С самого начала обсуждения проблемы формирования земного шара именно горы смущали ученых. Потому что если предположить, что сперва Земля была огненным, расплавленным шаром, то ее поверхность после остывания должна бы остаться более или менее гладкой... Ну, может быть, слегка шероховатой. А откуда же появились высокие горные хребты и глубочайшие впадины в океанах?
В XIX веке господствующей идеей стало представление о том, что время от времени по каким-то причинам раскаленная магма изнутри приступом идет на каменную оболочку и тогда в ней вспучиваются горы и поднимаются хребты. Поднимаются? Но почему тогда на поверхности так много районов, где хребты идут параллельными складками один подле другого? При вспучивании каждая горная область должна бы иметь форму купола или пузыря... Объяснить возникновение складчатых гор действием вертикальных сил, идущих из недр, не удавалось. Складки требовали горизонтальных усилий.
А теперь возьмите яблоко в руку. Пусть это будет небольшое, слегка привядшее яблочко. Сдавите его в руках. Смотрите, как сморщилась кожица, как покрылась она мелкими складочками. А представьте себе, что яблочко размером с Землю. Складочки вырастут и превратятся в высоченные горные хребты... Какие же силы могли бы так сдавить землю, чтобы она покрылась складками?
Вы ведь знаете, что каждое раскаленное тело при остывании сжимается. Может быть, этот механизм годится и для объяснения складчатых гор на земном шаре? Представьте себе - расплавленная Земля остыла и покрылась коркой. Корка или кора, как каменное платье, оказалась «сшитой» на определенный размер. Но планета-то остывает дальше. А раз остывает, то и сжимается. Немудрено, что со временем каменная рубашка оказалась велика, стала мяться, идти складками.
Такой процесс предложил для объяснения формирования поверхности Земли французский ученый Эли де Бомон. Он назвал свою гипотезу контракционной от слова «контракция», что в переводе с латыни как раз и обозначало - сжатие. Один швейцарский геолог попробовал вычислить, какими оказались бы размеры земного шара, если разгладить все складчатые горы. Получилась весьма впечатляющая величина. Радиус нашей планеты при этом увеличился бы едва ли не на шестьдесят километров!
Новая гипотеза приобрела множество сторонников. Самые известные ученые поддержали ее. Они углубляли и разрабатывали отдельные разделы, превращая предположение французского геолога в единую науку о развитии, движении и деформации земной коры. В 1860 году эту науку, ставшую важнейшим разделом комплекса наук о Земле, предложили назвать геотектоникой. Станем и мы дальше называть этот важный раздел так же.
Гипотеза контракции или сжатия Земли и сморщивания ее коры особенно укрепилась, когда в Альпах и Аппалачах открыли крупные «надвиги». Этим термином геологи обозначают разрывы в залегающих горных породах, когда одни из них как бы надвинуты на другие. Специалисты торжествовали, новая гипотеза объясняла все!
Правда, возникал маленький вопрос: а почему горы-складки располагались не по всей поверхности земли равномерно, как на сморщившемся, усохшем яблоке, а собирались в горные пояса? И почему эти пояса располагались только по определенным параллелям и меридианам? Вопросик пустяковый, но коварный. Потому что на него ответить контракционная гипотеза никак не могла.
Глубокие корни гор
Примерно в середине XIX века, а точнее в 1855 году английский ученый Д. Пратт вел геодезические работы на территории «жемчужины британской короны», то есть в Индии. Он работал вблизи Гималаев. Каждый день, просыпаясь поутру, англичанин любовался величественным зрелищем грандиозного горного района и невольно задумывался: сколько же может весить этот колоссальный горный массив? Его масса должна непременно обладать заметной силой притяжения. Как бы это узнать? Стоп, но если это так, то внушительная масса должна отклонять легкий грузик на нитке от вертикали. Вертикаль - это направление силы тяжести Земли, а отклонение - направление силы притяжения Гималаев...
Пратт тут же прикинул общую массу горного массива. Получилась действительно порядочная величина. По ней, пользуясь законом Ньютона, он вычислил ожидаемое отклонение. Потом неподалеку от склонов гор подвесил грузик на нитке и с помощью астрономических наблюдений измерил его истинное отклонение. Каково же было разочарование ученого, когда при сравнении результатов оказалось, что теория отличается от практики более чем в пять раз. Вычисленный угол оказывался больше измеренного.
Пратт никак не мог взять в толк, в чем же заключается его ошибка. Он обратился к гипотезе, выдвинутой когда-то еще Леонардо да Винчи. Великий итальянский ученый и инженер предположил, что земная кора и расплавленный подкорковый слой - мантия почти всюду находятся в равновесии. То есть блоки коры плавают на тяжелом расплаве, как льдины на воде. А так как при этом часть «льдин»-блоков погружена в расплав, то в целом блоки оказываются легче, чем принимаются при расчете. Ведь кто не знает, что у айсберга лишь меньшая часть выступает над водой, а большая - погружена...
Соотечественник Пратта Дж. Эри добавил к его рассуждениям свои соображения. «Плотность горных пород примерно одинакова, - говорил он. - Но более высокие и мощные горы стоят, глубже погрузившись в мантию. Менее высокие горы сидят мельче». Получалось, что горы как бы имеют корни. Причем корневая часть оказывалась сложенной из менее плотных пород, по сравнению с плотностью мантии.
Хорошая получилась гипотеза. Долгое время пользовались ею ученые при измерениях силы тяжести в разных районах Земли. До той поры, пока не полетели над планетой искусственные спутники Земли - самые верные указатели и регистраторы поля притяжения. Но о них еще речь впереди.
В конце прошлого века американский геолог Даттон высказал мысль о том, что наиболее высокие и мощные блоки земной коры размываются дождями и текущими водами сильнее низких, а следовательно, они должны становиться легче и постепенно «всплывать». Тем временем на более легкие и низкие блоки наносятся осадки с вершин более высоких соседей, и они тяжелеют. А раз тяжелеют, то и погружаются. Не является ли этот процесс одной из возможных причин землетрясений в горах и новых горообразований?..
Очень много интересных гипотез выдвинули ученые конца прошлого века. Но едва ли не самой плодотворной из них было создание учения о геосинклиналях и платформах.
Геосинклиналями специалисты называют довольно обширные вытянутые в длину участки земной коры, где особенно часто наблюдаются землетрясения и извержения вулканов. Рельеф в этих местах обычно такой, что, как говорится, «сам черт ногу сломит» - складка на складке.
Еще в 1859 году американский геолог Дж. Холл заметил, что в горно-складчатых областях осадки гораздо толще, чем в тех местах, где породы залегают спокойными горизонтальными пластами. Почему так? Может быть, под тяжестью накопившихся здесь осадков, смытых с соседних гор, кора земли прогнулась?..
Выдвинутое предположение понравилось. И несколько лет спустя коллега Холла Джеймс Дана развил взгляды своего предшественника. Он назвал удлиненные прогибы коры, вызванные боковым сжатием (тогда уже господствовала гипотеза контракции), геосинклиналями. Сложный термин произошел из объединения трех греческих слов: «ге» - земля, «син» - вместе и «клино» - наклонять.
Джеймс Дана представлял себе этот процес следующим образом: сначала сжатая область прогибается. Потом слои сминаются и вспучиваются в виде горных складок.
Далеко не все геологи сразу согласились с мнением американского специалиста. Предлагались и другие картины развития геосинклиналий. Спор о них до наших дней не утихает уже более ста лет. Одни считают, что разогретое подкорковое вещество разделяется на тяжелые и легкие фракции. Тяжелые «тонут», выдавливая кверху более легкие. Они поднимаются, «всплывают» и вспарывают, разрывают литосферу. Тогда обломки тяжелых плит соскальзывают и сминают осадочные слои...
Другие предлагают иной механизм. Они считают, что в раскаленном подкорковом веществе Земли существуют медленные течения. Они затягивают, сминают осадочные породы. А оказавшись в глубине, эти породы переплавляются под действием давлений и высоких температур.
Есть и другие концепции. Согласно одной из них, например, геосинклинальные складки возникают по краям континентальных платформ, плавающих, как льдины в океане, по пластичному подкорковому веществу. К сожалению, пока ни одно из существующих на этот счет предложений полностью не удовлетворяет наблюдаемым в природе закономерностям. И потому спор, по-видимому, далек от своего завершения.
Выдающийся русский и советский геолог, общественный деятель Александр Петрович Карпинский родился в 1846 году, в поселке Турьинские рудники в Верхотурском уезде на Урале. Ныне это город, носящий его имя. Отец его был горны/и инженером, и потому неудивительно, что молодой человек по окончании гимназии поступил в прославленный Петербургский горный институт.
В тридцать один год Александр Петрович стал профессором геологии. А через девять лет его избрали членом императорской Академии наук.
Он исследует строение и полезные ископаемые Урала и составляет сводные геологические карты европейской части России. Начиная с петрографии - науки о составе и происхождении горных пород, Карпинский касается всех буквально разделов науки о Земле и везде оставляет заметный след. Он исследует ископаемые организмы. Пишет выдающиеся работы по тектонике и о геологическом прошлом земли - по палеогеографии.
Учение о геосинклиналях, несмотря на прогрессивные идеи в его основе, испытывало на первом этапе множество трудностей. И в это время Александр Петрович вплотную занялся изучением «спокойных областей» земной поверхности. Впоследствии они-то и получили название «платформ». В этих работах Карпинский обобщил огромный материал по геологии России, накопленный поколениями русских геологов. Он показал, как менялись очертания древних морей, заливавших эти области в разное время. И вывел два рода «волнообразно-колебательных движений» земной коры. Один, более грандиозный, образует океанические впадины и материковые поднятия. Другой, не столь величественный по масштабам, обеспечивает появление впадин и выпуклостей в пределах самой платформы. Так, например, местные колебания Русской платформы, по мнению Карпинского, происходили параллельно Уральскому хребту в меридиональном направлении и параллельно Кавказу - по параллелям.
После работ Александра Петровича Карпинского стало ясно, что платформы - это вовсе не неподвижные и неизменяемые участки земной поверхности. Они развиваются и изменяются со временем. К краям платформ время от времени присоединяются горные области, которые, застывая, увеличивают их общую площадь. Таким образом, развитие платформ оказывалось тесным образом связанным с образованием геосинклиналий и подчеркивало развитие всей Земли.
Свои выводы Александр Петрович основывал на принципах контрэкционной гипотезы, считая ее «счастливейшим научным завоеванием». И хотя результаты дальнейших исследований все яснее доказывали несостоятельность этой гипотезы, теория геосинклиналий и платформ продолжала развиваться независимо, становясь одним из важнейших положений геотектоники.
Расширение на смену сжатию
Пожалуй, именно новые представления об изначально холодной Земле похоронили гипотезу контракции. Появились новые идеи. Одна из них заключалась в том, что наша планета образовалась из более плотного вещества, по сравнению с существующими горными породами. И образовавшийся земной шар был сначала чуть не вдвое меньше теперешнего. На таком плотном космическом теле не было никаких особых впадин и выпуклостей - сплошная, довольно ровная оболочка. Но постепенно, разогреваясь, первоначальный планетный ком стал «распухать». Поверхность его растрескивалась. Стали образовываться отдельные глыбы континентов, разделенные глубокими впадинами океанов.
Однако у новой гипотезы тоже было немало уязвимых мест. Причем одним из них опять-таки были складчатые горы. Ведь складки могли появиться только при сжатии.
Чтобы справиться с таким противоречием, специалисты пришли к мнению, что периоды расширения могли сменяться периодами сжатия. Появилась еще одна «пульсационная гипотеза». Ее и сегодня поддерживает ряд ученых, считая, что именно в попеременном сокращении и расширении земного радиуса могут заключаться причины перемещения материков. Ведь эпохи складчатости в истории нашей планеты тоже следовали друг за другом.
Не очень ясны причины таких пульсаций. Русский ученый академик М. А. Усов связывает их с космическими факторами - с притяжением Луны и Солнца, с влиянием других планет. Другой ученый академик В. А. Обручев считал одной из возможных причин расширения Земли переход магмы из твердого состояния в жидкое. При этом много тепла уходит из недр. Земля охлаждается, а следовательно, и сильно сжимается.
Гипотеза пульсации имеет довольно много сторонников среди современных ученых. Они измерили горные давления в различных точках нашей планеты и сделали вывод о том, что в данный момент Земля переживает период сжатия. Если это так, то количество землетрясений должно расти...
Я привел несколько примеров для того, чтобы вы поняли - вопросы развития нашей планеты очень сложные. Люди уже давно стараются проникнуть в тайну геологической истории Земли, но и по сей день единого мнения по всем вопросам у ученых нет.
Критические зоны планеты
Ученые видели, что различные зоны земного шара, его горные системы, низменности приурочены к определенным поясам. А почему не по всей поверхности равномерно?
Вот, например, Александр Петрович Карпинский отметил горные пояса, идущие в меридиональном направлении. А в то же время Александр Иванович Воейков - выдающийся географ и климатолог, а также русский геодезист и географ Алексей Андреевич Тилло привели очень убедительные доводы в пользу широтного расположения горных систем.
Почему же все-таки особые зоны возникают не повсеместно, а только в каких-то критических областях?
С начала нашего века математики и геофизики все больше внимания уделяют вращению Земли и его влиянию на строение оболочки планеты. Ученые строят модели и рассчитывают их, выясняя, как должны распределяться напряжения в сферическом слое такой модели (в земной коре) в условиях ее сжатия...
Астрономы давно заметили, что ход вращения Земли постепенно замедляется. Нашу планету тормозит в основном приливное трение в ее коре, возникающее из-за притяжения Солнца и Луны. При этом постепенно уменьшаются силы полярного сжатия планеты. А значит, в высоких широтах литосфера и гидросфера будут понемногу подниматься, а в низких широтах у экватора - опускаться. При подобном процессе пограничными полосами, испытывающими особенно сильные напряжения, по мнению ученых, являются семидесятая параллель, шестьдесят вторая и тридцать пятая, а также экватор. Именно в этих поясах располагаются зоны - тектонических нарушений. На суше - это горные районы, глубокие пропасти и вулканы. На море - «ревущие сороковые» и другие районы бесчисленных опасных приключений, не раз и не два заканчивавшихся трагически.
А посмотрите на длиннющий хребет Кордильер Северной и Южной Америки, на Аппалачи, на Уральский хребет...
Найдите на карте Западно-Сибирскую равнину, которая переходит в низменность Тургайского прогиба и в Туранскую низменность.
Взгляните, как идет система рифтовых прогибов, пересекающих с севера на юг восточную часть Африки...
Все они ориентированы по меридианам или близко к ним. Советский ученый Г. Н. Каттерфельд считает критическими зонами меридионального направления пояса, расположенные между 105 - 75°, 60 - 120° и 150 - 30°.
Эти критические зоны очень важно знать исследователям Земли. Они имеют очень большое не только теоретическое, но и практическое значение. Потому что именно в них наблюдается усиленная магматическая активность подкоркового вещества. И вместе с магмой по трещинам и разломам в верхние зоны коры поднимаются рудные элементы, которые создают месторождения различных металлов. Например, уже сегодня геологам хорошо известен Тихоокеанский рудный пояс с крупными месторождениями олова, серебра и других металлов. Этот пояс огромным кольцом охватывает величайший океан земли. Известен и Средиземноморский рудный пояс, хранящий в себе медь и свинцово-цинковые руды. От Атлантического побережья Южной Европы и Северной Африки тянется он через Кавказ, Тянь-Шань до самых Гималаев...
Но что же является источником колоссальной энергии, за счет которой осуществляются грандиозные тектонические процессы в земной коре? По этому поводу и в наше время не затихают горячие дискуссии. Одни считают тектонику свойством вообще присущим саморазвитию любой планеты. Источником ее сил они видят внутреннее тепло Земли. Другие отдают предпочтение космическим факторам: взаимодействию Земли с Солнцем, с Луной, изменению солнечной активности, даже положению Солнечной системы относительно центра Галактики...
Единого взгляда и единого мнения нет! Может быть, пройдет несколько лет и появится новая гипотеза, объединяющая причины всепланетного развития на основании новых факторов, добытых уже не только на поверхности Земли, но и на других планетах.
«Бомба» профессора Вегенера
Вы никогда не задумывались, взглянув на глобус или географическую карту мира, почему восточный берег Южной Америки и западное побережье Африки так удивительно схожи?.. Присмотритесь-ка повнимательнее. Картина получается поразительная. Полное впечатление, что когда-то эти отдельные куски суши составляли единую огромную нашлепку на земном шаре, один гигантский праматерик.
Между прочим, первым это сходство отметил еще в 1620 году уже известный нам Бэкон, как только успели выйти более или менее правдоподобные карты с Новым и Старым Светом. А сорок лет спустя французский аббат Ф. Пласе утверждал, что «до всемирного потопа» обе части света были крепко-накрепко соединены друг с другом. Правда, о причине их разъединения почтенный патер не распространялся. Но именно с этого момента, при желании, можно начинать историю развития гипотезы о движении материков, или гипотезы «мобилизма», как ее называют в науке.
По-настоящему мобилизм связан с именем Альфреда Вегенера, который возродил забытые предположения Бэкона и Пласе, поставив их на «научные ноги». В общем-то, мысль о движении материков возникла у Вегенера случайно. Он рассматривал карту мира и так же, как и мы с вами, поразился сходству берегов континентов.
Кем был профессор Вегенер? Он окончил университет по специальности астронома. Но это была, по его выражению, «слишком сидячая работа» для его темперамента. Научившись управлять аэростатом, он вместе с братом занялся исследованиями атмосферы и увлекся метеорологией. Через несколько лет он отправился в Гренландию, чтобы вести метеорологические наблюдения в условиях ее сурового климата.
Когда основоположник климатологии член-корреспондент Петербургской Академии наук Александр Иванович Воейков прочитал книгу молодого Вегенера «Термодинамика атмосферы», он воскликнул: «Взошла новая звезда в метеорологии!»
И вдруг - Вегенер и строение и эволюция Земли?
Как и другие его современники, Вегенер представлял себе землю, произошедшей из огромной капли расплавленного вещества. Она постепенно остывала, покрывалась коркой, которая покоилась на тяжелой и жидкой базальтовой массе.
Еще направляясь в Гренландию, ученый не раз обращал внимание на могучие льдины, величественно плывущие по стылой воде. Может быть, этот образ и навеял ему представления о расплывающихся материках. Вот только какие силы могли их двигать? Но вы ведь не забыли, что по образованию Вегенер был астрономом. И вот в его воображении возникает четкая картина, как увлекается подкорковый слой вращением Земли, как Луна возбуждает в мантии гигантские приливные волны, взламывающие непрочную оболочку, и как захваченные приливными течениями куски коры надвигаются и громоздятся друг на друга, образуя единый праматерик, окрещенный им Пангеей.
Много миллионов лет просуществовала Пангея.
А тем временем под воздействием тех же внешних сил в ее глубинах все накапливались и накапливались напряжения. И в один прекрасный момент не выдержал праматерик. Побежали по нему трещины, и стал он распадаться на части. Откололись Америки от Африки и Европы и поплыли на запад. Между ними раскрылся Атлантический океан. Оторвалась от Северной Америки Гренландия, а от Африки Индостан. Раскололись Антарктида с Австралией...
Однажды оказавшись почти случайно на собрании немецкого Геологического общества, Вегенер не задумываясь изложил свою гипотезу собравшимся. Что тут началось!.. Почтенные господа, только что мирно дремавшие на стульях, не просто проснулись. Они пришли в ярость. Они кричали, что взгляды Вегенера ошибочны, а идеи нелепы и даже смешны. А сам он безграмотен и... Вспомним, что в то время в геологическом мире безраздельно господствовала контракционная гипотеза. Какое же горизонтальное движение материков возможно при общем сжатии планеты? Нет, земная кора может только подниматься и опускаться.
Конечно же, вернувшись домой, многие из присутствовавших тут же бросились к глобусам и картам и стали вырезать ножницами материки и прикладывать один к другому. Противники Вегенера злорадствовали: в большинстве случаев берега лишь в принципе, очень неточно совпадали. И это являлось существенным козырем против новой гипотезы.
Стоит отметить, что такое приблизительное совпадение долгие годы было сильным аргументом противников мобилизма - гипотезы движения материков. Уже в наше время, когда реконструкцию Пангеи решили провести не по береговой линии континентов, а по границе материкового склона, включив в материки и шельфы, картина получилась совсем иной. В 1965 году ученые воспользовались электронной вычислительной машиной и подобрали такое положение материков, при котором зоны несовпадения оказались пренебрежимо малыми. Разве это не доказательство? Но вернемся к Вегенеру.
Резкая критика не обескуражила ученого. Он лишь сделал вывод, что для доказательства новой идеи ему нужно накопить много фактов, очень много.
В то время ученый работал в Марбургском университете. Читал лекции студентам, обрабатывал материалы своей поездки в Гренландию и думал. Все его мысли захватила новая идея. Он искал силы, способные сдвинуть материки с места, растащить их, искал пути движения континентов.
В конечном счете Альфреду Вегенеру так и не удалось найти достаточно доказательств для подкрепления своей гипотезы. Сил притяжения Луны и Солнца было явно недостаточно, чтобы сдвинуть с места глыбы континентов. Да и представление о сплошном расплавленном подкорковом слое оказалось несостоятельным. Старая школа победила.
Мнение о том, что материки могут двигаться, было если не забыто, то надолго (в понимании нашего времени - на самом же деле совсем не надолго) сошло со сцены. И лишь в пятидесятых годах XX столетия поруганная гипотеза мощно возродилась, пополнилась новыми фактами и заняла ведущую роль в современной науке о Земле.
Литература
1.http://geoman.ru/books/item/f00/s00/z0000030/index.shtmlБаландин Р.К. Глазами геолога. – М., 1973
2.http://geoman.ru/books/item/f00/s00/z0000037/index.shtmlГангнус А.А. Тайна земных катастроф. – М., 1985
3.Иванов В.Л. Архипелаг двух морей. – М., 2003
4.Кац Я.Г., Козлов В.В., Макарова Н.В. Геологи изучают планету. – М., 1984
5. Кузнецова Л.И. Куда плывут материки. – М., 1999
6. Малахов А.Занимательно о геологии – М., 1989
Человек и рельеф земной поверхности оказывают всестороннее воздействие друг на друга. Также с рельефом связано распределение и миграция загрязняющих веществ. Большое значение имеют опасные и неблагоприятные геоморфологические процессы. Человек может преобразовывать рельеф земной поверхности непосредственно (делая насыпь, вырывая котлован) или воздействуя на природные процессы рельефообразования - ускоряя или (реже) замедляя их. Формы рельефа, созданные человеком, называются антропогенными. Прямое воздействие человека на рельеф более всего проявляется в районах разработки полезных ископаемых. Подземная добыча сопровождается выносом на поверхность большого количества пустой породы и образованием отвалов, обычно имеющих коническую форму - терриконов. Многочисленные терриконы создают характерный ландшафт угледобывающих районов. При открытой добыче полезных ископаемых обычно сначала создаются значительные отвалы вскрыши - породы, залегающей выше того слоя, который содержит полезное ископаемое; разработка продуктивного слоя идет путем выкапывания обширных понижений - карьеров, рельеф которых очень сложен, он определяется геологическим строением (участки с незначительным содержанием полезного ископаемого могут оставаться нетронутыми), необходимостью предохранить стенки карьера от обваливания, создать рельеф, удобный для подъезда транспорт. Значительные изменения рельефа производятся при транспортном, промышленном и гражданском строительстве. Под сооружения выравниваются площадки, для дорог создаются насыпи и выемки. Сельское хозяйство оказывает непосредственное влияние на рельеф преимущественно в горных районах тропиков. Здесь широко распространено террасирование склонов для создания горизонтальных площадок. Косвенное влияние человека на рельеф ранее всего стало ощущаться в сельскохозяйственных районах. Вырубка лесов и распашка склонов, особенно неправильная, сверху вниз, создавали условия для бурного роста оврагов. Строительство зданий и инженерных сооружений, создавая дополнительные нагрузки на склоны, способствует возникновению или усилению оползней. В районах подземной добычи полезных ископаемых могут наблюдаться обширные просадки грунта, так как в отработанных шахтах и штольнях происходят обвалы. Водохранилища создаются в естественных понижениях рельефа. Но вода, создав свободную поверхность на новом уровне, начинает переработку берегов водохранилищ. Активизируются овражная эрозия, плоскостной смыв, оползни. Одновременно с этим повышается базис эрозии у рек, впадающих в водохранилище, в их руслах происходит накопление аллювия. Ниже плотины водохранилища нередко усиливается эрозия, так как водный поток меньше загружен наносами, значительная часть которых откладывается в стоячей воде водохранилища.
22) Влияние человека на климат. Оценка возможности изменения климата в рез-те антропогенеза. Изменение климата - колебания климата Земли в целом или отдельных её регионов с течением времени, выражающиеся в статистически достоверных отклонениях параметров погоды от многолетних значений за период времени от десятилетий до миллионов лет. Учитываются изменения, как средних значений погодных параметров, так и изменения частоты экстремальных погодных явлений. Изучением изменений климата занимается наука палеоклиматология. Причиной изменения климата являются динамические процессы на Земле, внешние воздействия, такие как колебания интенсивности солнечного излучения, и, по одной из версий, с недавних пор, деятельность человека. Антропогенные факторы включают в себя деятельность человека, которая изменяет окружающую среду и влияет на климат. В некоторых случаях причинно-следственная связь прямая и недвусмысленная, как, например, при влиянии орошения на температуру и влажность, в других случаях эта связь менее очевидна. Главными проблемами сегодня являются: растущая из-за сжигания топлива концентрация СО 2 в атмосфере, аэрозоли в атмосфере, влияющие на её охлаждение, и цементная промышленность. Другие факторы, такие как землепользование, уменьшение озонового слоя, животноводство и вырубка лесов, также влияют на климат. Сжигание топлива : начав расти во время промышленной революции в 1850-х годах и постепенно ускоряясь, потребление человечеством топлива привело к тому, что концентрация СО 2 в атмосфере возросла в 1,5 раза. Вместе с увеличивающейся концентрацией метана эти изменения предвещают рост температуры на 2-6°С в промежутке между 1990 и 2040 годами. Аэрозоли : Считается, что антропогенные аэрозоли, особенно сульфаты, выбрасываемые при сжигании топлива, влияют на охлаждение атмосферы. Полагают, что это свойство является причиной относительного «плато» на графике температур в середине XX века. Цементная промышленность : Производство цемента является интенсивным источником выбросов СО 2 . Производство цемента является причиной приблизительно 5 % выбросов СО 2 индустриальных процессов (энергетический и промышленный сектора). При затворении цемента то же количество СО 2 поглощается из атмосферы при протекании обратной реакции СаО + СО 2 = СаСО 3 . Поэтому производство и потребление цемента изменяет только локальные концентрации СО 2 в атмосфере, не изменяя среднее значение. Землепользование : Существенное влияние на климат оказывает землепользование. Орошение, вырубка лесов и сельское хозяйство коренным образом меняют окружающую среду. Землепользование изменяет свойства подстилающей поверхности и тем самым количество поглощаемого солнечного излучения. Скот является причиной 18% выбросов парниковых газов в мире. Это включает в себя и изменения в землепользовании, т. е. вырубку леса под пастбища. В дополнение к выбросам СО 2 , скотоводство является причиной выброса 65% оксида азота и 37% метана, имеющих антропогенное происхождение. Несмотря на обилие антропогенных факторов, влияние человека составляет менее 1% от общего радиационного баланса, а антропогенное усиление естественного парникового эффекта – примерно 2%
23) Главные типы ландшафта
В Тип ландшафта входят ландшафты, имеющие общие черты генезиса, морфологической структуры и протекающих в них физико-географических процессов. Каждой географической зоне свойственны свои зональные Типы ландшафта: зоне тайги - таежные, лесостепи - лесостепные, зоне пустынь - пустынные; горным странам свойственны свои, специфические Типы ландшафта, обусловленные рельефом. Основной критерий для разграничения типов ландшафтов - важнейшие глобальные различия в соотношениях тепла и влаги, в гидротермическом режиме ландшафтов. Конкретными классификационными признаками служат такие показатели, как радиационный баланс, сумма активных температур (за период со средними суточными температурами выше 10° С), коэффициент увлажнения и коэффициент континентальности по Н. Н. Иванову. Кроме того, следует учитывать средние и экстремальные температуры воздуха, количество осадков, величину испаряемости. Общность ландшафтов одного типа проявляется в водном балансе, современных геоморфологических и геохимических процессах, условиях жизни органического мира, его структуре, продуктивности, запасах биомассы, биологическом круговороте веществ, типе почвообразования. Очень важной характеристикой каждого типа ландшафтов служит сезонный ритм природных процессов. Наконец, каждому типу ландшафтов присуща своя высотно-поясная «надстройка», т.е. особый тип поясности. Поскольку в основу выделения типов ландшафтов положены наиболее общие критерии теплообеспеченности и увлажнения, следует ожидать, что они будут связаны с определенными ландшафтными зонами и секторами. Можно сказать, что тип ландшафтов - это объединение ландшафтов, имеющих общие зонально-секторные черты в структуре, функционировании и динамике. По зональным признакам все типы можно сгруппировать в группы, или серии, которые представляют собой аналоги по теплообеспеченности, а по секторным - в ряды, представляющие аналоги типов по увлажнению. Номенклатура типов ландшафтов складывается соответственно из двух элементов: один указывает на положение в ряду теплообеспеченности (арктические и антарктические, субарктические, бореальные, суббореальные, субтропические и т.д.), другой - на положение в ряду увлажнения (от гумидных до экстрааридных). По происхождению выделяют два основных типа ландшафтов - природный и антропогенный. Природный ландшафт формируется исключительно под влиянием природных факторов и не преобразован хозяйственной деятельностью человека. Изначально выделяли следующие природные ландшафты: - геохимический - участок, выделенный на основе единства состава и количества химических элементов и соединений. Интенсивность их накопления в ландшафте или, напротив, скорость самоочищения ландшафта могут служить показателями его устойчивости по отношению к антропогенным воздействиям; - элементарный - участок, сложенный определенными породами, находящимися на одном элементе рельефа, в равных условиях залегания грунтовых вод, с одинаковым характером растительных ассоциаций и одним типом почв; - охраняемый - ландшафт, на котором в установленном порядке регламентированы или запрещены все или отдельные виды хозяйственной деятельности. Однако, как считают многие ученые, сейчас на суше преобладают антропогенные ландшафты или, во всяком случае, по распространенности они равны природным.
Антропогенный ландшафт - это бывший природный ландшафт, преобразованный хозяйственной деятельностью настолько что изменена связь его природных компонентов. Сюда относятся ландшафты: - агрокультурный (сельскохозяйственный) - растительность в значительной степени заменена посевами и посадками сельскохозяйственных и садовых культур; - техногенный - структура обусловлена техногенной деятельностью человека, связанной с использованием мощных технических средств (нарушение земель, загрязнение промышленными выбросами и т. п.); сюда же входит ландшафт индустриальный, образующийся в результате воздействия на среду крупных промышленных комплексов; - городской (урбанистический) - с постройками, улицами и парками.
География – это наука, которая изучает географическую оболочку земли, а также это наука о земном рельефе. Рельеф – эта постоянно изменяющаяся форма земной поверхности или совокупность неровностей земной поверхности, различающихся происхождением, размером и возрастом. За миллионы лет истории Земли под воздействием разных сил там, где стояли горы, появились равнины, а там, где были равнины, возникли высокие действующие вулканы.
Существует прямая зависимость между рельефом земли и строением литосферы. Так на стыках литосферных плит образовались горы, а в центрах плит – равнины.
Формы рельефа или морфоструктуры
Существуют такие большие и малые формы рельефа, как
- материки – самые крупные формы; учёные считают, что когда-то был всего один материк, постепенное разделение которого привело к современному виду Земли;
- океанические впадины – также крупная форма земного рельефа, формирующая за счёт движения литосферных плит; считается, что когда-то океанов на земле было меньше, а через сотни тысяч лет ситуация снова изменится, возможно, некоторые части суши окажутся затопленными водой;
- горы – самые грандиозные формы земного рельефа, достигающие грандиозной высоты, горы могут образовывать цепи гор;
- нагорья – отдельно стоящие горы и системы хребтов, такие, как Памир или Тянь-Шань;
- шельфы – участки суши, полностью скрытые под водой;
- равнины – максимально плоская земная поверхность, лучшие место для жизни человека.
Рис 1. Рельеф Земли
Такие формы имеют определённое название – морфоструктуры . Учёные различают такие виды морфоструктур, как планетарные и региональные, которые образовались позднее. В их развитии участвовали тектонические движения, а на их фоне происходили перемещения верхних горизонтов литосферы.
Причины трансформации земной поверхности
Изменения рельефа Земли происходит по разным причинам. Трансформация может происходить под воздействие как внутренних, так и внешних сил.
Внешние силы влияют на земной рельеф не так сильно, как внутренние.
Внутренние силы
ТОП-2 статьи которые читают вместе с этой
К внутренним силам относятся:
- землетрясения;
- движения земной коры (тектонические движения);
- вулканизм.
Эти процессы приводят к появлению:
- гор и горных хребтов (причём, как на суше, так и на дне морей и океанов);
- цепи вулканов;
- гейзеров и горячих источников;
- уступов;
- трещин;
- впадин и много другого.
Внешние силы
К внешним силам относится:
- выветривание:
- сила текучей воды;
- сила подземной воды
- таяние ледников;
- активная преобразовательная деятельность людей.
Естественно, внешние силы не способны произвести глобальные изменения земного рельефа. Но долговременное воздействие того или иного фактора приводит к трансформации. Постепенно появляются
- холмы, овраги, котловины, дюны и барханы, речные долины (всё это относится к равнинным формами земного рельефа);
- осыпи, ущелья и скалы причудливых очертаний (всё это относится к горным формам земного рельефа). Интересно, что внешние силы, действуя постепенно, в течение длительного времени, также способны привести к глобальным разрушениям. Так вода вполне способна разрушить целую гору.
Нужно помнить, что рельеф также влияют такие внешние процессы, как:
- циркуляция воды в атмосфере;
- движение воздушных масс;
- смена растительного покрова;
- миграция животных.
Более подробная информация представлена таблице внешних сил изменяющих рельеф земной поверхности (её можно использовать на уроках географии в 7 классе) .
| Процесс | Пример | Проявление в рельефе | Сущность процесса |
| Выветривание |  Рис 2. Выветривание |
образование осыпей | |
| Сила ветра |  Рис 3. Сила ветра |
образование барханов и дюн | перенос горных пород и рыхлых отложений |
| Сила воды |  Рис 4. Сила воды |
разрушение горных пород | перенос и размыв горных пород |
| Таяние ледников |  Рис 5. Таяние ледников |
изменения очертания материков | увеличение объёма воды в Мировом океане |
Внутренние силы обычно создают различные формы земного рельефа, а внешние силы их разрушают.
Возраст рельефа
Время, прошедшее с момента образования современного облика Земли, называется возрастом рельефа. Это могут быть годы, сотни, тысячи, миллионы лет. Возраст крупных рельефных форм может насчитывать от 200 до 90 миллионов лет. Кроме возрастных существуют также и числовые характеристики поверхности рельефа.
Что мы узнали?
Рельеф Земли отличается большим разнообразием, сложностью и невероятными морфоструктурами. Почему рельеф земли очень разнообразен? Существуют большие и малые неровности, возникающие под воздействием внутренних и внешних сил. Трансформация и изменения происходят медленно, постепенно, одной человеческой жизни не хватит, чтобы заметить все произошедшие изменения. Земная поверхность как будто дышит, то опускается, то поднимается, а порой просто лопается от возникших напряжений. Таким образом, развитие рельефа Земли происходит и в настоящее время.
Тест по теме
Оценка доклада
Средняя оценка: 3.9 . Всего получено оценок: 615.
С самого начала обсуждения проблемы формирования земного шара именно горы смущали ученых. Потому что если предположить, что сперва Земля была огненным, расплавленным шаром, то ее поверхность после остывания должна бы остаться более или менее гладкой... Ну, может быть, слегка шероховатой. А откуда же появились высокие горные хребты и глубочайшие впадины в океанах?
В XIX веке господствующей идеей стало представление о том, что время от времени по каким-то причинам раскаленная магма изнутри приступом идет на каменную оболочку и тогда в ней вспучиваются горы и поднимаются хребты. Поднимаются? Но почему тогда на поверхности так много районов, где хребты идут параллельными складками один подле другого? При вспучивании каждая горная область должна бы иметь форму купола или пузыря... Объяснить возникновение складчатых гор действием вертикальных сил, идущих из недр, не удавалось. Складки требовали горизонтальных усилий.
А теперь возьмите яблоко в руку. Пусть это будет небольшое, слегка привядшее яблочко. Сдавите его в руках. Смотрите, как сморщилась кожица, как покрылась она мелкими складочками. А представьте себе, что яблочко размером с Землю. Складочки вырастут и превратятся в высоченные горные хребты... Какие же силы могли бы так сдавить землю, чтобы она покрылась складками?
Вы ведь знаете, что каждое раскаленное тело при остывании сжимается. Может быть, этот механизм годится и для объяснения складчатых гор на земном шаре? Представьте себе - расплавленная Земля остыла и покрылась коркой. Корка или кора, как каменное платье, оказалась «сшитой» на определенный размер. Но планета-то остывает дальше. А раз остывает, то и сжимается. Немудрено, что со временем каменная рубашка оказалась велика, стала мяться, идти складками.
Такой процесс предложил для объяснения формирования поверхности Земли французский ученый Эли де Бомон. Он назвал свою гипотезу контракционной от слова «контракция», что в переводе с латыни как раз и обозначало - сжатие. Один швейцарский геолог попробовал вычислить, какими оказались бы размеры земного шара, если разгладить все складчатые горы. Получилась весьма впечатляющая величина. Радиус нашей планеты при этом увеличился бы едва ли не на шестьдесят километров!
Новая гипотеза приобрела множество сторонников. Самые известные ученые поддержали ее. Они углубляли и разрабатывали отдельные разделы, превращая предположение французского геолога в единую науку о развитии, движении и деформации земной коры. В 1860 году эту науку, ставшую важнейшим разделом комплекса наук о Земле, предложили назвать геотектоникой. Станем и мы дальше называть этот важный раздел так же.
Гипотеза контракции или сжатия Земли и сморщивания ее коры особенно укрепилась, когда в Альпах и Аппалачах открыли крупные «надвиги». Этим термином геологи обозначают разрывы в залегающих горных породах, когда одни из них как бы надвинуты на другие. Специалисты торжествовали, новая гипотеза объясняла все!
Правда, возникал маленький вопрос: а почему горы-складки располагались не по всей поверхности земли равномерно, как на сморщившемся, усохшем яблоке, а собирались в горные пояса? И почему эти пояса располагались только по определенным параллелям и меридианам? Вопросик пустяковый, но коварный. Потому что на него ответить контракционная гипотеза никак не могла.
Глубокие корни гор
Примерно в середине XIX века, а точнее в 1855 году английский ученый Д. Пратт вел геодезические работы на территории «жемчужины британской короны», то есть в Индии. Он работал вблизи Гималаев. Каждый день, просыпаясь поутру, англичанин любовался величественным зрелищем грандиозного горного района и невольно задумывался: сколько же может весить этот колоссальный горный массив? Его масса должна непременно обладать заметной силой притяжения. Как бы это узнать? Стоп, но если это так, то внушительная масса должна отклонять легкий грузик на нитке от вертикали. Вертикаль - это направление силы тяжести Земли, а отклонение - направление силы притяжения Гималаев...
Пратт тут же прикинул общую массу горного массива. Получилась действительно порядочная величина. По ней, пользуясь законом Ньютона, он вычислил ожидаемое отклонение. Потом неподалеку от склонов гор подвесил грузик на нитке и с помощью астрономических наблюдений измерил его истинное отклонение. Каково же было разочарование ученого, когда при сравнении результатов оказалось, что теория отличается от практики более чем в пять раз. Вычисленный угол оказывался больше измеренного.
Пратт никак не мог взять в толк, в чем же заключается его ошибка. Он обратился к гипотезе, выдвинутой когда-то еще Леонардо да Винчи. Великий итальянский ученый и инженер предположил, что земная кора и расплавленный подкорковый слой - мантия почти всюду находятся в равновесии. То есть блоки коры плавают на тяжелом расплаве, как льдины на воде. А так как при этом часть «льдин»-блоков погружена в расплав, то в целом блоки оказываются легче, чем принимаются при расчете. Ведь кто не знает, что у айсберга лишь меньшая часть выступает над водой, а большая - погружена...
Соотечественник Пратта Дж. Эри добавил к его рассуждениям свои соображения. «Плотность горных пород примерно одинакова, - говорил он. - Но более высокие и мощные горы стоят, глубже погрузившись в мантию. Менее высокие горы сидят мельче». Получалось, что горы как бы имеют корни. Причем корневая часть оказывалась сложенной из менее плотных пород, по сравнению с плотностью мантии.
Хорошая получилась гипотеза. Долгое время пользовались ею ученые при измерениях силы тяжести в разных районах Земли. До той поры, пока не полетели над планетой искусственные спутники Земли - самые верные указатели и регистраторы поля притяжения. Но о них еще речь впереди.
В конце прошлого века американский геолог Даттон высказал мысль о том, что наиболее высокие и мощные блоки земной коры размываются дождями и текущими водами сильнее низких, а следовательно, они должны становиться легче и постепенно «всплывать». Тем временем на более легкие и низкие блоки наносятся осадки с вершин более высоких соседей, и они тяжелеют. А раз тяжелеют, то и погружаются. Не является ли этот процесс одной из возможных причин землетрясений в горах и новых горообразований?..
Очень много интересных гипотез выдвинули ученые конца прошлого века. Но едва ли не самой плодотворной из них было создание учения о геосинклиналях и платформах.
Геосинклиналями специалисты называют довольно обширные вытянутые в длину участки земной коры, где особенно часто наблюдаются землетрясения и извержения вулканов. Рельеф в этих местах обычно такой, что, как говорится, «сам черт ногу сломит» - складка на складке.
Еще в 1859 году американский геолог Дж. Холл заметил, что в горно-складчатых областях осадки гораздо толще, чем в тех местах, где породы залегают спокойными горизонтальными пластами. Почему так? Может быть, под тяжестью накопившихся здесь осадков, смытых с соседних гор, кора земли прогнулась?..
Выдвинутое предположение понравилось. И несколько лет спустя коллега Холла Джеймс Дана развил взгляды своего предшественника. Он назвал удлиненные прогибы коры, вызванные боковым сжатием (тогда уже господствовала гипотеза контракции), геосинклиналями. Сложный термин произошел из объединения трех греческих слов: «ге» - земля, «син» - вместе и «клино» - наклонять.
Джеймс Дана представлял себе этот процес следующим образом: сначала сжатая область прогибается. Потом слои сминаются и вспучиваются в виде горных складок.
Далеко не все геологи сразу согласились с мнением американского специалиста. Предлагались и другие картины развития геосинклиналий. Спор о них до наших дней не утихает уже более ста лет. Одни считают, что разогретое подкорковое вещество разделяется на тяжелые и легкие фракции. Тяжелые «тонут», выдавливая кверху более легкие. Они поднимаются, «всплывают» и вспарывают, разрывают литосферу. Тогда обломки тяжелых плит соскальзывают и сминают осадочные слои...
Другие предлагают иной механизм. Они считают, что в раскаленном подкорковом веществе Земли существуют медленные течения. Они затягивают, сминают осадочные породы. А оказавшись в глубине, эти породы переплавляются под действием давлений и высоких температур.
Есть и другие концепции. Согласно одной из них, например, геосинклинальные складки возникают по краям континентальных платформ, плавающих, как льдины в океане, по пластичному подкорковому веществу. К сожалению, пока ни одно из существующих на этот счет предложений полностью не удовлетворяет наблюдаемым в природе закономерностям. И потому спор, по-видимому, далек от своего завершения.
Выдающийся русский и советский геолог, общественный деятель Александр Петрович Карпинский родился в 1846 году, в поселке Турьинские рудники в Верхотурском уезде на Урале. Ныне это город, носящий его имя. Отец его был горны/и инженером, и потому неудивительно, что молодой человек по окончании гимназии поступил в прославленный Петербургский горный институт.
В тридцать один год Александр Петрович стал профессором геологии. А через девять лет его избрали членом императорской Академии наук.
Он исследует строение и полезные ископаемые Урала и составляет сводные геологические карты европейской части России. Начиная с петрографии - науки о составе и происхождении горных пород, Карпинский касается всех буквально разделов науки о Земле и везде оставляет заметный след. Он исследует ископаемые организмы. Пишет выдающиеся работы по тектонике и о геологическом прошлом земли - по палеогеографии.
Учение о геосинклиналях, несмотря на прогрессивные идеи в его основе, испытывало на первом этапе множество трудностей. И в это время Александр Петрович вплотную занялся изучением «спокойных областей» земной поверхности. Впоследствии они-то и получили название «платформ». В этих работах Карпинский обобщил огромный материал по геологии России, накопленный поколениями русских геологов. Он показал, как менялись очертания древних морей, заливавших эти области в разное время. И вывел два рода «волнообразно-колебательных движений» земной коры. Один, более грандиозный, образует океанические впадины и материковые поднятия. Другой, не столь величественный по масштабам, обеспечивает появление впадин и выпуклостей в пределах самой платформы. Так, например, местные колебания Русской платформы, по мнению Карпинского, происходили параллельно Уральскому хребту в меридиональном направлении и параллельно Кавказу - по параллелям.
Однако изменения форм рельефа активно происходят в наши дни. Рельефообразующие факторы, которые характерны для территории России в наши дни можно разделить на две группы: экзогенные (деятельность ветра и вод) и эндогенные (движения в литосфере).
Современные рельефообразующие процессы можно разделить на две группы: внутренние (эндогенные), вызванные движениями земной коры (их называют неотектоническими или новейшими), и внешние (экзогенные).
Развитие форм рельефа России
Развитие форм рельефа России берет свое начало с четвертичного периода, когда из-за изменения климата, многие территории нашей планеты покрылись ледниками. Так центрами оледенениями стали современные Уральские горы, полуостров Таймыр и Среднесибирское плоскогорье.
Со временем, ледники начали двигаться на юг, перемещая за собой песок, щебень и глину. Высокие температуры южных территорий способствовали быстрому таянию льда, что привело к оседанию на почву рыхлых пород и образованию мореного рельефа.
Такой вид рельефа преобладает в Московской и Смоленской области. Очередные климатические изменения на планете вызвали таяние северных ледников.
Ледниковые воды заполняли углубления в кристаллических породах, создавая, таким образом, озера северной части Русской равнины.
Деятельность человека и формирование рельефа
В ходе развития промышленности происходят непоправимые изменения рельефа России. К видам деятельности человека, влияющих на рельеф относятся: добыча полезных ископаемых, строительство автомобильных магистралей и железных дорог, перемещение грунта в сельскохозяйственных целях.
Очень часто вмешательство людей в рельефную структуру вызывают такие негативные последствия как появление природных стихийных явлений.
Влияние ветра на развитие рельефа
В регионах Российской Федерации, для которых характерно большое количество осадков, на формирование рельефа оказывает влияние ветер.
В частности, особое влияние ветра на формирование рельефа характерно для таких территорий как Прикаспийская низменность и побережье Балтийского моря (Калининградская область).
Стихийные природные явления
Стихийные природные явления – это явления, которые происходят в шарах литосферы. К числу стихийных природных явлений относят оползни, землетрясения, лавины, извержения вулканов.
Наиболее характерным для России является землетрясение. Так в 1995 году от сильного землетрясения пострадал Сахалинский полуостров. Сильнейшие внутренние толчки привели к уничтожению нескольких населенных пунктов.
Для горных районов, в частности региона Уральских и Алтайских гор, характерны оползни и обвалы. Из-за того, что эти горные системы принадлежат к старым горам, массы снега, которые сходят весной, несут за собой обломки камней, что является опасным для местных жителей.
