Організація географічної оболонки
Щодо природних систем, які розвиваються за власними законами, вже давно застосовують поняття самоорганізації як здатності системи самодовільно зберігати, підтримувати, відтворювати й удосконалювати власну організацію.
Географічна оболонка як організована система існує кілька мільярдів років. Науковець використовує її сучасний вигляд, аби відтворити шлях становлення й розвитку. Від Хаосу до Космосу — так вважали мудрі стародавні філософи.
Землезнавство неспроможне відтворити всі структурні рівні організації географічної оболонки, залишаючись у межах дослідження вищих її рівнів та оперуючи, звичайно, велетенськими періодами часу.
Вертикальна ярусність географічної оболонки
Геосфери, як уже було зазначено, частково проникають одна в одну, а в деяких випадках одні геосфери вкладені в інші. Втім, спостерігається тенденція формування такої вертикальної ярусності геосфер, яка впорядковує їх відповідно до питомої ваги переважаючих типів речовини.
Земна кора також стратифікована за питомою вагою (гравітаційна стратифікація). На материках верхній ярус земної кори представлений стратисферою (шаром осадових порід), яка на поверхні Землі перетворена на кору вивітрювання і грунт.
Земна кора під океаном вкрита шаром води. Верхній шар і на материках, і на океанах утворює атмосфера. Цю загальну вертикальну структуру ускладнюють у деяких районах земної кулі морська і материкова криги, які також відповідають місцю згідно з їхньою питомою вагою (за винятком підземного льоду, що формується інакше).
Живі організми не утворюють суцільного шару, проте всі вони розташовуються на «своєму місці», тобто в ґрунті і над ним. Складніший розподіл у водоймах: живі організми займають найрізніші шари води; як правило, ті з них, що здатні до активного плавання, мають питому вагу тіла ту саму, що й вода. Інші (наприклад, донні організми) мають густину тіла вищу — проміжну між водою й твердим субстратом.
Від гравітаційної стратифікації спостерігається багато відхилень, що підкреслює складність взаємодій. Навіть у літосфері (наприклад, за результатами буріння Кольської надглибокої свердловини) спостерігається дуже складна стратифікація речовини. Відхилення проявляються також у наявності в земній корі і грунті води й повітря, в атмосфері — твердих частинок і води тощо. Це свідчить про те, що відбуваються процеси, які зумовлюють переміщення речовини проти сили ваги.
В цілому, за Г. Д. Ріхтером, виділяють такі типи ярусності географічної оболонки:
• земно-повітряний (позальодовиковий суходіл);
• земно-льодово-повітряний (льодовикові ділянки суходолу);
• земно-водно-повітряний (океанські зони);
• земно-водно-льодово-повітряний (океанський простір, вкритий кригою).
Вертикальна ярусність проявляється і в межах окремих оболонок. Так, у межах суходолу виділяють яруси: низовинних рівнин; низькогірний; середньогірний; високогірний. Ярусними можна вважати і висотні пояси ландшафтів, й товщу океанської води.
Загальні ознаки структури земної поверхні
Генеральна особливість будови земної поверхні полягає в розподілі материків і океанів, зокрема за морфометричними характеристиками.
Закономірності розташування материків. У характері розташування материків і океанів зазначають такі закономірності:
1) більша частина материків розташована в північній півкулі, де вони займають понад 100 млн км2, тобто майже 67 % площі поверхні всього суходолу і 39 % площі поверхні півкулі;
2) більша частина океанів зосереджена в південній півкулі — 68 % загальної площі поверхні океанів і 80 % площі поверхні півкулі;
3) материки і океани за своїм положенням по суті антиподні: суходолу на зворотному боці земної кулі майже завжди відповідає поверхня океану;
4) всі материки, крім Антарктиди, групуються попарно: Північна і Південна Америка, Європа і Африка, Азія і Австралія;
5) майже всі материки мають трикутну форму.
Для Землі характерна і полярна асиметрія: полярні широти Північної півкулі зайняті переважно океаном, Південної — суходолом (Антарктида).
Асиметричність північної і південної півкуль виражається не тільки в розподілі материків та океанів, а й у розподілі типів земної кори, льодовиків, географічних зон, висот і глибин.
Характерно, що асиметрія півкуль властива і Меркурію, Венері, Марсу, Місяцю. Пояснення цього факту досі не знайдено.
Ще наприкінці минулого віку російський геодезист А. Д. Тілло розподілив середні висоти і глибини за широтними колами. Згодом ці значення було вточнено.
Із даних таблиць видно, що спостерігається чітко виражений максимум висот на широтах 20...40°, причому таким самим широтам відповідає і максимум глибин. Отже, на широтах 20...40° най-контрастнішим є рельєф літосфери. Збільшення висот у високих широтах зумовлене льодовиковим покривом Антарктиди і Гренландії, оскільки за висоту тут вважали горішню поверхню льодовиків, а не саме тверду поверхню літосфери.
Найвищі гірські вершини також притаманні широтам близько 20...40°. На цих же широтах розташовано більшість найглибших западин Світового океану.
Досі ці закономірності не мають переконливого пояснення. Г. М. Катерфельд (1962 р.) з'ясовує їх з допомогою ротаційної гіпотези:
- сила ваги під час обертання Землі змінюється і призводить до нерівномірного стиснення останньої і диференціації її речовини. На земній поверхні утворилися активні пояси і центри, з якими пов'язані процеси найінтенсивнішого гороутворення.
Найвища вершина Землі — Еверест (8 842 м), максимальна глибина — в Маріанській западині — 11 034 м. Отже, перепад висот на Землі досягає 20 км.
Іще одному ракурсі можна розглянути висоти і глибини з допомогою гіпсографічної кривої: які площі відповідають різним інтервалам висот і глибин. На графіку виділяються дві сходинки кривої: одна відповідає океанічному ложу (глибина від 3 000 і до 5-500 м), друга — невисоким областям материків (до 200 м завглибшки). Вважають, що ці дві сходинки описують два належні типи земної кори.
Високогір'я, як і океанічні западини, охоплюють набагато менші площі.
У південній півкулі зосереджено основну масу криги земної кулі. Це пов'язане з розташуванням у південній полярній частині материка Антарктиди: умови материка сприяють накопиченню криги.
Для Землі характерна й інша глобальна структурна неоднорідність — існування двох сегментів. Перший — океанічний — містить Тихий океан і огинаючий його Тихоокеанський тектонічний пояс. Другий — материковий — зосереджує більшість материків. Аналогічний розподіл характерний і для Місяця, Марса і Меркурія.
В цілому асиметричність характерна для географічної оболонки, є однією з її закономірностей.
Асиметричність півкуль у розподілі материків і океанів впливає на розподіл термічних умов, передусім — температури.
Північна півкуля тепліша за південну приблизно на 3°С. Це пояснюється охолоджувальним впливом Антарктичного льодовика, поверхня якого відбиває 60 % сонячної радіації. Крім того, океанічна південна півкуля більшою мірою вкрита хмарністю, хоч водночас океан поглинає й більше сонячної радіації.
Головною причиною є висока теплоємність води та розподіл тепла в потужному шарі океанського термокліну. Через це, як уже було зазначено, температура океану в низьких та середніх широтах нижча, ніж на суходолі, навіть за умови надходження більшої кількості радіаційного тепла.
Термічний екватор — лінія, що сполучає точки з найвищими на земній поверхні середніми температурами повітря — лежить у районі 5...10° пн. ш.
На формування природних умов впливають й інші особливості розподілу материків та океанів. Так, океанічна циркуляція прямо залежить від обрисів берегової лінії. Вважають, що аж до початку еоцену (близько 55 млн років тому) Антарктида була єдиним цілим з Австралією. В цей період не могла існувати могутня Течія Західного Дрейфу (Західних Вітрів). Антарктида не була відділена від решти частини півкулі течіями і перенесенням повітряних мас. Перенос тепла мав переважно міжширотний характер, що перешкоджало сильному охолодженню, завдяки чому в Антарктиді в той час не було покривного льодовика.
Відділення Антарктиди від Австралії, що, як вважають, відбулося внаслідок руху літосферних плит, призвело до зниження температури і появи льодовиків, а це вже процес саморозвиткового плану. Внаслідок зледеніння Антарктиди біля її берегів поверхневі води циркумполярного коловороту Течії Західних Вітрів охолоджуються, стають важчими, занурюються і, розтікаючись по поверхні океанського дна, поширюються на всі улоговини Світового океану.
Багато й інших свідчень того, як зміни контуру материків, наявність або відсутність проток між водоймищами спричиняли істотні зміни природи різних регіонів Землі.