циклоны с очень низким давлением
в центре. На поверхности возникают выпуклости высотой до I м.
они называются циклоническими барическими волнами.
При землетрясении, подводных извержениях вулканов возни-
кают сейсмические волны — цунами. Цунами могут образоваться в
результате схождения грандиозного подводного оползня. Установ-
лено, что цунами возникают при силе подземного толчка больше
6 баллов и расположении гипоцентра на глубине до 40 км. В от-
крытом океане цунами незаметны, они имеют длину 200 300 км
(до 1000 км) и высоту I—2 м. Распространяются цунами со ско-
ростью 400—800 км/ч. При подходе к берегу' высота волны резко
увеличивается. Была отмечена максимальная высота цунами в 85 м.
Перед приходом цунами вода отступает от берега па сотни мет-
ров, иногда на несколько километров. Чем дальше отступает вода
от берега, тем большей высоты подойдет волна. За последнее ты-
сячелетие ученые зарегистрировали около 1000 катастрофических
Рунами, причем большая их часть приходится на северо-запад
Тихого оксана. С цунами связаны огромнее разрушения, i носль
людей. Например, в 1703 г. при пунами в Японии погиоло около
ЮО тыс человек. Бороться с цунами невозможно, существуют толь-
к0 меры по оповещению населения о подходе волн! ь лужоа цу
нами сначала была организована в Японии, затем в
Лс курило-камчатского цунами и в пашен .гране^
Приливообразующие силы вызывают движсии е ’ ‘ ,
«океане. Поднятие уровняло наивысшего значения ию.шая вс ) )
и опускания донизшего („алая вода) определяет величину приди-
“»• Половина величины прилива называется amiumydou пршни...
LSI
Rni'Msi в течение которого уровень повышается, называв ся про-
ложите юностью роста уровня, время, в течение которого уро-
вень понижается, - продолжительностью падения уровня. Про-
межуток времени между двумя моментами наступления полной
или малой волы называется периодом прилива.
Все приливы разделяются на полусуточные, суточные и сме-
шанные Полусуточные приливы — это такие приливы, когда за
лунные сутки’ образуются две полные и две малые воды. Если за
лунные сутки образуется одна полная и одна малая вода, такие
приливы называются суточными Смешанные приливы возникают в
том случае, если суточные и полусуточные приливы сменяют друг
друга. Приливы одинаковой амплитуды и равной продолжитель-
ное ги называются правильными. Наиболее распространен в океа-
не правильный полусуточный прилив, реже встречается смешан-
ный, а правильный суточный прилив наблюдается на очень не-
многих участках побережий.
В океанах отмечаются неравенства приливов по высоте и по
времени. В первом случае происходит отклонение амплитуды при-
лива от средней величины, во втором — отклонение продолжи-
тельности роста от средней продолжительности. Выделяют три глав-
ных неравенства приливов: суточное, полумесячное и параллак-
тическое. Суточное неравенство прилива вызвано изменением скло-
нения Луны за период обращения Луны вокруг Земли. В моменты
нулевых отклонений (когда Лупа находится в плоскости эквато-
ра) суточное неравенство не выражено. Так как склонение Луны
меняется непрерывно, амплитуда и период приливов также из-
меняются.
Второе неравенс рво называется полумесячным или фазовым, так
как связано с фазами Лупы. Вызвано неравенство тем, что вели-
чина прилива зависит от совместного действия Луны и Солн-
ца. риливоо разующне силы, накладываясь одна на другую,
могут или складываться или вычитаться. Сизигийные и квадратур-
ные приливы повторяются каждые две недели.
пеце^гтга Сравенс1В0 ~ месячное. или параллактическое. Онооп-
элтит^и^'0''™'*0'' расстоян|,я между Землей и Луной из-за
ли и Лени пп'.Г*НН°: °Гйшы. При наибольшем сближении Зем-
На 40 % больше, чем ПРИ
сяь! Схочнси- -Данные положения повторяются раз в ме-
яния мем?зёХг е ° "₽•““*» связано с изменением рассто-
тяжести и при.шво .бп» Ьлпола1ает. что под влиянием силы
океана приобретает 1юп\ЮШС‘1 силы Луны и Солнца поверхность
Р '’реТа*-‘ 4,ОРМУ апяиисоида вращения (эллипсоид при-
IX?
лива), большая ось которого обращена на Луну. Поверхность п-
липсонда двумя выпуклостями - «горбами» - поднимается выше
среднего уровня океана. Эллипсоид, следуя за Луной, делает один
оборот । гене ше си к рического месяца, а твердое тело внутри
эллипсом та де ют один оборот за сутки, что и создаст в каждой
точке тела периодические колебания уровня приливного типа.
Теоретическая величина лунного прилива равна 0,54 м Солнце
тоже создает свои эллипсоид прилива, движущийся вместе с ним.
Цо величина солнечной придивообразугощей силы составляет
0,46 лунной, поэтому и величина солнечного прилива 0 25 м.
Изменение взаимного расположения обоих эллипсоидов объяс-
няет фазовое неравенство когда оси обоих эллипсоидов совпада-
ют (сизигии), величины приливов складываются, а когда они вза-
имно перпендикулярны (квадратуры) — вычитаются. Если учесть
еще параллактическое неравенство, то величины приливов будут
0.9 м (максимальный) и 0.19 м (минимальный). Такие приливы
наблюдаются только у островов в открытом океане.
Статическая теория не принимает во внимание сил сцепления,
инерции, трения, не учитывает влияние рельефа дна Поэтому, хотя
она и объясняет возникновение приливов и их периодичность, но
особенности приливов не согласуются с се выводами.
Динамическая теория рассматривает прилив не в статике, а в
движении, как волну. Приливообразующие силы, воздействуя на
водную оболочку Земли, непрерывно вызывают ес волновое дви-
жение Гребень приливной волны вытянут по меридиану, на кото-
ром находится в данный момент небесное тело (Луна или Солн-
це). Приливные волны следуют за небесным телом с той же ско-
ростью, с какой оно перемещается по небосводу. Когда действие
приливообразующей силы на данном меридиане заканчивается,
колебательные движения частиц продолжаются до тех пор, пока
энергия не израсходуется на трение.
Энергию приливов используют при создании приливных и г
роэлсктростанпий (ПЭС). в России первая экспериментальная ПЭС
построена в Кислой губе у Мурманска.
Иногда в океане отмечаются одиночные гигантские волны,
природа которых пока неизвестна. Отмечались игантские волны у
южных берегов Африки, ставшие причиной катастроф несколь-
ких судов, «волны-убийиы». одиночные волны высотой иолее Д) м
Течения. Океанические течения вызываются действием ветра,
силы тяжести, приливообразуюших сил. На их направление и ск< -
роеть оказывают влияние сила Кориолиса и внутрсL
вОДьг. Трепне вызывает завихрения на границах сдоевч рази й
Плотностью сила Кориолиса приводит к отклонению водных
плг^ unmun в Северном полушарии и
потоков от направления ветра влра э /10771» №пт>пп'
влево — в Южном По мнению Л. П Шуоаева ( I. ). перс.мишс-
«»е водных и воздушных масс определяется обшей законемерн
стыо- неравномерным нагреванием и охлаждением поверхности
2 От этого в одних районах возникают восходящие токи и
убыль массы, в других - нисходящие токи и увеличение массы.
Перенос масс — это движение водных масс, т.е. приспособление
их к полю силы тяжести, стремление к равномерному распреде-
лению.
По глубине распространения течения подразделяют на поверх-
ностные. подповерхностные. глубинные и придонные. Только поверх-
ностные изучены хорошо, информации о подповерхностных, глу-
бинных и придонных течений пока мало.
По происхождению поверхностные течения делятся на фрик-
ционные (ветровые, дрейфовые), градиентные (сточные, компенсаци-
онные, плотностные) и приливно-отливные. Фрикционные течения,
вызванные временными ветрами, называются ветровыми, в от-
личие от дрейфовых, которые образуются под воздействием по-
стоянных ветров. Сточные течения возникают в случае поднятия
уровня воды, вызванного се притоком, обилием атмосферных
осадков. Компенсационное течение образуется при опускании уров-
ня воды, обусловленном испарением или оггоком воды. Плотнос-
тные поверхностные течения возникают из-за различий в плотно-
сти воды. Если ветер дует продолжительное время, поле плотнос-
ти перестраивается. В течении менее плотная вода оказывается на
правом крас потока, более плотная — на левом (в Северном полу-
шарии), неравномерность распределения плотности воды порож-
дает плотностное течение
По соотношению температуры течения и окружающей воды
течения делятся на теплые, холодные и нейтральные. Теплым назы-
вается такое течение, температура которого выше, чем темпера-
тура окружающей воды. Холодные течения характеризуются более
низкой температурой, чем температура окружающей воды. Нейт-
ральные течения образуются при равных температурах течения и
окружающей воды. При этом температура воды не играет роли в
о раз вании гечений. Например, температура холодного Перуан-
ского течения равна 22 °C, но она на ниже температуры повер-
хностных вод в этом районе (15— 18е ю.ш.).
h i ° ‘ж,пел,’н°сти (устойчивости) течения разделяются
хтняь^т ''U 't,e/ 1ЮС 11Чсские и временные. Постоянные течения со-
зультате по\?1РйгтеНИе ” среднюю скорость, они возникают в ре-
онных ппонегглЛп1 постоя,,иых ветров или сточно-компснсацн-
лействисм ‘пег 5 синодические течения формируются иол воз-
Сныётечения I?1,’,’ 1,ап'мвлс»'« и скорость их меняются. Вре-
рами, направление и'^оХТт^ёт-ёе |,е.пс1,иол,,чсскиы" ВСТ'
Скооости н u in.xor РОеть таких течении изменчивы.
Основы теории В Экм^Т 1ече,,ий 0,|«сывают законы Экмана.
ра.рабатывХ'ь™* 1905 Г ’ “ ^ьнейн.см теория
как им самим, так и другими исследователями.
184
в первом законе формулируется причина возникновения течении
течение вызывается тангенциальным трением ветра о воду. Во вто-
ром законе юворшея о скорости течений: скорость дрейфового
течения увеличивается при увеличении скорости ветра и умень-
шается с увеличением широты:
v = Л
IV
7sin ф'
где т — скорость течения, и? — скорость ветра; (р — широта места,
А — ветровой коэффициент, равный 0,013.
Третий закон формулируется так: направление поверхностно-
го течения нс совпадает с направлением ветра. Течение отклоня-
ется от направления ветра вправо в Северном полушарии, влево —
в Южном Отклонение равно 45°.
В четвертом законе рассматривается влияние силы трения: вслед-
ствие трения движение воды, вызванное ветром, передается рас-
положенным ниже слоям. Скорость течения уменьшается, а на-
правление его на некоторой глубине становится противополож-
ным Весь слой называется слоем Экмана, мощность его равна 200—
300 м. На мелком месте отклонение течения от направления ветра
уменьшается.
Схема гечений Мирового оксана отражает прежде всего рас-
пределение господствующих ветров (рис. 14.4). Однако циркуля-
ция происходит не в однородной водной среде, а в реальных океа-
нах, поэтому схема циркуляции каждого океана имеет свои осо-
бенности. К северу и югу от экватора пассатные ветры вызывают
Северное и Южное Пассатные течения, двигающиеся с востока
на запад. Эти течения — дрейфовые, а по температуре нейт-
ральные. Скорость их большая: 25 — 50 см/с на тропической пери-
ферии и до 2 м/с у экватора. Устойчивость течения . 5 %. У восточ-
ных берегов они создают нагон воды и раздваиваюкя. В ви,
направленные к экватору, образуют межпассатные сточно-ком-
пенсационные нейтральные противотечения, идущие на восток.
Скорость течений до 1 м/с, устойчивость 25 75%.
Северная ветвь Северного Пассатного течения идет вдоль вое
Точных берегов материков, образуя теплое сточное течение. е
вернее 30° на течение начинают воздействовать западные ветры и
образуется дрейфовое теплое течение, пересекающее океан с за-
пада на восток Скорость течения равна 30-эО см. с, четой ш-
«ость 25 — 75 % У западных берегов материков течение опя ь д
лится на две ветви: южная образует холодное
течение и соединяется с Северным Пассатным, а . ..
Нис отходит от берегов и отгоняет теплую вод>, в _> с
блюдается подъем холодных лонных вод -
вегвь (теплое сточное течение) слсдуе. идол
1X6
на север,, образует кольцо и в виде холодного компенсационного
течения возвращается в низкие широты
Образуется три звена течений: жвшноршиыю,, образованное
пассатным течс нисм и экваториальным противотечением: тропи-
ческое, сос.оящее из пассатного течения и течения под воздей-
ствием западного ветра; умеренное, включающее самое северное
кольцо течений.
В Южном полушарии развиты экваториальное и тропическое
звенья течений. В умеренных широтах над сплошным кольцом
воды образуется холодное дрейфовое течение Западных ветров,
идущее вокруг Антарктиды. Скорость течения 30 см/с, устойчи-
вость 25 — 75 %. К югу от него в морях Антарктиды существует еще
несколько более мелких круговоротов воды.
Такая циркуляция поверхностных вод развита в Атлантиче-
ском и Тихом океанах. В Атлантическом океане нейтральное
Северное Пассатное течение начинается у западного берега Аф-
рики, пересекает океан и подходит к Антильским островам. Север-
ная ветвь течения образует теплые Карибское, Антильское и Фло-
ридское течения. От слияния Карибского, Антильского и Флорид-
ского течений образуется Гольфстрим. Гольфстрим представляет
собой мощное теплое течение со скоростями около 30 — 50 см/с,
шириной 75 км и глубиной 700 м. Севернее 40 с.ш. при участии
западных ветров образуется теплое Северо-Атлантическое течение,
продолжающее Гольфстрим. У берегов Европы южная ветвь его от-
правляется к экватору, образуя холодное Канарское течение. У Зе-
леного мыса Канарское течение вливается в Северное Пассатное,
замыкая тропическое кольцо течений. Северная основная ветвь Се-
веро-Атлантического течения под названием Норвежского течения
уходит в Северный Ледовитый океан У берегов Исландии часть
северной ветви образует теплое течение Ир.мингера. Холодное Вос-
точно-Гренландское течение и течение Ирмингсра дают начало
теплому’ Западно-Гренландскому течению, которое огибает Грен
•Ландию. У берегов Лабрадора холодное Лабрадорское течение за-
мыкает умеренное звено течений, встречаясь с Гольфстримом.
Нейтральное Южное Пассатное течение пересекает Атланти-
ческий оксан вдоль экватора и у берегов Южной Америки дели гея
натри ветви Нейтральное Гвианское течение несет воду в Карпо-
вое мОре. Северная ветвь Южного Пассатного течения вместе с
ю*ной ветвью Северного пассатного течения формирует нет
Ральное экваториальное противотечение, оно пересекает ошн с
janaaa на восток. Теплое Бразильское течение нс посточннх
ю.ш. присоединяется к течению Западных вс I _ отховгг
брегов Южной Америк» от течения Запад”ь’х ^спич
родное Фолклендское течение. у 6cpfroB^?P^", ™ ™4е"и-
Западных ветров отходит холодное Бснгедьс с
Н51ется с Южным Пассатным течением.
1S7
В Тихом океане нейтральное Северное Пассатное течение на-
чинается v берегов Северной Америки (20 с.ш.) и пересекает
океан с востока на запад. У Филиппинских островов оно делится
на тве ветви Южная ветвь вливается в нейтральное межпассатное
противотечение. Северная более мощная ветвь образует теплое те-
чение Куросио Куросио омывает восточные берега Японских ост-
ровов около 40е с.ш. оно образует теплое Северо-Тихоокеанское
течение У берегов Северной Америки Северо-Тихоокеанское те-
чение делится на две ветви. Южная ветвь в виде холодного Кали-
форнийского течения соединяется с Северным Пассатным тече-
нием, образуя тропическое звено. Северная ветвь формирует теп-
лое Аляскинское течение. Оно следует вдоль берегов Аляски и
Алеутских островов. Часть воды проникает через Берингов пролив
в Северный Ледовитый оксан. Остальная часть следует вдоль бере-
гов Камчатки. Курильских и Японских островов в виде холодных
течений — Курило-Камчатского и Оясио.
Нейтральное Южное Пассатное течение идет на запад около
20° ю.ш. У берегов Австралии течение делится на две ветви север-
ная ветвь вливается в межпассатное противотечение, южная ветвь
образует теплое Восточно-Австралийское течение и сливается с
течением Западных ветров. У берегов Южной Америки от течения
Западных ветров отходит мощное холодное Перуанское течение
Оно сливается с Южным Пассатным течением.
В Индийском океане нейтральное Южное Пассатное течение
начинается у северных берегов Австралии и пересекает океан с
востока на запад У берегов Африки оно делится на две ветви. Южная
ветвь в виде теплых Мадагаскарского и Мозамбикского течений
идет на юг вдоль берегов Африки и острова Мадагаскар. Вблизи
южной оконечности Африки течения сливаются и образуют теп-
лое течение мыса Игольного, которое соединяется с течением
ападных ветров. У берегов Австралии от течения Западных ветров
отходит холодное Западне-Австралийское течение. Оно замыкает
тропическое звено сливаясь с Южным Пассатным течением
северно 1 части вблизи берегов Индостана главное значение
зпн-?м* лД*01 муссонные течения, меняющие направление по се-
сзтнлгл евсрного полушария северная ветвь Южного Пас-
лийское течеми Пр2ходит ВДОЛЬ берегов Африки и образует Сома-
западнпй мшт м Ома-чп^ское течение холодное, так как юго-
подъем холопнпх- °ТГ011Яет теплую воду от берега, обусловливая
Муссонное тсчгни^0НИЬ1Х В°Д‘ °И0 пРеобРазуется в нейтральное
и соединяется с 1п4^0Т°РпС проходит Вдоль южных берегов Азин,
чсние не образуется Зимой.^атиь,м течением. Летом противотс-
ное течение ппиоКпр t Северною полушария теплое Муссон-
ч..н££направление, оно на-
Азии и у берегов Айю!.^ливс» "Роходит вдоль южных берею»
У рсгов Африки образует экваториальное противотечение-
188
Распределение течений в Северном Ледовитом оксане отуча-
ется большим своеобразием Благодаря ледяному покрову атмо-
сфера оказывает слабое воздействие на циркуляцию вод Большое
значение приобретает приток атлантических, тихоокеанских и реч-
ных вод. Атлантические воды проникают в Северный Ледовитый
океан благодаря северной ветви теплого Северо-Атлантическою
течения У оерегов Скандинавии теплое Норвежское течение де-
лится на теплые Нордкапское и Шпицбергенское течения. Норд-
капское течение проходит вдоль берега материка, Шпицберген-
ское уходит на север. Течения постепенно затухают. Трансарктиче-
ское гечсние, ооразованное тихоокеанскими водами и сроком рек
Азии, начинается в Чукотском море и идет к Гренландии. У бере-
гов 1 ренландии оно получает дополнительный импульс пол
воздействием ветров, дующих по периферии Гренландского бари-
ческого максимума. Это течение обеспечивает общее направление
дрейфа льдов и, в частности, полярных станций (СП). Скорость
течения равна 20 — 25 см/с, иногда увеличивается до 50 см/с.
Поверхностные течения могут сближаться, образуя зоны схо-
димости, и отходить друг от друга. В зонах сходимости, например
у Ньюфаундленда, наблюдаются опускание волы и занос кисло-
рода на глубину (даун вел л ин г). В зонах расходимости происходит
обратный процесс — подъем донных холодных вод к поверхности
(апвеллинг) и обогащение поверхностных вол питательными ве-
ществами. Районы прибрежного апвеллинга существуют у западных
берегов материков: Перуанско-Чилийский — у Южной Америки,
Калифорнийский — у Северной Америки. Бенгельский — у Юго-
Западной Африки, Канарский — у Западной Африки.
В Мировом океане обнаружены своеобразные подповерхност-
ные течения. В Тихом океане под Южным пассатным течением с
запада на восток проходит течение Кромвелла. Верхняя 1раннца
его местами располагается всего в 30 м от поверхности, нижняя
опускается до 200 м. Скорость течения около 1 м с В А лантиче-
ском оксане подобное течение называется течением Ломоносова
Течение Ломоносова пересекает океан под Южным пассатным те-
чением и доходит до Африки. В Индийском океане аналошчное
течение (течение Тареева) выражено слабее, чем в других океа-
нах, при юго-западном муссоне совсем исчезаем
Есть глубинное противотечение под I ольфстри.мо.м, под Куро-
с»'о, сто образование объясняется законах и Экмана, од ыхоин
ними противотечениями вода снова движется с востока на'запаД-
Очевидно, в океанах существует очень сложная п малоизу кивая
Циркуляция вод. обеспечивающая пепрерывносн, движив
У интенсивных течений в океанах w-umnn иногда
д°бпыс речным, только более подвижные а ’с < cvniecTBV-
отшнуровываются от основного потока в виде Ч вйхои паз-
^т самостоятельно месяцами. В океанах наол
1S9
топографические, созданные неровно-
личного происхои ^нелогичные атмосферным. Синопти-
стями дна, СИНОПТ1Н ‘ 300 км и захватывают слои
чсские вихри имею - Р аЮт весьма существенную роль в
—на—и —
14.6. Климат водных масс
Климат Мирового океана, или океаносферы, общие зако-
номерности, свойственные его водам, которые формируются в
процессе глобального обмена энергии и веществ. Термин был ис-
пользован В Н Богдановым в 198э г. С. В. Калесник при рассмот-
рении особенностей поверхностных вол также упогребил термин
«гидроклиматы». В учебнике Л. П. Шубаева используется термин
«климат океана» По господству водных масс с особым типом рас-
пределения температур, солености и своеобразием растительно-
сти и животного мира выделяются климаты экваториальной, тро-
пической, субтропической, субполярной и полярной! водных масс.
Климат экваториальной водной массы. Экваториальная водная
масса располагается узкой полосой вдоль экватора. Среднегодовая
температура воды высокая в течение всего года (27 —28 °C). Ха-
рактерен экваториальный тип температурной стратификации:
на глубине 200—300 м наблюдается слой скачка, температура
уменьшается до 10— 12 СС. Соленость на поверхности понижена
до 33—34 %о из-за большого количества осадков и стока вод эква-
ториальных рек. Характерен экваториально-тропический тип рас-
пределения солености. Зона на глубине 200 — 300 м соответствует
экваториальному противотечению, здесь наблюдается циклони-
lei кос движение воды, подъем глубинных вод и обогащение пн-
газ ельными веществами. Количество кислорода 3—4 см3/л. Эква-
ториальная водная масса богата разнообразными растительными
и животными организмами. Характерны своеобразные коралло-
вые постройки - окаймляющие, барьерные рифы и атоллы.
имя! тропической водной массы. Водные массы сформируют-
ся в постоянных барических максимумах на оксанах. Температура
v' повсрхнор7и ;1ет°м равна 27 ’С, зимой она опускается до
каться no'i's- h^°rPY0BМатсриковтемпература воды может опус-
сто пиШик'инл.л- ’ ХарактеРсн тропический тип температурной
существует слогЛ-™011"1’* 3°° М темпсРатура резко падает, здесь
рХ7щивно JератУРНОГО скачка. Далее до 1000 м темпс-
35- 36™ , X "ЬШаС1СЯ Д° 5 °С- Юность на поверхности -
пический тип mrn 4"4.Ct:K0M 0Кеанс “ до 37 Характерен тро-
берсгов матспиков г и1^1ения Ясности по глубине У западных
здесь проходят хо Ю1тр°С1Ь Иа ,1ОВСРх,,ости понижена до 34,9 Сбо-
рах барР чсХтеЧеИИЯ " Юность понижается. В нент-
РИ 1сских максимумов наблюдается опускание воды, кисло-
190
рода мало 2 4 см /л. Организмов практически нет, формиру-
ются океанические пустыни.
Климат су«тропической водной массы. Субтропическая водная
масса образуется при трансформации тропической волной массы.
На поверхности емпература воды субтропической волной массы
немного ниже, чем тропической, наблюдаются сезонные колеба-
ния температуры. Для водной массы характерен субтропический
тип распределения температуры воды. Соленость воды на поверхно-
сти велика, ближе к дну наблюдается уменьшение солености. Суб-
тропические водные массы очень прозрачны и бедны организмами.
Климат субполярной водной массы. Водная масса формируется в
умеренных шпротах. В Северном полушарии здесь господствуют теп-
лые Северо-Атлантическое и Северо-Тихоокеанское течения. В Юж-
ном полушарии — течение Западных велров. Температура на поверх-
ности имеет ярко выраженный сезонный ход. Летом температура равна
15 —12 °C, зимой уменьшается до 7—5 °C Характерен субполярный
тип стратификации: температура быстро уменьшается до глубины
300 м, затем более плавное снижение идет до глубины 1000 м. Вес-
ной и осенью почти по всей толще вод устанавливается однородная
температура — это явление называется гомотермией. Соленость на
поверхности понижена до 33 — 34 %0 из-за увеличения осадков. С глу-
биной соленость возрастает. В циклонических круговоротах наблюда-
ется подъем вод, обогащенных питательными веществами, а зимнее
охлаждение приводит к обогащению кислородом (4—6 с.м3/л). Суб-
полярные воды — зона обильного развития жизни.
Климат полярной водной массы. Распространена водная масса
вокру! Антарктиды и в Северном Ледовитом оксане. На поверхно-
сти океана температура воды летом составляет 3 5 С, зимой
уменьшается до — 1,5...— 1,8 °C. Для водной массы характере и по-
лярный тип температурной стратификации В полярной водной
массе в течение всего года присутствуют лады, ipannua их рас
простраисния испытывает сезонные колебания. Соле нос ib воды
на поверхности понижена до 33 — 33.5 %« из-за таяния льдов, айс-
бергов и впадения крупных азиатских и северо-американских рек.
С глубиной соленость повышается. Кислорода много до см л.
Жизнь из-за низких температур и морских льдов бедн 1.
Глава 15
ВОДЫ СУШИ
Атмосферные осадки, выпадающие на
РЫ, стекают образуя водные потоки. пРосачиВ‘™^^
являются подземные воды или застаиваются на поверхнос™. Ф Р
Мируя болота, озера, ледники. Все ,тн ,
вОДы суши и являются звеньями влагоооор с . ,
191
15.1. Подземные воды
Подземные воды - воды верхнем части литосферы, включаю-
щие всю химически несвязанную воду в трех агрегатных состоя-
ниях Обшие запасы подземных вод составляют 6fl млн км По
мнению В.Н.Михайлова и А.Д.Добровольского (1991). физиче-
ски связанная вода тоже нс должна включаться в сое ав подзем-
ных вод. так как она не принимает участия во влагооборотс.
К основным физическим свойствам грунта относятся его плот-
ность. гранулометрический состав и пористость Плотность грун-
та — это отношение массы однородного грунта к его объему. Плот-
ность грунта отличается от плотности его «скелета», которая
зависит от характера минерала, слагающего грунт. Например, плот-
ность частиц кварцевого песка равна 2650 кг/м3, а плотность
песка как грунта — 1500 кг/м3 Многие рыхлые грунты представ-
ляют собой смесь частиц различной крупности Процентное со-
держание (по массе) групп частиц различного диаметра называют
гранулометрическим составом Для его характеристики используют
такое понятие, как средний диаметр частиц. Грунт обладает пори-
стостью. обусловленной порами, т.е промежутками между отдель-
ными частицами. Пористость определяется коэффициентом
*„=£100 %,
где И — объем пор; И2 — объем породы.
Большая пористость характерна для мелкозернистых пород.
Наименьшая пористость наблюдается у разнозернистых пород,
так как в них крупные поры заполняются более мелкими зерна-
ми. У глин пористость равна 40 — 50 %, у песков 30 — 40 %, v пес-
чаников 4-25 %, у торфа 80 %.
К основнь,м водным свойствам грунтов относятся влажность
й J™K0CTb' В0Д00Т;1ача- водонепроницаемость, капиллярность,
леяиртга^ «’-ЕГНЧеское количество воды в грунтах. Она опре-
Сп<' об^пгШеНИСМ МаССЫ В0ДЫ к массе СУХ°ГО гРУНта.
емкоспию она I” пород Улаживать воду называется влаго-
цент п. 1няя пВИСИ ° пористос™ породы и выражается в про-
“я дХ™ ~Ь - ЭТ0 возможная вяаж-
отдавать воду -ГСЯ СГ*^ность водонасышенных грунтов
обладают коупнеюбп оодного отекания. Наибольшей водоотдачей
ПОРОДЫ’ водоот-тача глин ничтожна.
По водопроницаемости по^^сп^^ио^гР>гн'га протекать водл
непроницаемые (водоупорныйНЭ ^“Рошщаемые и водо-
ники; глины Х р^ ° пропускают воду пески, галеч-
кристаллические породы являются водоупором.
192
Виды воды в порах грунта. Вола в породах может находит вся в
разных состояниях. Гигроскопическая вода образуется вследствие
адсороции частицами грунта молекул волы. На поверхности час
тип вода удерживается .молекулярными силами. Вокруг нес фор-
мируется пленочная вода. Голшина слоя может составлять от
7—3 до 20 молекул. Эта вода может передвигаться от одной части
цы грунта к другой, из более толстой пленки к менее толстой
Пленочная вода тоже удерживается молекулярными силами. Два
эти вида воды труднодоступны для растений и во влагообороте не
участвуют.
Капиллярная вода заполняет мелкие трещины в почвогрунтах
Она может подниматься, преодолевая силу тяжести; в глинах
высота подъема над водоносным горизонтом может достигать
10—12 м. Капиллярная вода играет важную роль в насыщении почв
водами, питании грунтовых вод и питании растений
Вода, движущаяся под действием силы тяжести, называется
гравитационной водой Она образует водоносные горизонты, ско-
рость ее движения определяется формулой Дарси
и = КГ
где и — скорость движения подземных вол: К — коэффициент
фильтрации: I — уклон слоев. Гравитационная вода используется
растениями.
Вода в твердом состоянии находится в грунте в виде кристал-
лов, прослоев и линз льда. В районах сезонного промерзания грунта
эта вода активно участвует во влагообороте, вода многолетне-
мерзлых горных пород имеет незначительную активность водо-
обмена.
Вода в парообразном состоянии (водяной пар) заполняет^вме-
сте с воздухом поры грунта. Водяной пар в порах обладает боль-
шой подвижностью и перемешается от мест, где упрутость боль-
ше, к местам с меньшей упругостью водяного пара.
Образование подземных вод. Подземные воды образуются бла-
годаря совместному действию процессов инфильтрации, иифлю-
аиии и конденсации. Основной процесс образования подземных
вод — инфильтрация — медленное просачивание атмосферных
осадков по порам в почвогрунт под действием гравитационных и
капиллярных сил. Достигнув водоупорных слоев вода скаплива-
ется на них, формируя водоносные горизонты Некоторое коли
чеегво подземных вол образуется благодаря инфлюацин - втека-
нию по трешинам из русел рек и дна озер
Подземные воды могут образовываться за счет конденсации во-
Дяных паров Считают, что вклад этого вида питания подземных
невелик однако в некоторых физико-географичееких услоаи-
ях ОН может иметь существенное значение
19?
Седижнтациошше подземные воды обра зую гея из вод того вод-
ного объекта, где происходил процесс седиментации, т.е. отло-
женпя наносов.
Эндогенные подземные воды поступай 1 из магматических оча-
гов. такая вода называется ювенильной.
Классификации подземных вод. Подземные воды классифици-
руют по происхождению, гидравлическим условиям, физическому
состоянию, температуре, минерализации, характеру залегания.
По характеру вмещающих грунтов подземные воды делятся на
поровые, залегающие в рыхлых пористых грунтах; пластовые, на-
ходящиеся в пластах осадочных пород; трещинные, залегающие в
плотных, но трещиноватых породах; трещинно-жильные, распо-
лагающиеся в гектоничсских трещинах.
По гидравлическим условиям подземные воды подразделяют на
напорные (артезианские) и безнапорные.
По температуре подземные воды делятся на исключительно
холодные (ниже О °C), весьма холодные (4—20 °C), теплые (20—
37°C), горячие (37—42°С), весьма горячие (42—100°C), исклю-
чительно горячие (более 100 °C). К термальным водам относят под-
земные воды с температурой более 20 °C.
По минерализации подземные волы делятся так же, как все при-
родные воды. Состав вод может быть самым разнообразным. Под-
земные воды, оказывающие лечебное воздействие на человека,
называют минеральными. Минеральные воды — это воды, содер-
жащие соли и газы. По составу они бывают углекислыми (Боржо-
ми), сероводородными (Мацеста), железистыми (Кавказ) и т.д
По условиям залегания подземные воды делятся_на две большие
группы, воды зоны аэрации и воды зоны насыщения. Зона аэра-
ции — слой почвогрунта от поверхности до первого водоносного
юризонта. К ним относятся почвенные воды и верховодка. Зона
насыщения — слой почвогрунта, включающий постоянные во-
доносные горизонты, грунтовые и мсжпластовые воды. Воды
зоны аэрации и грунтовые воды имеют свободную связь с атмос-
<P>'H и формируются под непосредственным воздействием фи-
мп'г 1 Условий. Межпластовые воды имеют взаи-
мосвязь с атмосферой только в областях питания.
стся пп?ЛрП°и1С лождсй или таяния снега в грунт, вода расходу-
ниепочв^шHaCMa4MBa,,ne почвенного слоя и формирова-
ления готвиг пн°Д очвенными «одами называют временные скоп-
Почвенные < nJ|’Н-ОИ 11 капи,;1ЯРной воды в почвенной толше.
зонты Мощное епп "10 просачиваются в более глубокие гор”-
Верховодка - впем\пПОЧВСННой вод°и Равна 1-1,5 м
зам и водоупорных скоплсиие подземной волы нал лин-
пространение и но дуб ?? П°РОД' Они имеют ограниченное рас-
колеблется в течение гот? ^’1сгание- Уровень верховодки сильно
w 1V,U,L года’ так как зависит от атмосферных осад-
ков. в засушливое ле го эти воды обычно исчезают. Верховодка,
как правило, достаточно грязные воды и. если берется вода из
верховодки, вокруг колодцев должна быть санитарная зона.
Грунтовые воды — первый от поверхности постоянный водо-
носный горизонт. Он имеет водоупорное ложе, но сверху не при-
крыт водоупорной кровлей, т.е. область питания грунтовых вод
совпадает с областью распространения. Эти безнапорные гравита-
ционные воды имеют свободную поверхность, которая называет-
ся зеркалом грунтовых вод. I рунтовые воды распространены по-
всеместно. Они тесно связаны с режимом выпадения осадков, их
уровень испытывает сезонные колебания. В умеренных широтах в
конце весны уровень грунтовых вол лежит близко к поверхности,
летом и зимой глубина залегания увеличивается. Зимой увеличе-
ние глубины объясняется выпадением осадков в твердом виде,
летом значительное количество осадков испаряется.
Основное свойство грунтовых вод — зональность, она проявля-
ется в глубине залегания, составе солей и общей минерализации.
Тундровая зона улыпрапресных вод. В тундрах грунтовые воды ле-
жат близко от поверхности. Просачиваться им не позволяют водо-
упорные грунты и многолетняя мерзлота. Испарение небольшое
из-за низких температур. Воды пресные (минерализация меньше
I %о), гидрокарбонатно-кальциевыс.
Лесная зона пресных высокостоящих вод. В подзоне хвойных ле-
сов грунтовые воды залегают близко к поверхности: на водоразде-
лах глубина залегания составляет 1,5—2 м, в понижениях она не-
редко подходит к поверхности. В подзоне широколиственных и
смешанных лесов глубина залегания увеличивается до 5—7 м. (рун-
товые воды остаются пресными, гидрокарбонатио-кальциевыми.
Степная зона слабоминерализованных и гяубокозалегающих вод.
В степях умеренного и субтропического поясов глубина залегания
грунтовых вод увеличивается до 20 — 30 м. Воды становятся соло-
новатыми (1.— 10 %о). состав солей изменяется: увеличивается доля
сульфатов и магния.
Зона соленых гяубокозалегающих вод полупустынной и пустынной
зон. В тропических пустынях грунтовые воды залегают на глубине
50 м, они могут быть солеными (больше 24,7 %<•) и иметь разнооб-
разный состав сопей (натрия, калия, хлориды).
Зона высокостоящих и пресных вод экваториальных лесов.
В экваториальных широтах близко к поверхности залегают пре-
сные гидрокарбонатно-калызиевыс воды.
3 емпсратура грунтовых вол в среднем равна среднегодовой т м
псратурс воздуха и, следовательно, увеличивается от полярных
Широт к экватору, в умеренных широтах средняя температура грун-
товых вод равна 4—6 °C.
Межпластовые воды — воды, зале1аюшис между |К
Упорными пластами, имеют водоупорное ложе и кровлю. Питанш
195
Рис. 15.1. Строение артезианского бассейна на примере Днепровско-
Донецкого бассейна (по О К.Ланге):
I — граниты лрхея; 2— пески и глины девона и юры; 3 — глины юры; 4— пески
.мела: 5 — .мергельно-меловая толща мела; б — суглинки кайнозоя; 7— мощность
водоносного горизонта; 8 — артезианские скважины
круп-
их происходит там, где водоносный горизонт выходит на поверх-
ность. т.е. область питания межпластовых вод не совпадает с об-
ластью распространения. Они делятся на ненапорные и напорные.
Ненапорныс воды полностью водоносного горизонта не заполня-
ют и стекают по уклону пласта. Напорные (артезианские) воды
заполняю; весь водоносный пласт. Благоприятными условиями дня
их образования являются: наличие вогнутой тектонической складки
(синеклизы, синклинали), чередование пластов разной степени
проницаемости (водоносные и водоупорные), расположение
напорною уровня выше земной поверхности. В этом случае вода
Т^ТДОХОД,1ТЬДО напоРиого уровня и изливаться на поверхность,
топы? гпп?°ГеОГ1ОГИЧеСКИе СТРУК1УРЫ синклинального типа, ко-
зыкаютл РЖаТ один ияи несколько водоносных горизонтов, на-
ров' ко ц^^ианскими бассе^нами Примером может служить Днеп-
ный на^Земп? д 1 артези;шский бассейн (рис. 15.1). Самый круп-
плошад! з млн ¥Н0 Сибирский аРтезианский бассейн имеет
стовых вол' могут быт" р'ХСчныС0СТаВ И межпла'
•ИИ. количество^о1’?!^ нТ НЭ ПОВСРХНОСТЬ называются источника-
чсство вочы (в титпчуЧ ,Х опРеде-пястся дебитом. Дебит — коли-
мен,, SUbXT ™Гп“ТСКаЮШСС и3 ИСТОч">» единицу вре-
НИХ происходит периодическое ,^,0',НИК0М «ваяются гейзеры, »
сывание пара Гейп?п L Л01, излияние горячей волы и выора-
гейзера (исзанл гейза - v°бСТВсннос большого исландского
поверхностные холопн...» В каналс гейзера встречаются
Действие и определяет пежиЛЫ 11 Горячие глубинные. Их взаимо-
канчивается резервуаром m Ге,’3.ера- Канал гейзера наверху за-
196 * ТОрЫ 1 называется грифоном. Выдс-
в
Рис. 15.2. Основные стадии действия гейзера (по I И Устиновой).
а — наполнение; б — излияние: в — фонтанирование, г — паровылелепис;
/— пепловые туфы; 2— отложения гейзерита; 3 — трешины в туфах с перегре-
той водой; 4 — с охлажденной водой; 5 — перегретая вода, температура больше
100 °C; 6 — охлажденная вода, температура меньше 100‘С
ляют четыре стадии в режиме гейзера: стадия наполнения, излияния,
фонтанирования и паровыделения (рис. 15.2). Стадия наполнения
начинается с подъема снизу горячей волы, а с поверхности в ка-
нал поступает холодная вола. После заполнения грифона поверх-
ностная вода начинает изливаться из него, а снизу продолжает по-
ступать горячая вола. Это — стадия излияния. В третьей стадии вся
иода продевается лоточки кипения и начинается фонтанирование
Заканчивается извержение тензора паровыдслением.
Гейзеры приурочены к областям недавнего или современного
вулканизма. Они встречаются на Камчатке, в Японии, США,
Новой Зеландии, Исландии.
Значение подземных вод в географической оболочке велико
Они пополняют реки и озера, являясь самой устои
стока. При их движении происходит перемещение растворенных
веществ. Подземные волы принимают участие в формировании
карстового, оползневого рельефа, вызывают заоо ючиihi. с
Ритории. Чистые, пресные подземные водь. исп^зуюпя в вси
мире для промышленных и хозяйственно быгонужа. И
мальных вод извлекают химическое7Р>“^1ЬННё во нГв Hcwi-
хлористый натрий, редкие металлы Тер.мшш ью вол»^
Болгарии, Новой Зеландии, Японии - лпсктро-
гРсва жилищ, теплин, на них работают г Р-
15.2. Реки
Реки - постоянные русловые потоки (определение Н. И. Мак-
кавсева). Объем воды, заключенный в реках, составляет 1200 км3
или 0 0001 % от общего объема воды. К рекам обычно относят
водотоки с площадью бассейна нс менее 50 км2. Водотоки мень-
шего размера называются ручьями.
По площади бассейна реки подразделяют на большие, средние,
малые. Большие реки имеют площадь бассейна более 50 000 км2,
средние — 50000—2000 км2, малые — менее 2000 км Большая
река обычно имеет бассейн, расположенный в нескольких геогра-
фических зонах. Гидрологический режим се имеет особенности,
связанные с протеканием реки в разнообразных условиях. Сред-
няя река имеет бассейн, расположенный в одной географической
зоне Гидрологический режим се зоналеи Малая река также имеет
бассейн, расположенный в одной географической зоне, но се гид-
рологический режим сильно зависит от местных условий и может
отличаться от зонального типа. Например: река Волга протекает в
нескольких географических зонах и является большой рекой. Река
Москва протекает в одной географической зоне и относится к
средним рекам, а се притоки — к малым рекам
По условиям протекания реки разделяют на горные, полутор-
ные и равнинные. Классификация рек основана на числе Фруда.
Число Фруда — это отношение кинетической энергии водного
потока (w) к потенциальной (Ag). К равнинным рекам относят-
ся реки, имеющие спокойное течение (число Фруда менее 0,1)-
Иолугорные реки характеризуются числом Фруда от 0,1 до 1. У гор-
ных рек с бурным характером движения воды число Фруда боль-
ше . Например, реки Волга, Ока, Москва относятся к равнин-
ным рекам. Реки, протекающие в горах (Терек, Алдан), являются
горными реками.
.. Морфометрическая характеристика. Река имеет исток и устье.
р^и мссто, где река приобретает определенные очерта-
по 1ЯТИЯ lw-aCTC^Te,,eHWC' Исток и на*гало реки — неодинаковые
пеки Бия и к4т^10ЖеТ п‘,чннаться от слияния двух рек (например,
из озера слиянии образуют реку Обь) или вытекать
п» пеки п , ЭТ0М сл/1ас истока у реки нет. Устье - место
X S ёГя^я^Г^- НаИб°ЛСС Рас простри ценным и
аккумулятивная чп .J, С дельта, эстуарий и лиман Дельта -
резанная сетью проток ‘сёмос ’’ ВИЛС тРсУ,ояьника- пр0'
бассейн. Хороню развит «А сгоягсльно впадающих в приемный
Эстуарии J I / СЛ1’ть,5С|ьу Пила. Волги, Ясны и ДР-
силами устье реки Эст\-я°С -И у,луолс,",ос приливно-отливным"
ное расшиби*Xя^ё" РСКа Тсмза'Л~
каний суши и наступали В МССТа; х тектонических опус-
насыпания моря. Лиманы ecu, у рек Днепр. Днестр-
198
Река, самостоятельно впадающая в приемный бассейн и ха-
рактеризующаяся основным расходом воды, большей длиной на-
зывается главной.
Ино ia назв ние ыывной реки складывается исторически. На-
пример, Иртыш длиннее Оои, его положение более соответству-
ет положению главной реки. Однако главной рекой является Обь.
так как о ее существовании люди узнали раньше. Реки, впадаю-
щие в главную реку, называются притоками первого порядки, а их
притоки — притоками второго порядка и т.д.
Порядковый номер притока указывает на удаленность притока
от главной реки, по ничего нс говорит о его водности. Поэтому
была разработана другая система деления рек в зависимости от их
размера. Небольшие реки, не имеющие притоков, являются при-
токами первого порядка, при их слиянии образуются притоки вто-
рого порядка и т.д. Если в приток второго порядка впадает приток
первого порядка — номер притока не меняется.
[ Главная река с притоками образует речную систему. Все реки
данной террит ории называют ся речной сетью, а все водные объек-
ты, включая реки, озера, болота, источники, — гидрографиче-
ской сетью.
Поверхность, с которой вода поступает в данную речную сис-
тему, называется водосборным бассейном. Поскольку питание рек
может быть поверхностным и подземным, различают поверхност-
ный и подземный водосборы, которые могуч не совпадать Реч-
ной бассейн — территория, ограниченная водоразделами и вклю-
чающая данную речную систему)Обычно водосбор и бассейн реки
совпадают. Однако нередки случай и несовпадения. Например, если
в пределах речного бассейна часть территории оказывается бес-
сточной, то она, оставаясь частью бассейна, в состав водосбора
не входит. Такие случаи характерны для аридных территорий.
водораздел — линия на карте или местности, отделяющая бас-
сейны двух рек; в горных районах водоразделы проходят по хрео-
там, на равнине говорят о водораздельном пространстве Водораз-
делы бывают разных порядков. 1лавный водораздел Земли отделяет
Две покатости на поверхности планеты — сток рек, впала ших в
Гихоокеанско-Индийский бассейн (47 %), от шока рек, впадаю-
щих в Атлантический и Северный Ледовитый океаны (5 г)
водоразделы океанов и морей разделяют реки, сгок которых по-
ступает в отдельные оксаны или моря. Речные водоразделы oipi-
йпчивают данную речную систему. Внутренние водоразделы о i де-
лают области внутреннего стока от областей внешнего стока.
Области внутреннего стока, не имеющие стока в океаны, и
сточные (области, вообще нс имеющие стока) занимают «лошадь
около 32 035 тыс. км2.
Геки характеризуются длиной, извилистостью, пасением и уюю-
,1°м. Длина реки — истинное расстояние от истока до устья < Jc
„еш. многое™ определяется оп.о.пе.п.ем ис.иииои длииь, реки
" " .е прямой линии, соединяющей исток и устьс. Разность аб-
отлютпых отметок ..стока .. устья определяет падение реки, от-
ношение паления реки (в метрах) к ее длине (в километрах)
уклон реки; уклон выражается также в промилле (/«»).
Поперечное сечение реки - плоскость, ограниченная линией
подводного контура и поверхностью воды. В нем выделяют живое
сечение в котором можно определить скорость течения реки, и
мертвое пространство, где течения нет. У крупных рек мертвое
пространство составляет незначительную часть поперечного сече-
ния У малых рек иногда '/з часть поперечного сечения является
мертвым пространством, в нем течения нет, препятствия созда-
ются водорослями, изгибами берега, подводным рельефом. Попе-
речное сечение характеризуется шириной, определяемой при по-
левых исследованиях; площадью поперечного сечения, рассчитывае-
мой как сумма площадей элементарных фигур, заключенных между
промерными вертикалями; средней глубиной — отношением пло-
щади поперечного сечения к ширине реки Максимальная глубина
определяется непосредственными промерами на реке.
Продольный профиль реки — кривая, проведенная по дну или
ио поверхности воды в реке от истока до устья. Продольный
профиль водной поверхности и продольный профиль русла от-
личаются друг от друга. Продольный профиль водной поверхно-
сти представляет собой плавную линию. Продольный профиль
русла может быть ступенчатым, если бассейн реки сложен раз-
ными по прочности горными породами. Малые реки имеют пря-
молинейный продольный профиль. Большинство рек имеет вог-
нутый, иш выработанный, профиль. В верховьях рек уклоны и ско-
рости большие, речные наносы крупные, в основном наблюда-
ется эрозия (размыв водным потоком русла). В средней части
продольного профиля уклоны и скорости уменьшаются, про-
1ранспоРтиР°вка материала; низовье реки характсри-
ку^тир^?сяШИМН УКЛ°Нами 11 гостями, здесь материал ак-
10»чте','ы?А ^Те"НЮ л И |!ос™. - продукт климата, сле-
Пита ш^2ТКТСРНг?Г',КИ СТОКа Р™' “Ham..,.,
постного и поаземпогостк'Гк поРеК ПР°"СХОДИТ за с'|ст "овсрХ‘
ния относятся > л: К поверхностным источникам пита-
стаенХнего,.™ " ^никоное Реки с „рсиму.ЦС-
умеренных широтах, которые хтпаете' "'<’ТСЯ “ с>'баРктическ"х "
НЫМ покровом в теченисРчим11 Рп у,ОТСЯ Устойчивым снсж-
рек составляет 60—7п<у / г ^оля снегового питания у таких
точников питания °Gb’ В°ЛГа)’ Лоля д^уг,,Х
Реки, протекающие в бсп> ’ ПОДЗСм,,о,°) значительно меньше.
стаеннодиадешк пС„1“а““еег.™1;ИХ шнр0™. имеют npenx.yu.e-
• аких крупнейших рек, как Ама-
200
зонка, Ганг, формируется в основном за счсч дождевых воч
В полярных широтах и в горах, где реки начинаются v края ледни-
ка. основном источник питания - ледниковые воды Практичес-
ки все реки имеют подземное питание, в умеренных широтах доля
подземного питания у рек составляет 15 — 20%. Например, у реки
Москвы источники питания распределяются так: снеговое — 61 %.
дождевое — 12%, подземное — 27 %.
Водный режим изменение уровней и расходов воды в реке в
течение года. Уровень воды — высота волной поверхности отно-
сительно постоянной плоскости, принимаемой за нуль («0» гра-
фика водомерного поста). Расход воды (мд/с) характеризуется
объемом воды, проходящей через живое сечение за единицу вре-
мени (1с):
Q = »S,
где Q — расход воды; о — скорость течения; 5 — площадь живого
сечения.
Колебания уровней и расходов волы бывают периодические и
непериодические. К периодическим относятся вековые, многолет-
ние, внутригодовые колебания уровней и расходов волы. Вековые
колебания водности реки отражают вековые изменения климати-
ческих условий и увлажнения материков. Палеогеографические
данные свидетельствуют о том, что в истории Земли были перио-
ды увлажнения и большей сухости При этом водность рек суще-
ственно изменялась. Многолетние колебания также имеют в ос-
новном метеорологическую природу, например усиление цикло-
нической активности. Внутригодовые колебания водности обус-
ловлены сезонными изменениями стока, связаны с фазами вод-
ного режима. Непериодические (кратковременные) колебания за-
висят от штормовых нагонов или дождевых паводков, они могут
быть связаны с различными экзогенными процессами, прорывом
запруд в ледниковых озерах или образованием оползней.
Во внутригодовом (сезонном) режиме рек выделяют характер-
ные периоды (фазы) в зависимости от изменений условий пита-
ния рек и особенностей водного режима Большинство рек мира
имеют следующие фазы водного режима: половодье, межень, па-
водки.
Половодье — фаза водного режима реки, ежегодно повторяю-
щаяся в данных климатических условиях в один и toi же сезон и
характеризующаяся наибольшей водностью, высоким и про io.i-
жительиым подъемом уровня воды. Половодье часто сопровожда-
ется выходом воды на пойму, в этом случае начинается наводне-
ние — затопление территории Половодье формируется как талы-
ми снеговыми, так и дождевыми водами. 1аяпие снега на равнине
вызывает весеннее половодье, таяние высокогорных ледников и
снегов, а также выпадение сильных продолжи тельных осадков (на-
201
................>1.х) - половодье в теплую часть Года. В средней
„осе России таяние снега и половодье начинается и конце мар.
та-начале апреля, в субарктических широтах оно перемещается
на май —июнь......
Паводок— кратковременный непериодический подъем уровня
воды в реке, связанный с ливневыми осадками. Различают одно-
впковые. и многопиковыс наводки, одиночные паводки и паво-
дочныс периоды. Иногда наводки накладываются на половодье.
Особенно сильные наводки бывают на реках муссонного клима-
та. когда выпадает сиром ное количество осадков.
Межень — самое низкое положение уровня воды в реке В ме-
жень реки питаются только за счет подземных вод В России выде-
ляю! два периода межени — летнюю и зимнюю. Летняя межень
вызвана усилением испарения в связи с ростом температур, зим-
няя — отсутствием осадков в жидком виде.
Классификации рек ио условиям питания и водного режима. Из-
вестный русский климатолог А. И Воейков предложил первую
классификацию рек по условиям питания. Реки подразделялись
на три группы: реки, получающие питание почти исключительно от
таяния сезонного снега и ледников; рекщ получающие питание за
счет дождей; реки со сметанным питанием. Первую группу об-
разуют тундровые и высокогорные реки. Ко второй группе отно-
сятся муссонно-тропические, западно-европейские, средиземно-
морские и полупустынные реки. Третью группу составляют боре-
альные реки (реки Восточно-Европейской и Западно-Сибирской
равнин).
В I осени широко распространена классификация рек по вод-
ному режиму (Б. Д. Зайкова), по которой все реки России разде-
лены ил ipn болыпи ? I руины: с весенним половодьем, с половодьем в
теплую часть года и с паводочным режимом. Реки с весенним по-
tyu'nn'^41’.00?4''1овлеН|,Ь1М'|'ая,,|1ем снежного покрова, наиболее
захстон'г,11>1UI.I‘’ н ОС5-‘И1>- Здесь выделяются пять типов. У реккя-
п>я в ОС1Ч П iiv ,М 11,1 );||одас1ся Рс-»<ая и высокая волна полово-
пенскоч) пт! ,ас,ь ,ода сгок очснь мал. Реки восточно-евро-
,КГеРИЗУЮТСЯ весенним половодьем.
” °ССН,ШМИ наводками Реки
ловодьс и HOBbiHicHHiiu ™ HtBUC°KOc растянутое весеннее по-
Стрского типа наблютпетг К 1С'°М ” ОСс,,ью- у Рек восточно-си-
паводки и зимняя ме‘же!н >ЛпиСО^ОС ПОЛОВО'1ЬС- летне-осенние
невысокое растянутое unn^ РСк aAnhHICK<™> тина характерны
зимняя межень оводье, повышенный летний сток и
Реки с половодьсм в тспп\
восточного гнид е diciuovt. ' чаН1Ь,о;1а Делятся на реки дальнс-
нижой зимней меженио !рсос|1Чат,’,м летним половодьем и
половодьем, обх-словлетп 1к.РСКИ ,ШП1ь~1а{1'Ч'Ского тина е летним
^2 ‘ ,ая|Н1см ледников Реки с паводо"
чным режимом протекают в горных районах Крыма. Кавказа и
Карпа г Реки причерноморского типа имеют паводки в течение все-
го года. У рек крымского типа отмечаются зимние паводки
и летняя межень. Для рек северокавказского типа характерны
паводки летом и низкая межень зимой.
В настоящее время в России наиболее распространена класси-
фикация рек М. И. Львовича. Он разработал классификацию рек
по источникам питания и типам водного режима. В этой класси-
фикации (табл. 15 1) все источники питания и типы водного
режима имеют буквенный кол и количественные показатели. Каж-
дый из источников питания (дождевое, снеговое, подземное, лед-
никовое) может оказаться почти исключительным, составляя боль-
ше 80 % всего питания, иметь преимущественное значение
<50— 80 %) ^^преобладать (от 40 до 50 %). Сток может иметь
почт исключительное значение в один из четырех сезонов года
(больше 80%). преимущественное значение (от 80 до 50 %) или
преобладающее (от 40 до 50 %).
Сочетания различных источников питания и режимов стока в
течение года обусловили выделение типов водного режима рек.
Выделяются следующие основные зональные типы водного режи-
ма рек:
— реки арктического тина имеют исключительно леднико-
вое питание и сток исключительно летом, они обозначаются
С-Г;
— реки субарктического типа характеризуются преимуществен-
но снеговым питанием и преобладающим летним стоком (5%—еу);
— реки умеренного типа делятся на три подтипа: с преимуще-
ствен по дождевым питанием и преобладанием стока зимой (Rx—
fiy): с преимущественно снеговым питанием и с.оком преимуще-
ственно весной (5л — Ру)', с преимущественно дождевым питани-
ем и стоком преимущественно летом (Rx~Ey)
— реки субтропического типа имеют преимущественно дожде-
вое питание и сток преимущественно зимой (Rx— //j),
— реки субэкваториального типа имеют преимушес гвеннодож
Девос питание и сток преимущественно тстом Rx Еу),
— реки экваториального типа обладают исключите ьно Рждс-
вым питанием и стоком, преобладающим осенью (Rx—ay).
Речной сток, характеристики стока. Сток реки — перемете ше
воды В виде потока ио речному руслу — характеризуется объ-
емом, модулем, слоем и коэффициентом стока
Объем стока - количество воды (км’), проходящее через жи-
Нос сечение за год’
JV = QT,
г iir .. п п чехол воды; Т— количество
1 ic И — годовой ооъем стока. (/ расход о
Секунд в году (31.5- 10" с).
Распределение стока по сезонам зима л'1{ .umrm-goadn + + +
.<// он -ЦЭ«1ЭПП1ЛКИЭС1И + + +
// ОН’ИЛЭ! -ИЬОПГХЭИ 1I1J1OU 4-
О £ Хп aHHVVL’L'goadu + + Нс обнаружено (по имеющимся данным'
Ху он -HoaiooniXivitadu + +
у ОНЯ1Т1 -иьонгхои ии.ои He обнару- жено (no имею- щимся дан- ным)
лето Хэ aimeucL'goodu + + + + + + + +
‘<3 он -HoniaamXKnadH + + + + + + +
3 oiHirai -ИЬОИГХЭИ ИЛИОН + + + + +
весна Xd annmirgoodu + + + + +
Xj OH -паял aoiHAKnadu +
J OH'IL\T± -ИЬОНЛЮИ HlliOIJ +
Источник питания почти исключительно 5 1 преимущественно -Sa преобладание яг 1 почти исключительно 7? преимущественно Rx преобладание гх почти исключительно G преимущественно Gx преобладание gx почти исключительно U преимущественно Ux । преобладание их
Снеговое Дождевое Ледниковое V О г о i i—<
Головой сток в умеренных широтах рассчитывается >а I илроло-
гичсский гол, начинающийся с 1 ноября. В это время запасы влаги
в речных бассейнах, переходящие из одного года в другой, малы.
Модуль стоки количество волы в литрах, стекающее с еди-
ницы площади речного оасссйна в единицу времени'.
w _ Q 1000
F
где Q — расход воды; 1000 — коэффициент для пересчета метров
кубических в литры; Г— площадь бассейна реки.
Слои стока — слой воды в миллиметрах, который получается
при равномерном распределении всего объема стока И'по площа-
ди бассейна реки:
Коэффициент стока — отношение слоя стока к слою осадков р:
к = -100 %.
Р
Речной сток распределен по Земле зонально (рис. 15.3). Выде-
ляются следующие зоны стока.
В экваториальной зоне обильного стока его слой составляет 1000—
1500 мм в год, по месяцам сток распределен относительно равно-
мерно. Реки, протекающие в экваториальных широтах, характе-
ризуются большим годовым объемом стока. Годовой объем стока
Амазонки равен 7000 км3. Коэффициент стока в экваториальных
широтах колеблется от 35 до 45 %.
Субэкваториальные зоны характеризуются уменьшением слоя
стока от экваториальных лесов к тропическим пустыням от
1500 мм до 50 мм в год. Во времени сток распределен неравномер-
но — больший сток приходится на сезон дождей.
В тропических зонах выделяется два сектора. Западные и цент-
ральные части материков имеют небольшой слой сгока — от 50 мм
в год и меньше. Коэффициент стока уменьшается до 5 %. Река Нил,
являясь самой длинной рекой мира, имеет неоольшой годовой
объем стока — 73 км3. На восточных окраинах материков слой сто-
ка возрастает до 1000 мм в год из-за выпадения большого количе-
ства осадков. _
Субтропические зоны состоят из трех секторов Зала,шыи сек гор
«мест слой стока около 400 мм в год, сток приурочен в основном
к зимнему периоду. Сток центрального сектора менее эО мм в гот.
в восточном секторе слой стока возрастает до 400 мм в год благо-
даря выпадению муссонных дождей.
Рис. 15.3. Распределение
206
слоя стока за год
207
Репсового полушария выделяется четыре сек-
400- 1000 мм в год, В11утрима.
ХковыО - со слоем стока до 100 мм в год, восточный -
» сХ стока 500 мм в год и пустынный - с транзитным стоком.
V ктопнейших РСК умеренных широт (Лена, Ооь, Ьнисеи) годо-
вой объем стока колеблется в пределах 300 - 50' 'км В умеренных
широтах коэффициент стока увеличивается к северу до 60 % из-за
уменьшения испарения и почти полного сокра! хения фильтрации
в многолетнемерзлые горные породы.
В субполярной зоне Северного полушария слои стока составляет
200 мм в год и менее.
Величина и изменчивость речного стока зависит от всего ком-
плекса природных условий. Важнейшим фактором формирования
стока является климат. Он определяет величину увлажнения суши,
зависящую от количества осадков и испаряемости. Чем больше
количество осадков и меньше испаряемость, тем, при прочих рав-
ных условиях, выше увлажнение территории и больше сток. Боль-
шое значение имеет интенсивность выпадения осадков. Ливневые
осадки дают больший сток, чем обложные осадки, так как време-
ни для испарения и просачивания мало.
Речной сток зависит от свойств почвы, ее водопроницаемости
и влагосмкости. Водопроницаемость и влагоемкость почвы
определяют величину поверхностного стока, расход воды на
испарение, транспирацию и питание подземных вод. Если почвы
являются водонепроницаемыми, то поверхностный сток увели-
чивается, а подземный уменьшается. Если почвы обладают боль-
шой инфильтрационной способностью, то поверхностный сток
уменьшается, а подземный увеличивается. Влагоемкие почвы
ккумулируют много влаги, следовательно, возрастает расход воды
на испарение и транспирацию и уменьшается поверхностный сток.
лиянис геологического строения на речной сток определяет-
ся зол проницаемостью горных пород, зависящей от их пористо-
сти. трещиноватости, растворимости и других свойств. На терри-
пппл'’ СЛ0Жсииои Ч^Щнноватыми или растворимыми горными
поз ' 1°верхност,,Ь1Й сток уменьшается и увеличивается
с юев Г ivnnv^°MC Т0Г°’ пмсст значсние залегание водоупорных
просочившиуга ? 1С1аиие водоупоров способствует сохранению
строение оппеч-иТ °ТраСХОДОВаНИЯ на испарение*. Геологическое
питания ползем^?СТ степень заРегулированности стока, условия
пых пород имеют пйЛ°ЛаМИ' Если в Рсчной Долине пласты гор-
ДОЛЯ Подземного питан ">\акк',ка°Л,'НЬ'- у рски Увеличивается
руслу. ’ TdK Kcik подземный сток направлен к
факторы Крон ь^ t^pTbTlVTt ТОК непосРелственно и через другие
затем испаряются Растенш^п’^101 Д° 50 % осадков’ которые
я Увеличивают испарение благодаря
транспирации. Вместе с тем они уменьшают нагревание почвы и,
с.тецова ГиЛьно, сокращают испарение с нее. Растительность со
действует накоплению снега и замедляет его таяние, поэтому в
почву, покрытую растительностью, просачивается больше воды,
чем с поверх!юсти, лишение й растительного покрова. Лесная под-
стилка ооладает большой влагоемкостыо и повышенной водопро-
ницаемостью, она способствует инфильтрации осадков в почву
В целом растительность оказывает регулирующее воздействие на
сток, уменьшая поверхностный и увеличивая подземный стоки
Рельеф оказывает большое воздействие на величину и распре-
деление стока. Особенно велико влияние гор. С высотой количе-
ство осадков увеличивается до определенной высоты, следова-
тельно. увеличивается сток. Например, па северном склоне
Большого Кавказа на высоте 500 м сток равен 200 мм, на высоте
2000 м он возрастает до 1550 мм (М И. Львович) Особенно замет-
но увеличение стока на наветренных склонах. Например, на запа-
де (северный склон Большого Кавказа) сток увеличивается на
100 мм на каждые 100 м высоты, на востоке — всего на 50 — 60 мм.
Во внутренних частях горных областей сток меньше Крутизна скло-
ни оказывает влияние на режим и интенсивность стока, но почти
не влияет па его величину. Было доказано (М И.Львович), что
величина стока зависит прежде всего от свойств почв, а крутизна
склона не является фактором инфильтрации почв.
Озера уменьшают поверхностный сток, так как с водной по-
верхности происходит испарение атмосферных осадков, стека-
ющих в озерные котловины. Особенно большое значение озера
имеют как регуляторы стока. В озерных котловинах проточных озер
задерживается часть весеннего стока; летом из озера происходи
пополнение речного стока Расход воды рек, вытекающих из таких
Ojep, почти не меняется в течение года.
Большое влияние на сток в настоящее время оказывает хозяйс ен-
ная деятельность человека. Воздействие ее на сток может оыть как
косвенным, так п непосредственным Косвенное влияние осуществ-
ляется в результате вырубки лесов, распашки полей, застройки мест -
пости и т.д. Непосредственное воздействие на величину и режим
стока происходит в результате забора воды для хозяйствснно-быю-
вых нужд, промышленности и сельского хозяйства. Регулирование
'-тока осуществляется путем создания водохранилищ на реках
Энергия и работа рек. Движение волы в реке — тур улентнос
(вихревое), т.е в каждый момент времени меняется направление и
екоросз ь. Средняя скорость определяется расстоянием, пробегаем ,.м
потоком за единицу времени, и рассчитывается по формуле ези
г = С\ ЯД
!де v — скорость; С —
Шероховатости русла и
коэффициент Шсзи. который записи! ог
определяется крупностью наносов, строе-
209
н„ем рхсла н растительностью; R - гидравлический радиус _
отношение плошал» живого сечения к смоченному периметру,
Ге шине подводного контура реки (гидравлическим радиус прак.
гичсски равен средней глубине реки); / - уклон реки.
Скорости в русле уменьшаются от поверхности ко дну и от
середины потока' к берегам. Распределение скорости от поверх-
ности ко дну по вертикали показывает годограф, а распределение
по поверхности — эпюра скоростей. Линия максимальных скоро-
стеи _ динамическая ось потока — проходит на небольшой глу-
бине пол поверхностью воды (0,2 глубины реки), так как повер-
хностные скорости уменьшаются из-за встречного ветра, изгибов
русла, образования льда. Стрежень потока — это линия макси-
мальных поверхностных скоростей. На прямолинейных участках
реки стрежень располагается посередине реки, на излучинах рус-
ла он переходит от одного вогнутого берега к другому.
Живая сила потока определяется по формуле
rSpr5
2g
где F — живая сила реки; S — плошадь живого сечения; и —
скорость; £ — ускорение свободного паления; р — плотность воды,
равная I г/см3.
Энергия расходуется на размыв (эрозию русла), перенос мате-
риала и аккумуляцию. Твердые минеральные частицы, переноси-
мые рекой, называются речными наносами — аллювием. Они об-
разую 1Ся вследствие размыва поверхности бассейна реки и русла.
Речные наносы подразделяются на взвешенные и влекомые. Взве-
шенные наносы переносятся в самой толще воды, влекомые —
перемещаются по дну. Четкой границы между двумя видами нано-
сов не существует. Чем больше скорость реки, тем более крупные
наносы переходят во взвешенное состояние. При уменьшении ско-
в7рГпчи°ЛеС Д? ПНЫе частицы опускаются на дно и становятся
ними м и** - ычно считалось, что на равнинных реках с песча-
шенных 1ИНПГП В^комые наносы составляют 10% объема взве-
на веках России лнако п“ие исследования, проведенные
наносов на ппп|Ты1П°Ка3аЛИ’ ЧТ0 в ряде слУ',аев объем влекомых
горных веках"с реках пРепышает объем взвешенных На
больше, чем взвешенных n™0BMCM ^личина влекомых наносов
------ водой по nuv пп П закону ЭРИ’ масса частиц, псреме-
ропорциопальпа скорости в шестой сте-
щаемых
пени:
где Р~
Р —
ший от формы'и^отно'сГ. чаГипТЬ: * ~ коэ<М’иииент- завиСЯ'
2)0
Если скорость увеличилась в два раза, масса частиц, которые
река способна переносить, увеличится в 64 раза. Поэтому горные
реки могут перемешать крупную гальку и валуны. Влекомые
наносы передвигаются слоем мощностью в несколько десятков
сантиметров, скорость их движения может достигать сотен мет-
ров в год.
Взвешенные наносы характеризуются расходом и объемом стока
наносов Расход взвешенных наносов определяется количеством
(массой) минеральных частиц, переносимых потоком через жи-
вое сечение за единицу времени (кг/с), а объем стока взвешенных
наносов — массой минеральных частиц, проносимых рекой через
живое сечение за год (млн т). Объемы стока взвешенных наносов
для некоторых рек приведены в табл. 15.2.
Зная расход воды и количество взвешенных минеральных час-
тиц, можно определить мутность воды, т.е. содержание взвешен-
ных минеральных частиц в 1 м' воды. Мутность воды зависит от
скорости течения реки и количества взвешенных наносов. При
увеличении скорости течения большее количество наносов пере-
ходит во взвешенное состояние и мутность реки увеличивается.
Наибольшая мутность воды отмечается посередине реки и у дна;
у берегов мутность воды меньше, так как уменьшается скорость
течения реки. Мутность воды изменяется по сезонам года. Наи-
большая мутность на реках с весенним половодьем наблюдается
весной, в летнюю межень она резко уменьшается.
Табл ина 15.2
Объем стока взвешенных и растворенных наносов некоторых рек
Река Взвешенные наносы, млн т Растворенные наносы, млн т Объем стока, км’
Амазонка 1000 211,5 7000
Волга 25 54,4 252
Инд 450 40,8 120
Миссисипи 211 64.7 600
Нил 62 14.3 73
Обь 13 33,8 400
Хуанхэ 1500 13 63
Янцзы 430 36,2 984
з 1 1
В цепом распределение мутности воды на территории России
зон пьно Небольшую мутность воды имею 1 еки лесной зоны -
менее 50 г/м5 Это объясняется наличием естественного раститедь-
ного покрова, отсутствием распаханных земель, небольшими ук-
пончми территории. В лесостепной и степной зоне мутность возра-
стает до >00 г, м1 Увеличение мутности связано в основном с рас-
паханиостыо территории. Большой мутностью воды отличаются
реки пустынь
Речная вода - раствор, в котором присутствуют растворен-
ные соли причем их концентрация в речной воде небольшая
Это объясняется выпадением атмосферных осадков на поверх-
ность реки, стоком слабоминерализованных снеговых и дожде-
вых вод.
По степени минерализации О.А.Алекин выделяет реки с ма-
лой (до 200 мг/л), среднем (200-500 мг/л), повышенной (500-
1000 мг/л) и высокой (более 1000 мг/л) минерализацией. По со-
ставу солей деление рек аналогично делению подземных вод
В зонах избыточного увлажнения умеренного и экваториального
поясов реки имеют воду гидрокарбонатно-кальциевую с минера-
лизацией около 200 — 500 мг/л, так как при избыточном увлажне-
нии хорошо растворимые хлоридные и сульфатные соединения
промываются поверхностным стоком Повышенной минерализа-
цией (до 1000 мг/л) отличаются реки пустынь и полупустынь тро-
пического и субтропического поясов, в воде возрастает доля
натрия, калия, хлора. Рек сульфатного класса встречается доволь-
но мало. Это реки Казахстана, западной Туркмении, Приазовья,
некоторые реки Северного Кавказа. В течение года в связи с изме-
нением водности рек химический состав воды немного меняется.
Н (пример. весной возрастает доля кальция и гидрокарбонатов,
летом увеличивается содержание сульфатов.
Ко шест во растворенных веществ характеризуется расходом и
ооъемом стока. Расход растворенных наносов — количество ра-
створенных веществ, проходящих через живое сечение реки в I с.
прпгр^-г Т°Ка рас1В0Рениых наносов — количество растворенных
в? проходящих через живое сечение реки за год.
изменен!^ л^ИИ ” ле 10ВЫИ режимы рек. Термический режим — это
ется погпоп1еимгРаГ^РЬ1 ВОДЬ1.В рске в течение года. Он опрсдсля-
ным излучением М солнечной радиации, эффсктив-
парение чо пма^”011 noBePx,IOCT”- затратами теплоты на ис-
мосферои и ожгм^1' '1 Т конлснсаиои, теплообменом с ат-
на три класса- Р’С 3 По тепловому режиму реки разделяют
воды в тсчениеПгоча-ВОД°П бе3 ссзонных колебаний температуры
воды,Рне замеНр?аюшие^ колебаниями температуры
212
- реки с большими сезонными колебаниями температуры вош
замерзающие зимой.
Суточ! ые колебания температуры воды в реках составляют
1 —2 , в м тлых р ах они во растают до 7 Максимальная темпе-
ратура воды в течение суток наблюдается около 16—18 ч мини-
мальная на восходе Солнца. По живому сечению реки днем
температура воды выше у берегов и на поверхности, ночью —
в середине потока и на глубине. Однако вследствие турбулентно-
сти температура в потоке изменяется мало.
У малых и средних рек. протекающих в одном климатическом
поясе, температурный режим практически одинаков на всем про-
тяжении. Большие реки, протекающие через разные климатиче-
ские пояса, имеют неодинаковый температурный режим в раз-
личных частях. Температура воды в большой реке, текущей с юга
на север, как правило, выше, чем температура воды впадающего
в нее притока. У рек. текущих с севера на юг. температура воды
ниже, чем температура воды притока. Наиболее сложный темпе-
ратурный режим наблюдается у рек с большими сезонными коле-
баниями температуры волы, замерзающих зимой. Такие реки про-
текают в умеренных широтах. Зимой под ледяным покровом вода
у поверхности реки имеет температуру около нуля. Весной в пери-
од повышения температуры воздуха и осенью в период се пони-
жения изменение температуры воды несколько запаздывает. Мак-
симальная температура воды наблюдается летом в июле, мини-
мальная — зимой.
Температура речной воды зависит от источников питания
У рек. берущих начало у края ледника, температура в середине
лета может понижаться из-за притока холодных ледниковых вод.
У рек, имеющих большую долю подземного питания, темпера-
тура воды летом немного понижена, зимой — повышена. Темпе-
ратура воды в реках, вытекающих из озер, весной немного
понижена, так как поступает более холодная вода из озера.
Осенью, наоборот, температура воды более высокая, так как из
озера поступает теплая вода.
Ледовый режим — совокупность повторяющихся процессов воз-
никновения, развития и исчезновения льда на реках в течение
гола.
По характеру ледового режима реки подряд являются и .
- реки с устойчивым ледовым покровом в течение всей зимы
реки с неустойчивым ледовым покровом, вскрывающиеся
во время оттепелей: ___
- реки с ледовым покровом, образующимся не каждый год
На замерзающих реках выделяют три периода:
^остав. вскрытие. Зимой при понижении температуры воз.1 а
йо - 5 С на реках умеренного и субарктического поясов начинавтся
1Л,....... льда. I la участках рек с малым уклоном и небо;..
скоростью "течения (ЛО 0.2 м/с) переохлаждение вот.июлюлает-
си ?о ?к< В тонком поверхност ном слое. Ледянойi покров форм,,,
птею, большей частью в результате смыкания заберегов. В реках
со скоростью течения более 0,4 м/с перемешивание воды способ-
ствует переохлаждению веси толши волы, поэтому образование
льча происходит па разных глубинах и на дне. У берегов появля-
югся забереги, на поверхности — ледяные иглы, сало, блинчатый
лсд В толще воды возникают ледяные крис аллы - шуга, процесс
крист аллизанип у дна приводит к формированию лонного льда.
При выпадении снега на поверхность воды образуется снежура, а
ее скопление в местах сужения русла вызывает зажоры По мерс
охлаждения воды начинается образование льда непосредственно
на водной поверхности вдали от берегов В процессе образования
льдин участвуют скопления сала, шуги, снсжуры. На больших ре-
ках процесс замерзания продолжается 10— 12 дней, на малых ре-
ках — до 7 дней.
Формирование ледяного покрова по длине рек происходит пу-
тем образования ряда перемычек в местах малой водопропускной
способности русла. Между перемычками кромка ледяного покро-
ва перемешается вверх по течению в результате образования и
движения льда. Скорость перемещения кромки может достигать
100 км в сутки. Реки, текущие в широтном направлении, замерза-
ют почти одновременно по всей длине. Реки, текущие в меридио-
нальном направлении, замерзают постепенно: от верховья вниз
но течению (если протекаю! с севера на юг) пли от низовий вверх
(если текут с юга на север).
Продолжительность зимнего ледостава зависит от температу-
ры продолжительности и устойчивости зимнего сезона: река Лена
У Якутска имеет 210 дней ледостава, Ока - 139 дней, Висла -
дней, арасгание толщины льда па реках происходите начала
ле юс га на нулем кристаллизации воды на нижней поверхности ле-
|>щщи покрова, промерзания шуги под ледяным покровом, а также
бм*Ь|пУЛР,.а,НЬ1 гнавшего снега па поверхности льда. Из-за
обо 4vin - 1е1,1,я и 1,1 |”,1Х0Да грунтовых вод на поверхности льда
может Гм пт 'J'l J1’1"11.1' ^ак,,м образом, происхождение полыньи
пая толпшпч/и Д|1’,ами‘1сскмм» так и термическим. Максималь-
ся в ^;ххж^(!оч,с,;скон части р°сс,ш ,,аблк,даст'
» койне марта (до 220 Jm) и,.?. М)‘ ,,а реках азиатской части
Востока HanacT iiiup тЛ ’ ‘ pLKax Восточной Сибири и Дальнею
НИЯ наледей. ' |ци”ы льда происходит за счет образова-
нсратуры воздуха'к ,р11 ,!ерсходе среднесуточной тем-
солнечной радн-шии игельным значениям под влиянием
В процессе искр т я , ^ЖУ Ta™X Ьод “ адвекции теплоты
’ ,и*'лслястся нисколько стадий: изменение
Г I .'1
внутренней структуры льда, таяние снега на поверхности льда
л самого льда, подъем ледяного покрова талыми водами, под-
вижки и торо пение льда Приток талых вод вызывает польем
уровня воды, лсд всплывает, и у берегов появляются полосы
чистой воды закраины. На реке наблюдаются подвижки,
торошение льда, ледяной покров разбивается на отдельные льди-
ны и ледяные поля. Начинается движение льдин вниз по тече-
нию — весенний ледоход. При движении льдин вниз по тече-
нию в сужениях русла, на поворотах реки могут образоваться
заторы. Особенно часто образуются заторы на реках, текущих
с юга на север, так как в низовьях ледоход начинается позже
и поверхность воды сше иодо льдом. Заторы на реках приводят
к значительному повышению уровней воды и могут вызвать ка-
тастрофические наводнения. Заторы на реке Ясне весной 2001 г.
вызвали повышение уровней до 20 м и затопление городов
Ленек, Олекминек и др. Продолжительность весеннего ледохо-
да на больших реках, текущих с севера на юг, может достигать
10 — 20 дней.
Реки — уникальный природно-аквальный комплекс, в кото-
ром во взаимосвязи находятся растения и животные, населя-
ющие реку, русло, речные отложения и природная вода. Реки
дренируют территорию, образуют своеобразные формы рель-
ефа — речные долины, террасы, поймы. Реки с незапамятных
времен используются человеком и масштаб использования
постоянно растет.
15.3. Озера
Озеро — естественный водоем с замедленным водообменом,
нс имеющий двухсторонней связи с оксаном. Объем озерн й воды
составляет 278 тыс. км1, или 0,016 % всего объема воды. Озеро —
природно-аквальный комплекс, в котором взаимодействуют при-
родные воды, растительность и животные, рельеф и грунт —
сапропель.
Озера распространены по поверхности суши повсеместно. Наи-
большее количество озер характерно для увлажненных районов
Древнего оледенения (север Европы, Северной Америки), много
°зер в районах многолетней мерзлоты, па поймах рек. Наиболь-
шее число крупных озер с плошадью более 100 км находится в
Африке, Азин и Северной Америке. В 1945 самых крупных озе-
рах Земли сосредоточено около 95 объема всех озерных вод.
Самое большое соленое озеро по площади — ас пи j с кое мор. а
самое большое пресное озеро - Верхнее. Наиоольшии ооъем воды
сосредоточен в Каспийском морс, а среди пресных• ^Р
» Байкале. Байкал является самым глубоким озером на Земле
О'абл. 15.3).
т а 6.7 ица 15 3
Площадь, максимальная глубина и высота над уровнем моря
некоторых озер Земли
Озеро Плошать, км; Глубина, м Высота нал уровнем моря, м
Каспийское море 371000 1025 -28
Верхнее 84 130 393 183
Виктория 69000 so 1134
Танганьика 34 000 1470 773
Байкал 31 500 1637 456
Онтарио 19 554 236 75
Ладожское 17700 230 л
Эйр 15 000 Наполняется во время дождей -12
Титикака 8300 304 3816
Мертвое море 1050 356 -395
Озеро характеризуется длиной, шириной, изрезанностью береговой
.шнии, объемом и глубиной'.
— длина — кратчайшее расстояние между двумя наиболее уда-
ленными точками на берегах озера;
— площадь — площадь водного зеркала без островов;
срсдняя ширина — отношение площади водного зеркала к
вой TMHMiTvH0CTb бсреговоп -ЗИНИИ — отношение длины берего-
площади озер^1ИНе Окружности площадь которого равна
нтсов°^Хоченмк1И котловнны ~ сумма объемов усеченных ко-
батам; Х между плоскостями, проведенными по изо-
максима^ьнад Габина опое ле ^отношение объема к плошади-
ниями. ' с редетяется непосредственными измере-
пени постоянства °поой<? еРа подразделяются по плошали, сте-
мена. термическому режим^Т"10 котдовин’ характеру водооб-
тания водных организмов и доЛИнералнзации вод. условиям пи-
216
По люадлй» озера подразделяются на очень большие (с площа-
дью свыше 1000 км), большие (1000-100 км1), средние (100-
10 км*) и малые (с площадью менее 10 км2).
По степени постоянства озера делят на постоянные и вре-
менные. Постоянные озера имеют воду в течение длительного
времени Временные озера заполняются водой только во влаж-
ные периоды.
По происхождению озерных котловин озера делятся на эндоген-
ные и экзогенные. Эндогенные озера — это такие озера, котловины
которых созданы внутренними процессами, котловины экзоген-
ных озер созданы внешними процессами
Эндогенные озера подразделяются на тектонические и вулка-
нические. Тектонические озера возникают в крупных тектоничес-
ких прогибах на равнинах (озера Ладожское. Верхнее), в текто-
нических предгорных впадинах (озеро Балхаш), в разломах
грабенах (озеро Байкал. Танганьика). Большинство крупных озер
Земли имеют котловины тектонического происхождения.
Вулканические озера расположены в кратерах потухших вулка-
нов (кратерные озера на Яве. Новой Зеландии), в старых разру-
шенных кратерах — кальдерах (кальдерные озера — Курильское
и Кроноцкое). Своеобразными вулканическими озерами являют-
ся озера-маары, образовавшиеся в трубках взрыва — маарах Вул-
канические озера могут образоваться вследствие подпруживания
рек продуктами вулканизма — лавой, пеплом (озеро Киву в
Африке).
Среди экзогенных озер выделяются ледниковые, водно-эрози-
онные и водно-аккумулятивные, карстовые, суффозионные, эоло-
вые. метеоритные, органогенные. Ледниковые озера образуются в
результате аккумулятивной и экзарационной (разрушительной)
деятельности ледника на равнине и в горах К горным экзараци-
онным озерам относятся каровые озера Альп, Кавказа,^троговые
озера Скандинавии. Морснно-запрудные озера в горах образуются
в результате запруживания моренными отложениями речных до-
лин В таких котловинах находятся крупные альпийские озера H i
равнинах экзарационные озера образовались в котловинах, создав-
шихся при движении материковых льдов Они распространены в
пределах Балтийского и Канадского шитов. К аккумулятивным
озерным котловинам относятся моренные озера на Восточно-ев-
ропейской равнине (озера Белое. Лача. Воже). Моренно-запруд-
ные озера возникли при запруживании мореной долины стока
(озеро Сайма).
К водно-эрозионным и водно-аккумулятивным озерам относя с
старицЬц дельтовые озера, плесы пересыхающих рек. запрудные
озера. Озера-старицы возникают на меандрпруюших реках в ре-
зультате прорыва шейки меандры. Запрудные озера иораз>ют я в
Результате горных обвалов (завальные котловины озер Сароско, о
2Г
,,, П MvnraG, Гекгсль на p. Аксу) или в результате подпруживаиия
пек конусами выноса боковых притоко >
1 К^пювые озера возникают в областях, сложенных раствор,,-
ними п родами - известняками, гипсами, доломитами. Выщела-
ч,,,,ан,"- пород приводит к образованию глуоокнх, округлых
котловин таких озер много на Урале, Кавказе, в Крыму. Термо-
карстовые озера формируются в местах распространения много-
лстнемерзлых горных порол в результате их протаивания и про-
садки грунта.
Суффозионные озера появляются олагодаря просадкам, вызван-
ным вымыванием (суффозией) подземными водами мелких нера-
створимых частиц (озера Казахстана и Центральной Азии).
Эоловые озера расположены в котловинах выдувания, создан-
ных ветром. Заполняются водой они в результате затопления реч-
ными или морскими водами (озеро Текс в Казахстане).
Органогенные озера возникают на болотах тундры, лесотундры,
тайги пли среди коралловых построек. Котловины озер создаются
в результате неравномерного нарастания мхов или полипов.
Котловины метеоритных озер возникают в результате паления
метеоритов.
Но происхождению водных масс выделяют озера с современ-
ной и реликтовой водой. Большинство озерных котловин запол-
нено водой атмосферного происхождения, но некоторые, воз-
никшие на месте отступившего моря, имеют реликтовую морс-
кую воду. К водоемам с реликтовой водой относятся Каспийское
море (вода солоноватая), озера Ладожское, Онежское (вода пре-
сная). Опреснение волы в Ладожском и Онежском озерах произошло
благодаря притоку' пресных речных вод и выпадению большого
количества атмосферных осадков. Вода в Каспийском море оста-
ется солоноватой, так как количество атмосферных осадков на
этой территории значительно меньше и велико испарение.
ннерадизация озер с современной водой зависит от климата. Вода
в озерах расположенных в умеренном и экваториальном поясах, как
равило. пресная, в засушливых условиях тропиков — соленая.
етг<1°ДНЬ,И аланс* Водный режим. Приход воды в озеро определя-
пр|1ТОКОМ ПОВСрхНОСТНЫХ и подземных вод и кон-
Знтчемир п лавна51 статья прихода озерной воды — речной СТОК,
стовых област«С?1НОГ° СТОКа 15 ,1Итанин озер невелико, но в кар-
дать заметные пД">Же1 К° В03Расти- Конденсация влаги может
ной водой Р чехп ?ЛЬТгГШ На повеРхностн крупных озер с холод-
траиия. забор возьмгЛп’КП испаРение, сток из озера, инфиль-
хола ,, расхода определяет 2^Х^Йр<°ТН0ШеМИе
пь1п:хТоХо^~₽а - --ре wyn;
В хорошо проточные оч ’nn п < пРоточ'“ле, бессточные и глухие-
палаег несколько рек и одна вытекает.
Вода в этих озерах непрерывно сменяется, она пресная и чистая
Такие озера находятся в областях нормального н избыточного
увлажнен!в озера Ладожское, Чудское), В мало проточные озера
тоже впадает неско. ько рек, но сток осуществляется периодиче-
ски- Подобные озера расположены в областях недостаточного
увлажнения, вода в них имс ст повышенную минерализацию. В бес-
сточные озера могут впадать реки, иногда довольно значитель-
ные, но ст эка из них н т (Каспийское, Аральское моря). Глухие
озера не имеют ни притока, ни стока. Глухими являются неболь-
шие озера вну ри болот, соленые озера полупустынной зоны,
каровые озера в горах.
Водный баланс определяет водный режим озера. Водный ре-
жим — закономерное изменение уровня воды, площади, объема
воды в озере. При положительном балансе уровень воды озер по-
вышается, при отрицательном — понижается. Если водный ба-
ланс равен нулю, уровень воды в озере остается постоянным. Чем
больше разность между приходом и расходом, тем значительнее
колебания уровня. Повышение уровня воды в озере сопровожда-
ется увеличением испарения, а значит, и расхода воды. При уве-
личении прихода воды в бессточных озерах уровень воды подни-
мается и озера могут превратиться в проточные. При уменьшении
прихода уровень воды понижается, площадь озера сокращается,
испарение уменьшается и озеро превращается в бессточное
Колебания уровня воды в озере бывают периодическими и
непериодическими. Периодические сезонные колебания проявля-
ются по-разному в озерах, расположенных в разных климати-
ческих условиях.
Уровень озер в арктическом и субарктическом поясах определя-
ется атмосферными осадками к стоком талых вод, испарение имеет
небольшую величину. Зимой и весной наблюдается низкое с.о-
янис уровней воды, летом из-за притока талых вот уровень воль в
озерах повышается.
Колебания уровня воды в озерах умеренного пояса Северною
полушария различны в западном, внутриматср! ковом и вое ноч-
ном секторах. Озера в западном секторе полноводны в течет с
всего года, максимальный уровень волы в озерах наблюдается осе
нью и зимой с связи с увеличением количества осадков и умень-
шением испарения Уровень воды в озерах внугриматерикового
сектора характеризуется значительными сезонными колебания-
ми: уровень воды в озерах повышается весной из-за притока талых*
вод. Летом и зимой уровень воды в озерах понижается, летом из-за
испарения, зимой из-за выпадения осадков в твердом виде
Осенью наблюдается повышение уровня волы, связанное с умень-
шением испарения. Уровень воды в озерах в< < 111 > Г >
повышается летом из-за выпадения муссонных дожде шмон jpo-
вень воды понижается
в субтропическом поясе в западном и внутриматсриковом сек-
тоЛ-Золее высокое положение уровня воды в озерах наблю-
дяI зимой, оно обусловлено выпадением атмосферных осад,
ков Летом уровень озер резко понижается. Подобный водный
режим имеют озера в тропическом поясе, но летом они могут
^Озера субэкваториального пояса наиболее высокий уровень воды
имеют летом в связи с выпадением огромного количества атмо-
сферных осадков. Зимой уровень воды понижается.
Озера экваториального пояса характеризуются высоким поло-
жением уровней воды в течение всего года.
Вековые и многолетние колебания уровня озер — наиболее
яркое проявление гидрологического режима водоемов, они ока-
зывают и наиболее сильное воздействие на хозяйственное исполь-
зование. Основная причина таких колебаний — климатическая.
А В Шнитникову в результате исследования режима озер юго-
восточной части европейской территории России и Западной Си-
бири удалось установить вековые колебания увлажненности на ог-
ромных пространствах Евразии. Шиит ников обнаружил цикличес-
кие колебания уровня озер и увлажненности с периодом 1850 лет.
Непериодические колебания вызываются интенсивными атмосфер-
ными осадками, сбросом воды из водохранилища вниз по реке,
впадающей в озеро, или нагонами.
Физико-химические свойства озерных вод. В озерной воде нет
характерного для оксана постоянства состава солей и соотноше-
ния между основными ионами. От речных вод озерные волы отли-
чаются большей соленостью и разнообразием состава солей. Вода
озер характеризуется химическим составом и степенью минера-
лизации. Состав солей в основном определяется поверхностным и
подземным стоком, некоторые соли образуются в самом озере
при растворении пород дна или жизнедеятельности населяющих
его организмов. Расходуются химические элементы в результате
шштщХ реЧНЬ1,ми водаш1' осаждения на дно, потребления орга-
гм-тппгжДПе/<п солености озера делятся аналогично всем водам
0 по 1 ^Ь' Ь|ДСЛЯКУ] озера пресные — с содержанием солей от
Д0Т ' до 24-7У“> солсные - более 24,7%.
сильносоленые (рассолы) - больше 47 %0.
на гидрока^о^яты!0^153 ДСЛк ТСЯ: по прсоблаДающсмуанпону —
юшемх катионуи1е’.СУЛЬ^аТ,,ые’ хлоридные; по преоблааа-
вые. В зонах с’избыл Кадьииевые> магниевые, натриевые, калие-
нмеют гилрокарбон 1ТНЛ ЫМ ИЛИ ,,ормальным увлажнением озера
лостаточ’ПР“«У» ПОДУ- В зонах с не-
степенно накапли^ отеГп Л^. .'1С "Меют стока’ соли в них по-
хлора. вода становится сп- 1ЯКИХ озерах возрастает доля натрия и
22о ловится солоноватой. В некоторых соленых озерах
вода пред тавляст собой рассол, или рапу, содержащую соли в
состоянии, близком к насыщению. Если насыщение достигнута,
начинается осаждение солей. Минеральные озера, в которых про-
исходит осаждение солей, называются самосадочными.
Самоса.ючные озера по преобладающему элементу делятся на
три основных тина, кароонатные, сульфатные, хлоридныс. Уве-
личение асутиливостн климата вызывает осаждение солеи в озе-
рах. В первую очередь осаждаются наименее растворимые карбо-
наты (содовые озера в Кулундинской степи). Во вторую очередь
осаждаются сульфаты, например мирабилит (залив Кара-Богаз-
Гол Каспийского моря). И наконец, последними осаждаются
хлорилы, например галит (поваренная соль) в озере Баскунчак.
При увлажнении климата наблюдается обратный процесс — в
хлоридных озерах начинают растворяться сульфаты, затем кар-
бонаты .
Самые соленые озера на земле — Гюсгундак (374 %«), Мертвое
море (270 %о).
В озерной воде растворены газы, большое значение имеют кис-
лород, углекислый газ, сероводород. С увеличением температуры
содержание газов в воде уменьшается. В холодных глубоких озерах
много кислорода, в мелких хорошо прогреваемых озерах содержа-
ние газов уменьшается. Кислород поступает в озера в основном из
атмосферы или продуцируется в процессе фотосинтеза. При из-
бытке кислород уходит из воды в атмосферу. Он расходуется при
дыхании водных организмов, при разложении и окислении орга-
нического вещества. Содержание кислорода — непременное усло-
вие жизни и развития организмов. Сероводород может образоваться
в придонных слоях озер при разложении органических веществ в
условиях отсутствия кислорода.
Термический и ледовый режимы озер. Термический режим
это изменение температуры воды в озере в течение года. Для боль-
шинства озер приход теплового баланса составляют радиацион-
ный баланс: теплота, поступающая из атмосферы при туроу ент-
иом теплообмене; теплота, поступающая с речным стоком и под-
земными водами; теплота, выделяющаяся при конденсации или
льдообразовании. Теплота расходуется на передачу в атмосферу. в
грунт, на испарение, на таяние льда. Часть теплоты уходит из озе-
ра с речными и подземными водами. Нагревание и охлаждение
°зср происходит главным образом через водную поверхнос гь
Передача теплоты по вертикали осуществляется ветровым
волнением плотностной конвекцией, молекх ярной гс
г* ро водностью, течениями. Термическая стратификация озер
Распределение температуры в направлении от поверхности к дну
выделяют три типа температурной стратификации прямая тем
чературная стратификация, обратная температурная стратифи-
к<Щия и гомотермия. Прямая температурная стратификация
221
это стратификация, при которой наблюдается уменьшение тем.
пертры воды в направлении от поверхности к дну. Ооратная тем-
"е Хая стратификация - это увеличение температуры юды
ОТ поверхности к дну. Равномерное распределение температуры
воды от поверхности до дна называется гомотермиеи. Термиче-
ская стратификация зависит от сезона года и географической
широты места.
По типу температурной стратификации все пресноводные водое-
мы мира подразделяются на три группы (классификация Ф А.Фо-
реля):
____полярные (холодные) с температурой в течение .ода ниже
4 С и с обратной температурной стратификацией: такие озера су-
ществуют высоко в горах или в арктическом поясе,
— тропические (теплые) с температурой в течение года выше
4'С и с прямой температурной стратификацией. Такие озера распола-
гаются в экваториальном, субэкваториальном и тропическом поясах;
— умеренные (смешанные), у которых тип стратификации из-
меняется в течение года. Такие озера существуют в субтропиче-
ском. умеренном и субарктическом поясах.
Самый сложный ход температуры воды наблюдается в озерах
умеренных широт Зимой в период зимнего охлаждения в озерах
возникает обратная температурная стратификация. При пониже-
нии температуры воды от 4е до О °C вода становится легче и оста-
ется на поверхности. Поэтому охлаждается только небольшой по-
верхностный слой воды вследствие молекулярной теплопровод-
ности. На глубине температура воды — около 3 —4СС.
Весной в период весеннего нагревания, при увеличении тем-
пературы от 0° до 4 С, вода становится тяжелее и благодаря плот-
ностной конвекции опускается вниз, а на ее место поднимается
более холодная и легкая вода. Происходит выравнивание темпера-
туры воды от поверхности до дна (около 4 °C), возникает весенняя
гомотермия.
Летом в период летнего нагревания образуется прямая темпе-
ратурная стратификация. Нагревается тоже небольшой поверхно-
чен'У™И В0ЛЫ' ТЙК КЙК при нагРеве вода опять становится лег-
м ПОВСРХНОСТН- Нагрев передается медленно за счет
деление Liu ТсплопРовоиь,ости- Летом наблюдается резкое раз-
самой высокой трТк°Л1иИ ”а 5ЛОИ: навеР*У располагается слой с
воды на повеп*НпМПераТУРОИ умеРс«ных широтах температура
ХнХХГГ1, Д0С1ИГаеТ 25 °С)- Глубже слон темпе-
туры (вертикал! ний прО11сходит сильное снижение темпера-
1 м). Основная то inn градиеит температуры достигает 8—Ю= ,,а
Осенью в период осеннейп°Я сохраняет температуру около 6
ностных слоях понижается R ®хлаждсп,,я температура в поверх-
чинает опускаться rhw\ Вода становится более тяжелой и на-
’ озникаетактивное перемешивание волы
за счет плотное! ной конвекции Когда во веси толще воды в озере
температура приближается к 4 С, возникает осенняя гомотермия
Гомогсрмия — очень важное явление в озерах умеренных широт,
в это время вода полностью перемешивается, кислород заносится
на дно. а питательные вещества поднимаются к поверхности. Озе-
ра со смешанной стратификацией обычно богаты организмами.
В озерах четко различаются три вертикальные зоны:
— верхняя, в которой наблюдаются значительные колебания
температуры в течение года, — эпилимнион;
— средняя — слон температурного скачка — металимнион',
— нижняя, где температура не меняется, — гиполимнион.
По характеру ледового режима замерзающие озера подразделя-
ются на три группы: с неустойчивым ледоставом, с устойчивым ле-
доставом зимой, с ледоставом в течение всего года. В ледовом ре-
жиме выделяется три фазы: замерзание, ледостав, вскрытие. Про-
цесс замерзания в озерах начинается так же, как и на реках, — с
возникновения заберегов, ледяных игл и сала. На крупных озе-
рах забереги называются припаем. При слабом ветре температура
поверхностного слоя воды быстро падает до нуля, переохлажда-
ется, в результате образуется ровный гладкий покров из про-
зрачного кристаллического льда. При сильном ветре образова-
ние льда на поверхности воды невозможно из-за волнения. Но
благодаря волнению переохлаждение воды распространяется на
глубину, начинается образование внутривенного льда. При очень
сильных ветрах и небольшой глубине озера возможно образова-
ние донного льда, как это было обнаружено на Ладожском озере
(М.А. Великанов).
Нарастание льда в период ледостава происходит тем быстрее,
чем суровее зима и меньше слой снега на льду. Ледостав на озерах
наступает на 8—10 дней раньше, чем на реках, из-за отсутствия
течении Толщина льда на озерах северо-запада России достигает
50 — 60 см, на озерах севера Сибири—до дм. У берсюв лед обыч-
но толще, чем в средней части озера.
Вскрываются озера в результате увеличения суммарной радиа-
ции, притока теплых талых вод. У берегов озера появпяются за-
краины. лед становится пористым, разлах*ывастся на отде. ьные льди-
ны и тает. В бессточных озерах дед тает на месте, в проточных озерах
лед выносится реками. Вскрытие озер начинается на э дней но
зднее, чем вскрытие рек.
Движение воды в озере,
мешаются, движение воды
Массы воды в озере непрерывно пере-
подразделяется на волнение, течения
и сейши. р
Главная причина возникновения о верных волн ^п-Р
ние на озерах в связи с их небольшими ра; мерах 1 Р
Пеанами развивается быстрее. Волнение затихает сразу пос с пре-
кращения ветра. Волны зыби на нсиольшнх озерах наолюдаюгся
223
печко 0®рпыс волны имеют высоту до 3-4 м па крупных ото-
'... 0 5м- па небольших озерах.
Р Т чепия в озере вызываются ветром, впадающей и вытекающей
.... дзет рекои образуются при нарушении равновесия уровен-
ной поверхноспк На скорость и направление течении оказывают
влияние размеры водоема, рельеф дна. Под действием ветров в
озерах возникают временные ветровые течения. Если ветер дует
продолжи тельное время, на озере образуется установившееся те-
чение. оно называется дрейфовым. Течение перемещает воду от
подветренного к наветренному берегу, вызывает нагон на навет-
ренном берегу и образование сточного течения.
Впадающие и вытекающие из озера реки обусловливают обра-
зование постоянных течений в озере. Если объем приходящей иди
уходящей речной воды незначителен по сравнению с объемом
озера, то течение в озере выражено слабо. Приток или отток боль-
шого объема волы вызывает в озере постоянное течение, однако
скорости течения в озере заметно ниже. Втекающие и вытекаю-
щие из озера реки создают перекосы волной поверхности, приво-
дящие к появлению сточных течений, иногда распространяющихся
на все озеро, и компенсационных течений, проходящих по дну.
Неравномерное распределение температуры и минерализации в
толще воды создает изменения плотности, которые в свою оче-
редь обусловливают формирование плотностных течений. Скоро-
сти плотностных течений достигают на Ладожском озере 0.35 м/с.
на Байкале — 0,5 м/с.
Ветровое волнение сказывается только в поверхностном слое
воды. На глубине, равной половине длины волны, оно обычно за-
тухает. Иногда в озере возникают колебания всей массы воды. Сто-
ячие, свободные волны, формирующиеся под влиянием резкого
нарушения равновесия воды, называются сейши. Сейши образуют-
ся в результате землетрясений, резкого изменения давления или
при наюне поды. Колебание водной поверхности происходит око-
ло одной или нескольких осей, называемых узлами. Сейши могут
оыть олноузловымн или многоузловыми Высота сейш — несколько
стпнплп!!^?’ П^И< 1 колебания от 4 4 До двух судок (на Байкале реги-
Жичш. « * Сеии',’с 11еР11оД0м 4 ч 51 мин и высотой около 14 см).
выделяется ^₽е ^В0ЛН)ЦИЯ ОЗСР- По условиям обитания в озере
этой-юне ПС1ИПИ|Х> рои|О0<;ве1иенысолнцем.Температура полый
распределяется тш суточные 11 “зонные колебания. Кислород
тсрХется боАтот^. РН° П.° 1,ссму слою во™- Литораль хзрак-
BoaJ™X^n\?“PO11,-TOpbl и "«Wayны.
можеп, елсловатеи но ,;чаЮ7 мало света. Фотосинтез здесь иевоз-
•от •-олюбнпые жХ™“Т,,,бХС.шНИЯ “ На °6"”'
Тодта воды - псяагиаль - характеризуется большими разли
чиями в освещенности, температуре, плотности по вертикали Верх-
ний слон воды наиболее богат организмами, так как освещается
солнечными лучами и насыщен кислородом. В нижнем слое волы
с небольшим содержанием кислорода и низкими температурами
количество организмов намного меньше.
По условиям питания водных организмов (трофическим усло-
виям) озера подразделяются на олиготрофные, эвтрофные, дис-
трофиые. К олиготрофным (малопитательным) озерам относятся
проточные озера в тайге и тундре. Олиготрофные озера образуют-
ся в трудноразмываемых, скальных породах или в горах. Они, как
правило, глубокие, имеют источники подземных вод. Вода в таких
озерах холодная, прозрачная, цвет воды от синего до зеленого.
Кислорода в воде достаточно. Озера бедны биогенными элемента-
ми, организмов в таких озерах мало. К олиготрофным относятся
горные озера — Женевское, Тслсцкое.
Эвтрофные (питательные) озера расположены в экваториаль-
ном и субэкваториальном поясах, в смешанных лесах умеренного
пояса. Много эвтрофных озер на поймах рек. Такие озера имеют
небольшую глубину и хорошо прогреваются солнцем. Кислород-
ный режим в таких озерах ухудшается. 11розрачность воды неболь-
шая, цвет бурый. Эвтрофные озера получают с речным стоком
много биогенных и органических веществ, богаты пищей. Харак-
терными донными отложениями эвтрофных озер являются илы —
сапропели. Такие озера богаты организмами.
Дистрофные (непитательные) озера распространены среди бо-
лот. Эти озера имеют небольшую глубину. Прозрачность воды в
таких озерах небольшая, цвет желтый или бурый. Озера получают
много органических веществ, трудно поддающихся распаду. Гние-
ние вызывает недостаток кислорода. Фитопланктон и высшие орга-
низмы в таких озерах практически отсутствую!
В процессе развития озер наблюдается переход, олиготрофные
эвтрофные — дистрофные озера. Зарастание мелких озер начина-
ется с появления растительности вдоль берегов (рис 5.4) В рас
пределении растительности на озере наблюдается зональность, у
берегов растут ирисы, осоки, до глубины I 2 м хвощи. трост-
ники. камыши, до глубины 3 — 4 м — кувшинки, кубышки и да-
лее - водоросли. Постепенно котловина озера заполняется мине-
ральными и органическими отложениями и образуется полото.
В глубоких озерах процесс начинается с нарастания моховой
(сфагновой) подушки - сплавины - на поверхности воды. Основу
сплавины составляют растения с длинными корнями. Сплавина
может оторваться от берега и тогда образуется нлавучии остров.
Когда сплавина перекроет всю поверхность озера, образуется оо-
лото, хотя вся котловина ешс не заполнена отложе ниями, разры
вах сплавины формируются окна — болотные озера.
Рис. 15.4. Процессы зарастания озера (по В. Н.Сукачеву):
/ — осоковый; 2 — тростниковый и камышовый; 3 — сапропелевый торф;
4 — сапропелит
Значение озер в географической оболочке велико. Озера оказы-
вают воздействие на внутриматериковый влагооборот воды. Водое-
мы суши оказывают заметное воздействие на местные климатиче-
-rvni' '~10ВИЯ’ Увеличивая влажность и снижая колебания темпера-
’У ^раоказывают регулирующее воздействие на речной сток:
яют озсгсЛ?!°llU1L изозср’ полноводны в течение всего года. Вли-
озеоа явпяют^а°ВеНЬ груитовь1Х под> в целом повышая его. Большие
вают минеоал! нп^^п” пресной воды. Из соленых озер добы-
ного туризм R и, ,РЬС‘ Озера ~ прекрасные места отдыха и вод-
фермы. ’леднес время озера используются как рыбные
15.4. Болота. Заболоченные земли
Голо
бивой растит^Гностью1'1|СгпдаЪ1ТОЧНЫМ У^^ненисм, с влагояю-
В этом случае ochoT.L ? СЫ Торфа болес 30
питания. При слое топШт /асса корней лишается минерального
увлажненные у.асткн се„ НСе 30 см и™ сг° отсутствии пере-
Болота занимают около 3 5м назыэва1от заболоченными землями.
Наиболее заболочены матепиСГ с*’*’ИЛИ около 2 % площади суши-
оолот находится в России п 1 Евразия и Северная Америка, 70 »
тачт; в зоне 1айги располагавдоТо»60’'^'’ ту?яр" “
я до с всех болот нашей стра-
226
ны Торф болота содержит до 90% влаги н 3-10% сухого веще-
ства, однако вода в нем находится в физически или химически
связанном состоянии.
Болога образуются в результате заболачивания суходолов и
зарастания озер. Ооразование болот на водораздельных простран-
ствах происходит в условиях постоянного переувлажнения почво-
грунтов, возникающее при выпадении большого количества осад-
ков, малом испарении и отсутствии стока. Переувлажнение
приводит к ухудшению кислородного и минерального питания
растений и появлению влаголюбивой растительности. Неполное
разложение растительных остатков обеспечивает образование торфа.
В процессе заболачивания лугов большую роль играет естествен-
ная растительность. Развитие пышной растительности приводит к
возникновению плотной дернины, затрудняющей доступ кисло-
рода. Постепенно луговая растительность уступает место осокам и
мхам. Важное значение в образовании болот принадлежит грунто-
вым водам. Повышение уровня грунтовых вод создает избыточное
увлажнение и заболачивание территории. Заболачиванию способ-
ствуют вырубка лесов или лесные пожары.
Образование болот в результате зарастания озер рассмотрено
выше. В природе преобладает первый процесс, т.е. болота создают-
ся в основном в результате заболачивания суходолов.
По условиям образования и местоположению выделяют низин-
ные, верховые и переходные болота. Низинные болота образуются
в понижениях рельефа, на дпишах оврагов, балок, на поймах рек.
Они имеют питание за счет атмосферных осадков и грунтовых
вод, следовательно, богаты минеральными веществами и являют-
ся эвтрофными. Низинные болота имеют вогнутую или плоскую
поверхность. На таких болотах растут ольха, береза, гипновые мхи,
тростники, хвощи.
На плоских водоразделах формируются верховые болога. они
питаются только атмосферными осадками и бедны питательными
веществами. Такие болота называются олиготрофными, на них
растут сосна, вереск, пушица, сфагнум, клюква. Верховые болота
имеют мощный слой торфа. Большую роль в торфообразовании
имеют сфагновые мхи: выделяемые ими органические кислоты
замедляют разложение растительности и способс^г^ют ооразова-
нию торфа. Постепенно поверхность болота приобретас! вып\к
лый профиль, так как в центре болота накопление торфа идет
быстрее, чем на окраинах.
Переходные болота называются мезотрофными, они образуюз
Ся на склонах и существуют как переходная стадия от низинных к
верховым болотам Переходные болота имеют гыоскую поверхность.
Наиболее типичные растения — береза, осоки, сфашум.
Строение торфяной залежи болот и рельеф болот. Сформиро-
вавшееся болото обладает многослойным строением, отражаю
777
шнм процесс накопления торфа и повыше! ия поверхности бело-
, Вся голша торфа называется торфяной залежью. В ней выделя-
ются инертный и деятельный слои. Инертный слои лежит на мине-
ральном грунте и составляет основную толшу. Он имеет слабый
водообмен’с выше расположенными слоями, характеризуется
постоянным содержанием волы в торфе, малой водопроницаемо-
стью отсутствием доступа кислорода. Толщина инертного слоя
может достигать 18 — 20 м. Выше располагается деятельный слой.
Он имеет мощность 40—95 см. Деятельный слой отличается повы-
шенной влагопронинаемостыо и водоотдачей. Большое количе-
ство микроорганизмов способствует разложению части раститель-
ного покрова и превращению его в торф.
Характерными элементами рельефа болот являются гряды, коч-
ки. бугры, мочажины. Гряды — вытянутые, повышенные участки
болота, сложенные торфом. Гряды отделяются друг от друга пони-
жениями — мочажинами Как правило, гряды располагаются пер-
пендикулярно наибольшему уклону болота. Бугры имеют более
округлую форму. В болотах лесной зоны они сложены торфом, в
лесотундре — могут иметь ледяное ядро внутри. Кочки — это не-
большие, округлые формы, они бывают торфяные или раститель-
ные. Торфяные кочки образуются из-за неравномерного накопле-
ния торфа, растительные — из-за неравномерного нарастания
растительности. Болота имеют специфическую гилрографичекую
сеть — болотные озера, реки.
Гидрологическая роль болот заключается в уменьшении поверх-
ностного и подземного стока вследствие повышенного испарения
и транспирации с поверхности. С заболоченных территорий в реки
поступает меньше стока, чем с окружающих, незаболоченных
Ьолота поддерживают уровень грунтовых вод, осушение болот
приводит к понижению уровня грунтовых вод. Торф верховых бо-
пп?11.л°'1Ь >еГСЯ КлК топлипо- так как он содержит мало вредных
‘ сеи (сеР ’* 11 ФосФора). Торф низинных болот используется
- до^Репие- Болота являются средой обитания
оазгопят ООЛОТНЫХЖИВОТНЬ1Х’ настоящее время на болотах
разводят болотных птиц, выращивают клюкву.
15.5. Водохранилища
накопления и^ю лу ° ,,скусственный водоем, созданный для
ния стока. Одним из иепользования воды и рсгулпрова-
шс с Плотиной С ыд э\? ь11хволохра|,или1исч!1таютволохраннли-
2950--2750 гг. до ч^ВХ\Фара’ созданное в Древнем Египте в
стно. сейчас их н .счит .. водРхРа,шлнща создавались повссме-
болсе 300 новых водохоанигш* Т* 30 ТЬ1С‘ Ежсгодно строится
вращены в каскады вотоуп Щ’ ^НОгие Реки земного шара пре-
,В0Д0*Ранилиш. (Волга, Миссури. Колорадо и
IP> К нпиоолсе крупным водохранилищам относятся Виктория
(Уганда, Танзания, Кения) с объемом 205 км3, Братское (Рос
сия) - 169 км Кариса (Замбия. Зимбабве) - 160 км3, Насер
(Египет, Судан) — 157 км3.
Водохранилища классифицируют по размерам, морфологии ложа,
способу заполнения водой, географическому положению, мешу в
речном бассейне, характеру регулирования стока, происхождению.
I[о размеру (ооъему и площади водного зеркала) водохранили-
ща делят на крупнейшие (объем более 50 км3, площадь более
5000 км2), очень крупные (объем 50-10 км3, площадь 5000 —
500 км2), крупные (объем 10- 1 км3, площадь 500- 100 км2), сред-
ние (объем 1—0,1 км3, площадь 100—20 км2), небольшие (объем
0,1—0,01 км , площадь 20 — 2 км2) и малые (объем менее 0,01 км3,
площадь менее 2 км-). Небольшие водохранилища площадью
менее 1 км' называют прудами.
По морфологии ложа водохранилища делятся на долинные и кот-
ловинные. К долинным относятся водохранилища, образованные в
долинах рек. Главное от личие долинных водохранилищ — увеличе-
ние глубин от верхней части к плотине и уклон К таким водохрани-
лищам относятся русловые, находящиеся в пределах русла, и пои-
менно-долинные, в которых затапливается пойма. К котловинным
водохранилищам относятся подпруженные (зарегулированные) озе-
ра, расположенные в изолированных впадинах, в отгороженных от
моря заливах, лиманах, лагунах, искусственных выемках.
По способу заполнения бывают запрудные и наливные водохра-
нилища. Первые заполняются водой потоками, на которых они рас-
положены, вторые — наполняются водой из соседнего водоема.
По географическому положению выделяют водохранилища гор-
ные, предгорные, равнинные и приморские. 1 орные сооружаются
на горных реках, они узкие и глубокие. Горные водохранилища
имеют глубину сработки 50— 100 м, иногда более 300 м. Равнин-
ные водохранилища мелкие, широкие, глубина сработки в этих
водохранилищах — не более 2 — 7 м.
По месту в речном бассейне водохранилища деляге . на верхо-
вые и низинные Верховые водохранилища создаются в i ерховьях
Рек, низинные — в нижнем течении реки. С истома водохранилищ
на реке называется каскадом.
По степени регулирования речного стока водохранилища < >ь гают
многолетнего, сезонного, недельного и суточно о регулирования.
По происхождению {способу образования} водохранилища под-
разделяют на речные, на временных водотоках, на озерах и мог
скис. Речные водохранилища располагаются в долинах рек. к ним
относится наибольшее количество водохранилищ во всех странах,
водохранилища на временных водотоках чаше всего создаются в
странах с засушливым климатом или на территориях с .муссонным
климатом. В котловине водохранилища скапливается вола or мхе
229
сонных дождей или ливней. Такие водохранилища построены в пред,
тпных пустынях и полупустынях- Северной Африки и Аравии. Озе-
J-водохранилиша создаются путем подпора и искусственного ре-
гулнрования водообмена естественных озер В отдельных случаях в
водохранилище объединяют несколько озер (водохранилище Смол-
вуд на полуострове Лабрадор). Морские водохранилища создают-
ся в лиманах или лагунах на морских побережьях Морские водо-
хранилища созданы в Нидерландах, Всликооршании.
В котловинах речных водохранилищ выделяют три части. Ниж-
няя (озерная) — самая глубокая часть. Течение здесь слабое, глу-
бина самая большая. Эта часть непосредственно примыкает к пло-
тине Средняя часть (озерно-речная) располагается выше по до-
лине реки. Глубины здесь меньше, наблюдается течение Верхняя
(речная) часть имеет небольшие глубины, здесь отмечается силь-
ное течение.
Водохранилища — водные объекты, искусственно созданные
человеком, большинство из них существует менее 200 лет. Поэто-
му все процессы протекают здесь очень активно. На берегах на-
блюдается сильная абразия — размыв берегов под действием вол-
нения. В результате размыва берегов и поступления наносов из
реки дно водохранилища покрывается наносами. Заиление водо-
хранилищ может происходить очень быстро, отмечались случаи
когда заиление происходило за несколько лет. В водохранилищах
наблюдается некоторое повышение минерализации, связанное с
режимом регулирования и загрязнением сточными водами. Для
водохранилищ характерно быстрое зарастание растительностью.
Водохранилища регулируют речной сток. Часть воды от таяния
снегов или сильных ливней поступает в водохранилище, затем,
летом, подастся в реки. Запасенная в них вода используется для
получения энергии, для орошения, обводнения и водоснабжения,
озлаются удобные водные пути, доступные для судоходства в те-
чение олыней части года. Уменьшается возможность наводнений-
м.Л?Д^Ра7и,И,Ца оказывают влияние на климат окружающей
шяртг<1 ™ i МП ,,тУда гемг,еРалур над водной поверхностью умень-
Зимой ’пап ^ИТС?11аЯ “абсолютная влажность увеличивается,
маны Ri n пр ам^рз‘1,0,цей водной поверхностью возникают ту-
вод И ПОЛ-1 ОППРИ1?1Н1Д ,|роисходит повышение уровня грунтовых
вод и подтопление окружающих территорий.
15.6. Ледники
способностьюТдвиж"чи скопления снега и льда, обладающие
или 1,6 % всего объема воли СВ ледннках содержится 24 млн кмЛ
16 млн км2 из них- 99 <7* Современные ледники занимают около
-адь оледенения
230
Оболочка Земли, в которой возможно образование ледников,
называется хионосферои ют греч, chion — снег и сфера) Впервые ее
выделил М- В.Ломоносов, назвав морозной атмосферой. Гермин
«хионосфсра» предложил С. В. Кадесник в 1939 г. В хионосфсрс
баланс твердых атмосферных осадков положителен, т.е. выпадает
осадков больше, чем успевает растаять или испариться, на ее гра-
ницах баланс твердых атмосферных осадков равен нулю. Верхняя
граница лежи г во.тизи тропопаузы, на этой высоте осадков так мало,
что даже при низкой температуре они не сохраняются Нижняя гра-
ница хионосферы называется климатической снеговой границей.
Высота климатической снеговой границы и интенсивность оледе-
нения зависят от температуры воздуха и количества осадков. Чем
ниже температура воздуха и больше осадков, тем благоприятнее
условия для накопления снега и льда и, следовательно, тем ниже
располагается климатическая снеговая граница. В полярных широ-
тах она лежит на уровне оксана. От полярных широт к тропикам
высота климатической снеговой границы увеличивается: па Земле
Франца-Иосифа она равна 50—100 м, на Шпицбергене около
450 м, на Кавказе 2700 — 3800 м. Самое высокое се положение
(5800 — 6000 м) в тропиках из-за высоких температур и малого
количества осадков На экваторе климатическая снеговая граница
опускается до высоты 4500 м, в этих широтах выпадает большое
количество осадков, температура воздуха немного ниже.
Климатическая снеговая граница располагается на разной вы-
соте в Северном и Южном полушариях. В Северном полушарии
климатическая снеговая граница лежит выше, чем в Южном по-
лушарии. Например, на 86е с.ш. ее высота колеблется от 50 до 300 м,
в Южном полушарии снеговая Гранина достигает уровня океана
уже на 70° ю.ш. Климатическая снеговая граница лежи г на разной
высоте в нриоксанических и внутриматсриковых секторах матери-
ков. В умеренных широтах высота климатической снеговой грани-
цы увеличивается от западного приокеаническо о сектора с
морским климатом к внутриматериковому с континентальным
климатом. Например, в Альпах климатическая снеговая граница
располагается на высоте 1000— 1300 м, на западном Кавказе — на
высоте 2700 м, в массиве Хан-Тенгри - 4200 м. Следовательно,
образованию и развитию ледников способе вует морско i климат
Для него характерны большое количество осадков и прохладное
лето. В континентальном кдатмате условия для оледенения хуже.
осадков мало, лето жарче и солнечнее.
Орографическая снеговая граница — это нижняя граница• Р*1^
пространсния ледников. Па ее высоту оказывает оольшос ш ш к
Рельеф. При прочих равных условиях теневые склоны ола оприяг
нее для оледенения, чем солнечные. Если хребет располагайся
перпендикулярно воздушным потокам, то на навегреж.ых сто-
нах осадков выпадает больше, следовательно, ус.
231
иикноиення ледников лучше. На теневых и наветренных склепах
орографическая снеговая граница располагается ниже климатиче-
ской снеговой границы, на солнечных и подветренных склонах -
выше климатической. На крутых склонах снег не может накапли-
ваться. подобные склоны даже в хионосфсрс нс имеют ледников.
Классификация ледников. По происхождению (В М. Котляков)
ледники подразделяют на покровные, горные и горно-покровные.
Покровные ледники размешаются на материках или крупных ос-
тровах, в тех районах, где климатическая снеговая граница рас-
полагается на уровне оксана. К ним относятся ледники Антаркти-
ды. Гренландии, арктических островов. Форма покровных ледни-
ков выпуклая, обусловлена выпадением осадков и практически
не связана с подледным рельефом. Покровные ледники подразде-
ляются на ледниковые купола (крупные выпуклые ледники мощ-
ностью до 1000 м); ледниковые щиты (выпуклые ледники мощно-
стью более 1000 м и площадью свыше 50 тыс. км2), выводные ледни-
ки. ледниковые покровы, шельфовые ледники В Антарктиде леднико-
вый щит мощностью до 4,5 км перекрывает практически весь ма-
терик Только над теплыми участками существуют оазисы — тер-
ритории, свободные ото льда. Спускаясь к морю, ледник образует
шельфовый ледник, расположенный на материковой отмели —
шельфе. Отколовшаяся его часть называется айсбергом Выводные
ледники — это ледники, которые двигаются очень быстро (ско-
рость до 1200 м/год). они обычно заканчиваются в море, образуя
плавучие ледниковые языки и небольшие айсберги.
Горные ледники образуются там, где горы достигают климати-
чсской CHCfoBoii 1 рани цы, расположенной на некоторой высоте в
атмосфере I орныс ледники делятся на ледники вершин, склонов
и .ю.1'111. Форма ледников вершин соответствует форме самой вер-
11 ины — или коническая или плоская Ледники склонов делятся на
висячие, каровые и цирковые. Сначала образуются небольшие по
М01иности висячие ледники. Они располагаются в не-
\1оп(пмлмиГЛ'С;1еИИЯХ ” Как висят па склоне. Благодаря
ная ПОПП П 1 ;,вс;р,!,,а,,ию’ происходящему на границе лед - гор-
обпчзуется к-чп?Х1ение Раси,иРяется и принимает форму чаши —
X 'йюпмнт ч КаРО,1Ь,П -Педник- ПР" разрастании кара по пло-
щади формируется цирковый ледник.
выштйн^ горах ледники - долинные Они чрез-
ко все разнообп пм* П° ^ормс 11 Условиям образования, одна-
с-южныс ледники п M°*H° СВССТП к " простые "
область стока Н in рость|с имеют одну область питания и одну
пах Сложные лолинн^ТПР°СТРаНеНЬ1 Паљ ледники в /Спь-
иитания, или веско™ un 1Ники имеют пли несколько областей
Притоков, он относин\| кЯЗЬ1К0П Если лсдпнк имеет несколько
пая система летник, .в <> .J<авказскоЛ1У типу, сложная разветвлен-
С1,|ся к гималайскому типу. Особое ме-
сто занимают ледники, питающиеся главным образом за счет ла-
вин и висячих ледников, они образуют туркестанский тип
К горно-покровнъ^ ледникам предгории и сет-
чатое оледенение. Ледники предгории образуются в том случае,
ес *11 клим 1 ическля снсговая граница расположена очень низко и
велико количссibo агмосферных осадков. Ледники, образовавшись
в горах, быстро выходят на равнину. Ледники предгорий широко
распрос гранены на Аляске. С етчатое оледенение характерно для
Исландии, Шпиибер!сна. Ледяной покров образуется в благопри-
ятных климатических условиях, он полностью перекрывает весь
остров, олько отдельные острые гребни (нунатаки) выступают
из него.
Питание ледника. Основной источник питания ледников — ат-
мосферные осадки. К другим источникам питания относятся мете-
левый перенос, снег лавин, сублимация на поверхности льда Метелс-
вый перенос — снег, переносимый ветром. На больших ледниках
ветер перемещает снег с одного конца ледника на другой, на не-
большие ледники ветер приносит снег со склонов Многие ледни-
ки питаются снегом лавин. Объем отдельных лавин может дости-
гать 1 • Ю6 м\ У больших ледников 80% питания приносят атмо-
сферные осадки, 15% составляет метеленыи перенос, 5% — снег
лавин. У небольших ледников метслевый перенос может достигать
50%, снег лавин — 20%. Сублимация имеет небольшое значение
в питании ледников: в центре Антарктиды за счет сублимации за
год образуется слои льда в 20 мм.
Процесс формирования ледника — это процесс превращения
снега в лед. Снежинки превращаются в зерна под влиянием испа-
рения, таяния и давления вышележащих слоев. Образуется зер-
нистый лсд — фирн. Его плотность колеблется от 0,4 до 0,7 г см
Превращение фирна в глетчерный лед происходи! в результате
уплотнения, вытеснения воздуха из пор, замерзания воды в порах.
Глетчерный лед — плотный, прозрачный, голуооватыи. шт ырь-
ков воздуха, плотность его 0.9 г/см-’. На образование юлщи льда
влияет режеляция — способность кристалликов льде смерзаться
Друг с другом. Для превращения снега в лсд нужно 2- 3 цесятиле
тия. в полярных районах этот процесс занимает большее время
Строение и движение ледника. В строении ледника выделяют
область питания и область стока. В области питания, лежащей в
хиоиосфсре. снег аккумулируется, уплот няется, переходит в фирн
"лед Область питания часто называютфирновымоасссином. У лед-
ников, расположенных на равнинах, она имеет выпестую повер-
хность. так как питается ледник выпадающими осадками У гор-
ных ледников, па которые снег попадает со
погнутая, В области стока ледник спускается ниже клих.
снеговой границы, здесь происхош г его аянис •
ных ледников область стока называется языком летним.
Главная особенность ледников — движение. В леднике сочета-
ется пластичное течение и скольжение отдельных блоков относи-
тельно друг друга. Нижние части ледника, находящиеся под боль-
шим давлением, пластичны, верхние — хрупки. В нижнеи части
ледника преобладает течение, в верхней части — скольжение бло-
ков. При малой мощности ледника пластичная зона отсутствует,
поэтому горные ледники испытывают в основном глыбовое сколь-
жение. Двигаются они по уклону местности, на движение оказы-
вает влияние сила тяжести Мошные покровные ледники преиму-
щественно «текут» в соответствии с уклоном поверхности. На уве-
личение скорости движения оказывает влияние увеличение мас-
сы льда и его температура. Увеличение массы льда на 25 % способ-
но вызвать увеличение скорости в 10 раз. Чем выше температура,
тем быстрее движется ледник. Средняя скорость покровных лед-
ников около 10—30 м/год, выводные ледники в Антарктиде име-
ют скорость до 0,3— 1,2 км в год. Скорость горных ледников со-
ставляет 80—300 м в год. Иногда наблюдаются катастрофические
подвижки ледников до 200 м/сутки. Такие ледники называются
пульсирующими. Причиной резкого увеличения скорости являет-
ся периодическая разгрузка ледника при достижении им некото-
рого критического объема.
Ледники консервируют огромные запасы пресной воды. Ис-
пользуют их пока мало, только отдельные айсберги пробуют ис-
пользовать для пополнения запасов пресной воды. Покровные лед-
ники Антарктиды и Гренландии являются мировыми холодиль-
никами, над ними существуют постоянные барические максиму-
мы, ответе,венные за общую циркуляцию атмосферы. В истории
емли было несколько великих оледенений, морены древних лед-
ников (тиллиты) найдены на всех континентах. Самые древние
тиллиты, отложенные покровными ледниками нижнего протеро-
оя млрд лет назад; найдены в Северной Америке В верхнем
пкяЗчР<п°1’ млРдлет назад) мощное оледенение пережила Гон-
ЕвпатитОт^Нее' ОКОЯО 600 Млн лет назад оледенение захватило
они от 3Joro возРаста найдены на огромной террито-
оледенеиие BHoVfii нисеД в палеозое (около 250 млн лет назад)
занимал 45 мтм v 2 Гондване- в четвертичное время ледник
пе 47’ с ш а в Севеп* С <?овременной суши) и достигал в Евро-
Ra ’ СсвсРнои Америке - 37° с. ш
УРовеньРМиРо^^^ ВОДЬ' изымастся из влагооборота.
ши. В межледниковье пон,,жается и возрастает плошадь су-
уровень Мирового океанГпо™ Наблюластся обратный процесс,
шается. овышается и площадь суши умснь-
ное таяние ледников ппи^ппЯ-ИСТ°ЧНИКОМ п,1Тан,,я ддя Рск- ПоЛ'
60 м и затоптению 10- <• U К ПОВЬ1Шению уровня океана на
ИЮ 10,с суши (около 15 млн км2).
234
Глава 16
ГИДРОСФЕРА И ЧЕЛОВЕК
Океаносфера активно используется человеком Первое место
занимает рыболовство. В 1970 г. улов рыбы составлял 80 млн т. к
1990 г. он увеличился до НО млн т (на душу населения около
20 кг в год). За последние 40 лет улов рыбы увеличился в пять раз
В менынем объеме пока добываются водоросли (I млн т). ракооб-
разные (1 млн т). Одна из проблем заключается в перелове рыбы и
морских животных. Еще в 30 гг. XX в. основой китобойного про-
мысла были синие киты, сейчас практически истребленные. В на-
чале XX в. в результате хищнического ведения промысла калана и
морского котика они были близки к истреблению. Сохранению их
способствует ограничение промысла и создание заповедников.
Самую большую группу организмов в океане составляет планк-
тон, но человек его использует мало. Планктон — сырье для полу-
чения витаминов, лечебного жира, лекарств.
Основная проблема — загрязнение океана, 70 % его связано с
наземными источниками, включающими большие и малые горо-
да. промышленность, строительство*. Загрязняющими вещества-
ми являются нефть, сточные воды, химические вещества, мусор,
радиоактивные отходы Некоторые вещества ядовиты, они мед-
ленно разлагаются в окружающей среде, накапливаются в живых
организмах. Загрязнение океана сказывается и на здоровье людей.
Токсичные вещества через цепи питания вызывают специфиче-
ские заболевания. В результате употребления рыоы. зараженной
ртутью, в 60-х годах XX в. в Японии вспыхнула болезнь « минима-
та». Болезнь проявляется в виде нервно-паралитических расстройств
С 1955 по 1959 г. каждый третий ребенок в этом районе Японии
(бухта Минимата) рождался с психическими аномалиями. В Бра-
зилии и Уругвае были отмечены неизвестные заболевания, ока-
завшиеся смертельными для морских животных и людей, часть
пляжей стала небезопасной для купания.
Основной загрязнитель в настоящее время — нефть. В и г.
Добыча нефти составила 3,02 млрдт, а газа 2,2 трлн м\ Ежегодный
прирост добычи нефти составляет 20-25 млн т. газа 30 40
млрд м3. Ежегодно около 3-5 млн т нефти и нефтепродуктов по-
падает в океан: природные источники - 2з0 гыс. т J^PHb'e
операции и аварии — 700 тыс. т + 400 тыс. т; другие виды транспор
* По сравнению с объемом Мирового океана ^сехс^^
' "пых поступлений в него очень невелик. Однако и загрязнений н »-
"»й нарастает очень быстро. Если бы такой темп п л состоящей
бзюладся в фанерозое, то за 600 млн лет вода океанов оказалась бы состоящей
На 10% из загрязнении
„ _ 400 тыс. т: муниципальные (бытовые) отходы - 700 тыс. Т:
промышленные отходы - 300 тыс. т. утечка — 200 тыс. т; из атмо-
сферы — 300 тыс. т. л
Катастрофой века называют аварию американского танкера
«Амако Кадис» v побережья Франции в 19 8 г. При катастрофе в море
вылилось 180 тыс. т нефти, нефтяное пятно площадью 2 тыс. км2
поползло к берегам Бретани. Потери от катастрофы составили
2.2 млрд долларов.
Нефть отрицательно воздействует на все группы морских орга-
низмов, особенно живущих у поверхностной пленки волы. Неф-
тяные углеводороды концентрируются в поверхностном слое воды
(до 1 мм). По всей акватории Мирового океана в этом слое содер-
жится 2 млн т нефти. Особенно загрязнены нефтью тропические и
субтропические широты в Атлантическом океане. В Саргассовом
море концентрация углеводородов достигает до 180 мг/м2. В Тихом
океане покрыты нефтяной пленкой большие площади в Южно-
Китайском и Желтом морях. Нефтяная пленка разливается слоем
толщиной в 1 молекулу, поэтому I кг нефти разливается на пло-
щади в I га. Она нарушает тепло- и газообмен, снижает в два раза
испарение. Планктон погибает при концентрации нефти более
1 мг/л воды.
Глобальный характер носит загрязнение океана тяжелыми ме-
таллами: ртутью, свинцом, кадмием Они попадают в оксан как
через атмосферу, так и с речным стоком и встречаются повсе-
местно, ежегодно в океан попадает около 10 тыс. т ртути, около
2 т свинца. Ртуть и свинец очень токсичны, они замедляют
обмен веществ, вызывают гибель животных Особенно опасны тя-
желые металлы, они не разрушаются в природе и накапливаются
в организмах. Ртуть усваивается планктоном, кадмий — мидиями,
цинк — устрицами, мышьяк был найден в крабах.
океане олмечено загрязнение ядохимикатами — пестицидами
1иидами‘ Они попадают в океан с сельскохозяйственными
опгани^<ЛеРГ атмосФеРУ- Инсектицид ДДТ накапливается в
На нлчя’пп 4л ЛНЯеТ Hv ”змененпе наследственных признаков.
450 тыс т .ЛДТ* ЮВ В В Мировом оксане было накоплено
появляется' в^кмНИе -дедяется Радиоактивному загрязнению. Оно
лсТсбросов -^е П0СЛе нспытан„й «дерного оружия под зем-
хоронения низко мг? Отходов пРИбрежны.х атомных станций, за-
ны.х подводных лопокВм1Х-ТХО:10В В коитейнеРах и аварий ато.м-
наблюдается в Тихом океан^’^^ KOHUeHTPauiw строниия-90
было испытано атомное орухнеа‘°ЛЛ0В БИК“НИ “ ЭнивстоК'
с судоТ^с^ мусором. Ежегодно
бумажных и пластмаггл.. я ТЬ|С' металлических, 430 тыс.
пластмассовых и 430 тыс. стеклянных предметов. До
сих пор на дне оксанов лежат тысячи судов, затопленных во вре-
мя войн
Конфликтные ситуации чаще всего возникают в прибрежной
зоне. Прибрежное рыооловство непосредственно зависит от мас-
штабов и характера 1ея ельности людей в береговой зоне. При
добыче со^дна строительных материалов (гальки, гравия, песка)
рыба погиоаег в насосах тли вследствие изменения рельефа дна и
уменьшения корма. При дноуглуоительных работах происходит ги-
бель нерестилищ, гиосль личинок и молоди. Драгирование ведет к
увеличению мутности воды, что ослабляет процесс фотосинтеза.
Акватория рыбной ловли сокращается из-за добычи нефти на
шельфе. В Северном море последние 20 лет рыболовство вытесня-
ется добычей нефти. В нашей стране ставится вопрос о целесооб-
разности добычи нефти в Балтийском море. Только ущерб рыбно-
му хозяйству может составить 40 млн руб. в год, Куршская коса
может превратиться в пустыню.
Развитие рекреационных комплексов на морских берегах вы-
зывает деградацию прибрежной зоны. В Крыму на 1 км берега при-
ходится 550 рекреационных мест, в Большом Сочи — 360 мест. Не
менее загружены берега Средиземного моря, вдоль берега летом
проходит более 10 000 туристических судов, нечистоты с которых
выбрасываются в море без очистки
Опасение вызывает прогнозируемое повышение уровня океа-
на в связи с потеплением, к 2050 г. ожидается повышение на
20—30 см, к 2100 г. — до 1 м. Это вызывает эрозию береговых
линии, исчезновение прибрежных продуктивных районов, загряз-
нение пресноводных водоемов. Подсчитано, что сейчас около
46 млн человек подвергается риску' в результате наводнении, по-
вышение уровня на 1 м увеличит это число до 118 млн человек.
Суммарные средние возобновляемые ресурсы пресных речных
вод земного шара составляют 46,8 тыс. км год, в России
4,3 тыс. км3/го.т. Водообеспеченность в мире на 1 человека
8,1 тыс. м3 в год, в России — 28,8 тыс. м в год. Суммарное водо-
потребление в мире на начало 1990 г. составило 3?и0 км в год в
2000 г — 5300 км’ в год, в России — 96,2 км- (в 1991 г. — около
105 км3). Качество воды большинства рек России не отвечает нор-
мативным требованиям. Такие реки, как Волга. Ооь. Енисеи.
относятся к категории загрязненных, а их притоки к сильно
загрязненным. В речных водах превышено с°ДеР^ие нефтепро-
дуктов, соединений меди, цинка, нитратов. В г. в водоем
России поступило 893 тыс. т взвешенных частиц. 19; тыс. т неф-
тепродуктов, 160 тыс. т азота, 55 тыс. т фосфора. 48, тыс_. ^еле-
за. более 2 тыс. т цинка. Многие водоемы утратили способность к
самоочищению. ,ППГ1. полземных вод в России оценива-
Эксплуатационные запасы подземных
•отся в 27.3 км3/год Использование их в некоторых городах (Мскк-
237
ва Брянск Санкт-Петербург) привело к созданию лепрсссион-
ных воронок до 50 км2 площадью и падением уровня подземных
вод до 130 м. Подземные воды загрязнены сульфатами, хлорида-
ми. нефтепродуктами, тяжелыми металлами.
Оросительные системы приводят к подтоплению, засолению и
осолониеванию земель. В мире вторичному засолению подверже-
ны орошаемые земли на площади около 1,1 млн км~, еже. одно из
сельхозоборота выбывает до 10 тыс. км2 земель.
Это интересно
Впервые глубину Марианской впадины измерили с судна «Челенд-
жер» в 1951 г. —10863 м В 1959 г. судно «Витязь» определило ее глубину-
11 034м.
Самый длинный фиорд, — Нордвсст Фиорд в заливе Скорсби в вос-
точной части Гренландии, его протяженность 313 км.
Самое удаленное от суши место находится в южной части Тихо-
го океана приблизительно на 48’30' ю.ш. и 125’30' з.д. на расстоянии
2670 км от ближайшей суши. Самая южная точка океана расположена на
85’34' ю.ш. и 154 з д. на расстоянии 490 км от Южного полюса.
Самая высокая температура воды в оксане — 404’С — была зарегист-
рирована у горячего источника в 480 км от западного побережья Америки.
Самая высокая волна — 34 м — была зарегистрирована с судна «Рама-
но» США в 1933 г. во время урагана, скорость ветра составляла 126 км/ч.
Самая высокая волна цунами — 85 м — наблюдалась в 1771 г. у остро-
ва Ишнгаки (Япония).
Самым крупным айсбергом является плоская льдина — 335 км дли-
ной и 97 км шириной, которая наблюдалась в 240 км к западу от острова
Скотта в южной части Тихого океана.
. зЙт’1" южный айсберг в Северном полушарии был замечен на 28’44' с.ш.
эь ’П' щ3Л г ’ самь,й северный в Южном полушарии — на
26 л0 Ю.ш. и 2У40 з.д. в 1894 г. '
в 6 раГботьш” чем нРвмСНа <'РеКа“’ ТСКУШа“ "°Д Нв"°“- °бЪСМ СС <ТОЯ
сота уТм. скоростькм/чб°Р°™е‘,сн на рС|СС Чиентанг-киан. его вы-
7194 км, объем стока 7000кмЧ год ° Пр,,ТОКами Укаяли и АпУР«маК -
Контрольные вопросы
1 КаКО,а СТРУК,да просфоры?
3. Что такое водный балансТИР°ДНЫХ вод и их важнейшие свойства?
и fl ucbldHC '
- iio такое Мировой okc-imi
вой океанэ 1 а какие части подразделяется Мир0'
238
5 Что такое водные массы? Какие географические типы водных масс
в1>] знаете?
6. Каковы основные закономерности в распределении солености в
иодных массах оксана?
. Ч го такое гемпературный режим? Какие закономерности наблюда-
ются в распределении температур в водных массах?
8 Как происходит замерзание воды в Мировом океане?
9. По каким признакам классифицируют морские течения?
[0. Какова схема поверхностных течений в Мировом океане?
11. Ч.о такое подземные воды, каковы условия их образования?
12. Какие виды подземных вод вы знаете? Что такое верховодка, грун-
товые воды, межпластовые воды?
13. Что такое река? Что такое гидрографическая сеть, речная сеть,
речная система, поперечное сечение реки, продольный профиль, паде-
ние и уклон?
14 Каковы источники питания реки? Каковы основные принципы
классификации М.И Львовича?
15-Чго такое речной сток, каковы его основные характеристики?
16. Как происходит движение воды в реках? Что такое годограф, стре-
жень, динамическая ось?
17. Чго такое тепловой режим, ледовый режим. Как классифицируют
реки по температурному и ледовому режиму?
18. Что такое озеро? Каковы основные принципы классификации озер?
19. Как классифицируют озера по химизму и термическому режиму?
20. Что такое болота и заболоченные земли? На какие генетические
типы подразделяются болота?
21. Что такое ледники? Каковы условия образования ледников.
22 На какие генетические типы подразделяются ледники
23. Каковы размеры древнего и современного оледенения Земли?
ЛИТОСФЕРА
Глава 17
ГРАНИЦЫ ЛИТОСФЕРЫ. СВОЙСТВА ГОРНЫХ
ПОРОД. РЕЛЬЕФ. КЛАССИФИКАЦИИ РЕЛЬЕФА
17.1. Литосфера. Границы литосферы
Литосфера - каменная ободочка Земли, включающая земную
кору и часть верхней мантии, простирается до астеносферы и имеет
мощность 150-200 км Литосфера разбита ГЛ^"Н"“М‘ХХ »
ми на крупные блоки — литосферные плит , <iA .... н
горизонтальном направлении со средней ^Р^' ихоокеан-
год. Крупных литосферных плит семь, .вр^
239
скчя Африканская, Индийская. Антарктическая, Ссвероамсри-
Янская и Южноамериканская. В земной коре - верхней части
литос^ры - обнаружено 90 химических цементов но только 8
из них широко распространены и составляют 9 .2 г. По А. Е. Фер-
сману они распределяются следующим ооразом: кислород - 49 %,
кремнии - 26 %, алюминий - 7J) %, железо - 4,2 % калышй -
3.3 7, натрий - 2,4%, калий - 2.4%, магнии - 2,4%. Из этих
элементов наибольшее значение имеют кислород и кремний. Эле-
менты образуют сложные химические соединения — минералы.
Общее число минералов приближается к 2000, из них широко
распространены всего 400 — 500 видов.
Горные породы представляют собой сложные и закономерные
сочетания минеральных масс и залегают в виде слоев или круп-
ных скоплений (тел). Горные породы и минералы делятся на.чдг-
матические, осадочные и .метаморфические. Магматические мине-
ралы и горные породы образуются в недрах Земли в условиях
высоких температур и давлений в результате кристаллизации маг-
мы. Они составляют 95 % массы вещества, слагающего земную
кору. Но содержанию оксида кремния SiO: породы делятся на
кислые (оксида кремния более 65%), средние (от 65 до 52%),
основные (52—40%) и ультраосновные (менее 40%). В кислых
магматических породах — гранитах и др. — преобладают относи-
тельно легкие элементы (Na. К. А1) и минералы — полевой шпат,
кварц. В ультраосновных породах перидотитах, дунитах и др. содер-
жатся тяжелые элементы (Са, Mg, Fe) и минералы оливин и ав-
гит По условиям застывания магматические горные породы под-
разделяются на глубинные (интрузивные), образовавшиеся при
крист ллизации магмы в глубоких зонах земной коры, и излив-
шиеся (эффу зивные)
Осадочные горные породы формируются на поверхности Зем-
ли в условиях низких температур и давлений. Исходным материа-
лом служат ранее образовавшиеся породы Осадочные породы де-
ломочнь,е (пески, галечники), глинистые (глины), хи-
топй? пе к‘ЬкИная со-’ь* гипс) и органогенные (известняки,
могхтбып осадочн^1е горные породы рыхлые. пористые, но
ден11я- галит °'Н0ВНЬ|е х»’нера.лы осадочного пропсхож-
AUsX) (ОН) СаС0” гипс CaS0‘ 2Н-О-
воздействием'высок-аг'?Р,НЫе по₽одь| и минералы образуются пой
паров и газов. Мет ,1авленпя’ высоких температур и горячих
тические породы в НнуИЗаЦИИ ПОДВсРгаются осадочные и магаз-
ине). наблюдается пере^"^ Полосчатая текстура (сложе-
ралы. При метамопАи^Р Сталлизацня> возникают новые мине-
кварниты, известням“ .ПР?.Вр.аШаЮТСЯ в песчаники и
цы. граниты - в ФанитоВгн?йсыРЬ’' ГЛИНЫ “ В глинисть,е сЛаН’
240
17.2. Свойства горных пород
В процессе развития рельефа большое значение имеет устойчи
весть горных пород. Относительная сопротивляемость горных по-
род разрушительному воздействию экзогенных процессов зависит
от однородности сложения, теплоемкости и теплопроводности,
проницаемости, трещиноватости, слоистости и других свойств
Большое вли ние на интенсивность разрушения оказывает
однородное или неоднородное строение горной породы. Породы
однородного строения оказываются более устойчивыми, чем
неоднородные. Например, крупнозернистые граниты в условиях
аридного климата довольно быстро распадаются на зерна. Этот
распад обусловлен разными коэффициентами расширения и
неодинаковой теплоемкостью отдельных минералов, а также
характером поверхности и цветом горной породы. Тс.мноокрашен-
ные породы (базальт) нагреваются и охлаждаются сильнее, чем
светлые, следовательно, в них быстрее возникают микротрешины
и они разрушаются интенсивнее. Роль окраски особенно ярко про-
является на небольших кусочках шебня, разбросанных по поверх-
ности ледников в горных районах Обломки темноокрашенных
пород глубже втаивают в поверхность льда, вокруг них образуют-
ся характерные «ледниковые стаканчики».
Существенное влияние на разрушение горных пород оказыва-
ют такие свойства, как теплоемкость и теплопроводность Чем мень-
ше теплоемкость и теплопроводность, тем большие температур-
ные различия возникают на разных участках породы при нагрева-
нии и охлаждении, и они быстрее разрушаются.
Важным свойством горных пород является их проницаемость
Для дождевых и талых вод. легко проницаемые породы способ-
ствуют уменьшению поверхностного и увеличению подземного
стока Проницаемость зависит от пористости и трещиноватости.
Пористые породы, как правило, рыхлые, в них много пор и ка-
пилляров, по которым вода свободно просачивается в грунт.
К. таким породам относятся пески Порода может быть достаточно
плотной, но разбитой множеством трешин. Таковы, например,
базальты, образующие вулканические покровы. Трещиноватое ь
пород объясняется малой пластичностью, они подвергаются силь-
ному дроблению при тектонических процессах. Трещины также
способствуют проникновению воды.
Породы характеризуются слоистостью, сланцеватостью и
отдельностью. Эти свойства горных пород играют существенную
Рельефообразующую роль и определяют интенсивность РазРУше-
ния. Под аюистостью подразумевается . сиффср^ нштаиия породы
на ясно обособленные слои различной мощности. Слоиг могу раз-
личаться по цвету, составу и устойчивости С ’IOHCTOC1^>C',^,,‘
вает различную’проницаемость породы по отдельным слоям
по поверхностям слоев легче происходит раскол юрнои поре
"° Особенно хорошо слоистость проявляется в условиях аридного
хпимлт! Н.. склонах податливому пласту соответствует ниша, во-
, ‘ стойкоме - карниз. Склон приобретает террасированный вид.
Сгшневагость — способность породы делиться на очень
тонкие плитки или пластинки. Она зависит от слоистости или
трещиноватости породы. У подножия склонов, сложенных слан-
цеватыми породами, располагаются осыпи, состоящие из мелких
пластинок. По трещинам процессы выветривания проникают
в глх-бь породы. Благодаря этому на поверхности трещины расши-
рены и по ним происходит распад породы на отчетливо обособ-
ленные глыбы разной величины и формы.
Формы распада (отдельности) зависят от состава породы. Ба-
зальты характеризуются столбчатой отдельностью, когда порода
распадается на правильные столбы или призмы. Для гранитов наи-
более распространенной формой отдельности является плитчатая.
Гранитные скалы представляют собой нагромождение толстых плит.
Большое значение имеет растворимость горных пород. К числу
растворимых пород относятся соль, гипс, известняк, доломит.
В местах развития этих пород преобладают карстовые формы релье-
фа. образуются формы поверхностного и подземного карста.
Находит отражение в рельефе и просадочиость пород. Просадоч-
ность — способность макропористых грунтов (лессы, лессовид-
ные суглинки) при местном намокании уплотняться, уменьшаться
в объеме и давать на поверхности просадку. В результате просадок
образуются неглубокие, округлые понижения.
17.3. Рельеф. Классификации рельефа
Рельеф — совокупность неровностей земной поверхности
опре: 1-пного геологического строения.-Рельеф образуется в ре-
зультате сложного взаимодействия земной коры с водной и воз-
дП1Ноп иио ,очкаМ1ь живыми организмами и человеком Наука,
н2-1аК>ШаЯ рС1Ье^’ называстся «геоморфология». Геоморфология —
мншпп пропсхождснни> истории развития и совре-
нз&опи — лтп*ИКе рельеФа зеМ|юй поверхности. Рельеф состоит
ные тела )ВНОСТСЙ’ представляющих собой трехмер-
эчеменгы " п 1ИС 2прелелемнь,й объем. Формы рельефа имеют
к^омспньГс SX: РС°РГ -ТЛЬ1 “ °бразуют рельефа - за-
хождения Пп(.с n?uHI 1 ^°Рм7объел,,нсниых единством прове-
дено либо разппчияС<ТВеННОС пбособленне типов рельефа обуслов-
преобладаювгим возтсУ[Р14виРмННеР СТруктуры Земной коры, либо
Формы рельедп и™™- « КМ одного 113 внешних процессов,
нугыс oopHcoBbiBaioTca'3axiKm4r'/K,07Mb/j'/M ИЛИ откРы,пыЛП1- 3аМК.'
в открытых формах (н-innu НЗРгппсами (например, холм),
Чюрмах (например, овраг) изогипсы не замыкаются.
242
формы могут быть простыми и сложными, положительными и
отрицательными. Простые формы обычно небольшие по разме-
рам. имею, практически правильные геометрические очертания,
состоя и > элементов рельефа. Сложные формы — это комбина-
ции простых форм. К положительным относятся формы, выступа-
ющие относительно некоторого суогоризонтального уровня, от-
рицательные формы углублены относительно этого уровня. Выде-
ление положительных и отрицательных форм рельефа не вызыва-
ет сомнений при сопоставлении простых форм рельефа Напри-
мер, оалки, расположенные на Среднерусской возвышенности, яв-
ляются отрицательными формами ио отношению к водоразделам
Однако сама Среднерусская возвышенность является положитель-
ной формой более высокого ранга по отношению к расположенных»
рядом низменностям. Вся Восточно-Европейская равнина с возвы-
шенностями и низменностями является положительной формой ре-
льефа еще более высокого таксономического ранга.
По размерам (морфометрическая классификация) формы ре-
льефа делятся на планетарные, мегаформы, макроформы, мезоформы,
микроформы и наноформы. Планетарные формы занимают плоша-
ли в сотни тысяч квадратных километров К планетарным формам
рельефа относятся материковые выступы, ложе океана, переход-
ные зоны (геосинклинальныс области) и срединно-океанические
хребты. Материковые выступы — крупнейшие положительные
формы рельефа планеты. Большая их часть представляет собой сушу,
остальная часть называется подводной окраиной материка и яв-
ляется частью дна Мирового океана. Материковые выступы сло-
жены корой материкового типа. Ложе океана — основная форма
рельефа дна .Мирового океана. Располагается форма на глубинах
более 3 км и характеризуется океаническим типом земной коры.
Переходные зоны формируются в основном у восточных окраин
материков. Сложены они корой переходного (геосинклинально-
го) типа. Срединно-океанические хребты представляют собой круп-
нейшую горную систему, проходящую через вес океаны, сложе-
ны они рифтогенной корой.
Метаформы занимают плошали в десятки тысяч квадратных
километров. Это горные страны и равнины в пределах матери-
ков, крупные впадины ложа океана (Мексиканский залив.. ль-
ны, Кавказ).
Макроформы являются частями мегаформ, площадь их около
Ю00 км2. К макроформам относятся отдельные хре» ты и впадины
какой-либо горной страны, крупные речные долины.
Мезоформь» измеряются квадратными километрам .примером
мезоформ служат овраги, балки. оарханные гряды. Микро и на
Ноформы — это очень небольшие формы рельефа, они осложн; -
ют поверхность мезоформ. Примером микроформ служат карсто-
вые воронки, береговые валы, а наиочхл
Печение форм рельефа по размерам достаточно условно, так
как в природе нет четких границ между формами разных рангов.
Белее того, при детальном анализе даже микроформы и нано-
Формы оказываются весьма сложными, состоящими из более про-
стых форм Однако несмотря на данную условность различия в
масштабе имеют и определенную генетическую информацию.
Например, планетарные формы обязаны своим происхождени-
ем. по-видимому. космическим факторам. Мегаформы и макро-
формы сформировались в результате деятельности эндогенных
процессов. Возникновение микроформ и наноформ связано с
экзогенными процессами.
Генетическую классификацию форм рельефа предложили
И. П. Герасимов и 10. А. Мещеряков. Они разделили рельеф на три
крупные группы: гсотсктуры, морфоструктуры и морфоскульпту-
ры. Геотектуры — это самые крупные формы рельефа, образо-
ванные космическими и эндогенными процессами К космиче-
ским факторам относятся осевое вращение Земли, взаимодействие
планет и спутников. К геотектурам относятся перечисленные уже
планетарные формы рельефа: материковые выступы, ложе океа-
на. переходные зоны и срединно-океанические хребты.
Морфоструктуры — преимущественно крупные формы релье-
фа, обязанные своим происхождением эндогенным процессам,
в основном тектоническим движениям. М орфоструктура ми явля-
ются мегаформы и макроформы рельефа; например, горы в пре-
делах горных стран или части платформенных равнин.
Морфоскульптуры — формы рельефа, образованные экзоген-
ными процессами. К морфоскульптурам можно отнести ряд мак-
роформ, например крупные речные долины, а также мезофор-
мы. микроформы и наноформы. Главная особенность морфоскульп-
тур их зональность, так как своеобразие форм, интенсивность
их развития зависят от деятельности экзогенных процессов,
исто шиком энергии которых служит солнечная радиация.
Глава 18
КОРЫ ВЫВЕТРИВАНИЯ
ры aTMocd)Vi^Ti|C'AH^HOr° взаимоде”СТвнв литосферы, пшросфе-
SbTXtXX ВеЩеСДВа об^отся комплексные тела -
в тесной связи с попстк ювии' ^остав кор выветривания находится
ная их особенное ‘ _ лающими горными породами, самая глав-
взаимодействии всех ктн" 30,1альны <Р,1С- 18.1). При активном
процесса развивается " ;1;,ительн°сти элювиального
может достигать сотен хггпов^ выветРивания’ мощность ее
• ‘-тров. Скорость процесса, по мнению
244
о
30001
g 2700
2400|
s’ 2100
7 ISOO
1500
5 1200
< 900
u 600
300
0
всех компонентов
I — материковая порода; 2 —
Рис. 18.1. Образование коры выветривания (по Н.М Страхову);
/ — материковая порода; 2 — зова дресвы химически малопзмененной, 3 —
гидрослюдисто-монтмориллонптовая зона; -/ — каолинитоиая зона; 5 — охры
1 »uipvu>iiva>>v । u-Mvinmv)/..™...-
ABO,; 6 — панцирь Fe;O} + ALO,; 7 — головое испарение; 8 — средняя годовая
ю.мпература; 9— средняя годовая сумма атмосферных осадков; 10 — годовой опад
органическою вешесгва
Г.С Золотарева. С В Дроздова к др. (1983). в гатис тнш-тах от-
ложений составляет десятки сантиметров ши МсП ’ (стости нет
Обломки, как правило, неокатаны, нс сортирова
Выветривание - процесс разрушения оХтаз-
ния горных пород под воздействием атмосс>1 , физическое и
мов. Выветривание подразделяется на хи\ с .{0 и
органогенное. Все процессы вязаны идишют од Р
только интенсивность проявления каждого из них ощ
климатом, составом пород. кипание породы из-за боль-
Физическое выветривание h_ Р наибоЛее интенсивно
шой суточной амплитуды темп Р_ nvcrbIH>IX 1|ЛИ на скло-
протскает в тропических и BHLTp” 11а первое место выходит
нах высоких гор В ПОЛярнЬ^тпес^ша|1Ие породы благодаря рас-
моро.зное выветривание — растр льтате физического вывет-
шпрению воды при замерзании. • остроугольные об-
Ривания компактные породы распадаются Р .
ломки - глыбы, щебень. псс£к мсиенис состава горных пород
Химическое выветривание а1„,чес|<их кислот. В результат
ПРИ воздействии О2. СО2, Н2 . Р у^лческос выветривание
°бразуются новые породы и mi Р‘
наблюдается повсеместно, но наиболее активно оно протекает в
экваториальных широтах и во влажных тропиках.
Органогенное выветривание — это разрушение горных пород
механически - корнями растений или деятельностью животных,
или _ благодаря воздействию органических кислот. Очень интен-
сивно этот процесс протекает во влажных экваториальных и тро-
пических лесах.
В зависимости от климатических условии коры выветривания
подразделяются на следующие типы:
____обломочная кора, состоит из химически неизмененных об-
ломков исходной породы. Она преобладает в полярных широтах и
высокогорных областях и образуется благодаря физическому вы-
ветриванию. В условиях аридного климата пустынь элювиальный
покров образуется в основном вследствие физического выветри-
вания. Химическое выветривание проявляется локально, в виде
корок пустынного загара, гипсовых корок и солончаков. Здесь также
возникает обломочная кора;
— гидрослюдистая кора, характеризуется слабым изменением
коренной породы, но уже содержит глинистый минерал — гид-
рослюды. Она развита в умеренных широтах и холодных широтах с
многолетней мерзлотой. Здесь активно идут физическое и мороз-
ное выветривание и уже наблюдается химическое;
— монтмориллонитовая кора формируется в полузасушливых
областях; для нее характерно глубокое химическое изменение пер-
вичных минералов;
— каояинитовая и красноземная коры развиты в субтропиче-
ских шпротах. Происходит интенсивны)! вынос подвижных про-
дуктов выветривания, способствующий образованию глинистых
минералов. Возникший каолинит может образовывать месторож-
дения каолина — ценного сырья для производства фарфора;
лип ритная кора образуется в условиях жаркого и влажного
экваториального климата. Образовавшиеся при этом бокситы
могут дос)итать промышленных скоплений. Кора выветривания
окрашена в красные и оранжевые цвета.
Глава 19
ТЕПЛООБОРОТ В ЛИТОСФЕРЕ
вые колсбаншГтсмпеп'0 Котором наблюдаются суточные и годо-
терлгическим елос <“р1Т>'рь’’ иазьшается деятельным, или гелио-
висит от теплоемкост и <'пространенис тспла в деятельном слое за-
Теплоемкости гсплопРоводности.
для нагревания I ем-4 °личсство теплоты в джоулях, необходимое
емкость пород слагающий™ Н3 °Л1,И ,радУс- Удельная тспло-
Р ’ с-пага|оа'их сушу, примерно в два раза меньше
246
теплоемкости воды (теплоемкость водь, -4,18, кварца 2.161
глины ,< ) о iBa пористая среда. Она пронизана множе-
ством пустот заполненных воздухом или водой. Теплоемкость
зависит or объема пустот и заполнения их водой. Сухие понвы
поглотают мало тепла, влажные - много. Поэтому сухие почвы
быстрее нагреваются и охлаждаются, имеют более высокую тем-
пера । уру днем и низкую ночью. Влажные почвы нагреваются
медленнее и медленно остывают, поэтому суточный ход темпера-
тур здесь выражен менее ярко.
Теплопроводность способность передавать теплоту в джоу-
лях, проходящую через 1 см~ слоя почвогрунта толщиной 1 см в
I с при разнице температур на границах слоя в один градус (теп-
лопроводность воды — 0,00539, песчаника — 0,0456 гранита —
0,04' '5). Влажные почвы более теплопроводны, чем сухие почвы,
насыщенные воздухом.
Теплота в почву проникает путем молекулярной теплопровод-
ности, конвекции воздуха, переноса теплоты за счет движения
водяного пара и его конденсации. При небольшой величине пор
конвективный приток теплоты незначителен. Основной се пере-
нос осуществляется за счет молекулярной теплопроводноеги. На
передачу теплоты от слоя к слою затрачивается время, поэтому
моменты наступления максимальной и минимальной температу-
ры запаздывают на каждые 10 см примерно на 3 ч. Если на повер-
хности максимальная температура наблюдалась в 13— 14 ч. то на
глубине в 10 см она наступит около 16 ч, на глубине 20 см —
около 19 ч. Кроме того, благодаря теплоемкости каждый слой по-
глощает некоторое количество теплоты: чем глубже слой, тем
меньше теплоты он получает. Амплитуда колебаний температуры
с глубиной уменьшается на каждые 15 см в два раза. Если на по-
верхности амплитуда температуры составляла 40 . то на^ глубине
15 см она будет 20°. на глубине 30 см — уже 10 , на глубине i м
колебания температуры практически затухают
Суточные колебания температуры на поверхности почвы в уме-
ренных широтах составляют 20—30 С, в тропических moiут дос-
тигать 60 °C, в экваториальных — около 5—10 С. Самая большая
глубина проникновения суточных колебаний температуры харак
терна для тропических широт. Слой, в котором суточные козеоа-
ния температуры прекращаются, называется слоем постоянной су-
точной температуры.
Годовые колебания температуры прослеживаются глубже, в вы-
соких широтах слой с постоянной годовой температурой находится
на глубине в среднем 25 м, в умеренных широтах - и. в
тропических и экваториальных широтах — 3— м о
ступления максимальной и минимальной температурьвДоение
года запаздывают на 20 — 30 суток па каждый veip‘ _ ъ
ности максимальная температура наблюдается в и . с.
247
51|НР । м — в августе., на глубине в 20 м через полтора года. ДЛя
П ымосковья на глубине 3,2 м максимумы н минимумы запаз-
аыыиот на 60 дней но сравнению с верхними горизонтами поч-
‘ Наблюдения показывают, что температура в слое постоян-
ной годовой температуры близка к среднегодовой температуре
BO Hvxa В экваториальных широтах температура от поверхности
вниз практически нс изменяется, оставаясь около 26-28°С.
В умеренных широтах температура в слое постоянных годовых тем-
ператур равна 4-6’С Летом от поверхности вниз температура
будет уменьшаться в среднем от 25 20 до 6 С на глуоине 20 м.
Например, в Подмосковье в июле температура на глубине 0,2 м
равна 18 СС, на глубине 3,2 м она уменьшается до С. Зимой тем-
пература с глубиной возрастает Зимой под снегом температура
равна от -5 до - 10 °C, от поверхности вниз она будет увеличи-
ваться до 4—6СС Например, в Московской области на глубине
0,2 м в декабре температура равна -1 С, на глубине 3,2 м она
возрастает до 7 °C
В период положительного радиационного баланса солнечной
радиации температура поверхности почвы повышается гораздо
сильнее, чем более глубоких слоев почвы Поток теплоты идет от
поверхности на глубину — тип инсоляции. Зимой глубокие слои
почвы сохранили еше теплоту, а поверхность уже остыла, поэто-
му поток теплоты идет из глубины к поверхности — тип излучения.
Весной и осенью распределение температур с глубиной усложня-
ется. Верхний слой почвы весной нагревается, ниже располага-
ется более холодный слой, а еще ниже — теплый слой. Осенью
верхний и нижний слои имеют низкие температуры, а средний
слой — более теплый.
Сезонное промерзание почвогрунтов во внетропических широ-
тах. Вследствие отрицательного теплового баланса зимой темпе-
ратура почвы опускается ниже нуля и почва промерзает на неко-
торую глубину. В теплый сезон почва вновь прогревается и оттаи-
аст ото 5н )с промерзание почвы зимой получило название
сезонного, а слот! мерзлоты называется сезонным. Глубина
промерилния почвы зависит от ряда факторов: отрицательных
п апкГ УР ПГ> 1олжитсльности морозного периода, влажности
теп ппплп1ЦН< С ” снсжного покрова. Почвы песчаные как более
и К ромерзак>т глубже, чем суглинистые. Болота
шенногс®^пИДнтезндчительную глУбину. При замерзании насы-
юшеи 1альней1п-к??()а выделяется много теплоты, препятству-
рошим теппои inn? промерзанию- Снежный покров является х<-
При мощности сн-2?°М И прслохраняет почву от промерзания-
составляет 90 см ппи°Г° покрова 20 см глубина промерзания
промерзания сокп-ппяЛ^"4^?11 мощнос™ Д» 80 см глубина
П Н Тверского) Р 1 ГСН Л° '° См <3ападная Сибирь, данные
248
Большое влияние на промерзание почвы оказывает ре п<’ф
На вер! 'Инах холмов, где мощность снежного покрова меньше
промерзание происходит на большую глубину. Наветренные скло-
ны из-за сдувания снега промерзают больше подветренных
На промерзание почвы оказывает влияние продолжительность
зимы. В Тбилиси почвы промерзают на 40 см, в Москве — на 50 —
70 см, в Казахстане — на 2,5 м.
Многолетнемерзлые горные породы. В областях распространения
многолетнемерзлых горных пород непосредственно под деятель-
ным слоем (ежат многолетнемсрзлыс горные породы. Мощность
их в среднем составляет 400—600 м, в долине Вилюя — до 1500 м.
Слой многолетнемерзлых горных пород разделяют на три слоя
(И.А Некрасов, 1991). В верхней части толщи многолетнемерзлых
горных пород обычно залегает слой рыхлых грунтов, крепко сцемен-
тированных льдом, здесь встречаются крупные массивы чистого
льда. Эти породы называются многолетнемерзлыми породами.
Глубже залегают скальные породы, разрушенные лишь на
контакте с рыхлыми поверхностными отложениями Скальные
породы часто не имеют трещиноватости и не содержат видимых
включений льда. Они называются морозными. Самые нижние
горизонты скальных пород почти всегда отличаются трещинова-
тостью. причем в некоторых регионах трещины заполнены горь-
ко-солеными рассолами, температура замерзания которых ниже
(ГС Эти горные породы называются охлажденными.
Трехслойное строение разреза характерно для Среднесибир-
ского плоскогорья. Такое строение не обязательно для всех райо-
нов развития многолетнемерзлых пород. Чаше встречается разрез,
где присутствует только многолетнемерзлые и морозные породы
или только многолетнемерзлые. Температура многолетнемерзлых
горных пород колеблется от -2 ло -4 С. На поверхности почвы
(например в Якутске) летом температура может юстигать 40 С,
зимой на поверхности снега она опускается ло - 60 С. под снегом
-20 °C. Следовательно, в летнее время температура от поверхно-
сти будет понижаться до отрицательных значений в им нее пре
мя из-за малоснежной зимы и сильных морозов темп» ратура
поверхности вглубь возрастает. Например, в колодце ергипа
(начальник Якутского отделения Русско-Американской компании,
под руководством которого впервые в 1S26— * гг. ыл выкопан
колодец глубиной 116 м) на поверхности темпера fjpa оыла pawn
- Ю °C, на дне котодна она увеличилась до - .3
Геотермический слой. Под гс.тиотермическим
Ры располагается геотермический слои. тс.миср, рс
рсделястся внутренним теплом Земли и нарасс .' - ‘
Растание температуры горных порол, выражу g ‘ и ши‘.
Ч|стр, называют геотермическим градиентом. Д^-ттна попов и
роких пределах: от 0.1 по 0,01 на I м и зависит от состава поре 1
249
«•ТОВИЙ »х залегания. в среднем его принимают равным 3 па 100
4 Котьскои сверхглубокой скважине (глуоина ее чуть более
Дб1 м) температура на глубине 12 км оказалась оолес 200’С.
Предполагают. что на глубине 20 км температура составляет 380 ‘С.
на глубине 50 км — 700 С.
Глава 20
ВЛАГООБОРОТ В ЛИТОСФЕРЕ
Атмосферные осадки, выпавшие на поверхность литосферы,
могут стекать, образуя водные потоки, просачиваться, тогда по-
являются подземные воды, или застаиваться на поверхности, фор-
мируя болота, озера, ледники. Подземные воды, минуя реки, тоже
могут попадать в Мировой океан. Все эти водные объекты образу-
ют воды суши и являются звеньями влагооборота литосферы.
По данным М. И.Львовича (1986). испарение с суши составля-
ет 768 мм (включая 238 мм с бессточных областей), или 69 270 км3
воды. Объем атмосферных осадков на сушу составляет 113 500 км5,
или 1148 мм слоя. Речной сток с суши (включая сток подземных
вод в океан, минуя реки) равен 44 230 км3, или 380 мм слоя. Под-
земные воды в этом слое составляют всего 20 мм. М И. Львович
считает, что большую роль в водном балансе играют почвы. Зна-
чение почвенного гидрологического фактора впервые подчерк-
нул французский гидролог Е. Бел гранд. Он установил, что зависи-
мость паводочного стока от осадков для разных притоков Сены,
водосборы которых характеризуются различными почвами, отли-
чаются своими особенностями. В трудах В В. Докучаева и А. И Во-
ейкова была показана огромная роль почвы как гидрологического
фактора. М. И.Львович, исследуя влияние почв, пришел к инте-
ресным выводам. При очень малой инфильтрационной и водо-
удерживающей способности почв основная масса осадков расхо-
ду стся на поверхностный сток, отсутствует или очень незначите-
лен источник испарения — почвенная влага, питание подземных
вол очень слабое. В этом случае полный речной сток почти дости-
т аст величины атмосферных осадков, но состоит в основном из
гн ерхностных вод, в периоды между паводками реки nqpecwxa-
гп- р 1 оольшои инфильтрационной и водоудерживаюшей спо-
cvdcw плчи°2иУ"1СНЬШаеТСЯ повеРхиостный сток, возрастают ре-
подземными ВМ1 ВЛаГИ “ увсличиваегся испарение, питание рек
д емными водами достигает максимума.
ператуоа^^^п ПОЧВЬ1 в;1ИЯ,от дефицит влажности, ветер, тем-
пы так как по днако учительную роль играет влажность поч-
ют\Хкого знХии^Сп иии Прочис характеристики уже не имс-
смочен водой, поэтому Осле ложля верхний слой почвы сильно
} испарение с него происходит почти так
250
же. как с водоема. Кроме того, температура почвы перед дождем
всегда выше, чем в водоеме, следовательно, испарение больше
Когда горизонт грунтовых вод стоит ниже поверхности то испа-
рение происходит как с зеркала грунтовых вод. так и с частиц
грунта. Причем, по мнению М. А. Великанова (1948). наибольшее
исп< рение происходит в грунтах со средней крупностью зерен,
при большей и меньшей крупности испарение уменьшается
Влага в почве может образоваться и вследствие конденсации
паров воды в грунте. Для конденсации необходимо, чтобы на не-
которой глубине температура была ниже точки росы и чтобы аб-
солютная влажность воздуха атмосферы была больше, чем в почве.
В этом случае пары воды будут двигаться в сторону меньшей абсо-
лютной влажности, а конденсация продолжается до тех пор. пока
относительная влажность в почве сохраняет максимальное значе-
ние 100%. На основе наблюдений было подсчитано, что вслед-
ствие конденсации в почве образуется до 2 мм волы в сутки. А. Ф Ле-
бедев пришел к выводу, что почвенная конденсация может со-
ставлять до 15 —25 % от общего количества атмосферных осадков.
Вода в литосферу может поступать и из мантии. Считается, что
в мантии содержится около 20 млрд км3 воды, ежегодное поступ-
ление воды из мантии составляет около I км-.
Глава 21
ДИНАМИКА ЛИТОСФЕРЫ
21.1. Понятие о геоморфо! енезе
Главное положение современной геоморфологии представ-
ление о том. что рельеф формируется в результате вз ш.модей-
ствия эндогенных и экзогенных процессов Эндогенные и экзо-
генные процессы взаимосвязаны. Эндогенные процессы созч ю<
наиболее крупные формы — гсотсктуры и мс рфоструктуры эе.м 11
Экзогенные процессы в ходе своей деятельности могут усложни ь
или упрощать рельеф эндогенного происхождения. В первом слу-
чае они расчленяют поверхность крупных форм, выраоатываюг
более мелкие микро- или наноформы рельефа. Экзогшгные про-
цессы могут полностью срезать первичный рельеф, созданн
эндогенными процессами. Разрушение горных пород и
вне продуктов разрушения в результате совокупного киствня всех
экзогенных процессов называется денудацией. Подсчитано, что в
современную нам геологическую эпоху
верхность планеты в среднем на 8 см в тыся i ОДУ, , •,
тельно. достаточно 13 млн лет. чтооы “ ₽*-'к'*' “v , е ппе-
Земли оказался полностью выровненным, е . ’ •
Пятствовали эндогенные силы (С В Калеснпк, 19х>).
251
Основным источником энергии эндогенных процессов являет-
ся тейповая энергия, образующаяся за счет гр гвитационнои диф.
(Ьепенниации вещества внутри Земли и радиоактивного распада.
Гравитация и радиоактивность, разогрев и охлзжде зпе недр пла-
неты велмг к изменениям объема масс вещества, слагающею ман-
тию и земную кору. Расширение земного вещества обусловливает
возникновение вертикальных движении мантии и земной коры.
Земная кора реагирует на это образованием складок (пликатив-
ные шелокапни) или разрывами и перемещен! ,ми крупных бло-
ков (дизъюнктивные дислокации). Следовательно, одним из веду-
щих эндогенных рельсфообразуюших процессов являются текто-
нические движения.
Разломы проникают в толщу коры, достигая очагов плавления
пород. По каналам расплавленное вещество — магма — начинает
двигаться к поверхности. Ес рсл ьефообразующая роль заключает-
ся в том. что при застывании магмы внутри земной коры образу-
ются магматические тела, при излиянии расплавленного веще-
ства на поверхность — вулканические покровы и конусы. Образо-
вание разрывов в земной коре, быстрые перемещения масс в
недрах Земли сопровождаются резкими толчками. Этот процесс
называется землетрясением. Следовательно, тектонические дви-
жения. вулканизм, глубинный магматизм, землетрясения —
эндогенные рельефообразующие процессы, способствующие
возникновению самых крупных форм — геотектур и морфострук-
тур. Однако создаваемые ими формы рельефа в первозданном виде
встречаются на планете редко, так как они постоянно подверга-
ются воздействию экзогенных процессов.
Главный источник энергии экзогенных процессов — солнеч-
ная радиация. На поверхности Земли она преобразуется в энергию
движения воды, воздуха, вещества литосферы. К числу экзогенных
процессов относится рельефообразующая деятельност ь поверхност-
ных текущих вод, деятельность ветра и ледников, деятельность
приливов и течений и т.д. Во всех процессах принимает участие
ра in анионная энергия. К экзогенным процессам относится
рельефообразующая деятельность живых организмов и человека.
ни\\?-п^1М0СП1 °’ ГОГО? какая группа сил (внутренних или внеш-
по-тзнтп *рРХ няJJailHOM участке, развитие рельефа протекает
восходящий тип^31 )(^еКТ ^1у11’с,,ннх смл больше, будет иметь место
высот теппгпопии31ИТИЯ С н зна^снустся увеличением абсолютных
менных водоток™ ен,1ем глУбинной эрозии постоянных и вре-
рактеризуюшихся к °Рм,,РУЮтся долины типа теснин, ущелий, ха-
Усилению склоновых пп1И соонами’ что, в свою очередь, ведет к
теризуются ботгипк рО|,сссов Продольные профили рек харак-
Если действие эк и онами’ наличием порогов и водопадов
лет нисходящее разни гие ^срст ВСРХ’ то результатом оу-
Репьефа. Оно характеризуется уменьше-
н11ем абсолютных и относительных высот, выполаживанием скло-
нов И расширением речных долин, интенсивность трозиоииых и
склоновых процессов уменьшается. Если участок земной поверх
НОСТИ долгое время находится в состоянии тектонического по
коя, выполаживание склонов приводит к формированию волни-
стой равнины — пенеплена (автор теории пенепленизации В.Де-
вис, 1905). Образование выровненных поверхностей в результате
пенепленизации (выравнивания сверху) происходит во влажном,
гум идиом климате, где основными агентами денудации являются
склоновые процессы и эрозия водотоков. Однако развитие выров-
ненных поверхностей может происходить и путем отступания скло-
нов параллельно самим себе Этот процесс называется пелиплс-
иизаиня, а денудационные поверхности — педипленами (автор
теории педипленизации В. Пенк). В сухом аридном климате про-
цесс разрушения гор начинается сбоку, в этом случае высоты
некоторое время сохраняются, часто возникают останцы. Разру-
шение обеспечивается физическим выветриванием, снос осуще-
ствляется ветром или силой тяжести Простейшая форма педипле-
низации — педимент, формирующийся в виде пологонаклонной
площадки у подножия отступающего склона. Формирование
педиментов в виде предгорной лестницы впервые описано В. Пен-
ком (1923), на равнинах — Л. Кингом (1953).
При восходящем развитии рельефа склоны вновь становятся
крутыми, образовавшиеся ранее поверхности выравнивания ис-
пытывают тенденцию к поднятию, но могут сохраняться в виде
реликтовых форм При неоднократной смене этапов нисходящего
и восходящего развития рельефа в горных странах образуется ряд
денудационных уровней, располагающихся в виде ступеней или
ярусов на различных высотах.
21.2. Факторы рельефообразования
Факторы рельефообразования непосредственно не участвуют в
образовании рельефа, по определяют «набор» рельсфоооразую-
Ших процессов, степень их интенсивности и особенное и прояв-
ления. К ним относятся вещественный состав пород, геологиче-
ские структуры, климатические условия и в определенной степе-
ни сам осльссЬ
Состав пород. Степень проницаемости горной породы для про-
сачивающихся с поверхности атмосферных ос“квв ,'м“1 *
нос морфологическое значение. В легко ' “" '°
Родах поверхностный сгок. а следовательно, г оашитие
_ r T iL'HM пбпазом. слаоое рашиihl
оттоков Кроме различной степени развития водотоков процн.
Хоеть иород находит морфологическое выражение в крутизне
* окЗВ При полном отсутствии смыва склоны долгое время со-
хп-ш я ют крутизну. Долины в легкопроницаемых породах имеют
ВИД узких каньонов. На поверхности водоупорного пласта, залега-
ющего под толщей проницаемых- пород, обычно скапливается вода
и образуется водоносный горизонт. В крутых склонах долин в мес-
тах выхода подземных вод нередко формируются оползни. Поверх-
ностью скольжения при оползнях служит водоупорный пласт, смо-
ченный стекающей по нему водой.
Горизонтальная слоистость пород обусловливает развитие
ступенчатых склонов, каньонов и столовых стран. Чередование пла-
стов разной степени устойчивости — важное условие при обра-
зовании ступенчатых склонов: более прочный пласт формирует
площадку, менее прочный быстрее разрушается, образуя нишу.
В аридных условиях долины приобретают вид каньонов. При текто-
нических поднятиях более прочный пласт (бронирующий) предот-
вращает размыв вершины, по трещинам происходит заложение
оврагов и речных долин и территория приобретает вид столовой
страны. Сланцеватость и отдельность находят свое морфологическое
выражение в своеобразии склонов и особенностях их разрушения.
Большое рсльефообразуюшее значение имеет растворимость гор-
ных пород. В местах развития этих пород территория приобретает свое-
образный вил, для которого характерно отсутствие поверхностных
эрозионных форм и распространение карста. Расширенные растворе-
нием трещины становятся способными поглощать не только все ат-
мосферные осадки, но и воду рек, попадающих на эту территорию.
Возникает особый тип исчезающих и внезапно появляющихся рек.
I еологические структуры. Горные породы в земной коре нахо-
дятся в различных соотношениях друг с другом, определяя геоло-
гическую структуру территории. Геологическая структура —
важнейший фактор формирования рельефа. Столовым странам,
равнинам и плато свойственна более или менее горизонтальная
структура — сложение из горизонтально напластованных морских
„п"1 ° И ЫХ ПОР°Д' поднятых без нарушения их напластования. Как
ним ^пй’1ПОЛ горизонтально залегающими породами лежит лрев-
TemnvpTra Я1Ь1И с(,ундамент- Рельеф столовых стран и плато харак-
топн' прч™1ПОС*ПМН НЛИ слабоволнистыми междуречьями, ко-
чсрсдования гтпт-Х0ДЯ1 в Kpirrble скл°ны речных долин. В случае
тально ‘ ночник 1КИХ И подагдивых пород, залегающих горизон-
залегании пополни ступ5нчатый рельеф. При моноклинальном
своеобразныстспсни Устойчивости вырабатывается
позвышенноеп с 110’Учившиit название куэстового. Куэста —
юшим с палением1 1 ммстричными склонами: пологим, совпада-
Более сложны п • ^Н°Г° "Ласта’ и кРУ™м, срезающим пласт,
полный рельеф возникает на месте складчатых и глыбо-
ВЫХ структур Складчатые структуры находят свое выражений в
складнатых i орах, характеризующихся острыми гребнями круч ы -
мн склонами и значительными высотами Глыбовые горы как
правило, более н дзкие и имеют выровненную вершину
Климатические условия. Климат обусловливает характер и ин-
тенсивность процессов выветривания, от климата зависит набор
экзогенных процессов и скорость их протекания. Например, в арид-
ных условиях на первое место выходит физическое выветривание,
так как в теч ;нис дня наблюдаются значительные колебания тем-
ператур. И i экзогенных рельсфообразующих процессов ведущее
место принадлежит склоновым процессам и деятельности ветра.
Здесь практически не развиваются эрозионные формы, так как
атмосферных осадков мало. В гумидных условиях приобретает зна-
чение химическое выветривание, из экзогенных процессов гос-
подствующее значение при надлежит деятельности водотоков. В ре-
зультате наиболее густая эрозионная сеть развивается в экватори-
альных и умеренных широтах.
Климат влияет на процессы рельефообразования как непо-
средственно, так и через другие компоненты — воду, раститель-
ность. Так, поверхностный сток резко ослабевает в условиях
сомкнутого растительного покрова даже на крутых склонах.
Поверхности с разреженным растительным покровом становятся
уязвимыми для эрозионных процессов, а в случае сухости и
рыхлых грунтов — и для деятельности ветра.
Иногда на территории можно заметить несоответствие между
климатом и рельефом. Например, на севере Европы широко рас-
пространены формы, созданные деятельностью ледника, хотя в
настоящее время здесь ледников нет. Объясняется эго тем. что в
недавнем прошлом территория испытала оледенение и оыл сфор-
мирован ледниковый рельеф. Сохранность форм обусловлена тем.
что рельеф изменяется медленнее, чем климат. Такой рельеф по-
лучил название — реликтового. Следовательно, рельеф ряда мест
определяется особенностями как современного климата, так и
климата прошлых геологических эпох.
Глава 22
ЭНДОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ И РЕЛЬЕФ
22.1. Тектонические движения
По современным представлениям,
ничсских движений - вертикальные и горизонтальные, верт
ясских движении Т,пягс.. на колебательные и направлен-
кальные, в свою очередь, делятся на килей ,,
ные. Оба типа движений могут происходить как с..мое';
так и во взаимосвязи друг с другом, нередко один тип движении
.юпождает другой Движения сопровождаются изменениями в За.
чегаиии горных порол и деформациями- Проявляются вертикаль-
ные и горизонтальные перемещения крупных блоков земном коры
в вертикальном и горизонтальном направлениях, в образовании
складчатых (пликативных), разрывных (дизъюнктивных) и инъек-
тивных (внедрение магмы) дислокации
Согласно концепции тектоники литосферных плит, восходящие
конвективные потоки расплавленного вещества верхней мантии
приводят к формированию крупных положительных форм релье-
фа — срединно-океанических хребтов. В дальнейшем в их осевой
части закладываются рифтовые долины — грабены. Рифтовые до-
лины образуются за счет разрывных дислокаций. Поступление новых
порций мантийного вещества в рифтовую долину вызывает раз-
движение литосферных плит — сирединг — в горизонтальном на-
правлении. Таким образом, вертикальные движения способству-
ют возбуждению горизонтальных.
Горизонтальное перемещение литосферных плит навстречу друг
другу7 вызывает полдвиг океанических плит под материковые (суб-
дукцня) и образование переходных зон (геос ин кливальных обла-
стей) или надвигание одной континентальной плиты на другую с
образованием грандиозных горных сооружений. Горизонтально
залегающие горные породы сминаются в складки, складки ос-
ложняются многочисленными разрывами и интрузивными тела-
ми. Следовательно, наблюдается обратный процесс — переход го-
ризонтальных движений в вертикальные.
Среди складчатых дислокаций выделяют простые и сложные склад-
ки. Простыми видами складок являются антиклинали и синклинали.
В наиболее простом случае антиклинали и синклинали находят пря-
мое выражение в рельефе: антиклинали — положительные склад-
ки — соответствуют в рельефе положительным формам рельефа,
синклинали — отрицательные складки — отрицательным формам
ре шеф Н i ерритории России примером таких форм являются
не ыьшие возвышенности на Таманском полуострове, эти формы
существуют в пределах молодых складчатых гор Часто в горных об-
лаегях развивается обратный, инверсионный рельеф. 11а месте положи-
ncnif-fi Х ° ° 1еских стРУктур образуется отрицательная форма
житеп! J™ (х- *L 0ГРИцагельн°й геологической структуры — поло*
раздпоблеимп ^яснястся это тем> что ядра антиклиналей сложены
Более кпупм/ горными п°Родами и разрушаются интенсивнее.
нории — ппет ™-Н С,0ЖНЬ1е ск-'адки — антиклинории и синкяи-
юшимн их понижениями Рп горными ’<ре&гами и радаля-
рий Главного - с1 ПрнмсР°м может служить анти КЛИНО-
поднятия Х<ХБол,ьш°'° Кавказа. Еще более крупные
риев, — мегантт- 3 нескольких антиклинориев и сипклппо-
странами (Большой'£ад.Х1"р“ста,и1|!|,ы в l,eJlbe*e горными
256
Рис. 22.1. Схематический профиль Рейнского грабена
Складкообразование обычно сопровождается разрывными на-
рушениями, интрузивным и эффузивным магматизмом. Эти на-
рушения усложняют структуру складчатых областей. Разрывные на-
рушения — это различные тектонические нарушения сплошности
горных пород, сопровождающиеся перемещением блоков отно-
сительно друг друга.
Простейшим видом разрывов являются трещины. Наиболее глу-
бокие трещины, уходящие в мантию, называются глубинными
разломами Они представляют собой зоны дробления пород, про-
стирающиеся в верхнюю мантию.
Разрывные нарушения имеют большое морфологическое зна-
чение. Сбросы и надвиги выражаются уступами в рельефе, высота
уступа зависит от величины вертикального смещения блока. Си-
стемы сбросов образуют ступенчатый рельеф. Смешение блоков
горных порол относительно друг друга создает столовые глыбовые
и складчато-глыбовые горы.
В первом случае горы возникают при вертикальном движении
блоков, имеющих горизонтальную структуру. ироко разв 1
столовые глыбовые горы в Африке. Складчато-гльпов к "
пикают на месте развития древних складчатых стр}, р. - ,
горам относятся Алтай, Тянь-Шань. Осооенн) tJ ’ '
рывных нарушений в областях распространения древн
тых структур, они привели к созданию глы • _‘мср ра_
грабенов. Грабены в рельефе образуют коз л 1 ’ ‘
бен озера Байкал. а горсть,
Такое же происхождение имею, с, p;J H(UI ТСКТО|1|1К;1 ^5С.
разломов, Рей иски и граоен (рис. — Л * .. система сре-
ловила создание таких грандиозных сооружении, как сре
динно-океанических хребтов. тектоники сказывается и
Рельеф «образую, ца» '^ТтреиХ „ разломы явля-
„ активизации экзогенных П| ои мклалык110тся эрози-
ются менее прочными учас.ка. . участках имеют при-
оиные формы разных П°РЯ^° . од резКими углами по направ-
молинейные русла, изгиоаюшие > I конфигурацию мор-
лен.по трещин: Системы разломов определяют кошрш. р
ских берегов По линиям разломов наблюдаются цепочки вулка-
нов. выходы минеральных источников, к зонам разломов при-
урочены очаги землетрясении.
Горизонтальные движения обусловливают перемещение лито-
сферных плит. Следовательно, благодаря им образуются горные
страны; материки и океаны изменяют свои очертания Горизон-
тальным движениям придается огромное значение в концепции
тектоники литосферных плит, предложенной А. Вегенером и по-
лучившей широкое признание в настоящее время. Крупные го-
ризонтальные движения земной коры наблюдаются на дне океа-
нов. в местах пересечения срединно-океанических хребтов глу-
бинными (трансформными) разломами. Вертикальные колеба-
тельные (эпсйрогеническис) движения охватывают огромные пло-
шали, их рсльефообразующее значение очень велико. Они уча-
ствуют в образовании форм разного ранга. Вертикальные движе-
ния лежат в основе создания самых крупных — планетарных форм
рельефа
Вертикальные движения приводят к формированию морфост-
рхктур. В пределах равнин образуются синеклизы и антеклизы, пред-
ставленные в рельефе низменностями и возвышенностями. На-
пример, Прикаспийская низменность соответствует Прикаспийс-
кой синеклизе.
Вертикальная составляющая тектонических движений всегда
присутствует при образовании сбросов, надвигов, горстов и гра-
бенов.
Вертикальные тектонические движения контролируют распре-
деление суши и моря, следовательно, оказывают воздействие на
Климаf и ин .енсивность экзогенных процессов.
Большую роль в создании современного рельефа играют новейшие
тектонические движения. Новейшие тектонические движения — это
тектонические движения, происходившие в неоген — четвертич-
ный период. Области со слабовыраженными вертикальными по-
ложите гьными новейшими движениями соответствуют в рельефе
ппп^И-ИаМ’ нсвь,соким плато и плоскогорьям Слабовыраженные
пЛи^ТеПЬНЬ,е дв*1Жения характерны для Восточно-Европейской
интенсив430™ Запално“с”бирской низменности. Областям
Н0СТИСМЛП1Ы ,ектонических погружений соответствуют низмен-
кас^гйская ’ ЧСХЛ°М чствеРТнчных отложений. Например, При-
нятий соответ 'В1мская низменности. Областям интенсивных под-
структур зависит п°Т ГОрь1’ выражение в рельефе геологических
но отметить что _L3HaKa неотектонических движений. Интерес-
иметь прямое внот^”тельные геологические структуры могут
жительные неотектпм^ в рельеФе- если им соответствуют поло-
структуры испить нчку,ЧеСКИС дпижения. Если положительные
версионный рельеф' ' Опускан,,я> на их месте развивается ин-
25Х
22.2. Магматизм и вулканизм
Различают интрузивный (глубинный) и эффузивный (излив-
шийся) магматизмы. Последний называется вулканизмом Интру-
зивный магматизм приводит к образованию морфоструктур —
отдельных хребтов, вулканизм обусловливает возникновение
вулканических покровов и конусов. Вулканизм широко распрост-
ранен на материках и в оксанах. В настоящее время на Земле
насчитывается около 500 действующих вулканов, число потух-
ших приблизительно в 10 раз больше (В В Пиотровский, 1977).
По данным Г. Менарда, на дне Тихого океана насчитывается бо-
лее 1000 подводных вулканов
Благодаря интрузивному магматизму формируются батолиты и
лакколиты — крупные интрузивные тела. Батолиты отличаются
наибольшими размерами, неправильными очертаниями в плане,
образуются на большой глубине Батолит всем своим основанием
связан с питающим его очагом магмы. При уничтожении пере-
крывающих его пород экзогенными агентами они оказываются на
поверхности. Лакколиты — грибообразные тела, образующиеся в
результате внедрения магмы по узким каналам В рельефе они имеют
вид отдельных куполов (горы Бештау. Железная в районе г. Ми-
неральные воды). От лакколитов часто отходят жилоподобные
ответвления, секущие горные породы в разных направлениях
(силлы и дайки). На поверхности они образуют невысокие хребты.
Пластовые интрузии выражаются в рельефе ступенями. Отпрепа-
рированные интрузии широко распространены в Среднесибир-
ском плоскогорье и образуют трапповые покровы.
Вулканизм проявляется на Земле в виде трещинных излиянии
и центральных извержений. При трещинных излияниях большие
массы обычно жидкой базальтовой лавы извергаю гея через узкие
длинные трещины и разливаются по местности. Такое излияние
произошло в 1783 г. в Исландии, когда через трещину Лаки вь ли-
лось 12 км3 лавы на площадь до 9000 км-. Обширные лавовые по-
кровы известны в Северной и Южной Америке (Колумоия). на
плоскогорье Декан, в Средней Сибири.
Центральные извержения происходят через каналы
округлого сечения, заканчивающиеся JJ0BlPXH0CTI1 Р
кратером. Диаметр кратеров зависит от физических свойств лавы
вулканических бомб камне» (лапиллей), S?
И песка. Накапливаясь вокруг кратеров, он11 Р‘ - п_
ческий конус. Выделяют несколько типов By *. Р •
Рузивные купола. щитовые вулканы и сп^ратив^'1^^‘' оезутьттге
Маар - отрицательная форма,
взрыва Размены мааров до 3,5 км в диаметре при глуоинь до чии м
рыва 1 азмсры мааров а , мааоы нс действуют, являются
Все известные в настоящее время маарь • связывают
Реликтовыми формами. Некоторые исследователи связывают
формирование мааров с палением крупных метеоритов. Древние
тоубки взрыва заполнены кимберлитовой породой и являются ме-
сторождениями алмазов (Якутия, Африка).
Экструзивные купола — вулканические купола, образующиеся при
излиянии кислой лавы. Такая лава очень вязкая и быстро остывает,
образуя правильной формы купол (Армения, Франция). Размеры та-
- 1х куполов до 500 м в высоту и несколько километров в диаметре.
Щитовые вулканы формируются при излиянии основной лавы.
Базальтовая лава жидкая и подвижная, поэтому изливается на
большие расстояния. В этом случае купол ймее по тогие склоны.
Щитовые вулканы очень характерны для Исландии, здесь они не-
больших размеров, потухшие. Щитовые вулканы распространены
на Гавайских островах. Самый крупный остров состоит из трех-
вулканов, из них Мауна-Лоа поднимается на 4170 м над уровнем
моря. Если прибавить глубину основания 5 км, получится, что
этот вулкан — самая высокая гора и вулкан. Вершина вулкана имеет
вид лавового плато, посередине располагается кратер
Стратовулканы появляются при неоднократном отложении лав
и обломочного материала, они имеют почти правильную кони-
ческую форму. Для строения конуса характерно чередование лав,
вулканического пепла и песка. К стратовулканам относятся Фуд-
зияма в Японии. Ключевская и Кроноцкая сопки на Камчатке.
Некоторые вулканы имеют высоту до 6 км У многих вулканов
имеются кальдеры. Это очень крупные, до 30 км в поперечнике,
недействующие кратеры. Они имеют плоское дно и крутые, обры-
вистыс склоны. Образование кальдер связывают с сильными взры-
вами В некоторых случаях кальдеры образуются при обрушении
свода магматического очага.
Поствулканические явления сопутствуют вулканической дея-
тельности. К ним относят фумаролы, гейзеры, горячие источники,
умаролами называются выделения паров и газов на остывающих
лавовых потоках, на склонах вулканов и в кратере. По химическо-
rnnu'riTИ темпсРатУРс выделяются собственно фумаролы —
поло । 1X11 - ,юи в сотни градусов) пары хлористого во-
п-тоы «пт пт С0ЛЬ(1)атаРЫ — пары сероводорода, углекислоты и
лодных пзог ГпП р1туро'1 40~200’С; мофетты — выделения хо-
ператупой ниже Ш(гг “с,оч,1ики — термы — изливают воду стем-
чие от гейзепог иг, °Л 1 источпнков минерализирована Вотли-
чсских областях Р^пространсны не только в вулкапи-
деятельности. В Исландии"рекРативше«ся вулканической
чаются грязевые цу™.Л ’ ^о1юи Зеландии и других местах ветре-
ют жидкую грязь Ппи*1Ы — Ctl 1ЬЗЬ1-Они вместо лавы выбрасыва-
ние,.. воды и Азов’пп ",а "Х- выделение нагретых
На дне океанов X Л>'“1ИХ СКВОЗЬ Рыхлых пород,
иия гайотов Это птоск стРане,1Ь| формы, получившие назв»"
«• dro плосковершинныс горы, причем вершины рас-
260
полагаются на глубинах от 200 до 2500 м. Одни исследователи сия
зывают образование гайотов с погружением древних вулканичес-
ких островов, другие считают, что вершины срезаны абразией при
низком стоянии уровня океана.
Извержения вулканов могут представлять большую опасность
Извержс ние Крьк.гау в 1883 г. в Зондском проливе уничтожило
остров, возникло цунами, обрушившееся на прибрежные районы.
При извержении вулкана Катмаи на Аляске в 1912 г. вверх подня-
лось 20 км рыхлою материала. После извержения лесистый мас-
сив превратился в плоскую равнину с действующими фумарола-
ми («Долина тысячи дымов»).
22.3. Землетрясения
Рельефообразующая роль землетрясений заключается в обра-
зовании трещин, смещении блоков земной коры в вертикальном
и горизонтальном направлениях. При землетрясении в Португа-
лии в 1775 г. набережная Лиссабона ушла под воду и глубина зали-
ва на ее месте достигла 200 м. Нередко землетрясения приводят к
образованию структур типа грабенов В результате землетрясения в
Прибайкалье в 1862 г. значительная часть Кударинской степи пло-
щадью 250 км2 опустилась, на этом месте образовался залив «Про-
вал» глубиной 8 м.
Землетрясения могут активизировать экзогенные процессы. На кру-
тых склонах гор при землетрясениях начинаются обвалы, осыпи и
оползни. Грандиозный обвал произошел на Памире в результате
землетрясения в 1911 г. Масса грунта перегородила реку' Мургао, об-
разовав плотину шириной более 5 км и высотой до 6т) м. Рыхлый
материал, скопившийся на склонах в верховьях горных рек, при зем-
летрясениях может сформировать грязекаменный поток сеть. Уст-
ремляясь вниз по долине сель производит огромную разрушительную
работу. Определенную рельефообразующую роль играют и морские
землетрясения — моретрясения. Под их воздействием перем< i ются
массы донных отложений. Моретрясения вызывают образование
гигантских морских волн — пунами. Обрушиваясь на берег, цунами
оказывают заметное влияние на рельеф морских оерегов.
Глава 23
ЭКЗОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ И РЕЛЬЕФ
С момента зарождения морфоструктуры "—"° по-
ются воздействию экзогенных процессов, источником энср
которЬ17Хегея солнечная радиапия. ^зо^ные процессы ха-
рактеризуются высокими скоростями на ‘ обпазуют-
тУг овраги, изменяется облик речных до.' , 1-
261
ся острова и осередки. Суммарный эффект деятельности эКЗо.
генных процессов заключается в перемещении вещества с болес
высоких гипсометрических уровней на оолсе низкие. Кроме эк-
зогенных агентов в этом процессе принимает активное участие
сила тяжести
Экзогенные процессы образуют на поверхности Земли мор-
фоскул ьптуры. Своеобразие и интенсивное!ь проявления экзоген-
ных процессов зависит от Клима а. следовательно, в размещении
форм рельефа наблюдается широтная зональность и высотная пояс-
ность. Во влажном климате экваториальных и умеренных широт
наибольшее развитие имеет флювиалъная морфоскулъптура, в
засушливом климате тропических широт и внетропических
пустынь — эоловая В субарктических широтах в областях распрос-
транения многолетнемерзлых горных пород наблюдается криоген-
ная морфоскулъптура, в полярных широтах — гляциалъная (ледни-
ковая). Склоновая, береговая, карстовая морфоскулъптуры разви-
ты повсеместно, однако своеобразие их форм тоже подчиняется
зональности.
23.1. Флювиальные процессы и рельеф
Водные потоки производят разрушительную работу, перенос
материала и аккумуляцию. Разрушительная работа водотоков на-
зывается эрозией В результате работы водотоков создаются вырабо-
танные (эрозионные) и аккумулятивные формы рельефа. Размыв и
аккумуляция сменяют друг друга во времени и в пространстве,
поэтому не существует в природе комплексов, в которых были бы
только эрозионные или аккумулятивные формы. На одном участке
речного русла или долины реки могут присутствовать как эрози-
онные. так и аккумулятивные формы Эрозионно-аккумулятив-
ный процесс — единый процесс, происходящий в природе.
азрушительная работа водотока осуществляется за счет живой
фо11\!Уте^°Ка <ТеРм,,н И. Маккаиеева), которая определяется по
/? = ^7(2^),
СИЛа погока’ — площадь живого сечения реки;
Понятие ^п^ИИЯ S ~ ускоРенис свободного падения.
шение. окатываний 03Начает ОТРЫВ частицы грунта, ее псреме-
юшис дно и берега.’ ХИМИЧеское воздействие на породы, слага-
коренн\^Вэ^зии.РМа;1ЬНаЯ (ecTeCTBeHHa«) и антропогенная (ус-
ными процесса\щ,?лг и' енная) эР°зия, возбуждаемая естествен-
шадную) эрозию, в этом ДНа ,[ЛОСКОС,ПНУН) (поверхностную, пл°-
. учас идет смыв почвогрунта с верши-
НЫ к подножию склона осз образования линейных форм на скло-
нах', и линейную с образованием линейных форм на склоне На
самом деле в природе нс существует плоскостной эрозии в чистом
виде. На склоне из-за бугристой неровной поверхности происхо-
дит огра ование очень небольших струй и возникает мелкоструй-
чатый смыв
В шнейной эрозии выделяют овражно-балочную и речную.
В первом случае разрушительную раооту производит временный
водоток, во втором постоянный водоток, т.е. река. Если водо-
ток совершает работу, направленную на углубление дна. развива-
ется донная (глубинная) эрозия, если происходит расширение русла
или бортов долины — боковая. Преобладание донной или боковой
эрозии сказывается на морфологии речной долины. Если преоб-
ладает донная эрозия, долина реки приобретает характер ущелья
с узким дном и крутыми склонами. Широкая речная долина с
плоским днищем и меандрирующим руслом свидетельствует о пре-
обладании боковой эрозии.
Углубление русла происходит не беспредельно. Оно ограничено
базисом эрозии — уровнем, ниже которого река углубиться нс мо-
жет. Общим для всех рек базисом эрозии служит уровень Мирового
океана. Местными базисами эрозии являются уровни воды в реках,
озерах, располагающиеся на любой высоте. При достижении бази-
са эрозии глубинная эрозия затухает и начинается боковая.
Существуют регрессивная и трансгрессивная эрозия. В случае
регрессивной эрозии эрозионная форма растет вверх к водоразде-
лу, трансгрессивная эрозия приводит к росту формы вниз, к бази-
су эрозии
Антропогенная эрозия возбуждается деятельностью человека,
скорость ее намного превышает нормальную естественную эро-
зию Внутри антропогенной эрозии выделяют сельскохозяйствен-
ную (пахотную, пастбищную, садовую и т. д.), городскую, промышлен-
ную, дорожную и военную. Следовательно, подразделение эрозии
идет по видам человеческой деятельное ги.
Материал, полученный в результате эрозии, переносится вниз
по течению в виде нерастворимых и растворимых веществП аствори-
мые вещества непосредственно поступают в приемные оассепны.
нерастворимые в виде взвешенных и влекомых наносов’
гаться на всем протяжении эрозионной формы. В результате аккуму-
ляции образуются аккумулятивные формы 'л^£'
На суше более распространены эрозионные *<>₽«“. 11°Ш
шая часть обломочного материала выносится 1 '
Формы рельефа, созданные временными водотоками. К ^отг-
онным формам, созданным временными
Зрозиониая борозда, рытвина (промоина), ,if> • • огносят-
тивные формы имеют меньшее распро Р- ’ ,, .' ЧО.Н1Я
СЯ конусы выкоса и овражно-баао-тые террасы (рис. 23 I). Исходная
263
В
2-2,5 м
(ПО Ф°РМ Равниннь,хтсРРит°Рий
эрозионные борозды'5 Г И-Рычагову. 1988):
п ~ ба'1Ка- J - речнзя долина.Т™°”НЬ|е Рытвины (промоины); В - овраги;
П ПОИМа; НПТ — надпойменно т.Тальвсг временного водотока; Р - русло:
”6^“'>-осып„ь.“5Х“и?РГ“: {-«?»«<•: 1 -
-iwдювий, 5— размеры форм
Форма временных водотоков __ о
склоне в результате линейно™ З.розионна^ борозда — возникает на
розды до 30 см. стенки кп\т;лр В ВИле стР>г,0 стока. Глчоина бо-
Длина борозд до 1 м Обымнп'П°Перечный пРофиль V-образный-
^ннчто систему, при пХзш Р°ЗДЫ На ^тоне образуют развет-
Р прекращении стока перестают развиваться
и выполаживаются Благоприятны м условием для разви: ни боро п
является разреженная растительность или распаханность склона
Однако они быстро уничтожаются последующей вспашкой тер-
ритории Борозды быстро растут на длинных склонах, так как уве-
личивается количество стекающей воды. На склонах, имеющих
разреженную расштельность или распаханных, борозды посте-
пенно пр.вр I [аю ся в эрозионные рытвины и овраги. Эрозионная
рытвина (промоина) более развитая эрозионная форма, глуби-
на ее достигает 1 2 м. ширина — 2,5 м. Для образования рытви-
ны нужен более мощный водоток, поэтому они встречаются на
склонах реже; не каждая борозда может превратиться в рытвину.
Эрозионные борозды и рытвины могут образоваться на склоне
после одного ливня, если склон сложен легко размываемыми по-
родами При значительном водосборе часть рытвин при дальней-
шем развитии превращаются в овраги.
Овраг — эрозионная, растущая форма флювиального рельефа.
Глубина оврагов может достигать 80 м и более, склоны крутые,
поперечный профиль V-образный. Поданным Б. Ф. Косова, выде-
ляется четыре этапа в развитии оврага. На первом этапе овраг интен-
сивно растет в длину, может достигнуть 70% своей предельной
длины. Однако поперечный профиль его остается V-образным с кру-
тыми склонами и узким днищем. На втором этапе рост в длину
замедляется, но овраг достиг уже 95 % своей предельной длины. За
счет регрессивной эрозии овраг может выйти за пределы склона и
продвинуться на водораздельное пространство. На третьем этапе
рост в длину практически прекращается, овраг достигает базиса
эрозии. Начинается увеличение объема оврага, склоны его выпода-
живаются. днише расширяется. На последнем этапе поперечный
профиль приобретает U-образнуло форму с плоским широким дни-
щем и пологими склонами. Овраг имеет сооственный продольный
профиль, отличающийся от профиля склона, вверху образуется
водосборная воронка, ниже профиль становится вогнутым.
Овраги, заложившиеся по ранее существующим эрозионным
формам, называются донными или вложенными, а возникшие на
склонах и развивающиеся впервые из эрозионных рытвин - оере-
говыми или первичными. _
Неэрозионные процессы, участвующие в оврагооораэовании.
оказывают различное влияние на разных этапах о°Ра’°в‘" °
раса. На первом этапе, наряду с интенсивной
наблюдается интенсивная деформация с^нов в ^зультате лы-
пей оползней На третьем и четвертом этапах деформация скло-
• оползнем. ч ггпи стекании атмосферных осад-
ков осуществляется за счет смыва при оползни
ков Поток ЛИШЬ изредка ПОДХОДИТ К склона
Следовательно развитие оврага происходит в результате ^овме
'-лсдоватсльно, разин у овых процессов и является
стного действия эрозионных и СКЛОНОВЫХ ирон
эрозионно-денудационным процессом.
Пои достижении базиса эрозии рост оврага прекращается, скло-
ны его выполаживаются и покрываются растительностью, надНе
стонах накапливаются аккумулятивные отложения. Овраг пре-
нпашается в балку. Палка - отрицательная форма флювиального
пельсфа в которой эрозия затухает и сменяется аккумуляцией
овражно-балочного материала - пролювия. В нижней части склона
происходит накопление делювия отложений, обр_зующихся за
счет стока дождевых и талых вод в виде тонких струек Образова-
ние балки — процесс медленный и начинается в нижней части,
постепенно распространяясь вверх. Овражно-балочный материал
характеризуется плохой сортированностью и окатанносз ыо. Слои-
стость его грубая и нс всегда четко видна.
Аккумулятивные формы развиваются в устье оврага или балки
и на их склонах. В дно балки при дальнейшем развитии может
врезаться новая эрозионная форма. В этом случае на склонах бачки
образуются горизонтальные поверхности, сложенные пролювием —
овражно-балочные террасы. У устья оврага и балки формируется
конус выноса, сложенный пролювием. В конусе выноса наблюда-
ется уменьшение размера частиц от вершины конуса к основанию
и от середины к краям.
Скорость овражной эрозии может достигать значительных ве-
личин — 1 — 1,5 м в год, на Северном Кавказе были отмечены
скорости до 3 м в гол В некоторых районах Ярославской области
зафиксированы максимальные скорости 10 — 15 м в год (Б. Ф. Ко-
сов). Интенсивность современной эрозии суши составляет 0,059 мм
в год, в Азии увеличивается до 0,093 мм в год.
Рельеф, созданный постоянными водотоками. Постоянные во-
дотоки формируют речные долины Основными формами рельефа
в них являются русло, пойма, террасы.
1*усло реки наиболее углубленная часть современного днища
речной долины, по которой постоянно протекает поток. В строе-
нии русел рек наблюдается ряд общих черт. В русле практически
любой реки выделяют плесы и перекаты (рис. 23.2). Типичный для
равнинной реки перекат — большая песчаная гряда, псресека-
° ' УГЖ),М Гряда асимметрична: склон, обрашен-
назмппгтг«В тГ,ения' пологий, противоположный — крутой, он
зываются ппз Примыкаю,иие к берегам части переката на-
водни в межги?ЯиМ Побочн” покрываются водой во время поло-
положенный р.|,|гИВЫХОДЯ' из-под уровня волы Побочень, рас-
течению — нн'ачп С м° ‘ечению’ называется верхним, ниже по
по течению в hihJ v хвостье побочня обычно вытягивается вниз
образуется зона сип^ 3а СЧСТ НаК0П;1СНИЯ наносов, за ухвостьем
тоном Глубокая частк^?"’. застойной «оды, она называется за-
плесом седяовинп русла назь1вается плесовой лощиной или
перекатаХХтся в^У ПОбочн™" ~ ^рыто переката. Корыто
образуется в результате размыва гребня переката водным
266
a
Рис. 23.2. Строение речного переката:
а — план в изобатах: б — профиль полиции стрежня; 1 — песчаные отмели;
2 — изобаты; 3 — бровка берега
потоком Наиболее развиты плесы и перекаты в меандрирующем
русле, здесь плесовые лощины располагаются у вогнутого берега,
перекаты пересекают русло от одного выпуклого берега к другому,
расположенному ниже по течению Речные наносы называются
аллювием. Это сортированные, окатанные и слоистые отложения.
Русла рек подразделяются на меандрирующие, прямолинейные и
разветвленные на рукава. Извилистость характерна для равнинных и
горных рек, однако лучше всего излучины (меандры) развиты на
равнинных реках, несущих много аллювия. В плане излучины Moiyr
иметь разную форму. Чаще всего образуются сегментные. синусои-
дальные излучины, предельной формой развития являю!ся омего-
видные излучины. Сложные меандры формируются в том случае,
когда крупная излучина имеет вторичные изгибы. Когда поток под-
ходит к выровненному коренному берегу, он некоторое время еле-
дуст вдоль берега, в этом случае появляются сундучные излучины
При достижении предельной формы излучины в русле создаю о
затруднения для свободного протекания потока и излучина сирям-
лястся. Старое русло превращается в сi ip-H У-
Импульсом да развития излучин могут служить перекаты, по-
бочн икоторых^ располагаясь в шахматном порядке, обусловли-
вают извилистость динамической оси ПО1ОК‘^„е^побочням* Со-
тенсивно размываются берега, противоположные поб^
здается своеобразное скоростное поле потока и циркуляционные
течения пов^хностные струи приближаются к вогнутому берегу.
' 1СНИЯ. поверхностные течению. В результате отступа-
Донныс — К ВЫПУКЛОМУ, ниже НО ЗС н .
.г ' ..тс.утотчния выпуклого появляется изл\ in
ния вогнутого берега и нарастания вы
267
нз Формирование излучины может вызываться отклонением л„.
нчмическоП оси потока изгибом берега. Преимущество извили-
СТОП формы русла заключается в том, что на изгиоах возрастает
живая сила потока и его способность перемещать речные наносы.
По условиям развития русловых деформации выделяют свобод-
ные. врезанные и вынужденные излучины. Свободные меандры со-
здаются самой рекой в рыхлых отложениях. Склоны долины и тер-
расы в создании меандр не участвуют Форма и размеры излучин
зависят от водности и режима потока. Как правило, свооодные
меандры развиваются на равнинных реках, скорость их смещения
достаточно велика. На верхней Оби спрямление крутых излучин
наблюдается через 40—60 лет, а размывы вогнутого осрега дости-
гают 58 м/год. Врезанные меандры, в основном, характерны для
горных рек. Размеры врезанных меандр обычно больше, чем сво-
бодных, их величина обусловлена не водностью потока, а изгиба-
ми коренных бортов долины. Иногда изгибы русла соответствуют
зонам разломов. Вынужденные излучины образуются при подходе
потока к коренному берегу, возле которого формируется крутой
изгиб. Иногда вынужденные излучины возникают при отклоне-
нии потока препятствием — выходом скальных пород на дне или
конусами выноса боковых притоков.
Разветвление на рукава начинается с появления в русле
осередка — отмели, не закрепленной растительностью. Для обра-
зования разветвления необходимо большое количество наносов,
переносимых рекой, и равенство скорости течения реки и нераз-
мывающей скорости (т с. предельной скорости, необходимой для
размыва отложении реки). Если скорости потока приближаются к
неразмывающей скорости или равны ей, в русле начинается ак-
кумуляция наносов. Затем осерсдок покрывается растительностью
и образуется остров. Разветвления бывают одиночными, когда один
остров отделяется от другого достаточно длинным участком не-
разветвлеиного русла; простыми сопряженными, в этом случае один
остров следует за другим и главное течение переходит от одного
° * другому Е следУющем Разветвлении. Самым сложным раз-
“ 3™"."S'1 Является Разбросанное. в этом случае в русле развива-
nniKTH4prvi< пС>ЛеПНЫе остР°ва- Иногда русло разделяется на два
ся на достчтпимп^1Х П° водности РУкава и это явление сохраняст-
лучипи название ^ОЛЬШОм отРсзке русла. Такие разветвления по-
У Разветвлен Разве™ления с параллельными рукавами.
рек. Различаются они^И’^' какдля Равнинных, так и для горных
равнинных nckav nr г арактеР°м наносов и формой островов. На
верх острова размыкается” vxr°T каплсвиднУ|° в плане форму: при-
лювия. Наносы равниннм?Стьс Растст за счет накопления ал-
галечные. На гоонпх п- Песчань,е или пссчано-гравнйно-
сложна. Берега остпе rar Г ^орма Островов более разнообразна и
рега островов имеют многочисленные изгибы, часто в
268
Рис, 23.3, Схема массива поймы (по Н. И. Маккавесву):
/ — высокие незатопляемые берега; 2 — подмываемый берег; 3 — аккумулятив-
ный берег; 4 — границы фаций аллювия; 5 — центральная пойма; 6 — притер-
расная* пойма; 7 — прирусловая пойма: £ — течение в основном русле;
9 — течение на пойме при высоких уровнях половодья
рукавах отмечается образование более мелких островов. Наносы
горных рек галечные или валунно-галечные.
По строению островов разветвления на рукава подразделяются
на аккумулятивные, скульптурные и скульптурно-аккумулятивные.
Аккумулятивные острова образуются на равнинных реках, в этом
случае весь остров сложен аллювием и образуется при аккумуля-
ции речных наносов. Скульптурные острова появляются в горных
реках за счет выступа в русле скальных горных пород. Скульптур-
но-аккумулятивные острова в своем строении имеют ядро скаль-
ных пород, перекрытое толщей аллювия.
Прямолинейные русла формируются тогда, когда река проте-
кает вдоль коренного выровненного оерега. На равнинных реках
прямолинейные русла могут образоваться в результате спрямле-
ния излучин.
Пойма — часть днища долины, сложенная аллювием и затап-
ливаемая во время половодий. Пойма образуется благодаря гори-
зонтальным русловым деформациям. Она отсутствует на порожи-
сто-водопадных руслах в в узких ущельях. Высота поймы опреде-
ляется высотой половодья: пойма реки Волш у Саратова имеет
высот}' 12 м. у Волгограда — 7 м. у Астрахани — 2 м. Поймы возни-
кают в результате развития боковой эрозии и расширения дна реч-
ной долины. В излучинах, как правило, вогнутый oepei размывает-
ся, у выпуклого берега растет прирусловая отметь (рис. 23.э) Обра-
зовавшаяся отмель заливается водой только во время половодии
269
n что время русловый аллювий (как правило, песок различной
КП'ПНОСТИ) перекрывается сверху более мелкими глинистыми от-
Гениями - пойменным аллювием. Прирусловая отмель зарас-
тзст обоазтется пойма. По мере отступления вогнутого и нарад,,-
„зния выпуклого берегов за счет причленения пооочней образует-
ся сежнтно-гривчачах пойма, характерная для меандрирующщ
пек Она состоит из системы дугообразных гряд (грив), разделен-
ных межгрядовыми понижениями. Относительная высота гряд ко-
леблется от нескольких сантиметров до метра. Самая высокая ее
часть - прирусловая - сложена самым крупным для этой реки
аллювием, гак как при выходе воды на пойму скорости течения
резко уменьшаются и откладывается более крупный .материал. По
мере удаления от русла в центральной пойме откладывается менее
крупный материал, у террасы или коренного склона в притеррас-
ном понижении — наиболее мелкий.
Поймы рек, разветвленных на рукава, образуются за счет на-
ращивания осередков и островов и присоединения их к поймен-
ным массивам, так возникает ложбинно-островная пойма. Повы-
шения на пойме — это бывшие острова, ложбины — бывшие
протоки.
На прямолинейных участках рек могут существовать параллель-
но-гривистые поймы. Они обусловлены тенденцией реки смешать-
ся все время в одну сторону. Тенденция может возникать благода-
ря действию силы Кориолиса или тектонических движений. Осо-
бенностью рельефа параллельно-гривистых пойм является чере-
дование длинных параллельных друг другу гряд и межгрядовых
понижений
В литературе встречается термин «обвалованная пойма»
(О. К.Леонтьев, Г. И. Рычагов, 1988). Вероятно, более правильно
говорить об обвалованных руслах. Образуются они при интенсив-
ном аккумуляции аллювия, обусловлен ной снижением скоростсн
по.ока при выходе реки на предгорную равнину. В результате
аккумуляции русло реки оказывается приподнятым над прилега-
ющей равниной и ограниченным прирусловыми валами.
о строению гол щи аллювия все поймы делятся на аккумуля-
тивные. если вся пойма сложена аллювием, цокольные, если в
1неи часги склона поймы выходят более древние породы, и
онная ™мГ\ССЛИ.СЛ0Й агь1ювия на пойме очень небольшой. Эрози-
тепнпг г-™™ иосит название бечевник. Разрез поймы имеет харак-
ми залегает т^рИе R ос,новании- на контакте с коренными порода-
гравийным мят^ЮВИИ’ прелставлеиный валунным, галечным или
на равнинных сриалом- Вы,ие располагается русловый аллювий,
менный Т11ювийаХОН образован песком Еще выше залегает поп-
СОСТОЯЩ1,Й из супесей и суглинков. Иногда в
тяжелыми суглинками Сче^п СТар,,чный элювий, образованный
ледовательно, толщу аллювия можно пол
270
разделить на несколько фаций*: в самом основании лежит стреж-
невая фация (перлювии), состоящая из самых крупных обломков;
выше залегае русловая фация — пески с гравием и мелкой таль-
ком. Еше выше располагается пойменная фация, здесь уже отлага-
ется суглинок. И завершает разрез старичная фация аллювия (тя-
желый суглинок).
В долинах рек развиваются несколько пойменных уровней. Низ-
кая пойма располагается вдоль русла реки, имеет высоту до метра
и заливается при небольших подъемах уровня воды. Средняя пой-
ма наиболее развита на реках. Она заливается во время ежегодных
половодии, ее высота соответствует средней высоте половодья на
данной реке. Высокая пойма заливается раз в 20 —25 лет только
при самых высоких половодьях.
Выше уровня поймы в речных долинах формируются речные
террасы. Терраса — часть речной долины, сложенная аллювием и
вышедшая из-под действия половодья. Террасы представляют
собой площадки с уступами, вытянутые вдоль речной долины.
Террасы — древние поймы — свидетельствуют о том, что когда-
то река текла на более высоком уровне, но в результате тектони-
ческого поднятия бассейна реки или понижения базиса эрозии
произошло врезание территории, поймы перестали заливаться
во время половодий и превратились в террасы. Относительный
возраст террас определяется по отношению к урезу воды в реке:
первая терраса является самой низкой и молодой, чем выше тер-
раса, тем она старше. Счет террас ведется снизу вверх первая
надпойменная терраса располагается ближе всего к руслу реки,
выше нее располагается вторая надпойменная терраса и т.д. Высо-
та террас отсчитывается от среднего уровня воды в реке (орди-
нар) В строении террас различают площадку, уступ, бровку и ты-
ловой шов.
Подобно поймам, террасы могут быть аккумулятивными, эро-
зионными и цокольными
Аккумулятивными называются такие террасы, у которых весь
разрез сложен аллювием. Мощность аллювия может i эстша ь
нескольких сотен метров, хотя нормальная мощность аллювия у
крупных рек составляет 20-30 м. Нормальная мощность, высчи-
тывается как сумма глубины плесов и высоты половодии.
мощность аллювия свидетельствует о длительных тс к тонических
опусканиях, при которых происходило накопление <г лоння
Цокольными террасами называются террасы мал^ ал-
лювием, залегающим на неаллювиальных отложениях или ярее
нем аллювии. пПпювпя практически нс имеют, однако их
Эрозионные террасы аллювиялцж
поверхность имеет следы воздействия во:
• Фация - от лат facies - наружность, фо₽'<а.
271
Рис. 23.4. Типы речных террас-
fl - погребенные; б - вложенные; в — прислоненные; г — врезанные
При наличии нескольких террас соотношение их бывает раз-
личным, террасы могут быть прислоненными, вложенными, врезан-
ными и погребенными (рис. 23.4). Прислоненные террасы образуют-
ся. когда каждый следующий врез доходит до коренных пород,
подошвы террас находятся на одном уровне. Если происходит
уменьшение амплитуды вреза, террасы как бы вкладываются друг
в друга, образуются вложенные террасы. Врезанные террасы фор-
мируются при постоянном тектоническом поднятии территории
и врезе, аллювиальная толща на такой террасе очень небольшая.
Все три террасы являются дневными, их поверхность видна на
поперечном профиле речной долины. Если идет интенсивная ак-
кумуляция, терраса может быть погребена под более молодыми
отложениями и становится погребенной.
В долинах рек иногда наблюдаются структурные псевдотерра-
сы, они появляются в том случае, если в долине выходит более
прочный пласт горных пород.
К морфологическим типам речных долин относят теснины,
ущелья, каньоны, широкие ступенчатые долины равнинных Рек
(рис. 23.5). На горных реках при интенсивном поднятии террито-
рии формируются теснины, ущелья и каньоны. Теснина — глубо-
ко врезанная эрозионная форма с вертикальными склонами г
узким днищем, образованная в скальных горных породах. Ущелье
имеет V-образный поперечный профиль с более пологими скло-
нами. Образуется чаще всего во влажном климате, склоны выпо-
л, живаются стекающими атмосферными осадками и склоновыми
процессами. Дно ущелья узкое, полностью занятое потоком. В арид-
ных условиях при 1 оризонтальном залегании горных пород Ра3'
ЛЛ° НО ТИ Ф°РМИРУ‘ОТСЯ каньоны Они характеризуются сту-
пен иными склонами, ступени создаются более прочными поро-
272
Рис. 23.5. Типы речных долин:
а — теснина; б — каньон; о — ущелье; г — речная долина равнинпоп реки;
7 — русло; 2 — пойма; 3 — аккумулятивная терраса; 4 — цокольная терраса
273
тши Сохранность вертикальных уступов обеспечивается низкой
относительной влажностью воздуха и малым количеством осад-
ков Все три долины отличаются большими уклонами, наличием
порогов и водопадов. Поперечный профиль таких долин симмет-
ричный. На равнинных реках образуется широкая ступенчатая реч-
ная долина с комплексом террас и поймой.
Довольно часто наблюдается асимметрия речных долин, один
склон оказывается более пологим, другой - имеет большую кру-
тизну. Асимметрия речных долин — очень интересное явление,
оно наблюдается на горных и равнинных реках. Причины, вызвав-
шие асимметрию, можно разделить на несколько групп, ickto-
ническис, планетарные и обусловленные деятельностью экзогенных
процессов. Тектонически обусловленная асимметрия встречается
довольно часто. Если река протекает в пределах моноклинальной гео-
логической структуры, один борт у нее изначально крутой, другой —
пологий. Асимметрия может вызываться неотсктонпчсскими подня-
тиями. По теории А. А Борзова —А. В Нечаева, при неравномер-
ном поднятии исходной ровной поверхности склон долины,
совпадающий с направлением уклона территории, будет разрушать-
ся и выполаживаться быстрее В результате возникнет асимметрия.
Асимметрия появляется и в том случае, если река заложилась по
сбросу, борта которого сложены разными по прочности породами.
Планетарные причины связывают развитие асимметрии с действи-
ем силы Кориолиса. По правилу Бэра — Бабине, в Северном полу-
шарии реки подмывают правые берега, в Южном полушарии —
левые. Сила Кориолиса имеет небольшую величину, но действует
она постоянно, поэтому за длительные геологические отрезки вре-
мени эффект получается значительный. Асимметрия может воз-
никнуть и в результате действия экзогенных агентов. Например,
асимметрия склона возникает из-за оползня, возникающего на
ск. оне. Наветренные склоны выполаживаются быстрее подветрен-
ных, значение может иметь и экспозиция по отношению к солн-
цу. ак правило, на крупных реках на первое место высту'пают
планетарные причины асимметрии, на небольших — экзогенные
Факторы. Гектоничсские причины действуют повсеместно.
ш.оК, И|Н 1 ’ ко Е1- 'Ируют на изменение геологического строе*
поток ппегилпи И част*и’ сложенные более прочными породами,
перечные) -тотТ^1 ОГ1юать-ин°гда формируются сквозные (по-
ньГе !шт антсцедентные и эпигенетические. Антецедент*
Тогда поток в обРаз>ются при тектоническом поднятии
прорезаетпзетч-шрп сформированной речной долине вынужденно
мы и террас в мест?1НИТИС‘ В дол 11 нах высота п°й'
Эпигенетическая (Окального поднятия резко увеличивается
зонтальных отложенной НЬ Я> Реч,,ая долина образуется в гор*1
мерс размыва горизонташПнГп?РЫВ’ЧИХ складчатыс структуры- По
х слоев река проектируется на скдаД
ки и прорезает их. В случае образования эпигенетической долины
на водораздс ах мог, сохраниться горизонтально залегающие по-
роды, так как на водоразделах размыв происходит позже всего.
Существенное влияние на морфологию долин оказывают со-
став и характер залег ания горных порол. При горизонтальном залега-
нии пластов и однообразном литологическом составе пород морфо-
логия долин практически не зависит от геологической структуры.
Такие долины называются нейтральными или атектоническими.
В областях с нарушенным залеганием пластов (складчатая, мо-
ноклинальная, глыбовая структура) одни долины обнаруживают
совпадение с простиранием тектонических линий (осей складок,
линий разломов), они называются «-приспособившимися». Некото-
рые долины секут тектонические структуры под разными углами.
В зависимости от соответствия осей геологических структур и на-
правления долин выделяют долины продольные, поперечные, диаго-
нальные Продольные долины характеризуются однообразным про-
дольным профилем, прямолинейным руслом. Поперечные и диа-
гональные долины отличаются ступенчатым продольным профи-
лем и четковидной долиной.
В зависимости от типа геологической структуры, в которых за-
ложены продольные долины, различают долины синклинальные,
моноклинальные, антиклинальные, долины-грабены. Синклинальные
долины следуют направлению осей синклинальных складок. Они
характеризуются падением пластов к оси долины, поэтому отли-
чаются большим количеством источников в днище долины, опол-
зневыми процессами на склонах. Моноклинальные долины харак-
теризуются падением пластов в одну сторону. Поперечный про-
филь таких долин асимметричен. Антиклинальные долины протя-
гиваются вдоль осей антиклинальных складок и отличаются паде-
нием пластов от долины. При таком строении выходов подземных
вод в днище долины не наблюдается. Долины-грабе ны формиру-
ются в глыбовых или складчато-глыбовых горах.
Эрозионный рельеф характеризуется большим разноооразием
и зависит от геологических структур, тектонического режима и
физико-географических условий. Поскольку эрозионные формы
подвергаются воздействию других экзогенных центов, правиль
нее говорить об эрозионно-денудационном рельефе. I азличие фи-
зико-географических условий также находи свос отраже ие в
морфологии следовательно, рельеф имеет черты зональности
Выделяют долинно-балочный, овражно-обочный
горный рельеф рельеф дурных земель. Долинно-бало шьп рельеф
характерен X возвьпненных равнин южной час™ лес, он чесо-
степной и степной зон, сложенных суглинками и супесями. Ос
ШИН Обл,™ рельХ - в-нистая или I— ~
ванная чередованием речных долин, <
Дельных поверхностей (Общий Сырт
275
Овоажно-балочный рельеф развит в южной части лесостепной
и степной зон, сложенных рыхлыми породами (лессовидными
инками чессами). Основными формами рельефа являются
овпаги и балки, образующие сложные разветвленные системы
(южные части Подольской. Приволжской возвышенностей). Ши-
роко развит овражно-балочный рельеф в предгорьях у подножия
среднеазиатских гор.
Плоскогорный рельеф образуется при господстве горизонталь-
ных структур Овраги и балки закладываются по трещинам и тер-
ритория приобретает вил «столовых стран» с плоскими вершина-
ми и крутыми склонами
Рельеф «дурных земель» (бедленд) отличается сложным рас-
члененным рельефом Овраги располагаются близко друг к другу,
а водоразделы между ними образуют острые гребни. Такой рельеф
развивается в аридных условиях (Тянь-Шань). Куэстовый рельеф
формируется при моноклинальном залегании пластов и наблюда-
ется в предгорьях.
В результате блуждания по днищу долины и аккумуляции реки
образуются обширные аллювиальные равнины.
23.2. Эоловые процессы и рельеф
Ветер, как любой экзогенный агент, производит разрушитель-
ную работу, транспортировку материала и аккумуляцию. Для
морфологического проявления эоловых процессов необходимо
незначительное количество атмосферных осадков, частые силь-
ные ветры, разреженность растительного покрова, наличие рых-
лого материала. Данные условия наиболее полно представлены в
тропических пустынях, где количество атмосферных осадков не
•превышает 100 мм, и в пустынях умеренных и субтропических
широл Следовательно, проявление эоловых процессов имеет чер-
ня овальности. Кроме того, эоловые процессы наблюдаются на
аккумулятивных песчаных берегах морей, на песчаных участках в
р^.ных долинах. Систематическое поступление рыхлого незакреп-
ленного песка на берега морей и рек благоприятствует деятельно-
сти ветра в любом климате.
ш мипч^? ШИТеЛЬН0Й рабо1с ветра выделяют дефляцию - процесс
поопесс пКт\ЛИ развсвання Рыхлого материала, и корразию
матеои^пм п‘ИВания- шлифовки твердых пород обломочным
стью мон1!1пг^РСНОСИМЬ1М ветром Ветровой поток обладает емко
которое нась,1Цснностыо. Емкость — количество песка-
реальное копии реноснться при данной силе ветра, мощность -
"чем ПССКа’ - отно-
больше печЪляпноЛ Чсм мень,,|е это соотношение, гем
сти потока начинается^0 " НОСТЬ ,юто,<а- При уменьшении ем*0
шнается образование аккумулятивных форм.
276
a
Рис. 23.6. Коррозионные (и) и аккумулятивные (б) формы:
1 — баржи; 2 — дюна
Большие массы материала, переносимые песком, при сопри
косновснии с выходами скальных юрных пород действую! как
абразивный материал. Обычно наибольшая концентрация о ло
мочного материала наблюдается в приземном слое воз . < ‘
ностью f м поэтому максимальное обтачивание отмечается имен-
„о на этой высотЛ результате корразии ^^™о“Х
тываются в менее прочных породах _ остойчивости
наблюдается чередование породi ря^““гла^формы напоминают
то образуются грибовидные ф,!1ТрЫ были обнару-
лица людей. статуи (рис. 23.6). "л ф ||ОС1|Т название
жены на планете Марс. K<W» ,|св ВР|906Р описал „ дхун-
«ажурных скал». Академик В. A. PJ ое цм <<ЭОЛОвым горо-
ди и у подножия Кара-арат м^с ‘ шв1ЯНИСм дефляции при-
дом,. Песчаники и ..еорые" ны
°орс;щ вид самых причудливых I . f
«наковальня»). основном рыхлые песчаные отложе-
Дсфляции подвергаются ны) пого материала приводит
ния. Воздействие ветра на ск0 , _ округлых отрицательных
к Формированию копиовин вы У поверхности частично
Форм диаметром в согни метров, па
277
Т1КПСП ленных песков при ветрах переменных направлений об-
пазуются ячеистые пески - сочетание котловин выдувания „
перегородок между ними. При ветрах устойчивого направления
(Нормируются лунковые пески Иногда формы выдувания имеют
вил борозд, называемых ярданги (тюрк.)- Они возникают в породах
разной степени устойчивости или при развеивании песков вдоль
дорог. В ряде случаев в процессе дефляции, действующей в комп-
лексе с другими процессами, формируются котловины выдува-
ния огромных размеров.
Дефляция приобретает катастрофические ра 'Меры при обра-
ботке сельскохозяйственных земель, если нарушаются приемы
правильной обработки земель. При этом теряется гумусовый! го-
ризонт, нарушается структурность почвы, в результате земли лег-
ко развеиваются. Количество выдуваемой почвы может достигать
сотен тонн с гектара.
В результате эоловой аккумуляции образуются самые разнооб-
разные формы. В тропических пустынях при небольшом количе-
стве осадков и отсутствии растительности образуются барханы. При
ветрах постоянных направлений начальная форма «песчаный гний
преобразуется в эмбриональный бархан, несимметричный бархан
и барханные гряды, при муссонном характере ветров — в группо-
вые барханы и барханные цепи. Если наблюдаются ветры разных
направлений, образуются пирамидальные барханы. Бархан — сер-
повидная аккумулятивная форма, у которой концы ориентирова-
ны по направлению ветра, так как они движутся гораздо быстрее,
чем центральная часть. Скорость перемещения может достигать
12 м в месяц. Бархан — асимметричный холм, его подветренный
склон крутой, с углом около 35°. Средняя высота барханов со-
ставляет 5 — 8 м. крупные могут достигать высоты 40 м.
Во внстропических пустынях умеренных широт, где возрастает
количество осадков и произрастает растительность, образуются
грядовые пески Простейшей эоловой аккумулятивной формой яв-
ляется «холмик-коса», образующаяся при наличии препятствия,
например, растения. По мере накопления песка за препятствием
образуются сначала мелкие, а затем крупные гряды.
пппп^и1С?.УСТЬ1ННЬ,Х областях- на берегах рек, морей, озер, где
ninuM п 11 1 тсчеиия поставляют песок на берег, формирую^
примопски1?мп'2”ВЬ1Х пассатных ветрах их начальная форма -
затем пояпчярп °Ь'СГРО преобразуется в параболическую дюну
дуют ветон п-п* и111И11,К0впдная люна и комплексные дюны. Если
KO\imeKCHiieLmnMCHHNX направ-Г1Сний, развиваются полукруглые
ные кХХте пТ ветрах разной направленности - круп-
на у которой Н1 ^юна серповидная аккумулятивная Ф°Р'
за^пленмГко.Х^' "аПРаВЛСНЫ проги“ ^тра. Происходит
стекающими атмпгг!чл Ш ^астительн°стью и смачивание пес
аг.мои|)срными осадками. Следовательно, кош 1Ы ЛюНЬ1
278
перестают двигаться. Самые крупные одиночные дюны встреча-
ются редко, их высота может достигать 150-200 м Они известны
в Дагестане, Сахаре, Средней Азии В зарубежной литера гуре дю-
ной называется люоои песчаный холм.
В ре ных долинах, на террасах встречаются незакрепленные
песчаные формы - кучугуры (в Якутии - тукуланы). которые
связаны преимущественно с задержкой песка растительностью,
начинающей активно осваивать песчаную поверхность, или с раз-
веиванием ранее закрепленных песков. С выносом пыли из пус-
тынных областей и ее отложением связывают образование лсссов.
Леесы распространены в Средней и Центральной Азии, Китае,
По агрега ному состоянию поверхностных отложений пустыни
подразделяют на песчаные — эрги, каменистые — хамады, глинис-
тые — такыры. В каменистых пустынях обломки горных пород и
выходы коренных пород покрыты характерной блестящей коркой,
именуемой пустынным загаром. Образование пустынного загара
объясняется подтягиванием растворов солей по капиллярам, за-
тем вода испаряется, а соль образует корку. Глинистые пустыни
сложены в основном лессом и лессовидными породами. Одной из
характерных особенностей глинистой пустыни являются такыры.
Это неглубокие впадины с ровным днищем, покрытым плотной
глинистой коркой. Самые крупные такыры развиты по периферии
предгорных равнин Часто на дне бессточных впадин в пустынях
формируются солончаки.
Отсутствие сплошного растительного покрова в пустынях, лив-
невый характер осадков способствуют интенсивному развитию
эрозионных форм. Местами сеть овражных форм настолько густа,
что территория приобретает вид «дурных земель». Для пустынь ха-
рактерны сухие русла рек — крики, бессточные впадины, речные
Долины, нс доходящие до приемного бассейна и заканчивающие-
ся внутренними дельтами.
Наибольшее распространение пустыни имеют в тропическом
поясе — 17 млн км2, в субтропическом и умеренном поясе пло-
щади. занимаемые пустынями, примерно равны 7,4 и 7 млн км
соответственно. Среди материков по распространенности пустынь
первое место занимает Евразия — 14 млн км .
23.3. Криогенные процессы и рельеф
Криогенные (мерзлотные) формы развиты в райо!Р^Р°в
странеппя многолетнемерзлых горных пор , ‘ плоша-
областях сезонного промерзания грунта. ‘ ‘ ’ России и
ди, занятые многолетней мерзлотой, располагаются в 1 осени
Канаде ВРоссии южная Гранина многолетней мерзлоты в евро-
нос. о носсип южная « Северным полярным кругом,
пеиской части примерно совпадает 1
азиатской части Гранина спускается д ’
279
Рис. 23.7. Каменные полосы (а). кольца (б) и многоугольники (в)
до реки Енисей, где круто поворачивает к югу и ухолит за преде-
лы России. На Дальнем Востоке свободны от многолетней мерз-
лоты только юг полуострова Камчатка. Сахалин и восточная часть
гор Сихотэ-Алинь. Образование мерзлотных форм обновлено крио-
генными процессами, связанными с промерзанием и протаива-
нием пород, содержащих воду. К криогенным процессам относят-
ся. пучение и наледеобразование, криогенный крип, солифлюкция, мо-
розобоиное растрескивание, термокарст.
А И Поп?ву> выделяются области преобладающей
пни /п (|°РНЬ1С районы), области относительной стабилиза-
(поймы ГпНЫ’ ПЛаТч0) ” области преобладающей аккумуляции
(поймы. дельты рек). ' *
ленудац,|и преимущественное раз-
На плоских -п риогеннос выветривание и склоновые процессы,
ных скальнымиповеРхностях, на междуречьях, сложен-
ветрнвания скаппг р”ь,ми поР°лам,1, в результате морозного вы-
НЫС россыпи (каменные ХТ)°н7скМаТеРИа';1’ образуются ^меИ‘
ков возникают каменные реки - 1^°" п ПР" лвиженпп 00Л0М'
вании гранитов нпопп реКИ куР)мы При морозном выветри-
названиекигилляхи т|яЯЮ7Ся стодо°бразные формы, получившие
ми. в гольцов^^оцеа^покоГОР’СЛОЖеННЫХ СКалЬНЬ1МИ ПОрОЛЗ
ЙЫ - ЭТО горные вершины « ° разв*.ггы нагорные террасы. Голь-
границы леса и почти Метлой формы, поднимающиеся выше
ТО наблюдаются tTdoXT^"’6 рас™™ьности На склонах час-
новые, террасы. Teona™ < -1нь,е пд°Щздки — нагорные, или голь-
ствия морозного выветпиг^РаЗУЮТСЯ в Результате совместного дей-
ненталыюго климата пп™™ ” Сол,,Фдюкиии в областях конти-
В областях относитепкыо^ЩС^ГВенно в субарктическом поясе,
верхностях. сложенных см<= -! стаоидизации’ иа горизонтальных по-
козема, в результате мопл^»10-грубообломо,«ног° материала и ме;1'
ньщ микрорельеф»- °И сортиР°скп образуется «структур"
KaAte,tHb^ ^.1ьца, многоугольники (рис. 23-7)
Их формирование ооус.тоюено заложением морозобойных трещин
при промерзании деятельного слоя, вымораживаниёх™ XX
ности крупных ооломков. вспучиванием мелкозема при XX
нпи. На поверхности обломки скатываются к подножию бхтоов
пучения или в трещины, образуя обрамление бхтрон и ячей Раз-
мерь! многоугольников варьируют от нескольких сантиметров то
3 м. На выровненных территориях, сложенных однородными ма-
лольдистыми породами, при морозобойном растрескивании фор-
мируются пятна-медальоны. они имеют округлую. иногда поли-
гональную форму диаме ром несколько десятков сантиметров.
Поверхность пятен-медальонов плоская или слегка выпуклая и
лишена растительного покрова.
В ооластях преооладающеи аккумуляции благодаря морозобой-
ному растрескиванию происходит развитие ледяных жил. Зимой
поверхность из-за сильных морозов трескается, летом в трещи-
ны заливается вода, которая затем замерзает. Грунт над жилами
выжимается вверх и в стороны, на поверхности образуется вали-
ковый полигон. Высота валиков — несколько десятков сантимет-
ров, ширина 1—3 м, средний поперечник полигонов 15 — 25 м.
В геокриозоне часто встречаются бугры пучения с ледяным
ядром внутри — гидролакколиты (булгунняхи). образование их
связано с внедрением подземных вод между многолетнемерзлои
толщей и слоем сезонной мерзлоты. Высота гидролакколитов до-
стигает 10 — 30 м.
При излиянии подземных или речных вод на поверхность воз-
никают наледи В первом случае наледь образуется при смыкании
сезонной мерзлоты с кромкой многолетнемерзлых пород. Грунто-
вые воды изливаются на поверхность и замерзают. Наледи н. ре-
ках могут появиться при промерзании реки до дна на мелких уча-
стках. Особенно крупные наледи образуются в долинах горных рек,
площадь их достигает десятков квадратных километров. Гигант-
ские наледи, перегораживающие русла рек. в Якутии называют
тарынами. Некоторые наледи сохраняются в поймах рек в течение
всего лета, гигантские наледи существуют iодами, апримср. в
горной системе Черского каждую зиму образуются наледи оршеи
площадью ~>~>97 км2 Большинство из них имеют п юшадь оолсе
Ю км2 В среднем течении реки Мо.мы Р^”3
шая наледь - Улахан-Тарын Она имеет площадь 112 км и мощ-
1 'n'6'' пых пород наблюдаются тер-
При деградации многолетньмерз. J Нз повеохно-
мокарстовые явления — протаивание л результате
оти появляются западины — аласы. по ср\ \дзсы — кот по-
ливания образуются
вины с плоским днищем, их P33\f ^гда ^aCbI покрываются водой,
Ров до нескольких километров. II Термоэрозионные
в этом случае возникают термокарстовые озер^ j
281
лппчшотются на берегах рек на уровне уреза волы. Много-
ниши формируются • слаГаюшис берег, на контакте с
летнемерглые ™РнХ,?ют и размываются, ниша растет в зд
?пл“й Инома гттбииа ниши достигает метра и более. Термозро-
°еРега И^а 1Л- образуются по трешинам полигональных
зионныс Ф°Р*‘Ь ОХности возникают байджерахи (якут.) -
грунтов. Тогда слагающего ядро полигона. Высота баи-
^Ховл^игае^неск^ьких метро». Пол руслами крупных рек
"л охрами многолетняя мерзлота может исчезнуть, возни-
кают талики
23.4. Г.тяниальные (ледниковые) процессы и рельеф
Ледниковые формы рельефа образуются в результате разруши-
тельной работы ледника (экшрации) и аккумулятивной работы
Современные ледниковые формы распространены в полярных и
горных районах выше климатической снеговой Гранины. Рсльефо-
образуюшая деятельность ледников особенно возрастала в эпохи
оледенений. Древние, реликтовые ледниковые формы существу-
ют в умеренных и субарктических широтах, в местах четвертично-
го оледенения.
В зависимости от соотношения приходной и расходной части
ледникового баланса выделяется несколько фаз в развитии лед-
ника наступление, стационарное положение и отступление.
С каждой фазой связаны определенные ледниковые формы. В фазу
наступления ледник производит активную экзарацию, образуя
экзарационные формы. При стационарном положении ледника и
при его отступлении и таянии возникают аккумулятивные формы
рельефа.
Ь торах экзарапионная деятельность ледника приводит к воз-
никновению кара — чашевидного понижения с крутыми стенка-
ми и полотовогнутым лнишем. В понижении рельефа на склоне
горы, располагающемся немного выше климатической снеговой
Гранины, накопившийся снег может не растаять за лето. Снег по-
степенно превращается в фирн, а затем в лед Из-за устойчивого
скоплении л,ъ,а начинается интенсивное морозное выветривание
,орная п°Р°Да — лед. Вынос обломочного материала
ние ияг /,ялся гал,лми ледниковыми волами. Разрастаясь, сосед-
леониш пЯ И 2реобра^ются » более крупную форму' -
стся скгыистт й*г рИ солижеиии стенок кара в рельефе сохраня-
емы ле-шХ<, Р?.бСНЬ ~ каРли"г (Рис. 23.8). Ярко выраженные
в менее ппочнпу^ ^к'араиии наблюдаются в скальных породах
клея склоновыми п°Р0ЛаХ КарЫ ” каР-’инги быстро выполажиа3'
же не умещается Р°ПСССами По меРе накопления льда его масс
екзгону. обычно щ, • ~^фме'1ЛСНН0 СПУ<"
282
о
в
..... (п б в) развития ледникового
Рис 23.8 Последовательные'v Г И.Рычагову. 1988)
рельефа в юрах (по О.
83
Эрозионные долины, подвергшиеся воздействию ледника, при.
обретают корытообразную форму, их н< i. гывают трогами. Для трого-
вых долин характерна спрямленность, отполированность высту-
пов твер 1ых пород. Продольный профиль имеет поперечные ска-
листые пороги - ригели Образование их связано с различным
литологическим составом и трещиноватостью горных пород. В по-
перечном профиле трогов выделяются своеобразные перегибы,
получившие название плечи трогов. Существуют разные взгляды
на образование плеч грога: это либо остатки речных долин, либо
более древние троги. Разрастание ледниковых цирков в стороны
и их слияние в условиях тектонического покоя и стабильности
климата приводит к возникновению выровненных участков -
эквипленов (от лат. acquits — равный, англ, plain — плоскость). Их
высотное положение определяется высотой климатической сне-
говой границы. В плейстоцене положение климатической грани-
цы неоднократно менялось либо из-за чередовании эпох оледене-
ний и межледниковых эпох, либо под влиянием тектонических
движений. Поэтому выровненные площадки создавались на раз-
ных уровнях
На снежных и ледяных полях в областях питания ледников встре-
чаются формы, получившие название «снега кающихся». Под вли-
янием инсоляции снежная масса приобретает вид многочислен-
ных стоящих на коленях фигур в белом. Высота нх может достигать
5—6 м.
Несомый ледником материал называется мореной, это несор-
тированный материал, включающий крупные валуны и топкие
суглинистые частицы. По месту образования выделяют поверхно-
стную. боковую, срединную, донную, внутреннюю морены. Поверх-
ностная и боковая морены образуются при падении материала
с бортов долины в результате камнепадов, осыпей, обвалов и
скопления его у краев ледника (боковая) или на поверхности
легника (по срхнос iная). Попадая на поверхность ледника и по-
ипенно перекрываясь выпавшим снегом, обломочный мате-
гп^г - '1 вн'гРеннюю морену. Дойная морена возникает
,Р ‘ ‘нин П°Р°Д Движущимся ледником В местах таяния
морену ИИ пр0С1!ИРу,0тся ДРУГ на друга, создавая основную
вы,ВуГкрия лепнин небольшие по площади моренные покро-
повторяют в план/ нсстолько конечно-моренных гряд Гряды
янии и отступпен! и 1 Н 1Я края ледника. При интенсивном
рсн. фиксипуюшну 1СЛНИКа образуется несколько конечных мо-
оставлснные отступ к1 Ш КУ При Движении ледника. Морен 1
бенно боковые MopcHi |Щзап?гЛеЯНИКаМИ В гориых Д°л,1наХ’ 0<Т
мыву водными поток ши ’ ^ающис ,,а склонах, подвергаясь ра-
пирамид». Пирам » ,!пПР5,1ас‘о приобретают форму «землями
I дставдяют собой узкие конусы из М0РеН"
284
„ого материала, увенчанные на вершине более крупным валуном
Земляные пирамиды образуют группы, располагаясь тесно о*йа
возле другой. Особый тип образуют напорные морены. Они возни-
кают в результате давления наступающего ледника При этом об-
разуется складчатость, перемятость отложений. Такие нарушения
получили название гляциодислокации.
Древнее покровное оледенение занимало огромные простран-
ства на территории Евразии и Северной Америки. Во время мак-
симума распространения четвертичного оледенения оно покры-
вало более 40 млн км ,около э0% площади суши), почти в три
раза перекрывая площадь современного оледенения. Главным цен-
тром оледенения в Европе была Скандинавия, где мощность лед-
ника достигала 2 — 3 км. Менее мощными центрами были Новая
Земля, Северньнт Урал. В ( еверной Америке центры оледенения —
кордильерский, лабрадорский В плейстоцене на европейской
части России было несколько оледенений: окское, днепровское,
московское, калининское и осташковское, наиболее мощным было
днепровское. В последнее время число и возраст оледенений по-
стоянно пересматривается: ряд исследователей выделяют единое
валдайское оледенение с двумя стадиями (калининской и осташ-
ковской), некоторые в нижнем плейстоцене выделяют донское и
окское оледенения, а в среднем плейстоцене два оледенения —
днепровское и московское,
В областях древнего оледенения выделяют зону преоблада-
ющей денудации и зону преобладающей аккумуляции Это не
означает, что в области преобладающей денудации встречаются
только экзарационные формы; аккумулятивные формы тоже су-
ществуют, но площадь их распространения значительно меньше.
В зоне преобладающей денудации формируются^ссльги ска-
листые гряды, образованные при ледниковой обраоотке выходов
коренных пород Параллельно им существуют ванны выпахивания.
В настоящее время большинство ванн занято озерами, а сельги
превратились в острова. Подобный рельеф имеет наибольшее рас-
пространение в Европе - в Карелии и Финляндии, в Северной
Америке — на территории Канады. К экзарационным формам
относятся бараньи лбы - асимметричные холмы, ооразованные
коренными породами. Поверхность таких холмов отполирована лед-
ником и имев г ледниковую штриховку. Скопление бараньих лбов
называется «курадвыми скалами». Речные долины в областях пре-
обладающей денудации имеют
Филь с большим количеством порогов, Нанось,- К"рапило.
галечные или валунно-галечные, острова
выходами скальных горных пород. nniIvnn4PIia к краевой ча-
CTH3n'ia П^^ада“Хсн2Ж^"лятИ1И1ые формы наиболее
ДРевних’оледенсшгй в рельефе 'практически не сохранились.
tviiiic всего видны формы московского, калининского и Ос-
, конского оледенений. В пределах московского оледенения.
южная Гранина которого проходила в окрестностях Москвы,
наблюдается холмисто-западинныи рельеф основной морены,
представляющий собой сплошной покров ледниковых отложе-
нии Участки с развитием конечно-моренных валов прослежи-
ваются широкой полосой от Белорусской возвышенности до воз-
вышенностей в верховьях Вычегды. Холмы имеют вид округлых
куполов с плоскими вершинами. Очень хорошо сохранились в
рельефе аккумулятивные формы калининского и осташковского
оледенения. Наиболее распространен холмисто-западинныи
рельеф, представляющий собой сочетание моренных холмов
неправильных очертаний и разделяющих их западин. На этой
территории много озер, располагающихся в пределах западин.
В Финляндии, окрестностях Санкт-Петербурга сохранились
друмлины — асимметричные холмы, сложенные моренным ма-
териалом. В ряде случаев друмлины имеют ядро из коренных
пород Образование друмлинов связывают с остановкой ледни-
ка перед выступом коренных пород и аккумуляцией материала
перед препятствием. Друмлины имеют длину 2 — 3 км и высоту
до 45 м. После исчезновения ледника территория подвергается
переработке эрозионными и склоновыми процессами Проис-
ходи! выполаживание склонов, заполнение западин. Возника-
ют вторичные моренные равнины.
В пределах развития ледниковых форм рельефа распростране-
ны формы, созданные талыми ледниковыми водами — озы, камы,
долинные зандры, зандровые равнины.
Озы — узкие длинные песчаные гряды, образование их связы-
ваю! с деятельностью ледниковых потоков, текущих по поверх*
ности или внутри ледника. Высота озов достигает 50 м, длина —
десятки километров. Интересно, что расположение озов совер-
шенно нс зависит от современного рельефа. Они могут пересекать
сельги, перегораживать озера.
Камы пологие округлые холмы, сложенные песками с про-
1лг-?ЯМИ пи1ЬК11111 Равия. Считается, что накопление материала про*
гч г nnJ °3ерС На пореРхности ледника, при спуске озера мате-
ЮТ ип А |ируется на поверхность и образуется холм. Холмы имс-
2I5 J ° ?ДЛЫХ Куполов с плоскими вершинами, высотой от
z — э м до 30 м. г
носи МО! ' т-е нми пПРИ аккумУляции песчаного материала, при-
вые равнины у-1я едниковыми водами, формировались зандр0'
ХьР^Готоки^?,СЬ ОТ педннка- тадЬ1с воды концентрпро^-
зовывали лолиннир наслсдовали Доледниковые долины и обрл
пожбииыХтХ3паДДРЫ- Шир°КОе Распространение име^
плоскодонные ПОНИЖеЛ^™^ В°Л‘ ВсовРсмеп”ом рельефа J
ные понижения с пологими склонами
286
23.5. Склоновые процессы и рельеф
Склон - поверхность, имеющая наклон более 2°, перемеще-
ние материала на которой происходит под действием силы тяже-
сти. На долю склонов приходится более 80% всей поверхности
суши Силе тяжести на склонах противостоит сила сцепления час-
тиц между собой и с подстилающими невыветрелыми породами.
Если сила тяжести превышает силу сцепления, начинается пере-
мещение материала вниз по склону. Склоновые процессы обус-
ловливаю удаление, перемещение и аккумуляцию отложений,
т.е. образование как выработанных, так и аккумулятивных форм
рельефа.
По крутизне склоны делят на весьма крутые (более 45°) очень
крутые (29 — 45°), крутые (15 —29е), средней крутизны (10—15°),
пологие (5— 10°) и весьма пологие (2 — 5°).
По длине выделяют склоны длинные (более 500 м). средней длины
(от 500 до 50 м) и короткие (менее 50 м). Длиной определяется
количество влаги, попадающей на склон.
По форме склоны могут быть прямыми, вогнутыми, выпуклыми и
ступенчатыми (рис. 23.9). В. Пенк считал, что форма склона оп-
ределяется рельефообразующими процессами, а иногда позво-
ляет судить о характере взаимодействия эндогенных и экзоген-
ных сил.
Склоны возникают в результате деятельности эндогенных и
экзогенных сил. Склоны эндогенного происхождения образуются
в результате тектонических движений, магматизма, землетрясении.
Среди склонов экзогенного происхождения можно выдели.ь скло-
ны, созданные текущими водами — флювиальные, ледниками —
ледниковые, подземными водами, морями и т.д. < клоны, создан-
ные эндогенными и экзогенными процессами, могут оыгь обра-
зованы за счет выноса материала со склона, в этом случае они
называются денудационными. Если наблюдается аккумуляция от-
ложений на склонах, то образуются аккумулятивные склоны.
По особенностям склоновых процессов вы де. тяют следу юшие ти пы
склонов
1 z- z- _ ^пггаиптшюнные. На склонах крутизной
1 Склоны собственно гравитационны « и-пт
, _..г. г. тяжести ооломки скатываются к под-
«-осыпные и. лавшцше екл_оны
Рис 23-9. формы Профилей склонов
, ппГН\ТЫЙ‘ ~~ СГуПСНЧЙТЫП
а — прямой: о — выпуклый. «
2S7
Обв(п _ процесс отрыва от массы горной породы крупных
глыб н скатывания их вниз к подошве. Образованию обвала спо-
собствует возникновение трещин или системы трещин К мор,
фологнчсским формам склона относятся стенки срыва и скопле-
ние материала у подножия. Следовательно, в верхней части склона
формируется денудационный, в нижней части аккумулятив-
ный склон. Стенки срыва — ровные поверхности, совпадающие
с плоскостями разломов и границами пластов. Они наблюдаются
на крутых склонах, иногда над ними нависает карниз. Для акку-
мулятивной части склона характерен бугристый рельеф, размер
обломков достигает десятков метров. Особенно часты обвалы в
горах, объем обрушившегося материала может достигать 2 км3
(р. Мургаб, Западный Памир). По данным А. Герхарда, объем
обвалов в Альпах составлял 15 км , площадь, занятая обвалом. -
49 км".
Осыпание — скатывание рыхлого материала вниз к подножию.
У классически выраженной осыпи выделяют осыпной склон, ло-
ток — канал, по которому скатывается материал, и конус осыпи.
Осыпной склон сложен обнажившейся породой, подвергающей-
ся выветриванию. Выветрелый материал, скатываясь по лотку, об-
разует у подножия склона аккумулятивную форму — конус осыпи.
Формирующиеся в результате осыпей отложения называются кол-
лювием. Коллювий отличается плохой сортированностыо, наибо-
лее крупные обломки скатываются к подножию осыпей.
Лавины — снежные массы, скользящие вниз по склону. Лавины —
характерная особенность горных склонов, на которых формирует-
ся устойчивый снежный покров. Г. К. Тушинский выделяет три типа
лавин осовы, лотковые лавины и прыгающие Осов — соскальзыва-
ющий широким фронтом снег. При осовах движется слой снега
толщиной 30—40 см Лотковая лавина движется по фиксирован-
ному руслу — лотку. В форме склона, по которому смешаются лот-
ковые лавины, хорошо видны логок и конус выноса. Лавинные
' “ 3 ° крутое генные врезы с отшлифованными склонами,
ез растительности. Конусы выноса состоят из снега и обломоч-
ного материала. Прыгающие лавины образуются тогда, когда в
русле по которому движется лавина, есть отвесный карниз.
клоны юкпвых движении. К ним относятся оползневые склс-
пт г отседания- Оползание — движение блока горных В' "
опгюми^? НН011 сг^рой. Оползни образуются, когда во-
глин лопари р'е породы подстилаются глинами, причем наклон
жны бьт оответствовать наклону склона, кроме того, Д°л
жит повспх [с<т 1 гРунтовых вод. Водоупорный горизонт сЛУ
жениёблок Rm! ’ ЧЬЖеПИЯ. по которой происходит СКОЛЬ'
В форме о ( шр? КаН опо;13ни на склонах крутизной более I-
юший вид стенки г*0 Склона вь,Деляют оползневый цирк. ‘,Mt
вид стенки срыва, оползневый блок, напорный оползне-
288
рис. 23.10- Схематический
поперечный профиль
оползня:
/ — первоначальное положе-
ние склона; 2 — ненарушен-
ный склон: 3 — оползневый
блок 4 — поверхность сколь-
жения; 5— площадка ополз-
невой террасы; 6 — стенка
срыва оползневого тела: 7 —
напорный оползневый нал;
8 — урез реки
вый вал (рис. 23.10). Оползневой материал называется деляпсием.
При оползании порода частично дробится, превращается в бес-
структурную массу. Размеры оползней варьируют от десятков до
сотен тысяч кубометров. Оползни, имеющие напорный вал у под-
ножия, называются детрузивными (толкающими), в отличие от
деляпсивных, свободно соскальзывающих к урезу реки. Оползни
образуются как в горах, так и на равнинах, где они приурочены к
берегам рек, морей, озер.
Склоны отседания по условиям образования близки к олоко-
вым оползням. Они часто встречаются в Карпатах, Хибинах, на
Среднесибирском плоскогорье. Отседанис возможно на крутых
склонах, сложенных скальными породами подстилаемыми оса-
дочными породами, способными к пластическим деформациям.
Деформации пород способствуют образованию расширяющихся
трещин Рост трещин приводит к отделению и ро злению элоков
На склонах образуются «рвы отседания» - трешины, идущие па-
раллельно склону и имеющие длину сотни м । к
3. Склоны массового смещения чехла рыхлого материала. I 1 .
относятся солифлюкшюнные и дефлююшонныс окло
. 11-1гМ1пеННОГ0 водой, по поверхно-
яюкиия - течение материала насыт в деятельном
сти многолстнемсрзлых горных пс Гюд. нв,шш1 Груит При отга-
слое - слое сезонного промерзай и гаст способность течь
ивании сильно насыщается '^и Р,, ч ы Солифлюкция
ПО уклону по поверхности МНОГ наклона 2 —ЗЛ В результате
может происходить на склонах .^)Кционные террасы, языки. Со-
течения грунта образуются^/-в районах распространения
лифлюкния в основном иаолпд в умсреиных широтах сс можно
многолетнемерзлых горных n°J ' щая мерзлота еше сохраня-
наблюдать ранней весной, когд ННЬ(П талой водой грунт,
егся. По склонам начинает те ‘ (Ц груНта на пологих скло-
Дефлюкция (крип) — движс Смс1ПСНИС'происходит со скоро-
чах, покрытых растительность^• • Процесс объясняется
стыо I м„ В ГОД на склонах кругиз, .он до
10
Сзпцопи
изменением объема грунта при замерзании воды (мерзлотный
крип) колебаниями температуры (температурный крип), влаж-
ности', другими причинами. Механизм перемещения материала
заключается в следующем Частица фунта при нагревании расши-
ряется Находясь на наклонной поверхности, она испытывает дей-
ствие силы тяжести При расширении центр тяжести частицы сме-
шается; выведенная из состояния равновесия частица успевает
переместиться вниз по склону. При понижении температуры час-
тица опускается нс на первоначальное место, а ниже по склону.
Если скорость движения частиц вниз по склону немного выше,
на склоне могут наблюдаться разрывы дернины. Тогда масса мате-
риала смешается уже не в виде сплошного слоя, а отдельными
блоками. Этот процесс называется децерацией. О наличии процес-
са децерашш свидетельствуют разрывы дернины на склоне и мик-
роступенчатость профиля
4. Склоны делювиальные. Па делювиальных склонах смещение
материала происходи! в результате стока дождевых и талых вод в
виде тонких струек, густой сетью покрывающих весь склон. Смы-
тый материал аккумулируется у подножия склона, формируя от-
ложения. называемые делювием. Делювий, как правило, представ-
лен суглинками и супесями. Делювиальный смыв приводит к унич-
тожению верхнего, самого плодородного слоя почв. Интенсивность
смыва зависит от крутизны и длины склона, растительного покро-
ва, режима осадков. В лесу или на территориях с мощной дерниной
смыв прекращается На распаханных склонах даже при небольшой
крутизне в 3 смыв идет очень интенсивно. Подсчитано, что при
интенсивности осадков 2 мм/мин и общем количестве 120 мм за
один дождь, объем смытого материала достигал 47 т с 1 га.
23.6, Карстовые процессы и рельеф
Карст процесс выщелачивания горных пород водой. С ДРУ*
гоп стороны, карст — совокупность специфических форм релье-
фа созданных при растворении горных пород водой. К раствор»'
с ‘ л2тР°?аМ О1НОСятся карбонаты (известняк, мел, доломиты),
го пястп/п к?П аН1ИЛриг^' хлориды (каменная соль). Лучше все-
nojTOMvVn ЮТиЯ-Л?°РИЛ,Я’ но их местоРожденпй не очень много;
роко паеппостпя КЙРС7 развитсРавн»1еяьно слабо. Наиболее иш*
раствопяются РсНепЬ| известняки и доломиты, и хотя они слаоо
чили наибопЕ .^°И’ Имснно Формы известнякового карста полу-
Главным venni if ЗВИП1е и* следоватсльно. хорошо изучены,
углекислого е пч растворимости известняка является налишк
СО, ” разложе..ы5 2 В В°Де’ ТС‘ агрессивность воды. Источники
ниеСО из надп катков, атмосфера, поступле-
нее важным условна 1ЯХ вулканической деятельности. К нс мс
м растворимости известняков относятся их
290
мощность и чистота (в ,юм случае широко развиты <|юрмы поверх-
ностного и подземного карста), слабый наклон территории (мел-
ленное стекание способствует растворению порол), наличие мпо-
голетнеп мерзлоты (мерзлота препятствует проникновению волы в
карстовые породы). На растворимость порол оказывает влияние
структура и трещиноватость известняков. По трещинам вода легче
проникает в карстовый массив, благодаря чему процесс протекает
более интенсивно. Кроме того, мелкозернистые известняки раство-
ряются гораздо лучше, чем известняки-ракушечники или грубооб-
ломочные извес няки. Определяющее влияние на растворимость
пород оказывает климат, т.е. температурный режим, количество if
характер выпадения осадков. Растворимость газа возрастает в холод-
ной воде, поэтому в умеренных широтах наиболее интенсивно карст
развивается весной. В тропических широтах интенсивность карста
объясняется большим количеством органических кислот в воде.
Гидрогеологические условия, т.е. особенности циркуляции под-
земных вод, оказывают заметное воздействие на скорость и осо-
бенности протекания карста. В карстовой области выделяются три
структурных этажа, различающиеся по гидрогеологическому ре-
жиму и особенностям проявления карста. Верхняя зона охватыва-
ет толщу породы от поверхности до зеркала грунтовых вод. Это
зона аэрации, где вода движется вертикально, по трещинам Ниже
залегает зона периодически полного насыщения. Она определяет-
ся сезонной миграцией уровня грунтовых вод. Циркуляция воды
может быть как горизонтальной, так и вертикальной. Это зона
наиболее активного проявления карста. Третья зона располагается
еще более глубоко и называется зоной постоянного полного на-
сыщения. Циркуляция воды в ней горизонтальная и карст десь не
развивается. Различие гидрогеологических условии юн к рстовых
областей сказывается на режиме источников Для юны аэрации
характерны временные источники, вода в них появляется после
Дождей или снеготаяния. В зоне периодически полного насышс
ния источники тоже временные, ио дебит их значительно оольше.
Зона постоянного полного насыщения отличается мощными по-
стоянными источниками карстуюшиеся породы на
В зависимости от того, выходят ли -
поверхность или они перекрыты сверху н ‘J7 г, 1е‘иссдсдова_
Дамп, различают голый и покрытый карст. н и погре-
(Н А. Гвоздснкнй)
осиный карсты. Наиоолыш-с развит _ покрытому
ветствует голому каРсту- „ относятся карры. карровые
К формам поверхности В?|шелачивания, просасывания и
поля, воронки поверхности °™ ’ ‘ ц TflJ]bie воды стекая по по-
хвальные, увала, полья ^^т gCHK„ трещин. В результате об-
перхиости известняка, разъела! J карры Глубина борозд
Разуются борозды с острыми цкбиями W
291
может постигать 2 м. Покрытые каррами пространства называются
карровыми полями Карры могут возникнуть на берегах морей при
воздействии прибоя на растворимые горные породы. При проса-
чивании воды на поверхности возникают воронки.
В голом карете развиваются воронки поверхностного выщелачи-
вания так как растворяются лежащие на поверхности породы
В покрытом карсте образуются воронки просовывания, так как
растворение сопровождается суффозией — механическим выно-
сом нерастворимых частиц водой через трещины в карстовых
породах, располагающихся ниже.
Еще один вид воронок — воронки провальные. они возникают
при обрушении кровли пород нал карстовой полостью. Воронки
сливаясь, образуют слепые овраги или формы причудливых очер-
таний — увала Увала достигают 700 м в диаметре при глубине до
30 м. Максимальное развитие карстовых форм на поверхности при-
водит к формированию полья — обширной котловины с плоским
дном с отдельными небольшими карстовыми останцами. Полья
могут иметь площадь в сотни квадратных километров (Попово
польс имеет площадь 180 км2). Существует несколько гипотез обра-
зования польев. Некоторые исследователи считают, что полье —
конечная стадия развития карста. В этом случае процесс растворе-
ния доходит до нерастворимых горных пород и прекращается. Дру-
гие ученые считают, что иолье может образоваться в результате
обрушения свода над подземной рекой Тектоническая гипотеза
связывает формирование полья с тектоническими процессами
С ш аегся, что польс — это грабен с проявлениями карста.
При растворении известняков всегда остается нерастворимая
часть, представленная глинистыми частицами красного цвета. Этот
материал образует своеобразную кору выветривания — террарос-
са (красная земля). Значительное накопление глинистого матери-
ала оосспечиваст прекращение карста.
фермам подземного карста относят поноры, колодцы, шах-
ПН1.'1 ИС ра '1>|1Ь1С каналы, пещеры. При вертикальной циркуля-
П,50Ц< СС расгв°Рения приводит к образованию поноров —
мепе возника,от при растворении стенок трещин. По
тыжел! пир ,10|,0РЬ1 превращаются в колодцы и шахты. Вер-
лам i они 0ВЬ1?-ШаХТЫ называются пропастями или прова-
Шахты Hcnpnv' досги,ать большой глубины — свыше 1600 М-
ся пород Пои ” 11роходяг по зонам трещиноватости карстуюших-
зоптадьное уров,,я 1Рунтовых вод начинается гори-
формированию М//,Не ВОДЫ П ПР°ЦССС растворения приводит к
ка"ала ” Пещерами назы-
стовых Областях и имр< 1ОЦосМНЬ|е полости, образующиеся в кар
верхпость. Если 1Ц11С °ДПН или несколько выходов на по-
сели два - проходной* ИМСС1 °ДИИ вь,ход> она называется слепой
292
Пешсра, у которой основная полость находится выше входа
будет темой так как теплый воздух заходит в пещеру и полнима-’
ется вверх, заполняя се. Если полость находится ниже входа,
образуется лшоЛптя пещера, в пей застаивается холодный воздух,
в некоторых пещерах накапливается лед, такие пещеры называ-
ются ледяными, например Кунгурская на Среднем Урале.
К аккумулятивным подземным формам карстового рельефа от-
носятся сталактиты натечные формы, растущие сверху; ста-
лагмиты растущие сни у; при их слиянии образуются еталагна-
ты и известняковые занавеси Образование натечных форм объяс-
иясгся отложением карбоната кальиия при выходе воды в под-
земную полость в связи с изменением температуры и давления.
При выходе подземных вод на поверхность формируются натеч-
ные известняковые (травертиновые) террасы.
Самой грандиозной карстовой формой является этажный карст —
система горизонтальных карстовых галерей. Подобные формы воз-
никают в результате тектонического поднятия территории. Тогда
уровень грунтовых вод понижается и процесс растворения начи-
нается на новом, более низком гипсометрическом уровне.
Карстовый процесс в разных широтах характеризуется своеоб-
разными формами В экваториальных широтах и во влажных тро-
пиках развит башенный тропический карст. Из-за большой ско-
рости растворения шахты и кололиы быстро достигают некарсту-
юшихся пород и начинается растворение сбоку. Этому процессу
способствует затоплен ис равнин во время тропических ливней. Фс>р-
мируются куполовидный, затем башенный, конический, котловинный
карсты. По мнению И С Щукина, эти типы генетически связаны
и представляют собой разные стадии в формировании карста. Иног-
да от каре гового массива остаются только отдельные останцы Ку -
половидный карст характеризуется скоплением к полов, разделен-
ных вогнутыми седловинами. Относительная высота куп -. о в дос-
тигает 100 — 150 м. Купола могут отделяться друг от друга крутос-
тенными ущельями, называемыми карстовыми переулками, о пе
Рифсрпи куполовидного карста формируется оашенныи карст Здесь
башни или столбы располагаются далеко друг от трута. отделяясь
выровненными плоскими поверхностями. Коническим карст от-
личается от башепного формой останиов Склоны конусов стано-
вятся пологими и расстояние между останца»возрястлт.
Котловинный карст отличается развитием во нугых карстовых
котловин отвеченных известняковыми гре >
г/ ’ v п.ппоко распространен псевдокарст, ооус-
В засушливых районах широко р р намока|И1И На повср_
овленный изменением о £ пИСШнему виду напоминающие
*но( ти возникают котловин ’ жрогах развит классический голый
карезовые. В суотропичсск,их ш MPd^|10EWbimf? так н ползем-
Рст, характер!! укмш огах существует покрытый карст
чьгмц формами В умеренных широтах суш
293
когда карстуюшиеся породы сверху перекрыты некарстуюишмися
породами (в основном .мореной)
В субарктических широтах карст практически не развит из-за
высокого положения уровня грунтовых вол и наличия многолет-
немерзлых горных пород. Однако наблюдается термокарст - фор-
мы рельефа, связанные с протаиванием многолетней мерзлоты.
23.7. Береговые процессы и рельеф
Берег — узкая зона, в пределах которой происходит взаимо-
действие суши и моря. К процессам, формирующим берег, отно-
сятся волнение, течения и приливо-отливные явления. Береговая
зона состоит из собственно берега — его надводной части и под-
водного берегового склона. Нижней границей берега является глу-_
бина, равная половине длины волны, именно на этой глубине
начинается воздействие волны на берег. Верхней границей являет-
ся линия, проведенная по вершинам заплссков волн Побережье -
полоса суши, включающая современные и древние береговые линии.
Основным процессом, определяющим своеобразие форм бере-
гового рельефа, является волнение. Волна производит разруши-
тельную и аккумулятивную работу в береговой зоне, обусловли-
вая развитие абразионных и аккумулятивных форм Разрушителе,
ная работа волн называется абразией Различают механическую,
химическую и термическую абразию. Механическая абразия — это
разрушение пород под действием уларов волн и прибоя и бомбар-
дировки обломками. Химическая абразия проявляется при раствсв
рении пород морской волом Термическая абразия — разрушение
берегов, сложенных мерзлыми породами, в результате отепля-
ющего влияния морских вод.
Преподавание абразии или аккумуляции в береговой зоне за-
висит от крутизны берега и свойств пород, его слагающих. На
крутом склоне, сложенном прочными скальными горными поро-
дами, преобладают абразионные формы рельефа. В этом случае
волна с большой энергией воздействует на берег и на уровне
vrn\CraB0U ЛИНИИ образустся волпоприбойная ниша Дальнейшее ес
' rr>v^HC BbI3I>,Raei обрушение карниза и выработку вертпкаль-
v егл’пг'Па К111Фа По мере отступания клифа в сторону берега,
^юдножш ^мЬ НаРаСТаСТ 1,ЛО111адка ~ йенч Бенч начинается У
бенч может л 1 а И продолжается ниже уровня моря, при 01^
сХ^^аТЬСЯ (РИС- 23J 1) Скрр°™ абразии на берегам
ров в год <МН' мергелями> может достигать нескольких MtT
образце зависит^ ° ,разуются аккумулятивные формы, их ci**'
Речное 1 о УГЛа П°ЛХ0Яа Вшшь‘ к Gcpery- Выделяют попе-
понХё решение наносов Если
• ярно к берегу, образуется поперечное и
ремешение наносов. Постепен-
но берег, сложенный наносами
одинаковой крупности, приоб-
ретает форму динамического
равновесия. Происходит это сле-
дующим образом. На глубине,
равной половине длины волны,
начинается воздействие волны
на берег. Перевес прямых ско-
ростей (к берегу) еще невелик
по сравнению с обратными. Но
поскольку частица находится на
наклонной поверхности, она
немного смешается вниз по
склону. Чем ближе к берегу, тем
прямые скорости больше, в ней-
тральной точке они становятся
равными обратным скоростям.
В нейтральной точке частица со-
вершает только колебательные
движения. Выше по склону час-
тица будет перемещаться к бе-
регу, обусловливая накопление
материала на берегу, ниже ней-
тральной точки будет наблio-
Рис. 23.11 Абразионный берег
а — схема: 1 — клиф: 2 — волпопри-
бойная ниша; 3 — бенч; 4 — аккуму-
лятивная терраса; б — клиф и бенч
морского берега
даться вынос материала вниз по
склону. При поперечном пере-
мешении наносов материал до-
ставляется к берегу со дна и
представляет в основном песок. Ananeu,„m
гальку, ракушку. К формам рельефа, образованным попер, ты.
Перемещением наносов, относятся полно я с gпне Х/2
подводные и островные йры н^
начинается разрушение волны. в ВНЬ1Й лоавойяый бе-
капливается материм. bo®m^J несколько, они рвспо-
реговои вал 11одводных валов> мо*
валов достигает
латаются параллельно д^”Р,^кн,омегов. Образование несколь-
I -4 м при длине до неско.ьки Уясняется подходом волн
ких рядов подводных берс.овь 11Х наблюдается на раз-
личной длины. ^материала лады преобразуются в
Нои глубине. При накоплени может оказаться на по-
подводные ^ы/Гребень подв тся островНым и представ-
верхности, в этом случае бар н вдоль берега. Считаемся.
Дяст собой цепочку ОС1а°®’ никУну1Ъ только в случае изменения
ЧТО островные бары могут в 5 иваются на сотни киломст-
Уровня Мирового океана. Бары прел ж >
295
Рис. 23.12. Схема образования простейших береговых аккумулятивных
форм (по В П.Зенковичу):
/ — заполнение входяшего угла контура берега; 2 — огибание выступа берега;
3 — внешняя блокировка: и — скорость перемещения наносов
ров вдоль низменных морских берегов и отделяют от моря при-
брежную акваторию, называемую лагуной? Подножия баров рас-
полагаются на глубине 10 — 20 м, над водой они вздымаются на
5—7 м. Бары очень распространены на морских берегах, 10 % бе-
реговой линии приходится на берега, окаймленные барами.
На надводной части берега при поперечном перемещении на-
носов формируется пляж. По морфологическим признакам выде-
ляются пляжи полного и неполного профиля. Пляж полного про-
филя образуется на свободном пространстве. Тогда пляж имеет
вид берегового вала с пологими склонами Пляж неполного про
филя формируется у подножия уступа, он имеет один склон, об-
ращенный в сторону моря. Если уровень моря понижается, пляж
преобразуется в аккумулятивную морскую террасу. J
При подходе волн к берегу под углом меньше 90' формируется
вдолъбереговой поток наносов. Наносы перемещаются вдоль бере-
га в сторону тупого угла и состоят из продуктов разрушения бере-
гов и поставляемого к берегу речного аллювия. Оптимальный угол
персноситсяНмакси\^1ьНоеС?ДВЛЯСТ 45°- При таком Угле подхода
контура берега интен \К° ,,1Чество наносов. При изменении
ся избыточной п начинает™ ГЬ Поступленпя материала окязываст-
оерега в вершинах залижи 1-КУМуЛЯ,ШЯ (Р,,С* 23.12). У вогнутого
Поскольку форма ретьейп и- оразУется аккумулятивная терраса.
к берегу, она называетсяСВОСМ "Ряжении npiniUw
Рега скорость перемещении к ^,1увшеи При огибании выступа бе-
з>ется акк\гх5у.т|ЯТ1(В1(ая л ‘1атеЕИа-па надает, в этом месте обра-
•1Ько одной частью, окончи К°Са' ^оса причленяется к берегу
_ рМ3 Называется свободной и Ие ее остается свободным. Такая
( ом аккУмуляияя матевичпя '4 С'Ке ®ерсга’ защищенном ост-
Ю11п^И,/,‘ ^Сли бсРсг защищен 11рисодит к появлению томболо
1 Мь,с°м, у входа в залив гс° стороны моря далеко выступа-
296 образуется пересыпь. В ходе рост»
пересыпь может достигать противоположного берега и ни ре гор.
ЭТ0М Форм»
дт.яа/а ающеи
в зависимости or очертаний береговой лиши, и комплекса про-
цессов, npoi сходящих на берегах, они подразделяются на носко и.-
ко THFlOBj
I. Первичнорасчлеиеиные берега, слабо измененные морем (ин-
грессионные). Расчленение берега создано нсволновыми пронес-
сами,морскис воды только заполняют понижения рельефа. К та-
ким берегам относятся фиордовые —возникшие при затоплении
ледниковых, троговых долин, шхерные — образующиеся при за-
топлении рельефа «курчавых» скал (бараньих лбов). Подобные
берега характерны для Скандинавии, северных берегов Канады,
тогда как шхеры развиты в Балтийском море. Риасовые берега воз-
никают при затоплении морем устьев горных рек, к таким бере-
гам относится побережье Пиренейского полуострова. Далматин-
ские берега образуются при затоплении морем отрицательных
складчатых структуру параллельных берегу. При этом возникают
цепочки островов.' тянущихся вдоль берега, и длинные узкие
заливы Такой берег характерен для Адриатического моря. Лиман-
ные берега образуются благодаря затоплению устьевых частей реч-
ных долин на низменных прибрежных равнинах. Типичные лима-
ны характерны для рек Дон и Днепр.
2. Неволновые берега. Подобные берега создаются приливами,
реками, организмами, склоновыми или тектоническими пронес-
„сами. К приливным берегам относятся рр/л/яы — они затопляются
дважды в сутки самым низким квадратурным приливом, jw/w/w —
затопляются редко, только высокими сизигийными приливами.
Отложение большого количества аллювия на берегах обусловли-
вает создание дельтового берега. Крупные деды ы есть у рек Лены.
Волги, Нила. На побережьях тропических морей активная роль в
формировании берегов принадлежит организмам, особенно
кораллам Здесь образуются органогенные коралловые берега. В тек-
тонически активных зонах могут образоваться тектонические
берега, иногда тектоника активизирует склоновые процессы,
и тогда образуются осыпные и обвальные берега.
3 Собственно волновые береги. Выровненные аоразионные пе-
рста возникают там, где активно идет абразия. Как правило, это
берега крутые, сложенные легко размываемыми горны.хш поро-
гами Вследствие большой скоростиогату пиния оерега быстро
^сравниваются. образуя выровненный лора знойный oyi с Ji-.
Ровненные аккумулятивные берега характер» ь ' пыуопп ппо
водных склонов? На этом берегу на первое х ест0 " ’ ’
Цесо<аккумуляшш К переходных, типам оере в штгося ся пух-
•повыи. лагунный берега. На бухтовых neperн; > ыелх
га и. кумуляция. Налагуяном иерчу сан не
ся абразия, в заливах — аккумулмш _____.
297
пагхны нарастающей косой, следова-
тельно" формирование выровненного аккумулятивного берега
продолжается.
23.8. Биогенные процессы и рельеф
Рельсфообразуюшая роль организмов велика и разнообразна.
Растительный мир оказывает воздействие на горные породы Кор-
ни растений проникают в почву и коренные породы, разрушают
их подготавливая материал для воздействия экзогенных аген-
тов. Благодаря выделению органических кислот происходит хи-
мическое выветривание Прикрепленные к субстрату растения,
казалось бы, лишены возможности создавать формы рельефа,
однако под действием других экзогенных процессов они спо-
собствуют возникновению специфических форм. Примером мо-
гул служить выворотни — большие ямы и бугры, образующиеся
при падении деревьев. После прохода урагана, плошадь распрос-
транения выворотней может достигать нескольких квадратных ки-
лометров.
Роль растений проявлялась в создании пластов каменных уг-
лей. заполнявших понижения в рельефе. В наше время этот про-
цесс наблюдается при накоплении торфа. Массы торфа, запол-
нившие озеро, вполне сопоставимы с дельтовыми отложениями.
К фитогенным формам относятся бугры, гряды, кочки в заболо-
ченной местности.
рооргани мы и пню Р°ЛЬ животнь,х более разнообразна. Мик-
массу гопных поп дШНС животные перерабатывают минеральную
полости и пустоты ;Разрь1хляя ее’ образуя многочисленные ходы,
но-ТвХТваю"ХйнекГ^ТНЫе ПСре”с” "° “
Они могут столкнута Дми 1 л Жс П твеРдых горных породах,
ды. нередко сттновятг ” С кр^ть,х скд°нов. образуя камнепа-
ные снежных^авин Назем-
большие бугры и ямы Rm»? вь,бросов из нор холмики, иногда
НИКИ, представляющие собоТсо^"Р°К° распростРанены тсрМПТ'
репных широтах в лесах чш оор-Ужения высотой до 3,5 м В уме-
вейники. Животные мопт^» Можно встретить огромные мура-
процессов В местах напучив лиять иа активизацию экзогенных
начинается эрозия, на вытппт,Я раститедьного покрова на склонах
ние песков. Бобровые плот»иТ<НЬ1Х 'Частках происходит развева-
вызвать наводнение и забил 4 могУг перегородить русло реки И
Примером очень кп™ ИВанИе поГ'мы.
низмами. являются копал пот. ?)орм’ создаваемых живыми орм-
мы. построенные из кооттл^ Постройки. Аккумулятивные фор'
новыми рифами. Различают п ™ извес™яка, называются корал-
Ь€рные рифы и атоллы ОканТ' я'О1цие^ или береговые, рифы, ба-
29g *ляющие рифы располагаются не-
посредс'вепчо у берега. Барьерные рифы удалены от берега на
значительные расстояния и имеют вил известняковых гряд Круп-
нейшим барьерным рифом является Большой Барьерный риф у
Австралии, его длина более 2000 км. Если риф формируется у
не( ольшого погружающегося острова, то он по мере накопления
кораллового извсстняка прсоС разуется в атолл или кольцевой ри<|>
Глава 24
РЕЛЬЕФ ЗЕМЛИ
24.1. Общие закономерности формирования рельефа Земли
Площадь поверхности Земли равна 510 млн км2. На долю Ми-
рового океана приходится 70,8%, или 361,06 .млн км2, на долю
суши — 29.2%, или 149,02 млн км2.
Вода и суша распределены на Земле неравномерно. Суша со-
средоточена в основном в Северном полушарии, здесь она зани-
мает 39 % всей поверхности, тогда как в Южном полушарии суша
занимает всего 19% поверхности.
Рельеф Земли подразделяют на шесть материков и пять океа-
нов. С 1996 г. по решению комиссии no i еографическим названиям
выделяют Южный океан (границы его варьируют от 37° ю.ш. до
48' ю.ш. на разных меридианах). С. В Калесник выделял семь мате-
риков (отдельно Европу и Азию). Площадь океанов приведена в
разделе «гидросфера». Материк— изостатически уравновешенный
массив материковой земной коры, имеющий структурное ядро в
виде древней платформы, к которому примыкают более молодые
складчатые структуры.
Материк Площадь, млн км2
Евразия .............
Африка...............
Северная Америка.....
Южная Америка........
Антарктида...........
Австралия (без Океании)
53,45
30.30
24,25
18,28
13.97
.7,70
Кроме понятия .материк, в литературе существует сложивше-
еся в процессе культурно исторического развития понятие .часть
света».^Частей света тоже шесть. На материке Евраз™ две части
света — Европа и Азия. Два материка Нового света Северная
Америка и Южная Америка - образуют одну часть света
Обобщенный профиль земной покрхнос
криво.,. на ГИПСОГР..ФИ-
299
Глубина, км
Рис. 24.1. Гипсографическая кривая суши и батиметрическая кривая
океанического дна
ческой кривой видно преобладание на суше высот менее 1000 м,
а в океане — глубин от 3000 до 6000 м. Высокие горы и желоба
занимают очень мало места на Земле. Средняя высота суши
составляет 875 м. Средняя глубина океана 3790 м. Уровень выров-
ненной поверхности земной коры, т.е. твердой поверхности без
океана, расположился бы на 2430 м ниже уровня океана. Если
поверх этого поместить всю воду Мирового океана, его уровень
будет на 250 м выше современного. Этот уровень принимают за
средний уровень физической поверхности Земли.
На поверхности Земли материки образуют два ряда, экваториаль-
Африка, Австралия, Южная Америка, и северный — Се-
верн 1я Америка, Евразия. Вне рядов остается Антарктида. Поло-
жение материков отражает историю развития литосферы, объяс-
няет геологическое родство материков.
J /КНЬ1С материки представляют собой части единого в палео-
оЛ^НТ"НСИТа РсндванЬ|- Северные материки в то время были
зо^и мДХВ ЛРУГ0Й матсРик - Лавразию. Между ними в палео-
получивипям^апХО;1ИЛаСЬ с,,сгема обширных морских бассейнов.
Хфрики чепел Р ИИе 012?ана Т стис- Он простирался от Северной
В неогене на мрг?°ПУ‘ Псрсднюю Азию. Гималаи в Индокитай-
пояс. Пеовий п.ЛЭТОГг° окса,,а возник альпийский складчатый
и юры в это вРп Л01 ондвань1 произошел на границе триаса
юры, В это время отделилась Афро-Америка, чуть позднее от
300
Африки отошла Южная Америка. На границе мелового периода и
палео ена Индостанская глыба подошла к Азии и Антарктида ото-
шла от Австралии. Раскол Лавразии на два материка — Евразию и
Северную Америк}' произошел в середине мезозоя
Изучение планетарного рельефа Земли приводит к выводу о
закономерной связи между площадями материков (оксанов), их
средней высоюи Олуоиной), мощностью земной коры и энерги-
ей тектогенеза. Чем больше площадь материка, тем он выше, тем
мощнее кора. Чем больше океан, тем он глубже и тем тоньше кора
под ним. Энергия тектогенеза определяется размахом высот и на-
растает пропорционально плошали материка. Максимальной мощ-
ности земная кора достигает под горами (60—70 км), минималь-
ной — под оксаном (5— 10 км). Наблюдаемая закономерность объяс-
няется изостазией — стремлением земной коры к равновесию. Раз-
рушение гор, накопление толш осадков нарушает равновесие. Под
разрушенными горами породы мантии поднимаются ближе к по-
верхности, под участками, получившими дополнительную нагруз-
ку, — погружаются. Например, Антарктида под тяжестью льда опу-
стилась на 700 м. Скандинавия после таяния ледника поднимается
на I см в год. В строении материков и океанов наблюдается инте-
ресная закономерность: в середине материка располагаются рав-
нины, по периферии — высокие горы, тогда как посередине океа-
на располагается крупнейшая система срединно-океанических хреб-
тов, а на периферии — океанические котловины.
При рассмотрении планетарного рельефа Земли следует
помнить, что это рельеф вращающегося тела. Приливное трение
замедляет вращение планет, поэтому сплюснутость Земли умень-
шается. Следовательно, в низких широтах должно преобладать вод-
ное пространство, в высоких широтах — суша. На Земле, дей-
ствительно на экваторе большую площадь занимает океан. В уме-
ренных широтах Северного полушария располагается кольцо суши
(максимум на 62° с ш.). что вызвало компенсационное спуска-
НИС в северной полярной области. В умеренных широтах Южного
полушария госпотствхет сплошное водное кольцо (максимум на
62- юли ). в южной полярной области - компенсационное под-
нятие. В результате неодинакового замедления вращения полуша-
рий южные материки смешаются по отношению к северным на
Возмещении и строении материков наблюдаются следующие
закономерности Материки располагаются парами по отношению
яруг к друге- Северная и Южная Америка. Африка с Европой.
Азия с Австралией Только Антарктида не имеет пары и распола-
гается у Южного полюса Причем, как
материки смешены к востоку относительно ’ _
НЫХ берегах материков располагаются большие заливы, на гекто
ке материки имеют выпуклость.
301
М п-соики расположены так. что каждому из них на противо-
положном конис диаметра Земли непременно соответствует оке-
ан Эта закономерность называется анти подал ьн ость. Самый яр-
кий пример - Северному Ледовитому океану соответствует Ан-
^Почти все материки имеют форму клиньев или треугольников,
острые вершины которых обращены на юг. Клиновидная форма
наблюдается у Южной Америки и Африки, треугольная форма
присуща большинству полуостровов Евразии и Австралии.
У северных материков значительна площадь шельфа подвод-
ного продолжения их низменной поверхности, особенно в Север-
ном Ледовитом и Атлантическом океанах. Южные материки прак-
тически лишены шельфа. Береговая линия южных материков от-
носительно прямолинейна, полуостровов и островов мало. Для
северных материков характерны чрезвычайно изрезанная берего-
вая линия, обилие полуостровов, множество островов вдоль бе-
рега. Из обшей плошади на острова и полуострова приходится в
Евразии 32 %, в Северной Америке 25 %, в Африке 2,1 %, в Юж-
ной Америке 1,1 %, в Австралии (без Океании) 1,1 %.
Большую часть южных материков составляют на древние плат-
формы В северных материках древние платформы занимают мень-
шие площади, большая их часть приходится на территории, обра-
зованные палеозойскими и мезозойскими структурами.
Главными тектоническими структурами материков являются
платформы и орогенические пояса (геосинклинали). В основе каж-
дого материка, кроме Евразии, лежит одна платформа, в основе
Евразии — пять. Платформы — устойчивые в тектоническом от-
ношении участки земной коры. В строении платформ выделяется
два этажа: внизу залегает складчатый фундамент, с поверхности
он перекрывается осадочным чехлом — горизонтально залегаю-
щими горными породами. Местами складчатый фундамент выхо-
лит на поверхность, эти участки называются щитами. Русская плат-
форма образует два шита: Балтийский на севере и Украинский
около Запорожья. Большинство платформ образовалось в архее и
протерозое, они называются древними (рис. 24.2). Древние плат-
формы располагаются двумя широтными рядами Первый ряЛ
р';*"! °^но?ой се,1еРНых материков - Североамериканская.
гон, иои.^кая’ Китайская. Второй ряд составляют глыб:'
Индостанск-Н! ЖНоамеРиканская. Африканская, Аравийская.
ск!я SXnм?и ?а;,ИИСКая- Вне ридов остае'ся Антарктиче-
в палеозое они и- ^К0|°РЬ1С платформы образовались позднее -
ской павлины ,азь,на,отся молодыми. В основе Западно-Сибир-
мы занш чют 57 *‘п ПЛатформа герцинского возраста. Платфор-
ОрогеншУи ;т0ШаДИ матсР"к<>в (включая шельф),
вижный и резко • 'u осинк-г,,я,аль) — это тектонически под
Р 1 ас тсненный складчатый пояс земной коры. Д-пЯ
302
Рис. 24.2. Докембрийские платформы:
/ — Североамериканская; 2 — Русская; .? — Сибирская; 4 — Южноамерикан-
ская; 5 — Африканская и Аравийская; 6— Индостанская; 7, 8— Китайская;
9 — Австралийская; 10 — Антарктическая
него характерны повышенная скорость и большой размах верти-
кальных движений, интенсивное складкообразование, магма г и м,
вулканизм. В нижнем палеозое произошло складчатое горообразо-
вание, названное каледонским, оно охватило огромные площади.
Каледонские структуры, образовавшиеся в силуре, сохранились в
Шотландии. Гренландии, Забайкалье. В верхнем палеозое (карбо-
не и перми) происходило герцинское гороооразование В эту эпо-
ху формировались горы — предшественники рал * nVKTVПЬ|
Шаня Алтая Саян. В течение мезозоя палеозойские структуры
превратились в пенеплены. В мезозойскую ^о=а оформи-
ровались горы скдмча-
периферии Тихого окс;"^ ^‘^^мсзокайнозойской складчатости
площади материков, на ооласти n
приходится 23 % плошали.
24.2. Рельеф суши
В рельефе материков выделяют X" гТ
ные страны. Платформенные равнин моетставтено в
ныс страны - 36%. Соотношение по материкам представлено
табл. 24 I.
303
Табл и цa 24.1
Плошали основных типов геотсктур и морфоструктур
(по Г. М. Беляковой)
Типы геотсктур ц морфо- структур Плошали по материкам, %
Европа Азия Африка Северная Америка Южная Америка Австра- лия Суша в целом
Платфор- менные равнины 70.3 43,0 84,1 61,0 76,6 73,8 64,0
Горные страны 29,7 57,0 15,9 39,0 23,4 26.2 36,0
Рельеф равнин. Платформенные равнины — выровненные уча-
стки поверхности с небольшим превышением относительных вы-
сот соответствующие устойчивым участкам суши (платформам).
о высоте равнины подразделяются на отрицательные (ниже уров-
М)’ (200-500 м), нагор-
пиыьные^Т^ п''Всрхноси можно выделить равнины горизон-
болсе 10 Н НС превышает Ю м/км), наклонные (наклон
ш°?е‘ точк‘И выпУМые. В выпуклых равнинах выс-
нена от центпа |Гп^0С1И-,1аХпДЯТСЯ посеРслине, местность накло-
нижастся от периферии'кцентру™ ’ равиинах поверхность по-
стыв, волнистее хопшет^^ равнины бывают плоские, ступенча-
нины, имеющие олнп б гривистые- Плоскими называются рав-
"on.1«KXc"LTeS3"VK>> Bb"™”e™y<o поверхность. Обыч-
пенчатыс равнины образуются на °("ОДЬ1М моРским равнинам. Cry-
случае, если черезгкХп пп Н гоРиз°нтальных структурах в том
л1,°ч.... породы образуют ^нсниТ устойчивос™- Тогаа более
ризуются различными м ш,, СНИ‘ Холмистые равнины характе-
рности. Такой рельеф ХпТНИЯМИ ” крУ™3”ой падения по-
ных отложений. ВолнитРх'частся 13 областях развития морен-
повсрхности то в олн\' то ,> ПОВсРхности отличаются падением
еФ называют гривистым 1ругУ*° сторону. Нередко такой рсль-
форменные участки псов1^ИК°В 1сжагдРсвние и молодые плат-
^йплошади равнинных стоан ™Мают82«. вторые - 18% об-
5‘иария соответствуют отмм ^рсвним платформам Северного
невысоко приподнятые ппостпзСИТельно Ровные пониженные ил«
304 пР°стРанства материков. Для древних плат-
I
I
I
I
форм Южного полушария характерны более знали тельные срез-
нне высоты, в их пределах чаще встречаются горные массивы. По
ряду при знаков к платформам Южного полушария близки Си-
бирская и Индостанская платформы. Значительную часть нлоша-
ди платформ занимают щиты и массивы, которые в результате
длительной денудации утратили осадочный чехол. Важнейшими
структурными элементами платформ являются антеклизы и си-
неклизы. Основные водоразделы приурочены, как правило, к ан-
теклизам, бассейны рек к синеклизам (бассейн среднего Днеп-
ра, верхней Волги). Испытывая медленные восходящие движения,
щиты и антеклизы создают предпосылки для формирования де-
нудационных равнин. К синеклизам, которые испытали длитель-
ные погружения, приурочены аккумулятивные равнины.
Много общего с рельефом древних платформ имеет рельеф
молодых платформ, возникших на месте каледонских, герцин-
ских, мезозойских складчагых областей. Здесь также формируются
аккумулятивные и денудационные равнины. Примером аккумуля-
тивных равнин могут служить значительные части Западно-Си-
бирской, Колымской низменностей, сформировавшиеся на мес-
те палеозойских и мезозойских платформ. Рельеф Казахского мел-
косопочника сходен с рельефом щитов древних платформ.
В пределах молодых платформ господствуют прямые морфо-
структуры, тесно связанные с рельефом. Крупные положитель-
ные формы рельефа отвечают выходам фундамента, отрицатель-
ные — глубоким прогибам Глубинное строение древних платформ
более сложно. В краевых зонах, как правило, развиты прямые мор-
фострутстуры, внутренние части представляют собой области ин-
версионных морфоструктур.
Основными м орфоструктура ми платформенных равнин по
И. П. Герасимову и 10. А. Мещерякову являются (рис. 24.3).
— аккумулятивные, плиты древних и молодых платформ с мош-
ной толщей осадочного чехла (плиоцен-четвертичного возраста),
- пластовые, имеющие маломощный осадочный чехол ло-
плиоценового времени;
— собственно денудационные, приуроченные к щитам мо.ю
Дых платформ;
- цокольные, предельно денудационные равнины на щитах
Древних платформ. е|Ш в основном мощными
Аккумулятивные ра.внинь“°* й „аст0 aKKVMW1_
голщами неоген-четвертичных О1ложсн11ы. Д11.Г1|,'н™н
тинный процесс имеет унаследованный характер. Аккумулятив-
' процесс п.1 > тютям прогибания в новейшее время,
ные равнины приурочены к областях| мощность
Складчатым фундамент таких М километров. Поверх-
«садочного чехла может достигать нсскиль* »
ность павнин как правило, плоская, горизонтальная или c.iaot-
ь равнин, как j „„пыпнпх- экзогенные процессы еще не
наклонная. На подобных равнинах jktoiuiiiu и
305
Рис. 24.3. Морфоструктуры платформенных равнин:
а — пластовая равнина: б — цокольная равнина в — аккумулятивная равнинз.
г — плоскогорье: д ~ плато; I — континентальные отложения четвертичного
возраста. 2 — морские отложения плиоиен-четвертичного возраста; 3 — морские
континентальные отложения дочетвертичного возраста; 4 — дислоцированные
породы фундамента; 5- интрузии магматических пород; 6 — лавы; 7— разломы
успели сформировать _
к,“'1.₽“нинам относятся сев^"Н?Й релье* К аккумулятив-
оирской равнины. Прикаспий?НаЯ И срелняя часть Западно-Си-
Пластовые равнины та^' КЗЯ НИзменность.
складчатый фундамент и осачпиыМ^ЮТ ЛВа сТОктурных этажа -
ДочнОГО чехла намного щечный чехол. Однако мощность оса-
пп1^~0Ва;1ИСЬ Пластовые оаним’ыЧеМ ' аккумулятивных равнин.
тич^’>еНИС кебо-чьшой ампти-п. Ы *2? теРРИТоРИи. испытавшей
™4™-о периода она либо ппё/п^ В Течен”е Мотена и четвер-
2i22iHHTHe- Такие Равнины v! а погРУ*сние. либо испита-
ным "0ЕСР?нос-тъю и хоп^и^1жризу,отся ХОЛМИСТОЙ ИДИ
Севе^-д^^’041' Значительные ппг ° с^0рмиРовавшимся экзоген-
НеотектлмеРИКаНской платформ 0™^ ®осточно-Европейской и
Форм на мГПеские движения к п-1астовым равнинам-
и экие и высокие в on 7ИСЬ в Дифференциации плат-
** ’ В ооРаз°вании выступов и впадин.
Денудационные равнины формируются на щитах мото шх пл а-
ФТ/ "«““ьнь'едвижения“Х
коры. Равнины, сформировавшиеся на щитах древних платформ
называются цокольными. Осадочного чехла такие равнины не име-
ют. Соизмеримость темпов поднятия и денудационного среза при-
водит к выравниванию, лишь мелкие детали коренного рельефа
находят отражение в рельефе равнин. Территория равнин испыта-
ла существенное преооразование экзогенными процессами.
Аккумулятивные, пластовые, денудационные и цокольные рав-
нины относятся к низким равнинам, так как имеют высоты в сред-
нем до 500 м. Высокие равнины 500 м и более включают
плато и плоскогорья. Плато — возвышенные, ровные, слабо или
сильно расчлененные поверхности, имеющие осадочный чехол.
Плоскогорье — относительно выровненные участки, сложенные
дислоцированными породами.
Рельеф гор. Горная страна — территория, состоящая из .хреб-
тов и разделяющих их межгорных долин. Горный хребет — линей-
но-вытянутое крупное поднятие, ограниченное склонами Гора —
изолированное резко выраженное поднятие на фоне равнинном
местности с высотами более 500 м. у нее есть вершина — наи-
высшая точка, подошва — линия пересечения с поверхностью
равнины и склоны. Горные цепи — система горных хребтов, тяну-
щихся в направлении общего простирания горной страны. Горный
узел — область пересечения двух или более горных хребтов или
цепей.
По высоте горы подразделяются на низкие (500 — 1000 м). средние
(1000 — 2000 м). высокие (2000 - 5000 м) и высочайшие (от 5000 м).
Высокие горы (высокогорье) — тип горного рельефа с боль-
шими абсолютными высотами и интенсивным вертикальным рас-
членением. Относительная глубина расчленения S00— IОСЮ м. Здесь
господствуют скалистые, крутосклонные, островерхие пики и цепи.
Происхождение этих форм обусловлено воздействием ледников,
физического выветривания и склоновых процессов. Горные доли-
ны имеют вид теснин, каньонов или ущелий. Такой рельеф полу-
чил название альпийского. Примерами высокогорья являются
Альпы, Гималаи. Кордильеры. »гм»и
Средние гопы (среднегорье) - тип горного рельефа с умерен-
ными высотами со средними величинами вертикального расчле-
нения На сменх резко контрастным формам рельефа высокогорья
появляются плавно очерченные контуры
мы куполовидных вершин, разделенных по югонаюзонш, ш ез
новинами Господствующую роль в развитии:экзог
приобретает эрозионный процесс. Долины рек расширены, склс
и ооретаст эрозионн' ntxxbHjb В поперечном профиле гор
ны имеют выпукло-вогнутый припри- Хнивания Как поа-
выдетяются разновозрастные поверхности выравнивания как пра
меняются разновозр<^ современной климатиче-
вило, среднегорье, находящееся н
’о'
Джомолунгма
S848 м
окон снеговой
границы, лишено гляпиальных форм либо они яв-
П1П1 Х,,КТАТ’ЫМ11' К среднсгорью относятся горы Урал, Кар-
паты. Сихотэ-Алинь.
nnocro-iH^iMin ! (НИ ко ор1>с) представляют собой тип очень рас-
ние гооы Отн^еВЬ,СО1<ИХ Г°Р’Которь,с окаймляют высокие и сред-
чХнин nZVvZbHHC?ib,C0Tb' Нс "Решают 200 - 500 м В рае-
сы эрозии, в пазпип?1 рсшающес значение приобретают процес-
сопифлюкционнпт ” CKJ10H0B возрастает роль делювиального и
—ZtoZT Увел"‘—ся нлошшш аккуму-
предгорья Крыма. Кавказа^ " ,а'°ТСЯ Ш’аТ°’ Прнмеры низкогорья-
ских поднятий^ экзог-п' ðРопрсдслястся скоростью тектониче-
полагаются внутри ronZ-* процессов- Самые высокие горы рас-
меньше осадков и эпоитйиСТ.РаН И в троп,’ческих широтах, где
горы разрушаются оыстврр .«ЫС 1,роцсссь1 не развиты. На экваторе
Репных широтах горы ниже "Ь’С0ТЬ',,х мс«ьше (рис. 24.4). В уме-
снижается их средний и *СМ ^лижс к полюсу, тем заметнее
объясняется активизацией ОЛЮ1НЬП’ Уровень. Снижение веришн
количества осадков в\Л)рП‘1Ь,Ветривания в С1,язи с увеличением
температур - ‘ ,сРе"ных широтах и большей амплип'ДОЙ
веские и эрозионные Тскттмт.^ ЯГСЯ 11а ,пекп^нические. вулкани-
тектонических движении и cnZ*’0 ГОри обРазукпся в результате
емле они являются наибопг • ЖНЫх наРушсний земной коры. На
308 ' v р,1спР°стРаненными, имеют слож-
ное строение и рельеф. Вулканические горы формирую™ при
изверж пни вулканов и накоплении вулканических осадков Но
сравнению с тектоническими они распространены не так широ-
ко, час ю встречаются в виде изолированных гор. По высоте вул-
канические горы не уступают тектоническим. Вулканы Гавайских
островов являются высочайшими горами па Земле. Эрозионные
горы ооразуются в результате эрозионного расчленения участка
поверхности, сложенною горизонтально залегающими горными
породами и поднятою на большую высоту. Для эрозионных гор
характерны плоские вершины, крутые склоны, от подножий тя-
нется шлейф, сложенный продуктами выветривания. Типичные
эрозионные горы распространены в Африке.
По классификации И. П. Герасимова и Ю. А. Мещерякова, тек-
тонические горы подразделяют на молодые {эпигеосиНклинальные)
и возрожденные (эпиплатформенные). Области молодых гор зани-
мают 41 %, возрожденных — 59% общей площади гор.
Молодые горы кайнозойской складчатости делятся на горногео-
синклинальные и альпийские Первые располагаются в переходных
зонах. Это системы островных дуг с вулканами и глубокие синк-
линальные прогибы. В синклинальных прогибах происходит ин-
тенсивное прогибание и осадконакопление, островные дуги ха-
рактеризуются вулканизмом. Вся зона является тектонически ак-
тивной, здесь возможны сильные землетрясения. В наиболее харак-
терном виде горные сооружения данного типа представлены в зоне,
окаймляющей Тихий океан. Альпийские складчатые сооружения раз-
виты на материке и охватывают Альпинско-Гнмалайскии горный
пояс. Молодые горы кайнозойской складчатости являются складча-
тыми горами, так как тектоническим деформациям подвергаются
молодые пластичные породы. Для этих тор характерен прямой
рельеф, хотя нередко в центральных частях выходят на поверх-
ность древние ядра, сложенные кристаллическими породами.
На Земле молодые складчатые горы являются самыми высокими
горами, в их пределах расположены все горы с высотой оолее
8 км. ,
Возрожденные горы подразделяют по возрасту складчатого фун-
дамента, в пределах которого происходил позднейший орогенез
Тектонические деформации жестких, потерявших пластичность
Фундаментов платформ приводят к формированию Р^рывов раз-
ломов и движению блоков относительно друг друга в; вер -
ном и горизонтальном направлениях, ак, г^тпичтости гте
возрождаются горы. В областях мезозойской склад ытости, где
к моменту интенсивных тектонических деформации горы еще пол-
ностьюvenc"и разрушиться, орографический рисунок гор мог
ью нс успели высота гор Горы мезозойской
<- измениться, но увс. ьно ПрОСТы.м строением: горы
складчатости отличаются сравcJOTBeTC™ ют антекяпзы
В основном складчатые, вершинам юр еи
309
Рис 24.5. Морфоструктуры гор:
о — складчатые горы; б — глыбово-складчатыс горы; в — глыбовые горы; г -
нагорья: / — осадочные породы; 2 — дислоцированные породы; 3 — ин грузин
магматических порол; 4 — лавы; 5 — разломы
ложснш1\1и1|?/ГР11.Ра3рИ1Ь1 слаб°- Гакие горы называются омо-
горы Севспо ^^°~CKJl(l^'lambLAllL К омоложенным горам относятся
горы Северо-Востока, Кордильеры.
ВЫХ СТр\жтуг)П BennnCI 011 СКЛаЛЧаТ0СТН УВСЛПЧИВасТСЯ ДОЛЯ ГЛЫОО-
повсрхности Bimini ,Ь' ðРстановятся выровненными, имеются
ютсяХгорнь с Обязательным элементом гор явля-
ствуюшис опуиюнным блХмСТпкне,гНи': 0'1срта""й’ с00гвст’
лепными ге.мс)вдп,0.г„ый', r°Pu называются возрож-
юга Сибири. Ann. дачи им ошосится большинство гор
»ые горы, которь^'обоазС^*1 складчатостн соответствуют глыбо-
ших участок земной копы ППРИ развитии сбросов, разбпваю-
ступень. полугорст гопе г рг рн ЭТ0м можст возникнуть сбросовая
гор только со сторонi 1 nnvir росовая ступень представляется в пиле
парами и обусловлены снлллС411ОГ° ^Лока‘ П°лУГОрсты возникают
ю была разбита разломами ПОЛНЯТИС1М, осевая часть которо-
°ры широко распростп1игы1.ПУС?,.1;1аСЬ в внде гРабеиа. Глыбовые
В горных странах S? ” Африкс-
ритории, состоящие из чепе™,лЧа’°ТСЯ нагоРья ~ обширные тср-
гории (рис. 24.5). ' Зющихся хребтов, плато и плоско-
мерности, выражающиеся” ^‘,аруживаст определенные за-
310 10 гоРиз°нтальном и вертикаль-
ном расчленении. Выделяются следующие типы горизонтального
расчленения радиальный, перистый, решетчатый, виргации и л г ш-
соооразныи. При радиальном расчленении хребты расхо гятся в раз
ные стороны от горного узла. При перистом гипс боковые хребты
располагаются перпендикулярно (или под углом) по отношению
к основным хребтам. Как правило, перистое расчленение наблю-
дается в складчатых горах. Решетчатое расчленение развивается в
сложных нагорьях и глыбовых горах, когда долины проходят по
системе разломов. При виргации происходит ветвление горных
целей. Кулисообразнос расчленение может возникнуть при косом
расположении боковых хребтов (отрогов), развитых по одну сто-
рону главного хребта.
Морфоклиматические зоны суши. В качестве основных типов
морфоскул ьптуры суши И. П. Герасимов и 10.Л Мещеряков вы-
деляют следующие комплексы (табл. 24.2):
— флювиальная морфоскульптура, в целом занимает около 57 %
суши, наибольшее развитие имеет в экваториальных и умеренных
широтах;
— ледниковая морфоскульптура, занимает 19% площади. Со-
временная ледниковая морфоскульптура развита в полярных ши-
ротах и горных областях, древняя — в умеренных широтах. В Се-
верной Америке она занимает 53% площади материка;
— аридная морфоскульптура, занимает 23 % площади. В основ-
ном она развита в тропических широтах, в Африке и Австралии
ее доля составляет около 42 — 44 %;
— криогенная морфоскульптура. площадь се распространения
невелика, всего около 1 %.
В начале XX в. немецкий ученый А. Пенк классифицировал кли-
маты по их рельсфообразуюшей роли. Впоследствии классифика-
ция была детализирована И С. Щукиным. Поверхнос ь суши во
этому принципу телится па морфоклиматические зоны.
Нивальные климаты характеризуются тем, что осадки во все
сезоны года выпадают в твердом виде. Избыток нерас нывшею
снега, накапливающегося из года в год, образует ледники. В ю
лярных широтах развиваются обширные покровные оледенения.
В низких широтах - горные ледники. В горах активно склоно
выс процессы, в основном гравитационные 1 ь
Наиболее характерные формы в горах - цирки, трог и, к грлинги,
на равнинах - бараньи лбы. Области аккумуляции характеризу-
ОТ'я развитием моренных равнин. Из-за активного
Физического выветривания формируются о ‘ ' шч-ичми
варивания. Морские берега характеризуются ф> "Р- “ 1 '
Па,ярпый к. „.„и,,,, или Хвюств м
v, •• .. зпмон. малым кодичсыном
характеризуется длинной и залегает го.-ппа мноюлет-
осадков. Ниже тонкого деятельного nnvc-uMi ши ит <1юо-
немерзлых горных пород. Наличие мерзлоты обусловливай фор
311
Суша у© о 19,1 56,9 23,0
тыс. км’ 1278,3 сч 75 500,0 30564,5 ।
Австралия 1 54,2 44,6
тыс. км2 1 107,6 4662,3 4001,1
Южная Америка 1 8,5 82,8 ас
ТЫС. К.М2 1 1 1 509,3 14 703,0 1544,7
Северная Америка & сч 52,8 37,5 6,9
тыс. км’ 617,5 1 1 643,8 8269,5 1521,6
Африка сЙ 1 1 57,6 42,4
тыс. км’ 1 1 17356,0 12 776,0
< 1 тыс. км’ % 1 Г1 9'8’09 7434,3 17,1 24 867,7 57,2 10 564.4 24,3
1 Европа 1Й ст с> •z? тг 52.1
1тыс. К.М2 52,2 \ о 'Т С\ 5441,5 156,7
Т пи ‘ МОрфо- 1 скульптуры Криогенная ЛСДНИКОВНЯ (древняя) Флювиальная Аридная
312
м„рованис полигонально-жильного рельефа, образована гидро-
лакколитов, аласов, каменных колеи и курумов. Реки термически
воздействуют на мерзлые породы, приводя к формированию тер-
моэрозионных ниш на оерсгах, под руслами - таликов На бере-
гах морей развита термоабразия. Здесь наблюдаются процессы как
физического, так и химического выветривания, приводящие к
образованию гидрослюд истых кор выветривания.
Гумидные климаты. Количество выпадающих осадков больше,
чем может испариться и просочиться. Избыток влаги стекает по
поверхности склонов, вызывая поверхностную эрозию Наиболее
распространены флювиальные формы — овраги, балки, речные
долины. Развиты эти климаты в умеренных и экваториальных ши-
ротах. В умеренных широтах образуются гидрослюдистые коры, в
более теплых и засушливых районах — монтмориллонитовые. На
экваторе реки проявляют слабую эрозию, многие практически
не врезались в имеющиеся в руслах пороги. Объясняется это тем.
что реки несут только тонкие наносы и почти не переносят галь-
ку, являющуюся абразивным материалом. Здесь происходит фор-
мирование латеритной коры выветривания, когда на первое
место выходит химическое выветривание.
Аридные климаты характеризуются малым количеством осад-
ков, большой сухостью воздуха, интенсивным испарением. Рас-
тительный покров в этих условиях сильно разрежен или отсут-
ствует совсем. В этих условиях главная рельефообразующая роль
принадлежит ветру. Формируется рельеф барханов, грядовых пес-
ков. Реки здесь только транзитные, временные водотоки образуют
сухие русла — крики. Здесь развиты обломочные коры выветрива-
ния, обломки пород покрываются тонкой коркой солей • пус-
тынным загаром. Области с аридным климатом располагаются на
материках преимущественно между 20 и 30 с.ш. и ю.ш.. за ис-
ключением муссонных областей. Во внетропичсских широтах они
занимают центры материков.
24.3. Рельеф дна океана
В рельефе дна оксана выделяют четыре
текгуры полностью располагаются н прсде. • ‘ б ‘
оксана псоеходная зона, срединно-океанические хрипы, пос
ша, перс хоана» н ика _ представляет сооои
ледняя — подводная окраина материк \
часть гсотектуоы — материкового выступа (р
С1ьгсо ектуры >11ПииТепьная часть материкового высту-
Материковый выступ. < ..... океана Эта часть называется
па^бкояоЗбГс) затоплена водамсе приходится на Се-
повводтш окрашюи материков. Пр Южное. Океанологами
верное полушарие и только’ /з меНьщую долю от его пдо-
зимечсно. что чем оольше океа . чт уТихого ОКеана она
Щади занимает подводная окраина . < P
313
Рис 24.6. Схема соотношения рахчичных типов земной коры
и гсотсктур (по О. К.Леонтьеву. Г. И Рычагову. 1988):
/ - материки (а) и их подводные окраины (6); 2 - переходная зона - кооэ
переходного (гсосиикдинального) типа- ? - Р
го типа J — rrw-i.iuu. , ' ,ПЯ' J лолс океана — кора океаническо-
Кчанические хребты — кора рифтогенного типа
окраинГхиЛи^^Г.^^01'0 Лсловитого - более 60 % Подводная
чески представ !яетгп'Т МГерИк0ВЬ111 тип зсмной коры и генсти-
Соотношсние птвти°“ слиное цсл°с с материковым выступом
океана: при повышен П надвод|,о,~1 частей зависит от уровня
НОЙ части, при пониже^И1м°пов увеличиваетСя площадь подвод-
ная окраина материка состоит и™ ВОЗрастает лоля СУШП- Подвод-
материкового склона и Л шеАЬФа. или .материковой отме-
относительно ме ководнх ' т^цк 'о подножия Прибрежную
ственно примыкающую к-5 4 полводн°и окраины, непосред-
риковой отмелью. Около 90^РеГ^’ называют шельфом, или мате-
нины материковых платЖпп Шсль^а составляют затопленные рав-
ские эпохи в связи с колена *’ которЬ1С в различные геологнче-
становились сушей. НаппимрНИЯМИ -ровня океана периодически
ва Уровень Мирового оксзыа Г’ При ооразовании ледяного покро-
ритории шельфа становтип п- скался на 100 м и обширные тер-
льсф шельфа в основном ппри^0НТИ~СИТальнь,ми равнинами.
распространение реликтовые вннь,й. На нем полумили широкое
^онтинентхтьных условия^ п Ф°Рх,ы. возникшие в прошлом в
осложняется ледниковой мооЛ^ЛЯРНЫХ районах рельеф шельфа
тах и на экваторе на шельфе Р^ск>'льптурой. в умеренных широ-
Ранились речные долины. В тропи-
„есм.ч .. экВаториальных широтах на шельфе весьма типичны ко-
ралловые рифы. Раньше считалось, что шельф заканчивается на
гдуоине _00 м, далее он сменяется материковым склоном Однако
шельф может заканчиваться и на глубинах, значительно превы-
шающих 200 м. Например, шельф Охотского моря имеет глубину
500 м и более, шельф Баренцева моря — 400 м.
ДЪцке оровки шельфа располагается материковый склон Он ха-
рак1 сризу с гея заметным возрастанием уклона ДО 3 — 7 « иногда до
более 50 . Очень часто материковый склон имеет ступенчатый про-
филь. Если ^ступени имеют значительные площади, их называют
д^раедыми пл^оТподводное плато Блейк у полуострова Флорида).
В пределах материкового склона широко распространены полвод-
_ные каньоны. Это глубоко врезанные ложбины с крутыми склона-
ми. глубина вреза достигает 2000 м. Подводные каньоны напоми-
нают речные долины горных стран и часто являются их подвод-
ными продолжениями. Многие исследователи связывают образо-
вание подводных каньонов с затоплением речных долин, так воз-
никла эрозионная гипотеза. Тектоническая гипотеза объясняет
образование каньонов тектоническими разломами, рассекающи-
ми материковый склон В устьях каньонов обычно отмечаются круп-
ные аккумулятивные формы — конусы выноса
На глубине около. 2Л5 км материковый склон плавно перехо-
дит в материковое подножие. Онрд1меет вид наклонной равни-
ны,*п р и м ы ка ю шей к основанию склона. Значительная часть рав-
нины образована конусами выноса, располагающимися у устьев
крупных каньонов. Материковое подножие — аккумулятивное
образование, мощность рыхлых отложений здесь достигает 5 км.
На некоторых участках подводная окраина материка гак сильно
раздроблена разрывными тектоническими нарушениями, что
невозможно выделить шельф, склон и подножие. Такие участки
получили название бордерленд (берега Калифорнии) В пределах
океанов существуют подводные и надводные выступы. сложен-
ные корой материкового типа. Они os пелены о г мал ериков
широкой полосой дна с океаническим типом ю
образования называются микроконтинентами а Р ^почвот
шельские острова, подводная окраина Новой Зеландии, подвод-
ное поднятие Натуралиста и др. пбистль-
Ложе океана Эта геотектчра состоит из глуооководпьа ариссаль
люлке океана, л а ге н „олвс^//ыд- хребтов и вулканиче-
Ных котловин и разделяющих их поовош{ гппыисоот-
схихгор. Ложе океана имеет океащ.ческии Tim зема^-
ветствует в структурном отношении особенно в Ти-
талассократонам. Наибольшее распро тр , которых ослож-
кеане. и. 1сю ' * пчлообразн!лми поднятиями различ-
ней подводными горами ’’^^^нические кряжи, пре-
НЫХ размеров. CpejULiwx Р _ ПООИСХОждения, цепи вулканиче-
имущественно тектонического пр
315
„„„.MlIX вулканов. На дне оксана распространены
скит гор И отдельных J Скорость осаждения матерная»
плоековер.пиш.ые:горы - »MCTpJ>B в год.
на дне океана - переходных зон расположено вдоль
/7rF.v«)«® зв««. Нисколько Ев₽азш1 двс зоны наблюдаются \
восточном окраин , ' ‘ ‘йЛмсрики. Переходная зона состоит из
берегов Северне островной дуги и глубоководного же.к-
переходная зона: котло-
бд. Примером может служ '' Ь ^1 глубокая часть Охот-
^та“С1'а курильскими острова-
Тря юм располагается Курильский желоб Зоне соответствует
ДосЕинальный (переходный) тип земной коры. Котловины
оХ ,™х морей обычно располагаются между материком и ост-
рыми дугами. Дно многих котловин плоское или волни-
стое так как именно в котловины идет снос материала как с
материкового склсна, так и с островных дуг.
Отмечается определенная связь между глубинами котловин и
мощностью осадков на дне: чем глубже морс, тем меньше мощ-
ность отложений. В Охотском море при глубине 3,5 км мощность
осадков равна 5 км, В Беринговом море, имеющем глубину 4 км.
мощность осадков уменьшается до 2,5 км
пп1??гб0К0В0ЛННС ЖСЛоба прелс™ляют собой узкие депрессии -
воемя известно и К°Рг’ имеюи1ис в плане вид дуги. В настоящее
океане Паз ?5гГ;1убОКОВОЛНЫХ желобов> 28 из них - в Тихом
желоб — 11 n3dLjl°iz’B имеюгглУбину более 10 000 м, Марианский
хней части рутизиа склонов увеличивается ко дну: в вср-
возрасти ло 25“1 Г" °Н1 равна 6°, в нижней части — может
каньонами. К глубокой Стун®нчатыс ” Рассечены подводными
трясений. ’ лным каньонам приурочены очаги земле-
лагающиеся обышщс^^^ огромные хребты, распо-
ба. Для островных дуг y-и/ рсниен С1°роны глубоководного жело-
ская активность/ О с ^СР.^.ПуЛКаниз.м и высокая сейемпче-
различаются внутренний4'40 ЛУГИ могут быть двойными, в них
рессисй (Курильские ocinoLTu'1НИЙ хребты’ разделенные деп-
островные дуги слив ноте - На ОГ1ределснной стадии развития
ровили полуостров (Камч™УаС Яругом’ образуя крупный ост-
глубоководного желоба а Японские острова). Иногда у края
островов нет. |11СС1вУст только подводное поднятие;
£peduHHo-OKegf/l/,
неиТнйе. вьг£янутые''в ^нн пРсдставляют собой круп'
^Дйятия. Срсдинно-океан! .'llOhlVlI?HOM направлении подводные
1 ширину и 6 км относите uJ °КИС хребты могут достигать 2000 кМ_
реоты образуют едину1о енгт-” ВЬ1СОТы- Среди нно-оксаническне
L В Атлантическом оке-m- ,,ротянУвшуюся через все окса*
316 е pct ei Располагает ся практически я
центре в Тихом океане он приближается к побережью обеих Амс
рпк, в Индийском океане проходит вдоль берегов Африки. По
рельефу и тектонической активности выделяют рифтовые и
нерифтовые хреоты. Для первых характерно наличие рифтовой до-
zr <- с крутыми склонами, которое
идет по 1реоню хреота вдоль его оси. Ширина рифтовой долины
20 км, относительная глубина — до 2000 м. Почти все средин-
но-океанические хребты имеют рифтовые долины. Рельеф рифто-
вых хребтов сложный, пересеченный: рифтовые долины, узкие
горные хребты, гигантские поперечные разломы. Часто встреча-
ются подводные и надводные вулканы и острова. Нерифтовые хреб-
ты отличаются отсутствием рифтовой долины и менее сложным
рельефом. Например, большая часть Тихоокеанского сводового под-
нятия рифтовой долины нс имеет. Срединно-океанические хреб-
ты рассекает грандиозная система поперечных разломов, называ-
емых трансформными, по которым происходит движение блоков
относительно друг друга. Хребтам соответствует рифтогенный тип
земной коры.
24.4. Влияние рельефа на перераспределение тепла и влаги
Самые крупные формы рельефа — геотектуры — оказывают
глобальное воздействие на климат. Благодаря своеобразию тепло-
оборота, влаюоборота и циркуляции атмосферы на суше и на
море формируются материковый и океанический климаты. Ма-
териковый климат отличается большей сухостью воздуха, зна-
чительными колебаниями температур В океаническом климате на-
блюдается более плавный ход температур и большая влажность
воздуха. Большое влияние на формирование ьчобал иного клима-
та оказывает Антарктида. Она располагается у Южного полюса,
покрыта мощным ледниковым шитом и служит мировым холо-
дильником В связи с этим средняя температура Южного ноле-
шария ниже чем Северного. Над Антарктидой формируется по-
стоянная барическая система - Антарктический максимум, он
обеспечивает возникновение ветров обшей циркуляции атмо-
В свободной атмосфере температура с высотой убывает на 0.6'
на 100 Убывание температуры происходит " “
явление оказывается более сложиым, так какв ’
действие форм рельефа. В горах интенсивность
MCUbUIC ВОДЯНЫХ il
:= j
более mokvio окраску Однако с высотой возрастает и эффективное
’ясе яркую окраску, мд т,»МПеоат\Фа в горах уменьшается
излучение, поэтому в целом Р М
317
Формы рельеф» оказывают влияние на сток холодного |Юздуи
в котювины. В вогнутых формах рельефа суточные колебания
температуры велики, на вершине холма суточная амплитуда умещ.
шлется так как вершина холма хорошо вентилируется, а по ночам
стекающий с нее холодный воздух замещается теплым, вытеснен-
ным CHH3V. В котловинах возникаю г инверсии температур и дащ.
шафтов: па дне может существовать тундра, на склонах — лее.
Рельеф служит механической преградой для движения воздуха.
Теплые воздушные массы переваливают хребты. При натекании и
подъеме на хребет воздух постепенно остывает, если его темпера-
тура достигает точки росы, образуются облака и осадки. Холод-
ный воздух не может подниматься по хребту, он обтекает его.
И если высота хребта превышает мощность воздушной массы, то
горы оказываются климатическим барьером. Например, зима в
Предкавказье имеет среднюю температуру -5 С, в Закавказье
+ 1 'С. Горный рельеф обусловливает существование целой груп-
пы местных ветров — фёнов, горно-долинных, бора.
Значение рельефа в образовании осадков очень велико, так как
воздух, поднимаясь по склону, достигает уровня конденсации.
На горных склонах наблюдается различие в количестве осадков на
наветренных и подветренных склонах. На западном склоне Бере-
говых хребтов, обращенном в сторону Тихого оксана и навстречу
влажному ветру, осадков больше, чем в долинах Калифорнии.
На наветренном склоне Западных Гат (Индия) выпадает 6810 мм
осадков в год. на противоположном склоне только 716 мм. По
данным 10 Ганна (1839—1921). в г Гонолулу на Гавайских остро-
вах чуть ли не каждая улица имеет собственное количество осадков:
наиоолс». низкие части города — 612 мм в год, наиболее возвышен-
ные — ?6>2 мм в год.
Глава 25
ЛИТОСФЕРА И ЧЕЛОВЕК
ннчес^^ прообразует литосферх. Процесс тех-
ность Земли сот»™ человека (техногенез) изменяет поверх-
нию Л. Л Розановт 'л'’ ^нтр°погенные формы рельефа. По мне-
соорхэксния (гопоп п'*СТ ВЫле;1ЯТЬ Рельефопды — инженерные
рельефиды - мсханмче^иГи“^К,’С «сужения, карьеры) 1
Рост технических влчиДСкИе >стРоиства, самоходные установи
активного воздействия игеи чел°века раздвигает Гранины слоя
извлекает свыше 100 м На л»тосферу. Человек ежегодно
800 млн т различных F- Т полезнЬ1х ископаемых, выплавляет
удобрении Если оанып Рассеивает на нолях 500 млн т
метров, то сейчас скважпн?ТЬ юбывали с глубины первых десяти
чзажины доходят до Шубины 3-5 км Техно-
генное воздействие может слу-
жить толчком к проявлению на-
веденной сейсмики — увеличе-
нию активности некоторых об-
ластей планеты вследствие созда-
ния крупных водохранилищ, ди-
намическим воздействием мощ-
ных взрывов, перемещением
больших масс горных пород.
По современным данным, бо-
лее ‘Л поверхности суши (36%)
не производит биологической
продукции, занято застройками,
дорогами, ледниками, пусты-
нями. В промышленно разви-
тых странах города занимают
7—10% территории. В городах
живет более 40 % населения
мира, во многих зарубежных
странах эта доля достигает 75 —
80%. Масса зданий и сооруже-
нии в городах мира составляет 57
млрд т. к 2025 г. она возрастет до
130 млрд т. Мировой прирост го-
родских зданий и сооружений
составляет 2.5 млрд т в год. Го-
Рис. 25.1. Разработка карьера
открытым способом (США)
рода представляют собой круп-
ные антропогенные положительные формы ре шефа, с
дельных зданий и построек достигает 50 м. nnURO_
Разработка полезных ископаемых "Е,
дит к возникновению крупных отрицательных. тр
(РИС 25.1). Только в Росли. карьеров
ежегодно она увеличивается на.;»^г,,аР25О_зоо м. При добыче
во многих странах мира к -ПОТ г..Л и формы вороики: от
полезных ископаемых возникают р. ав обезобра-
круглых - в местах добыч, ' ^^Хжиовых жил. При до-
зивших нагорья Англии после о Р тествсниые террасы на
оыче руды в Мавритании возник.
склонах холмов.
Наиболее ярким примером форм, спровоцированных деятель-
ностью человека, являются образования, появившиеся на грани-
Че сущц и воды. Кроме искусственных гаваней и участков судии.
°бразованных пхте.м наращивания, оольшис плошали освобожда-
йся из-под воды благодаря дамбам. С 1640 г. в Финляндии было
Сс-хтпено 500 тыс га земли. В Нидерландах на протяжении шести
столетии человек отвоевывал сушу у моря. Более 40 т территории
319
страны составляет защищенная дамбами суша, бывшие острова
присоединены к леи.
Помимо непосредственного воздействия человек, создавая искус-
ственные формы рельефа, активизирует природные процессы. В Хи.
бинах в результате подземных горных выработок начали .ь просадки и
активизировались суффозия, выветривание и эрозия. Развитие про-
цессов денудации привело к накоплению огромной) ко/ ичес ва мате-
риала. что в свою очередь ооусловило формирование селя. Откачка
воды из-под г. Мехико привела к оседанию почвы на 8 м, порой про-
садка происходит со скоростью 150 см/год. Осадка плотины Красно-
ярской ГЭС к началу 1972 г. в ее центральной части достигла 30 мм.
Под зданием МГУ скорость оседания составляет 1.7 мм в год.
Перемещение материала при горных выработках вызывает тех-
ногенные землетрясения. В мае 1971 г. в 16 км от г. Грозного в
районе нефтепромыслов было зафиксировано землетрясение си-
лой в 7 баллов. Причиной послужила откачка нефти, которая не
была компенсирована притоком подземных вод. Землетрясение воз-
можно и после крупных взрывов. Такое землетрясение произошло
при строительстве противоселевой дамбы под Алма-Атой.
Почва в экосистемах и биосфере в целом играет роль связую-
щего звена биологического и геологического круговоротов. В ней
осуществляется аккумуляция органическою вещества, в минераль-
ной части почвы накапливаются элементы, извлекаемые из гор-
ных пород Величина биологического круговорота оценивается в
109 т/год. Из 13 млрд га сухопутных земель под пашни занято
1,5 млрд га (11 %), под пастбища — 3,2 млрд га (24%), леса по-
крывают 4,1 млрд га (31%), остальные — застроенные или не-
удобные земли. В среднем на одного человека в мире приходится
--° 0’3 пашни- Пахотопригодных земель в целом на суше около
однако существующий резерв приходится на тропический
пояс, где находятся красноиветныс почвы низкого качества. Луч-
шие почвы >ем и уже распаханы, кроме того, 2 млрд га земель
1 1 с п потсряло, превратив их в пустыни. По данным кон-
ПИ|П аг В И°~ '"Жанейро. 38 % почвы имеют легкую дсграда-
21 м чн 16 % — сильную. Ежегодно утрачивается
8 млн га niniHuV?1 [О ИСП0ЛЬЗУсмых земель, в том числе 7-
и ‘(Ьпяппя г явные виды деградации почв — водная эрозия
стбищах и нРппСЛ°ВЛСИИаЯ сведеннем лесов, псревыпасом на па-
стоищах и неправильной агрокультурой.
Это интересно
северо-востоку от ПсотаТтв ' ' кр|1сталлы были обнаружены в 700 км к
Наиболее Авс;рал"я)- «оараст 4300 млн лег.
(Котай). До открытого MonT-S 'Ж<“"СЯ на46‘16'8'"*
• Но КМ.
320
Самый большой полуостров Лравийсмш - 3 ,50(ХХ) км
Самым большой остров I ренлшишв - „ловил., 7 I75OOO км
Сама» высокая тора (по результатам измере,шй‘с»рт,с„сге.
мы позиционирования) Чогори - высота 8905 м
Самый крупный атоад Кваялейн - входит в состав Маршалловых
островов, рифы длиной 283 км образуют лагуит площадью ?850 км?
Самой глубокой впадиной на суше является Мертвое морс - 400 м
ниже уровня моря. Дно находится на глубине 728 м ниже уровня моря
Самая длинная в мире пещера Флинт- Мамонтова - высота 556 км
Самый длинный сталактит 59 м - пещера Кусвадс Перья. Испания.
Самый высокий сталагмит 29 м — пещера Авел. Франция.
Самая удаленная от центра Земли гора - вулкан Чимборасо (6267 м)
Ее вершина на 2150 м дальше от центра Земли, чем вершина Эвереста.
Самая высокая гора в мире от подножия до вершины Мауна-Кеа.
Гавайи — общая высота 10 203 м (6000 м под водой).
Самая крупная горная система — Гималаи-Каракорум, в се составе
96 из 109 самых высоких в мире пиков выше 7315 м.
Самый высокий водопад Салто-Энджел (Анхель). Венесуэла — 979 м.
Самая большая в мире дельта Ганга и Брахмапутры — площадь 75 000 км2.
Самая большая песчаная дюна находи гея в Сахаре на 2642' с.ш. и
6°43' в.д., ее высота 430 м.
Самый глубокий каньон Эль-Каньон де Колка, Перу — глубина 3223 м.
Самый длинный ледник Ламберта, Антарктида — длина 514 км.
Самая мощная лавина сошла в Альпах в 1885 г., ее объем 3 500000 м
Самое сильное извержение вулкана Кракатау произошло в 1883 г. Вол-
ной было снесено 163 деревни и погибло 36 380 человек, пыль оседала на
расстоянии 5330 км ог взрыва.
Контрольные вопросы
I Что такое литосфера? Чем отличаются понятия «литосфера и
ная кора»?
2. Каково строение и состав литосферы. „оегн.ьикшия пе-
, ,, 1 , „,,,1ПгЬ Ъ'мли’ Почему классификация рс
3. Как классифицируется рельеф лсмл» . важной9
льефа И. П. Герасимова .. Ю.Л.W их
4. Перечислите факторы и происссь ।
краткую характеристику. оно „олраш..,»стся? К,.ко-
5. Что такое выветривание. На кам
на закономерность размещения К0^В^^‘ ре11,сфа. образующиеся под
6. Что такое эрозия? Перечислите формы рельеф
воздействием временных водных "^°итотакос г1Ойма н терраса реки9
7. Каково строение речной доли террас?
Каково сходство и различие речных ’1О ( еТ||ЧССК11е речные долины’
8. Как образуются антенелен1ныс склоны?
9. Что такое'склон? Как классифниир]фа в ,.орах.
10. Дайте характеристику ледник ^го рельефа. образующиеся в
Н. Перечислите формы аКК.\м; ’ ..чае1СЯ образование тюн и бар-
Рсзультагс деятельности ветра. с
ханов?
! 2 Что такое берег, побережье’ Объясните образование основных т.,П08
^’’{ткаковы закономерности распределения морфоскульптуры на по-
верхности Земли9 платформенных равнин на суше?
И""|6'перечислите основные классификации гор. По каким принципам
0H"l7“KaC№XP|^Hne?aHa Мирового океана? Перечислите основные
гсотектуры и морфоструктуры дна Мирового океана.
биосфера
Глава 26
ПОНЯТИЕ О БИОСФЕРЕ.
СОСТАВ, СТРОЕНИЕ БИОСФЕРЫ
Понимание того, что живые организмы пашей планеты взаи-
мод йсгвуюг с внешней средой и влияют на изменение этой сре-
ды, возникло завно на основе наблюдения природных явлений.
н^ТИ,Жл%а^снии ° би^ферс есть в трудах Б.Варениуса
7«ю7.. 650)’ Х Гюигенса (1629-1695), Ж.Л.Бюффона (1767-
_ rh ' 11Ю У,,сния 0 биосфере связывают с именем знаменито-
™^"?УЗСКОГ° натУРалиста ж- Б. Ламарка (1744- 1829). В своих
и опоеюиГмир ' ермин «биология». Сам термин «биосфера»
Э.Зюсс r IR7S иосФеРЬ1 как особой оболочки Земли применил
«Лик Земпн. н В КНИ1е ° происхождении Альп, а затем в труде
главу влиянию КНИге «Бидрогеология» он посвятил целую
лее летал! но организмов иа земную поверхность. Наибо-
»ь.даюни;юя1Хим^^ й ВИ°СфСРе И “
ления о биосфепе он В И ВеРнаДским, свои представ-
сфери б-
° бИ0СфСре °С~ '* >ЧСНИИ
в преобразовании земной nrЛС,иН1,и живЬ1.м организмам, их роли
значения. Растения и жипг Верх,,ости ”с придавали большого
организмы, вынужтенн!ге п НЬК вос,,ринима-;,ись как отдельные
ваемым неорганическимик условиям, созда-
низмь. 'ZTССаМ" По В И Вернааскому, «орга-
жииых организмов в л-iuu.<и НК пс|цеств0» т.е. совокупность всех
О окружающей средой бнш'Лп' МС"’ сун1сствУ|ов1их. Оно связано
322 Генным током атомов: питанием, дыха-
„нем, размножением». Живое вещество - одно из самых древних
известных на Земле природных тел. И человек как часть живого
вещества - оолее древнее создание, чем почти все окружающие
нас горные породы и минералы. р.жчюшис
Биосфера - своеобразная оболочка Земли, образованная сово-
купностью живых организмов и той частью вещества планеты
которая находится в непрерывном обмене с этими организмами
Следовательно, в биосферу включаются не только живое ве-
щество. но и литосфера, гидросфера, атмосфера, подвергшиеся
преобразовательном) воздействию организмов. Дно.сфсра охваты-
вает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть ли-
тосферы. Верхняя граница биосферы проводится по озоновому
экрану, который защищает живые организмы от губительного ко-
ротковолнового излучения Солнца. За нижнюю границу прини-
мается верхний слой земной коры с давлением 4 10' Па и темпе-
ратурой 100 С. В действительности, большинство живых организ-
мов концентрируется в небольшой по толщине «пленке жизни»,
ограниченной в основном кронами деревьев и корнями расте-
ний на суше и поверхностными водными массами на океане.
Только споры и бактерии заносятся на высоту до 20 км. В толще
литосферы на глубине 4,5 км в скважинах найдены только анаэ-
робные бактерии.
26.1. Состав и строение живого вещества
Химический элементарный состав живого вещества планеты
характеризуется преобладанием следующих элементов, водород,
углерод, кислород, азот, фосфор, сера. Они являются лавными
элементами живого вещества и называются биофильными / гом1
их создают в живых организмах сложные молекулы в сочетании
с водой и минеральными солями. Эти молеку1ярны^
представлены углеводами. липидами, белками и нуклеин
Углеводы — органические вещества, сост^я1““ефрр^удои'
водорода. кислорода. Их общий состав весх форм кле-
С,нг„о,. Углеводы - основной .нс— ^Р™ ^Sa)^-
точной деятельности. Они строят ткь Р-
рают роль питательн1''\в“^с™шесРтшГнАжиры. плохо растворн-
Липилы - «преподобные веш „ОДОрода и углерода,
мыс в воде Онг, состоят прспх>уш1полня1отмшитнуюфун.
Жиры плохо проводят Тепло. ПОЛ '
КНИЮ - заишшаюг органу «о^ есосяинения в ор1а.
Белки — наиболее сложные пиличных аминокислот и
низмах. Они состоят из сочетании 2 »Р^ниМ(1 молекУЛ ами.
представляют собой цепь, ооРазОВ‘Х "в\ивых организмах роль
иокислот. Многие белки выполняют в живы 1
естественных катализаторов - ферментов, ускоряющих химичес-
“'н^иновые кислоты находятся о ядре клетки. Представлены
двумя типами кислот - ДНК (дезоксирибонуклеиновая) и РНК
(рибонуклеиновая), Их биологическая роль очень велика, они ре-
гулируют синтез белка и передачу наследственной информации.
' Живое вещество биосферы представляет собой сочетание био-
логических систем разной структуры и разных уровней существо-
вания. В настоящее время выделяется восемь уровнен организации
живой материи:
1 Молекулярный — самый низкий уровень организации. Биоло-
гическая система проявляется в виде функционирования органи-
ческих молекул — белков, углеводов, нуклеиновых кислот. С это-
го уровня проявляются свойства, характерные для живого веще-
ства — обмен веществ, передача наследственности.
2. Клеточный На этом уровне биологически активные молекулы
объединяются в клетку. На Земле существуют одноклеточные и
многоклеточные живые организмы.
3. Тканевый — уровень, на котором сочетание однородных кле-
ток образует ткань. Ткани в организме выполняют определенную
функцию — кожная ткань имеет защитную функцию, жиры вы-
полняют роль запасных питательных веществ.
4. Органный — уровень, на котором отдельные типы тканей об-
разуют определенные органы.
5. Организменный — уровень, на котором формируется единая
система — индивидуальный организм. На Земле существует не-
сколько миллионов видов организмов.
6. Популяционно-видовой На этом уровне существуют совокуп-
ное ги однородных организмов, объединенных единством проис-
хождения, местом обитания.
7. Биоценоз и биогеоценоз. Уровень организации, объединяю-
щий разные по видовому составу организмы. В биогеоценозе они
взаимодействуют друг с другом на определенном участке терри-
тории. J
8. Биосферный ~ самый высокий уровень организации. На этом
СФ1 РмиВ°валась система наиболее высокого ранга — био-
анным7п1\1ппВРСМч НЯ Зеш,е ^шествует 15-30 млн (по другим
ннвентаоиз >п ,м ‘МЖ° ВИД°В »астсиий ” животных, из которых
витов растений °(Г п'пГ0’Г1ЬК° 1,5 млн видов животных и 0,5
Со времен Lu? Во11Ткев^ В. А. Вронский, 1989).
на две группы пРп^Т°ГеПЯ МИр живых организмов подразделяется
с1мые ХпРНОТЬ1 И эукаР“°™. Прокариоты - безъядер-
риотов отсутствует °рганизова,,нь,с живые организмы. У nP°*aJ
располагается в ктетк?*? ЯДР° И хР°мосомный аппарат, ДНК
в клетке свободно, не отделяясь мембраной от Ш<-
324
топпазмы. Все остальные организмы имеют mnn
браной и резко ограниченное от цитотазм.. гГ '1 кружс||”ое мсм~
рпотами. цитоплазмы Они называются эука-
По современным представлениям, живой мир земного шара
делится на четыре царства: доядерныс (прокариоты), растения, гри-
бы и животные.
Прокариоты подразделяются на подцарства бактерий и сине-
зеленых водорослей. Бактерии представляют собой наиболее рас-
пространенные в биосфере организмы. Особенно много их в по-
чве, самые богатые почвы (черноземы) содержат более 2 млрд
бактерий в 1 г. В водоемах наибольшее количество бактерий встре-
чается в поверхностных слоях воды. В чистой воде насчитывается
100 — 300 бактерии в 2 мл, в загрязненной воде — количество бак-
терий увеличивается до 300 тыс. Синезеленыс водоросли обитают
преимущественно в пресных водоемах, но могут жить в океанах и
горячих источниках. Их насчитывается до 2000 видов.
Растения — разнообразные по форме, величине и строению
живые организмы. Практически все растения являются автотро-
фами, т.е. на свету за счет реакции фотосинтеза производят орга-
ническое вещество. К растениям относятся водоросли (100000 ви-
дов), лишайники (18 000 видов), мхи (20000 видов), голосемен-
ные (600 видов), покрытосеменные. Наиболее распространены на
Земле покрытосеменные растения — их насчитывается 250000 ви-
дов. Водоросли — низшие споровые растения, содержащие в сво-
их клетках хлорофилл и обитающие преимущественно в воде. Во-
доросли — первые организмы нашей планеты, которые в процес-
се эволюции осуществляли фотосинтезе использованием воды и
углекислоты. Более высокоорганизованные группы растений ли-
шайники, мхи голосеменные и покрытосеменные оби аюз в ос-
новном на судне.
Растения-гетеротрофы по способу литания подразделяют на сап-
рофиты, паразиты и симбионты. Сапрофитами называются растения,
которые питаются органическими остатками. Паразиты — растения,
пользующиеся готовыми питательными веществами другого орга-
низма, на котором они поселяются. Симбионты — это взаимовыгод-
ное сожительство двух организмов. Классическим примером симби-
оза в растительном мире считались лишайники, представляющие
собой сожительство грибов и водорослей
Грибы — низшие, лишенные хлорофилла организмы. их на-
питывается 100 000 видов. Все грибы относятся к гетеротрофным
организмам (использующим готовое органическое вешесгво) и
Но способу питания разделяются на пара: г гов, сапрофитов и сим-
бионтов Большинство грибов являются сапрофитами, они пиш-
ется остатками растений. Грибы совместно с бактериями участву-
ет в круговороте веществ биосферы, разлагают органическое ве-
щество на минеральное.
образуюг=
^ТоООИЮвХё) |’> моллюски (105000 видов). Среди членпсто-
ноп х выделяется класс насекомых, который по числу видов пре-
ёш аёт все остальные вилы животного мира. Ориентировочные
рХты показывают, что на Земле обитает минимум 10s млрд
насекомых на каждого человека приходится Ь0 млн предстать
тётей этого класса. Птиц насчитывается около 10 000 видов и 6000
видов млекопитающих. На долю сухопутных животных и назем-
ной флоры приходится около 92% видов, водных организмов -
около 8%.
Кроме организмов, образующих органическое вещество фо-
тосинтетическим способом, на Земле были открыты другие орга-
низмы, основой образования которых является хемосинтез.
Хемосинтез — процесс образования бактериями органического
вещества из диоксида углерода за счет энергии, полученной
при окислении неорганических соединений (аммиака, соеди-
нений серы). Хемосинтез был открыт русским микробиологом
Н.С.Виноградским, который обнаружил микроорганизмы,
способные окислять аммиак до солей азотной кислоты с выделе-
нием энергии.
26.2. Учение В. И. Вернадского о биосфере
житисГв нзцчУ-yy Вернадского по проблемам биосферы сло-
«Eiu'cdjcn- п ° стрлетия- В 1926 г. ученый опубликовал книгу
проХ^ Свое представление о строении.
Основной mv- п >пГ-()ерЫ’ °'|разоваН11и и роли живого вещества,
ли и ее окружения 1Д?СКОГО ‘"Химическое строение биосферы Зсм-
В И Кнзлё0Публ"к™а'' после его смерти
основа bS^,,KU' б,,ос*™
Живое вещество nnoinn д<"иствие живого и косного вещества.
Он ечи^ чтХХХ^иом СНОе’ "рСВр™ И" в биокосиос.
совокупность живых лиг ' с<ГеРы Должны включаться не только
Щисся” в непрерывном с^бчен^с^т?0 ” °б°Л°ЧКИ 3еиЛИ’
жизнедеятельности относят™ и ор,аиизмами. «Продукты
которые перемещаются в ппС>1 к.песьма подвижным веществам-
иия организмов. Поэтому рос1ранстве далеко за пределы обита-
мов более ограничено ч распрс;^лснис самих живых организ-
Верналский. ’ 1 сся оносфсра в целом», — писал
- ченый считал что жи
ся в совокупности как жиапп» организмы должны рассматривать-
ставляют собой живое вешегт!^0”*0 Г1-’1анеты: «Организмы прсД-
оиогенным током атомов п 1 ’ СВязаниос с окружающей средой
^25 °ИМ Дь,ханнем, низанием, раз.мп°'
«синем». Биогенная миграция атомов подчиняется двум 6>,<m<
мичсским принципам: ся лву,м (,и°хи-
1) стремление к максимальному проявлению («всюдность,
ХИЗН И/ >
2) стремление к выживанию организмов, увеличивающих био-
генную миграцию атомов.
Биоло! ические процессы проявляются в развитии живых орга-
низмов, в усвоении солнечной энергии и накоплении свобод-
ной энерг ни в самих генах организмов, в биологической продук-
тивное! и.
В. И. Вернадский дал представление о пяти основных биохи-
мических функциях живых организмов.
Первая функция — газовая. Большинство газов планеты порож-
дено живыми организмами. Подземные, горючие газы, болотный
газ (метан) — продукты разложения органических веществ.
Вторая функция — концентрационная. Организмы накаплива-
ют в своих телах многие химические элементы. На первом месте
стоит углерод. В углях содержание углерода больше, чем в среднем
для земной коры. В кораллах концентрируются карбонаты, фор-
мируется органогенный известняк. Концентраторами кремния яв-
ляются диатомовые водоросли, иода — водоросли ламинарии,
железа и марганца — особые бактерии.
Третья функция — окислительно-восстановительная. В процес-
се своей жизнедеятельности организмы могул регулировать газо-
вый режим водоемов, создавая благоприятные условия для осаж-
дения некоторых химических элементов.
Четвертая функция — биохимическая. Организмы растуi. раз-
множаются и перемешаются в пространстве. Размножение приво-
дит к быстрому распространению живых организмов по Земле.
Пятая функция — биохимическая деятельность человечества. Она
охватывает все большую часть планеты и приводит к видоизмене-
нию всей биосферы. г .
В. И Вернадский считал, что на современном этапе биосфера
переходит в ноосферу - сферу разума, когда человек становится
могучей геологической силой
природу стал действительно планетарны. . ппмюгюошь
эффекту воздействия леятел,’”°0цСЧ^Х%кзь разума и научной
многие естественные процессы . .Ошg с;1едуюшсму
мысли как планетарного явлення у которой яс-
ны воду; ход научного творчества я^Хе биосферы cctL неиз-
ловек меняет биосферу. Д<™Н(’В _ иаУЧНОЙ мысли Оно про-
оежное явление, сопутствуютстихийно, как при-
псходит независимо от человс эт0 _ закои природы, а задача
Годный процесс. Он считал, э ботка пугей взаимодействия
науки — исследование закона и и Р
человека и природы-
327
26.3. Зарождение жизни на Земле
и причины ее быстрого распространения
Возникновение жизни и биосферы представляет собой круп-
нейшую проблему современного естествознания. Очевидно, мож-
но говорить о двух гипотезах - о возникновении (самозарожде-
нии) жизни и о появлении жизни из космоса на Земле.
Большинство авторов гипотез о самозарождении жизни на Земле
допускали. что в течение продолжительного времени планета была
безжизненной и на ее поверхности происходил медленный абио-
генный синтез органических вешеств. Сложилось .мнение, что био-
логической эволюции предшествовала химическая, охватившая
интервал времени не менее 1 млрд лет. Академик А И. Опарин в
своем труде «Возникновение жизни на Земле» писал, что жизнь
самозародилась на планете. Органическое вещество образовалось
из вулканических газов при разрядах молний. Примитивные орга-
низмы сформировались из белковых структур в конце раннего
архся, около 3 млрд лет назад. Первые одноклеточные организ-
мы, способные к фотосинтезу, возникли около 2,7 млрд лет на-
зад, а первые многоклеточные — не менее чем на 1 млрд лет
позже.
»условиях отсутствия озонового экрана жизнь могла развиваться
только в прибрежных частях морей и внутренних водоемах, на
дно которых проникал солнечный свет, но ультрафиолетовое из-
задсрживалось- Из органических соединений воз-
тои Гпчгл ^гомолекУлярныс системы, взаимодействующие сосре-
мов От гт пгИ Я!ЭЛЮ ЛИ °НИ при°орели свойства живых организ-
водопола ,еНИЮ органичсских вешеств из газовой смеси
ми учеными Г S б.ЫЛ поставлен в 1953 г. американски-
чсскис мот куя1 Л И киллером. Ими были получены органи-
•ло5Гопы? до^ В С0СТаС бСЛКОВ По мнеиию У^еных’
В ранней атмосфере з1апТННЫИ СИНТСЗ °Рганического ве,цества
исхождеция жизнен ппГ? ВЕ1Ц1Ла косм>химическая гипотеза про-
пермии). Есть данные, свХГс 4^^°“ СИСТСМЫ (теорИЯ ПаНС'
ствовала на Земле ня«иЛгл сльствУюшие о том. что жизнь суше-
Рину). Наиболее древний° раньше’ чсм 3 МЛРЛ лет (по А. И.Опа-
лскс Исуа В Западной Гп^?аСГК0М земной коры является комп-
3.8 млрд лет. Осадкообразование ?11’’ С03раст которого не менее
нс менее 4 млрд лет назат Р ° Комплскса началось еще раньше,
явные следы геохимическое Горных породах Исуа обнаружены
стр.ис биосферы с фотоаи-»гДХ<!РаКТСра’ Указывающие на присут-
но, на существование жизни организмами, следователь-
низмам должны были лоегпип° время -Однако автотрофным орга-
примитивные. Поэггому начат»» СТЕ°ВаТЬ гстеР°тРофные как более
Л и зни отолвигается за пределы даты
32 о
в 4 млрд лет. т.е., возможно, что жизнь на Земле с-.шесгв т
столько же времени, сколько существует сама планета
Получены данные, указывающие на возможность возникнове-
ния жизни в космических условиях. Ученые обнаружили органи-
ческие соединения в метеоритах, в осколках астероидов Органи-
ческое вещество в метеоритах оонаружил шведский химик И. Бер-
целиус в 1834 г. при анализе хондритового метеорита Алаис. В орга-
ническом вещее гве метеоритов обнаружены углеводороды, спир-
ты, органические полимеры, выявлено несомненное присутствие
аминокислот Исследования подтвердили, что эти соединения име-
ют биогенное происхождение (Г В. Войткевич. В. А. Вронский)
Органические соединения были обнаружены и на астероидах. Ве-
роятно, образование органических соединений в Солнечной системе
на ранних стадиях ее эволюции было типичным и массовым явлени-
ем. Возникшие в космических условиях органические вешества
вошли в состав многих тел. и на Земле (единственной известной
нам пока планете) реализовались возможности дальнейшей эво-
люции
Длительное время жизнь размешалась по планете «пятнами-»,
* пленка жизни» была прерывистой. Широкому и быстрому рас-
пространению жизни на Земле способствовали удивительная при-
способляемость организмов к среде, разнообразие видов и поразитель-
ные потенциальные возможности размножения Разнообра fue видов
живых организмов обеспечило заполнение всех экологических ниш.
Микроорганизмы найдены в промерзающих почвах и в воле с тем-
пературой 100 'С. Они переносят большую концентрацию кислот,
существуют в щелочной среде. Микроорганизмы нашли в тепло-
носителях атомных реакторов.
Скорость размножения некоторых организмов
вительна. Если предположить, что потомство пол ° „ож£т
ется. то оказывается, что потомство одной ^еРии ”ожет j
100 ч заполнить океан. Потомство одного о у в
8 дней заселить всю сушу
Глава 27
ТЕПЛООБОРОТ И ВЛАГООБОРОТ В БИОСФЕРЕ
27.1. Теплооборот в биосфере
г,^лрчяется тем. что свет необходим
Роль солнечной радиации °^JLgHOCTb в свете неодинакова у
реакции фотосинтеза, однако Р^ьНОСЯТЗатсМНения, другие —
Разных организмов. Олнирастени ^ченых растении имеет зна-
вообще не нуждаются в свет^ ,ь нечнои радиации, но и дли-
чение не только интенсивное. - ^оротКОго дня -. табак, соя.
тсльность освещения- Есть ра
339
WKVDV31 Фасоль Укорачивание дня вызывает ускоренное наступ.
чение цветения и плодоношения. У других растении, которые на-
зываются растениями «длинного дня», цветение наступает При
увеличении продолжительности дня - пшеница, рожь, овес, лен.
Различные длины волн солнечно!! радиации сказываются по-
ртному на растениях: ультрафиолетовые лучи в большой дозе очень
вредны, синие и красные - стимулируют ассимиляцию углекис-
лого газа. При недостатке света растение гибнет.
Лист поглощает в среднем около 75 % падающей на него сол-
нечной радиации. Используется для фотосинтеза нс более 1-5%
поглощенной радиации, остальное тратится на транспирацию или
нагревание листа. Верхняя часть листовых пластинок, хвоя нагре-
ваются непосредственно от солнечных лучей Поэтому температу-
ра поверхности листьев выше температуры окружающего воздуха
в среднем на 2—5'С Следовательно, при наличии растительнос-
ти температура воздуха днем будет понижаться вверх и вниз от
деятельного слоя (слоя, где наблюдается наибольшее скопление
листовых пластинок). Ночью, наоборот, температура воздуха по-
вышается вверх и вниз от деятельного слоя В зависимости от гус-
тоты травостоя уровень максимальных и минимальных темпера-
тур не всегда располагается у поверхности крон, а может сме-
щаться глубже. Например, озимая рожь имеет максимальные и
минимальные температуры воздуха нс на уровне колосьев, а ниже,
где более густая листовая поверхность (Н.П Матвеев, Н.А.Ссра-
ев, 1997). В лесу в полдень в ясную погоду максимальные темпера-
туры воздуха располагаются на уровне крон деревьев, вечером —
немного выше крон. Вечером кроны деревьев сильнее охлаждают-
ся из-за большего излучения. Холодный воздух стекает вниз, в
результате, внизу температура воздуха уменьшается. Выше крон
деревьев температура воздуха остается высокой.
В ЛСС^ 1емпеРаТУра воздуха ниже, чем на поле. Ночью,
З-н 1 от, в лесу температура воздуха выше, чем на открытом поле,
гии чем о отн-скояьких причин. Растения отражают больше энер-
ш\'ю плошазг Чп?тНСЧНаЯ радиация Распределяется в лесу на боль-
ческис процессы Энергии тРа™тся на испарение и физиологи-
сах идущих в лег1ет1ОП0Г° режи,ма сказываются на всех пронес-
ЧТО приХ? ,1е СНСГа в лес* запаз*ь>вает на 5 - 25 дней,
рации воды в почвогрунт Ю СТ°КЭ ТаЛЫХ Вод И большо" инфильт-
температурномЧщ1Тсо7^ жить то;]ько в определенном
лея определяется темпела™™?1^’ °Т ° до 70 °С Нижний пре-
верхний — температт'пой гпг’ замсРзания воды в организме,
ков. Однако вдействитезкиРТЬ1ПаНИЯ некот°РЫх’ растительных бел-
тором могут жить растеши. ОУ” тем,,сРат>Рный интервал, при к0'
’ начителыю больше. Температура за'
„ерзания не является нижним пределом существования орган.»-
„ов. так как в растениях содержится не чистая вола, а растворы
Растворы замерзают при более низких температурах, а во J "ка-
пиллярах обладает особыми свойствами. Если в организме волы
мало, го он выжив,.ci при очень низких температурах. Например,
рябина, ольха, береза могут зимой выдерживать морозы до -20 °C
дуб и бук вымерзают только при понижении температур ло — 25 сС
Приспособление организмов к низким температурам бывает
разнос. В кле гках может происходить уменьшение количества волы
и увеличение концентрации сахара, оба процесса препятствуют
ооразованию льда. Другим важным приспособлением является за-
держка или остановка роста — «зимний покой». Многие низшие
растения зимуют в виде спор или оставляют семена, клубни. Вы-
сушенные споры грибов в течение нескольких дней переносят в
лаборатории температуру -253 °C.
Высокие температуры опасны для растений не только тем. что
при увеличении температуры происходит свертывание белка При
повышении температуры дыхание преобладает над ассимиляцией
СО2, т.е. возникает отрицательный баланс органического веще-
ства в организме.
Высокие температуры быстро убивают микробов. Большинство
бактерий, не образующих споры, погибают при 50—60 °C в тече-
ние получаса. Однако целая группа термофильных бактерий нор-
мально развивается при очень высоких температурах.
Животные тоже выработали приспособления к изменен ию^тем-
пературы воздуха. Наиболее крупные формы встречаются в более
холодном климате. Например, крупный королевский пингвин оби
тает в Антарктиде, самый маленький — галапагосский пит вин,
распространен v экватора. В зимний период у некоторых животных
отрастает бопее петая шерсть, некоторые животные впадают в спячку.
В областях с более высокими температурами тело животных ста-
новится менее массивным, а уши и конечное.и олееад uihi ь
ми. Например, фснск в Сахаре имеет длинные конечности . и.
лисица в умеренных широтах более приземшта п уши'У,
че. Животные в жарких странах более аКТ”‘* животные днев-
когда темпера тура во.зду'ха понижается, нско Р
чую жару пережидают в норах, глубоко i зсм. с.
27.2. Влагооборот в биосфере- Транспирация
... ™л*>пгт:1ВПена почти исключи-
Приходная часть баланса влат Р Расход вдаги осу-
юльно водой, поглошаемои расГс с а1и1сй, т.е. испарением
Шествляется преимущественно поверхности суши в теплое вре-
воды из растения. Большая га- в суммарном испарении
мя покрыта растительностью. ' Величинатрансли-
большос значение приобретает транспиран
331
„ шип зависит от к К™-"'""" "" ™™°-
£“ «™Х итттеитюети оспететт, температуры а влажное-
тйт“^ скорости ветра и ф. Этот процесс имеет биолопгчсс-
к " х арак ср: растение для питания и роста забирает корневой
системой воду из почвы и топит ее по своей системе снизу вверх
ЛО листвы, листва исполняет функцию транспирации В естествен-
ных условиях транспирация в год составляет: для травы и культур-
ных полевых растений - 230-250 мм, для лиственного леса -
200 — 300, для молодого леса и кустарника 150 21 J, для хвой-
ного леса — 100— 150 мм.
Рол раститсяиного покрова влияет на величину испарения если
принять суммарное испарение в зоне степной расицельности за
100%, то при тех же температурах и осадках в лесостепной зоне
испаряется 110%, в зоне хвойного леса 80 90%, а в зоне
полупустыни и тундры — 70%. Наибольший прирост древесины
отмечается также в лесостепной зоне.
Растению доступна только капиллярная и отчасти пленочная и
гравитационная вода. Капиллярная и пленочная влага удержива-
ется почвой и сравнительно легко перемешается в ней, служа ис-
точником питания растений. Гравитационная вола свободно псре-
мсшасюя по порам и трещинам и тоже используется растениями.
Холодная вола хуже всасывается корнями, чем теплая, так как
при низких темпера аурах увеличивается вязкость воды, следова-
тельно, уменьшается водопроницаемость плазмы. Однако расте-
ния полярных стран способны поглощать корнями воду при отри-
цательных температурах до - 1,5 °C.
Высшие растения поглотают влагу корнями, однако некото-
рые бромедненые Южной Америки, живущие на растениях, мо-
гут впитывать воду листьями.
Влажность воздуха регулирует интенсивность испарения и ска-
зывается на балансе влаги в растении: чем более влажный воздух,
тем меньше волы при прочих равных условиях теряет растение.
С друюй стороны, при потере воды растение больше начинает
всасывать волу.
Экологическое значение имеет нс влага сама по себе, а соот-
,*О,11еИ11С мсжду нРНХолом и расходом. Если транспирация преоб-
H^i<M-T-»TOk,«,?C',ynJ,L,,MCM ”ЛаГИ ” °Р’а”ч ям) растение испытывает
пс с- С1 из. п ин ?. ,ДаЖе НаХОДЯСЬ ” средс’ б0™°" Нг1ЧИ'
Н.1СТСЯ физноло! нческая сухость, т.е. несоответствие mcxjiv транс-
run».,,.™ .. ВОЗМОЖНОСТЬЮ Поглощения ВОДЫ КО ИМИ
Условия водного режима скги.к нгугпс. киР”ями.
•щутренпнх особенностях. расте"',>1 И ""
СВОИМИ нижними частями .пи ПО1руже,,|,Ь|с в В°ЛУ только
рис). I) местах, тле почв., и'воздух н"аш,епЛЯ/,""'“''' (трост""'
ных местах произрастают еиг»Х ВЛаГОИ' “ ’“геч1,е"'
ния, существующие при средних w, | '"<11’О1НИК. хвощ). Расте-
| чхдних условиях увлажнения, иазыва-
332
ЮТСЯ .мезофитами В местах, гае влаги вообще .мало, растут ксеро-
фиты- Засухоустойчивость — это особое свойство плазмы обеспе-
чивающее усиление поступления влаги из почвы и ослабление
транспирации. У одних ксерофитов корни нсразветвленные но
глубоко проникающие в почву и использующие влагу глубоких
горизонтов Например, корни верблюжьей колючки проникают
до глубины 15 м и не испытывают недостатка влаги. У других ксе-
рофи ов корни ра ветвленные и используют влагу верхних гори
зонтов почвы
Способы регулирования гранспирации чрезвычайно разнооб-
разны. У клуонсвых растений наземные части отмирают, запас
питательных веществ остается в клубнях. Некоторые растения на-
правляют свои листья ребром к солнцу и тем самым уменьшают
транспирацию. Одним из радикальных способов ослабления транс-
пирации является частичная или полная редукция листьев. Листья
приобретают форму иголок и коротких чешуй, плотно прижатых
к стеблю. На листьях развивается множество волосков, опуше-
ние защищает растение от перегрева. В засушливых условиях ли-
стья покрываются восковым налетом, становятся плотными
и кожистыми.
Особая группа суккулентов накапливает воду в листьях, стеб-
лях, подземных органах. Они обладают .мясистыми листьями (ага-
вы, алоэ) или стеблями с редуцированными листьями в виде ко-
лючек (кактусы, молочаи). Суккуленты в засуху бережно расходу-
ют воду. Слабая транспирация сопровождается и слабым газовым
обменом
Приспособление к недостатку воды выражается в том. что
некоторые растения завершают свой жизненный цикл в очень
короткий срок — во влажное время года. Если растения одно-
летние, они называются эфемерами, сели многолетние эфе-
мероиды.
Глава 28
БИОЛОГИЧЕСКИЙ КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВА
И ЭНЕРГИИ
Биологический круговорот. В биосфере происходит непрсрыв
"Ь1й процесс движения и перераспределения вещества .В ней осу-
ществляется массовый перенос твердых, жидких и газ р.
тсл при различных температурах и давлении.
Tbl участвуют в большом круговороте, которыйi р ‘
чыс сталии развития от глубинных частей верх • < повепхно-
иерхности самой литосферы. Магматическая п Р ‘ ‘ '
сти Земли подвергается выветриванию Продукты выветривания
сносятся в моря и оксаны, так возникает мощная толша осадоч-
ных пород. Они постепенно погружаются на большие глубины и
под воздействием повышения температур и давления преобразу-
ются в метаморфизованные породы. При переплав, гении во аника-
ст магма опа в благоприятных условиях может опять поступить в
верхние горизонты земной коры. Учение о крупных гсоло' ических
циклах было развито В И.Вернадским, который писал. "Боль-
шая часть материи в земной коре находится в непрестанном
движении — миграции и образует обратимые и замкнутые цик-
лы. Они возобновляются па поверхности энергией Солнца, жи-
вым веществом, а в глубинах — атомной энергией...» Гранитная
оболочка Земли, по мнению Вернадского, есть область «былых
биосфер^.
Взаимодействие организмов с атмосферой, гидросферой, ли-
тосферой происходит посредством биологического круговорота ве-
щества и энергии Он складывается из двух противоположных про-
цессов: образования живого вещества из неживого за счет солнеч-
ной энергии и его разрушения и превращения органического вещества
в минеральное.
Первый процесс называется фотосинтез — это мощный ес-
тественный процесс, ежегодно вовлекающий в круговорот ог-
ромные массы вещества биосферы и определяющим ее высо-
кий кислородный потенциал. Фотосинтез представляет собой
химическую реакцию, протекающую за счет солнечной энер-
гии при участии хлорофилла зеленых растений. В процессе ре-
акции за счет углекислоты и воды синтезируется органическое
вещество и выделяется свободный кислород. Простейшим про-
туктом реакции является глюкоза, образование которой проис-
ходит по уравнению
6СО2 + 6П2О = С6Н,2ОЪ 4- 6О2
Хл1^Сгм17плп°СУП1ССТВЛЯеТСЯ наземнь,ми растениями, пресно-
зоваьи ёсХигТ4" И Оксапическим Фитопланктоном Обра-
ти и копии г-le органические вещества перемешаются в стсб-
чвы минепзл/нис сс СИНте' пключаются поступившие из ло-
ция, » соединения - соли азота, серы, калия, каль-
личестве углекислот? * 101 ° Ф°тосинтеза выражается в ко-
нис года. В процессе фотосинтс^ ежегощСМ0М растсниями в тече"
веществ, выделяется в атмосферуНС,10',,гьзУется 480 МЛРД т
Да (Г В. Войткевич В л Bnoi сГшпп 7 Т своболно, о кислоро-
живого вещества в кпх ™™^ К При ЭТО5И создастся 238 млрдт
Фосфора и 200 мл,?УсС1Ти?ГКЗеТСЯ 1 млрд т азота. 260 млн т
ю млн лет *OTO™HTL nenep^X’10 °™стиг1- 4,0 “ тс"с,,Ие
гидросфере, в течение 6 -7^ гь,вает массу воды, равную всей
истощается вся углекислота ат-
334
Рис. 28.1. Пищевые цепи
мосфсры, за 4000 лет обновляется весь «легкий» кислород атмос-
феры. Напряженность фотосинтеза подчеркивает такой факт, что
за время существования биосферы волы Мирового оксана про-
шли через биологический круговорот не менее 300 раз. кислород
атмосферы — не менее миллиона раз.
Одновременно с процессом образования органического веще-
ства происходит его разложение. В результате дыхания рас । енич и
животных часть сложных органических соединений разлагается э
простых .минеральных вешеств. Основную роль при разложении
органических веществ ш рают микроорганизмы, имени > онт раз -
лагают вещество до простейших минеральных элементов. В при
цессе минерализации энершя, поглощенная при фотосинтезе,
освобождается и передается окружающей ср'.лс. Поср тство.м и
логического круговорота солнечная энер) ия ерсводит в хи и
вескую, механическую, тепловую, за счет прео.-рл ^|И1,Я
гии осуществляется большинство процессов в геогр ф
Основным создателем первичного органического(Х
ляются наземные растения и растения в оксая соедине-
водоемах. Они называются проды{ента:с1 р отннми qhh
НИЯ, создаваемые Ра-«.иями =
называются консументами Консументы дел BY0_
еумгнты первого рода, или ^^‘'пишёвые связи между До-
рого рода, или плотоядные (ри< -В Л экологических
ДУНентами и консументами выр< • переходе на каж-
пирамид: численности, биомассы, Ч СТИТСЛЬ110сти до
Дую новую ступень пшпетииполезного использования
плотоядных животных коэффнп Последнее звено в пп-
энергии и производства биоМиСС* " разлагающие орга-
шевой цепи образуют редуценты ‘ ^центам относятся мнк-
ническое вещество до минерального. К P^LH
роорганизмы и грибы (рис 28.2) систел1а круговоротов разной
Биологический круговор развиваются в течение од-
продолжительности. Эфсм рЫ ’ щичсскис вещества быстро
ною сезона и накопленные ими 4 <• или дца месяца
Разлагаются. Весь цикл может <
прирост биомассы
Экологический всеобуч
Съедаемые мертвые организмы
Рис. 28.2. Пищевые цени
(по материалам журнала
336
I
1
5
(
?
о
I
2
J
•?
i
/
s
i
2
3
i>
11 энергия n биоценозе
(Наука и жизвь», 1990)
337
^.штстио пинисе никл «шеста, «шедших и состав древеси-
ш, МитеХимиил органического «шести в этом случае может
через сотни лет. Органическое «шестао, превратив-
шссся в нефть, разлагается через миллионы .
Биологические круговороты «шести не жмк,1ути. При отмира-
нии ранического «шести в почву возвращаются не только те эле-
менты которые из нее забирались. но и новые, образованные са-
мим растением I (скоторглс вешсства надолго выходят из круговоро-
тов задерживаясь в почве или образуя осадочные горные породы.
Образование и разрушение органического вещества — проти-
воположное, но неотделимые друг от друга процессы. Ускорение или
отсутствие одного из них неизбежно приведет к исчезновению
жизни. Если будет происходить только накопление органического
вешсства, то атмосфера вскоре лишится углекислого газа, лито-
сфера — фосфора, серы, калия. Следовательно, фотосинтез пре-
кратится и растения погибнут. С другой стороны, если увеличится
скорость разложения, все органическое вещество быстро разло-
жится ло .минеральных соединений и жизнь прекратится.
Роль живого вешсства в атмосфере, гидросфере, литосфере. Био-
логический круговорот вместе с другими круговоротами обеспечил
взаимодействие атмосферы, гидрос(|геры и литосферы, обусловил
возникновение уникальной оболочки — географической оболочки
Земли. Первичные оболочки в результате взаимодействия претерпе-
ли изменения, у них изменился состав, возникли новые свойства.
В И Вернадский писал, что «земная газовая атмосфера, наш
воздух есть создание жизни». Кислород вместе с другими газами
выделялся при легазапии мантии До широкого распространения
растений и копление кислорода происходило медленно, он рас-
ходовался на окисление минералов. Когда в океане получили ши-
рокое распространение фотосинтезирующие растения, проиесс
накопления кислорода ускорился. Считается, что примерно 20 млн
лег нгьал количесгво кислорода могло приблизиться к современ-
пГ r7rn ,1И1° ' иРслел<1Х биосферы ггроисходит обмен кисло-
ш. Растения пл/и'?™ ор,а,,и?мами или их остатками после гибе-
си сто по-шсГЯ*'<>ЯЯТ си°болный кислород, животные являют-
ся си. потребителями путем дыхания.
роте азота. V*'-'ин ч! ,1ри,,има,от ’Деятельное участие в кругово-
ванным» г е непсвеч,• ,'1',с,1,Ис Рас1е»гия могут только «фиксиро-
песс осугнсствХя Х^икХУ,,ИЫС “с"ия- Этот ПР°'
ми в почве. Источником фикси ? ' бактериями. живуши-
бобовыс растения Животные ,.1. ’ а"1,о,() аю',а » почве являются
Обратно в атмосферуазот но^Г’>ЛЯЮ1 ПОСЯаЯ растсНИЯ‘
сшло вещества бактсоиями . у, ае’ при Разложении оргапиче-
Мигршшя СО ^<™xoL. „,НГРИф,,КаТО|,ам“
Ш! шм<.еферы поглощается фото™ "п>,чи- На сУШс углекислый
СМ||ГСЗиругощими растениями и
ЗЗо
может захорониться в виде углей тппЛа -
нефти на тысячи или миллионы лет В вотчингорючих сланцев
ход утлекислого газа в гидрокарбс^а™То ?\Т1СХОДИТ пс^
растворенного в воле кальция создаются карбонап.'ониогагаГ
ются как оиогснным, так и абиогенным путем Во нигаю^юш
яыетолши известняков. В пределах суши углекис.ты Гт погтоша
ется днем, когда происходит фотосинтез, и выделяется Хю
ври дыхании организмов. В экваториальных широтах гделень
в ночь длятся примерно по 12 ч. количество поглощенного
» выделенного СО, в течение суток примерно одинаково В "ме
ренных широтах летом при увеличении светового дня возрастает
поглощение углекислоты, зимой, наоборот, возрастает выделе-
ние углекислого газа.
Не в меньшей степени, чем атмосфера, связана с деятельно-
стью живого вешсства и гидросфера. Предполагают, что количе-
ство воды, находящейся одновременно в организмах может по-
крыть Землю пленкой толщиной в 1 мм. Организмы непрерывно
потребляют и выделяют волу, деятельность организмов определя-
ет газовый и солевой состав вод океана и внутренних водоемов.
В воду поступают продукты жизнедеятельности оршнизмов (СО;,
H2S, 02) и продукты разложения органических остатков (мине
ральные соединения серы, фосфора, азота). В результате обогаще-
ния газами и минеральными соединениями вода становится
химически активной, способной растворять горные породы, ана
эробиых условиях при разложении органических остатке» ВВ1^
лястся сероводород, метан Очевидно, солевой сос™в В ; м
во многом определяется деятельностью живого вс _ „
ские организмы в своих телах концентрируют р
элементы - карбонаты, кРе'’н”Й’ГГГгГсферу очень раэиообраз-
Воздействие живого вещества на лит <1 РУ „пгянпгеинь1е гоо-
но. При участии живых организмов создаю ?11Г11омиты опо-
ные породы - известняки (торф,
ки). Органогенными породами явл месторождения на дне
уголь, нефть, газ). К биогенных Бактериальное происхож-
океана железомарганцевых KOf,Kp^n /многих месторождений
Денис имеют железные руды, фос4 р ся почвы в. В.Доку-
Особы.м природным образованаскос теЯ0, сфор.ми-
'«асв считал, что почвы - ес7е^ве органического и минераль-
Рованное в результате взаимодаис • ЛакТ0пам относятся горные
ного вещества. К почвооора >ую' 1 пагнь1С), вода, воздух. Боль-
’’ороды, живое вещество (растения тПООГ0 образуются почвы
”,Ое значение имеет время, в течение из важнейших факторов
Деятельность организмов яв/,яег .. n33DVuiafOT породу механиче-
’’о'шообразовання. Корни расте * ‘ к11слоты. Растения берут
СКи и химически, выделяя opr 11,11 е огдают растительные
И1 породы волу и минеральные вс >
мк "
остатки Животные разрыхляют породу своими порами и ходами,
Хая таким образом условия проникновения в почву воды и
№зл“а Разложение органического вещества осуществляется бак-
териями, живущими в почве. В результате деятельности организ-
мов в почве накапливается гумус. Гумус образуется только при
неполном разложении органического вещества и является глав-
ным элементом плодородия почв.
Глава 29
ЖИЗНЕННЫЕ СООБЩЕСТВА ОРГАНИЗМОВ
Организмы, живущие на земной поверхности, образуют си-
стемы — жизненные сообщества, или биоценозы.
Биоценоз — закономерный комплекс форм, исторически, эко-
логически и физиологически связанных в одно целое общностью
условий существования (С. В. Калссник, 1955). В биоценозе все его
компоненты взаимосвязаны. Одни организмы — автотрофы —
синтезируют органическое вещество в процессе фотосинтеза, дру-
гие — гетеротрофы — потребляют его.
Главный компонент биоценоза — растения. Они образуют рас-
тительные сообщества — фитоценозы. Совокупность фитоценозов
для данной территории или всей Земли в целом называется
растительностью.
Растения благодаря своей неподвижности образуют относитель-
но постоянную основу биоценоза Животные могут не иметь по-
стоянной связи с определенным участком территории. Сообще-
ства. образуемые жи отними, называются зооценозы. Границы зоо-
цено , можно проводите» только условно. Животные совершают
11 ] ио.нpicски 11 непериодические миграции, иногда на значитель-
биппгч > р? * рылагые насекомые могут посещать различные
вания в П ОТНг,А ,J биоценозе зависит от сроков их пребы-
В биоценозе Пйлряя °? ^)ункций’ кот°рыс они выполняют в нем.
- жизненное сообщество
можРно би0Це,‘°3
микробопеноза, развитых на XX
29.1. Характеристика биоценоза
Для характеристики биоценочя vr-таи
став. Число видов в биоценоз устанавливается его видовой co-
il влаги: в наиболее благопоиятш ределяется соотношением тепла
и, следовательно, богаче виши ? условиях богаче растительность
рс число видов небольшое r п^В°ТНЬ1Й Мир Например, втунд-
во влажном тропическом nervu.f? Х количсство увеличивается.
У исло видов наибольшее Цепь пи-
340
гания начинается растительноядными животными и заканчивает-
ся крупными хищниками Цепей питания в биоценозе может быI ь
несколько. 1исло щеньев в цепи питания редко бывает больше
шести, причем представители начальных звеньев занимают не-
большие ареалы, конечных звеньев — более широкие так как им
нужно больше пищи. В начальных звеньях общая масса организмов
наибольшая, а размеры наименьшие. В конечных звеньях, наобо-
рот, общая масса всех организмов небольшая, а индивидуальные
размеры организмов значительные. Например, в океане общая
масса планк она очень большая, размер организмов, составляю-
щих планктон, микроскопический: обшая масса китов, которые
питаются планктоном, значительно меньше, но размеры китов
огромные, они являются крупнейшими морскими животными.
Для характеристики растительной и животной части биоцено-
за используется понятие ярусность, т.е. обособление в вертикал ь-
ном направлении Ярусность проявляется не только в наземной
части биоценоза, но может быть и в подземной, так как на раз-
ной глубине располагаются корни, луковицы, представители жи-
вотного мира тоже располагаются на разной глубине.
Для растительной части биоценоза устанавливается покрытие,
жизненность, физиономичность (аспект) Степень покрытия оцени-
вают по площади, занятой наземными частями данного растения
Жизненность данного вида представляет его «экологическое са-
мочувствие»: если условия благоприятные, то растение проходит
полный цикл развития — растет, цветет и плодоносит, при не-
благоприятных условиях растение может нс цвести Биоцен мо-
жет состоять из сотен и тысяч видов организмов, но основных
организмов в биоценозе немного Виды, преобладающие в < иоце-
нозе, определяют его аспект Аспект может быть постоянным, если
в биоценозе преобладают определенные виды, и сезонным, зави-
сящим от фаз цветения основных видов растений.
Животная часть каждого биоценоза им, ет свое ядро, куда в^о
Мт оседлые и сезонные вилы организмов Осе тлые в ды ж лву
в биоценозе круглый год п лучше всего приспосо - _ ‘
МУ биоценозу. Сезонные виды появляются относятся
в определенный сезон. К оседлым формам в бпоце_
Ммминг, песец, полярная сова’1появляются в биоценозе
Нозс и составляют ядро биоценоза, А»
только в летний период ГПответств1Ш с окружающими
Тип организма, находящийся вс жизненной форме от-
Уело„цями. „азывае~— не
Ражены главные черты мсс™<’б"”'ч.,с’то встречаются внешне
абсолютно, а в известных ПР^ ((0 отли.|аюишеся друг от
сходные формы, однако внутреш .-тссифшшруют по образу
«РУга. Жизненные формы жнвотпь к “, TfMnepa v|<.
Питания (растительноядные, хищные. всеядные), п
341
(холочкокронные .< теплокровные), по активности в определен-
се нь (деятельные весь год, деятельные в течение сезона,
летосшпиие, .имоспяыие). По структуре и поведению различают
Хаоиих роюших. наземных древесных животных. Среди
плавающих бынвют водные и полуводные. Растительные формы
классифиинруют по условиям водного режима (гидрофиты, гиг-
рофиты мезофиты, ксерофиты), но условиям вегетации (вегети-
руюшис в течение всего гола, вегетирующие в определенный се-
зон). по способу питания (сапрофиты, паразиты, симбионты).
Устойчивость и изменение биоценоза. Биоценоз представляет со-
бой довольно устойчивую систему. Он обладает способностью к
восстановлению. Однако устойчивость относи гельва, при полном
разрушении биоценоз может и нс восстановиться. Изменения био-
ценоза, происходящие под воздействием внешних и внутренних
причин, носят различный характер. Одни изменения не вносят в
биоценоз качественных перемен, к ним относятся сезонные и су-
точные ритмы. Сезонный ритм проявляется в смене растительно-
го аспекта и миграции животных. Суточный рит м проявляется в
активности жизни растений и животных. В зависимости от време-
ни суток нветы открываются или закрываются. Днем на свету осу-
ществляется (фотосинтез. Дневные животные ночью спят, а ноч-
ные животные выходят на охоту.
Нерегулярные изменения могут быть вызваны сильной засу-
хой, наводнениями. Изменения биоценоза могут быть связаны с
тем. что биоценоз находится на определенной стадии развития и
еще полностью не сформировался.
Смена одного устойчивого биоценоза другим устойчивым ги-
' носит । аз» анис сукцессии. Она возникает в результате посте-
ПЛеПИ$' К0;,ИЧеСТВе,,,‘ЫХ ИЗМСПСНИЙ. 11аПрИМСр, ПрИ
НЫХ И ПЗСТТИИЦ1’' ,а'|1шанни- проникновении новых живог-
нозе h idvhhk гем ‘'ИМ0 )ГНО”'С"”” между компонентами в биоце-
нозе нарушаются и он преобразуется в другой.
торш"-Т""’т .Tohokj^
боценоза на определенном vul Н03а’ зооисноза 11 микро-
ет биогеоценоз (рис 29 I) Гп'ниш^ территоРии (биотопе) образу-
нинами фитонснозов Через ’ ОИО,е°|,сноза определяются гра-
не проходит ни одна существSW°’ 3анягУК> биогеоценозом,
геохимическая, геоморфологическаяЮ,1Снотичсская-. почвенно-
Слсловатсльно, биогеонено - ' и ° и магическая граница,
микроклиматом, почвами и °лноР°ЛНым рельефом,
пых сообществ организмов редс-',спным сочетанием жизнен-
Понятие биогеоценоз инопи
система Олнако экосистема - п ожлеств;,я,от с понятием эко-
сисземой подразумевается сн< п-х.°НЯ1^с Р)0Лсе широкое, под эко-
ву). Экосистемой являются и любого Ранга (по Л.Г Вороно-
34-) °’ и океан, и биосфера в ведом.
С другой стороны, и термине «экое нь1еРК0МП0Ненты - среда
ложснис занимает живое вещество, < ’ понснты имеют оди-
его обитания. В термине «биогеоценоз^ _ единую систему,
каковое значение, их в опрелезеиной
Каждый организм может суп МПОНСнтов се оказывается
экосистеме, нарушение одного hj • „ экосистемы
катастрофическим как для организма, так и л
В ,1£яом „ Количество живого вещества пла-
Ьиомасса и биопролуктивнос „пп^ктивностью Биомасса
“еты определяется биомассой и иид п;1О1цадц (ц/га). Биопро-
кадичсство живого вешсства на w Ж11ПОго вещества на единице
луктивность — ежегодный приро > продуктивность зависит от
площади (ц/га в год) Биолог ичсс ‘ я и разложившегося за
соотношения количества обра ю < рпирОСТ биомассы свилс ель-
Синицу времени живого вещества^ озе
ствуст о накоплении энергии B BBg00 раз превышаетоио-
Биомасса живого вещества м Р тм ко11тинснтов растения
массу Мирового океана. На п(’ авляют99%. ВМировомокеа
преобладают над животными и
не 90 % массы приходите,. па долю —ых в основном планк-
тона Всего масса живого вещества составляет 2, U т.
На суще распределение биомассы и биопродуктивности зональ-
но Наибольшей биомассой и биопродуктивностью характеризу-
ются влажные экваториальные и тропические леса - соответствен-
но 6500 ц/га и 325 ц/га в год. Здесь наиболее благоприятные усло-
вия — обилие тепла и влаги. В тропических пус^ь нях оиомасса и
биопродуктивность резко уменьшаются. В умеренных широтах
наблюдается их увеличение — в буковых лесах о. 00 ц/га и Юз ц/га
в год. В арктической тундре происходит второе уменьшение
биомассы и биопродуктивностн. Уменьшение этих показателей
в тропических пустынях объясняется недостатком влаги, в поляр-
ных широтах — недостатком теплоты. Высокогорные пустыни так-
же характеризуются небольшой биомассой и биопродуктивно-
стыо, при подъеме в горы наблюдается уменьшение и теплоты, и
влаги. Надо отметить, что на суше величина биомассы преоблада-
ет нал биопролуктивностыо (табл. 29.1). В океане наблюдается об-
ратная картина — биопродуктивность резко превышает величину
биомассы.
Табл и да 29.1
Биомасса и биопродуктивность суши
(по Н. И. Базилевич, Л.Е. Родину и др.)
Природная зона Биомасса, ц/га Биопродуктивность, ц/га в год
Арктическая тундра 50 10
Танга:
северная 1000 45
средняя 2600 70
южная 3300 — ————’
85
Сухие степи 100
42
Буковые леса умеренною пояса 3700 103
Влажные тропические леса 6500 — —
(леса Амазонии) 10000 325
Солончаковые пустыни 16 0.1
Высокогорные пустыни (Западный Памир)
0,1
344
Табл и па 29.2
Биомасса и биопродуктивиость Атлантического океана
(по Т-С.Лукьяновой и И А. Суетовой)
Пояс Биомасса, ц/га Биопродуктивиость. ц/га в год
Арктический 6 83
Субарктический 34 289
Северный умеренный 28 236
Север! 1ый субтропический 13 131
Северный тропический 3 118
Экваториальный 3 169
Южный тропический 1 109
Южный субтропический 3 59
В океане распределение биомассы и биопродуктивности под-
чиняется зональности. В арктических широтах величина биомас-
сы и биопродуктивности небольшая. Наибольшие оиомасса и био-
продуктивность характерны для субарктических широт — э4 и/га
и 289 ц/га в год. В умеренных широтах эти показатели нисколько
снижаются — до 28 ц/га и 236 ц/га в год. В тропических и эквато-
риальных широтах биомасса и биопродуктивность минимальные.
Именно в субарктических и умеренных широтах наблюдается
оптимальное соотношение количества кислорода в воде и пита-
тельных веществ. В тропических широтах происходит уменьше-
ние содержания кислорода, в арктических широтах слишком м. о
питательных веществ (табл. 29.2).
29.2. Распространение живых организмов в океане
Оксан был первой средой обитания бчаго-
образис физико-химических -обенносте!.
приятные условия для ооразования и р< -элементы Пери-
жизни. В воле океана растворены зсс з™нвес и хкменты Пер .
одической системы Д- И- Менделеев „ п0.
зона морских животных и растеши*' онталь1Ия. так и верти-
отояниом движении, развита k‘lk Р связыва10т воедино воды
равная циркуляция. Эти ел„нство природной среды.
Мирового океана, что и определяет едя
345
Жизненная среза океана непрерывна, не имеет границ, препят-
ствующих Р2ссел~™“ насчитывается около 160 000 вигов
Е настоящее время в океане опйткепич R А Р.™и
животных и 10000 вигов растении (Г. В Воиткевич. в.А.Ерон-
скиТв океане наиболее распространены моллюски, ракообраз-
ные простейшие. Из позвоночных животных в океане обитают
рыбы 06000 вигов). черепахи, змеи, млекопитающие (китооо-
разные ластоногие). Среди растений предлагают водоросли;
насчитывается более 5000 вигов зеленых водорослей, около
5000 видов диатомовых: красных, бурых, синезеленых водорос-
лей немного меньше. С океаном связана жизнь водоплавающих птиц
(пингвины, альбатросы).
Разнообразие органической жизни в океане делится на четыре
группы: планктон, нектон, бентос, плейстон.
Планктон (парящий) представляет собой группу главным об-
разом микроскопических организмов, которые парят в водной
толше и не могут передвигаться против течений. Организмы выра-
ботали приспособления к постоянной жизни в толше воды. Пер-
вый способ увеличения плавучести заключается в уменьшении
размеров, поэтому планктон представлен в основном мелкими
формами. Другой способ заключается в увеличении площади
тела, например диатомеи имеют тело в форме диска. Многие
организмы имеют желеобразное тело, оно на 95% состоит из
воды (медузы).
Планктон делится на фитопланктон и зоопланктон. Фито-
планктон расположен преимущественно в приповерхностных
п а ТаК как лля его существования необходим солнечный
нах nr Л.СС интенсивно процесс фотосинтеза идет на глуби-
на п > пхно/п! ? ' Тп С0Сгавляет нс менее '/3 от освещенности
чсстгюй ин.п.^ОРЯ °Эf AI- легом в оксане максимальное коли-
л« ПрИХОЛИТСЯ глубин,., 25 -30 м. В наибо-
Зоопланктон оттич'пИ,1К,-ОН ,Я1огЛа живет на глубинах ло 150 .ч.
оргапизмоГср^ГХ^Хи ИМ pa3Hoo6Pa3"™ ™дов " <И>'«
МОЯ. рачков, червей, мелу, Зооптанкто ОЛНОКЛСТОЧ||Ь1Х '’р33""3
небольшие расстоянии ,лапктон может передвигаться на
Иногда ш.а,Хи“ч,Х стёОИ,ОМ "срс"“ течениям,.,
няя цвет волы. Наиболее интсоссши , ’”ТСЛЬН0 Размножаться, изме-
ливы», которые наблюдаются v л. ’ ТЯК ,,азывасмыс «красные при-
несло сильных дождей ког-г срегов Флориды. Образуются они
веществ смывается с побепеж! । 1111,00 количество питательных
леность вблизи берега, а пол-ье! рвлок пресных вод снижает со-
ности питательные всщсстрт с Глуоин,,ых под выносит к поверх-
обеспечивает интенсивное ЧеТаНИе благоприятных условий
лят). вола приобретает kd 'cio i;/ M i ие в°лорослсй (динофлягел-
отмсчались в 1946, 1954 1971 MouiHUC красные приливы
346 " 1н)асные приливы губительно
действуют на водные организмы. Водоросли выделяют яд. кроме
того. они забивают жабры, приводя к гибели рыб и других орга-
низмов.
Нектон (плавающий) образует группа активно плавающих в
воде рыб. млекопитающих. моллюсков. Нектон может перемешать-
ся на огромные расстояния.
Бентос (глуоинный) состоит из организмов, обитающих на дне.
Донные организмы могут быть прикрепленными, сидячими (ко-
раллы. водоросли, губки), роющими (моллюски), ползающими
(ракообразные) или свободно плавающими у самого дна (камба-
ла. скаты).
Плейстон — совокупность организмов, живущих у поверхност-
ной пленки воды. Он делится на собственно плейстон — организ-
мы, плавающие на поверхности воды (физалия). нейстон — орга-
низмы. прикрепленные к поверхностной пленке снизу или сверху
(улитки-прудовики), гипонейстон — организмы, живущие под
поверхностной пленкой (личинки рыбы, веслоногие рачки). Еще
недавно считали, что поверхностная пленка воды не приспособ-
лена для жизни организмов. Исследования ученых показали, что
поверхностная пленка океана населена огромным количеством
организмов. Например, в 1 м ' пень: воды Кас пйского моря ыло
обнаружено 14 000 колоний бактерии. В Азовском
от 0 до 5 см насчитали 18 600 личинок крабов в м . Р ' Л?'
стное положение морских организмов обеспечива т
плавучестью, чему способствуют газовые и жирс ВЬ1П0ЛНЯЮТ
на поверхности и внутри тела. Жировые вк.
роль поплавков и служат высококалорийной п 1 а
В Мировом океане отмечается Р„е-
п отнпй толше океана выдс.чякл «с
пределения живых существ. В 3000 м)> абиссаль-
ритическую (до 200 м), батиальную (о - Д ^нктоном и бен-
ную (глубже 3000 м). Неритическая фит0Планктдн, до
тосом. В поверхностных водах до лО• на Остальное коли-
глубины 500 м существует до 6л о з 4000 Анало-
чество зоопланктона живет на глуоинахот з00до
гичное распределение характерно л1Л океана. На больших
Своеобразен мир глубоководных районов давление. от_
глубинах понижается температура в ’ к жизни на больших
сутствует освещение. Рыбы приспос _ пузыря или заполнения
глубинах за счет редукции плаватель ' . Многие орга-
но жиром Отмечен гигантизм гл^К^в"ляеп им быстрее зары-
йизмы имеют уплощенный вид, что глчбоковолных организ-
ваться в песок в поисках пиши. Свечение живых организмов
м°в выработались органы евс к Шинство светящихся живот-
'азывастся биолюминесценцией. ’ ганах (фотофоры), иногда
"ых вырабатывают свет в спсниаль ‘ - животных. Наиболее за-
Чтятся бактерии, паразитирующие на ли
347
мсчатсльным представителем светящихся организмов является
рыба™ильшик Рыба снабжена «удилищем» со светящейся при-
манил На эту приманку привлекаются небольшие рыбки, кото-
рые служат пишей удильшику.
Для океана характерна циркумконтинентальная зональность:
наиболее богаты прибрежные воды шельфа, в открытом океане
число организмов резко сокрашашея
Прибрежная фауна и флора Мирового океана исключительно
богаты организмами Здесь очень разнообразны физико-геогра-
фические условия — изменчива соленость, характерны волне-
ния, приливы, течения, различен характер грун а Здесь распро-
странено огромное количество вилов бентоса: одни из них не-
подвижные (губки, кораллы, мшанки), другие подвижные (ежи.
морские звезды, моллюски). Обитатели скального субстрата проч-
но прикрепляются к его поверхности, например водоросли. Не-
которые могут уходить в глубь субстрата, к таким видам относят-
ся сверлильщики (двухстворчатые моллюски). На песчаном и
илистом грунте обитают крабы, улитки, моллюски и черви. На
песчаном грунте организмы способны быстро зарываться в рых-
лый песок, на илистом — живут особи, извлекающие питатель-
ные вещества из грунта, пропуская его через кишечный тракт
Для прибрежной зоны тропических морей характерны коралло-
вые рифы.
В открь1 т м океане экологическая обстановка более однообраз-
на, чем в при, режной зоне. Здесь господствуют организмы, про-
водящие всю жизнь на плаву. Пищи в открытом океане мало, по-
этому органи змы должны совершать длительные путешествия. Очень
Р?~‘Ша гр'ппа акт,[Вно плавающих рыб, китообразных,
собпрмиа К о ' РПВ И1 Л‘ ОРганизмы имеют различные приспо-
за счет изгиб^т^0^0*? .плавания: с помощью хвоста (рыбы),
ры) Многие г ши/ МСИ ИЛИ РсакТ|1вным способом (кальма-
элсктричсскую энепг1°РСКИХ ор,анизмов способны вырабатывать
ZeХ^ическир V ’ В °КСаНС Найлено 250 видов таких
см 600 В РИ способны вырабатывать ток напряжены-
в рифтовой зХ^подв^^оТпеб3 '^Шодном аппарате «Олвип»
северо-востоку от Галапягпг \ребта Гихого океана, в 320 км к
обнаружили «оазисы жизниСКИХ осгровов' на глубине 2600 м
точпиков. Здесь в полной теми4 ВЫХод°в гидротермальных ис-
цветала жизнь: гигантские >' • ° ПРИ °^илии сероводорода про-
Анализ проб воды показат /РВП’ м°ЛЛ|°ски, креветки, крабы,
водорода и наличие бактепий ,d 1ИТС;,ЬНУЮ концентрацию серО'
фы Именно эти бактерии ит- Среди кот°ры к оказались автотро-
югся продуцентами Эти обт ' Р°Л1> зслеиых растений и явДЯ-
шиками». 11,1 называются «черными курнль*
348
29.3. Распространение живых организмов на суше
Условия существования на суше более разнообразны, чем в
океане, и организмы приспособились к определенным условиям
жизни, выработав свой внешний облик, внутреннее строение и
физио.1 огичсские особенности. На распределение растений и жи-
вотных на суше влияют климат, почва, рельеф и другие факторы.
Основные процессы в тканях растений — фотосинтез, транс-
пирация — зависят от соотношения тепла и влаги. Наиболее важ-
ным фактором является температура. Различные типы природ-
ных ландшафтов тесно связаны с климатическими поясами
земного шара. В Европе восточная граница ареала падуба остро-
листного совпадает с январской температурой О °C, северная гра-
ница созревания финиковой пальмы совпадает с годовой изотер-
мой 19 С
Важным фактором является освещенность. В лесу растения рас-
полагаются ярусами: наиболее светолюбивые занимают верхний
ярус, внизу живут менее светолюбивые растения. В еловой тайге
существуют два-три яруса, во влажном тропическом лесу — пять
ярусов. Животные живут в определенном ярусе, некоторые вооб-
ще нс спускаются на землю.
Влага совершенно необходима для растений и животных. Рас-
тения извлекают нужную нм воду из почвы при помощи корней.
Сухопутные животные используют воду озер или рек, запасы волы
на листьях. Некоторые животные могут подолгу обходиться без
ВОДЫ.
На распределение растений существенное влияние оказывав,
почва. В почвах содержатся питательные вещества, необходимые
Для роста растений. Некоторые растения являются индикаторами
определенных почв. На засоленных почвах произрастают солерос,
лебеда, полынь, способные выдержать значительную тасо тенж с гь
(галофиты). Индикаторами кислых почв в лесной зоне являются
вереск, брусника, черника. л
На суше наблюдается горизонтальная зональн >апь и
поясность в распределении растительности и fk’ о_
ботанике-географических зон тесно увязываю гея P-
графических поясов и зон Рнггнйск-ои
Зона арктических пустынь охватывает Р ‘ rDeHnaHqilIO
Арктики, северную часть Канадского apxi ‘ ’ перату_
» Шпицберген Зона характеризуется крайне!
Рами, наземным оледенением, маломошнь . практически
Растительный фон состаычют лпшаини высш11х растение
Рвений менее 50 и/га.
349
причем наземные формы преобладают над подземными. Жпвот-
ных в 301 ie арктических пустынь крайне мало
Зона тундры занимает северные окраины Евразии и Северной
Америки Термин «тундра» имеет финское происхождение и озна-
чает тоскую безлесную возвышенность (для Кольского полуост-
рова) Для тундры характерны сильные ветры, низкие температу-
ры короткий вегетационный период, развита многолс няя мерз-
лота, заболоченность почвы тундрово-глеевые, с малым
содержанием гумуса. Флора тундры насчитывает 250 — 500 видов
растений. Растительный покров образован мхами, лишайниками
с участием кустарничков. Растения малорослы и характеризуются
небольшим годовым приростом. Полярная ива за год вырастает
на 1—5 мм. Биомасса тундры варьирует в пределах 40 — 280 ц/га.
Большинство животных в тундре активны только в летний се-
зон, зимой они находятся в спячке (сурки, суслики) или миг-
рируют в другие, более теплые районы. Лишь немногие живот-
ные ведут активный образ жизни в течение всего года, к ним
относятся северные олени, волки, зайцы-беляки и др. Снег име-
ет большое значение для животных в тундре. Под снежным покро-
вом живут горностай и ласка, под снегом зимуют полевки и лем-
минги. К хищникам тундры относятся песец, тундровый волк,
полярная сова.
В Южном полушарии на субантарктических островах аналогом
ундр являются растительные формации, представленные злака-
ми и разнотравьем.
Лесотундра ~~ переходная от тундры к тайге зона. Ее климати-
месК-п7н’т^Л011ИЯ сходны_с клинтом тундры. Протягивается юж-
шипинойотЗП С*-л°е ЯпРазин 11 в Неверной Америке полосой
ет 750—50( п/г р °-"О“400 км. Биомасса растений составля-
ташю тунлп покров представляет собой соче-
ве юспод^у^^^^^- Кольском полуостро-
еловос и березовое в А ’ °Т Белого моря до Урала -
деревьев в лесотундре и 1-™ ” 'аСТН ~ пнственничиое Стволы
ров. высота небольшая -по бТж под действие« сильных вет-
зен. чем в тундре: появляются п^ивотный мир более разнообра-
зен а тайги простирается в Ей МЭХИ’ норки- бУрыс медведи,
чем на 7000 км. в СевопипгЛ раз|,и с запада на восток более
До 1000 км. вСибири.-зн’ н СР11Ке~ иа 5000 км Ширина зоны
является наиболее крупной и ЬП° б°Д,япе’ В России зона тайги
тельно больше теплоты Лтигр?.П ,0Ц1ади‘ Байга получает значи-
личивается от 75-90 дней ш Ь безморозного периода уве-
Дл г рритории характерна MnniJepC 30НЫ до 120 дней — на юге-
нг!пЫ ”°сновн°м подзолистые4 г”™ мерзлота, заболоченность,
1^0-^00 ц/га. видовой со “ и ^°Масса растений составляет
ке.ф, лиственница, пихта. В р,1С| В Довольно беден — ель, сосна,
350 1,1 в западной части тайги прсоб-
лазает ель европейская, в восточной части лесообразуюшей поро-
дой является лиственница даурская. В южной части таит па Да ть
нем Востоке к хг ой> м породам добавляются шпроколнегвен-
ныс: дуб, вяз, клен, липа. Непременным элементом таити миля
ются верховые, сфагновые болота, их образование обусловлено
многолетней мерз, стой, небольшим испарением и равнинно-
стыо терри юрии. Деревья тайги приспосабливаются к забола-
чиванию: корневая система их сильно разветвлена, они могут
ооразовывагь многоярусную систему корней по мерс нарастания
торфа. В тайге распространены рыси, бурые медведи, соболи, гор-
ностаи. куницы. В тайге обитают 90 видов млекопитающих и
250 видов птиц.
Зона сметанных и широколиственных лесой охватывает в
Северном полушарии восток США, Западную Европу (без Сре-
диземноморья), среднюю полосу России, часть Тихоокеанского
сектора Азии. В Южном полушарии — западное побережье
Южной Америки, Тасманию и Южный остров Новой Зеландии.
По сравнению с тайгой здесь более благоприятный климатичес-
кий режим: не менее четырех месяцев среднемесячная температу-
ра воздуха выше 10 °C. Поверхностный сток развит хорошо, за-
болоченность значительно меньше, чем в тайге. Почвы дерново-
подзолистые, есть бурые лесные почвы В зоне смешанных лесов
широколиственные группировки чередуются с ельниками, со-
сновыми борами. Местами развиваются луга с богатым разно-
травьем Биомасса растений составляет 30 1,1—5000 ц/га. В широ-
колиственных лесах произрастаю! дуб. бук, граб, каштан, ясень,
липа. В приморских районах Европы преобладают каштановые
леса, на остальной территории — буки и дубы. Для тихоокеан-
ского сектора Азии характерно богатство видов: рядом растут
вечнозеленые, лиственные и хвойные деревья. В лесах произрас-
тают клен, орех, ясень, магнолия, вишня, камелия и
В лесах умеренных широт Южного полушария распространены
ЮЖНЫЙ бук кипарис, араукарии, эвкалипты. Живо ими мир
более разнообразен, чем и тайге, здесь есть благородные олени,
косули, кабаны, рыси, волки к0|,т„нентадьным
Зона степей умеренного пояса oi ш
Климатом, неустойчивым режимом осадков. ’ е,1СТаи_
ГУТ чередоваться с засушливыми пени Д;(Я степной зоны
лен черноземами, каштановыми по < Биомасса со-
х‘Чрактсрно отсутствие лесов и господств < НОКпова преобла-
огааляет 100-370 ,1/га. В составе растит
лают многолетние травы (злаки и • сок '' опистник1|). Особеи-
офс.черы (однолетники) и эфеанРо' / (|(.ы )1смбуЯки. люти-
<0 Красочна степь весной, когда ,,w (суслики.
Среди животных наиоо кс I»с Р Р|||(ХСЯ (ЯШсрииы, змеи)
с>Ркн), большое количество прсс.
в Южном полушарии СТ^анлия)ЯЮТСЯ
Н3 Зо,Хс™"^ХХ'ш^иогр .«со и кустарников занима-
ет побережье Средиземного моря, южный берег Крыма, Черно-
морское побережье Кавказа. В Южном полушарии - юго-запал-
Z часть Африки и Австралии. Температура здесь редко опуска-
ете ниже нуля, летом может достигать 35 С и выше Увлажнение
недостаточное, распространены коричневые почвы Большинство
типичных растений являются ксерофитами Для уменьшения транс-
пирации растения приобрели жесткие листья - вечнозеленый дуб,
лавр, олеандр. Многие растения имеют узкие листья, у некоторых
листья превратились в колючки К харак!ерным растениям зоны
относятся оливковое дерево, маслина, кипарис, пиния, лавр, оле-
андр, лаванда. На месте сведенных лесов развиты сообщества кус-
тарников — маквис и гарига. Маквис — заросли вечнозеленых
кустарников и деревьев высотой не более 3 м. Здесь растут камен-
ный дуб, лавр, фисташка, можжевельник. Гарига (фригана) пред-
ставлена низкорослыми вечнозелеными кустарниками (лаванда,
розмарин, шалфей). Животный мир представлен косулями, дики-
ми козлами, гиенами, шакалами.
Зона пустынь. К пустыням относят территории с предельно за-
сушливым климатом. Развиты пустыни в тропическом, субтропи-
ческом и умеренном климатических поясах и занимают примерно
33—36 % площади суши. Над пустынями небо почти всегда безоб-
лачное, что приводит к резким колебаниям температуры в тече-
ние суток. В пустынях преобладают серо-бурые и сероземные засо-
ленные ючвы. Произрастают растения-ксерофиты. Многометро-
вые корни имеют такие растения, как саксаул, верблюжья ко-
лю ка ycii ihhlIX растений подземная часть составляв! до 95
арактеРнв1 эФемсры. Некоторые растения сбрасыва-
пипании В 3^^иливь,и период, чтобы сократить площадь транс-
имеюшие пписплНЬ1Х п-стынях Растут псаммофиты — растения.
оХтся хХки": х™хсныпан,,я -,,х песком к н,?‘
ми растений ярп всех п}стынях преобладающими вида-
боб0Рвы^ крестоцветных,
сти. Биомасса растительности^"41' П°Ч™ лишсны Раститсльно-
К типичным представителям "Стынях составляет 20 п/гя-
тушканчики, вараны яшепины Т"°Г0 МИра ПУСТЬ1НЬ относятся
джейраны. Р И 1, змеи, из крупных животных —
северо-западе Австрадп^ГЕ^Та В Африке> Южной Америке и на
и сухого периода. Основной a cdbaHH хаРактерна смена влажного
злаки. Деревья, произрастаю п.?г.СаВаННЫ создак)т жестколистные
нспую систему, достигающую sn * 'давание, имеют длинную кор'
тают ^онгиковидную (I)odmv ь-г. Ь 'М Многие деревья приобре
35Э poHbI (акации) для уменьшения
испарения, в Западной Африке большие площади юпимают ада»-
ные саванны, в них высота злаков может достигать 5 м В сухих
саваннах высота < ыков намного меньше, часто встречаются мощ-
ные листопадные деревья — баобабы. Они имеют высот}'до 25 м
поперечник ствола — 10 м и более, возраст деревьев может дос-
тигать 1000 лет. В саваннах Австралии произрастают эвкалипты с
примесью аканий, большие пространства заняты густыми зарос-
лями ксерофитных кустарников скраоом. В льяносах Ориноко
основной фон составляют различные злаки с редкими рощами
пальм. Биомасса в саванне составляет 500— 1500 ц/га. Животный
мир саванн богат и разнообразен. Для злаковых саванн харак-
терны крупные нелетающие птицы - страусы (в Южной Амери-
ке — нанду). В саваннах Африки распространены копытные
животные, большую их часть составляют антилопы. Встречаются
носороги, жирафы, слоны, львы, шакалы, гиены. В саваннах
Австралии живуч различные виды кенгуру. Очень много грызунов
и насекомых.
Влажные экваториальные леса — гилеи — занимают бассейн Ама-
зонки и Конго, побережье Гвинейского залива и И идо-Мала не-
кую зону Для влажных экваториальных лесов характерно обилие
тепла и влаги. Распространены ферраллитные почвы. Биомасса
достигает 10000 ц/га. В гилеях Амазонки на площади в 1 га можно
насчитать до 100 видов деревьев. Для влажных тропических лесов
характерно большее количество видов (более 5000). многоярус-
ность (до 5 яру'сов). Произрастают красное дерево, какао, гевея,
дынное дерево, синий сандал и др. По названию красною дерева
«пау-бразил» Бразилия получила свое имя. Из-за большой влаж-
ности воздуха деревья имеют воздушные корпи Для лесов харак-
терны эпифиты (лианы). Животный мир влажных тропических лесов
отличается таким же богатством и разноооразием. Здесь живут о ie
зьяны. лесные свиньи, антилопы бонго, к хи шпикам относ» ся
ягуар, оцелот, леопард. В Южной Америке живет самая крупная
1мея — анаконда. ,.nrrL
Высотная поясность более индивидуальна, чемi з•
Почти каждая горная страна на Земле имеет сво! Л. юс|И
НЫх поясов в зависимости от экспозиции склей с. двйнЬсрен-
Горных хребтов и их взаимного расположения, с с ’ стра_
1п,ации спектров в целом обусловлена нахож с . одинаковой
В пределах гой или иной шпротной cJX ад
ысоте горный хребет в тундре имсе . ..потный мир гор.
экваторе — максимально полный. Сво‘“°?г| ‘ уе колебания гемпе-
Понижсннос давление воздуха, знач - ор|;1ццзма жи-
РатУр. каменистый грунт обусловь Ж1|Вуг козлы, барл-
°тны.х. Из крупных млекопитающих ‘ (| ш1лами. как вол-
Н,< яки, серны Хшшшкп предста^ены таким.
Рыси, снежные барсы.
12
Г л а в a 30
БИОСФЕРА И ЧЕЛОВЕК
Средняя продолжительность существования вида составляет
4 м тн лет. Ученые считают, что за год естественным путем исчеза-
ют четыре вила. Однако за антропогенный период скорость исчез-
новения видов резко увеличилась: в год исчезают десятки видов.
После 1600 г исчезли 384 вида высших растении, 23 вида рыб,
21 вад рептилий. 113 видов птиц. 83 вила млекопитающих Осо-
бенно пострадала фауна океанических островов. На Маскаренских
островах исчезло 85% местных видов в результате деятельности
человека. Исчезли тарпан, сумчатый волк.^стеллерова корова,
дронт, бескрылая гагарка. Подсчитано, что к 2010 ,. биосфера мо-
жет утратить до 15 % составляющих ее видов.
В 60-х годах XX в. в Мировом оксане добывалось огромное количе-
ство китов. Например, в 1967 г. только советскими и японскими ки-
тобойными флотилиями было выловлено около 24000 китов. Такой
чрезмерный вылов привел к резкому сокращению численности от-
дельных видов китов. В 1976 г. был введен запрет на ловлю финвала, в
1980 г. — на кашалота. Сейчас численность китов начала повышаться.
На суше под воздействием человека многие виды растений стали
редкими или исчезающими. Установлено, что на нашей планете под
угрозой исчезновения находится не менее 30 000 вадов растений,
10% общего числа. К ним относятся: водяной орех, железное дере-
во, шелковая акация, самшит гирканский и т.д. В Северной Амери-
ке на грани исчезновения находятся бизон, американский журавль,
в Южной Америке — викунья, крупные кошки. В Азии резко сокра-
тилась численность носорогов, львов, тигров, гепардов. Дикий бык
(гур) — предок крупного рогатого скота — был полностью истреб-
лен во второй четверти XVII в. Дикий азиатский буйвол сохранился
лишь в очень ограниченном количестве. В Китае национальной
проблемой стало сохранение и увеличение численности панды.
С другой стороны, на Земле увеличивается количество искусст-
венно отобранных и выведенных человеком организмов, некото-
рые животные продолжают существовать только благодаря их одо-
машниванию. Современная численность крупного рогатого скота в
мире превысила 1.4 млрд голов. Сортов пшеницы выведено более
ыся ш. настоящее время благодаря клонированию может резко
гч ил 011 числоискУсственно созданных организмов. Суммарная мас-
м гсаГвгейТ3 И ЛОМioJh’4животных в 1860 г. составляла 5 % био-
Хоппнизмо; п1940 Г ~ 10%’ сейчас приближается к 40%.
иое увечнчепие ппл BblBCJCHHb,x человеком, характерно значитель-
на лесных тепепГ«уУК1ИПНОСТИ 3ер,1адикоРастущих злаков, плоды
крупные зеона кппм«СНЬмелки' У зерновой пшеницы излишне
P i свеклы и репы разрастаются в размерах,
354
рекорд побили лишенные семян плоды банана, груш, мандари-
нов. - писал В л Комаров в 1938 г. На поддержание нужных не-
I довеку своист в 1 рати гея огромное количество энергии: проволит-
I ся обработка почв, вносятся удобрения, подавляется естествен-
ная растительное.ь. Отчуждение человека от естественной среды
распространилось и на выведенные им сорта растений и породы
животных, которые могут сохраняться только благодаря искусст-
венным воздействиям.
Новым перспективным направлением ооогащения биолошческих
ресурсов Мировою оксана является марикультура, т.е. выращивание
н разведение промысловых организмов. В Японии еще за 2000 лет ло
н.э. на приливных участках берега занимались разведением устриц, об
их разведении упоминает Аристотель. В России в XIX в. разведением
устриц занимались в Севастополе Ежегодная продукция марикульту-
ры беспозвоночных в мире составляет 1132 тыс. т (820 тыс. т устриц,
312 тыс т мидий). Лидером здесь является Япония, она производит
до 30 % всей мировой продукции. В России ведутся работы по выра-
щиванию лососей и водорослей у берегов Японского, Белого и Ба-
ренцева морей. Значительное развитие марикультура получила в Кас-
пийском море, где разводят осетров.
Важной составляющей живого вещества является лесной по-
кров Лесам принадлежит ведущее место в стабилизации природ-
ной среды, они воздействуют на газовый и тепловой режим. В ле-
сах увеличивается влажность и годовое количество осадков, изме-
няется поверхностный и подземный сток. Обезлесение террито-
рии приводи? к аридизации климата, эрозии почв, опустынива-
нию. В 1990 г. 51,2 млн км2 (37%) всей территории было занято
лесами и кустарниками, из них 34.4 млн км (6 -) приходится
на сомкнутые леса. Лесистость Африки составляет 'с, А ни
(без России) 19%, Австралии 5%, Европы 24 */, Северной Аме-
рики 25 %, России 45 %. За последние 100 лет плошадь тесов сокра-
тилась на 15 млн кхР, только за 1971 - 1990 гг она ^е^щ ъькъ на
2 млн км2. Подсчитано, что Индия теряет то млр -• '
них почв в год в результате уничтожения лсспо о о
Конт рольные вопросы
I. Что такое биосфера? Чем отчаются понятия «биосфера. и .гео-
Мафическая оболочка-? вещества. Дайте им крат-
Перечислигс формы организации л
K-v*° характеристику. жления жизни на Земле?
Каковы основные гипотезы происхо Вернадского о биос<|)сре ‘
4 Каковы основные положения учения' вещества и энергии'*
„ 5- В чем заключается биологический
К,1ко,’Ы основные особенности около И кх 'т|11,атмосферы, пн
6 Охаракт еризуйте роль живого вешсства в разв.
Риферы ц литосферы.
Раздел Ш
ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ОБОЛОЧКА. НООСФЕРА
Глава 31
ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ОБОЛОЧКА.
СТРОЕНИЕ, КАЧЕСТВЕННОЕ СВОЕОБРАЗИЕ
31.1. Понятие о географической оболочке
Географическая оболочка — целостная материальная система,
образованная при взаимодействии и взаимопроникновении атмо-
сферы, гидросферы, литосферы, живого вещества.
О том, что география изучает особую оболочку Земли, писали
многие географы. А Гумбольдт в своем труде «Космос» «стремил-
ся обнять явления внешнего мира в их обшей связи, природу как
целое, движимое и оживляемое внутренними силами». Его «жиз-
нссфсра» по своему содержанию аналогична биосфере, в заклю-
чительных строках он говорит о «сфере разума» Наиболее четкое
представление о наружной оболочке Земли было изложено в тру-
дах П. И. Броунова. В 1910 г. в предисловии к «Курсу физической
географии» он писал, что физическая география изучает «совре-
менный облик Земли, иначе сказать, современное устройство на-
ружной оболочки, являющейся ареной органической жизни... На-
ружная оболочка Земли состоит из нескольких концентрических
сферических оболочек, а именно: твердой, или литосферы, жид-
кой. или 1илросферы, и газообразной, или атмосферы, к кото-
рым присоединяется еще и четвертая — биосфера Все эти оболоч-
ки в значительной степени проникают одна в другую и своим
взаимодействием обусловливают как наружный облик Земли, так
и все явления на Земле». Термин «географическая оболочка» пред-
жил * IB2 i А А I ригорьев («Предмет и задачи физической
географии»), н считал, чго «земная поверхность представляет ка-
чественно особую вертикальную физико-географическую зону, или
^ХнЧтп'|»<1РаКГ1РП1- К)1,!'ЮСЯ глубоким взаимопроникновением
пм п 1Ш1|молеиствисм литосферы, атмосферы и гидросфе-
w Z':MCM т развит,1см и^нно в ней органической
веского npoLcXU СЛ°ЖН°Г0’ “° СДН,,0,° Ф“зико-геОгРафи-
(( ^В Кхчес1шк?13пп1,|п,,И .|,о‘раз,1ОМУ: ландшафтная оболочка
’V В. Калссннк), ландшафтная сфера (Ю.К Ефремов) А И Иса-
356
ченко предложил именовать географическую оболочку эпигсо
сферой, подчеркивая, чт > это именно наружная земная оболочка
И.М-Забслин считал, что термин географическая оболочка нуж
„о заменить термином биогеносфера Он писал, что термин под-
черкивает самую важную особенность - зарождение жизни
В географической литературе часто используется термин «гео-
графическая среда». Некоторые ученые ставили знак равенства
между терминами географическая, среда и географическая обо-
лочка. По их мнению, эти термины дополняют друг друга. Однако
в термине «географическая среда» на первое место ставится чело-
век, человеческое общество; границы среды изменяются вместе с
развитием человеческого общества. Термин «географическая оболочка»
более грамотный с точки зрения географов: в географической обо-
лочке всем компонентам придается одинаковое значение.
Положение верхней и нижней границ разными авторами оце-
нивается по-разному. Л.Л. Григорьев верхнюю границу географи-
ческой оболочки проводит в стратосфере на высоте 20—25 км.
ниже слоя концентрации озона. Нижняя граница, по его мнению,
проходит немного ниже границы Мохо На материках нижняя гра-
ница проходит на глубине 30 — 40 км, под оксанами — 5 — 8 км
Мощность географической оболочки по А. А Григорьеву состав-
ляет 75 км на материках и 45 км — на океане.
В границах, близких к обозначенным А. А. Григорьевым, рас-
сматривает географическую оболочку А М Рябчиков. Однако ниж-
нюю границу он проводил на уровне земной коры. С. В. Калесник
верхнюю границу проводил на уровне тропопаузы. Нижнюю гра-
ницу он ограничивает осадочным слоем земной коры (4 — 5 км)
А-Г. Исаченко в географическую оболочку включает тропосферу,
гидросферу и осадочный слои земной коры И. М Забелин ниж-
нюю границу связывает с нижним пределом распространения орга-
нической жизни и воды в жидком состоянии. Ф. Н.Мильков,
•ГЛ Арманд верхнюю границу проводя” по ропопау е, ниж
нгого — по границе земной коры. В Географическом энциклопеди-
ческом словаре и книге «Мир географии» авторы нижнюю Грани-
ну проводят по зоне гипергенеза, верхнюю — по тропопау ге . ир
географии»), на высоте 25 км (Географический энииклопеди гес-
Грапицы географической оболочки, очевидно, следует
дить по границе наиболее активного взаимодеистия вы х компо-
“ентов и проявлению географичсскггх закон I иепСняя гпа-
ности географической зональности С едова < raJ
инна располагается на уровне озонов^ ю жран..‘
п пьиые коры выветривания. происходят круговороты вещества
э р ,п. В географичку» оболочку включается вся гидросфера.
Мощность .........ескоП оболочки составляет 2,-26 км.
Р , ученых предлагали заменить термин «географическая обо-
лочка» термином ..биосфера». Они считают, что биосфера в пони-
мании В II Вернадского по мощности и по смыслу, вкладывае-
мому в понятие, совпадает с географической оболочкой. Более
того, термин «биосфера» получил широкое распространение в
научной и популярной литературе и понятен всем жителям пла-
неты. Однако в традиционном понимании в термине «биосфера»
центральное место предназначается живому веществу, остальные
компоненты образуют его окружающую среду, что не совсем пра-
вильно Кроме того, географическая оболочка существует более
длительное время, чем биосфера. Биосферный этап — стадия раз-
вития географической оболочки.
31.2. Географическое пространство
Разработкой идей «географического пространства и времени»
занимались многие ученые, такие, как Ю К. Ефремов, Д.Л. Ар-
манд, К. К. Макаров. Н.М Сватков. В.С Лямин и др. В. С Лямин
считает, что «существует множество реально существующих форм
пространства и времени, можно говорить о химическом, биоло-
гическом. географическом пространстве и времени». Простран-
ство есть взаимное расположение компонентов системы, время —
чередование состоянии данной саморазвивающейся системы.
В Гео1 рафическом нциклопедическом словаре дается следующее
определение географического пространства: «географическое про-
странство — форма существования географических объектов и
unitCH,1,l-B пРедслах географической оболочки; совокупность от-
м-1 географическими объектами, расположенными
г’ iJVni Ь И ории ” Разш,вающнм11ся во времени».
дано в 6ooiinone°k- 1°пК0Вание «^графического пространства»
оболочка -et t В Пашканга Он считает, что географическая
ством и с вн\тг»»111<ЛНаСОКР''ЖаЮ111НМ ее космическим простран-
ством и с внутренними частями г.»»..
путающая от Солнца к Земле L ? Солнечная энергия, по-
фичсских Пооиеепм । г.. ' Л ’ является источником всех геогрз-
на ока^Хчной 0ЙХПс,,'таЖе‘ШЯ СоЛ,,па оживает Землю
ет образование приливов Ни „Т’"тяжсн"я обусловлпва-
ТЫ Из недр Земли поступает • Л Р Ость Земли падают метеори-
формирование наиболее ко\ пнич 1енная энеРГия. определяющая
хняя граница географическ г \Ф°рм 3eMHOil поверхности. Вер-
высоте 10 радиусов Земчи на ,РростРанства располагается на
нижняя - на поверхности ₽£НеИ гРанийе магнитосферы
подразделяется на четыре части е°гра(1,ическос пространство
I. Б.шжкии космос. Нижняя граница проходит по церхней гра-
нице атмосферы на высоте 2000 км нал Землей Здесь происходит
взаимодсйс те космических факторов с магнитным и гравита-
ционным полями. В магнитосфере задерживается корпускулярное
излучение Солнца.
2. Высокая атмосфера. Снизу она ограничивается стратопаузой
Здесь происходит торможение космических лучей, их преобразо-
вание. образование озона.
3. Географическая оболочка.
4. Подстилающая кора. Нижняя граница — поверхность Мохо.
Эта область проявления эндогенных процессов, формирующих гсо-
тектуры и морфоструктуры планеты.
31.3. Компоненты, структурные уровни географической оболочки
Компоненты географической оболочки — это однородные ве-
щественные образования. К ним относятся природная вола, воз-
дух. горные породы, растения, животные, почвы.
Компоненты различают по агрегатному состоянию — твердое,
жидкое и газообразное. Сейчас выделяют еще четвертое состоя-
ние — вода в капиллярах: она не замерзает при нуле градусов, а
становится вязкой
Компоненты могут иметь различные уровни организации: жи-
вой, косный (абиотический), биокосный (органо-.минеральный).
К живым компонентам относятся растения, животные кбиокос-
ным — почвы: к косным — воздух, вода, горные породы
По степени активности компоненты делят на устойчивые
горные породы, почвы; мобильные — вода, воздух, активные
растения, животные Некоторые ученые подразделяю компонен-
ты на первичные — вода, воздух, горные породы, растения, жи-
вотные; и производные — почвы, лед. мерзлые горные порозы
(К И Геренчук. В А Боков, И. Г Черванев). Иногда к компонен-
там географической оболочки относят рельеф, климат ( о
ювинкин, К К. Марков. А Г. Исаченко. В ( /Кекулин). или ли
тосферу. атмосферу. Однако не вся литосфера и
чается в состав географической оболочки, а рельеф> и: кли лат яв
•ТЯются не компонентами, а свойствами r°PHbL\n°P^ обопочки
Выделяют три структурных уровняi географ» Д' , уповень.
Первый уровень — геокомпонентныи д о сам о.1 —геология
сдельные компоненты изучают естественные науки гсо.ло .
ботаника, геохимия и геофизика. г^/Л^лх/ —
Второй уровень называется г< ос фс?рным_ Геосферы
1ОЧКИ. занятые преимущественно од .им к афической оболочки,
пределяют вертикальную огрукър тJпо удельномх весу
ни располагаются ярусно и Р^ *.1МЬ1МИ яегкнМи газами. Ниже
рхняя — атмосфера, ооразованная <.
это goo-
залегают гидросфера п литосфера. Эти оболочки образуют более
тяжелые химические элементы.
Наиболее сложное строение оболочка имеет на контакте сфер:
атмосферы и литосферы (поверхность Земли) гидросферы и ли-
тосферы (дно оксана), атмосферы и гидросферы (поверхность
океана), атмосферы, гидросферы и атмосферы (в прибрежной зоне
океана). _ _
Третий уровень — геосистемный. Геосистемы комплексы,
образованные при взаимодействии всех компонентов. Геосистемы
образуют горизонтальную структуру географической оболочки.
Дифференциация географической ооолочки на геосистемы обус-
ловлена неравномерным распределением тепла и влаги, неодно-
родностью земной поверхности.
Географическая оболочка обладает качественным своеобрази-
ем и отличается от первичных геосфер, се образующих:
— географическая оболочка — наиболее сложная оболочка пла-
неты, характеризующаяся разнообразием вещественного состава;
— в пределах географической оболочки вещество находится в
трех агрегатных состояниях, обладает широким диапазоном фи-
зических характеристик;
— в оболочке присутствуют различные виды энергий, солнеч-
ная энергия преобразуется в энергию химических связей, тепло-
вую и механическую;
в пределах географической оболочки наблюдается тесное
взаимодействие слагающих ее компонентов, что приводит к об-
разованию качественно новых образований — природных комп-
лексов;
в пределах географической оболочки возникла жизнь, суще-
ствует человеческое общество.
31.4. Этапы развития географическом оболочки
С (Mi 4 Jeorpa^np^CKOi‘’ оболочки выделяют несколько этапов,
тия В incTnsmi ° И0С<1)Срный’ затем биосферный этап разви-
жизни гсе чашс >'’,еные начали говорить, что в
еферный Рази™Л0ЧКИ начинается новый этап - ноо-
се взаимодействия «ВрХёХХ™ вёё'Я^ГрукТуры- Вnp0U*'
лексы. Каждый новый( этапZT компоненты н комп-
вых круговоротов вещества и энерпто™™ возникновен1,ем "°'
4.5»зрдлетд™ТО(мл°нлет в^тово^'?'1 РаЗВИТИЯ продолжался с
материков и океанических впапш ^к "Р°,оошло формирование
росфера. На лобпосферном э"’°браэовались атмосфера и гид-
гидросфера. литосфсраЗКивое ' ^"чолеиствовали атмосфера,
кого распространения не имело В^о существовало. но сплош-
• 15 это время целостность оболочки
360
поддерживали круговороты воды и химических элементов. В ре-
зультате взаимодейо вия первичных компонентов — возы воз (у
ха. горных пород - формировались компоненты географической
оболочки. Образовались природные вода и воздух, г.с. компонен-
ты несуг в себе результаты взаимодействия оболочек. Природный
воздух это уже нс только газы атмосферы, он содержит волу
гидросферы и вердые частицы литосферы. В природной воде су-
ществуют соли и газы. Сформировались осадочные горные поро-
ды На добиосфсриом этапе верхняя граница географической обо-
лочки вероятно располагалась на высоте 80 км (в этом слое суще-
ствуют серебристые облака, состоящие из смерзшихся газов и льда,
т.е. пары воды при круговоротах заносились на эту' высоту;. Кроме
того, на этой высоте проходит граница гомосферы. Нижняя гра-
ница проходила по границе осадочного слоя: осадочные горные
породы являются результатом воздействия на горные породы волы
и воздуха, кроме того, именно здесь располагаются горизонты
подземных вод.
На втором, биосферном, этапе во взаимодействие включается
живое вещество (с 570 млн лет по 40 тыс. лет). К круговоротам
добавляется биогенный: неорганические элементы на свету за
счет реакции фотосинтеза превращаются в органическое веще-
ство, к испарению добавляется транспирация. Компоненты
географической оболочки становятся более сложными, в их пре-
образовании участвует живое вещество. Природная вола приоб-
ретает специфический газовый и солевой состав, который явля-
ется результатом жизнедеятельности организмов. Образую! ся коры
выветривания и почвы, их образование тоже связано с деятель-
ностью живого вещества. Газы атмосферы прошли через биоло-
гические круговороты. К компонентам добавляются растительность
и животные. Очевидно, компоненты становятся биогенными.
Однако перламутровые облака и осадочные горные породы ока
зываются вне зоны активного круговорота. Верхняя граница гео-
графической оболочки спускается до озоновою экрана здесь
образуются зональные воздушные массы), нижняя ца
°'"нГХс7э™пеСХ3афи..еская оболочка вступает в ноо-
сферн^ этап развития. Пол ноосферой (сферой разума) понимаю,
сферу взаимодействия природы и оошсств. Ликтором раз-
ительность человека становится определяющим
“йтия. На ноосферном этапе к кр; ““^^'„нают формироваться
генный круговорот вещества и энергии НаJ№Ueji.
‘Антропогенные компоненты, они е* географической обо-
«»>,я человеческой деятельности Гр„ пср.
точки ноосферного этапа, 04eB‘W“°^ .4I,V1O систему. По.роб-
спективс человечество освоит всю Cojik iи
пая характеристика ноосферы дана в
361
Г л а в a 32
ЗАКОНОМЕРНОСТИ
ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ
К основным закономерностям географической оболочки отно-
сятся- целостность, ритмичность, зональность, азональность и
полярная асимметрия.
Целостность - одна из важнейших закономерностей геогра-
фической оболочки, проявляющаяся в том, что все компоненты
тесно взаимосвязаны друг с другом и изменение любого из них
приводит к нарушению целостности всей оболочки. Причем гео-
графическая оболочка — нс механическая сумма компонентов, а
качественно новое образование, обладающее специфическими чер-
тами и развивающееся как единое целое.
Целостность географической оболочки достигается за счет кру-
говоротов вещества и энергии. Круговоротам подвержено вещество
литосферы, гидросферы, атмосферы и биосферы. В литосфере осу-
ществляется круговорот вещества, охватывающий зону гипергене-
за. В атмосфере круговорот представлен общей циркуляцией атмо-
сферы, происходит образование воздушных потоков планетарного
масштаба. На общую циркуляцию атмосферы (ОЦА) накладыва-
ются региональные и местные круговороты. В гидросфере формиру-
ются большие и малые круговороты воды. В оксане существуют го-
ризонтальные и вертикальные круговороты водных масс; на суше
наблюдается стекание воды по руслам рек, образование, озер, лед-
ников и подземных вод Большое значение имеет биологический
круговорот — образование и разложение органического вещества.
Круговороты различны по своей сложности. В одних круговоро-
тах происходит механическое перемещение вещества (ОЦА океа-
н и юс кие течения), в других наблюдается изменение агрегатного
\if\iii iec? pculcclBd (круговороты воды), в третьих наблюдается
хим иескос превращение (реакция фотосинтеза)
анализируя ис1ппм^аНМ0СВЯЗЬ компо"ентов можно проследить,
мер подробно гассмофен™'В^Ъ1ВСР™'1НОГп периода Этот пр"~
большие объем» I ппп.Л Калесником. В эпохи оледенении
значительное понихп 'онсервпРУ*отся в ледниках, что вызывает
ИО м). Понижение уро^вд Ми вссг0 МиРово,о океана (на 100-
очередь на природе всей Зсм г°В°Г° °КеаНа сказалось в своЮ
материки и океаны приобрети ’п"рои,ошло осушение шельфа,
присоединилась к материкам R^J С Очсртания’ часть островов
дальние мосты», по котоом/ Э"° время возникают «континен-
доватслыю, растения и живо^?РИСХ0Дила мигРаиия видов, сле-
всех речных системах земного и, Заселяют новые территории. Во
са эрозии активизируется г зуб ннная результате понижения бази-
362 Розня.
в теплые межледниковые периоды материковые льды таяли
дополнительные объемы воды стекали в океан, что обусловливает
повышение уровня воды Мирового океана. Начинается затопле-
ние шельфа, уменьшение площади материков и увеличение пло-
щади оксанов. В это время «континентальные мосты» разрушают-
ся, что ограничивает миграцию наземных организмов, но может
вызвать миграцию водных. Если «континентальные мосты» в пос-
ледующие ледниковые эпохи не восстанавливаются, на материках
могут сформироваться очень своеобразные флора и фауна.
Особенно большое воздействие на компоненты оказывает че-
ловеческая деятельность Недостаток знаний о взаимосвязи ком-
понентов приводит к возникновению проблем Каспийского,
Аральского морей, опустыниванию, деградации почв. Особенно
остро стоит проблема Аральского моря, уровень которого пони-
зился на 13 м К 90-м годам Сырдарья уже не впадала в морс,
а сток Амударьи колебался от 0 до 10 км в год. Соленость араль-
ских вод возросла вдвое и составила 22 %о. Объем уменьшился на
600 км3, о г воды освободился участок суши площадью 20000 км2.
Поданным космических снимков, площадь осаждения пылеватых
частиц на море достигла 250000 км2, в льдах горных ледников
обнаружена соль. Сейчас из-за уменьшения отбора речных вол си-
туация улучшается, но проблема осталась.
Ритмичностью называется повторяемость во времени комп-
лекса процессов, которые каждый раз развиваются в одном на-
правлении. Различают две формы ритмики: периодическую — эю
ритмы одинаковой продолжительности, и циклическую — ритмы
перс мен ной дли тел ьн ости.
Ритмы бывают разной продолжительности, сверхвековые, внут-
ривековые, годовые, суточные. Самый крупный ритм в истории Зем
ли связан с движением Солнечной системы вокруг ядра алакти-
ки и составляет 180-220 млн лет. В жизни Земли они представле-
ны тектоническими этапами: каледонским (кем рии ор >овик
силур, 200 млн лет), герцинским (девон-пермь 80 г н ),
мезозойским (триас-мел, 165 млн лет), кайнозойским В э о р
мя активизируются тектонические движения, ву . ов1ивасг
няются очертания материков, что в свою че} ,>
изменение климата. гч1_, „«мпижитеть-
Из свеохвековых ритмов хорошо изучен ритм продолжитесь
Разующих сил на Земле ПР,ИМ^° „ на ОДНОЙ прямой, при-
Земля оказываются в одной плоское. на||меНьшее. В ритме
*'ем расстояние между С°™“см и а сснвная („рохлал-
ьыделяются три фазы. Первая фаза Р я буСтр0< н0 11Меюшзя
°1° и влажного климата). PaJB\‘h)__500 лст Вторая фаза - рег-
нсоолыцу ю продолжительное ь в -> • длительность этой фазы
Р^снвная (сухого и теплого климата;,
363
составляет 600— 800 лет. Третья фаза — переходная, длительность
ее 700- 800 чет А В. Шшпников считал, что в периол прохладно-
го Хкного к-шмата «иливалоеь оледенение увеличивался сток
пек повышался уровень озер: в сухой теплый период - реки ме-
-си! и ледники отступали. Исторические сооытия подтверждают
существование этого ритма. Римляне в начале нашей эры пересе-
кали Сахару, в то время она представляла сооои степь. В IX- X вв.
в период теплого и сухого климата викинги пересекли Атланти-
ческий океан и открыли Гренландию и Северною Америку. В XII
XIII вв. в период прохладного и влажного климата усилилась дело-
витость оксана, льды перекрыли традиционные пути викингов и
их колонии исчезли.
Среди внугривековых ритмов наиболее четкими оказались циклы
продолжительностью в 11, 22 и 33 года, связанные с солнечной
активностью. А. Л. Чижевский считал, что на пике солнечной ак-
тивности усиливаются вспышки эпидемии, увеличивается вулка-
ническая активность, частота возникновения циклонов. В 2000 г.
на пике солнечной активности наблюдались выбросы солнечного
вещества, вызывавшие мощные магнитные бури на Земле.
А.Л.Чижевский сопоставил данные о солнечной активности с
важнейшими историческими событиями за длительный промежу-
ток времени Оказалось, что на пике солнечной активности уси-
ливаются массовые волнения людей, народные восстания. Евро-
пейские революции, в том числе и революции 1905 и 1917 гг. при-
ходились на время усиления солнечной активности. Чижевский
считал, что солнечная активность не управляет ходом историче-
ских событий, а только влияет на общественно-психологический
фон. возрастает агрессивность людей, что и обусловливает воен-
ные конфликты. Интересно отметить, что события 1991 г. в Рос-
2',и ХХОДЯТСЯ На иа1ч,ало спала солнечной активности, а собы-
fl _ г. (воины в Чечне, Абхазии, Афганистане) точно соот-
ветствуют пику солнечной активности.
ооб^гталккп ,1Ка СВЯЗао 3 сосмсной времен гола и обусловлена
ка наблюта’тся п^е^"еМ Земли 11 На1сюном оси. Сезонная ритми-
вой ход влая ности ге? геосФсРах: в атмосфере существует годо-
ютсяТезХГвХ м^оныМВФеРНЬ;Х Ф°РМ1’РУ’
изменяется интенсивность вьшетпвп В ЛИТОсФерс в течение года
нессов. В гидросфере нзблючЛт? ния’ других экзогенных про-
солености. плотности ‘ се юн иля* Г°ДОВОИ Хол температуры воды,
сезонная динамика проявляется в ж11[РаЦИЯ РЫб Наиболее ярК°
В разных природных регионах вы гит* BeiIleCTBe-
ство сезонов. В экватопиа-и-ыу 4 выделяется различное кодиче-
НО. суи,ествуетХХ™
ротах выделяется два сезона — ? . * 13 субэкваториальных ши-
широтах ярко выражены чеп ш.- 2^°“ " в;1ахн111’ В умеренных
‘ Р Cj0Ha года — весна, лето, осень.
364
зима. Ученые предлагают выделять еще два: предзимье (время
между переходом среднесуточной температуры воздуха через ноль
и образованием устойчивого снежного покрова) и предвесенье
(промежуток времени между началом таяния снега и его полным
Причина сезонной ритмики в различных широтах различна: в
низких она связана с увлажнением, в умеренных обусловлена
изменением интенсивности солнечной радиации, в полярных —
зависит от освещения.
Суточная ритмика связана со сменой дня и ночи, возника-
ющей из-за вращения Земли вокругоси. Суточный ритм проявля-
ется в суточном ходе всех метеоэлементов, фотосинтез идет толь-
ко днем, на свету. Человек также живет по «солнечным часам»:
активность организма понижается с 2 до 5 ч утра и с 12 то 14 ч
солнечного времени: в это время уменьшается частота пульса,
ухудшается память, понижается температура. Наиболее активен
человек с 8 ло 12 ч и с 14 до 17 ч.
Суточная ритмика на разных широтах имеет свою специфику.
Это связано с продолжительностью освещения и высотой Солнца
над горизонтом На экваторе день равен ночи в течение всего гола
По направлению к полюсам летом дтительность дня увеличивает-
ся. а ночи уменьшается. Зимой, наоборот, увеличивается длитель-
ность ночи. В дни летнего солнцестояния на полярных кругах дли-
тельность дня равна 24 часам. За полярны м кругом летом наблю-
дается полярный день.
На разных широтах продолжительность сумерек различна. В низ-
ких широтах сумерки очень коротки, день быстро сменяется
ночью, так как Солнце под большим утлом опускается за гори-
зонт. В высоких широтах вечерние сумерки в дни летнего солнце
стояния смыкаются с утренними, начинаются «белые ночи».
Экспозиция склонов на различных широтах имеет разное гео-
графическое значение. Подробный анализ влияния экспозиции
склонов приведен в брошюре К. В. Пашканга. В низких широтах
при высоком положении солнца склоны освещаются оолее; рав-
номерно, роль экспозиции невелика В высоких широтах а сс
кспозиции также невелико, так как солнце втление - _
тает все стороны горизонта. Только в умерен _ получают
ние экспозиции склонов очень велико южные ние тем.
больше тепла, чем северные, что обуслоалив' с южных
Пературы поверхности и воздуха, быстрое склоны наобо-
<*понах. меньшее увлажнение летом. Сев ?емпераХ
РОГ. увлажнены лучше, снег на достаточно крутые
°чвы и воздуха в течение дня ниже. я солнием> так как
дверные склоны могут воооше 'Поверхности меньше, чем угол
^г°л подхода солнечных лучей к пов р
Самого склона.
Основоположником учения о зональное,и был круп ы рус-
скип почвовед II географ В. В.Докучпев (1846-1903). Он считал,
мт «п и,кость - -ло всеобщий закон природы. Основные при-
ч,пш =нос™ - шарообразная форма Земли и поток солнеч-
ной радиации. Зональность — закономерное изменение компо-
нентов или комплексов от экватора к полюсам олагодаря измене-
нию угла падения солнечных лучей.
Географы разделяют понятия компонентная и комплексная
зональность. Представление о компонентной зональности сложи-
лось с античных времен. Line Аристотель выделил на Земле тепло-
вые пояса, Комплексную зональность открыл и обосновал В. В. До-
кучаев. Ученые выделяют горизонтальную, широтную и меридио-
нальную зональность. Очевидно, оолее общее понятие гори-
зонтальная зональность. Па равнинах она проявляется как ши-
ротная зональность, в приокеанических секторах ориентация зон
становится почти меридиональной.
В атмосфере зональность проявляется в распределении атмо-
сферного давления, осадков, влажности, температур, ветров и т.д.
В слое мощностью 22 — 25 км сформировались зональные воз-
душные массы, выделяются тепловые и климатические пояса
Земли. В гидросфере зональны поверхностные водные массы,
для них характерны определенные температура, соленость, плот-
ность, содержание газов и разнообразие морских организмов.
В литосфере зональны почвы и коры выветривания, экзоген-
ный рельеф, выделяются морфоклиматическис зоны Земли. Осо-
бенно четко проявляется зональность в распределении расти-
тельною покрова. Для каждой зоны свойственен свой зональ-
ный тип растительности, который изменяется от северной к
южной границе. Так, в таежной зоне можно выделить север-
н\ ю, среднюю и южную тайгу В деятельности людей тоже можно
° всртах зональности, для определенных зон характс-
к-льтур11ь,х Растений: в теплом влажном климате
зерновые -° • ВИНоград’ цитрусовые, в более холодных —
ство Стоите in L-i ссвсркых Районах возможно только оленсвол-
рХь^Х: ЬС,ВО Г°ЖС имсстсвою специфику в разных при-
обопочки — reornaihin 30наль,,ь,е п°лразделсния географической
-мпХрнь^^ХХН^ °Н" ОТ’~ ОТ ДРУГа
сферы, почвепно-'расгигельногп п НОСТЯМИ И,’РКУЯЯЦ,1И а™°"
более благоприятны условия для жиГ^ “ Ж,,вотиого мира’ Н:П?
тропическом, субэкватопи жизни людей в умеренном, суо-
интепспвнее других освоеии и ',0М ГС0граФи**сских поясах. Они
тыс цивилизации Италии Г ^1ОВСКОМ- Недаром наиболее разви-
именно в субтропическом’ пояср” гЛРИТ.а’ Египта существовали
югся на материках и на оксанах СО1 раФ”ческис пояса выдел я -
366
Вн^ри поясов на суше по соотношению тепла и влаги вылсля-
ются географические юны. Зоны делятся на ползоны по степени
выраженности зональных признаков Следуй отметить что зо-
нальность хороню выражена только на земной поверхности с вы-
сотой и уоинои зональность быстро затухает
Зональность - историческая категория. Наиболее древние .зоны
расположены в пределах экваториального и тропического поясов,
наиболее молодые — в умеренном По мере развития географиче-
ской оболочки происходило усложнение зональности.
Для выявления закономерноетей в расположении географиче-
ских поясов и зон группой ученых (А М.Рябчиков и др., 1972)
был построен гипотетический материк (рис. 32.1). Размеры мате-
рика соответствуют половине площади суши, конфигурация — ее
расположению по широтам, поверхность представляет собой не-
высокую равнину, омываемую океаном. Нанесенные на гипотети-
ческий материк границы поясов и зон отражают средние контуры
их на равнинах реальных материков, а на месте горных районов
они приведены к уровню этой равнины. Оказалось, что большее
распространение суши в Северном полушарии вызывает сильное
растягивание зон в континентальных секторах северных умерен-
ного и субтропического поясов. В Южном полушарии эти секторы
выклиниваются. В общих чертах зональность Южного полушария
повторяет зональность Северного полушария. Большинство гео-
графических зон располагается меридионально. Только на терри-
тории Канады и России, преимущественно в континентальных
секторах умеренного и субарктического поясов, преобладает ши-
ротное положение зон. Зональность прекрасно выражена на Вос-
точно-Европейской равнине. Именно при изучении почвы этой
равнины В В. Докучаев открыл закон зональности. В с )ших чертах
зональность Южного полушария повторяет зональность Северно-
го полушария. „ ,
Зональность — одна из важнейших закономерностей географи-
ческой оболочки. Очевидно, одним из признаков принадложно-
сти к географической оболочке является зональность Окюновашit
ее границ должно учитывать существование <нальности.
Зоны не везде образуют сплошные полосы. Границы мне тихз^н
отклоняются от параллелей, в пределах одних и [ тех: _ зональ-
1 [Ются большие контрасты в природе. ^оЭТ0'' ‘ пн "сть _ аз0_
н°стыо выделяют другую географическую зак ' и комплек-
Н'Ьтьность. Азоналъностъ — изменение ко\ в Причина
Сов’ связанное с проявлениями эндоюнных и наличие ма-
^ональности — неоднородность земной по своео'бразие мссг-
сриков и океанов, гор п равнин на ма . Р• ^т]0ВНЯ уплаЖнепия
1Х Факторов: состав горных пород, 1 ’ шен„с вулканов и
1 Азонален эндогенный рельеф,
Агонических гор, строение материке >
Тб"7
Широта
SO-----
'Чпгые
Л‘°ЛИСТВС
Ze леса
Пояс
----------------- 80’
> Арктический
“ ---У--- 70'
\\\'*" Субаркти-
~ ~ ' Лческий
/• бо-
с^сА h' v 5°с
rJ Умерсн-
Хный
--А----- 4(у
КУСТ*?.
1НЙК'>У
ZZ
Листов.
ВСЯКО л
лсса^
л,,
Д г
Г’^Сса /
^wsa.?n"'
— зо*
„Г! .Тропический
/У ------- 20"
Gy Субэква-
г \ термальный
Ч--------- Ю*
Экватор
- ,---- о*
Субэква-
ториальный
-------- 10*
^Полупуст
w£ecTKb,
\'<\леса 1
Va^vct,
«^/Луга.
материковые лсдл,(^
_ Границы поясов -------Теплые течения
не суше и морс
Тропический
------------------ 30'
Субтропический
------------------ 40'
Умеренный
------------------ 50'
Субантарктический
------------------60'
Антарктический
------------------70‘
Полярные пустыни
<— Господствующие
Границы зональ-
ных типов ланд-
шафтов
Холодные течения
ветры
Границы секторов
Рис. 32.1. Схема географических поясов и основных зональных типов
ландшафтов на гипотетическом материке
368
Существует две основные формы проявления азональное™
секторность географи 1еских поясов и высотная поясность
в пределах географических поясов выделяется три сектопа -
материковый и два приокеаничсских. Наиболее ярко сскторносп,
выражается в умеренном и субтропическом географических по-
ясах. Слабее всею секторность выражена в экваториальном и су-
барктическом поясах.
Азональное в; ияние на географическую зональность проявля-
ется в формировании высотной поясности. Высотная поясность —
закономерная смена поясов от подножия к вершине горы. Высот-
ные пояса не копии, а аналоги широтных зон. В основе их выде-
ления лежит уменьшение температуры с высотой, а не изменение
угла падения солнечных лучей. Кроме того, в горах изменяется
спектр солнечной радиации: возрастает доля ультрафиолетовых
лучей. При подъеме в горы уменьшается давление. При подъеме в
горы не наблюдается изменения продолжительности дня и ночи.
как при перемещении от экватора к полюсам.
Нет единого мнения по поводу того, зональна или азональна
высотная поясность. Ф. Н. Мильков относил высотную поясность
к проявлению зональности. Он писал, что горные ландшафты
нельзя рассматривать как азональные образования Есть геогра-
фические зоны равнин, отличающиеся сравнительно простым
строением, и есть географические области горных стран, харак-
теризующиеся более сложной структурой, изменяющейся в
горизонтальном и вертикальном направлениях. С В. Калесник
полагал, что высотная поясность азональна. Н.А. Гвоздецкий счи-
тает, что наблюдаются как бы две формы географической
зональности: горизонтальная — на равнинах и высотная
в горах. А. Г Исаченко пришел к выводу, что сушествуе три
зональные закономерности: широтная поясноыь (широтная
зональность), секторность (меридиональная зональное ь) и вы-
сотная (вертикальная) поясность.
Высотная поясность имеет много оощего с торг зонтально! зо
нальностью: смена поясов при подъеме в юры происходит в гои
же последовательности, что и на равнинах при дв1,^”пи °*? ‘
т°ра к полюсам. Однако смена поясов в юрах пр л
Рее, некоторых зон — аналогов высотных поясо зP х
Например, в горах существует пояс субальпийских и альпийских
лУгов, которого нет на равнинах. тем в ка-
Структура высотной поясности в горах ог^ ' _ распо1ага.
Ком секторе — континентальном или оксая / _ ситьно развиты
,отся горы. В континентальных сектор; х1 ^Тиче'скаяснеговая
^са ПустЬП.ьНГИ1лупусть^^ чем в приоксанн.
Раница располагается на 700 НЛ преобладают пояса
'-ском секторе. В приокеани юском Р
;,есов (рис. 32.3).
369
Рис. 32.2. Структура высотной поясности ландшафтов в континентальных секторах материков:
1 — ландшафты листопално-вечно зеленых (субэкваториальных) лесов; 2 — ландшафты муссонных лесов; .? — ландшафты
саванн, 4— колючие и суккулснтныс редколесья; 5— буковое редколесье; 6— травяные луга; 7— хвойные леса с верещатника-
ми: 8 — бамбуково-папоротниковые леса
Рис. 32.3 Структура высот ной поясности ландшафтов во влажных приокеанических секторах материков
I — ландшафты листопадно-вечнозеленых (субэкваториальных) лесов; 2 — ландшафты субтропических муссонных лесов
Высотная поясность в горах зависит от особенностей рельефа
топ Боль ное значение имеет экспозиция склонов На южных и
северных на наветренных и подветренных склонах формируется
пазньнТ спектр поясов. На наветренных склонах может произрас-
тать пес на подветренных склонах - в более засушливых услови-
ях - степь В межгорных котловинах формируется инверсия вы-
сотных поясов, обусловленная стеканием в котловины холодного
воздуха. В результате на дне котловины располагается тундра, на
склонах — хвойный лес.
Между горизонтальной зональностью и высот нои поясностью
существует взаимосвязь. Высотная поясность начинается в горах с
аналога той зоны, в пределах которой находится подошва горы.
В горах, находящихся в степной зоне, первый высотный пояс —
горно-степной. Количество высотных поясов в целом зависит от вы-
соты гор и широты места. Самый простой! спектр наблюдается в го-
рах полярных широт — там существует единственный пояс ледни-
ков. В умеренных широ тах уже от трех до пяти поясов, в экваториаль-
ном поясе развивается самый полный спектр высотных поясов
Наряду с высотной поясностью можно говорить о глубинной
поясности подводных ландшафтов. Ф. Н. Мильков выделяет мел-
ководные ландшафты шельфа, батиальные ландшафт ы материко-
вого склона, абиссальные ландшафты ложа оксана и ультраабис-
сальные ландшафты глубоководных желобов.
По мнению академика К.К.Маркова, основной закономерно-
гыо географической оболочки следует считать полярную асим-
метрию. Она проявляется в неодинаковости строения и истории
разви ия обоих полушарий. Сама фигура Земли асимметрична, се-
верная полярная полуось на 30—100 м длиннее южной и поэтому
сжатие Северного полушария меньше. Суша в Северном полуша-
рии занимает 39 % площади, а в Южном - всего 19 % Северному
д^°ВИ10МУ 41 Северного полушария соответствует материк
ппипопмитг! жного‘ ® Северном полушарии находятся наиболее
ский) a КИ МН°" Коры (щиты Балтийский и Канад-
ничес’ких вп итин*! \На этих шиРотах — Цепочка океа-
тическаяь Бош шая 1^рика“°"ЛнтаРктпчсская. Австрало-Антарк-
формами 72 90 У ЮЖНЫХ матеРИков занята древним и плат-
Six™северных -тс₽ик°в °б-
ном полушарии есть пож ,^"КаннозоИскими горами. В Севср-
Гималайский). протянувшийся в !>1Х Складчатых ðР(Альпийско-
га ему в Южном полушарии нет Иротном вправлении. Анало-
Аснмметричность суши и '
ность в распределении ^воиств^пУ,-?'^ ’07^Зй Собой асимметрич-
ладания водной поверхности .Дп™ компонснтов. Из-за иреоо-
нсе, годовая амплитуда темпе™.полушарии климат ров-
течения в Северном г.огуи.апии иг’п’” Се,н’рном “ 14 Те"ЛЬ'-
^„2 Р РаспР°страняются в Северный
Ледовитый оксан, в Южном полушарии - не далее 35’ ю.ш
В Южном полушарии Ан арктида имеет мощное материковое оле-
денение. В Северном юлушарии мала площадь материкового оле-
денения, зато оолыпая многолетней мерзлоты
’ различие между Северным и Южным полушариями прояшта-
ется и в распределении растительности и животных: в Северном
огромную п ошадь з нимае тайга, в Южном — аналога ей нет
В Южном полушарии отсутствуют зоны тундры, лесотундры, ле-
состепи. пустынь умеренного пояса. Отдельные виды раститель-
ности встречаются только в Северном полушарии (сосновые сек-
войи. таксодиевые). Отличия проявляются и в животном мире.
В Антарктиде живут пингвины, в Арктике — белые медведи. В Юж-
ном полушарии живут ламы, утконосы, ехидны, кенгуру, сумча-
тые волки, киви, коала В Северном полушарии — двугорбые вер-
блюды, яки.
Имеющиеся палеогеографические материалы свидетельству-
ют о том, что полярная асимметрия биосферы отмечалась и в
прошлые геологические эпохи. Например, в настоящее время в
Южном полушарии обитает 17 видов пингвинов. Остатки иско-
паемых пингвинов (22 вида) обнаружены только в Южном полу-
шарии.
Глава 33
ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ
ОБОЛОЧКИ. ПРИРОДНЫЙ КОМПЛЕКС
33.1. Природные комплексы
Дифференциация географической оболочки « „пи-
го планетарного комплекса на объективно су,1К^г°'
родные комплексы разного ранга Дифферентйш1
нальных и азональных причин. .млноеппо-
Природный комплекс (ПК) ‘’СкХек^
взаимосвязанных ^и,1ькова^ в современной
иолес низкого ранга (определение _ х прпНаллежит важней-
еографии учению о природных на прцродно-территори-
Шая роль. Природные комплексы дс . я На^боЛсе изучены при-
^ъные{ПТК) и природно-акваяиньи ( и я|енис природно-ак-
Родио-тсрриториальные комплексы _ Природный комплекс
нальных и донных систем — дело . участком поверхнос-
•Рактеризуется относительно одн Р ЬичссК11М положением.
т,й единство которого обусловлено I пределах при-
чиной историей развития, прочем..
Родными процессами.
373
Все природные комплексы образованы взаимодействием ком-
поненюГК компонентам ПК относятся горные породы, вода,
во“" растения животные, почвы. Родь компонентов в природ-
ных комптексах учеными оценивается по-разному Н Л. Солнцев
считает, что в зависимости от силы влияния компонентов друг на
invra они могут быть расположены в определенной последова-
тельности. начиная с наиболее «сильных»: земная кора (литоген-
ная основа), воздух, вода, растительность, животным мир. Он от-
водит литогенной основе роль ведущего фактора в формировании
и устойчивости ПК. Под литогенной основой понимается комп-
лекс геолого-геоморфологических особенностей изучаемой тер-
ритории включая стратиграфию, литологию горных пород, тек-
тонику. рельеф По мнению Солнцева, «главной причиной, оп-
ределяющей обособление и дальнейшее формирование физико-гео-
графических единиц, всегда является геологе-геоморфологическая
основа». Такого же мнения придерживались П. П. Ссменов-Тян-
Шанский, П А.Тугковский и др
Впервые мысль о равнозначности всех компонентов была выс-
казана В. В.Докучаевым применительно к почве. Ученый считал,
что почва есть результат взаимной деятельности климата, расти-
тельности. животных, подпочвы (т.е. грунтов). Все они принима-
ют равнозначное участие в образовании почвы Позднее принцип
равнозначности развивался Я. С. Бергом Докучаев сравнивал ланд-
шафт с организмом, в котором части обусловливают целое, а
целое части, и нельзя изменить какую-либо часть ландшафта,
нс изменив ландшафт в целом (Я. С Берг, 1947).
На определенном этапе развития природною комплекса роль
компонентов может изменяться. Например, при зарастании озера
и прес бразовании его в болото ведущую роль приобретает расти-
тельность На образование природных комплексов коралловых ри-
<ро?г ольшое и ь ис оказывает деятельность живых организмов.
пзаимосвязань1 не только в пространстве, но и во
некие кпим Р?звитис пР°исходит сопряженно. На всякое изме-
животныесос б i?"т - ЬНО реап,РУют водоемы, растительные и
мгновенной каж П0ЧВЬ1 и РельеФ- Правда, реакция не бывает
Быстрее всего реапф^т ра^те^цпе^'10 “РСМЯ ЛЛЯ перестр(>',ки
то, что комп, .пен . JXX ™В“ч°
та в соответствие друг с дпугом п "!аются «стремятся при»-
ксредко опред еляют как попет.’ По')то',У природные комплексы
Ряд авторов bZX S“HCTI,e',',0-BpeMe,,HMC системь’-
сы: полные комплексы обраХсяТ’"1"' природные комплск-
полных присутствуют о iuh'u и 0ТС семи компонентами, в не-
ние условно,' напримерОднако ЭТ0
ооразуются благодаря взаимна е 1 ССЬ| (неполный комплекс)
есть вода, организмы и neon™-! ?ПИЮ вссх компонентов, в них
Р-ани iccKoe вещество
374
Природные комплексы по своим размерам и сложности пот
разделяются на планетарные, региональные и локалшы^ипо^и
ческие). Планетарным природным комплексом является сама гео
графическая.ооолочка к региональным относятся материки ф -
««-географические страны и области, физико-географиче-
ские пояса и зоньг Локальные природные комплексы приурочены
к мезо- и микроформам рельефа - оврагам, речным детинам
моренным холмам.
33.2. Понятие о геосистемах
В научной литературе используются термины природный ком-
плекс, природно- территориальный комплекс, природно-геогра-
фический комплекс, геосистема. По мнению ряда ученых, при-
родный комплекс является синонимом геосистемы. Однако тер-
мин геосистема более широкий, к геосистемам можно отнести
как природные, так и производственные комплексы.
Термин геосистема предложил Б. В Сочава в 1963 г. Он считал,
что понятие «геосистема» охватывает весь спектр географических
объектов — от географической оболочки до элементарных струк-
турных подразделений. Понятие «геосистема» содержит особый
акцент на системную сущность объекта, на его принадлежность к
системам как универсальной форме организованности в природе
Геосистема обладает одновременно свойствами континуально-
сти (непрерывности) и дискретности (прерывистости). Контину-
альность в геосфере обусловлена взаимопроникновением ее ком-
понентов, потоками вещества и энергии, глобальными кругово-
ротами. т.е. процессами интеграции. Дискретность — проявление
процессов дифференциации компонентов, обусловлена внутрен
Неи структурой системы, в которой отдельные части выполняют
свои функции в составе целого. Дифференциация и интеграция
осуществляются в природе одновременно и должны рассматри-
ваться в диалектическом единстве. Нередко один и тот же ко.мио
нент выполняет обе функции Например, рельеф создаст бо шшие
контрасты между геосистемами и он же направляет по’о*'’ ° ’
проходящие по нескольким системам. Единый э₽° печной
ЧУлятивный процесс объединяет все раз-
Долины. Однако внутри долины одни форм Р
‘мыв, на других начинается акк^Хйствами: целостностью.
Геосистема обладает следующими с лУмлИ/л.-лй и ню-
стРУктурой, устойчивостью, фу нкиионирова
. МКЛЯется ее целостность. Эю
Важнейшим свойством гсосиспя "' ои суммс комп0нентов.
На’’ит, что систему нельзя свести к Р новос образование
3 их взаимодействия возникает ка’• способность проду-
К новым качествам геосистемы относится се
пировать биомассу. Биологическая продуктивность - это рсзуль-
S сложного природного механизма, в котором участву-
ют вес компоненты. Целостность системы проявляется в ее отно-
“ тельной автономности и устойчивости к внешним воздействи-
ям в наличии объективных внешних границ, упорядоченности
структуры. в образовании тесных внутренних связей.
Геосистемы относятся к категории открытых систем. Эго зна-
чит чю они пронизаны потоками вещества и энергии, связыва-
ющими их с окружающей средой. При взаимодействии компонен-
тов происходит их преобразование. Часть веи л с гва, взят ого из од-
ной оболочки, может отдаваться в др^ гу ю и.ш выводи i ься из кру-
говорота на миллионы лет.
Геосистемы характеризуются функционированием, динамикой
и развитием. Функционирование рассматривается как устойчивое,
повторяющееся изменение, связанное с суточными и годовыми
ритмами. Динамика выражается в существенных сменах состояния
систем, обусловленных, например, колебаниями климата. Одна-
ко природные комплексы при этом не меняются, остаются преж-
ними. Динамические изменения говорят об определенной устой-
чивости систем, их способности возвращаться в первоначальное
состояние. Развитие — направленное (необратимое) изменение,
при котором начинается смена одного природного комплекса дру-
гим. Прогрессивное развитие присуще всем геосистемам. Перестрой-
ка локальных систем может происходить очень быстро об этом
свидетельствуют такие процессы, как образование оврага, зарас-
тание озера. Время трансформации систем регионального ранга
измеряется геологическими масштабами.
Геосистемы обладают сложной внутренней структурой. Дщ них
хараг ерна вертикальная (ярусная) структура и горизонтальная,
ертикалыгая структура образуется компонентами, горизонталь-
ная - взаимными сочетаниями систем более низкого ранга. Струк-
ч'астрДР^п^ЛаГаеТ 'J6 только взаимнос расположение составных
щегемообо^н LC -ЬГ ИХ соединения- Примерами вертикальных
ных осадков "rhiir^T потоков МОГУТ служить выпадение атмосфер-
относитея твижетРаПИЯ ИХ В г₽упт- горизонтальным потокам
переносы возХых XVronT*’ СТСКЯНИе падзсмных ВОД’
в горизонтальном направлении
33.3. Ландшафт. Морфологическая структура ландшафта
из не1сикого^™ыка* Дот,ТСТ мсжлУиаролное признание. Он взят
В научную а,Х™^3еМЛЯ " Schafl ~ взаимосвязь),
немецким ученым А. Гоммейепп <<л*ндшаФт,> был введен в 1805 г.
мевал совокупность обозосвяеч М' ОДландшаФтом он подразу-
заключенных между ‘П Х И3 олн°и точки местностей,
жду ближайшими горами, лесами и другими
з/о
частями земли. В нашей стране развитие ландшафговедсния свял
но с трудами выдающихся географов Л С Бепгч л л г
"° с.В Калесника, Ф Н. Милькова и др Р ’ А Л’Григор1^
Известны три трактовки географического ландшафта.
Ландшафт территориально ограниченный участок земной
поверхиос ги, характеризующийся генетическим единством и тес-
ной взаимосвязью слагающих его компонентов То есть ландшафт
имеет вполне определи н нос место в системе таксономических еди-
нив. Этого определения придерживались А. А. Григорьев, Н. А. Солн-
цев, С. В. Калесник, А. Г. Исаченко В этой трактовке ландшафт
близок к понятию физико-географический район.
Ландшафт — обобщенное типологическое понятие физико-гео-
графических комплексов. Эта точка зрения развивалась в трудах
Б.Б Полынова, Н.А. Гвоздецкого. В одну типологическую едини-
цу включаются территориально разрозненные, но сходные отно-
сительно однородные комплексы. Ландшафт характеризуется
однотипной растительностью, увлажнением, но территориально
может находиться на разных континентах. Ландшафт степей суще-
ствует на разных материках в Северной Америке, Евразии
Ландшафт — общее понятие, синоним региональных и типо-
логических комплексов любого таксономического ранга. Его мож-
но сравнить с такими понятиями как климат, рельеф, при опре-
делении которых не имеется в виду конкретная территория Этого
определения придерживаются Ф Н.Мильков, Д.Л.Арманд.
Ю. К. Ефремов
В СССР существовал государственным стандарт понятий и тер-
минов. В ГОСТе предусматривалось определение ландшафта как
общего понятия. Ландшафт — территориальная система, состоя-
щая из взаимодействующих природных и антропогенных ком о-
нентов и комплексов более низкого таксономическою ранга
При всех различиях определений ландшафта между ними есть
сходство в самом главном — признании взаимосвязей между эле-
ментами природы в реальных природных комплексах.^
Ландшафт представляет собой сложное природное оора юв<
Он состоит из более мелких природных комплек ~
морфологические части ландшафта фации, урочищ .'
ные - подурочища и местности). Они опред^яют мо^олон^
скую структуру ландшафта, образуя в его пре
сочетания г1Мый простой природный
Физико-географическая фация 1 тнопо шестью при-
хомплекс, характеризующийся наибольшей однородное р
родных условий. Для нее характерно: микроформы
— положение в пределах o.ihoi - склона):
Рельефа (склон, вершина холма. почвообразук)шнх по-
~~ одинаковый литологический и
РОД и одна почва;
_ одинаковый режим тепла и влаги, один микроклимат;
в Хстшениой растительности границы фации хо-
рошорастительность - фация совпадает с фитоценозом.
Потмеп фации - пологий склон холма северной экспозиции с
дернопо-срсднеподзолпстымп. суглинистыми почвами под ело-
во-широкол1 ветвенным лесом
Упочише — природный комплекс, ооразованныи закономер-
ным сочетанием фаний или их групп (подурочиш). Обычно урочи-
ще соответствуют мезоформе рельефа. Для них характерно опре-
деленное сочетание почвообразующих пород, режимов тепла и
влаги и почвенно-pac гительного покрова. Примером урочища яв-
ляется урочище холма или оврага.
Ландшафты состоят из набора урочищ. Каждый ландшафт ин-
дивидуален, однако существуют похожие ландшафты, имеющие
общие черты.
Глава 34
ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ.
КАРТОГРАФИРОВАНИЕ ПРИРОДНЫХ КОМПЛЕКСОВ
Физико-географическое районирование заключается в выявлении
и картировании природных комплексов, обладающих внутренним
единством и своеобразными индивидуальными чертами и их все-
сторонней характеристике. По мнению Н. И. Михайлова (1955).
физико-географическое районирование включает «комплекс
вопросов, связанных с глубоким изучением причин дифферен-
циации и обособления отдельных участков географической срс-
С мзучением хаРактера структуры и процессов на этих ло-
тжемир пр-^ТКаХ’ выявление этих участков и их границ и изоб-
те > Ф14чнк'лЛЬТаТ°В работы на специальной географической кар-
нить схо стнп 11СпГРаС)ИЧеСК°С райоииР°вапне позволяет мстано-
геХ^киё^”
геосистем. Рности, показать сложность структуры
° 70-х голах хх °счи-
ность заключалась в том что клф,,зи:,еск«»'« географии. Труд-
является частью комплекс дь,и природный комплекс
комплексы более низкого очнг/п ВЬ1С0К0Г0 ра,,га " включает
темы таксономических (расположена^ОВадась Р^Р^отка сис-
ке) единиц. Сложность па 13 опРслелснном поряД-
ческих единиц обусловлена г> ь СЛИной системы таксономи-
ных комплексов проис-vn iи г г,t'1’ ЧГ0 диФФеРСНЦиання природ-
ЛИГГЮДВДИ"Ниемзо,1альныхиазона.'1Ь-
3 /о
„ых факторов, которые накладываются друг „а друга Ел,,,,,,,,
системы таксономических единиц не существует, райо,шроХ
ние осушествлястся по зональным или азоиалы.ым при, акам
иногда используется система единиц, в которой чередуются оба
этих признака.
По зональным признакам географическая оболочка делится на
географические пояса, зоны и подзоны Деление по зональному при-
знаку7 разработано А. А.Григорьевым.
Географический пояс шире но вытянутая полоса на земном
шаре, выделяемая по радиационным условиям. Гранины их со-
впадают с границами климатических поясов. А. Г Рябчиков счита-
ет, что «поско тьку энергетической основой ландшафта является
солнечная радиация, проявляющаяся через дифференциацию тепла
и влаги, то нет ничего удивительного в том, что в основу класси-
фикации географических поясов положены климатические фак-
торы в сочетании с подстилающей поверхностью...» С другой сто-
роны, по мнению И А.Солнцева, зональные единицы не могут
служить единицами комплексного физико-географического райо-
нирования, так как они не являются полными природными ком-
плексами. По геолого-геоморфологическому строению они раз-
нородны и едины только в биоклиматическом отношении. На
Земле выделяются следующие географические пояса: экватори-
альный, два субэкваториальных, два тропических, два субтропичес-
ких, два умеренных, субарктический, субантарктический, антарк-
тический и арктический. Они опоясывают весь земной шар, i ро-
ходя по материкам и океанам. С. В. Калесник выделяет пять по-
ясов — два холодных, два умеренных и жаркий. Р.А. Ерамов не
выделял субэкваториальный пояс, включая его в тропический.
Географическая зона — полоса, выделяемая по соо нои нию
тепла и влаги, что приводит к общности биологических компо-
нентов (биоценозов). Различия в соотношении тепла и влаги про-
являются только на суше, на океане зонь не . е лю с ’•
Географическая подзона — наименьшее 301!cL ьн^е
ние, выделяемое по степени выраженности он- ь > ПОКпОва
Принимаются во внимание особенности РасГИТ^ ’ НЯГпавлс-
Теоретически в каждой зоне, вытянутой в и1,‘Р 'ьнх"юи‘юж_
нии. можно выделить три подзоны: северную с <
Попытка установления *оличсст^
кренциации поясов и зон была предг р {акон географиче-
М И Будыко. Они разработали периодически пояса выделяются
ск°й зональности. На графике географ реографИЧеские зоны
По Радиационному балансу (Р’Н- т.е. по соотношению
Длятся по радиационному индексу сум . испарения
Радиационного баланса и теПЛОпи’ ,мнпй график позволяет
Нового количества осадков. Построенный rpaj
Рис. 34 1. График географической зональности
проследим» смену зон от пояса к поясу в зависимости от радиаци-
онного баланса и внутри поясов — в зависимости от условий
увлажнения. При одинаковом значении радиационною индекса
сухости в каждом гсо1р«фичсском поясе развивается подобная зона.
Например, при индексе, равном 0,8, во всех поясах развивается
зона лесов. Однако экваториальные леса отличаются от лесов уме-
ренного пояса Следовательно, своеобразный облик географиче-
ской зоне придает соответствующий географический пояс
По азональному признаку выделяются следующие таксономи-
ческие единицы: физико-географическая страна, физико-географи-
ческая область, физико-географический район.
Физико-географическая страна — часть материка, сформиро-
вавшаяся на основе крупной тектонической структуры и обнпю-
мя* vmVv,A,,ieCKO10 рсжима в неоген-четвертичное (N —Q) вре-
евоей mvk-n-nс 11,нетвом орографии, макроклимата и
Слетовчгеч1н\ л'1и°НТаЛЬНЫХ30Н И вь,сотнь,х поясов.
-н;ографн<1е^,~ХХя?ИИМП ПР“ ФИЗП'
структуре1’(гиит-ь щптк 0Прсделснно‘‘ крупной тектонической
нпй (N — Q)tlaK 1ЦЛЯ Тс,ШН11Ия новейших тектонических движе-
- единая история развития в N-0 впек<«-
— единство макропе и edr, - ж время.
плоскогорья): 4 ^ооширные низменные равнины.
- единство макроклимата;
>80
, своеобразное проявление горизонтальной зональноеги и
ыс0тной поясности зональности и
Примеры физико-географических стран - Восточно-Европей-
I свя равнина. Западно-Сибирская низменность. Урал Единицы
.того ранга рассматриваются в школьных курсах физической гео-
графим
Приведем примерное описание физико-географической страны.
Восточно-Европейская равнина приурочена к древней докембрий-
ской платформе. испытавшей в N-Q время преимущественно поднятия
Она характеризуется небольшой высотой (170 м), чередованием низ-
менностей и возвышенностей. Среди четвертичных отложений преобла-
дают ледниковые и водноледниковыс. Климатумсрснно-континснтальный.
мерзлоты пракзи icckh нет. Развиты лесные зоны', на севере — тайга
дмсс * смешанные и широколиственные леса, на самом юге — лесостепь
и степь.
Физико-географическая область — часть физико-географиче-
ской страны, обособившаяся главным образом за N—Q время под
влиянием тектонических движений, морских трансгрессий, мате-
риковых оледенений или деятельности талых ледниковых вод, с
однотипной морфоскул ьптурой или их закономерным сочетанием,
с одним типом климата и своеобразным проявлением зональности
или высотной поясности (например, Мещерская низменность,
Среднерусская возвышенность, Окско-Донская низменность).
Физико-географический район (ландшафт) — часть области, од-
нородная по зональным или азональным признакам. Это генети-
фодогпческой структурой.
Система таксономических единиц может быть образована че-
редующимися зональными и азональными комплексами. Напри-
мер: материк — пояс — страна — зона—область— подзона — район.
Здесь зональными единицами являются пояс, зона, подзона, ос-
тальные — азональные. По мнению Ф Н Милькова, этот подход
является единственно правильным, он отмечает, что в природе
существуют комплексы, несущие на себе в равной х*ере зоначь-
Ныс и азональные признаки. Однако, по мнению . * ’
есть серьезные недостатки при такой системе едп' единиц
что нарушается реальное соотношение. сопод"- ’HbI сле-
Г^ионпрования. Например, зона рас: о. иает ооошо цзвесг-
°вательно, должна являться частью странь. х законо-
н°. что «любая зона как проявление . .., с0 страной не
Мерностей особого рода ни в каком сопод
Годится». использована двухрядная
Г*РИ районировании может оыть том _ азональные
истема единиц: в одном ряду зоназьнь - Р. Например,
вминая с района они объединяются в один Р
?S I
r, т- пояс—зона—подзона—район. Азональные ели-
юнальныс сдипш г нт_страна—облаегь—район. На гео-
пипы- мятеоик—cvoKOHTHHCHi vipan«
графических картах
система сда'шш была предложена А. М. Рябчиковым, Д. Л. Арман-
дом, А Г. Исаченко и др- По мнению А. Г. Исаченко, физико-гео-
графическое районирование должно вестись по двум ряд ш — зо-
нальному и азональному. Такое деление соответствует двум
основным закономерностям географической оболочки зональ-
ности и азональное™. Высокие единицы районирования (геогра-
фический пояс или материк) нс могут считаться однородными
сразу и в зональном и в азональном отношении Го ько на более
низких единицах районирования наблюдается однородность по
двум признакам. Все карты физико-геофафического районирова-
ния отдельных материков в «Физико-геофафическом атласе мира»
(1964) построены по этому принципу. На картах показаны нс свя-
занные между собой системы таксономических единиц: красоч-
ным фоном выделены географические пояса, зоны и подзоны;
линиями разного цвета и толщины — физико-географические стра-
ны и области. Причем границы зональных и азональных единиц
не совпадают между собой.
В системе таксономических единиц Д.Л. Арманда вначале идет
два параллельных ряда единиц — по зональному и азональному
признаку. К зональным единицам относятся следующие: пояс,
зона, подзона, полоса, подполоса. К азональным единицам автор
относил материк, провинцию, подпровинцию, область, под-
область. Далее двухрядная система преобразуется в однорядную:
район, подрайон, урочище, подурочище, фация.
Помимо физико-географического районирования существует
и друюй вид систематики природных комплексов — типологи-
ческая классификация. Систему таксономических единиц типоло-
гических комплексов разработал Ф Н Мильков. Типологические
комплексы, обладая морфологическим (внешним) единством, в
отличие от региональных единиц характеризуются разорванным
^ш0,пр?С00ТВе1СТВ,’И с Т1,пол01Ичсской классификацией Миль-
оол! и пилм кТ™ "рироднь,х комплексов (ландшафтов), типы,
ландшафтов гулпы ланд1иаФггов совокупность различных типов
имного обмена RPinpX П° интсиснвности и направленности вза-
ониой контоастнлгт^лВпМ И энергией> определяемых гравитагш-
но-котловинные п пчпм Ыделяются горные, предгорные, межгор-
териков и островов - объсдишпотс^*' суш“ - ма'
ди.аф1а - Лим^ня^“X! ?дсл лан?|"афт°в-Тип л;|Н;
сходных но своей морфологии L ландшафтных комплексов,
ческим процессам характер
ние.м тепла и влаги Тунтпошн. щихся определенным соотноше-
- -I и. лесостепной, степной — примс-
W
ры типов. Роды и виды природных комплексов выделяются по ха-
рактеру рельефа, растительности.
По мнению К. В. Пашканга, сравнивая физико-географическое
районирование и типологическую классификацию, можно заме-
тить, что в системе физико-географического районирования чем
выше ранг природного комплекса, тем он своеобразнее. При ти-
пологической классификации получается наоборот чем выше ранг
природного комплекса, тем меньше выражена его индивидуаль-
ность.
Изучение и картирование природных комплексов имеет не толь-
ко научное, но и большое практическое значение. Результатами
картирования природных комплексов пользуются в сельском хо-
зяйстве, в строительстве, при создании охраняемых территорий.
Оно должно стать основой для долгосрочного географического
прогноза.
Глава 35
НООСФЕРА
35.1. Понятие о ноосфере
Постепенное развитие живого вещества, появление человече-
ского общества приводит к изменению качественного состояния
географической оболочки, формирование нового этапа — ноо-
сферного. Термин «ноосфера» предложил французский ученый
Э.Леруа в 1927 г. Ноосфера — сфера разума (ноос — разум).
В своей книге «Феномен человека» (1987) П.Тейяр де Шарден
определил ноосферу как «новый покров, мыслящий пласт, кото-
рый, зародившись в конце третичного периода, разворачивается
над миром растений и животных — вне биосферы и над ней». Эво-
люцию человека он представлял как прсджизнь жизнь - мысль
и сверхжизнь.
Учение о ноосфере разработал русский ученый В. И. Верная
ский. Он считал, что биосфера (в современном представлении -
географическая оболочка) на определенной стадии разви гия встз
пает в новый, ноосферный этап развития. Нт »тог стадии раэви
тия во взаимодействие вступает новый компонент - человс с
ское общество. «Ноосфера. - писал В-И-Бернадскми, есть
новое геологическое явление на нашей план^<'- гд. можст и
человек становится крупнейшей геологичес от скоейжиз-
должен перестраивать своим трудом и мыслыо с о. < Боков
ни, перестраивать коренным образом». Р«Д У™ >ТанХо-
Ю.П Селиверстов, И. Г. Черванев) пРс^ага^^
сфера, считая его более широким, чем но <] Р<-
383
vnfY пебчять термин техносфера Ученые считают,
других, лучик >потр _ с географической оболочки., экологц-
что современное « энсРгетическпе кризисы, которые по-
ческие. эконс 'f,'тва „е позволяют говорить о сфере ра3у-
хи Однтко п я ноосферой вовсе не понимается сфера, образе-
ма. идиако ш щ ч зрения человека деятельностью. По-
SXSXn мопЛыть как положительными. так”,
°ТРВ щюсфере^че^овечес^о^ познавая законы природы
и развивая технику, становится крупнейшей планетарной силой,
превышающей по своим масштабам все известные геологические
процессы.
По мнению В И. Вернадского, возникновение разума — есте-
ственный этап развития материи «Жизнь ... является не случай-
ным явлением в мировой эволюции, но тесно с ним свя ганны.м
следствием». Развивая учение Вернадского, Н.Н. Моисеев (1990)
писал «жизнь ... становится катализатором процесса развития». На
биосферном этапе катализатором явилось живое вещество. «Плен-
ка жизни, возникшая на поверхности планеты, многократно
ускоряла все процессы се эволюции за счет способности погло-
щать и утилизировать энергию космоса, прежде всего Солнца, и
трансформировать с ее помощью земное вещество». Таким обра-
зом. наша планета и космос представляют собой единую систе-
му. в которой жизнь, живое вещество связывают в единое целое
процессы, протекающие на Земле, с процессами космического
происхождения.
С появлением человека, человеческого общества планета из-
брала еще более мощный катализатор мирового процесса разви-
тия. Появился новый компонент — разумная, целенаправленная
деятельность человека. По аналогии с термином «живое вещество»
его, вероятно, можно назвать «разумное вещество». Появление на
Земле ра ма, интеллекта — это столь же закономерный этап ее
ра?вития, этап ее космической истории. Оно многократно уско-
ри_ о темпь^ практически всех процессов, протекающих в геогра-
гпмп^И оослочке В результате взаимодействия появились новые
дочки с^ми с?ожн?еРа ” Взаимоспязи самой географической обо-
действщ четлпр1ТЫ геограФнческой оболочки несут следы воз-
появитись палнпяТ ВОЗД-Х и вода стали антропогенными, в них
S” елнТм “Ые ВеЩестьа- нефтепродукты, другие за-
ем. Формируются 1-л^0ЧВ’ ОиЛалаюших естественным плодоролН
тоестТс^ свойства их пока изучаются Мес-
ныерастения и дом Тельнос и 11 животных занимают культур*
К компонентам добавился
Аналогично зеленим ^Ю6еческои деятельности. техновещество
зеленым растениям в техновеществе имеются про-
дуценты, своеобразные технические автотрофы, вырабатывающие
энергию, добывающие полезные ископаемые. Второй уровень гех-
новсщества связан с обработкой продукции (выплавка металлов,
производство деталей, синтез материалов). Затем идет получение
продуктов потребления. Имеются технические системы, связан-
ные с передачей, использованием и хранением информации. В пос-
леднее время появляются технические системы, утилизирующие
отходы производства, уменьшающие загрязнение географической
оболочки.
Очевидно, границы географической оболочки ноосферного
этапа должны расширяться. В результате антропогенного круго-
ворота меняется состав газов атмосферы, увеличивается коли-
чество углекислого газа, уменьшается содержание озона. Спут-
ники летают уже на высоте 1000 км. по оценке астрономов, в
любой точке Земли в зените каждые 48 минут проходит один
спутник. Одновременно в небе может находиться 1440 спутни-
ков. ракет-носителей, других деталей, нередко они падают на
Землю, образуя уже антропогенные метеориты. Антропогенный
круговорот охватывает верхний слой литосферы. Человек добы-
вает полезные ископаемые с глубины 2 — 3 км. самые глубокие
шахты доходят до 4 км. На поверхности литосферы рассеивают-
ся минеральные удобрения, накапливаются промышленные, бы-
товые отходы. Гидросфера полностью включается в антропоген-
ный круговорот: загрязнение пронизывает всю толшу воды, на
дне океанов накапливаются разнообразные отходы, в том чис-
ле и радиоактивные. В перспективе, вероятно, человечество
выйдет в космос и ноосфера будет охватывать всю Солнечную
систему.
Качественные отличия географической оболочки ноосферного
этапа развития:
— оболочка характеризуется разнообразиех! вешесгвенно!о
состава, первичное вещество преобразовывается, возникают но-
вые почвы, породы и минералы, культурные растения и жи-
вотные:
- возрастает количество механически извлекаемого материала
литосферы Оно уже превышает массу материала, выносимого реч-
ным стоком; .
— происходит массовое потребление продуктов фотосинтеза
прошлых геологических эпох, преимущественно в энергетических
целях. В ноосфере начинается уменьшение содержания кислорота
и увеличение углекислого газа, (среднегодовая тс мпс ратура
ты увеличивается, что обусловливает разогрев я„еп.
- присутствуют различные виды энергии
ная и термоядерная энергия. В некоторых районах с. ечной
на потоков техногенной энергии приолиж^с’ ' ии_
(табл 35.1 составлена по материалам книги .Природа и иивили
Табл и на 35.1
Распределение техногенной теплоты и солнечной радиации
в некоторых районах Земли
Район Плошадь, к.м2 Техногенная энергия, эрг/(см2 • с) Солнечная радиация*, эргДсм2 с)
Фербенкс. США 37 18,6 10’ 18,1 • 10’
Рурская область 10296 10,7- 103 50,4- 10’
Манхаттан. Нью-Йорк 59 630 • 10’ 93,7 10’
• 1 эрг = 10'7 Дж
ция», Р. К. Баландин. Л. Г. Бондарев). Нужно помнить о принци-
пиальном различии солнечной и техногенной энергий. Первая
поступает на Землю от «дарового» источника, вторая возникает
при использовании солнечной энергии, накопленной былыми био-
сферами. По некоторым оценкам, человек расходует энергию в
10 раз быстрее, чем она аккумулируется Процессы в ноосфере
приводят к рассеиванию энергии Земли, а не к ее накоплению,
как было в биосфере до появления человека;
— в пределах ноосферы наблюдается тесное взаимодействие
всех компонентов, приводящее к созданию новых систем: при-
родно-территориальных и антропогенных;
— в ноосфере проявляется разумная деятельность человека. Бла-
годаря появлению Разума возникает общество. Не общественные
формы бытия, они есть и у животных (термиты, муравьи), а об-
щество, совокупность индивидуумов, личностей, способных к со-
вместному труду, планомерной деятельности, кооперации, со-
вместной духовной жизни;
выходит за пределы биосферы в связи с огромным
тика обеспечившиеХННЧССК0Й революции- Появляется космонав-
ты Пооисхолит ПЬ1ХОД чсловска за пределы родной планс-
гь Происходит освоение космического пространства Создается
возможность создания искусственна s Р°стРанства создается
Ноосфера - это сфера Солнечной систеш Т™ планетаХ'
особой областью Солнечной систем, 7 ° Е буаущем станет
дельностью человечества ’ созданной творческой дея-
35.2. Антропогенные и культурные ландшафты
В бязи с воздействием человека и,
вошли понятия «антропогенный л 1 природУ » географию
дшафт». огенныи ландшафт» и «культурный лан-
386
Природный комплекс в настоящее время рассматривается как
сложная система, состоящая из ;1|)ух подсистем - природной и
антропогенной Природная подсистема образуется при взаимодеН-
ствии природных компонентов - воды, воздуха, горных порол,
растении, животных, почв. Антропогенная подсистема включает
две части: хозяйственную и управленческую. Думается, что это
экономический подход, в нем единый комплекс разделяется на
два блока и они как бы противопоставляются друг другу. Комп-
лексы ноосферного этапа должны обладать единством, они обра-
зую, ся взаим ’Действием всех компонентов, включая живое и ра-
зумное вещество.
Созданные людьми ландшафты называются антропогенными,
техногенными или искусственными. По мнению ряда авторов
(Л. П. Шубаев), термины «антропогенный и техногенный» не со-
всем удачны, поскольку ландшафты не созданы людьми, а только
ими преобразованы. Основные зональные компоненты — горные
породы, почвы, воздух, воду — человек пока изменяет мало. Со-
четание естественных и искусственных ландшафтов Л. П Шубаев
предлагает называть современными ландшафтами.
По другой концепции, антропогенными ландшафтами явля-
ются как вновь созданные, так и измененные человеком природ-
ные комплексы. По мнению Ф Н Милькова (1990), антропоген-
ный ландшафт — комплекс, в котором на всей площади или боль-
шей ее части коренному изменению подверглись все или один из
компонентов природного ландшафта. Антропогенные ландшафты
хотя и созданы человеком, однако находятся на поверхности Земли
и подвергаются воздействию природных факторов.
В развитии антропогенных ландшафтов различается две стадии,
ранняя, неустойчивая и зрелая, устойчивая. На первой стадии
происходит быстрая перестройка природного комплекса, приспо-
собление компонентов к новой обстановке, во никшеи при
вмешательстве человека. На второй стадии процесс р вития ком
плекса замедляется, он переходит в устойчивое сос^
родные комплексы, измененные человеком, но в чспты
воздействия не испытывающие, постепенно р р < .
естественных комплексов, однако к девственн
относить нельзя лппгрннь1Х лаидШафтов но поясам представ-
Распределенпе антропогенных iai д г
лено в табл. 35.2. ^пссшЬикаиии измененных или
Сложным остается во пр< . iq ссифицируют антропо-
созданных человеком ландшафтов «з—>.
юнные ландшафты соотношению ц - I изменения ,ю сраа
пп оиОу ^овеческои изменений.
нению с исходным состояци^^ш^ы можно разделить на шесть
По степени изменения вес ланд Ф
групп (А Г Исаченко, 1965).
Таблица 35.2
Распределение антропогенных ландшафтов по поясам, в а
(по В. А. Бокову и др.)
Пояс Земли промыш- ленного и городского назначения, дороги Земледель- ческая площадь, села, фермы Паст- бища и луга Леса, включая насажде- ния Непри- годные земли
Экваториальный 1 8 12 54 25
Субэкваториальны й 3 18 25 28 26
Тропический 2 9 31 12 46
Субтропический 3 17 27 14 39
Умеренный 6 26 13 38 17
Субарктический, Арктический, Антарктический 0 0 2 0 98
1. Неизмененные — ледники, нетронутые участки тропических
пустынь, заповедники.
2. Слабо измененные — естественные луга и пастбища, водоемы.
?. Нарушенные нерациональным использованием — вторичные
обедненные леса, маквис.
4. Сильно нарушенные и превращенные в бедленд — эродиро-
ванные, вторично засоленные, вторично заболоченные земли гор-
ные выработки.
? Преобразованные или культурные — поля, сады, плантации,
пирки.
6 Искусственные — города, села, дороги, плотины.
Но виду человеческой деятельности выделяются-
нв ‘ в свою очередь внутри
ные ZXTT лУг°во-пастбищные, садовые, смсшан-
м-тют 11 <* (1ПИТЧ/"СЦ"‘1ЛНСГОВ пашни, сады, плантации зани-
ш^ьэк^±^^°И су,ии (l4~19 млн ™2)- Предельная пло-
ляст 15 X ГТ 7 “ь,голиых;для эксплуатации земель состав-
иснользованы Ъ L-7" КМ ’ Те‘ все достУпные земли уже
iviuy населения 1С^1К с время площадь пахотных земель на
почв начала уменьшаться:™ ‘ШСЛСННОСТИ людей и Деградации
388
Площадь пахотных земель па душу населения, ia
1970 г.
1990 г
В развивающихся странах
0,28 0,20
В экономически развитых странах.0,64 0 56
2. Промышленные ландшафты. Наиболее развиты карьерные и
отвальные комплексы, терриконы, псевдокарст в местах подзем-
ной добычи полезных ископаемых. На Земле иа долю населенных
пунктов, промышленности и транспорта приходится 2% суши, в
наиболее развитых странах этот процент достиг 5 %.
3. Линейно-дорожные ландшафты, связанные с железными, ав-
томобильными и другого вида дорогами, пефтс- и газопроводами.
На весь мир приходится 24000 тыс. км протяженности автомо-
бильных дорог (18 млн км с твердым покрытием). Густота дорог
достигла 180 км/км2. Самая густая сеть дорог в Великобритании —
1580 км/км , во Франции — 1480 км/км*. В мире длина железнодо-
рожной сети составляет 1,2 млн км, в России — 87 тыс. км. Дли-
на нефте- и газопроводов к началу 90-х гг. в мире достигла
1.5 млн км (в США — 325 тыс. км. России — 66 тыс. км).
4. Лесные ландшафты (лесокультуры и вторичные леса на месте
вырубок и антропогенных гарей). Доля вторичных лесов велика.
В Черноземном центре России лесокультуры составляют 30 %
общей площади лесов. Раньше в СССР ежегодно производилась
посадка лесов на площади 1.1 млн га.
5. Водные ландшафты (водохранилища, пруды, каналы). К на-
чалу 90-х годов на планете эксплуатировалось более 40 000 водо-
хранилищ, их объем достигал 6 тыс. км . площадь водною зеркала
400 ты с. км2. К крупнейшим водохранилищам мира относятся Вик-
тория (Кения) — 204,8 км'. Братское (Россия) - 169.3 км Кари-
ба (Замбия) - 160,3 км3. По переброске стока первое место зани-
мает Канада. В бывшем СССР ежегодно перебрасывалось 60 км
воды. Протяженность искусственных водных путей в бывшем
СССР составляла 21 тыс. км (Волго-Балтийский канал 1100 км.
канал им. Москвы 128 км). „
6 Рекреационные ландшафты, зоны отдыха населения
активного туризма. . ,, пт(П|У
7. Селитебные ландшафты - ландшафты городов и других
населенных пунктов.
8. Беллигерапшвные (военные) ландшафты. Эго сторожевые кур-
ганы, крепостные валы, засеки, воронки взрыва. <раншси. По-
добные ландшафты имеют ограниченное распространение, свя-
занное с местами боев. Под Гамоовом сохранился земляной вал
XVII в. длиной несколько километров и высотой 4 5 м. Он бы i
сооружен в качестве оборонительного руоежа против наоеюв
189
~~Г 2'Г~2_" '2: Ji'..*.- -a-S : - ' — ~ — -
rr-z Сузше-
Оо □ослеэглакям клал inti вызелплся кулыурвые и аалгл&-
—ii ibi Д. Г Иса ЮТО
3<:z. гл t -•_ -1 ~ г;~ угу Т11с-‘!2т;;гъх-^ •
it:;*: -sr/j • ;•
•. ? — _ I 7 - >2 . 2 - 7 '. ~ '~z. - ~ -1 -2 _ 2T ~ - - -
-= ”>.Z-. Т7'Г - r zT,—z-~-_z
саокасЬ згавск от мвопк фааороаи но в осьоБеом ол^егел^-
екя аоспжавбс. вврымганым воза й<т— м чевовехг. Слепень
— из всех вшмж исжкгьзованяя земеж и^воркят мвж> <ютш
-г' < -1'С <77 77'е
возможному ) «сличению вжведо жаяк В нпхяорь
'-'- ri.-y.bi .-?С у.ГУ-- i- .“S'- -W-- Me
' У- ~'-г <_ — • . - - . -- -
_-•_. --- -у~гу УУ'У:
Г'. ’. 5 “ .< :
ттим*
усложнение его структуры, увеличение завоеванной им площади. Основ-
ной девиз этой фазы: «Будь тем. кем ты должен стать». Эта фраза харак-
теризуется выдвижением личностей-пассионариев, которые поднимают
массы народа и ведут их на героические дела.
Вторая фаза — акматическая (максимального развития). Длительность
фазы 300—400 лет. В эту фазу пассионарии перестают бороться за общее
дело и начинают бороться между собой за власть. Они организуют вок-
руг себя группы сообщников, ставящих преданность вождю выше пре-
данности общему делу Основной девиз фазы: «Будь самим собой». Ак-
матическая фаза характеризуются временными спадами и подъемами,
когда правительствам удается навести некоторый порядок Но следую-
щая вспышка ломает установившиеся нормы и начинается соперниче-
ство отдельных личностей. Общество может ограничивать деятельность
этих групп, отправляя их завоевывать новые земли в Америку или в
Сибирь.
Третья фаза — фаза надлома Основной девиз: «Только нс так, как
было».
За ней следует четвертая фаза — инерционная (золотая осень циви-
лизации). Длительность фазы 400—500 лет. Основной девиз: «Будь та-
ким. как я». В эту фазу наблюдается стрем пение к ограничению распрей
и убийств. Возникает новый идеал — отвлеченный идеал человека, кото-
рому надо подражать. Идеалом может быть император, правитель, свя-
той. Человек обязан стремиться к достижению идеала, однако быть луч-
ше пего он не может.
Пятая фаза — фаза обскурации (омрачения или затухания). Основной
девиз’ «Будь таким, как мы». В это время ценятся нс способности, а их
отсутствие; не образование, а невежество. Начинается упрощение струк-
туры этноса и его распад.
Отношение к природе меняется в разные фазы этногенеза. В фазе подье-
м. природу старались приспособить к своим потребностям и сохранить для
потомков. В акматнческои фазе природой заниматься было некогда.
В инерционной (|>азе силы населения направлялись нс на борьбу между от-
дельными группами, а на борьбу с природой. Был провозглашен лозунг
* е.ювек царь природы». Началось интенсивное сведение лесов, распаш-
ка । .рри горни, что привело к опустыниванию и интенсивной эрозии почв.
В инерционной фазе население живет за счет ограбления природы. Начина-
ется урбанизация, и этнос теряет связь с почвой, на которой он вырос,
тх™ “ ЛЮ°аИ система- этнос ”''ест свою структуру. Чем сложнее струк-
’ М tvT0,H,,Bec сам этнос. Он быстрее приспосабливается к окру-
W’CTaiiOBKC 11 •ч>'чше переживает ее изменения. Сложность етрук-
ппли'гсрР аИИЧная дета-ть механизма этногенеза, она возникает в самом
процессе становления этноса.
ctdvktxп V/n-iv4uC.Bi’ росс|"1ски11 еуисрэтнос (самая крупная единица в
ской Even r newni олчок к Развитию в ХП1 в., после распада Кисв-
пол1 :м- ппсиппж- ТПС МСЖД°УСО^НЬ1Х войн и набегов половцев Фаза
ния Ивана 1 °/!ЯД0^;,ст до ССРСДННЬ| XVI в. Во время княжс-
экономическогп были заложены основы политического и
Москва угвепди ia\-RnpCC1Ba м°еквы. При Дмитрии Донском (1350 — 1389)
руководящее положение в русских землях. Боль-
392
шои вкладI в становление Российского государсгва внесли Великин князь
московский Иванi ll In его внук - первый русский царь Иван IV Гроз-
ный. При Иване III (1440- 1505) сложилось территориальное ядро Рос-
сийского юсуд^ства, были присоединены Ярославль, Новгород Тверь,
Вятка, Пермь. При Иване IV (1530- 1584) были покорены Казанское н
Астраханское ханства, началось присоединение Сибири.
Российский супсрэтнос в XIV в. имел следующую структуру. Он под-
разделяется на десять Э1 носов: белорусы, мордва, великороссы, каре-
лы и т.д. Этнос подразделяется на субэтпосы. В этносе великороссов
имелось семь субэтносов, московиты, поморы, донское казачество и т.д.
Самыми малыми системами являлись конвиксии (купечество, дворя-
не, стрельцы) и консорции (ватаги, артели, землепроходцы). Консор-
ции это группы людей, объединенные одной исторической судьбой.
Чате всего они распадаются, но иногда существуют столетиями, превра-
щаясь в конвиксии — । руппы людей с однохарактерным бытом и семей-
ными связями. Например, землепроходцы, вместе со следовавшими за
ними на восток крестьянами, образовали конвиксию сибиряков. В субэг-
носс московитов выделялось восемь конвиксий и шесть консорций.
В середине XVI в. Российский супсрэтнос вступил в акматичсскую
фазу. Фаза продолжалась до конца XIX. При Петре I (1672— 1725) про-
изошло укрепление и расцвет Российского государства, развивалась тор-
говля, промышленность, основан российский флот. При Екатерине II
(1729—1796) к Российскому государству были присоединены Северное
Причерноморье, Крым, Северный Кавказ, западные украинские, бело-
русские и литовские земли Царствование Петра 1 и Екатерины II отме-
чены замечательными людьми: Ломоносов МВ Потемкин 1 .А., Суво-
ров А.В. Дальнейшее расширение Российского государства происходило
при царствовании Александра I (присоединены Грузия, Финляндия,
Бессарабия, Азербайджан, гсрцо<ство Варшавское), Александра 11 (при-
соединена большая часть Сибири, завершилось присоединение Кавка-
за), Александра Ill (завершилось присоединение Средней Азии).
В койне XIX в. началась фаза надлома. В царствование Николая I оыла
проиграна русско-японская война, в результате к Японии имин К ган-
тунский полуостров с Порт-Артуром п Дальним и часть Сахалина южнее
50' ю ш Страна пришла к катастрофическому состоянию, закончивше-
муся Октябрьской революцией С XX в. Российский супсрэгнос вступил в
инерционную фазу.
Таким обрезом. этносы - системы, формирующиеся в резуль-
тате взаимодействия природы и общества. Они пр»еп=и, при-
роду для своего комфортного существовави> ил и пр"
лиев к ней. Это устойчивые системы с внутренней структурой
устоЙЧ И ВЫ М И С ВЯЗЯ М И
Контрольные вопросы
I. Что такое географ.иеекш,^"^Хчки^к^компопен-
ть. ' структурные уровни теогра<|:|и,.теекой оболочки •
393
3. Каковы этапы развития географической оболочки?
4. Что такое географическое пространство?
5. Каковы основные закономерности географической оболочки?
6. В чем проявляется ритмичность в географической оболочке?
7. Какие факторы определяют зональность географической оболочки?
Каковы основные зональные природные комплексы?
8. Что такое полярная асимметрия? В чем она проявляется?
9. Что такое ландшафт? Какова морфологическая структура ланд-
шафта?
10. Что такое ноосфера? Чем характеризуется ноосферный этап гео-
графической оболочки?
11 Каковы принципы классификации антропогенных ландшафтов?
12. Что такое культурный ландшафт?
Раздел IV
ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ СРЕДА И ЧЕЛОВЕЧЕСКОЕ
ОБЩЕСТВО. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЧЕЛОВЕКА
И ПРИРОДЫ
Глава 36
ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ СРЕДА И ЕЕ РОЛЬ
В РАЗВИТИИ ОБЩЕСТВА
Воздсйс гвис человека на географическую оболочку началось око-
до 3 млн лет назад, а возможно и раньше. Особенно активно чело-
век преобразовывает природу последние 3 тыс. лет благодаря появ-
лению железных орудий труда. Появление и активная деятельность
человека ознаменовали начало важнейшего этапа в эволюции гео-
графической! оболочки. Антропогенные ландшафты стали преобла-
дающими во многих природных зонах и на отдельных материках.
К 2000 г. численность населения Земли достигла 6 млрд человек.
Процесс взаимодействия человека и природы имеет свои осо-
бенности. Человек нс властен ни отменить, ни заменить законы
природы, ни создать новые. Могущество человека заключается в
гом, что он способен познавать законы и использовать их в своей
деятельности. Воздействуя на природу, человек должен учитывать
как благоприятные, так и неблагоприятные последствия.
Современная природа сильно изменена человеком. Девствен-
ная природа, вероятно, уже нигде не сохранилась. Либо прямо,
либо косвенно — через вод}' или воздух происходит воздействие
человека на природу. Поэтому самая насущная проблема, стоящая
перед человечеством — экологическая. Человек, чтобы выжить,
обязан приспособиться к изменяющейся природе, перейти к со-
лее рациональному природопользованию и охране природы.
Ход научного творчества является той силой, которой человек
меняет среду, в которой он живет. Эю изменение природы есть
неизбежное явление, сопутствующее росту научной мысли.
Процесс взаимодействия общества и природы — двойствен-
ный процесс: природа как естественная, так и измененная чело-
веком, влияет на общество, а общество влияет на природу. Ре-
зультаты взаимодействия оцениваются по-разному, природная среда
не eJiU}tem на развитие общества, природная среда - определяю-
щий фактор развития общества, природная среда важный, но
Че определяющий фактор развития общества.
395
Географическая (природная) среда - часть природного окруже-
ния человеческого общества, с которой оно находится в данный
момент в непосредственном взаимодействии, т.е. которая ближай-
шим образом связана с его жизнью и производственной деятель-
ностью (С. В. Калесник, 1955). Возникнув с появлением челове-
ческого общества, географическая среда расширяется по мере его
развития, все большая часть географической оболочки становит-
ся географической средой. Границы географической среды, оче-
видно. в будущем будут совпадать с границами географической
оболочки. Географическая среда, по мнению С. В. Калесника, —
среда природная, се элементы, несмотря на изменения, вызван-
ные человеком, сохраняют способность к саморазвитию. Искусст-
венные сооружения, созданные человеком, не обладают способ-
ностью к саморазвитию, без постоянного контроля и ремонта бы-
стро разрушаются. В географическую среду они не входят.
Еще в 460 г. до н.э. Гиппократ в книге «О воздухе, водах, мест-
ностях» проводит идею о влиянии географических условий и кли-
мата на особенности организма, свойства характера, обществен-
ный строй. Идея оформилась в географический детерминизм — уче-
ние. приписывающее первостепенную роль в развитии общества
и народов их географическому положению и природным услови-
ям. Этой точки зрения придерживались крупнейшие ученые древ-
ности — Геродот, Страбон. В то время географический детерми-
низм имел прогрессивное значение, так как виды занятий, хо-
зяйственное использование территории ставились в зависимость
от природных условий.
Наиболее полное развитие географический детерминизм полу-
чил в XVII1 в. Один из основоположников научной концепции
французский философ Ш . Монтескье (1689—1755) считал, что
к шмат является решающим фактором развития общества «Власть
климата есть первейшая в мире власть». Климат влияет на психи-
Псих,,ка “ на бь,т’ законы, общественный строй,
ботоосп п Тпщ °К 1,исал:?чРезмеРные жары подрывают силы и
мат определяет энергию. а
влияют ютимат.' почта^обшжГобъ^’ '"° культуру люлей
климат и природные почт i пбггпk ирнроды. Благоприятный
водит к увсХ.щю Хе,™ П"Щ”’ ЧТ°
снижению уровня запаботнлв п ’ населсния и, следовательно, к
Следовательно, климат onn-п п Ла* г И Уропня жизни населения,
лей, существование богатых и S'X"1,ера,,енство л,°-
396
„ £3177<)К°|'ио?ГРЛ1',ССК",° ^РМ"Н'Вма 01 носились
П R p9-lS:>9)' э рсклю (1830-1905). Ж.Крюн (1869-
93 к (Л осени сто[юниико.у географического летермпшпма
был Л- И. Мечников (1838- 1888). Он считая. что геогрш!.секли
среда является решающим фактором в развитии общества «Благо-
приятные условия: почва, климат, форма и положение матери-
ка вот чю послужило для возвышения европейцев и дало им
возм<«ЖН0С1 ь стать в авангарде человечества». В своей книге «Ни
вилизация и великие исторические реки» (1898) Л И.Мечников
развивает идею о гом. что определяющим фактором развития об-
щества и распространения цивилизаций являются водные пути —
крупные реки, моря и оксаны. Историю общества он делил на
следующие периоды: речной период культуры древних народов,
средиземноморский период культуры народов средних веков,
океанический период культуры современности.
В эпоху империализма учение о географическом детерминизме
переродилось в реакционную геополитику. Приписывая географи-
ческой среде роль определяющего фактора в развитии человече-
ского общества, в формировании определенного строя, теория
пытается оправдать нищету' одних и богатство других в капитали-
стических государствах. А поскольку общественное неравенство есть
следствие географических условии, оно может измениться только
при изменении географических условий.
Геополитики выдвинули идею о том. что каждое государство —
это живой организм, которое стремится к захвату «жизненного
пространства». Понятие «жизненного пространства» для государств-
организмов привело к захватническим войнам. Идеи геополитики
развивал немецкий ученый Ф. Ратцель (1844— 1904;. Он выдвинул
расистскую теорию деления народов в зависимости оттого, в каком
климате они живут, на «руководителей и исполнителен ) Он у тверж-
дал, что основным законом развития как органическою мира, так и
человеческого общества является борьба за жизненное простран-
ство. Недаром немецкий фашизм провозгласил Ф Ратнсля отцом
геополитики. 13 Германии геополитика стала доктриной фашизма.
Противоположное учение - географический нигилизм отри-
цает всякое влияние природных условий на человеческое о зше
ство. Особенное развитие данное учение получило в' Советском
Союзе, когда преобладал девиз: не ждать милостей от пр ролы.
Преобладание этой политики привело к попыткам выращивать
арбузы под Москвой и кукурузу в Мурманске- _
По современным представлениям, гео |> 1 обше
одно ИЗ постоянных и необходимых ”Хыз7не
, -jii xiptnist тля пазВИТИЯ ООЩееТ I3J нс
ства ни пппстепяющего значения д «« ри
имсет Отрицать влияние природы на человеческое ooineciво
нельзя. И? природной среды человек по^шет =. ошж-
энергию, различные минеральные рссур
397
хозяйства могут развиваться только в определенной природной
срезе Горнодобывающая промышленность разни шстся гам, где
есть запасы полезных ископаемых. Большое влияние оказывает
среда на специализацию сельского хозяйства. Б жарких странах
выращивают кофе, рис, виноград; в более высоких широтах —
зерновые. В субарктических широтах возможно только олене-
водство.
Очень ярко зависимость человеческой деятельности от приро-
ды описал В В.Докучаев: «Человек зонален во всех проявлениях
своей жизни: в обычаях, религии, в красоте. Зонален домаш-
ний скот, культурная растительность, постройки». Адаптация
человека к окружающей среде обусловила выработку специфи-
ческих особенностей в строении организма. У жителей пустынь
приспособления направлены на ослабление энергетических про-
цессов и понижение теплопродукции. У них высокий рост, ма-
лый вес, удлиненные конечности, ослабленное жироотложе-
ние. Жители холодных территорий, как правило, имеют более
низкий рост и короткие конечности. Они употребляют пищу
высокой калорийности, у них повышено жироотложение. Кра-
сивой женщиной у жителей тундры считалась толстая женщина.
Интересно отмстить, что и религиозные обычаи в какой-то сте-
пени обусловлены географической средой. Например, у жите-
лей тундры не принято было хоронить покойников в землю,
они их относили в горы. Обусловлено это тем, что в тундре
распространена сезонная и многолетняя мерзлота, и все — кам-
ни. другие предметы, постепенно выталкиваются наружу. При
распространении христианства и его обрядов в этих местах на-
чались религиозные бунты.
Однако подчеркивая влияние географической среды на разви-
тие общества, не стоит преувеличивать ее значение. Изменение и
развитие человеческою общества могул происходить гораздо быст-
рее. чем изменение и развитие географической среды. Например,
за три тысячи лет на территории Восточной Европы сменились
первооы гно-оощинный, рабовладельческий, феодальный, капи-
плтп1тк'!пКИ" ^’’диетический строй, сейчас наблюдается
1 и а-'1ИЗМа Дп>[ изменения географической среды необ-
ходимо несколько миллионов лет
сре^”в С В Калес"»“ о географической
ппипоти orvui'erri. пишет, что взаимодействие общества и
взаимодействие человеческого S’ ₽'"“ УрО“еНЬ “ ЭТ°
состав географической средой Чеп™ С “^1ю‘|е||"ой “ ег0
ляе-1 собой диалект|,.|ескио снег Л ? °е ои|"ество прсдстав-
ствами производства. ВклЮчениГприпмь?',ИУ'ОкЛ,ОЛЬМН ’’СРСД;
разнообразным. Во-первых материй TL общество бывает
изволства становятся сонимгопмиТ п1,иРОДы в процессе про-
ны.ми вещами (предметами). В этом
398
случае человек меняет первоначальную форму природного магс-
риала и создает нужную ему вещь. Например, из руды выплавля-
ется металл, из природных строительных материалов строится
здание. Во вторых общество использует энергию, заключенную
в - ле, нефти, торфе. Это «энергетическое» включение природы
в общество При этом географическая среда выступает как важ-
нейший компонент его производства. Главная сила, движущая раз-
витием общества, — это способ производства материальных благ
Процесс материального производства связывает людей и вклю-
чение ю в прои зводство природу в единую целостную систему —
человеческое общество.
Второй уровень взаимодействия общества и природы заключа-
ется в том, что внешняя природа и общество лишь воздействуют
друг на друга. Здесь географическая среда выполняет роль есте-
ственных условий жизни общества.
Часть географической среды, которая искусственно создана
человеком на основе материального производства, В. С.Лямин
предлагает назвать экономико-географической средой. В содержа-
нии экономико-географической среды можно выделить три груп-
пы объектов К первой группе относятся преобразованные че-
ловеком объекты природы или искусственно созданные им
объекты, обладающие природными свойствами. Например, вы-
веденные человеком животные и растения, обрабатываемые
почвы, искусственные водоемы, водохранилища. Человек толь-
ко изменил свойства природных объектов в нужном направ-
лении
Вторую группу объектов составляют такие искусственно
созданные или измененные человеком природные предметы,
которые могут функционировать как средства труда только в
сочетании с техникой. К ним относятся реки с зарегулированным
стоком, ирригационные сооружения с различными технически-
ми устройствами, искусственные формы рельефа: насыпи желез-
ных дорог, речные дамбы, молы.
К третьей группе объектов относятся искусе.венно создан
ные или преобразованные элементы природы, такие как го
родские парки, сады, скверы, культурные растения и живот-
ные. Экономико-географическая среда представляет собой важ-
нейшую часть человеческого общее ва В о ичиеот в
среды она возникает вместе с обществом и развиваемся вместе
с ним. Вис общества экономико-географическая среда не cv
шествует
Физико-географическая среда есть совокупное.гь разли_,п
понентов географической оболочки. котора € ‘ условия чо
ческом этапе развития выступает как материальньс условим.ео
существования. Физико-географическая среда»каа и уви-
вается на основе действия естественных « | Р л
399
Однако по мерс развития общества материальные условия, необ-
ходимые для жизни человека, нс остаются постоянными Обще-
ство начинает вступать в связи с такими явлениями, которые
ранее были для него безразличны. Например, для первобытного
общества были безразличны месторождения полезных ископае-
мых. сейчас без них невозможно существование общества. При
современном развитии авиации нас стала интересов? гь погода на
высоте 10 км. Постепенно физико-географическая среда превра-
щается в эконом и ко-географическую среду.
Однако общество не сможет существовать без внешней для него
природы. Физико-географическая среда оказывает разносторон-
нее влияние на общество. Она имеет производственное значение,
является поставщиком энергии и материалов, необходимых для
развития общества. Научное значение природы заключается в том,
что человечество, познавая законы природы, учится их использо-
вать для своих полей. Становится необходимым сохранение есте-
ственных «эталонов» ненарушенной природы. Они позволят вос-
становить, более полно изучить эволюцию природы и необходимы
для оценки результатов воздействия на природу хозяйственной
деятельности.
Природа имеет оздоровительное значение. Особенно важно для
здоровья сохранить естественный микроклимат здравниц, обла-
дающий целебными свойствами, предохранить от загрязнения ми-
неральные источники, сохранить леса. Наиболее полный отдых и
восстановление организма возможно только в естественной при-
роде.
Природа имеет воспитательное и эстетическое значение. Мно-
гие поколения художников, писателей и композиторов воспиты-
вались на чудесных пейзажах родной природы. Разнообразный ланд-
шафт является источником вдохновения Восприят ие пейзажа всегда
связано с представлениями о Родине и развивает любовь к ней.
!оэт°му сохранение физико-географической среды — важнейшая
задача человечества.
Задачей человечества является не превращение всей физико-
географической среды в экономико-географическую, а налажи-
вание взаимоотношений с природой. На современном этапе вес
1И,теРес вызывают идеи Н. Н. Моисеева: «Человеческое
э"1Смеит биосферы и может развиваться только в раз-
вивающемся биосфере».
ювиГпТг КОЭВМ1Ш,ИИ и общества - необходимое ус-
челов не н»йТНИЯ человска на Земле. Моисеев пишет: «Если
ппипозой то' "71>ЛН01° КЛ1о',а к своим взаимоотношениям
SSS1 norto- °- >
- —рото равновес-
с
ает несколько
ию
Рис. 36.1. Природные ресурсы
t
1
?
ь
7
S
— разработка возможных вариантов технико-технологического
преобразования производительных сил и выработка соответству-
ющих рекомендаций для государств.
Природные ресурсы. Природные условия. Природные ресурсы —
тела и силы природы, которые на данном этапе участвуют в
хозяйственной деятельности человека. По сути, это экономико-
географическая среда в представлении В. С. Лямина. К телам при-
роды относятся компоненты географической оболочки. Силами
природы, используемыми в деятельности человека, являются сила
ветра, воды, приливов и т.д.
По степени исчерпаемости природные ресурсы деля гея на не-
исчерпаемые и исчерпаемые (рис. 36.1). К неисчерпаемым при
родным ресурсам относятся солнечная радиация, воздух, вола.
К исчерпаемым - полезные ископаемые. Деление это до извест-
ной степени условно. Например, неисчерпаемые природные
ресурсы — вода, воздух — могут так сильно измениться в ре
тате хозяйственной деятельности, что использовать их оудет уже
н возможно. necvDCbi делятся на невозобновимые.
Исчерпаемые природные к „евозобновпмым
относительно возооиовимьии возоонс ння п„етных
относятся, например, уголь ни • шы к вмо6нОвч
металлов. К относи дельно' ь некоторое минеральное
мым ресурсам относятся растится ы- и
сырье (соль). природы, которые на лан-
Нриродные условия - Ttf a ‘ CHHOH деятельности челове-
ком этапе не используются в хоз! „
ка, но определяют условия сто сутпеств
401
Глава 37
КОНЦЕПЦИЯ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ
Начало нового тысячелетня — время выдающихся достижении
в области различных наук. Генная инженерия, выход человечества
в космос создание информационных технологий — вот примеры
научных достижений, обусловивших начало научно-технической
революции. Высокий научный потенциал вызывает коренные из-
менения в производстве. Наблюдается переход от крупного ма-
шинного производства к комплексно-автоматизированному про-
избодствх Автоматизированные системы управления внедрены на
многих промышленных предприятиях. Большое влияние на про-
изводственную деятельность человека оказывает компьютериза-
ция. Компьютеры используются во всех отраслях производства, в
быту. Для научно-технического прогресса характерно (В. С Жеку-
лин. 1989):
— превращение науки в непосредственную производительную
силу, которая оказывает определяющее воздействие на развитие
техники и производства.
— расширение области использования науки, проникновение
ее в различные сферы социальной жизни, материального произ-
водства. организации и управления;
— опережающие по отношению к производству темпы разви-
тия науки;
_— комплексность научных исследований, заключающаяся в
объединении усилий коллектива ученых;
использование точных методов, математизация и автомати-
зация научного поиска.
Однако по мере развития человеческого общества возникали и
возникают сложные проблемы. На рубеже тысячелетий они стали
глобальными. Глобальность проблем обусловлена комплексом
причин. Для жизнеобеспечения растущего населения планеты
требуется все возрастающее количество природных ресхрсов.
возвращаемые в географическую среду отходы приводят уже к
качественному изменению компонентов и природных комплек-
сов. аконец. нарастающая возможность ядерной войны может
подвести все человечество к рубежу самоуничтожения
BU. TWH ''глобалнс™1сь> появился в 60-70-е годы XX в., когда
rimin'» Л»СВсТ первые '10К-г1аДЬ1 Римскому клубу (международная
мобЛГт,^ШИЧСЯ уЧень1Х- государственных деятелей). В России
началом РВЗБ»ватьс* в 80'* годах XX в. и совпала с
юш 'M В гГ\1 F ,kI Г’'ооальность Проблем заключается в следу-
ющем (В. 11 Максаковский. 1996):
судьбыНвсех3^ТнСЯиВССГО человечестаа- затрагивают интересы и
ехдьоы всех стран, народов и социальных слоев;
402
- приводят к значительным экономическим и социальным по
терям. а в случае их обострения мот угрожать самому ст ого-
ванию человеческой цивилизации 4 существо
- требуют для своего решения сотрудничества в обшептане-
тарном масштабе, совместных действии всех стран и народов
В SO-e годы XX в. появилась первая классификация глобальных
проолем. Глобальные проблемы подразделяются на три большие
группы.
В первую группу включаются проблемы, связанные с основны-
ми общностями человечества: разоружение и предотвращение но-
вой мировой воины, преодоление разрыва в уровнях социально-
экономического развития между экономически развитыми и раз-
вивающимися странами, обеспечение занятости населения и др.
Вторую группу образуют проблемы, связанные с отношения-
ми в системе «человек—общество»: эффективное использование
достижений НТР, развитие культуры, образования, здравоохра-
нения и др.
К третьей группе относятся проблемы, связанные с отноше-
ниями в системе «человек — природа»: сохранение и восстановле-
ние экологического равновесия, обеспечение потребностей чело-
вечества в природных ресурсах, использование ресурсов Мирово-
го океана, освоение космоса.
В последние годы группировка проблем немного изменилась,
произошла переоценка иерархии приоритетных глобальных про-
блем. Некоторые ученые считают, что на первое место вышла эколо-
гическая проблема, другие называют демографическую. третьи —
продовольственную, четвертые — преодоление отсталости разви-
вающихся стран
Глобальные проблемы взаимосвязаны и требуют комп, „ксноп
подхода к решению. Они стали важным объектом междисципли-
нарных исследований, в которых участвуют общественные, есте-
ственные и технические науки. Важное место среди них заним iei
география. В стрхтстуре географии появилось новое направление,
называемое «геоглобалистика». у ее основания стояли
ные. как И П Герасимов. В.С. Преображенский. В. М. Котляков
Я Г Машбиц и др Подробный и детальный анализ глооальных
проблем дан в книге В. П. Максаковского
на мира». Развитию геоглобалистики спосоов ‘ _
женные географические аспекты оольши О1агает комплек-
блем. Кроме того, географический подхо- Р\
сность. теРР,1тоРимьн0"^ изучения:' глобальный.
В геоглооалистике стажктио/Ф Т» вень объединяет самые
Региональный и страновой. Гмо ен|И юсГ1 планеты и тре-
сложные проолемы. каса^ стран Глобальные проблемы
оующие совместных действ» и в . ТР^ Региомиьные приемы
проявляются и на регионально. i . Р
403
,, оглн try пешении необходимо объсдине-
шютои’ий этих стран/ Например, решение проблемы Каспий-
Хо хюря возможно только на межгосударственном уровне с уча-
стием Росс Азербайджана, Казахстана, Туркменистана, Ира-
на В качестве третьего уровня выступает уровень отдельных стран
В разных странах может быть своя специфика, своя приоритет-
ность глобальных проблем.
Большое внимание населения всего мира уделяется экологи-
ческим проблемам. К ним относятся глобальное потепление кли-
мата Земли, формирование «озоновых дыр», загрязнение всех гео-
сфер географической оболочки. Экологические проб. 1емг рассмот-
рены в главах «Атмосфера и человек», «Гидросфера и человек»,
«Литосфера и человек» и «Биосфера и человек».
Постепенная деградация всех природных систем, увеличение
числа районов экологического бедствия привлекли внимание ми-
рового сообщества. В 1972 г. ООН провела в Стокгольме первую
Всемирную конференцию по окружающей среде, в которой при-
няло участие 113 государств. В 1980 г был принят важный доку-
мент «Всемирная стратегия охраны природы». В 1983 г. ООН созда-
ла Всемирную комиссию по окружающей среде и развитию. В от-
чете комиссии прозвучало предупреждение о неизбежности рез-
кого ухудшения природной среды, если человечество не внесет
коррективы в свой образ жизни. Была принята концепция устой-
чивого развития общества Под ней подразумевалось такое разви-
тие человечества, которое удовлетворяло бы нужды людей и в то
же время не подвергало риску способность будущих людских по-
колений удовлетворять свои потребности.
Дальнейшее развитие концепция устойчивого развития полу-
чипа на конференции в Рио-де-Жанейро (1992). Было заявлено;
Для достижс ния 5СЮЙЧИВОГО развития общества защита окружа-
ющей среды должна составлять неотъемлемую часть процесса раз-
вития и нс может рассматриваться в отрыве от него». В документе
« овестка дня на XXI век» предлагаются направления програм-
мной деятельности. среди которых; национальная политика и
ролнос сотрудничество в целях ускорения устойчивого раз-
стг?чХ^^тп'Г,ИХСЯ СТрЗНах’ борьба с нищетой, изменение
Во втопом плч-1рЛС11ИЯ’ охрана 11 Укрепление здоровья человека,
защиты атмоейг-гпл ^™го Документа рассматриваются вопросы
родш !х песупслГ к ^1иекспого подхода к использованию при-
к^ьР УРС0В’ бпрьбь1 с обезлесенисм, засухой.
организащюнного ’ле‘ЖангйРО приняла решение о создании
вития в системе ООН анизма в виде Комиссии устойчивого раз-
п и - ндХпи?^ип°МИССИЯ И0Л0ЖИла начало новой идеоло-
устойчи^гоZX£ На ОСИОВе лос“-
гии В России к< un-ти? интеграции экономики и эколо-
1. I осени конвенция устойчивого развития разрабатывается
404
такими учеными, как В. М. Котляков, К.С.Лосев, В.И.Даннлов-
Данильян и ф. конце 1995 г Г. В. Сдасюк предложила следующую
формулировку концепции устойчивого развития: «Устойчивое раз-
витие — ^го многоуровенно-иерархический, управляемый (при
массовом осознанном участии населения) процесс коэволюци-
онного развития общества и природы, цель которого заключается
в обе с течении олагоприя.ных условий для здоровой и производи-
тельной жизни в гармонии с природой ныне живущих и будущих
поколений на основе охраны и обогащения культурного и при-
родного наследия». Н.Н. Моисеев, разрабатывая концепцию ус-
тойчивого развития, предложил понятие «экологический импе-
ратив». Под этим понятием подразумевается ограничение, кото-
рое накладывает на хозяйственную деятельность людей емкость
биосферы, ее способность справляться с последствиями такой
деятельности.
Концепция устойчивого развития принята большинством оте-
чественных и зарубежных ученых и общественных деятелей. Пред-
лагается два основных подхода к решению проблемы:
первый — тотальная очистка; использование «чистых энергий»,
безотходных технологий, замкнутые циклы производства; пере-
стройка народного хозяйства, чтобы оно не угнетало природную
среду;
второй — стратегия ограниченного потребления В настоящее
время человечество потребляет слишком много природных ресур-
сов и эго вызывает истощение и деградацию природной среды.
Судьба концепции устойчивого развития решается на руоеже
нового тысячелетия. Если не удастся найти пути стабилизации и
улучшения мировой экологической, экономической и демогра-
фической ситуаций, если мы превысим максимальную емкость
биосферы, человеческую цивилизацию ждет гибель.
Контрольные вопросы
I. Каковы основные теории взаимодействия природы и
2. В чем сущность теорий географического гет-рми ’ * ' ,
3 Как влияют социальные факторы на от ношение человека
4. Что такое физико-географическая и экономико-гтографи .еская
СРТчто понимается под концепцией устойчивого развития?
37 Пашканг К.В. Комплексная физическая 1еография. Смоленск:
Изд-во Смоленского университета. 2000.
38. Пиотровский В В Геоморфология с основами геологии. - М Не-
дра. 1977. , _ ч гг
39 Погосян Х.П Туркетти З.Л. Атмосфера Земли. — М Просвеще-
ние, 1970.
40. Райс Р.Д. Основы геоморфологии. — М/. Прогресс, 1980.
41 Раковская Э.М., Давыдова Л/ И Физическая география России. —
Ч 1. — М : Владос. 2000.
42. Рельеф земли (морфоструктура и .морфоскул ьптура) / Нод ред.
И. П Герасимова и 10. А. Мещерякова. — М-- Наука, 1967.
43 Рябчиков А. М. Структура и динамика геосферы. — М Мысль, 1972.
44 Смирнов ПИ. Океанология. — М. Высшая школа, 1987.
45. Сочива Б.В Введение в учение о геосистемах. — Новосибирск: Изд-
во Новосибирского университета, 1978.
46. Степанов В.И. Оксаносфсра. — М.: Мысль, 1983.
47. Хайн В.Е., Михайлов А.Е. Общая геотектоника. — М Недра, 1985.
48. Хромов СИ Метеорология и климатология для географических
факультетов. —Л.: Гидромстеоиздаг, 1983.
49. Чалов PC. Географические исследования русловых процессов. —
М Изд-во MI У, 1979
50. Чижевский А.Л. Земное эхо солнечных бурь. — М Мысль, 1976.
51. Шарден П Т. Феномен человека. — М . Наука, 1987.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие.........................
Введение ................................
Раздел I. ФАКТОРЫ ФОРМИРОВАНИЯ
ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ
Глава Г Космические факторы................................ р
1.1 Галактики Движение галактик....................... J2
1.2. Звезды Излучение звезд и Солнца.................. 20
1.3. Солнечная система. Взаимодействие планет и спутников.30
1.4. Луна — спутник Земли..............................36
1.5 Астероиды. Кометы. Метеориты.......................41
Глава 2 Планетарные факторы................................45
2.1. Орбитальное движение Земли........................45
2.2 Осевое вращение Земли .............................50
2 3 Форма и размеры Земли..............................54
2 4. Внутреннее строение Земли....................... 57
2.5. Геофизические поля................................59
..74
..78
..81
..S3
..84
..85
.94
.94
.95
.98
100
Раздел II. ГЕОСФЕРЫ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ
А т м о с ф ера...........................-...............65
Глава 3. Состав газов атмосферы. Строение атмосферы ......6з
3 1. Состав газов атмосферы ...........................66
3.2. Строение атмосферы................................69
Глава 4. Воздушные массы. Атмосферные и климатические фронты ....71
4.1. Воздушные массы...................................
4 2. Атмосферные и климатические фронты...............72
Глава 5. Теплооборот в атмосфере...........................
5.1. Солнечная радиация, се распределение
на земной поверхности...............................
5 2 Альбедо. Земная радиация..................-...
5.3. Радиационный баланс земной поверхности и атмосферы
5.4. Тепловой баланс земной поверхности и атмосферы.
5.5. Тепловой режим земной повсрхиос ...............
5.6. Тепловой режим атмосферы.......................
Глава 6. Влагооборот в атмосфере........................
6.1. Влагооборот, или круговорот воды на Земле.....-
6 2 Испарение и испаряемость......................
6 3 Влажность воздуха.........................
6.4. Конденсация водяного пара. Гидрометеоры........
409
6.5. Туманы. Облака................
6.6. Атмосферные осадки.................
6.7. Снежный покров.....................
6.8. Увлажнение территории ..
Глава 7. Циркуляция атмосферы...........
7.1. Давление...........................
7.2. Ветер..............................
Глава 8. Погода..............................
Глава 9. Климат...................-..........
9 1. Процессы и факторы климатообразования
9.2. Классификация климатов.............
9.3. Характеристика климатов
Глава 10. Атмосфера и человек... ...
Гидросфера................................................
Гдава 11. Строение гидросферы. Свойства природных вод.....
i 11.1. Структура гидросферы.............................
11.2. Единая система «гидросфера — атмосфера».........
11.3. Свойства природных вод.................-..........
Глава 12. Теплооборот в гидросфере..........................
Глава 13. Влагооборот в гидросфере..........................
Глава 14. Мировой оксан ....................................
14.1. Мировой оксан. Структура Мирового океана..........
14.2. Водные массы Океанические фронты .................
14.3. Физико-химические свойства вод Мирового океана....
14.4. Температурный режим вод Мирового океана.
Ледовый режим..........................................
‘ < 14.5. Циркуляция воды в Мировом океане...............
14.6. Климат водных масс................................
Глава 15. Воды суши...................
15.1. Подземные воды................
J 5.2.-Реки ......................
15.3. Озера..............
15.4 Болота. Заболоченные земли
15.5. Водохран илиша...........
15.6. Ледники...............
Глава 16. I идросфсра и человек
Литосфера.............
Глава 17. Границы^по^рььСвой^'г^рных порга
„ I ельеф. Классификации рельефа........
1' ' Литосфера. Границы литосферы
1 • 2 Свойства горных пород ....................
17.J. Рельеф. Классификации рельефа
I лава 18. Коры выветривания ......................
Глава 19. Теплооборот в литосфере
Глава 20. Влагооборот в литосфере .........................
Глава 21. Динамика литосферы ......................
21.1. Понятие о геоморфогенезе..........................
г 21ээ‘ ?акторЫ РсльсФ°образования
Глава 22. Эндогенные процессы и рельеф
410
101
106
НО
111
112
112
118
131
134
135
136
138
149
153
153
153
156
157
160
161
163
163
166
168
173
178
190
191
192
198
215
226
228
230
235
239
239
239
241
242
244
246
250
251
251
253
255
22.1 Тектонические движения.......................... 255
22.2. Магматизм и вулканизм.......................... 259
22.3/ Землетрясения...................................261
Глава 23. Экзогенные процессы и рельеф....................261
23.1 Флювиальные процессы и рельеф................... 262
23.2. Эоловые процессы и рельеф ......................276
23.3. Криогенные процессы и рельеф....................279
23.4. Гляциальные (ледниковые) процессы и рельеф......282
23.5. Склоновые процессы и рельеф.....................287
23.6. Карстовые процессы и рельеф.....................290
23.7. Береговые процессы и рельеф.....................294
23.8. Биогенные процессы и рельеф ................ 298
Глава 24. Рельеф Земли....................................299
24.1. Общие закономерности формирования рельефа Земли____299
24.2. Рельеф суши.....................................303
24.3. Рельеф дна океана...............................313
24.4. Влияние рельефа на перераспределение тепла и влаги. 317
Глава 25. Литосфера и человек.............................318
Биосфера..................................................322
Глава 26. Понятие о биосфере. Состав, строение биосферы ..322
26.1. Состав и строение живого вещества...............323
26.2. Учение В. И Вернадского о биосфере..............326
26.3. Зарождение жизни на Земле и причины
ее быстрого распространения..........................328
Глава 27 Теплооборот и влагооборот в биосфере.............329
27.1. Теплооборот в биосфере..........................329
27.2. Влагооборот в биосфере. Транспирация............331
Глава 28. Биологический круговорот вещества и энергии.....333
Глава 29. Жизненные сообщества организмов ................340
29 1. Характеристика биоценоза....................-...340
29 2. Распространение живых организмов в океане.......345
29.3. Распространение живых организмов на суше.. - 349
Глава 30. Биосфера и человек..............................354
Раздел III. ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ОБОЛОЧКА. НООСФЕРА
Глава 31. Географическая оболочка. Строение, качественное
своеобразие .........................................
31.1. Понятие о географической оболочке..........
31.2. Географическое пространсзъо................
31.3 Компоненты, структурные уровни географической
оболочки........................................
31.4. Этапы развития гсшрафической оболочки......
Глава 32. Закономерности географической оболочки .
Глава 33. Дифференциация географической оболочки
Природный комплекс...................................
33.1. Природные комплексы........................
33.2. Понятие о геосистемах......................
33.3. Ландшафт. Морфологическая структура ландшафта
. Зэб
.356
.358
359
360
362
373
373
375
376
411
Глава 34. Физико-географическое районирование.
Картографирование природных комплексов.................378
Глава 35 Ноосфера......................................383
35.1. Понятие о ноосфере...........................383
35.2. Антропогенные и культурные ландшафты.........386
35.3. Формирование этносов.........................391
Раздел IV. ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ СРЕДА И ЧЕЛОВЕЧЕСКОЕ
ОБЩЕСТВО. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЧЕЛОВЕКА И ПРИРОДЫ
Глава 36. Географическая среда и ее роль в развитии общества.395
Глава 37. Концепция устойчивого развития.....................402
Список литературы .................................... 4иб
Учебное издание
Савцова Татьяна Михайловна
Общее землеведение
Учебное пособие
Редактор А В Бородина
Технический редактор О. С. Александрова
Компьютерная верстка: С. В. Иванова
Корректор Л. А. Богомолова
Диапозитивы предоставлены издательством.
Изд. Д - А-328-I/i. Подписано в печать IS.09.2003. Формат 60 * 90/16.
Гарии тура «Таймс». Бумага тип. № 2. Печать офсетная. Усл. печ л. 26.0.
Тираж 20000 экз. (1-й завод 1-5100 экз.). Заказ №12497.
Лицензия ИД № 02025 от 13.06.2000. Издательский центр «Академия»
Санитарно-эпидемиологическое заключение № 77.99.02.953.Д. 0л903.06.03 от 05 06 2003
И7342, Москва, ул. Бутлерова, 17-Б, к. 223. Телефакс: (095)330-1092, 334-8337
Отпечатано на Саратовском полиграфическом комбинате.