2 тема

2 тема. Геосферные оболочки Земли, их структура, взаимосвязь и пространственно-временная
изменчивость.
1. Определение понятия, границы географической оболочки.
2. Основные этапы развития Г.О.
3. Основные закономерности строения ГО.
3.1.Единство и целостность.
3.2.Ритмичность.
3.3.Зональность.
4. Общепланетарные факторы воздействия на географическую оболочку
1. Определение понятия, границы географической оболочки.
ГО - результат взаимодействия литосферы, атмосферы, гидросферы и биосферы. Кроме этого
термина существуют и другие: ландшафтная оболочка (Ефремов), эпигеосфера (Исаченко). Структурными элементами ГО являются атмосфера, литосфера, гидросфера, биосфера, которые в свою
очередь состоят из отдельных компонентов(литосфера -почвы, рельеф, п/и; атмосфера -газ, водяные
пары и т.д.)
Выделение всех оболочек Земли - от железоникелевого ядра до газовой атмосферы - основывается на учете какого-либо одного агрегатного состояния вещества, твердого, жидкого или газообразного. С этих позиций места для географической оболочки не остается. Но особенность, уникальность географической оболочки состоит в том, что вещество представлено в ней тремя агрегатными
состояниями. Это триединая оболочка. Наблюдается это в зоне соприкосновения, взаимопроникновения и взаимодействия друг с другом литосферы, атмосферы и гидросферы.
Именно здесь, в ядре географической оболочки, в зоне активного взаимодействия литосферы,
гидросферы и атмосферы, зародилась органическая жизнь, присутствие которой - вторая уникальная особенность Земли. Органическая жизнь в ее различных проявлениях, свойственная всей гидросфере, распространяется на несколько км вглубь литосферы, разносится потоками воздуха по тропосфере. Зона органической жизни образует одну из специфических оболочек Земли - биосферу.
Тонкий горизонт ее с наибольшей концентрацией живого вещества на поверхности суши, океана,
океанического дна получил название биострома (живого покрова).
Вопрос о границах ГО остается спорным. Пространственное положение ГО и биосферы очень
сходно. Обе сферы охватывают верхние слои литосферы, всю гидросферу и нижние слои атмосферы. Обе включают в себя земное вещество одновременно в трех агрегатных состояниях: твердом,
жидком и газообразном. Протекающие в них процессы обусловлены энергией как земного, так и
космического происхождения. Границы биосферы определяют границы ГО, но пространственное
совпадение не предопределяет внутреннего сходства. Верхней границей ГО является озоновый
слой, а нижней - глубинная часть земной коры, где под действием тектонических движений происходят процессы, отражающиеся на поверхности Земли. ГО включает всю совокупность явлений,
процессов и обуславливающих их сил, которые формируют внешний облик земной поверхности.
Биосфера это сфера развития жизни, живого вещества. По определению В.И.Вернадского это то
окружающее Землю пространство, в котором живое вещество действует как геологическая сила,
формирующая облик Земли. Таким образом, биосфера составляет лишь часть ГО, но часть наиболее
существенную и в большей мере определяющую характер всей ГО. Мощность ГО колеблется в пределах 20-30 км на суше и 25-35 км - на океане.
А.А.Григорьев (1900,1963) верхнюю границу географической оболочки проводит в стратосфере на высоте 20-25 км, ниже слоя максимальной концентрации озона. Ниже этого слоя наблюдаются движения воздуха, связанные с взаимодействием атмосферы с сушей и океаном; выше движения атмосферы этого характера сходят на нет. Нижняя граница, по его мнению, проходит - вверху
подкоркового слоя, несколько ниже границы Мохо. Взаимодействие подкоркового слоя, обладающего повышенной пластичностью, с вышележащей з.к. играет важнейшую роль в формировании
рельефа Земли. На материках нижняя граница географической оболочки располагается в среднем на
глубине 30 -40 км от дневной поверхности, понижаясь под горными системами до глубины 70-80
км. Значительно ближе к поверхности лежит нижняя граница географической оболочки под океанами - всего 5-3 км ниже дна в районах больших глубин.
Таким образом, мощность географической оболочки, по А.А.Григорьеву, составляет 50-100
км на материках и 35-45 км на океанах. В границах, близких к обозначенным А.А.Григорьевым,
рассматривает географическую оболочку (Г.О.) А. М. Рябчиков (1972), с той лишь разницей, что
внизу ее распространение он ограничивает з.к.
С.В. Калесник (1970) понимал Г.О. более узко. Отодвигая ее верхнюю границу в атмосфере
на высоту 25-30 км, он ограничивал нижнюю границу Г.О. в литосфере зоной гипергенеза, охватывающий самый верхний (до глубины 500-800 м) слой литосферы. В этой зоне глубинное минеральное вещество з.к. подвергается преобразованию под влиянием различного рода экзогенных процессов.
А.Г.Исаченко (1953) в Г.О. включает воздушную тропосферу, гидросферу и верхнюю толщу
(до 5 - 6 км глубины) литосферы, где осадочные породы сохраняют характерные черты, примерно в
тех же границах видел Г.О. И.М. Забелин (1909), но связывал нижнюю границу Г.О. нижним пределом распространения органической жизни и воды в жидком состоянии.
По мнению Д.Л. Арманда (1957), Г.О. простирается от тропопаузы в атмосфере до нижних
горизонтов земной коры включительно. В свете современных данных эти границы Г.О. представляются наиболее обоснованными. Главные доводы: свойства воздушных масс тропосферы, формирующих воздушный климат Земли, определяются воздействием на них подстилающей поверхности;
з.к. с ее пространственной неоднородностью вещественного состава и мощности, тектоническими
движениями, проявлениями вулканизма образует «литогенную основу» ландшафтов в широком
смысле этого понятия. В этих пределах мощность Г.О. колеблется от 30 км под складчатыми горами
на континентах, до 20-25 км в районах срединно - океанических хребтов.
Учитывая принятые границы Г.О., ее в первом приближении можно определить как взаимодействующую парадинамическую систему з.к., воздушной тропосферы, гидросферы и биострома
Земли.
2. Основные этапы развития Г.О.
Догеологический этап развития Земли (4,6-4,0 млрд.лет). О нем известно крайне мало. Горные породы этого возраста пока не обнаружены и наши представления о нем предположительны.
Это этап интенсивной, бомбардировки земной поверхности метеоритами и астероидами, активного
вулканизма с излияниями базальтовой магмы, зарождения тонкой, в результате дифференциации
вещества мантии, земной коры, становления добиологической атмосферы. В примитивной добиологической атмосфере было много азота, больше, чем сейчас водорода и совсем отсутствовал кислород. Не существовало ни водной оболочки, ни биострома, следовательно, нет оснований говорить о
Г.О.
Сформировавшаяся позже Г.О.Земли прошла в своем развитии три качественно различныхых
этапа: добиогенный, биогенный и антропогенный.
Добиогенный этап (4 млрд. лет-570 млн. лет) охватывает по времени большую часть геологической истории Земли - катархей, архей и протерозой. В этот период происходил процесс наращивания и усложнения з.к. К концу архея(2,6 млрд. лет назад)на обширных пространствах сформировалась зрелая континентальная кора мощностью порядка 30 км, а в раннем протерозое произошло
обособление протоплатформ и протогеосинклиналей. Существовала гидросфера, но объем воды в
ней был меньше, чем сейчас, а из океанов (и то лишь к концу раннего протерозоя) оформился один
Тихий океан. Вода первичного океана была соленой. В водах древнего океана преобладание натрия
над калием было большим, чем сейчас, больше было и ионов магния, что связано с составом первичной з.к., продукты выветривания которой сносились в океан.
Жизнь, вероятно, существовала с самого начала добиогенного этапа. Остатки простейших организмов обнаружены в породах, возраст которых 3,5-3,0 млрд. лет. Академик Б.С.Соколов, известный геолог и палеонтолог, утверждает: "...даже на сумасшедший вопрос: что древнее Земля или
жизнь на ней, строго говоря, мы не можем дать вполне определенного ответа. Возможно, они почти
ровесники".
Эволюция органической жизни в добиогенный этап протекала медленно даже по геологическим масштабам. Тем не менее к его концу, в венде (650-570 млн.лет назад), жизнь в океанах была
очень богатой. Поражают крупными размерами бесскелетные животные - медузоиды диаметром более полуметра, обилен и разнообразен был мелкий и крупный фитопланктон. Если органическая
жизнь существовала на протяжении всего рассматриваемого этапа, то почему он назван "добиогенным"? Потому что органическая жизнь не играла ведущей, определяющей роли до конца протерозоя
в развитии Г.О. Многими учеными отрицается присутствие органической жизни на суше. Следовательно, не было тогда и почв. Ведущая роль на протяжении этого этапа принадлежала, абиогенным
процессам, приведшим к формированию развитой з.к. и. первичного океана. Атмосфера содержала
очень мало свободного кислорода, озоновый экран отсутствовал и живые организмы, по-видимому,
не могли существовать за пределами океана.
Биогенный этап (570 млн.-40 тыс. лет) включает палеозой, мезозой и почти весь кайнозой, за
исключением последних 40 тыс. лет. В конце венда содержание свободного кислорода в атмосфере
достигло величины, приведшей к качественному скачку в развитии биострома, особенно животного
мира.
В кембрий - ордовик суша постепенно осваивается примитивными растениями и животными,
в морях царствуют трилобиты, граптолиты, наутилоидеи, мшанки. В силуре появляются рыбы, в девоне - насекомые и земноводные. Помимо ксилофитовых, известных с докембрия, в девоне появились прапапоротники, плауновиднае. К девону образовался озоновый экран, который располагается
в стратосфере на высоте 20-25 км и поглощает коротковолновую часть ультрафиолетовой солнечной радиации, губительной для органической жизни. И в следующем геологическом периоде - каменноугольном - суша одевается влажными густыми лесами высокой биологической продуктивности из древовидных папоротников, гигантских плаунов и хвощей. Это прямое доказательство высокого близкого к современному содержания кислорода в атмосфере.
Эволюция биострома на протяжении биогенного этапа не была плавной: эпохи сравнительно
спокойной эволюции сменялись периодами быстрых и глубоких преобразований, во время которых
вымирали одни формы флоры и фауны и получали широкое распространение новые. "Великие массовые вымирания" сужены на границе ордовика и силура (480 млн. лет назад), перми и триаса (240
млн. лет назад), в конце триаса (195 млн. лет назад). Особый интерес вызывает "великое мезозойское вымирание" на границе мезозоя и кайнозоя н(65 млн. лет назад). В конце мела вымерло 898 родов, 108 семейств, в морях исчезли широко распространенные ранее аммониты и белемниты, многие морские и крылатые рептилии, на суше - динозавры, резко изменился состав микропланктона.
Ученые предполагают, что "великое мезозойское вымирание" было связано с изменением природной обстановки, вызванной падением крупного космического тела, возможно астероида от 5 до 30
км в диаметре. В пользу этого свидетельствует повышенное содержание иридия в осадках того времени (на 2-3 порядка выше его среднего содержания в з.к.). Вместе с тем вымирания животных могло быть связано с активизацией вулканической деятельности.
На скачкообразные изменения органического мира наряду с космическими факторами влияли
еще два: 1) - изменение природной среды в эпохи горообразования. Это были периоды, когда на мосте геосинклиналей поднимались высокие складчатые горы, возрастала расчлененность рельефа,
активизировалась вулканическая деятельность, обострялась общая контрастность сред, приводившая к усилению обмена веществом и энергией между структурными частями Г.О. Изменения внешней среды стали толчком к видообразованию в органическом мире. 2) – эндобиогенный фактор. Он
обусловлен генными изменениями в организмах, до конца не познанных.
Одновременно с появлением наземного биострома стали формироваться почвы в современном понимании.
Антропогенный этап (4 тыс. лет назад - наше время). Хотя человек, как биологический род
появился 2-3 млн. лет назад, его воздействие на природу длительное время оставалось крайне ограниченным. Оно резко усилилось с появлением человека разумного в верхнем палеолите, в разгар
последнего (Щвюрмского) оледенения, 38-40 тыс. лет назад.
Развитие Г. О. на протяжении всей геологической истории Земли, шло в направлении усложнения ее структуры и более четкого функционирования как парадинамической системы. Особенно
важные последствия имело возникновение в процессе развития новой структурной части - биострома. Составной частью биострома является и человек, которому Г.О. обязана вступлением в новейший антропогенный этап своего развития.
3. Основные закономерности строения ГО.
3.1. Изучая отдельные компоненты, явления, процессы, мы отмечали взаимосвязь между ними,
взаимообусловленность, т.к. каждый процесс, явление можно объяснить, если рассматривать не
только в отдельности, а как часть целого, во взаимосвязи, взаимозависимости с другими компонентами, процессами, явлениями (образование пустыни Такла-Макан). Взаимосвязь определяет развитие пустынного ландшафта. Изменение одного звена влечет за собой изменение всех остальных (воробьи и шелковая промышленность в Китае, кошки и клевер в Англии). Взаимосвязь между отдельными компонентами сфер определяет развитие и формирование, единство и целостность ГО. Каждый компонент ГО развиваем по своим законам и в то же время испытывает непрерывный обмен
веществ и энергии между составными частями этой оболочки. Единство и целостность ГО определяется обменом веществ и энергии, которые происходят в процессе круговоротов.
3.1.1. Круговорот энергии. Энергия ГО является движущимся началом всех ее процессов. Все
виды энергии постепенно превращаются в тепловую. Все процессы, происходящие в ГО, имеют три
основных источника энергии: 1)солнечная; 2)внутренняя и 3)гравитационная энергия (в стадии изучения, под действием силы тяжести происходят склоновые процессы, в количественном отношении
они плохо изучены). Основным источником энергии в ГО является солнечная радиация. Тепловой
поток, получаемый Землей от Солнца, почти в 1930 раз превышает тепловой поток, идущий из глубин Земли. На верхней границе атмосферы количество энергии 1,4*1021 ккал/год. Значительная
часть солнечной радиации отражается атмосферой обратно в Космос, поглощается и идет на ее
нагревание, рассеивается и излучается в Космос. Оставшаяся часть доходит до Земли
(5,5*1020ккал/год). Из этого количества часть солнечной радиации отражается в атмосферу, половина расходуется на испарение, частично - на нагревание литосферы, фотосинтез. Энергия, достигшая земной поверхности, во взаимодействии с силой тяжести обуславливает циркуляцию атмосферы и гидросферы (течения, господствующий перенос). Приведя в действие разнообразнейшие процессы, протекающие в ГО, солнечная радиация почти полностью превращается в тепловую энергию
и возвращается обратно в Космос. Однако, этот круговорот, благодаря способности ГО аккумулировать солнечную энергию, не замкнут. Незначительная часть солнечной энергии отражается и не
превращается непосредственно в тепловую энергию, а благодаря реакции фотосинтеза аккумулируется в биомассе зеленых растений в форме химической энергии, способной к дальнейшим превращениям. После отмирания гетеротрофных организмов, основная часть их химической энергии превращает в результате окисления в тепловую. Остальная часть химической энергии мертвых органических веществ оказывается захороненной в осадочных породах, где при недостатке кислорода может сохраняться, превращаясь в другой вид энергии (торф, уголь, нефть). Вторым источником энергии, поступающей в ГО, служит внутренняя энергия Земли. На всю поверхность поступает 3x1017
ккал/год, что в 4700 раз меньше солнечной энергии, поступающей к верхним слоям атмосферы и в
1930 раз меньше – к поверхности Земли. Основным источником внутренней энергии Земли является
энергия радиоактивного распада элементов, энергия химических реакций и энергия, связанная с
действием гравитационных сил внутри планеты.
3.1.2. Круговорот воды. Значение круговорота воды: 1) определяет единство вод на планете
(стих), 2)источник поступления пресной воды на земную поверхность, 3)поддерживает динамическое равновесие вод на планете и стабильность уровня Мирового океана. Основная особенность
планетарного влагооборота - разность между испарением и осадками. Над экваториальной зоной
осадков больше на 50-100 мм/см2, чем испарение (зона сходимости пассатов, высокие температуры). В тропических широтах - испаряется на 500-1000 мм/ см2 больше влаги, чем возвращается с
осадками (зона высокого давления, нисходящее движение воздуха). В пределах умеренных широт
осадки превышают испарение на 250-500мм/см2. Это определяет закономерности расположения
географических поясов. Но влагооборот изменяется не только по широтам, но и по сезонам: в теплое время испарение протекает активнее, чем в холодное. Влагооборот изменяется и по отдельным
геологическим эпохам, в результате изменения солнечной активности (колебания уровня Каспийского моря). В круговороте воды различают большой, малый круговорот и бессточные области.
3.1.3. Газообмен. Интенсивно газообмен происходит между гидросферой и атмосферой., Несмотря на это в каждой сфере сохраняется постоянство соотношения кислорода и азота, хотя это соотношение различно в воздухе и Мировом океане При 0°С в атмосфере содержится кислорода-21%,
азота-79%, углекислого газа - 0,03-0,04%; в океане - кислорода- 35%, азота – 65%, т.е. в атмосфере
азота в четыре раза больше, чем кислорода, в океане - в два раза. Общий объем газов растворенных
в Мировом океане (по данным А.П.Виноградова) примерно в три раза больше всего объема его вод.
Такое большое накопление газов определяется исключительно высокой их растворимостью в воде.
При такой массе газов океан свободно восполняет недостаток газов в воздухе или поглощает их избы ток, который создается в процессе планетарного обмена. Следовательно, Мировой океан выступает в роли главного фактора, с которым связано установление динамического равновесия газообмена, а также постоянство газового состава атмосферы и гидросферы. Количество газов в Мировом
океане зависит от температуры (чем ниже температура, тем больше газов поглощается), от жизнедеятельности растительных и животных организмов, биохимической переработки и окисления минеральных и органических веществ, структуры и циркуляции вод. Рассматривая газообмен, нельзя не
остановиться на вопросе влияния молекул газов, поглощающих инфракрасное излучение, на изменение климата: азот, кислород, озон, углекислый газ, водяные пары атмосферы свободно пропускают коротковолновую солнечную радиацию и задерживают длинноволновое тепловое излучение
Земли (пыль не пропускает коротковолновую солнечную радиацию). Это оказывает влияние на
климат: потепление, похолодание. В последние годы количество углекислого газа возросло, что
привело к увеличению температуры за 100 лет на 1°С. Если концентрация так же будет возрастать,
то через 50 лет содержание СО2 - 0,3% и средняя температура воздуха может подняться на 12°С. Но
т.к. океан будет поглощать СО2, то наступит новое динамическое равновесие в планетарном газообмене. Но СО2 в атмосфере все-таки будет больше современного в 4 раза (0,12%). Средняя температура повысится на 7°С. Ледники начнут таять и уровень Мирового океана поднимется на 100м.
3.1.4. Круговорот минеральных веществ. ВТО поступает вещество из глубоких слоев Земли вместе с
продуктами вулканизма, изверженными породами и из Космоса с метеоритами, метеорной пылью.
ГО теряет в Космос наиболее легкие атомы, в основном водород и гелий. В областях устойчивого
погружения вещество ГО входит в глубокие слои Земли, переплавляясь, входит в состав вещества,
поступающего в ГО из глубоких слоев Земли. В процессе переноса, пере распределения водных,
воздушных масс, жизнедеятельности организмов осуществляется обмен минеральных частиц между
лито-, гидро- и атмосферой. В круговороте воды не только вращается чистая вода. С водяным паром
с океана на сушу переносятся частички морских солей, которые выпадают с осадками. Эти соли
вместе с другими веществами, полученными в результате процессов выветривания, почвообразования, частично выносятся реками в океан, частично оседают на суше и могут уходить в местах
устойчивого погружения в глубокие слои Земли. В результате поднятий и опусканий поверхности
суши и океанского дна соотношение суши и океана изменяется. Горные породы, сформированные
на дне океана, выходят на поверхность, подвергаются выветриванию, продукты разрушения выносятся в океан, где отлагаются, трансформируются и дают начало новым породам.
3.1.5. Биогенный круговорот. В пределах ГО происходит сложнейший обмен, связанный с
жизнедеятельностью организмов, усваивающих и перерабатывающих огромное количество минеральных веществ. Основные этапы биогенного круговорота по С. В. Калеснику: 1)в зеленых растениях идет фотосинтез, 2)органические вещества животных и растительных организмов после смерти разлагаются микробами до простейших соединений - вода, аммиак, углекислый газ и др.
3)минеральные вещества, полученные таким путем, снова поглощаются растениями, животными,
микробами и вновь входят в состав сложных органических веществ. Биогенный круговорот действует многие сотни млн. лет и определяет многие особенности ГО и характер связи между атмо-,
гидро- и литосферой. Само образование атмосферы связано с биологическими процессами (первоначальный состав атмосферы: аммиак, метан, углекислый газ, сероводород). ВЫВОД: непрерывный
обмен энергии, веществ между сферами, компонентами в результате вышеперечисленных круговоротов обуславливает развитие единства и целостности ГО. Движущим началом круговоротов является энергия Солнца, внутренняя энергия Земли и гравитационная энергия. Каждый из круговоротов
представляет собой незамкнутую систему, которая соединяется со всеми другими круговоротами,
создается общий круговорот энергии и веществ, который обуславливает единство и целостность ГО.
3.2. Ритмичность ГО (возвращение в идентичное состояние). Определенные элементы ГО закономерно повторяют определенные качественные состояния. Интервалы повторения могут быть
одинаковыми и неодинаковыми. По особенностям повторяемости различных процессов и явлений
во времени ГО характеризуется периодической и циклической ритмичностью. Периодическая ритмичность - это такое изменение состояния системы, при котором она возвращается в идентичное
состояние через равный промежуток времени. Суточная - бризы, горнодолинные ветры, физическое
выветривание; годовая миграция, спячка животных, таяние ледников; внутривековые- 11-летние,
22-летние (зависят от солнечной активности. Циклическая ритмичность - это такое изменение состояния систмы, при котором она возвращается в идентичное состояние через любой интервал времени(регрессии и трансгрессии моря, тектонические ритмы от нескольких тыс.лет до нескольких
сотен млн. лет).
Цикличность в развитии рельефа обусловлена эндогенными процессами. Тектонические процессы больше денудации - восходящий рельеф, тектонические движения меньше денудации - выравнивание рельефа. Идентичность не означает неизменность состояния (складчатые горы - глыбовые горы). Каждый новый ритм в общих чертах повторяет предыдущий, но в целом знаменует некоторый, пусть небольшой шаг к новому, шаг вперед, по пути развития на новом уровне. Развитие
идет поступательно от простого к сложному, от низшего к высшему, от старого к новому. Поступательность не означает плавность.
3.3.Зональность ГО. Характерной структурной особенностью ГО является зональность. Основоположником учения о географической зональности является В.В Докучаев, который сформулировал его так: "Благодаря известному положению нашей планеты относительно Солнца, благодаря
вращению Земли, ее шарообразности, климат, растительность и животные распределяются по земной поверхности, по направлению с севера на юг, в строго определенном порядке, с правильностью,
допускающей разделение земного шара на пояса - полярные, умеренные и д.р.". Он взял в основу
зональности 3 момента: 1)положение Земли относительно Солнца, 2)вращение Земли,
3)шарообразность Земли. Положение Земли определяет количество солнечной энергии, шарообразность определяет угол падения солнечных лучей, зональность распределения солнечной энергии.
Угол падения в Астраханской области летом 65-68°. Вращение Земли обуславливает смену дня и
ночи, времен года, силу Кариолиса, пояса освещенности. Формула зональности ГО:
СЭ + ФЗ + ДЗ, где СЭ - солнечная энергия, ФЗ - форма Земли, ДЗ - движение Земли.
При изучении зон В.В Докучаев особое внимание уделял изучению почв. Идеи Докучаева дали
мощный толчок к развитию комплексной ландшафтной географии. В 1910го ученик Докучаева
А.М.Краснов впервые в географической литературе описывает ландшафтные области и зоны всего
земного шара. Новый этап (второй) в развитии учения о природных зонах составляют труды Льва
Семеновича Берга. Природные географические зоны он трактует как крупные ландшафтные комплексы, все компоненты которых находятся в тесном взаимодействии. Описание природных зон
Советского Союза он приводит в своей монографии "Географические зоны Советского Союза"(1947г.), Третий этап связан с исследованиями А.А.Григорьева и М. И. Будыко. Они развили,
конкретизировали закон зональности. А.А.Григорьев так его сформулировал: «В основе изменений
строения и развития географической среды (суши) по поясам, зонам и подзонам лежат прежде всего
изменения количества тепла как важнейшего энергетического фактора количества влаги, соотношения количества тепла и количества влаги».Пояса выделяются в основном по термическому фактору (солнечная радиация + общая циркуляция); зоны внутри них - по балансу тепла и влаги(т.е. по
характеру увлажнения). Григорьев определил важную роль соотношения тепла и влаги для проведения границ зон и установил периодический характер географической зональности. М. И. Будыко
для вычисления этих соотношение разработал специальный метод. В основе его лежит перевод количества годовых осадков в количество тепла, т.е. разница между количеством калорий, необходимых испарения данного количества влаги: К=R/S, где К - радиационный индекс сухости, R - годовой
радиационный баланс земной поверхности, т.е. разница между количеством тепла, поглощаемого
этой поверхностью и количестве тепла, отдаваемого ею. Это разница между суммарной радиацией и
эффективным излучением, S - количество калорий, необходимых для испарения данного количества
влаги. Использование для географических целей этих показателей основывается на том, что годовой
радиационный баланс земной поверхности хорошо отражает количество тепла, а сумма годовых
осадков - количество влаги, участвующей в природных процессах на поверхности Земли.
Физический смысл соотношения тепла и влаги заключается в следующем. В тех случаях, когда
соотношение показателя радиационного баланса земной верхности и показателя годовых осадков,
выраженных в количестве калорий, которое нужно потратить для испарения этих осадков, равно
или близко к 1, между теплом и влагой, участвующими в природных процессах географической
среды, имеется количественное соответствие - соразмерность: осадков выпадает столько, сколько
может испариться с земной поверхности в данных тепловых условиях. В строении, динамике географической среды такая соразмерность выражается в том, что создается сочетание условий, имеющих положительное значение для развития биокомпонентов географической среды. При К=1 развивается в умеренном поясе зона лесостепей, часть субтропического пояса и западные побережья
экваториального пояса. В тех же случаях, когда соотношение тепла и влаги отклоняются от единицы (в любую сторону) между количеством тепла и влаги создается несоответствие, диспропорция,
выражающаяся в том, что осадков выпадает значительно больше или значительно меньше, чем может испариться при данных тепловых условия: В результате в условиях данного теплового режима
нарушается беспрепятственное и бесперебойное протекание либо процессов транспирации и испарения при недостатке влаги, либо процессов аэрации почвогрунтов - при избытке влаги. Если К
больше 1, то увеличивается засушливость, при К=1,5 ,1,8 -степи, а при К=2-3-пустыни и полупустыни. Если К меньше 1, то распространены переувлажненные участки (гилеи в экваториальном поясе, болота в умеренном поясе). Анализ соотношений тепла и влаги по земному шару показал, что
одно и то же значение К повторяется в зонах, относящихся к разным географическим поясам. Величина К определяет тип ландшафтной зоны. Это позволило сделать вывод о периодическом характере закона зональности. В обиходе часто используют коэффициент увлажнения. Он отражает соотношение осадков и испаряемости. В Астраханской области испаряемость составляет около 1000
мм/год, на севере области- 900мм/год, количество осадков около 200-250мм/год. Коэффициент
увлажнения равен 0,15-0,2, что показывает засушливость, аридность климата.
4. Общепланетарные факторы воздействия на географическую оболочку
Магнитное поле Земли. В Г.О. и в околоземном пространстве существует магнитное поле, в
каждой точке которого стрелка компаса будет располагаться параллельно магнитным силовым линиям. При этом один конец стрелки указывает на северный магнитный полюс, а другой - на южный.
Магнитные полюсы и полюсы географические не совпадают. Положение магнитных полюсов со
временем меняется. Северный магнитный полюс дрейфует со скоростью 5-8 км/год. Магнитное поле характеризуется напряженностью. В некоторых местах Земли магнитные силовые линии отклоняются от нормального поля, образуя аномалии (например - Курская магнитная аномалия).
Предположительно образование магнитного поля связано с динамическими процессами в
мантии и ядре Земли. На расстоянии, равном 10-14 земным радиусам от центра планеты, магнитное
поле встречается с потоком заряженных скоростных (400 км/с) частиц, именуемых солнечным ветром. Геомагнитное поле, взаимодействуя с солнечным ветром, образует магнитосферу. Под ударами
солнечного ветра магнитосфера сжата со стороны Солнца и, напротив, сильно вытянута и противоположном направлении. Так образуется хвост магнитосферы, вытянутый на 900-1050 земных радиусов.
Магнитное поле становится главным препятствием для проникновения в Г О. губительного
для живого вещества корпускулярного излучения Солнца. Одновременно магнитосфера пропускает
к поверхности планеты рентгеновские и ультрафиолетовые лучи, радиоволны и лучистую энергию,
которая служит основным источником тепла и энергетической базой происходящих в Г.О. процессов.
Экспериментально доказаны связи между функциями, растений и животных в зависимости от
их ориентации в магнитном поле (магнитотропизм).
Форма и размеры Земли и их географические следствия. Проблема определения формы и
размеров Земли была и остается одной из важнейших в физической географии. В 1940 г. под руководством советского астронима-геодезиста Н. Ф. Красовского были определены размеры основных
элементов эллипсоида (Красовского). Экваториальный радиус -6378245 .м, полярный - 6356833 м, а
полярное сжатие - 1:298,3. Разница между полярным и экваториальным радиусами - 21382 м. Общая
площадь эллипсоида вращения - 510 млн.км 2.
Однако форма Земли. не совсем совпадает с фигурой эллипсоида. Еще в 1873 г. немецкий
геодезист Е.Листинг предложил сравнивать форму Земли с уровенной. спокойной поверхностью
мирового океана, продолженную под континентами. Эта фигуре Земли была названа геоидом (подобный Земле).
Геоид - фигура не геометрическая. Ее поверхность обусловлена физическими свойствами
планеты. Максимальные возвышения геоида наблюдаются в Тихом океане севернее Австралии (77
м), в Атлантике вблизи Гренландии (66 м) и южной части Индийского океана (51 м), а минимальные
отметки - у о. Шри-Ланка (-105м), в центральной Азии (-58м ), в районе Бермуд (-52м) в Атлантике.
Для рассмотрения глобальных географических закономерностей достаточно рассматривать Землю
как шар.
С шарообразной формой Земли связано важное географическое явление - равномерное распределение солнечной энергии по широтам. Таким образом, вблизи экватора приходится максимум
солнечного тепла, а чем дальше от него к северу и к югу, тем его меньше на единицу горизонтальной плоскости. Неодинаковое поступление солнечного тепла на разных широтах сказывается на
особенностях обменных процессов в атмосфере и в гидросфере. Шарообразная форма Земли в сочетании с параллельным потоком солнечных лучей становится первопричиной зональности процессов, компонентов и ландшафтов Г.О.
Размеры Земли наряду с плотностью вещества, площадью ее поверхности и объем - определяют массу Земли (5,975x10 21 т). Масса же Земли, создавая величину притяжения, препятствует
рассеиванию атмосферного воздух космическое пространство и одновременно влияет на его газовый состав.
Цепочка связей размеры Земли - атмосфера имеет продолжение. С существованием атмосферы в прямой зависимости находится наличие гидросферы, без которой не могло быть многих динамических и биохимических процессов в Г.О. Атмосфера регулирует приходно - расходную часть
тепловой энергии, се озоновый экран защищает живые организмы от избытка, ультрафиолетовых
лучей. Не будь атмосферы, среднегодовая температура понизилась бы на материках до -23,6° и океанах до -20° вместо +14,4° и +17,4° в настоящее время.
Географические следствия годового движения и суточного вращения Земли. Со сверхкосмической скоростью почти 30 км/сек движется Земля по эллиптической орбите вокруг Солнца. В афелии, самой удаленной от Солнца точке, расстояние составляет 152*10 км и приходится на 5 июля, а
в перигелии оно уменьшается на 5*106 км и приходится на начало января.