ГЛАВА 2. Я верю, что Разум погибнуть не даст

ЗЕМЛЯ ВО ВСЕЛЕННОЙ

Я верю, что Разум погибнуть не даст

И что помраченье отступит,

А море, спасенное, тем и воздаст,

Что жизнь ради жизни наступит.

(Э.В. Гирусов, 2007)

В процессе своей эволюции Земля как сложная система разделилась на чётко выраженные подсистемы, находящиеся в 4-х разных фазовых состояниях: твердом, жидком, газообразном, плазменном. Первой возникла литосфера, затем магнитосфера, а затем атмосфера, гидросфера и биосфера. Для нас важным является вопрос о строении, эволюции и их взаимодействии в условиях Солнечной системы. Природные (эндогенные и экзогенные) процессы на Земле обусловлены взаимодействием Земли и Космоса (Солнца).

Основными энергетическими факторами, порождающими
все многообразие природных процессов, являются: солнеч­ное и земное (например, «дегазация» мантии) тепло; ротация, связанная с вращением расслоенной и пространственно неоднородной литосферы; гравитация, связанная с воздействием Солнца, Луны и других космических сил.

По современным представлениям (В.В. Орленок, 2000 г.) един­ственно возможный путь эволюции живого и неживого веще­ства Земли определяется тре­мя основными характеристиками планеты Земля – ее массой, гелиоцентри­ческим расстоянием и быстрым вращением вокруг своей оси.

Конкретно в теме будут рассмотрены следующие 3 вопроса:

2.1. Строение солнечной системы

2.2. Взаимодействие космоса и Земли – основной источник ОПП

2.3. Географическая зональность – выражение взаимодействия Земли и Солнца и как основной фактор распространения ОПП

& КЛЮЧЕВЫЕ ТЕРМИНЫ. Солнечная система, планеты, солнечный ветер, метеориты, ионосфера, гидросфера, литосфера, биосфера, ротация, географическая зональность.

2. 1. Строение солнечной системы

Многие тысячи лет на Земле живет человек (30–50 тыс. лет), и, по крайней мере, всегда были даны ему два чуда природы: день, освещенный Солнцем, и ночь с манящими россыпями звезд на небесном своде. Солнечная система состоит из центральной звезды – Солнца. Вокруг него вращаются 8 планет и малые тела – астероиды и кометы (рис. 2). Они удерживаются на своих орбитах притяжением Солнца. Земля как космическое тело – одна из планет Солнечной системы. В состав Солнечной системы входят Солнце, восемь планет с их 32 спутниками, более 150 тыс. астероидов, около 100 комет, метеориты, а также космическая пыль и газы. Границей Солнечной системы считается внешняя граница Облака Оорта. Параметры солнечной системы следующие: диаметр солнца равен 1, 4 млн. км; расстояние от солнца до Земли равно 1 астрономической единице (а.е.) 149, 6 млн. км; расстояние от Солнца до самой удаленной планеты Солнечной системы – Плутона – 39, 4 а.е.; расстояние до Облака Оорта – 100 000 – 150 000 а.е. Солнечная система является лишь частью более крупной системы – Галактикой Млечного Пути.

Вставка 1

Наглядное представление о размерах Солнечной системы можно получить, если представить Солнце в виде крупного апельсина диаметром 10 см, тогда в 10 м от него увидим маковое зерно – Землю, в 50 м – мелкую вишню – Юпитер, в 400 м – кусочек макового зерна – Плутон. Граница Солнечной системы (Облако Оорта) будет находиться на расстоянии 1, 0 –1, 5 тыс. м от нашего апельсина.

На XXVI Ассамблее Международного астрономического союза (2006 г.) Принято решение впредь называть Плутон не «планетой», а «карликовой планетой».

Солнечная система характеризуется следующими основными свойствами:

· все планеты движутся вокруг Солнца в одной и той же плоскости, называемой плоскостью эклиптики;

· все планеты солнечной системы и их спутники обращаются вокруг Солнца по эллиптическим, близким к круговым орбитам;

· Солнце и планеты (за исключением Венеры и Урана) вращаются в одном и том же направлении;

· близкие к Солнцу планеты имеют ту же среднюю плотность, что и Земля (табл.).

Это говорит о том, что планеты и их спутники подчиняются некоторым общим фундаментальным естественным законам.

Солнце – это звезда спектрального класса G 2, каких много в нашей Галактике. Солнце является постоянным источником тепла и света на Земле. Температура на поверхности слоя яркого свечения равна 5500^°С, в центре, вероятно достигает 15 000 000^°С. Солнце гудит как колокол. Частота звуковых волн низка для человеческого уха, но приборы ее улавливают. Химический состав вещества на Солнце следующий: водород – 73% (по массе), гелий – 25%, остальное – кислород, углерод, железо и т.д. Источник энергии Cолнца – термоядерная реакция слияния ядер водорода с образованием ядра гелия. Газы оказываются в сильно сжатом состоянии и имеют плотность в 14 раз больше, чем свинец. Солнце имеет сильное магнитное поле, полярность которого меняется каждые 11 лет. Одиннадцать лет – цикл солнечной активности. На поверхности солнца также происходят локальные вспышки по 22 – летним циклам. Они соответствуют периодичности изменения полярности магнитного поля Солнца.

От Солнца во все стороны радиально исходит солнечный ветер – поток плазмы, состоящий в основном из протонов и электронов. Вблизи Земли скорость частиц солнечного ветра равна 300–700 км/с. Магнитное поле Земли отклоняет большинство частиц, но часть их вблизи магнитных полюсов попадает в верхние слои атмосферы, заставляя их светится. Это полярное сияние.

Предположительно, Солнце будет светить около 7 млрд. лет, пока весь водород не превратиться в гелий. Тогда звезда вздуется, превратится в красного гиганта, а затем станет белым карликом. Интересно, что солнечный свет, падающий сейчас на Землю, покинул светило 8 минут назад, а отраженный от Луны попадает к нам всего за 1, 3 секунд.

Планеты Солнечной системы – это четыре планеты земной группы – Меркурий, Венера, Земля, Марс; три планеты гиганта – Юпитер, Сатурн, Уран, (рис. 2, табл. 2).

Меркурий – ближайшая к Солнцу безатмосферная планета с диаметром, равным 0.38 диаметра Земли. Поверхность Меркурия днем нагревается от + 250^° до + 450^°С, а ночью охлаждается до – 170^° С. Средняя плотность Меркурия такая же, что у Земли, что свидетельствует о том, что у этой планеты есть железное ядро. Большая часть поверхности Меркурия испещрена ударными кратерами метеоритов размером от 50 до 100 км в поперечнике. На снимках 1974 года местами наблюдаются молодые равнины, по-видимому, образовавшиеся при излиянии базальтовых лав.

Венера – вторая от Солнца планета, которую за сходство по размерам с Землей, часто называют ее «сестрой». Венера вращается в обратную сторону вокруг своей оси, отличную от вращения Земли и других планет. Венера окутана очень плотной углекислой атмосферой, вследствие чего на поверхности нет суточных и сезонных колебаний температуры. Атмосферное давление на поверхности Венеры 96 кг/см² (на Земле 1 кг/см²), температура около +500 ⁰ С. В этих условиях жидкая вода существовать не может, водяного пара в атмосфере Венеры тоже мало. На высоте 50–70 км от поверхности находится слой облаков из капелек концентрированной серной кислоты. С востока на запад дует ураганный (100–140 м/с) ветер. Венера близка к Земле по массе, а значит, и по средней плотности (табл. 2). Однако собственного магнитного поля у Венеры нет. Большая часть поверхности Венеры – это равнины, горы занимают 15 % поверхности.

Земля – это третья от Солнца планета, место, где мы живем. Это уникальная планета во Вселенной, т.к. на ней единственной, есть жизнь. Существование на Земле органического мира – одно из главных отличий нашей планеты от остальных планет Солнечной системы, а возможно и не только ее. До настоящего времени все попытки обнаружить признаки внеземной жизни оказались тщетными. По современным представлениям (В.В. Орленок, 2000 г.) един­ственно возможный путь эволюции живого и неживого веще­ства Земли в условиях Солнечной системы определяется тре­мя основными характеристиками планеты – ее массой, гелиоцентри­ческим расстоянием и быстрым вращением вокруг своей оси.

Эти три важнейшие характеристики у других планет Солнечной сис­темы существенно отличаются от земных, что и является причиной на­блюдаемых различий в их строении и путях эволюции (табл. 2).

Масса планеты Земли она равна 5, 976·10²¹ т. Шарообразная форма свидетельствует о преобладании гравитационной организации вещества в теле планеты.

Радиус гелиоцентрической орбиты Земли, по сути, расстояние от солнца, в среднем равен 149, 6 млн. км. Есть основания полагать, что на таком расстоянии количество солнечного тепла, достигающего поверхности Земли, таково, что выносимая из недр вода имеет возможность длительное время сохраняться в жидкой фазе, формируя обширные океанические и морские бассейны. И действительно, уже на орбите Венеры, расположенной на 50 млн. км ближе к Солнцу, из-за избытка солнечного тепла вода испаряется и может существовать только в атмосфере планеты. А на орбите Марса, расположенной на 70 млн. км дальше от Солнца, вода, из-за недостатка тепла пребывает в замерзшем состоя­ли под грунтом планеты.

Следующая характеристика – вращение Земли. Полный оборот вокруг своей оси Земля делает за 24 часа. Считается, что именно благодаря такому вращению возникают динамические условия, необходимые для образования земного магнитного поля. Без магнитного экрана, как из­вестно, развитие современных форм жизни было бы невозможно. Суша бы представляла собой мертвые пустыни. Суточное вращение Земли обеспечивает также смену дня и ночи, пе­риодическое нагревание и охлаждение ее поверхности. Это способству­ет жизнедеятельности биосферы, ускорению динамики всех процессов.

Вставка 2

Из-за непрерывного вращения Земли вокруг своей оси происходит смена дня и ночи. Почему происходит смена времен года на Земле?

Смена времен года вызвана обращением Земли вокруг Солнца. Времена года меняются потому, что земная ось наклонена относительно перпендикуляра к плоскости земной орбиты на угол 23, 5^°. Количество солнечного тепла, получаемого Землей в разные месяцы неодинаково. Пока наша планета совершает свой путь в течение года по орбите, Северное полушарие Земли оказывается повернуто то к Солнцу, то от Солнца. Когда Северное полушарие развернуто к Солнцу, то тогда здесь наступает лето. Дни стоят длинные и жаркие, а некоторое время Солнце за полярным кругом вообще не заходит. Так называемое летнее солнцестояние наблюдается в Северном полушарии 21 июня – это самый длительный день в году. А зимой, когда Земля оказывается уже по другую сторону Солнца, Северное полушарие повернуто от Солнца, что вызывает падение температуры. Зимнее солнцестояние приходится на 21 декабря – самый короткий день в году. На экваторе всегда жарко, т.к. здесь солнечные лучи падают под прямым углом целый год. В приполярных зонах постоянно холодно.

Для решения большинства астрономических задач достаточно считать Землю эллипсоидом или, точнее, сфероидом. По данным измерений, Земля – сплюснутый с полюсов шар. Экваториальный радиус равен 6 378 245 м, полярный радиус – 6 356 863 м. Разность между радиуса­ми 21 382 м (= 21, 4 км). Обычно, когда не требуется высокая точность, средний радиус Земли принимают равным 6 371 км. Экваториальные радиусы также не равны между собой, разница между ними составляет 213 м.

Поверхность Земли. Основные области земной поверхности – повер­хность суши и водная поверхность, соответствующие континентам и океанам.

Рис. 4. Соотношение материков и гидросферы в виде

«континентальной звезды» (К.А. Куликов)

На рис. 4 поверхность Земли развернута в фигуру, называемую «континентальной звездой», на которой нагляд­но показано соотношение поверхности материков, составляющей 29, 2 % всей поверхности Земли, и поверхность водных пространств, представ­ляющих прерывистую гидросферу, занимающая в общей сложности 70, 8 % всей поверхности Земли.

Твердая оболочка Земли характеризуется расчлененным рель­ефом. Наиболее высокая точка на Земле (Эверест или Джомолунгма) имеет высоту 8 848 м. Наибольшая глубина океана в Марианском жело­бе Тихого океана находится под слоем воды толщиной 11 022 м. На дно Марианской впадины в 1960 г. опускался французский ученый Ж. Пикар в батискафе «Триест».

На материках выделяются низменности, плоскогорья и горные хреб­ты. Высота низменностей над уровнем моря не поднимается выше 200 м, плоскогорья приподнимаются до 1 км и выше. Горные хребты имеют резко пересеченный рельеф и образуют крупные пояса.

Марс четвертая от Солнца планет. Марс гораздо меньше Земли. Солнечные сутки на Марсе – 24 ч. 37 мин. Плоскость экватора планеты наклонена к плоскости ее орбиты почти так же, как и у Земли. Это определяет наличие сезонов в климате Марса.

У Марса есть углекислая атмосфера, но она разряженная, давление у поверхности всего 0, 003–0, 010 кг/см² , поэтому нет жидкой воды – она либо испарится, либо замерзнет. На экваторе Марса максимальные дневные температуры могут достигнуть + 250^° С, но в ночное время опуститься до – 90^° C. В атмосфере Маркса, кроме белых облаков из кристалликов льда и твердой углекислоты иногда наблюдается желтые облака – это пылевые бури.

На поверхности Маркса выделяются два типа местности – возвышенности (в южном полушарии) и равнины (в северном полушарии). В ранней истории Марса (около 4 млрд. лет назад), вероятно был период, когда атмосфера была более плотной, шли дожди, текли реки, которые впадали в озера и моря. Не исключено, что в этот период на Марсе была примитивная жизнь. А поскольку падение на Землю метеоритов – это почти установленный факт, не исключено, что когда-то эти метеориты занесли на Землю марсианские микроорганизмы. Может быть Сванте Аррениус был прав, говоря о том, что жизнь на Землю была занесена извне. Эта гипотеза была предложена шведским ученым физиком С. Аррениусом в конце XIX в. и известна под названием «гипотеза панспермии». Она предусматривала занос спор микроорганизмов, рассеянных по всей Вселенной, на Землю, где они дали начало разнообразному органическому миру. В настоящее время никаких бактерий или вирусов в космосе до сих пор не обнаружено, но органические химические соединения найдены в метеоритах и, особенно в веществе кометы Галлея.

Недра планеты Марс к настоящему времени сильно остыли, а запасы воды в виде льда сосредоточены под прочной литосферой.

Три планеты–гиганта нами не рассматриваются.

Таким образом, общей чертой планет земной группы является их относительно высокая плотность (3, 34–5, 52 г/см³). Это указывает на то, что они сложены преимущественно твердым каменным материалом.

Содержание газов, образующих атмосферы планет очень мало, или совсем нет, как у Меркурия и Лун, ы. Там же нет совсем воды. На Венере в малых количествах вода присутствует в виде пара в атмосфере, а на Марсе вода находится в замороженном состоянии. На Земле вода может находиться в жидком, парообразном и твердом состояниях.

Малые тела – астероиды и кометы – это малоизмененные представители того вещества, из которых образовались планеты. Некоторые астероиды и кометы пересекают орбиту Земли, например, группы Аполлон, сталкиваются с ней. Из геологической летописи мы знаем, что такие столкновения опасны для биосферы Земли.

Астероиды – это сравнительно небольшие твердые тела. Они также как и планеты, вращаются вокруг Солнца между орбитами Марса и Юпитера, образуя пояс астероидов. Астероиды – это источник падающих на Землю метеоритов – «парящих в воздухе». Ежегодно на Землю падает до 10 000 т космического вещества, но главным образом, пыль. Частицы пыли нагреваются до температуры более 10 000⁰С, либо сгорают, либо достигают Земли. Их в Антарктиде найдено в настоящее время около 20 000 штук. По химическому составу метеориты близки к ультраосновным и основным магматическим горным породам. Они свидетельствуют о том, что Луна, Марс, сложены из того же вещества, что и Земля. В научных журналах есть данные, что в метеоритах обнаружены микроорганизмы (грибы, цианобактерии и т.д.).

Кометы приходят с периферии Солнечной системы в ее внутреннюю часть. Здесь у них образуются светящая «кома» и «хвост». Мы их видим невооруженным глазом. «Кома» – это облако газа и пыли, а ядро «комы» размером от 1 до 20 км в поперечнике, состоит из смеси льда и пыли. Кометы движутся вокруг Солнца по сильно вытянутым орбитам с периодом вращения около 200 лет.

У Земли есть естественный единственный спутник – Луна. Она по одной из гипотез образовалась из обломков, которые постепенно притянулись друг к другу. Луна движется вокруг Земли на среднем удалении 384 000 км, но непрерывно на 2–4 см в год удаляется от Земли. Луна повернута к Земле всегда одной стороной. Период ее вращения вокруг Земли равен периоду ее вращения вокруг своей оси и составляет 29, 5 земных суток. Наш спутник светится, потому что отражает солнечный свет. На протяжении месяца для нас освещены разные части видимой стороны Луны – в зависимости от ее места на орбите. В новолуние Солнце освещает видимую нам сторону Луны, поэтому вместо нее на фоне звезд просто черное пятно. В полнолуние на небе ровный яркий круг. В остальные фазы лунный диск неполный. Между новолунием и полнолунием Луна на небе как будто растет и называется «молодой». А между полнолунием и новолунием она «убывает» и «стареет».

Рис. 4. Планеты Солнечной системы

Иногда Луна, Земля и Солнце выстраивается по одной прямой, и возникают затмения. Когда Луна проходит в земной тени, наступает лунное затмение. Лунный диск медно-оранжевый – на него падает часть солнечного света, отфильтрованного нашей атмосферой. Перед тем как Луна полностью закроет Солнце, его свет создает эффект кольца с бриллиантом. Край раскаленного шара сияет драгоценным камнем, а солнечная корона сияет вокруг темного лунного диска – Солнечное затмение.

Атмосферы и магнитного поля у Луны нет. Лунное притяжение в 6 раз слабее земного. Небо на Луне всегда черное. На экваторе температура поверхности в полдень достигает +150 ^°С, а ночью опускается до – 150^°С. На Луне есть два типа местности – материки (83 %) и лунные «моря» (17 %). Материки выглядят как светлые, т.к. сложены светлыми породами – полевыми шпатами. Лунные «моря» – это темные базальтовые равнины, образующие понижения среди материков. В лунных породах оказалось всего 10 % железа, тогда как Земля состоит на 30 % из него (ее ядро целиком железное).

Т а б л и ц а 1

Сведения о планетах

* Значения углов больше 90⁰ указывают на обратное вращение, например значение 177, 3° для Венеры показывает, что экваториальная плос­кость наклонена к плоскости орбиты Венеры на 2, 7° (180–177, 3 =2, 7), но Венера вращается в обратную сторону.

* Цифры в скобках – показатель степени множителя 10, например. 3, 3 (26) – это 3, 3–10²⁶.

Слабая метеоритная бомбардировка поверхности Луны привела к формированию лунного грунта – реголита – мощностью всего несколько метров. Летавший на Луну американский космонавт – геолог Г. Шмидт метко выразился, что слабая переработанность поверхности Луны за последние 3–4 млрд. лет делает ее «запыленным окном в изучении происхождении и эволюции Земли». Вопрос о происхождении Луны остается открытым. Пока известно только одно: Земля и ее спутник имеет один и тот же возраст.

2.2. Взаимодействие космоса и Земли – основной источник ОПП

Специалисты читают, что историю Земли невозможно правильно понять, не учитывая того, что Земля существует и развивается в космическом пространстве. Люди всегда чувствовали свою зависимость от Солнца, они уга­дывали, что судьбы Земли тесно связаны с судьбами Солнца. Поэтому издревле человек признавал источник света, тепла и жизни своим главным богом.

Общее влияние Солнца на развитие органической жизни еще с древнейщих времен наблюдалось многими мыслителями – Гераклит (540–480 годы до нашей эры), Пифагор (VI век до нашей эры), Платон, ученик Сократа, (427–347 гг. до нашей эры).

В античные и в средние века уже замечается взаимосвязанность различных стихийных явлений, проявлявшихся в одно и тоже время: эпидемий, землетрясений, засух или наводнений, неурожаев. Эти явления сопровождались небесными «знамениями» – странная окраска неба, полярные сияния, круги вокруг Солнца, знаки на Солнце (темные образования, пятна, видимые невооруженным глазом), которые связывались с религиозными представлениями.

Основоположником систем­ного подхода к проблемам солнечно-земных связей был выдающийся русский ученый А.Л. Чижевский (1897–1964 гг.) Ему принадлежит зас­луга в развитии научного метода, названного методом «наложения эпох», который позволил правильно использовать сложный, запутанный и, на первый взгляд, противоречивый материал. Он отмечал, что «следует отмес­ти давно принятый наукою параллелизм трех кривых, представляю­щих собою графическое изображение пятнообразовательной деятель­ности Солнца, частоты полярных сияний и колебаний земного магне­тизма».

По данным исследователей магнитные возмущения запаздывают при­близительно на двое суток со времени нахождения пятна в области цен­трального солнечного меридиана. Отставание магнитного эффекта объясняют временем, необходимым электрическим частицам солнечной ма­терии для прохождения пути от солнечных пятен до Земли.

Выдающийся ученый С.И. Вавилов писал: «Изменения в числе сол­нечных пятен существенно влияют на перемены погоды и, следователь­но, на растительность и все живое на Земле».

Различные процессы на самой Земле и в окружающем ее простран­стве (геосфере) протекают при непрерывном воздействии космических факторов. Изменение этих факторов влечет за собой изменение и зем­ных процессов. Основные космические факторы обусловлены влияни­ем Солнца, определяются солнечной активностью. Резкое усиление сол­нечной активности означает соответствующее увеличение плотности потоков заряженных частиц, исходящих из Солнца, увеличение плотно­сти межпланетной среды.

Наиболее динамичными зонами, и, следовательно, откликающимися на внешние воздействия космоса являются верхние оболочки Земли: магнитосфера, атмосфера, гидросфера и литосфера, а также биосфера. Например, мы ежедневно наблюдаем, как меняется погода, которая обусловлена взаимодействием океана, атмосферы и космоса. Землетрясения и вулканы также являются дирижёрами погоды и климата и, в свою очередь подчинены гравитационным влияниям Луны и Солнца. Именно в пограничных областях происходит наложение ритмов и влияния различных систем. Поэтому здесь быстрее достигается состояние неустойчивости, и осуществляются экстремальные воздействия. Следствием является возникновение разнообразных природных процессов и явлений. Наиболее выраженной пограничной зоной, где происходит совместное воздействие различных сфер Земли и систем космоса являются верхние части литосферы и биосфера (рис. 3.25 с. 133 Иванов О.П., 1993).

Это дает основания считать, что все земные процессы, так или иначе, «живут» энергией Солнца. На эту тему опубликовано множество статей, брошюр, книг, в которых можно найти ответы на все интересующие вопросы.

Рассмотрим неко­торые аспекты влияния космических факторов на растительный и животный мир.

Самым наглядным проявлением влияния условий в космосе на жизнь растений на Земле является чередование толщины годичных колец де­ревьев. Толщина годичных колец деревьев зависит от количества осадков, что определяется атмосферной циркуляцией. Последняя, в свою очередь, зависит от солнечной активности. Наиболее полные данные об этой связи были получены астрономом А. Дугласом. Он изучал срезы долгоживущих деревьев, что дало ему возможность проследить влия­ние солнечной активности на рост деревьев в течение веков и даже ты­сячелетий.

Изучая срез секвойи, живущей 3 200 лет, Дуглас обнаружил, что жиз­ненная активность растений (большая толщина годичных колец) прояв­ляется не только раз в пределах 11-летнего (или другого) цикла в макси­мумах солнечной активности, но и между ними, то есть при минималь­ной солнечной активности.

Возмущение магнитного поля Земли, геомагнитные бури, оказывают влияние и на движение насекомых. Возмущение магнитного поля будо­ражит насекомых, приводит их в беспокойное, возбужденное состояние. Насекомые, которые в спокойных условиях ночью находятся в покое, во время магнитных бурь приходят в активное движение.

Многие факты говорят, что для ориентации в пространстве при перелетах птицы используют магнитное поле Земли. Почтовые голуби, например, способны вернуться домой даже в том случае, когда нет ни­каких видимых ориентиров, при сплошной облачности, сильном тума­не и т.п. Мало того, в этих сложных условиях птицы способны вернуть­ся домой из совершенно незнакомого места, куда их вывезли впервые. Птицы будут лететь правильным курсом при изменении любых усло­вий во внешней среде, кроме магнитного поля. Если магнитное поле существенно меняется, то птицы могут сбиться с пути. Это говорит об особом устройстве организма животных, который формировался при наличии определенного магнитного поля Земли и поэтому приобрел к нему чувствительность.

О прямом воздействии магнитного поля Земли на животных свиде­тельствуют и опыты с рыбами. Установлено, что рыбы обладают спо­собностью к навигации в открытом море и при этом ведут себя также как птицы – правильно определяют нужное им направление. Это каса­ется тех видов рыб, которые совершают значительные миграционные перемещения.

Представленная цепь взаимосвязанных явлений представляет собой, по сути, цепочку передачи и преобразования солнечной энергии в меха­низме солнечно-земных связей.

Рассмотрим три аспекта влияния космических процессов на развитие процессов на Земли.

Взаимодействие Луны и Земли выражается, прежде всего, в твердых приливах, вызываемых лунным притяжением. Главный «тормоз» – Луна, вызывающая приливы и отливы в морях, земной коре и атмосфере. Луна тянет против вращения Земли и противодействует ему. Гравитационное притяжение Луны оказывает влияние на сейсмическую активность Земли, обуславливая ее суточную и более крупную, 10-летнюю периодичность. Опыты, проведенные астронавтами, показали, что Луна влияет на земной климат. У нас регулярно сменяются времена года – из-за наклона собственной оси вращения Земли к плоскости ее орбиты под средним углом 66⁰ 33`. Луна его стабилизирует, так что он колеблется в пределах всего 1<sup>0</sup> 3`. Без Луны наклон земной оси значительно колебался бы, что привело бы к длительности дней и ночей до полугода. Кроме этого, Луна влияет на скорость вращения Земли вокруг своей оси. Примерно 370 млн. лет назад год длился 400 суток, а сейчас – 365 с небольшим, поскольку Земля медленней обращается вокруг своей оси вследствие приливного торможения.

Следующий аспект рассматриваемой проблемы – влияние на Землю процессов, происходящих на Солнце. Выявлена периодичность в 9, 30 и 90 лет изменения земного климата в зависимости от колебаний солнечной активности.

Появились также указания на существование цикличности в 13, 19 и 23 тыс. лет, связанной с изменениями расстояния между Землей и Солнцем (Кузнецов и др., 1991).

Установлено, что Солнце и вся Солнечная система движется вокруг центра Галактики не по круговой, а эллиптической орбите с длительностью галактического года в 217 млн. лет. Поэтому условия, в которых находится Солнечная система, а значит, и наша Земля в ее крайних точках – в перигалактии и апогалактии существенно различаются.

Согласно соображениям Н.А. Ясманова (1992), «в перигалактии интенсивность солнечной радиации, достигающей земной поверхности, уменьшается вследствие прохождения Солнечной системой газопылевого облака. В это время на Земле усиливается вулканическая и сейсмическая активность, увеличивается скорость движения литосферных плит, усиливается образование глубинных разломов. В апогалактии при прохождении Солнечной системой пространства, свободного от газопылевых облаков, усиливается интенсивность космической и солнечной радиации, достигающей земной поверхности. Это и является одной из причин глобального потепления на Земле. Но кроме климатических воздействий в это время чаще происходит столкновение литосферных плит и усиливаются колебательные движения на крупных устойчивых геоструктурных блоках земной коры».

2.3. Географическая зональность – выражение взаимодействия Земли и Солнца и как основной фактор распространения опасных природных процессов

Географическая зональность (природная, ландшафтная, широтная зональность) – одна из основных географических закономерностей Земли. Она выражается в отчетливой последовательности смены типов природных комплексов (ландшафтов, геосистем, экосистем) и компонентов природной среды (рельеф, почвы, климат, поверхностные и подземные воды, растительный и животный мир, природные процессы и явления (ЭЭС, 1999, с. 524).

Географическая зональность во всей иерархии ее проявления следствие и результат взаимодействия Земли как единой системы с космосом (прежде всего Солнцем) и геосфер между собой (рис. 10).

Положение Земли в Солнечной системе, особенности вращения ее вокруг Солнца и своей оси дифференцирует на поверхности Земного шара макрозоны – термически однородные широтные пояса. В географии их выделено девять (рис. 10). Эти широтные пояса также называются географическими, физико-географическими и климатическими поясами.

Ландшафт – природный географический комплекс (биом), где природные компоненты (рельеф, климат, вода, почва) находятся в сложном взаимодействии и взаимообусловленности, образуя по условиям развития единую систему.

С позиции системного анализа ландшафт представляет собой открытую динамическую систему, все компоненты которой связаны между собой энергомассообменом и передачей информации. Ландшафт тесно связан с климатом (балансом тепла и влаги), геологическим субстратом (литогенной основой) и находится под воздействием различных антропогенных факторов.

Устойчивость ландшафтов к антропогенным воздействиям различна, и они делятся по этому признаку на три группы: устойчивые, средней устойчивости и неустойчивые.

Для первых характерно быстрое восстановление экологического равновесия и самозалечивание всех возникших нарушений, у третьих – восстановление экологического равновесия происходит медленно или не происходит совсем.

Каждый ландшафт Земли – это «блюдо» в планетной кухне, «изысканное кушанье», приготовленное самой Природой из горных пород, воздуха, растений в животных, заправ­ленное влагой и солнечным теплом. Всё это намешано в разных пропорциях и различных вариантах. В результате этого мы имеем «на столе» арктические пустыни, влажные тропические леса, степи и саванны, пустыни и муссонные леса (рис. 10). «Вкус блюда» (внешний облик ландшафта, его структура) зависит в основном от соотношения количества воды и тепла. Поступление этих главных «продуктов» связано с широтой мест­ности. Поэтому получающиеся «блюда» – ландшафты – расставлены на земном «столе» главным образом полосами вдоль параллелей. Бывают и исключения, когда вмешиваются горы, морские течения, нарушающие строгий порядок «сер­вировки».

Больше всего тепла и влаги в районе экватора, где располагаются богатейшие ландшафты влаж­ных экваториальных и тропических лесов. Меньше всего – у полюсов, на северной и южной вершинах планеты. Там влачат существование скудные ландшафты арктических и антарктических пус­тынь (рис.10).

Ландшафты влажных эквариальных и тропических лесов. Влажные тропические леса распространены в основном около экватора, по обе стороны от него. Они покрывают обширные территории – особенно в Южной Америке, Юго-Восточной Азии и Афри­ке. Самая крупная из таких областей – низ­менность бассейна Амазонки и её притоков.

В течение всего года среднемесячные температуры остаются практически неизменными: + 24 – +28 ^oС., выпадают обильные осадки. Почвы влажных тропических лесов кирпично-красного цвета, за что она и получила название кремнезёма, или ферраллитной почвы (от лат. «феррум» — «железо) местами достигают мощности 20 метров. Развиты такие природные процессы, как заболачивание, ливневые дожди.

Ландшафты тропиков с летним влажным периодом, где тепла ещё очень много, а вот осадки выпадают только в определённые сезоны, которые неотвратимо сменяются сухими и влаж­ными периодами (рис. 10). Они никогда не протягиваются сплошными широтными полосами.

Летнезеленые муссонные тропические леса. Когда эти леса покрыты листвой, они очень похо­жи на вечнозелёные экваториальные. Внеш­ний вид муссонного тропического леса ко времени наступления засухи совсем не похож на листвен­ный лес зимой где-нибудь в Европе.

Саванны. Сухой период времени в саванне длится 5–8 мес в году, количества осад­ков – до 200 мм в год.

Ландшафты пустынь и полупустынь. Ландшафты пустынь охватывают весь земной шар и занимают свыше 1/4 всей по­верхности суши Земли. Существование пустынь везде связано с одной причиной – жестокой нехваткой влаги.

Во всех засушливых областях земного шара прослеживается закономерность: в направлении от края к центрам пустынь растительный покров становится более редким. Сокра­щая до предела поверхность листьев, растения пустынь сильнее развивают корневые системы. Характерны ураганы, тайфуны, смерчи.

Ландшафты степей и полустепей. Русское слово «степъ» встречается во многих язы­ках мира. Потому что самая обшир­ная область степей – евросибирская – простира­ется поясом шириной до 1000 км от Восточной Европы (устье Дуная) до Восточной Азии (Амур­ская область) (рис. 10). И на всём этом пространстве безлес­ные, поросшие злаками территории с умеренным климатом называются словом «степь».

Для этой зоны характерно: 1) большие запасы живого и мертвого органического вещества; преимущество составляет мертвое в виде почвенного гумуса (96 %) – плодородие очень высокое; 2) величина первичной продукции значительна: 3) общий газообмен интенсивный, но вклад в кислородный баланс атмосферы планеты несущественный, т.к. идет расход на окисление мертвой органики.

Степи – ландшафты с умеренным климатом и холодной зимой – расположены в областях с недостатком влаги. Влаги здесь испаряется боль­ше, чем выпадает осадков (причём нередко в два раза). Степи – это тёплое лето со средней температурой июля +20 – +25° С и холодная зима со средними температурами значительно ниже нуля и снежным покровом. Почвы степей знамениты во всём мире. Это – чернозёмы, которые так и называются на всех языках.

На границе степи и леса образуются уникальные лесостепные ландшафты. Пони­женные места в них заняты лесами (в Европе – дубравами), а возвышенности – степями и лугами. Если климат становится влажнее, леса подни­маются наверх, вытесняя степь, а если суше – прячутся на склонах, днищах оврагов и балок. Только человек положил конец этим много­вековым колебаниям. Распахав благодатные почвы степей, он навсегда «загнал» лес в овраги и низины. Ландшафты широколиственных лесов очень силь­но изменены человеком, и их естественных, нена­рушенных участков сохранилось до наших дней очень мало.

Ландшафты широколиственных лесов. Они располагаются на окраинах материков – на востоке Северной Америки, в районах Восточной Азии с умеренным климатом и в Европе т.е. только там, где достаточно тепло и дожди часто приносят воду от океанов (рис.10).

Тепла здесь ещё достаточно, только зимы бывают морозными и длятся 3–4 месяца.

Таежные ландшафты. На нашей планете есть два зелёных океана — лесные тропические и экваториальные ландшафты и таёжные ландшафты российской Сибири и Кана­ды (рис. 10).

Их распространение определено климатом (приходом тепла и влаги). Обязательным элементом хвойных ландшафтов в Западной Сибири являются болота. Они занимают площадь более 54 тыс. кв. км. Это не удивительно, т.к. здесь осадков выпадает больше, чем успевает испариться за год. Мерзлая глинистая почва не дает воде просачиваться вглубь, а плоский рельеф замедляет ее сток в реки. Кроме этого, неотектонические процессы ведут к опусканию поверхности Западно-Сибирской низменности. Все это как будто нарочно создано для заболачивания тайги.

Для биома тайги характерно: 1) большой запас живого и мертвого органического вещества, причем, преобладает живая биомасса (99 %);

2) плодородие почв низкое; 3) величина первичной продукции значительна, но бедна видами (4 вида: ель, пихта, сосна, лиственница); 4) вклад в кислородный баланс атмосферы планеты существенен (1 га леса выделяет за 1 год около тысячи метров куб. кислорода, что соответствует годовой потребности в нем человека). В связи с быстрым сокращением площади лесов на земном шаре возникает угроза нарушения баланса содержания кислорода в атмосфере.

Почти обязательным элементом хвойных ланд­шафтов являются болота. Ведь здесь осадков выпадает больше, чем успевает испариться за год, мёрзлая глинистая почва не даёт воде просачиваться вглубь, глины не пропускают влагу, а плоский рельеф замедляет её, сток в реки. Всё это как будто нарочно создано для заболачивания тайги.

Осушения болот вызывает целый ряд негативных экологических последствий. Естественная болотная растительность после осушения болот деградирует. Затем торфяной слой мощностью 2–3 м через 10–20 лет срабатывается до минерального дна. Примером является Белорусское полесье, где господствуют сейчас черные пыльные бури. Осушение болот ведет к нарушению режима питания рек, т. к. многие ручьи чаще всего вытекают из болот.

Ландшафты тундр. Слово «тундра» происходит от финского «тунтури», что означает «плоский безлесный холм». Действительно, отсутствие деревьев – эта самая яркая особенность тундр.

Тундры широко распространены в основном в Северном полушарии – в Евразии и в Северной Америке. Почти непрерывным поясом они тянутся по самым северным территориям материков вокруг Северного полюса, как говорят учёные, циркумпо­лярно («циркум» по-латыни – «вокруг») (рис. 38).

В России тундры занимают по площади второе место после тайги. Лето в тундре холодное (+ 10⁰), короткое (2 –2.5 месяца) и светлое (полярный день). Осадков очень мало, как в пустыне. Но воды много. Кругом озера, реки, мокрый мох под ногами.

Для зоны тундры х арактерно: 1) небольшие запасы живого и мертвого вещества; 2) низкая скорость разложения растительных остатков, и, соответственно, процессы образования почв идут вяло, как бы нехотя; 3) небольшое разнообразие видов растений (менее 100); 4) наличие многолетних мерзлых пород.

Расчищенная грунтовая площадка через несколько лет превращается в провальное озеро.

Особую экологическую опасность в районах распространения м.м.п. представляют геолого–разведочные работы. Результатом их является:

1) образование термокарста – явление неравномерного проседания или провала почвы в результате вытаивания подземного льда;

2) образование скваженных кратеров диаметром до 250 метров: они образуются под действием тепла, выделяемой в процессе бурения;

3) низкие температуры и незначительное содержание кислорода в почве способствует длительному сохранению нефтяного загрязнения: самоочищение здесь практически не происходит;

4) ягель на оленьих пастбищах отрастает очень медленно (6–8 см за 50 лет).

Таким образом, биомы тундры очень уязвимы к вмешательству человека.

Ландшафты полярных пустынь. Полярные пустыни – это незаходящее летом солн­це и затяжная зимняя ночь, озаряемая полярными сияниями; это мир морозов, метелей, дрейфующих льдов.

Большая часть полярных пустынь расположена в Арктике. Долгая и лютая зима до 4–4, 5 месяцев, лето (а его можно так называть только условно) – лишь 10–20 дней со средней температурой выше нуля. Но грунт успевает всё же оттаять на полметра. Камни выморажи­ваются и выпираются из грунта наверх, а затем раздвигаются от центра к периферии.

Сложный характер циркуляции воздушных масс и водного обмена ведет к усложнению рисунка границ природных зон, которые в отдельных секторах континентов могут выпадать, выклиниваться и т.д., но, однако, это не нарушает общей закономерности распределения ландшафтов на Земном шаре (рис.10). Гидротермический фактор – ведущий, но не единственный в формировании природных зон. Названия природным зонам даются по типу растительности как индикатора ландшафта. Следует отметить, что адаптивные возможности зональных геосистем различны, разнообразны генетические типы экзогенных природных процессов, и это требует разработки зонально дифференцированных стратегий природопользования и защиты от опасных природных процессов.

Далее рассмотрим территорию России, которая имеет 7 географических поясов и подвержена воздействию практически всех опасных природных явлений и процессов разных видов происхождений.

С 1985 по 1993 г. на территории России в соответствии с критериями МЧС происходило 130–140 ЧС геофизического характера в год.

По данным МЧС основные материальные потери в нашей стране приносят наводнения (около 30 %), оползни, обвалы и лавины (21 %), ураганы и смерчи (14 %), сели и переработка берегов водохранилищ и морей (3 %).

Географическое положение Рос­сии предопределяет большое разнообразие чрезвычайных ситуаций на территории. Характерно:

1.Повсеместная распространенность ЧС, связанных с холод­ными и снежными зимами, создающих относительно высокое «сопротивление» природной среды развитию хозяйства (повышенные материальные затраты на освоение природных ресурсов, эксплуатацию городов, населенных пунктов, дорог и других коммуникаций, риск огромных потерь в случаях возникновения ЧС да­же при авариях в системе теплоснабжения и т. п.).

2. Большая часть населения проживает на юге Западной и Восточной Сибири, Дальнем Вос­токе, где наименьшее количество распространения природных опасностей разрушительного вида (землетрясений, ураганов, цунами и пр.).

3. Высокая научная и нормативная обеспеченность мер сни­жения природного риска, сокращения ущерба от ЧС.

Основные природные ЧС по ре­гионам в порядке повторяемости следующие:

· северо-западный регион – сильные ветры, наводнения, морозы, сне­гопады, метели;

· центральный регион – сильные дожди, сильные ветры, наводнения, снегопады, морозы, метели, заморозки;

· Приволжский регион – наводнения, сильные ветры, гололед;

· Северо-Кавказский регион – наводнения, сильные дожди, сильные ветры, землетрясения, оползни, сильные снегопады, сели, лавины, гололед, градобития;

· Уральский регион – наводнения, сильные ветры, метели, сильные дожди, оползни;

· Западно-Сибирский регион – наводнения, сильные снегопады, сильные дожди, сильные морозы, метели, оползни;

· Восточно-Сибирский регион – наводнения, метели, сильные моро­зы, сильные дожди, сильные ветры, лавины, обвалы, сели;

· Забайкальский регион – наводнения, сильные дожди, землетрясе­ния, сильные ветры, засуха, сильные снегопады;

· Дальневосточный регион – наводнения, сильные дожди, сильные вет­ры, землетрясения, сильные снегопады, сели, лавины, метели, силь­ные морозы.

Таким образом, взаимодействие космоса и Земли определяет сложный характер циркуляции воздушных масс и водного обмена. Наиболее динамичными зонами, и, следовательно, откликающимися на внешние воздействия космоса являются верхние оболочки Земли: магнитосфера, атмосфера, гидросфера и литосфера, а также биосфера.Землетрясения и вулканы также являются дирижёрами погоды и климата и, в свою очередь подчинены гравитационным влияниям Луны и Солнца. Следствием является возникновение разнообразных природных процессов и явлений.Выявлена общая закономерность распределения ландшафтов на Земном шаре. Установлено, что гидротермический фактор – ведущий, но не единственный в формировании природных зон. Названия природным зонам даются по типу растительности как индикатора ландшафта. Следует отметить, что разнообразны генетические типы экзогенных опасных природных процессов, и это требует разработки зонально дифференцированных стратегий природопользования и защиты от опасных природных процессов.

Территория России имеет 7 географических поясов, которые находятся в разных регионах и подвержена воздействию практически всех опасных природных явлений и процессов разных видов происхождений.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Чему равен цикл солнечной активности? Почему он происходит и его влияние на Землю?

2. Дайте характеристику солнечного ветра и укажите его влияние на Землю?

3. Объясните, почему летом тепло, а зимой холодно?

4. Какая из планет земной группы имеет магнитное поле и вращается в противоположную сторону Земли?

5. Почему Луна повернута к Земле одной стороной?

6. Чем отличается новолуние от полнолуния и почему так происходит?

7. Укажите влияние Луны на Землю.

8. Чем обусловлено расслоение Земли и других планет на слои?

9. Почему взаимодействие космоса и Земли является основным источником опасных природных процессов?

10. Какие опасные природные процессы подчиняются географической зональности в России?