№1 Методические цели и задачи курса «Землеведение» Структура землеведения как естественной науки Методические цели и задачи курса «Землеведение» Структура землеведения как естественной науки. Общее землеведение – основа географического образования, его фундамент в системе географических наук. Основной задачей учебного курса является познание географической оболочки, ее структуры и пространственной дифференциации. Общее землеведение - наука об основных географических закономерностях Земли. Законы целостности, эволюции, круговоротов вещества и энергии, ритмичности рассматриваются для всех сфер Земли с учетом экологических условий. Цель курса – способствовать усвоению студентами научных знаний в области физической географии и экологии, с первого года обучения помочь им понять основные закономерности природы Земли и взаимосвязь природных явлений.  В соответствии с целью определяются и задачи изучения курса. Первой задачей является изучение всех составляющих географической оболочки: атмосферы, гидросферы, литосферы и биосферы как целостного понимания географической оболочки. Эта задача обусловливает теоретическое содержание занятий, которые включают в себя сведения из отраслевых физико-географических наук (метеорологии и климатологии, океанологии и гидрологии суши, геоморфологии), данные о биосфере и учение о географической оболочке в традиционном понимании (собственно землеведение). Невозможно также обойти и основные положения астрономии, описывающие место Земли в Космосе. Вторая задача – экологизация всей физико-географической информации о нашей планете, т.е. рассмотрение её сквозь призму сохранения и устойчивого развития географической оболочки и всех её составляющих (особенно биосферы) как среды для биоты и жизнедеятельности человека.  Концепция землеведения, которая сложилась как системное учение о целостном объекте – географической оболочке – главным образом, на протяжении ХХ в., в настоящее время приобретает дополнительную основу в виде космического землеведения, изучения глубинного строения Земли, физической географии Мирового океана, планетологии, эволюционной географии и исследования окружающей среды и ее сохранения для человечества и всего биологического многообразия. В связи с этим направленность общего землеведения заметно трансформировалась – от познания фундаментальных географических закономерностей к исследованию на этой основе «очеловеченной» природы с целью оптимизации природной среды и управления процессами, в том числе и обусловленными человеческой деятельностью и ее последствиями, на планетарном уровне.

№2 Развитие естествознания в античный период истории

Очень трудно выделить точку зарождения естествознания. Уже в далекой древности люди пытались понять и объяснить себе природный мир. Знание его закономерностей было необходимо им прежде всего в практическом плане (подготовка к смене времен года, к сезонам засухи, дождей и разлива рек, знание признаков плодородности почв, климатических особенностей и так далее). Так, «необходимость вычислять периоды подъема и спада воды в Ниле создала египетскую астрономию, а вместе с тем господство касты жрецов как руководителей земледелия» [7, стр. 522]. Египетские пирамиды (с XXVII в. до н.э.), британское языческое капище Стоунхендж, (1900 до н.э.) были воплощением замечательных знаний в математике, астрономии, геодезии, механике, строительном деле. Уже семь тысячелетий известен гномон (солнечные часы), пять тысяч лет назад в Египте появился учебник хирургии, примерно к тому же времени относятся месопотамские географические карты.

Были накоплены значительные знания в механике, медицине, ботанике, зоологии. Особое же место среди наук о природе занимала астрономия, удовлетворявшая в одинаковой степени как практические потребности, так и мировоззренческие запросы пытливого разума. Уже 1800 г. до н.э., при правителе Хаммурапи, в Вавилоне существовал обширный каталог звезд, а в VIII в. до н.э. была создана регулярная астрономическая служба. Астрономия давала постоянные импульсы математическим исследованиям, и именно наблюдения неба привели к тому, что в Вавилоне была принята не привычная для нас теперь система чисел, а числовая цепь, соответствующая угловому делению (1–60, 61-3600). Первые числовые символы обнаруживаются в письменных памятниках царства Урук (Междуречье), в минойской культуре о. Крит, в Мохенджо-Даро и Хараппе (III тысячелетие до н.э.). К началу III тысячелетия относятся геометрическое решение квадратных уравнений (Месопотамия, Греция), вычисления объемов геометрических фигур.

Особое место астрономии было обусловлено тем, что в ее задачи входили также астрологические прорицания, имевшие соответствующую «идейную базу». Для мышления древних народов характерны представления о единосущности всех элементов окружающего мира – людей, растений, животных, небесных тел. С этой точки зрения для понимания природных явлений подходили мерки человеческого поведения – то, что известно наилучшим образом. Это и было причиной антропоморфности картины мира в древние (и не только в древние) времена (от греч. антропос – человек, морфос – форма, т. е. по образу и подобию человека). Понятно тогда, почему то или иное расположение светил, направление ветров и так далее могли определять судьбу человека.

Не в меньшей степени, чем практическим потребностям, происхождение и развитие науки обязано и мировоззренческим стимулам. Будучи не менее, если не более любознательными, чем сейчас, люди далекой древности пытались возместить недостаток знаний полетом воображения, смелыми домыслами, нашедшими воплощение в красивых мифологиях Египта, Вавилона и Шумера, Китая, Индии, античной Греции. В сознании той эпохи имело место причудливое переплетение научных наблюдений, мифологии и религии; вместилищем знания служили мифы, сказки, эпос, многие компоненты которых теряются в попытках «перевода» содержащегося в них знания «на наш язык».

В поисках сил, управляющих миропорядком и обеспечивающих их устойчивость, у египтян, вавилонян, греков складывается «драматическая концепция природы» (Ф. Вензинк), в которой упорядоченность достигается ценой постоянного конфликта, столкновения множества сил, когда даже верховная сила вынуждена находиться в постоянной активности. Так, Солнце, верховное светило, неизменно появляется каждое утро, всякий раз преодолевая сопротивления мрака и хаоса, побеждая их и отвоевывая положенное ему место.

И в египетской, и в вавилонской мифоноэтике мир рождается из хаоса, благодаря действию упорядочивающих хаос сил. И опять же в древнеегипетской картине сотворения мира из хаоса, возникновения жизни из первобытной бездны Нун поступают аналогии, почерпнутые из наблюдений за Нилом. Для вавилонской же мифокосмогонии столь же характерен мотив периодического возвращения «первобытного» моря, хаоса, навеянный, мощными разливами Тигра и Евфрата, породившими и миф о всемирном потопе.

Условия аристократической Греции, с относительно мягким и гуманным рабовладельческим строем, были уникальными для создания натурфилософских систем, осмысливающих и описывающих мир как единое целое. Конечно, в них недостаток научных данных восполнялся полетом воображения. Этот путь породил не только «трех китов», на которых держится Земля, но и такие догадки, как представление об атомах.

В античных представлениях о природе отчетливо прослеживается путь «от мифа к логосу» (Ф. Кессиди), к поискам внутренних закономерностей и механизмов природных явлений, логики их взаимосвязей.

Так если у Гомера и Гесиода многие природные явления происходят по капризам и прихотям мстительных богов, то уже у философа Анаксимандра присутствует мотив «господства в мире космической справедливости, умеряющей борьбу противоположностей».

Перенесение на космос особенностей античного полиса происходило еще и вследствие характерного для греков взгляда на мир как на своего рода дом, дающий всем тварям прибежище и безопасность. Не случайно в центре этого космического дома помещалось Солнце как очаг, занимавший центральное место в любом греческом доме. Античный космос, хотя и огромный, ограничен в размерах. При этом он обладает чертами живого существа. Первые шаги представлений о природном мире сказываются в трактовке хаоса, который выступает не как бесформенное состояние, а как исходное условие существования всех вещей, их вместилище. В таком разверзающемся пространстве хаос имеет смысл природного первоначала.

Античная культура, начавшаяся как «прекрасный май, который цветет лишь однажды, и никогда более» (И. Гете), исчерпала себя и была смещена христианским Средневековьем

№3 Развитие естествознания в эпоху Возрождения

Эпоха Возрождения (особенно 16 в.) отмечена крупными сдвигами в области естествознания. Его развитие, непосредственно связанное в этот период с запросами практики (торговля, мореплавание, строительство, военное дело и др.), зарождавшегося капиталистического производства, облегчалось первыми успехами нового, антидогматичного мировоззрения. Специфической особенность науки этой эпохи была тесная связь с искусством; процесс преодоления религиозно-мистических абстракций и догматизма средневековья протекал одновременно и в науке и в искусстве, объединяясь иногда в творчестве одной личности (особенно яркий пример - творчество Леонардо да Винчи - художника, учёного, инженера). Наиболее крупные победы естествознание одержало в области астрономии, географии, анатомии.

Великие географические открытия (путешествия Х. Колумба, Васко да Гамы, Ф. Магеллана и др.) практически доказали шарообразность Земли, привели к установлению очертаний большей части суши.

Плеяда анатомов Падуанского университета во главе с А. Везалием заложила в 16 веке основы научной анатомии, начав систематические анатомические вскрытия. Испанский учёный М. Сервет близко подошёл к открытию водоворота крови в организме. В медицине происходит пересмотр взглядов, господствовавших в средние века, создаются новые методы лечения болезней.

Ряд открытий был сделан в математике, в частности в алгебре: найдены способы решения общих уравнений 3-й и 4-й степени (итальянские математики Дж. Кардано, С. Ферро, Н. Тарталья, Л. Феррари), разработана современная буквенная символика (французский математик Ф. Виет), введены в употребление десятичные дроби (голландский математик и инженер С. Стевин) и др.

Дальнейшее развитие получает механика (Леонардо да Винчи, Стевин и др.)

Растёт объём знаний и в других областях науки. Так, Великие географические открытия дали огромный запас новых фактов не только по географии, но и по геологии, ботанике, зоологии, этнографии; значительно вырос запас знаний по металлургии и минералогии, связанный с развитием горного дела (труды немецкого учёного К. Агриколы, итальянского учёного В. Бирингуччо), и т. д.

Первые успехи в развитие естественных наук, ренессансная философская мысль подготовили становление экспериментальной науки и материализма 17-18 вв. Переход от ренессансной науки и философии (с её истолкованием природы как многокачественной, живой и даже одушевлённой) к новому этапу в их развитии - к экспериментально-математическому естествознанию и механистическому материализму - совершился в научной деятельности английского философа Ф. Бэкона, итальянского учёного Г. Галилея.

Естествознание, будучи сложнейшей совокупностью наук о природе, выработало в процессе своей длительной эволюции такие способы, методы и приёмы познания, которые, несомненно, могут служить и служат эталонными нормами не только для всякой науки, но приобретают общекультурное значение, ныне рациональная естествонаучная методология познания проникает в социальную и гуманитарную сферы, оказывает заметное воздействие на психологию, философию, искусство.

Междисциплинарный подход становится всё более значимым для нынешнего развития социального знания. Идёт процесс формирования единой науки о человеке, обществе, государстве, природе и жизни. При этом и социальное и естествонаучное имеют единые исходные цели. С другой стороны, сейчас науковеды насчитывают около двух тысяч научных дисциплин, и формирование всё новых отраслей науки продолжается (бионика, семиотика, прогностика, квалиметрия т.д.). Оказывается, что естественная дифференциация (дробление) науки необходимо дополняется противодействующей тенденцией - её интеграцией, стремлением к единству научного знания, к активному взаимодействию различных наук.

Объективную основу интеграции знания составляет единство материального мира, принципиальная общность основных свойств материи и законов её развития на всех структурных уровнях организации и во всех формах движения. Интегративные тенденции в науке начинают проявляться во второй половине XIX века. Но с особой силой они обнаруживаются в наше время, когда могучим стимулятором, своеобразным ускорителем процессов интеграции в познании становится научно-технический прогресс. Он позволил гораздо сильнее, чем раньше, ощутить всю глубину и разносторонность связей человека и окружающей среды, общества и природы.

Среди выделяющихся в последние десятилетия новых отраслей знания значительное число уже по своей природе носит синтетический, интегративный характер (астрофизика, математическая лингвистика, инженерная психология, космическая медицина, техническая эстетика и др.) Другой чертой интеграции в современной науке является изменение самого характера синтеза научного знания. Можно обозначить такие варианты синтеза знания в науке, как интеграция в рамках одной научной дисциплины; синтез в пределах дисциплины, не входящих в один и тот же комплекс наук (например, естествознание, обществоведение или технические науки); наконец, синтез, выходящий за рамки любого такого комплекса, объединяющий знания нескольких или даже многих областей. Именно последний вариант намечает и представляет собой путь не только к единой науке, но и путь к другой культуре.

№4 Гелиоцентрическая система Вселенной Ник. Коперника (XVI в.)

Коперник (1473-1543) был величайшим мыслителем, которому суждено было начать великую революцию в астрономии, повлекшую за собой революцию во всём естествознании. Ещё в конце XV в., после знакомства и глубокого изучения «Альмагеста», восхищение математическим гением Птолемея сменилось у Коперника сначала сомнениями в истинности этой теории, а затем и убеждением в существовании глубоких противоречий в геоцентризме. Геоцентризм - воззрение, согласно которому земля неподвижно покоится в центре мира, а все небесные светила движутся вокруг неё. Он начал поиск других фундаментальных астрономических идей, изучал сохранившиеся сочинения или изложения учений древнегреческих математиков и философов, в том числе и первого гелиоцентриста Аристарха Самосского, и мыслителей, утверждавших подвижность Земли. В древности кроме Аристарха Самосского негеоцентрические идеи высказывались пифагорейцами Филолаем (считавшим, что все планеты и солнце вращаются вокруг некоего «центрального огня»), Экфантом (учение о вращении Земли вокруг своей оси), Гераклидом Понтийским (в его учении Земля находилась в центре мира, вращалась вокруг своей оси, а Меркурий и Венера вращались вокруг Солнца) и др. Кроме того, в эпохи античности и средневековья в различных мистических, эзотерических учениях духовный центр мира (Единое, Благо, Логос, Абсолют и др.) олицетворялся с Солнцем как источником «духовного» света. Такое олицетворение получило название «духовного гелиоцентризма».  Через всю яркую жизнь Коперника, начиная со студенческих лет в Кракове и до последних дней, проходит основная нить - великое дело утверждения новой системы мира, призванной заменить к корне неправильную геоцентрическую систему Птолемея. Теория Николая Коперника В эпоху раннего средневековья в Европе безраздельно господствовала библейская картина мира. Затем она сменилась догматизированным аристотелизмом и геоцентрической системой Птолемея. Постепенно накапливавшиеся данные астрономических наблюдений подтачивали основы этой картины мира. Несовершенство, сложность и запутанность птолемеевской системы становились очевидными. Многочисленные попытки увеличения точности системы Птолемея лишь усложняли её. (Общее число вспомогательных кругов возросло до 80). Ещё в XIII веке кастильский король Альфонсо Х высказался в том смысле, что если бы он мог давать Богу советы, то посоветовал бы при создании мира устроить его проще. Птолемевская система не только не позволяла давать точные предсказания; она также страдала явной несистематичностью, отсутствием внутреннего единства и целостности; каждая планета рассматривалась сама по себе, имела отдельную от остальных эпициклическую систему, собственные законы движения. В геоцентрических системах движение планет представлялось с помощью нескольких равноправных независимых математических моделей. Для объяснения петель движения данной планеты предполагалось помимо движения по деференту движение по своей группе эпициклов, никак не связанных, вообще говоря, с эпициклами и деферентами других планет. Строго говоря, геоцентрическая теория не обосновала геоцентрической системы, так как объектом этой теории система планет (или планетная система) не являлась; в ней речь шла об отдельных движениях небесных тел, не связанных в некоторое системное целое. Геоцентрические теории позволяли предвычислять лишь направления на небесные светила, но не определить истинную удалённость и расположение их в пространстве. Птолемей считал эти задачи вообще неразрешимыми. Установка на поиск внутреннего единства и системности была той основой, вокруг которой концентрировались предпосылки создания гелиоцентрической системы. Создание гелиоцентрической теории было связано и с необходимостью реформы юлианского календаря, в котором две основные точки - равноденствие и полнолуние - потеряли связь с реальными астрономическими событиями. Календарная дата весеннего равноденствия, приходившаяся в IV веке н.э. на 21 марта и закреплённая за этим числом Никейским собором в 325 году как важная отправная дата при расчёте основного христианского праздника Пасхи, к XVI веку отставала от действительной даты равноденствия на 10 дней. Ещё с VIII века юлианский календарь пытались совершенствовать, но безуспешно. Латеранский собор, проходивший в 1512-1517 гг. в Риме, отметил чрезвычайную остроту проблемы календаря и предложил её решить ряду известных астрономов, среди которых был и Николай Коперник. Но он ответил отказом, т.к. считал недостаточно развитой и точной теорию движения Солнца и Луны, которые и лежат в основе календаря. Однако это предложение стало для Н. Коперника одним из мотивов совершенствования геоцентрической теории. Другая общественная потребность, стимулировавшая поиски новой теории планет, была связана с мореходной практикой. Новые, более точные таблицы движения небесных тел, прежде всего Луны и Солнца, требовались для вычисления положений Луны для данного места и момента времени. Определяя разницу во времени одного и того же положения Луны на небе - по таблицам и по часам, установленным по Солнцу во время плавания, вычисляли долготу места на море. Долгое время это был единственный способ нахождения долготы во время длительных морских плаваний. Совершенствование теории планетной системы стимулировалось также и нуждами всё ещё популярной тогда астрологии. Существенно упростивший астрономические вычисления с помощью тригонометрии немецкий астроном и математик Региомонтан (его «Эфемериды» вышли в свет в 1474 г.) выдвинул идею о том, что в птлемеевской теории можно освободиться от эпициклов и деферентов, если заменить описания пяти планет (исключая Землю), вращающихся вблизи Солнца по эпициклам и деферентам, эквивалентной системой планет, вращающихся вокруг Солнца по эксцентрическим окружностям. Это был прямой путь к созданию геогелиоцентрической системы, от которой оставался лишь один шаг до «чистого» гелиоцентризма. К другим предпосылкам гелиоцентризма следует отнести, по мнению известного историка науки Т. Куна, «достижения в химическом анализе «падающих камней», имевшие место в средневековье, возрождение в эпоху Ренессанса древнемистической неоплатонистской философии, которая учила, что Солнце - это образ Бога, и атлантические путешествия, которые расширили территориальный горизонт человека эпохи Ренессанса». Коперник первым взглянул на весь тысячелетний опыт развития астрономии глазами человека эпохи Возрождения: смелого, уверенного, творческого, новатора. Предшественники Коперника не имели смелости отказаться от самого геоцентрического принципа и пытались либо совершенствовать мелкие детали птолемеевской системы, либо обращаться к ещё более древней схеме гомоцентрических сфер. Коперник сумел разорвать с этой тысячелетней консервативной астрономической традицией, преодолеть преклонение перед древними авторитетами. Из слов Коперника можно заключить, что уже в 1506-1508 годах (возможно, даже в 1504 году) у него сложилась та стройная система взглядов на движение в Солнечной системе, которая и составляет, как принято сейчас говорить, гелиоцентрическую систему мира. Он был движим идеей внутреннего единства и системности астрономического знания, искал простоту и гармонию в природе, ключ к объяснению единой сущности многих, многих кажущихся различными явлений. Результатом этих поисков и стала гелиоцентрическая система мира. Но как истинный учёный, Николай Коперник не мог ограничиться высказыванием гипотез, а посвятил много лет своей жизни получению наиболее ясных и наиболее убедительных доказательств своих утверждений. Используя достижения математики и астрономии своего времени, он придал своим революционным взглядам на кинематику Солнечной системы характер строго обоснованной, убедительной теории. Следует заметить, что во времена Коперника астрономия ещё не владела методами, позволяющими непосредственно доказать вращение Земли вокруг Солнца (такой метод появился почти двести лет спустя). Первый набросок своей теории Коперник изложил в работе, которая известна под русским названием, как «Малый комментарий Николая Коперника относительно установленных им гипотез о небесных движениях». Эта книга не была опубликована при жизни автора. В «Малом комментарии» после краткого предисловия, завершающегося упоминанием о теории концентрических сфер Евдекса и Каллиппа, а также теории Птолемея, Коперник указывает на недостатки этих теорий, вынуждающих его предложить свою теорию. Эта новая теория исходит из следующих требований: 1) Не существует единого центра для всех небесных орбит или сфер. 2) Центр Земли является не центром мира, а лишь центром тяготения и лунной орбиты. 3) Все сферы движутся вокруг солнца, как вокруг своего центра, вследствие чего Солнце является центром всего мира. 4) Отношения расстояния от Земли до Солнца к высоте небесной тверди (то есть к расстоянию до сферы неподвижных звёзд) меньше отношения радиуса Земли к расстоянию от неё до Солнца, причём, расстояние от Земли до Солнца ничтожно мало по сравнению с высотой небесной тверди. 5) Всякое движение, замеченное у небесной тверди, связано не с каким-либо движением самой тверди, а с движением Земли. Земля же вместе с окружающими её стихиями (воздухом и водой) совершает в течение суток полный оборот вокруг своих неизменных полюсов, в то время, как твердь небесная и расположенное на ней небо, остаются неподвижными. 6) То, что кажется нам движением Солнца, на самом деле связано с движениями Земли и нашей сферы, вместе с которой мы обращаемся вокруг Солнца, как всякая другая планета. Таким образом, Земля обладает более чем одним движением. 7) Кажущиеся прямые и попятные движения планет, обусловлены не их движениями, а движением Земли. Следовательно, одного лишь движения самой Земли достаточно для объяснения многих кажущихся неравномерностей на небе. В этих семи тезисах чётко намечены контуры будущей гелиоцентрической системы, сущность которой заключается в том, что Земля одновременно движется и вокруг своей оси и вокруг Солнца. Формулируя тезисы своей теории, Николай Коперник пользуется понятиями астрономии начала XVI века. Так, в его тезисах идёт речь о движении сфер, а не о движении планет. Ибо движение планет объяснялось тогда движением сфер, каждая из которых соответствовала определённой планете. Пятый тезис следует понимать так: сфера неподвижных звёзд не участвует в движении планетных сфер, а остаётся неподвижной. А в последнем тезисе речь идёт о петлях описываемых планетами на небе вследствие движения Земли вокруг Солнца. В теории Коперника, оказалось, достаточно принять допущение о том, что мы наблюдаем за планетами с движущейся Земли, плоскость орбиты которой, почти совпадает с плоскостями орбит других планет. Такое допущение существенно упрощало объяснение петлеобразного движения планет по сравнению со сложной системой эпициклов и дифферентов в теории Птолемея. Необычайно важным был и четвёртый тезис: никто до Коперника, а большинство астрономов и после его смерти, не смели приписывать Вселенной столь огромные размеры. Сформулировав семь положений своей теории, Коперник переходит к описанию последовательности расположения небесных сфер (планет). Затем Коперник останавливается на том, почему годовое движение Солнца на небе следует объяснять лишь движением Земли. Заканчивается «Малый комментарий» следующим утверждением: «Таким образом, всего тридцати четырёх кругов достаточно для объяснения устройства Вселенной и всего хоровода планет». Коперник необычайно гордился своим открытием, ибо видел в нём наиболее гармоничное решение проблемы, сохранявшее принцип, в силу которого все движения планет можно интерпретировать как сложения движений по окружности. «О вращениях небесных сфер» Первое издание книги «О вращениях небесных сфер» появилось в мае 1543 года в Нюрнберге, благодаря усилиям Тидемана Гизе, Иоахима Ретика и нюрнбергского профессора математики Шонера, взявшего на себя просмотр корректур. По приданию, сам Коперник получил экземпляр своего гениального творения в день своей смерти, незадолго до того момента, когда он навсегда закрыл глаза.  В книге «О вращениях небесных сфер» изложена математическая теория сложных видимых движений Солнца, луны, пяти планет и сферы звёзд с соответствующими математическими таблицами и приложением каталога звёзд. В центре мира Коперник поместил Солнце, вокруг которого движутся планеты, и среди них впервые зачисленная в ранг «подвижных звёзд» Земля со своим спутником Луной. На огромном расстоянии от планетной системы находится сфера звёзд. Его вывод о чудовищной удалённости этой сферы диктовался гелиоцентрическим принципом; только так мог Коперник согласовать его с видимым отсутствием у звёзд смещений за счёт движения самого наблюдателя вместе с Землёй (т.е. отсутствием у них параллаксов).  Система Коперника была проще и точнее системы Птолемея, и её сразу же использовали в практических целях. На её основе составили «Прусские таблицы», уточнили длину тропического года и провели в 1582г. давно назревшую реформу календаря - был введён новый, или григорианский стиль.

№5 Развитие земледелия в XVIII - XIX вв.: работы И. Ньютона, Хр. Гюйгенса и А. Клеро по уточнению научных знаний о форме Земли как планеты

Весьма важным шагом в истории градусных измерений и опре­деления размеров Земли были работы французского ученого Пикара. Используя метод триангуляции и применяя впервые в гео­дезических инструментах зрительные трубы с сеткой нитей, Пикар в 1669—1670 гг., по поручению Французской Академии Наук, произвел измерение дуги меридиана между Парижем и Амьеном. Он определил, что радиус земного шара равняется 372 км. Эту величину Ньютон принял для численной проверки сформулиро­ванного им к тому времени, но еще не опубликованного закона о всемирном тяготении.

Необходимо отметить, что новая история определения размеров Земли начинается с эпохи Ньютона, который сформулировал не только великий закон о всемирном тяготении, но и новые взгляды об истинной форме Земли.

Исходя из вполне обоснованного предположения, что Земля в прошлом находилась в огненно-жидком состоянии, и основываясь на законе тяготения, Ньютон считал, что Земля в состоянии покоя и изолированного положения в пространстве приняла бы форму шара. Но при вращении Земли развивается центробежная сила, которая действует перпендикулярно к оси вращения и должна несколько растянуть фигуру жидкой массы Земли в направлении экватора. Поэтому Ньютон пришел к заключению, что истинная форма Земли есть не шар, а сфероид, т. е. тело вращения, близ­кое к шару и несколько сжатое в направлении оси вращения. Простейшим сфероидом является эллипсоид, который получается вращением эллипса около его малой оси. Ньютон принял, что эллипсоид с малым сжатием представляет истинную фигуру Зем­ли. Это предположение подтверждалось открытым к тому времени вращением и сжатием планеты Юпитер и другими бесспорно установленными фактами.

Ньютон теоретическим путем определил и сплюснутость, или сжатие. Земли, т. е. отношение разности экваториальной и поляр­ной полуосей Земли к ее экваториальной полуоси. Приняв Землю за однородную массу, он нашел, что сжатие Земли равно 1:230. Приблизительно одновременно с ним голландский физик Гюйгенс также определил сжатие Земли и нашел его равным 1 : 576. Не­сколько позднее известный французский математик Клеро объяс­нил причину расхождений между результатами Ньютона и Гюйгенса. Оказалось, что сжатие Земли по Ньютону соответствует случаю однородной жидкой массы, а сжатие Земли по Гюйгенсу характеризует форму неоднородной планеты, вся масса которой сосредоточена в ее центре. Клеро доказал, что полученные Нью­тоном и Гюйгенсом величины сжатия Земли являются двумя крайними пределами, между которыми должно заключаться истинное сжатие планеты, вращающейся около неизменной оси и имеющей форму эллипсоида. Теория Клеро подтверждается фор­мой планет солнечной системы.

Теория Ньютона о форме Земли несколько позднее была окон­чательно подтверждена результатами двух градусных измерений, произведенных специально по решению Французской Академии Наук — одно в Лапландии, а другое в Перу. Можно сказать, что в эпоху Ньютона успехи геодезической науки и результаты астрономо-геодезических работ служили для обоснования и подтвержде­ния великих идей в области физики, механики и астрономии. Результаты этих работ и в настоящее время имеют значение не только для определения формы и размеров Земли, но и для изу­чения ее внутреннего строения, ее вращения и т. д.

Если шар считать первым приближением к форме фигуры Зем­ли, то взгляд, что действительная фигура Земли имеет форму эллипсоида вращения, является вторым и более точным прибли­жением. После Ньютона, т. е. с начала XVIII в., как в геодезических и картографических работах, так и во всех других научных вопросах форма Земли принималась за эллипсоид вращения. Од­нако приблизительно сто лет спустя, возникшие несогласия меж­ду астрономическими определениями и геодезическими измере­ниями окончательно убедили геодезистов, что истинная фигура Земли сложнее, чем предполагали, и что на ее форму влияет не­правильное распределение притягивающих масс в земной коре и на ее поверхности. Во второй половине XIX в. для истинной фигуры Земли было введено понятие о геоиде. В настоящее время за поверхность истинной формы Земли, или геоида, принимается поверхность, совпадающая с поверхностью океанов, взятой в спо­койном состоянии воды и продолженной под материками так, чтобы она везде пересекала отвесную линию под прямым углом.

Определение формы и размеров геоида, как истинной фигуры Земли, является основной проблемой высшей геодезии. Для ре­шения ее используют различные методы и результаты астрономо-геодезических измерений и определений силы тяжести, которые в настоящее время имеют практическое и чисто-научное значение. Определение формы и размеров истинной фигуры Земли предста­вляет большую научную ценность не только для геодезии и кар­тографии, но и для астрономии, геофизики, геологии и географии.

Уже в XIX ст. в разных странах были произведены некоторые астрономо-геодезические работы, главным образом для обоснова­ния топографических и картографических съемок. Эти работы по­лучили некоторое развитие особенно после войн Наполеона, во время которых топографические карты показали свою ценность в военном деле. Но вместе с тем многие из этих работ имели харак­тер градусных измерений, служащих для определения размеров Земли.

В течение XIX в. различными учеными астрономами и геодези­стами был получен ряд выводов относительно формы и размеров земного эллипсоида. Наиболее авторитетными считались выводы немецкого астронома Бесселя и английского геодезиста Кларка. Бессель в 1841 г. определил радиус экватора Земли равным 6 377 397 м, а полярное сжатие 1 :299,2. Кларк же в 1866 г. опре­делил радиус экватора в 6 378 206 м, а сжатие Земли — 1:295,0. Размеры Земли по выводам этих ученых приняты в геодезиче­ских и картографических работах многих стран мира.

№6 Работы М.В. Ломоносова по изучению атмосферы, гидросферы, гляциосферы и магнитосферы Земли

Атмосфера «Воздушным явлениям», к которым М. В. Ломоносов относил изменение погоды, ветры, образование атмосферного электричества и сонорное сияние, он уделял весьма большое внимание, называя их «лучшей частые натуральной науки» (Ломоносов, 1952, т. 3, стр. 25).

Его взгляд на значение атмосферы виден из следующих слов; «Что больше от всевышнего божества смертному дано и позволено быть может, как чтобы он перемены погод мог предвидеть, что подлинно нетрудно и едва постижимо быть кажется». Но состояние этих знаний было, по его мнению, совершенно неудовлетворительно: «Многие главы натуральной науки и в малейших частях весьма ясно истолкованы, но знание воздушного круга еще великою тьмою покрыто» (там же, сто. 23 и 25).

Работы М. В. Ломоносова в этой области имело большое значение для изучения строения атмосферы и совершающихся в ней процессов. Этим вопросам посвящены следующие работы: «Слово о явлениях воздушных, от электрической силы происходящих», «Изъяснения надлежащие к Слову о электрических воздушных явлениях», «О морозе, случившемся после теплой потопы в апреле месяце сего 1762 г.» Кроме того, им уделено значительное место в статьях «О слоях земных» и «Рассуждение о большей точности морского пути». М. В. Ломоносов также наметил пути организации массовых метеорологических наблюдений

Наиболее богата идеями о природе атмосферной оболочки и происходящих в ней явлениях работа «Слово о явлениях воздушных...» (1952, т. 3). Она была написана по поручению Академии наук, предложившей профессору Г. Рихману выступить на публичном заседании Академии наук 6 сентября 1753 г. с речью об электричестве, изложив свои наблюдения, а М. В. Ломоносову — изложить «теорию и пользу» его (Билярский, 1865, стр. 206 и 211). Наблюдения, связанные, как писал М. В. Ломоносов, с «немалой опасностью» (там же, стр. 187), они проводили в 1752 г. с помощью имевшихся у каждого из них в доме специальных незаземленных электроизмерительных установок, изолированная металлическая стрела которых была выведена через крышу (История Академии наук СССР, 1958, стр. 206). В процессе исследований Г. Рихман пришел к выводу о тождестве электричества, возбуждаемого специальными приборами, и атмосферного электричества. Этим он подтвердил выводы Франклина, производившего ранее аналогичные эксперименты, о которых было сообщено в начале 1752 г. в «Санктпетербургских ведомостях» (Пекарский. 1870, стр. 703).

Выступить с речью Г. Рихману не пришлось, так как он погиб во время наблюдений 26 июля 1753 г. от молнии.

Разрабатывая в «Слове о явлениях воздушных...» теорию атмосферного электричества, М. В. Ломоносов изучал вертикальные воздушные токи. Идею о токах воздуха, возникающих вследствие неравномерного нагревания земной поверхности и атмосферы солнцем, высказал в 1686—1687 гг. английский астроном Э. Галлей, искавший объяснение пассатов и муссонов, уже хорошо известных морякам, плававшим в Америку и в Индию. Э. Галлой полагал, что эти ветры возникают в результате сильного нагревания, расширения и восходящего движения воздуха в тропическом поясе. В результате равновесие атмосферы нарушается, и на смену восходящему воздуху в тропический пояс устремляются из более холодных областей воздушные течения в виде постоянных ветров — пассатов. Наверху образуются противоположные течения — антипассаты («Memoires originaux...», 1900, стр. 5). Его объяснение пассатов было уточнено в 1735—1736 гг. другим английским астрономом — Д. Гадлеем, который обратил внимание на отклонение пассатов от строго меридионального направления, объясняя его влиянием вращения Земли (там же, стр. 8).

М. В. Ломоносов, наверное, знал о трудах Д. Гадлея и Э. Галлея или каких-либо других работах, затрагивающих тему о вертикальных воздушных токах. Но, считая этот вопрос еще недостаточно исследованным, он писал, что о «движениях воздуха к горизонту перпендикулярных..., сколько мне известно, нет еще ясного и подробного познания или, по последней мере, толь обстоятельного истолкования, какого они достойны». Своей задачей он считал показать, что они, в отличие от горизонтальных токов воздуха, «не токмо гремящей на воздухе электрической силы, но и многих других явлений в атмосфере и вне оной суть источник и начало» (Ломоносов, 1952, т. 3, стр. 33, 35).

Вопрос о вертикальных токах интересовал М. В. Ломоносова уже давно. В 1742—1744 гг. он описал воздушные течения, возникающие в подземных рудниках, и объяснил их причины (Ломоносов, 1950). В 1751 г. он докладывал Академии наук о возможности появления вертикальных токов воздуха при проникновении более холодных масс в теплую среду, ссылаясь на аналогию с движением воды, возникающим при добавлении холодной воды в горячую (Протоколы заседаний конференции Академии паук.., 1899, стр. 255).

Совершенно оригинально разрабатывая вопрос, М. В. Ломоносов отмечает важную роль, которую играют вертикальные токи воздуха в метеорологических процессах; он показывает, что эти токи являются причиной грозовых явлений, однако несколько преувеличивает их значение в возникновении холодов и даже приписывает им появление северных сияний.

В «Слове о явлениях воздушных...» дается подробное обоснование возникновения вертикальных воздушных токов, подтверждаемое как общими рассуждениями, так и расчетами, примерами и пояснениями разных природных явлений. М. В. Ломоносов исходит из того, что вследствие нагревания «нижняя атмосфера часто бывает реже и пропорционально легче, нежели верхняя. Сему состоянию воздуха, что воспоследовать должно, довольно явствует из аэрометрических правил и утверждается примерами» (Ломоносов, 1952, т. 3, стр. 43).

В доводах, которые приводит М. В. Ломоносов, некоторые положения не соответствуют уровню современных знаний, но вместе с тем он ясно выражает свою основную правильную мысль, что разность температур нижних теплых слоев воздуха и верхних — холодных — создает условия, при которых плотность верхних холодных слоев начинает превышать плотность нижних, хотя последние и подвергаются более высокому атмосферному давлению. «В сем состоянии по незыблемым естества законам, верхней части атмосферы должно опуститься в нижнюю и толь глубоко погрузиться, поколе, перемешавшись с теплым воздухом, в равновесии остановиться» (там же, стр. 45).

В подтверждение своей гипотезы он приводит примеры. Так, он говорит, что после полудня, когда приток солнечного тепла максимальный и нижние слои атмосферы сильно нагреваются, происходит наиболее интенсивное развитие грозовых облаков (там же, стр. 53). Он полагал, что «в жаркие летние дни зыблется, по-видимому, земная поверхность не для другой какой причины, как от смешения восходящего теплого воздуха с погружающимся холодным» (там же, стр. 107).

Вертикальные токи воздуха развиваются, по представлению М. В. Ломоносова, даже на соседних участках какой-либо местности с различной интенсивностью, так как благодаря облакам и разнообразию рельефа земная поверхность нагревается неодинаково (там же, стр. 49). Эти высказывании М. В. Ломоносов пояснил прекрасно исполнен наглядным рисунком, изображающим движение восходящих токов воздуха.

Позднее в неопубликованной в то время работе «О морозе, случившемся после теплой погоды в апреле месяце сего 1762 года» М. В. Ломоносов пытался связать объяснения атмосферных явлений с представлением о структуре атмосферы. Он говорит, что естествоиспытатели подразделяют атмосферу «на три слоя – на нижний, средний, и верхний» (там же, стр. 473). Пределы «трех слоев» в разные времена года различны. «Однако обще кладут, что два слоя нижние не простираются далее семи верст, а самый верхний предел атмосферы около семидесяти» (там же, стр. 473).

Вследствие отсутствия равновесия между нижним слоем, уплотняющимся в результате более сильного атмосферного давления, но вместе с тем расширяющимся под воздействием тепла, и верхним — «морозным», испытывающим меньшее давление, но уплотняющимся под воздействием низкой температуры, «рождаются в атмосфере разные перемены» (там же, стр. 475).

Вертикальные токи не только играют большую роль в переменах погоды, но, по мнению М. В. Ломоносова, являются также причиной возникновения атмосферного электричества, так как они вызывают трение различных частиц и особенно «жирных материй» (продукты гниения, горения. извержения вулканов).

Возникающее при этом атмосферное электричество поглощается каплями влаги, находящимися в воздухе. Концентрируясь в облака, бесчисленные капельки, общая поверхность которых огромна, создают мощные электрические заряды. Он утверждал, что эта теория возникновения атмосферного электричества создана им самим, и защищался от попыток навязать ему влияние В. Франклина (там же, стр. 103 и 147). С трудами В. Франклина до своей работы над «Словом о явлениях воздушных...» М. В. Ломоносов не был знаком и мог лишь знать об их существовании по упомянутой выше заметке в «Санктпетербургских ведомостях».

Несмотря на то, что М. В. Ломоносов не мог учесть влияния факторов, известных в настоящее время, предложенная им теория явлений атмосферного электричества в своей принципиальной основе соответствует современным представлениям (Федоров, 1950, стр. 36).

В последние годы своей жизни М. В. Ломоносов предполагал подготовить труд о северном сиянии (в трех частях), который остался незаконченным и сохранился лишь план работы (Ломоносов, 1952, т. 3, стр. 483).

Впоследствии честь введения в науку представлений о восходящих токах воздуха приписывалась Соссюру, который описал их, основываясь на своих наблюдениях в Альпах. Это умаление заслуг М. В. Ломоносова отметил еще в 1851 г. М. Ф. Спасский (1951, стр. 296). Оно тем более досадно, что Соссюр, объясняя при помощи вертикально восходящих воздушных токов наблюдавшиеся им конкретные явления, не сделал обобщений, если не считать высказанного им предположения о возникновении электричества вследствие трения в поднимаемых вертикальными токами облаках, что совпадает с теорией М. В. Ломоносова (Saussure, 1779, стр. 241—242).

Как уже отмечалось, М. В. Ломоносов сознавал малую изученность метеорологических явлений, но причину этого он видел не в недостатке наблюдений, а в отсутствии обдуманной системы («инструментов, к сему делу изобретенных, несовершенство, обстоятельств разность, наблюдателей неравные рачения») (Ломоносов, 1952, т. 3, стр. 25).

М. В. Ломоносов представил на рассмотрение Академии наук два сконструированные им прибора — усовершенствованные анемометр и барометр (Протоколы заседаний конференций Академии наук..., 1899, стр. 183 и 418). Для исследования верхних слоев атмосферы он сконструировал «аэродинамическую машину», являющуюся прототипом современного геликоптера. Этот аппарат тяжелее воздуха поднимался с помощью крыльев, которые приводились в действие пружиной (там же, стр. 309). Впоследствии Д. И. Менделеев (1946, стр. 268) высоко оценил прозорливость М. В. Ломоносова, сказав: «Не мы с ним (М. А. Рыкачевым.— В. Г.) первые поняли необходимость и пользу такого изучения атмосферы. О нем раньше многих других думал Ломоносов».

М. В. Ломоносов считал также необходимой постановку массовых метеорологических наблюдений, которые, по его мнению, были бы особенно успешны, если бы государства, интересующиеся развитием мореплавания, создали сеть «самопишущих метеорологических обсерваторий» (Ломоносов, 1955, т. 4, стр. 173). Эта идея службы погоды более чем на 20 лет опередила предложения А. Лавуазье и Ж. Борда (Хргиан, 1951, стр. 21). Впрочем, в менее определенной форме мысль о необходимости организации метеорологических наблюдений высказывалась ранее и другими русскими учеными (например, Г. Крафтом, см. ниже).

Останавливаясь в том же «Слове о явлениях воздушных...» на мысли, что море отдает зимой больше тепла, чем земля, М. В. Ломоносов развивал идею о море как о климатообразующем факторе и приводил примеры, доказывающие, что морские ветры смягчают зиму (в Петербурге, Архангельске, Охотске, Англии, на Камчатке).

Он понимал, что па климатические условия влияют и другие факторы: широта места и высота над уровнем моря. По поводу провинции Кито (Эквадор), расположенной на высоте около 2 верст над уровнем моря, он говорил, что она характеризуется умеренным климатом, как и Франция, хотя. и расположена под экватором (Ломоносов, 1954, стр. 538). По его мнению, расстояние от уровня моря до снеговой линии по мере удаления от экватора уменьшается и за полярным кругом становится равным пулю (Ломоносов, 1952, т. 3, стр. 39). При малой изученности в то время вопроса о климате неудивительно, что М. В. Ломоносов, верно поняв н описав отдельные климатообразующие факторы, не всегда учитывал их взаимодействие. Так, например, сравнивая Москву с Петербургом, Тибет с Испанией, Неаполем и т. д., он упоминает только о высоте над уровнем моря и забывает о влиянии континентальное (Ломоносов, 1954, стр. 534—536).

М. В. Ломоносов имел представление о климатических зонах: тундрах, степях, пустынях (Ломоносов, 1954, стр. 540—541).

Величайшая ценность научных идей М. В. Ломоносова в настоящее время общепризнана. Русская географическая наука унаследовала от него последовательное материалистическое мировоззрение, идеи о взаимосвязи и изменчивости всех явлений природы. Физико-географические представления М. В. Ломоносова сыграли существенную роль в ее развитии. Для понимания значения М. В. Ломоносова как ученого много было сделано советскими исследователями. В течение 1950—1959 гг. закончено издание тщательно комментированного полного собрания сочинений М. В. Ломоносова, в которое вошли его произведения, письма, служебные документы. Однако значение геологических, геофизических, физико-географических идей М. В. Ломоносова, намного опередивших свое время, приобрело широкое признание не сразу. Выше мы отметили, что «Краткое описание разных путешествий...» впервые было опубликовано в 1847 г. Только около середины XIX в, стала пользоваться заслуженной славой работа «О слоях земных» (История Академии наук СССР, 1958, стр. 232). Характерно, что в 1912 г. Д. Н. Анучин, высоко ставивший научный пений М. В. Ломоносова, писал; однако (стр. 120), что «география России не обогатилась era (М. В. Ломоносова.— В, Г.) трудами ничем существенным и прочным»;. Такие взгляды, как отметил А. А. Григорьев (1954, стр. 362), были основаны на господствовавшей в дореволюционное время недооценке русской науки и культуры и на неразработанности истории науки.

Примеры влияния идей М. В. Ломоносова можно указать во всех периодах развития русской науки.

В первом поколении ученых после М. В. Ломоносова, когда была жива память о нем, мы видим отражение его идей в трудах И. И. Лепехина (Фрадкин, 1953, стр. 146), М. А. Афонина (История Московского университета, 1955, стр. 56), Н. Я. Озерецковского и др. В первой половине XIX в. труды М. В. Ломоносова по геологии и геофизике встречали высокую оценку в русском обществе (Муравьев, 1880, стр. 181 — 190; Вельтман, 1840, стр. 5) и горячо пропагандировались видными учеными (Перевощиков, 1831, 1848, 1865; Любимов, 1855). В более позднее время гениальные обобщения и догадки М. В. Ломоносова в области физической географии, как мы видели, сохраняли живое значение и использовались в трудах П. А. Кропоткина, А. И. Воейкова, М. А. Рыкачева.

Не перестают обращаться к изучению идей М. В. Ломоносова и советские географы.

ГИДРОСФЕРА

В России первые научные представления о подземных водах как о природных растворах, их образовании путем инфильтрации атмосферных осадков и геологической деятельности подземных вод были высказаны М. В. Ломоносовым в сочинении «О слоях земных» (1763 г.). До середины XIX века учение о подземных водах развивалось как составная часть геологии, после чего обособилось в отдельную дисциплину.

ГЛЯЦИОСФЕРА

1. Гляциология — наука о природных системах, свойства и динамика которых определяются в основном льдом.

Гляциосфера — самостоятельная часть планетарной системы атмосфера — океан — оледенение, которая включает в свой состав все виды природных льдов в атмосфере, на поверхности суши и океана, в земной коре.

МАГНИТОСФЕРА

Русский ученый М. В. Ломоносов в 1759 г. в докладе «Рассуждение о большой точности морского пути» дал ценные советы, позволяющие увеличить точность показаний компаса. Для изучения земного магнетизма М. В. Ломоносов рекомендовал организовать сеть постоянных пунктов (обсерваторий) для произведения систематических магнитных наблюдений; такие наблюдения необходимо широко проводить и на море. Мысль Ломоносова об организации магнитных обсерваторий была осуществлена лишь спустя 60 лет в России.

№7 Закон высотной биоклиматической поясности А. Гумбольдта (1850-е года)

Изменение природных условий от полюсов к экватору, обусловленное широтными различиями в поступлении на поверхность Земли солнечной радиации. Максимальную энергию получает поверхность, перпендикулярная солнечным лучам (экваториальные широты); чем больше наклон, тем меньше нагрев (полярные широты). Географическая зональность – одна из самых универсальных географических закономерностей, имеющая статус закона. В соответствии с этим законом ландшафтная оболочка Земли разделяется на природные зоны, повторяющиеся в Северном и Южном полушариях (зоны лесов и степей умеренного пояса, тропических пустынь).  Представление о географической зональности начало формироваться ещё в античное время (Геродот, Эвдонис, Посидоний). Основы учения о биоклиматической зональности заложены А. Гумбольдтом. Различают зональность широтную, компонентную (климата, почв, растительности), зональность седиментогенеза, экзогенных геоморфологических процессов, гидрологическую (зональность характеристик стока рек), гидрогеологическую и комплексную, или ландшафтную. В основе дифференциации географической оболочки на природные (ландшафтные) зоны лежит соотношение тепла и влаги. Широтная зональность наиболее отчётливо проявляется на равнинах, имеющих огромное протяжение с севера на юг (Русская и Западно-Сибирская равнины). Основная форма проявления зональности в горах – высотная поясность. Черты широтной зональности свойственны поверхностным водным массам океана, что проявляется в температуре морской воды, солёности, содержании кислорода, биопродуктивности, в вертикальной и горизонтальной скорости движения. Гумбольдт Александр (1769-1859). Немецкий естествоиспытатель, энциклопедист, географ и путешественник, поставивший перед собой цель создать единую картину мира. Исследуя природу Южной Америки, вскрыл значение анализа взаимосвязей как всеобщей нити всей географической науки. Он выявил биоклиматическую широтную зональность и высотную поясность, предложил употребить изотермы в климатических характеристиках, заложил основы сравнительной физической географии. В главной своей работе - "Космос, опыт физического мироописания" - он обосновал взгляд на земную поверхность (предмет географии) как особую оболочку взаимодействия воздуха, моря, Земли, - единства неорганической и органической природы. Ему принадлежит термин "жизнесфера", аналогичный содержанию биосферы.

№8 Географический закон К. Бэра (1860 е года),

Закон Бэра (также эффект Бэра) — правило, согласно которому в северном полушарии реки, текущие в любом направлении, подмывают правый берег (в южном полушарии — левый). Закон сформулирован в 1857 году К. М. Бэром. — Всякий, кому приходилось обращать внимание на реки меридионального или близкого к нему направления, без сомнения, заметил характерную особенность строения долин этих рек. Всегда, за немногими местными исключениями, находящими себе легко объяснение, правый берег таких рек является крутым и более или менее высоким, между тем как левый представляет более или менее обширную низменную луговую долину, достигающую подчас 20 и более верст в поперечнике. Наблюдения на месте, исторические факты и рассказы местных жителей, подтверждаемые особенностями геологического строения, свидетельствуют в пользу постоянной упорной деятельности реки, направленной к тому, чтобы подмыть крутой правый берег и хотя медленно, но постоянно отступать от левого берега, оставляя за собой низменную луговую террасу. Реки меридионального направления в северном полушарии всегда подмывают правый крутой берег, вызывая часто его обвал и заставляя иногда прибрежные селения переноситься в сторону от берега, чтобы избегнуть уничтожения. С другой стороны, низменный левый берег и по своему строению, и по историческим данным красноречиво свидетельствует об отступлении реки от левого берега в сторону правого. Очень резкий и рельефный пример рек меридионального направления со всеми их особенностями представляет Волга, по левому берегу которой тянется широкая низменная долина, а по правому крутой и постоянно подмываемый обрыв террасы высотой в 50—70 саженей. Впервые серьезно на это явление обратил внимание Паллас, наблюдая Волгу и большие сибирские реки; еще раньше оно было подмечено известным Гильденштедтом. Но только русскому академику Бэру удалось найти для этого явления объяснение. Закон отклонения меридиональных рек получил название закона Бэра. Подмывание правого берега меридионально текущими реками северного полушария и левого — реками южного полушария Бэр объясняет совокупной деятельностью вращения Земли и движения воды в реке. Скорость вращения различных точек земной поверхности не одинакова, а изменяется от максимальной у экватора, постепенно уменьшаясь по мере приближения к полюсам, где оно равно нулю. Если мы остановимся пока на реках северного полушария, текущих на юг, то мы заметим, что каждая частица воды, переходящая из широт с меньшей скоростью в широты с большей скоростью и удерживая некоторое время по инерции свою прежнюю скорость, будет отставать от движения соответственных точек поверхности Земли в данной широте. Результатом совокупной деятельности этого отставания и меридионального движения вследствие падения реки явится, по закону параллелограмма сил, диагональная равнодействующая, подмывающая правый (западный) берег. Рассуждая таким же образом для рек текущих на север, мы замечаем, что здесь каждая частица воды, переходя из широт с большей скоростью в широты с меньшей скоростью, будет опережать движение соответственной точки земной поверхности, результатом чего явится равнодействующая, подмывающая опять-таки правый (в данном случае восточный) берег. Закон Бэра применим не только к рекам, но также к морским проливам и течениям.  Даже на железнодорожных рельсах замечено более быстрое стирание, большая порча правых рельс и частый сход поезда с рельс в правую сторону — что также находит себе объяснение в законе Бэра.

№9 Закон географической зональности В.В. Докучаева (1890 - е года

)Зональность природы и, в частности, вертикальная поясность обращали на себя внимание русских ученых еще до В.В. Докучаева. Для примера, на экономической карте России, составленной более ста лет назад (1842), Европейская Россия была разделена на пять главных полос: 1) льдистую и тундровую, 2) лесную, 3) промышленную, или среднюю, 4) черноземную, или земледельческую, и 5) пастбищную (см. статью А.И. Преображенского «Столетие учебно-экономического атласа Н. Кирова», «Вопросы географии», 2, 1946). А.И. Шренк в сороковых годах установил зависимость между высотой и характером растительности в горах Джунгарского Алатау. В пятидесятых годах прошлого же века П.П. Семенов (Тян-Шанский) выделил вертикальные зоны на Заилийском Алатау, замечательно описав их в 1885 и 1908 гг., повторив первоначальные свои статьи периода путешествия в Тянь-шань. Н.А. Северцов выделил несколько позже (1873) вертикальные пояса в горной Средней Азии. Как отметил Л.С. Берг («Очерки по истории русских географических открытий», 1947, стр. 256), Н.А. Северцов в 1877 г. выделил следующие пять зон палеарктики: 1) тундра, 2) тайга, 3) переходная зона (смешанные леса и лесостепье), 4) южная и западная часть (средиземноморская и степная зоны), 5) пустыни. Заслуга В.В. Докучаева заключалась не столько в установлении географических зон, в частности вертикальных, так как эти зоны уже выделялись и до него, сколько в установлении закономерных связей между климатом, горной породой, почвой, растительностью, животным миром, сельскохозяйственной деятельностью человека, существующих в каждой из географических зон. Докучаев исходил из того, что в каждой из географических зон существует своя, особая, закономерная глубокая связь явлений природы, а также и между природой и человеческой деятельностью. Связь эта настолько закономерна, что, зная один элемент природы, можно предполагать в данной зоне соответствующий другой элемент и, наконец, можно научно предвидеть и те меры, которые должен применять агроном для правильного построения сельского хозяйства. Вот эта-то закономерная генетическая связь явлений в географических зонах и должна была стать, по мнению В.В. Докучаева, предметом изучения новой науки, которую мы теперь называем географией. Первые же страницы статьи В.В. Докучаева «Горизонтальные и вертикальные почвенные зоны Кавказа» говорят о неудовлетворенности В.В. Докучаева старой наукой, когда «изучались, главным образом, отдельные тела, — минералы, горные породы, растения и животные, — и явления, отдельные стихии — огонь (вулканизм), вода, земля, воздух, в чем, повторяем, наука и достигла удивительных результатов». В противоположность этому, В.В. Докучаев говорит о необходимости новой науки, которая бы изучала соотношения и ту генетическую и всегда закономерную связь, те закономерные взаимодействия, которые существуют между силами, телами и явлениями природы и изучение которых представляет «лучшую и высшую прелесть естествознания». Нельзя, конечно, сказать, что до В.В. Докучаева связи между элементами природы не изучались, но он сказал совершенно новое слово, поставив в числе взаимосвязанных элементов природы почву, увидев в ней «зеркало, яркое и вполне правдивое отражение, так сказать непосредственный результат совокупного, весьма тесного, векового взаимодействия между водой, воздухом, землей, с одной стороны, растительными и животными организмами и возрастом страны — с другой, этими отвечными и поныне действующими почвообразователями». До В.В. Докучаева ни один из ученых, в частности ни П.П. Семенов-Тян-Шанский, ни Н.А. Северцов, никто другой, не говоря уже о сильно отставших в этом отношении зарубежных ученых, не учитывал в комплексе природных явлений такое своеобразное тело, как развивающаяся по своим законам почва. Гениальным своим умом В.В. Докучаев понял, что каждая из географических зон является не просто областью определенного закономерного взаимодействия климата, материнской породы, рельефа, почвы, растительности, животного мира и других элементов природы, но представляет область генетическую, которую надо обязательно рассматривать исторически, с точки зрения вечной изменяемости природы во времени и пространстве. Географические зоны, которые выделил Докучаев, были зонами историко-генетическими. Именно так рассматриваются географические зоны современными советскими учеными.

№10 Развитие землеведения в XX - XXI вв.: закон «географической зональности» Л.С.Берга

В советское время Берг издал двухтомный труд "Ландшафтно-географические зоны СССР", первый том которого с большим методологическим введением вышел в 1931 г. Здесь дается определение понятия ландшафта, место ландшафтоведения среди наук и раскрываются динамические аспекты ландшафтов. В определении ландшафта характерно утверждение того, что ландшафт включает сообщества биоценозов, человека и комплекс неорганических компонентов. Все это "сливается в единое гармоническое целое, типически повторяющееся на протяжении известной зоны земли"18. В отношении методов исследования в этой работе Берга, кроме морфологии, указывается на необходимость учета климатических особенностей, а также биоценозов. Интересна мысль Берга о ландшафтах разных порядков, которая была развита впоследствии в работах ряда ландшафтоведов, профессионально занимавшихся полевым ландшафтным картографированием, для чего важно было установление морфологической структуры объекта: Н. А. Солнцевым, А. Г. Исаченко, Н. А. Гвоздецким, Ф. Н. Мильковым и другими. Л. С. Берг обращал внимание на то, что вопросы географического распространения предметов интересны для всех наук: минералогии, ботаники, зоологии, этнографии и т. д. Но в отличие от них география изучает географическое распространение ландшафтов. Поэтому география и есть учение о ландшафтах. Берг очень четко выявил различия между объектом и предметом географии: объект-ландшафт, предмет -распространение ландшафтов. Чтобы быть таким четким, Бергу пришлось "отделить" физическую географию - учение о процессах, происходящих в воздухе, воде и земной коре, от географии - учения о ландшафтах, в которых присутствует и человек. В наше время, когда физическая география стала пониматься как система наук, модификация определения ее предмета получила следующее звучание:" Предметами изучения негеографических естественных наук никогда не становятся пространства, понимаемые в физико-географическом смысле как компоненты природы географической оболочки и ее естественных подразделений или пространства комплексов этих компонентов"19. Например, метеоролог (физик) изучает атмосферные процессы кактаковые. Если же он начинает интересоваться влиянием разных факторов на эти процессы, то он превращается в климатолога (географа). Так же - по всем компонентам, не говоря о ландшафтах. Таким образом, в указанных и других работах Л. С. Берга мы имеем теоретическую концепцию географии (ландшафтоведения), метод выделения ландшафтов по типам, систему их описания и результат - качественную и количественную характеристику ландшафтных зон страны. Поэтому с полным основанием можно назвать Л. С. Берга создателем отечественного учения о ландшафтах, имеющего свой предмет, метод и результат, необходимый для практики, особенно, как указывал сам автор, для сельского хозяйства20.

№11 Представление о природных зонах Природная зона-часть географического пояса с однородными климатическими условиями. Среди природных зон есть приуроченные к какому-то определенному поясу. Например, зона арктических и антарктических ледяных пустынь и зона тундр находятся в арктическом и антарктическом поясах; зона лесотундр соответствует субарктическому и субантарктическому поясам, а тайга, смешанные и широколиственные леса - умеренному. А такие природные зоны, как прерии, лесостепи и степи и полупустыни, распространены как в умеренном, так и в тропическом и субтропическом поясах, имея в них, разумеется, свои особенности. Природные зоны, их климатические особенности, почвы, растительность и животный мир каждого материка описаны в главе 10 и в таблице "Материки (справочные сведения)". Здесь же остановимся лишь на общих чертах природных зон как наиболее крупных природно-территориальных комплексов. Зона арктических и антарктических пустынь Температуры воздуха постоянно очень низкие, мало осадков. На редких свободных ото льда участках суши - каменистых пустынях (в Антарктиде они называются оазисами), скудная растительность представлена лишайниками и мхами, цветковые растения редки (в Антарктиде обнаружено всего два вида), почвы практически отсутствуют. Зона тундр Зона тундр распространена в арктическом и субарктическом поясах, образует полосу шириной 300-500 км, протягивающуюся вдоль северных побережий Евразии и Северной Америки и островам Северного Ледовитого океана. В Южном полушарии участки с тундровой растительность встречаются на некоторых островах близ Антарктиды. Климат суровый с сильными ветрами, снежный покров держится до 7-9 месяцев, длинная полярная ночь сменяется коротким и влажным летом (летние температуры не превышают 10 °c). Осадков выпадает немного 200-400 мм, в основном в твердом виде, но и они не успевают испарится, и для тундры характерно избыточное увлажнение, обилие озер и болот, чему способствует и повсеместно распространенная вечная мерзлота. Главная отличительная особенность тундры - безлесье, преобладание разреженного мохово-лишайникового, местами травяного, покрова; в южных частях с кустарничками и кустарниками карликовых и стелящихся форм. Почвы - тундрово-глеевые. Зона лесотундр и редколесий Зона лесотундр и редколесий. Это переходная зона для которой характерно чередование безлесных тундровых участков и лесов (редколесий), сочетает в себе признаки окаймляющих ее зон. Тундровые природные комплексы характерны для водораздельных пространств, редколесья забираются на север по речным долинам. К югу площади занятые лесами увеличиваются. В Южном полушарии (субантарктический пояс) место лесотундры на островах (например, Южная Георгия) занимают океанические луга. Подробнее о зоне тундры см. характеристики тундры. Лесная зона Лесная зона в Северном полушарии включает подзоны тайги, смешанных и широколиственных лесов и подзону умеренных лесов, в Южном полушарии представлена только подзона смешанных и широколиственных лесов. Некоторые ученые считают эти подзоны самостоятельными зонами. В таёжной подзоне Северного полушария климат варьирует от морского до резко континентального. Лето теплое (10-20 °c, суровость зимы увеличивается с удалением от океана (в Восточной Сибири до -50 °c), а количество осадков уменьшается (от 600 до 200 мм). Количество осадков превосходит испаряемость, и водоразделы часто заболочены, реки многоводны. Преобладают бедные по видовому составе темнохвойные (из ели и пихты) и светлохвойные (из лиственницы в Сибири, где распространены многолетнемерзлые грунты) леса с примесью мелколиственных пород (береза, осина) и сосны, на востоке Евразии - кедра. Почвы подзолистые и мерзлотно-таежные. Подзона смешанных и широколиственных лесов (иногда выделяют две самостоятельные подзоны) распространена преимущественно в приокеанических и переходных поясах материков. В Южном полушарии занимает небольшие площади, зима здесь значительно теплее и снежный покров образуется не повсеместно. Хвойно-широколиственные леса на дерново-подзолистых почвах сменяются во внутренних частях материков хвойно-мелколиственными и мелколиственными лесами, а южнее (в Северной Америке) или западнее (в Европе) широколиственными из дуба, клена, липы, ясеня, бука и граба на серых лесных почвах. Лесостепь Лесостепь - переходная природная зона Северного полушария, с чередование лесных и степных природных комплексов. По характеру естественной растительности различают лесостепи с широколиственными и хвойно-мелколиственными лесами и прерии. Прерии Прерии - подзона лесостепи (иногда рассматривается как подзона степи) с обильным увлажнением, протягивающаяся вдоль восточных побережий Скалистых гор в США и Канаде с высокотравием на черноземовидных почвах. Естественная растительность здесь практически не сохранилась. Сходные ландшафты свойственны субтропикам восточных районов Южной Америки и Восточной Азии. Степь Эта природная зона распространена в северном умеренном или обоих субтропических географических поясах и представляет собой безлесные пространства с травянистой растительностью. Произрастанию древесной растительности здесь в отличие от тундр препятствуют не низкие температуры, а недостаток влаги. Деревья могут расти лишь по долинам рек (так называемые галерейные леса), в крупных эрозионных формах, например балках, собирающих воду с окружающих междуречных пространств. Сейчас большая часть зоны распахана, в субтропическом поясе развивается орошаемое земледелие и пастбищное скотоводство. На распахиваемых землях сильно развита эрозия почв. Естественная растительность представлена засухо- и морозоустойчивыми травянистыми растениями с господством дерновинных злаков (ковыли, типчаки, тонконог). Почвы плодородные - черноземы, темно-каштановые и каштановые в умеренном поясе; коричневые, серо-коричневые, местами засоленные в субтропическом). Субтропическая степь в Южной Америке (Аргентина, Уругвай) называется пампой (т. е. равнина, степь на языке индейцев кечуа). См. растительность и животные степи. Пустыни и полупустыни Эти природные зоны распространены в шести географических поясах - умеренном, субтропическом и тропическом по обеим сторонам от экватора, где осадков выпадает настолько мало (в 10-30 раз меньше испаряемости), что существование живых организмов крайне затруднительно. Поэтому травянистый покров редкий, почвы развиты слабо. Большое значение приобретают в таких условиях горные породы, слагающие территорию, и в зависимости от них различают глинистые пустыни (такыры в Азии), каменистые (гамады Сахары, Средняя Азия, Австралия), песчаные (пустыня Тар в Индии и Пакистане, Северо-Американские пустыни). В умеренном поясе пустыни формируются в районах с резко-континентальным климатом, субтропические и тропические пустыни обязаны своим существованием постоянным барическим максимумам 20-30° широт. Редкие участи повышенного увлажнения (высокий уровень грунтовых вод, выходы источников, орошение из ближайших рек, озер, колодцев и т. п.) - центры сосредоточения населения, произрастания древесной, кустарниковой и травянистой растительностью называются оазисами. Иногда такие оазисы занимают обширные пространства (например, долина Нила раскинулась на десятки тыс. га). Подробнее см: природная зона пустынь. Саванна Саванна - природная зона, распространенная в основном в субэкваториальных поясах, но встречается и в тропических и даже субтропических. Главная особенность климата саванн - четкая смена сухого и дождливого периодов. Продолжительность дождливого периода уменьшается при движении от приэкваториальных районов (здесь он может длится 8-9 месяцев) к тропическим пустыням (здесь дождливый сезон - 2-3 месяца). Для саванн характерны густой и высокий травянистый покров, стоящие отдельно или небольшими группами деревья (акации, баобаб, эвкалипт) и так называемые галерейные леса вдоль рек. Почвы типичных тропических саванн - красноземы. В опустыненных саваннах травяной покров разреженный и почвы красно-бурые. Высокотравные саванны в Южной Америке, на левобережье р. Ориноко, называют льянос (от исп. "равнина"). См. так же: растительность и животные саванны. Лесные субтропики Лесные субтропики. Муссонная субтропическая подзона характерна для восточных окраин материков, где на контакте океана и континента формируются изменяющаяся по сезонам циркуляция воздушных масс и наблюдается сухой зимний период и влажное лето с обильными муссонными дождями, нередко с тайфунами. Вечнозеленые и листопадные (сбрасывающие листву зимой из-за недостатка влаги) с большим разнообразием древесных пород произрастают здесь на красноземных и желтоземных почвах. Средиземноморская подзона характерна для западных областей материков (Средиземноморье, Калифорния, Чили, Юг Австралии и Африки). Осадки выпадают в основном зимой, лето сухое. Вечнозеленые и широколиственные леса на коричневых и бурых почвах и жестколистные кустарники хорошо приспособлены к летней засухе, растения которых приспособились к жарким и засушливым условиям: они имеют восковой налет или опушение на листьях, толстую или плотную кожистую кору, выделяют душистые эфирные масла. См: животные субтропиков. Тропические леса Тропические леса в зависимости от степени увлажнения, выраженности и продолжительности сухого сезона подразделяются на подзоны влажных тропических лесов, листопадных и полулистопадных сухих тропических лесов, вечнозеленых лесов с жестколистными деревьями. В полосе туманов по склонам гор (особенно в Андах) произрастают туманные леса с внетропическими видами вечнозелеными дубами и магнолиями и моховым покровом. Влажные тропические леса (А. Гумбольдт назвал их гилей) распространены в тропических, субтропических, субэкваториальных и экваториальных широтах с влажным климатом, где количество осадков превышает 2000 мм в год (до 10 000-16 000 мм). Здесь нет сезонных различий в погоде и деревья не имеют годичных колец. Леса эти хаарктеризуются большим разнообразием видов (порядка 400 видов растений на гектар), многоярусной (больше 5 ярусов) вертикальной структурой, обилием эпифитов (растений живущих и паразитирующих на других растениях) и лиан. Часто такие леса непроходимы из-за плотно сплетенных лиан и эпифитов, порой кроны высоких деревьев образуют плотную крышу, под которую не проникает солнечный свет и наземный покров в них почти не развит. Деревья высокие (до 60-80 м) часто имеют досковидные и воздушные корни. Цветки и плоды часто образуются непосредственно на стволах и толстых ветвях. Такое явление называется каулифлорией. Почвы влажных тропических лесов очень древние, сформированы еще до четвертичного периода - красные ферраллитные, а мощность коры выветривания (разрушенных и переработанных горных пород) достигает 20 метров. Биологический круговорот совершается необычайно быстро, и основная масса питательных веществ сосредоточена не в почвах, а в растениях. Поэтому после сведения лесов, эти территории быстро становятся бесплодными, а при обильных осадках быстро развиваются катастрофические эрозионные процессы. Периодически затопляемые леса Амазонии называются сельва. Сезонно-влажные или переменно-влажные тропические леса (еще их называют, листопадными и полулистопадными, подробнее о них читайте здесь) распространены в областях с муссонным климатом и в переходных от влажных экваториальных лесов к саваннам районах. Видовое разнообразие деревьев здесь невелико - в основном это тик, сал, эвкалипт. Кроны деревьев не соприкасаются, а разные приспособления помогают растениям пережить сухой период. Это и поворачивающиеся вдоль солнечных лучей листья, и восковой налет, а как крайняя мера сбрасывание листьев, но не одновременно всеми деревьями как в холодных регионах, а по мере исчерпания влаги в конкретном местообитании. Дольше всех держатся листья на деревьях, растущих близко к водоемам. Почти непроходимые, часто перевитые лианами древесно-кустарниковые заросли в сочетании с бамбучником и высокотравием муссонных тропиков Южной и Юго-Восточной Азии называют джунглями (на языке хинди - это густые заросли). В широком понимании джунгли это любые труднопроходимые леса и кустарники.

№12 Природные тела Земли и физико-географические комплексы (ландшафты)

Если классифицировать все природные физические тела Зем­ли на живые (живущие организмы) и косные (горные породы и минералы, магма), то почва среди них занимает особое промежу­точное положение, являясь, по выражению академика В. И. Вер­надского (1863—1945), биокосным телом природы.

 Природно-антропогенный объект - это природный объект, измененный в результате хозяйственной и иной деятельности, и/или объект, созданный человеком, обладающий свойствами природного объекта и имеющий рекреационное и защитное значение. Объект, созданный человеком для обеспечения его социальных потребностей и не обладающий свойствами природных объектов, называется антропогенным объектом.

Характеристика природных объектов.

1. Термин «земля» имеет различные значения: планета, поверхность, почва, грунт, местность, территория; объект собственности, пользования, аренды; составная часть окружающей природной среды, в юридическом значении земля - это поверхность, охватывающая плодородный слой почвы. Функции земли:

-  экологическая - обеспечение взаимосвязи неорганической и органической материи, поглощение углекислоты, переработка органической материи в неорганическую;

-  экономическая - средство производства в сельском и лесном хозяйстве, базис для строительства зданий и сооружений;

-  культурно-оздоровительная - пространство для размещения культурных и оздоровительных учреждений, источник лечебных свойств. Самыми ценными в эколого-экономическом отношении являются

сельскохозяйственные земли, предназначенные для производства сельхозпродуктов, в том числе пахотные и лесные угодья, представляющие собой плодородные слои почвы с запасом гумусного слоя.

Физико-географические комплексы.

если исходить из компонентного критерия, то в пределах биогеносферы нетрудно выделить восемь основных физикогео-графическнх комплексов. Всю Землю опоясывает климатический(тропосфера) комплекс (1); океан по вертикали подразделяется на тригеографических комплекса:океанический, или, точнее,биоокеанический (2), совпадающий с зоной фотосинтеза, абиссальный (3) идонно-океанический (4); на поверхности материков и островов расположенландшафтный комплекс (5), а под ним — литосферный (6); в некоторых районах земного шара (полярных) встречается ледниковый (7) комплекс. Кроме того, вслед за Ф. Н. Мильковым и Г. Д. Рихтером (ранее мною это не делалось), я признаю необходимым выделять водно-ледовый (8) океанический комплекс — область постоянных морских льдов.

Существуют различные толкования понятия ландшафт. Один из подходов приравнивает ландшафт к окружающей среде (климатические и географические условия), которая существует независимо от проживающих в ней людей, которая не подвергалась существенным и заметным изменениям человека.. Другой подход исходит из культурологической природы ландшафта. Ландшафт — это «система способов репрезентации, структурирования и символизирования окружающей среды». Инголд трактует «ландшафт, как мир в том виде, в каком он известен и представляется его обитателям». Ландшафт — это образцы активности, трансформировавшиеся в пространственное расположение элементов, внешние формы моделей человеческой деятельности^.

№13 Природные ресурсы

Природные ресурсы — совокупность объектов и систем живой и неживой природы, компоненты природной среды, окружающие человека и которые используются в процессе общественного производства для удовлетворения материальных и культурных потребностей человека и общества. По происхождению: Ресурсы природных компонентов (минеральные, климатические, водные, растительные, почвенные, животного мира) Ресурсы природно-территориальных комплексов (горнопромышленные, водохозяйственные, селитебные, лесохозяйственные) По видам хозяйственного использования: 1) Ресурсы промышленного производства  2) Энергетические ресурсы (Горючие полезные ископаемые, гидроэнергоресурсы, биотопливо, ядерное сырье) 3) Неэнергетические ресурсы (минеральные, водные, земельные, лесные, рыбные ресурсы) 4) Ресурсы сельскохозяйственного производства (агроклиматические, земельно-почвенные, растительные ресурсы — кормовая база, воды орошения, водопоя и содержания) По виду исчерпаемости: 1) Исчерпаемые  2) Невозобновляемые (минеральные, земельные ресурсы) 3) Возобновляемые (ресурсы растительного и животного мира) Не полностью возобновляемые — скорость восстановления ниже уровня хозяйственного потребления (пахотно пригодные почвы, спеловозрастные леса, региональные водные ресурсы) Неисчерпаемые ресурсы (водные, климатические) По степени заменимости: 1) Незаменимые 2) Заменимые По критерию использования: 1) Производственные (промышленные, сельскохозяйственные) 2) Потенциально-перспективные 3) Рекреационные (природные комплексы и их компоненты, культурно-исторические достопримечательности, экономический потенциал территории)

№14 Необходимость охраны природных тел, ландшафтов и природных ресурсов

Объектами охраны окружающей среды от загрязнения, истощения, деградации, порчи, уничтожения и иного негативного воздействия хозяйственной или иной деятельности являются: 1) земли, недра, почвы; 2) поверхностные и подземные воды; 3) леса и иная растительность, животные и другие организмы и их генетический фонд; 4) атмосферный воздух, озоновый слой атмосферы и околоземное космическое пространство. В первую очередь охране подлежат естественные экологические системы, природные ландшафты и природные комплексы, которые не были подвержены антропогенному воздействию. Естественная экологическая система представляет собой объективно существующую часть природной среды, имеющую пространственно—территориальные границы и в которой живые (растения, животные и другие организмы) и неживые ее элементы взаимодействуют как единое функциональное целое и связаны между собой обменом вещества и энергии. Природный ландшафт – территория, не подверженная изменению в результате хозяйственной и иной деятельности и характеризующаяся сочетанием определенных типов рельефа местности, почв, растительности, которые сформированы в единых климатических условиях. Природный комплекс – это комплекс функционально и естественно связанных между собой природных объектов, которые объединены географическими и иными соответствующими признаками. Особой охране подлежат: 1) объекты, включенные в Список всемирного культурного наследия и Список всемирного природного наследия; 2) государственные природные заповедники, в том числе биосферные, государственные природные заказники, памятники природы, национальные, природные и дендрологические парки, ботанические сады, лечебно—оздоровительные местности и курорты, иные природные комплексы; 3) исконная среда обитания, места традиционного проживания и хозяйственной деятельности коренных малочисленных народов РФ; 4) объекты, имеющие особое природоохранное, научное, историко—культурное, эстетическое, рекреационное, оздоровительное и иное ценное значение; 5) континентальный шельф и исключительная экономическая зона РФ; 6) редкие или находящиеся под угрозой исчезновения почвы, леса и иная растительность, животные и другие организмы и места их обитания. Для обеспечения охраны указанных природных объектов вводится особый правовой режим и создаются особо охраняемые природные территории. Запрещается хозяйственная и иная деятельность, которая оказывает негативное воздействие на окружающую среду и ведет к деградации и (или) уничтожению природных объектов, имеющих особое природоохранное, научное, историко—культурное, эстетическое, рекреационное, оздоровительное и иное ценное значение и находящихся под особой охраной.

№15 Научный вклад И.В.Вернадского в развитие землеведения; учение А.А. Григорьева и СВ. Колесника о географической оболочке

Заинтересовавшись историей минералов, изучая превращения химических соединений на Земле, ученый совершенно естественно про¬должил свои исследования вглубь, перейдя к познанию исто¬рии атомов Земли. Это, по Вернадскому, и есть главная за¬дача, геохимии — изучение истории атомов земной коры и другие сфер планеты. Если минералы в геологической истории рождаются и умирают, изменяются, то атомы — неизменные «кирпичики» мироздания (кроме радиоактивных, которые рас¬падаются, хотя в конце концов все равно образуют ус¬тойчивые группы более легких атомов). Первые геохимические работы Вернадского, посвященные истории отдельных химических элементов в земной коре, их взаимосвязям, особенностям распространения радиоактивных и редких химических элементов. От исследования судеб конкретных минералов и хи¬мических элементов на Земле Вернадский переходил к обоб-щениям. Он охватывал мыслью всю земную кору и область жизни, геологическую деятельность живых организмов и чело¬веческого общества. К этому времени в основе геохимии лежало великое эмпирическое обобщение Мен¬делеева — Периодическая сис¬тема химических элементов. Это естественно: прежде всего надо учитывать свойства ато¬мов. Но Вернадский не удо-влетворился только этим. Ведь требуется учесть особенности земной природы, где сущест¬вуют постоянные круговороты веществ. Эти быстрые или чрезвычайно медленные вих¬ри атомов определяют геохи¬мическую жизнь планеты. По-этому Вернадский разделил химические элементы по особенностям их поведения в зем¬ных условиях. Наиболее крупную преоб¬ладающую группу составили циклические элементы, актив¬но участвующие в круговоро¬тах. В число их входят атомы, слагающие живые организмы. На долю элементов всех ос¬тальных групп остается всего лишь 0,3% от массы земной коры. Казалось бы, ничтожная часть. Однако значение неко¬торых редких для Земли эле¬ментов может быть огромным. Так, радиоактивные вещества, непрерывно излучающие энер¬гию, производят значительную геохимическую работу. ЖИВОЕ ВЕЩЕСТВО В 1978 г., была опубликована книга В. И. Вер¬надского — «Живое вещество». Новая, потому что эта рукопись никогда еще не издавалась. Но не только поэтому. Многие идеи Вернадского оказались вполне современными. А ведь они были высказаны 50—60 лет назад! Возникает вполне оправданный вопрос: что может внести представитель наук о Земле в познание жизни? Эта задача стоит перед другими специалистами — биологами. Они очень долго, сотни лет, исследовали строение, жизнедеятельность, взаимосвязи, эволюцию организмов, применяли для этого раз¬личные приборы, химические анализы, ставили эксперименты, вели долгие наблюдения за животными и растениями. Раз¬ве Вернадский как биолог превзошел в чем-нибудь профес¬сиональных биологов? Нет, пожалуй. Он и не собирался соревноваться со специа¬листами в знании биологии. Он просто взглянул на проблему жизни с других позиций — с точки зрения наук о Земле. Ведь один и тот же сложный объект выглядит по-разному, если рассматривать его с разных точек зрения. И до Вернадского немало ученых рассматривали деятель¬ность живых организмов на планете. Географы достаточно дав¬но поняли и признали великую роль растений и животных на земной поверхности, а геологи — в создании некоторых гор¬ных пород и минералов. Оформилась наука о следах древ¬ней жизни — палеонтология. Да и сам Владимир Иванович, исследуя историю минералов, писал о геологической и почвообразующей роли живых организмов. Что же нового, оригинального внесло в науку учение Вернадского о живом веществе? Да, Владимир Иванович первым в мире приступил к плано¬мерному изучению всех организмов Земли вместе и некоторых отдельных видов как особых геологических агентов, как нео¬бычайную геологическую силу, стремясь выразить показатели ее активности числом и мерой. Один из таких показателей — химический состав организ¬мов. Живое вещество Земли в целом подобно особой распы-ленной повсюду рассеянной горной породе. А у каждой гор¬ной породы — свой особенный состав. Прежде ученые прини¬мали во внимание только главнейшие составляющие организ¬мов: углерод, кислород, водород, железо и т. д. Вернадский постарался выяснить полный химический состав живого ве¬щества и отдельных видов. Во-первых, потому, что роль даже редких химических элементов бывает очень важной. Скажем, ничтожные доли радиоактивных элементов дают большой энер¬гетический эффект; незначительные доли некоторых элемен¬тов смертельны для организмов. Во-вторых, живое вещество, в отличие от инертных горных пород, постоянно обновляется. Оно может накапливать редкие химические элементы в не¬малом количестве, извлекая их из окружающей среды. Но если так, то следует учесть еще два показателя: об¬щую массу и геологическую активность живого вещества (и его частей). Вернадскому удалось выяснить и то, и другое. Приблизительно подсчитать биомассу живого вещества — за-дача не слишком сложная, хотя и можно ошибиться в де¬сятки раз. Прикидки Вернадского дали цифру 1020—1021 г, или 1011—1012 т (т. е. 100—1000 млрд. т). Много это или мало? В сравнении с массой земной коры очень мало Но будем помнить: живые Организмы производят постоянный обмен веществ с окружающей средой. Некогда Ж. Кювье называл организмы «вихрями атомов». Вот этот постоянный ток атомов через живое вещество и делает его могучей геологической силой. Оно способно улав¬ливать и задерживать, накапливать редчайшие химические элементы. Андрей Александрович Григорьев (1883 - 1968) - один из крупнейших теоретиков географии, создатель и руководитель Института географии Академии наук СССР, прошел сложный путь в науке и оставил в ней яркий след. О жизни и творчестве Григорьева заслуживающую внимание работу написал И.М. Забелин (1976). В Петербургский университет Григорьев поступил в 1901 г. на естественное отделение, специализировался по биологии. Со второго курса он начал давать частные уроки, ассистировал проф. Н.М. Книповичу в его лекциях для взрослых слушателей, выполнял кое-какие подпольные поручения «железной» революционерки Л.М. Книпович и попал под надзор полиции. В 1904 г. Григорьев принял участие в студенческой экспедиции в Большеземельскую тундру, выполнял обязанности орнитолога. Его дипломная работа, содержавшая физико-географический обзор тундровой территории, была опубликована и удостоена Малой серебряной медали Географического общества. Окончил университет Григорьев в 1907 г., некоторое время вел уроки по естественным дисциплинам и географии в женской гимназии. В 1908 г. по совету родственников Григорьев отправился в Германию для совершенствования образования. В Берлинском университете слушал лекции У. Дэвиса по геоморфологии, а также по антропологии и статистике; в Гейдельбергском работал в семинаре А. Геттнера, занимался ботаникой, картографией, социальными проблемами. В 1910 г. в журнале «Землеведение» была напечатана статья Григорьева «Методика конструкции карт плотности населения». По возвращению в Петербург в 1910 г. • попытка заняться педагогической деятельностью не удалась «из-за политической неблагонадежности», и Григорьев поступил в редакцию «Энциклопедического словаря» Брокгауза и Ефрона и написал несколько десятков статей по географической тематике. Вскоре Григорьев заболел скарлатиной, потерял слух и в 1911 г. вновь уехал за рубеж на лечение. Побывал в Австрии, Италии, Швейцарии, в Гейдельбергском университете занимался проблемами экономической географии, изучал концепцию Геттнера, подготовил диссертацию и получил ученую степень доктора философии. Осенью 1914 г. Григорьев с семьей через Данию, Швецию и Финляндию возвратился на родину. В период мировой войны Григорьев опубликовал три статьи о германских колониях в Африке, читал лекции на Географических курсах, подавал записки о необходимости Подготовки географов. В организованном в 1918 г. Географическом институте Григорьев заведовал кафедрой страноведения, был деканом общегеографического факультета. Преподавательской работой Григорьев занимался и в Ленинградском университете. В 1918 г. Григорьев подал в Академию наук записку о промышленно-географическом изучении страны. Промышленно-географический отдел был создан в составе КЕПС, а Григорьев был назначен его ученым секретарем. С 1923 г. Григорьев руководил отделом и возникшими на его базе последовательно сменявшими друг друга институтами геоморфологии, физической географии и географии вплоть до 1951 г. В 1938 г. Григорьев был избран действительным членом Академии наук. Григорьев был участником и руководителем экспедиций: в 1917 и 1923 г. на Южном Урале, в 1921 г. - снова в Большеземельской тундре, в 1925- 1926 гг. - в Центральной Якутии. В 1922 г. Григорьев опубликовал статью «Экономическая география как географическая дисциплина и вопросы районирования», в 1925 г. другую- «Задачи и методы экономической географии». Центральное место в экономической географии, по Григорьеву, должно занимать выявление экономических районов. Экономическая география есть наука об экономических районах и об их взаимодействии. Основным объектом географии названа «географическая среда», в том числе преобразуемая деятельностью человека. Географическая среда, по мысли Григорьева, - объединяющее начало и для физической и для экономической географии. Позже Григорьев считал возможным выделение отдельно физико-географической и экономико-географической сред. Занимаясь вопросами экономической географии, Григорьев подошел к проблеме объекта физической географии. Формальным поводом для этого послужило утверждение Л.С. Берга о том, что география - это учение о ландшафтах, или страноведение. Что же касается планетарных процессов в атмосфере, гидросфере, земной коре, то это должно входить в круг исследований космической физики. Григорьев стал восстанавливать географию в правах общепланетарной дисциплины. В 1926 г. он опубликовал статью «Задачи комплексного исследования территорий», в которой обосновал понятия «географическая среда» и «географический комплекс». В статье «О задачах физико-географического изучения Союза» (1931) Григорьев говорил о кризисе описательного периода и призывал к выявлению процессов динамики развития географической среды на основе использования количественных методов исследования. Григорьев ратовал за применение в географии методов балансов, приемов физики и химии. В 1932 г. появилась статья Григорьева, а потом и книга под названием «Опыт аналитической характеристики состава и строения физико-географической оболочки земного шара». Григорьев развил в учение представление о том, что Варен назвал земноводным шаром, а Броунов - поверхностной оболочкой. Странно, но с «Курсом физической географии» Броунова, во введении которого было дано толкование поверхностной оболочки в качестве предмета физической географии, Григорьев познакомился лишь в 1952 г.! В качестве объекта физической географии Григорьев предложил физико-географическую оболочку (с 1940 г. - географическую оболочку), то есть зону взаимопроникновения и взаимодействия атмосферы, гидросферы и литосферы. «...Именно здесь возник и развился органический мир, чего не было и не могло быть ни в верхних слоях атмосферы, ни внутри Земли. Возникнув внутри физико-географической оболочки, органический мир с его новыми, сравнительно с неживой природой, качествами, самим своим существованием или, лучше сказать, процессом своего развития придал физико-географической оболочке новые качества, видоизменив и усложнив общий характер структуры физико-географического процесса... Указанный процесс развития физико-географической оболочки земного шара, помимо всего прочего, характеризуется все большим и большим усложнением строения органического мира. В конце концов, он привел к возникновению здесь человека и зачатков человеческого общества, которое, диалектически развиваясь, само превратилось в первостепенный фактор дальнейшего развития физико-географической оболочки земного шара». «...Краеугольным камнем физико-географического исследования должно быть изучение особенностей структуры физико-географической оболочки и свойственного ей физико-географического процесса с характерными для них качественными и количественными показателями» По А.А. Григорьевым (1963 p.), Верхняя граница географической оболочки проходит в стратосфере на высоте 20-25 км, несколько ниже слоя максимальной концентрации озона. Дело в том, что озоновый слой задерживает вредные для организмов дозы ультрафиолетового излучения, поэтому именно здесь появляются благоприятные условия для существования живых существ, в первую очередь микроорганизмов. Нижняя граница находится под земной корой. Вся земная кора относится к географической оболочки, поскольку в ней постоянно происходят процессы рельефообразования различной активности. По С.В. Колесником (1955 p.), Верхняя граница географической оболочки лежит в тропопаузе (т.е. в среднем на расстоянии 10-12 км от поверхности Земли), поскольку вся тропосфера особенно тесно взаимодействует с остальными компонентами природы. Нижняя граница находится в земной коре на глубине 4-5 км и соответствует средней толщи осадочных пород, образовавшихся в результате взаимодействия всех геосфер. Впоследствии С.В. Колесник признал более обоснованной мнению Н.Н. Ермолаева (1969 г.) о распространении верхней границы географической оболочки до стратопаузе - переходного слоя от стратосферы до мезосферы, поскольку именно к этому рубежу возможна жизнь и проявляется тепловое воздействие земной поверхности на атмосферные процессы. Нижнюю же границу оболочки целесообразнее связывать не со всей толщей земной коры, а лишь с той поверхностной частью, которая наиболее активно взаимодействует в настоящее время с экзогенными и эндогенными процессами. Толщина этого слоя на суше не превышает 600-800 м. В океанах географическая оболочка пронизывает всю водную толщу, а также поверхностные слои донных отложений. Таким образом, географическая оболочка включает в себя всю гидросферу и биосферу, а также нижнюю часть атмосферы (в ней, правда, сосредоточено около 80% массы воздуха) и поверхностные слои литосферы. Что касается горизонтальных границ географической оболочки, то они определяются размерами Земли, по своей форме является замкнутой сферой.

№16 Географическая оболочка Земли, её структура и основные свойства

Географическая оболочка Земли - целостная материальная среда, образованная при взаимодействии и взаимопроникновении атмосферы ,гидросферы, литосферы и живого вещества. В этом случае уделяется внимание деятельности человека и социуму. Положение верхней и нижней границы географической оболочки ,разными авторами оценивается по-разному. Верхняя граница(уровень озонового слоя) 22-25км т.к в этом слою атмосферы в результате взаимодействия формируются воздушные массы и до этой границы возможно существование живого существа. Нижняя граница(на границе зоны формирования коры выветривания) 500-800м.Здесь происходит круговорот веществ и энергии .Таким образом в географическую оболочку включается вся гидросфера ,часть атмосферы и часть литосферы . Мощность географической оболочки составляет 23-26 км. Географическое пространство- форма существования географических объектов и явлений в пределах географической оболочки; совокупность отношений между географическими объектами ,расположенными на конкретной территории и развивающиеся во времени:1.Ближний космос.2.высокая атмосфера.3.географическая оболочка.4.подстилающая кора снизу.

№17 Гипотезы о происхождении Земли и Солнечной системы

Полноценной теории образования Солнечной системы до сих пор не существует. Все гипотезы, начиная с Р. Декарта (1644), существовали определённое время, и когда они не могли объяснить некоторые явления, происходящие в Солнечной системе то, либо отвергались полностью, либо развивались и дополнялись другими учеными.

Первая серьезная космогоническая гипотеза о происхождении Солнечной системы была создана и опубликована в 1755 г. немецким философом Иммануилом Кантом (1724–1804), считавшим, что Солнце и планеты сформировались из твердых частиц огромного облака, которые сближались и слипались между собой под действием взаимного тяготения.

Вторая космогоническая гипотеза была выдвинута в 1796 г. французским физиком и астрономом Пьером Симоном Лапласом (1749–1827). Принимая кольцо Сатурна за газовое, отделившееся от планеты при ее вращении вокруг оси, Лаплас полагал, что Солнце возникло из газовой туманности, скорость вращения которой увеличивалась при ее сжатии, и из-за этого от Солнца отделялись кольца газового вещества (похожие на кольца Сатурна), породившие планеты.

Эта гипотеза просуществовала более 100 лет. Однако, подобно гипотезе Канта, она была отвергнута, так как не объясняла закономерностей Солнечной системы. А достоверная гипотеза должна объяснить следующие основные закономерности Солнечной системы:

1) планеты обращаются вокруг Солнца по почти круговым орбитам, мало наклоненным к плоскости земной орбиты, составляющей с плоскостью солнечного экватора угол в 7° (исключение — [карликовая] планета Плутон, орбита которой наклонена к плоскости земной орбиты на 17°);

2) планеты обращаются вокруг Солнца в направлении его вращения вокруг оси (с запада к востоку), и в этом же направлении вращается большинство планет (исключение — Венера, Уран и Плутон, вращающиеся с востока к западу);

3) масса Солнца составляет 99,87% массы всей Солнечной системы;

4) произведение массы каждой планеты на ее расстояние от Солнца и ее орбитальную скорость называется моментом импульса этой планеты; произведение массы Солнца на его радиус и линейную скорость вращения представляет собой момент импульса Солнца. В общей сумме эти произведения дают момент импульса Солнечной системы, из которого 98% сосредоточено в планетах, а на долю Солнца приходится лишь 2%, т.е. Солнце вращается очень медленно (линейная скорость его экватора равна 2 км/с);

5) физические свойства планет земной группы и планет-гигантов различны.

Гипотезы Канта и Лапласа не смогли объяснить всех этих закономерностей и поэтому были отвергнуты.  Так, например, Нептун удален от Солнца на среднее расстояние d = 30 а.е. и  его линейная  скорость по орбите v = 5,5 км/с. Следовательно, при отделении породившего его кольца Солнце должно было иметь такой же радиус и такую же линейную скорость своего экватора.  Сжимаясь далее, Солнце последовательно порождало другие планеты, и в настоящее время имеет радиус R≈0,01 а.е.  т.е. во много превосходить действительную скорость 2 км/с. Уже этот пример показывает несостоятельность гипотезы Лапласа.

В начале XX в. были выдвинуты и другие гипотезы, но все они оказались несостоятельными, так как не смогли объяснить всех основных закономерностей Солнечной системы.

По современным представлениям, образование Солнечной системы связано с формированием Солнца из газопылевой среды. Считается, что газопылевое облако, из которого около 5 млрд. лет назад образовалось Солнце, медленно вращалось. По мере сжатия скорость вращения облака увеличивалась, и оно приняло форму диска. Центральная часть диска дала начало Солнцу, а его внешние области — планетам. Этой схемой вполне объясняется различие в химическом составе и массах планет земной группы и планет-гигантов.

Действительно, по мере разгорания Солнца легкие химические элементы (водород, гелий) под действием давления излучения покидали центральные области облака, уходя к его периферии. Поэтому планеты земной группы сформировались из тяжелых химических элементов с малыми примесями легких и получились небольших размеров.

Из-за большой плотности газа и пыли излучение Солнца слабо проникало к периферии протопланетного облака, где царила низкая температура и пришедшие газы намерзали на твердые частицы. Поэтому далекие планеты-гиганты сформировались крупными и в основном из легких химических элементов.

Эта космогоническая гипотеза объясняет и ряд других закономерностей Солнечной системы, в частности распределение ее массы между Солнцем (99,87%) и всеми планетами (0,13%), современные расстояния планет от Солнца, их вращение и др.

Она разработана в 1944–1949 гг. советским академиком Отто Юльевичем Шмидтом (1891–1956) и впоследствии развита его сотрудниками и последователями.

По этой гипотезе процесс формирования планетпредставляется следующим образом.

По идее О.Ю. Шмидта, среда из которой образовались планеты, являлась фрагментом межзвездного газопылевого облака, захваченным Солнцем в Галактике.

В дискообразном газопылевом облаке вследствие взаимного столкновения его частиц возникали многочисленные сгущения. Множество мелких сгущений разрушалось от взаимных столкновений, а иные выпадали на крупные сгущения, в результате чего они увеличивались в размерах и уплотнялись, постепенно создавая зародыши планет (планетезимали). Неупругие удары при столкновениях сгущений привели к тому, что орбиты зародышей планет стали близкими к окружностям.

Со временем выжили лишь те наиболее крупные зародыши, которые располагались далеко друг от друга и не оказывали существенного взаимного гравитационного воздействия, поэтому их орбиты вокруг Солнца стали устойчивыми. Из этих зародышей на протяжении сотен миллионов лет и сформировались большие планеты.

Между орбитами Марса и Юпитера, где значительное гравитационное влияние Юпитера препятствовало росту сгущений и нарушало устойчивость их орбит, сформировались малые планеты-астероиды и метеороиды, которые и в нашу эпоху часто сталкиваются друг с другом и с планетами.

На самой периферии начального пылевого облака из остатков легких газов и незначительного количества пыли возникло множество долгопериодических комет. Проверка этой весьма правдоподобной гипотезы пока еще затруднена, так как систем, подобных нашей, мы не наблюдаем и нам не с чем ее сравнивать. Однако постоянно ведущиеся поиски вселяют надежду.

№18 Строение и свойства Солнечной системы

Возраст Солнечной системы равен 5 млрд. лет. Существует общепринятая гипотеза, в соответствии с которой, Земля и все планеты, которые ее окружают, сконденсировались из космической пыли, которая расположена, а окрестностях Солнца. Есть предположение, что частицы пыли состояли из никеля и железа, или из силикатов. Также конденсировались присутствовавшие газы, образуя при этом органические соединения, в состав которых входит углерод. После образовывались соединения азота и углеводороды. Из известных гипотез возникновения Солнечной системы наиболее популярна электромагнитная гипотеза Х.Альвена, которая была усовершенствована Ф. Хойлом. Альвен исходил из такого предположения, что когда-то Солнце имело очень сильное электромагнитное поле. Туманность, которая окружала светило, состояла из нейтральных атомов. Под воздействием столкновений и излучений атомы ионизировались. Ионы попадали в специальные «ловушки», состоящие из магнитных силовых линий и увлекались вслед за светилом. Через некоторое время Солнце утрачивало свой вращательный момент, передавая его облаку из газа. Маловероятность данной гипотезы заключала в следующем: атомы самых легких элементов должны были ионизироваться поближе к Солнцу, а атомы тех металлов, которые тяжелее, - дальше. А это означает, что самые близкие к Солнцу планеты должны были бы вмещать в свой состав самые легкие элементы – гелий и водород, более отдаленные – никель и железо. Однако наблюдения говорят совсем о противоположном. Для того чтобы победить это противоречие, английский астроном В. Хойл создал новую гипотезу. Солнце образовалось в недрах туманности. Оно достаточно быстро вращалось, и туманность становилась более плоской, постепенно превращаясь в диск. Через некоторое время диск начинал разгоняться, а Солнце тормозилось. Затем в диске зарождались планеты. Если на секунду предположить, что туманность владела магнитным полем, то угловой момент мог вполне перераспределится. Также известна гипотеза, предложенная Отто Юльевичем Шмидтом, которая гласит о том, что Солнечная система образовалась из холодного газопылевого облака, которое окружает Солнце. В состав Солнечной системы входят девять планет: Юпитер, Марс, Сатурн, Плутон, Нептун, Меркурий, Уран, Венера, Земля. Все планеты передвигаются в одном и том же направлении, в единой плоскости практически по круговым орбитам. От центра до края Солнечной системы ровно 5,5 световых часов. А расстояние от Земли до Солнца равно 149 млн. лет. Небольшие планеты, как и многие спутник планет, не имеют атмосферы, так как на их поверхности сила тяготения недостаточна для того, чтобы удержать газы. В атмосфере Юпитера преобладает аммиак, Венеры – углекислый газ. На Марсе и Луне есть кратеру вулканического происхождения. №19Эволюция представления о форме и размерах Земли.  Форма и размеры Земли Долгое время, пока господствовала мифологическая картина мира, Земля считалась плоским диском, стоящим на трех слонах, китах или черепахе и покрытым сверху полукруглым небесным сводом. Лишь в VI в. до н.э. один из основоположников античной науки – Пифагор – высказал мысль о шарообразности Земли. Вслед за ним в IV в. до н.э. выдающийся античный философ Аристотель также предположил, что Земля является шаром. В качестве аргументов он использовал лунные затмения, которые происходят из-за того, что Земля, встав между Солнцем и Луной, отбрасывает на Луну круглую тень. Кроме того, уже тогда было известно, что в южных странах на небе появляются созвездия, невидимые на севере. Так, постепенно утвердилось представление о том, что Земля – это шар, неподвижно висящий в центре Космоса без всякой опоры, а вокруг него вращаются по идеальным круговым орбитам Луна, Солнце и пять известных тогда планет. Неподвижные звезды замыкали сложившуюся в античности геоцентрическую модель мира. В 300 г. до н.э. географ Эратосфен достаточно точно определил размеры земного шара. Он заметил, что в день летнего солнцестояния в городе Сиене Солнце находится в зените и освещает дно самого глубокого колодца. Затем он измерил угол падения солнечных лучей в тот же день в Александрии. Зная расстояние между городами, Эратосфен вычислил длину окружности земного шара. Тем не менее представления о шарообразности Земли во многом вытекали из чисто умозри-тельных рассуждений об идеальных телах. В античности такими телами считались шар, сфера, круг. Поэтому утвердилось убеждение, что в гармоничном, соразмерном Космосе Земля должна иметь форму самой совершенной фигуры – шара. Ничем другим она просто не могла быть. Лишь с началом эпохи Великих географических открытий шарообразность Земли была подтверждена. В 1522 г. португальский мореплаватель Фернан Магеллан завершил первое кругосветное путешествие, в ходе которого он обогнул всю Землю и доказал наличие единого Мирового океана. К концу XVII в. сложились две точки зрения по этому вопросу. С одной стороны, И. Ньютон считал, что Земля имеет форму сфероида, несколько сплющенного у полюсов вследствие ее вращения и действия сил притяжения составляющих ее масс (напоминает тыкву). С другой стороны, Р. Декарт, основываясь на теории вихрей, утверждал, что Земля сплющена у экватора и удлинена по направлению к полюсам (похожа на дыню). Чтобы решить этот вопрос, надо было измерить кусочки дуг меридиана на разных широтах и посмотреть, как соотносятся расстояния, приходящиеся на один градус. В 1735 г. Парижская академия наук отправила с этой целью две экспедиции – одну в Перу, на экватор, другую – в Лапландию, к полюсу. Восемь лет потребовалось ученым, чтобы измерить с помощью сосновых жердей с выверенной длиной в десять метров дугу длиной в три градуса восемь минут. Выяснилось, что чем ближе к полюсу, тем длиннее становился градус. С тех пор форма Земли уточнялась еще несколько раз. С большой точностью ее удалось определить лишь в XX в. с помощью приборов, установленных на искусственных спутниках Земли. Сегодня точно известно, что Земля – не вполне правильный шар. Она немного сжата у полюсов и несколько вытянута к Северному полюсу. Такая фигура называется геоид. Термин для обозначения фигуры Земли был введен в 1873 г. немецким физиком И. Листингом. Сжатие у полюсов объясняется вращением Земли вокруг своей оси. Вытянутость Земли к Северному полюсу до сих пор окончательного объяснения не получила. Окружность Земли по экватору равна 40 075,7 км, окружность по меридиану – 40 008,5 км. Масса Земли была вычислена на основе закона всемирного тяготения в опытах Г. Кавендиша с крутильными весами, на которых он измерял, с какой силой большой свинцовый шар притягивает к себе маленькие свинцовые шарики, а затем сравнивал эту силу с силой притяжения маленьких шариков Землей, т.е. с их весом. Этот опыт был проведен в 1798 г. Масса Земли оказалась равной 5976 • 1021 кг. Из приблизительно 510 млн км2 поверхности Земли на долю суши приходится 149 млн км2, или около 29%, так что правильнее было бы назвать нашу планету не Землей, а Океаном. ГЕОИД— истинная форма "Земли; неправильное геометрическое тело, поверхность которого в каждой своей точке перпендикулярна к действительному направлению отвесной линии в этой точке.Современные представления о строении Земли Замечательный русский ученый К.Э. Циолковский назвал Землю колыбелью человечества. Наша планета – это наш родной дом, в котором мы живем и еще долго будем жить. Поэтому планета Земля вызывает особое отношение у человека. В определенном смысле она выделена самой природой. Из всех планет Солнечной системы только на Земле существуют развитые формы жизни, приведшие к появлению разума. Поэтому нам важно понять, чем Земля отличается от других планет Солнечной системы, каково ее происхождение и строение. Для этого нужно сопоставить данные о Земле с тем, что нам известно о других планетах, особенно о планетах земной группы. Этими вопросами занимается сравнительная планетология – новое научное направление, возникшее во второй половине XX века. №20В VI в. до н.э. один из основоположников античной науки – Пифагор – высказал мысль о шарообразности Земли. Вслед за ним в IV в. до н.э. выдающийся античный философ Аристотель также предположил, что Земля является шаром. В качестве аргументов он использовал лунные затмения, которые происходят из-за того, что Земля, встав между Солнцем и Луной, отбрасывает на Луну круглую тень. Кроме того, уже тогда было известно, что в южных странах на небе появляются созвездия, невидимые на севере. Так, постепенно утвердилось представление о том, что Земля – это шар, неподвижно висящий в центре Космоса без всякой опоры, а вокруг него вращаются по идеальным круговым орбитам Луна, Солнце и пять известных тогда планет.Тем не менее представления о шарообразности Земли во многом вытекали из чисто умозри-тельных рассуждений об идеальных телах. В античности такими телами считались шар, сфера, круг. Поэтому утвердилось убеждение, что в гармоничном, соразмерном Космосе Земля должна иметь форму самой совершенной фигуры – шара. Ничем другим она просто не могла быть.Лишь с началом эпохи Великих географических открытий шарообразность Земли была подтверждена. В 1522 г. португальский мореплаватель Фернан Магеллан завершил первое кругосветное путешествие, в ходе которого он обогнул всю Землю и доказал наличие единого Мирового океана.К концу XVII в. сложились две точки зрения по этому вопросу. С одной стороны, И. Ньютон считал, что Земля имеет форму сфероида, несколько сплющенного у полюсов вследствие ее вращения и действия сил притяжения составляющих ее масс (напоминает тыкву). С другой стороны, Р. Декарт, основываясь на теории вихрей, утверждал, что Земля сплющена у экватора и удлинена по направлению к полюсам (похожа на дыню).Чтобы решить этот вопрос, надо было измерить кусочки дуг меридиана на разных широтах и посмотреть, как соотносятся расстояния, приходящиеся на один градус. В 1735 г. Парижская академия наук отправила с этой целью две экспедиции – одну в Перу, на экватор, другую – в Лапландию, к полюсу. Восемь лет потребовалось ученым, чтобы измерить с помощью сосновых жердей с выверенной длиной в десять метров дугу длиной в три градуса восемь минут. Выяснилось, что чем ближе к полюсу, тем длиннее становился градус.С тех пор форма Земли уточнялась еще несколько раз. С большой точностью ее удалось определить лишь в XX в. с помощью приборов, установленных на искусственных спутниках Земли. Сегодня точно известно, что Земля – не вполне правильный шар. Она немного сжата у полюсов и несколько вытянута к Северному полюсу. Такая фигура называется геоид. Термин для обозначения фигуры Земли был введен в 1873 г. немецким физиком И. Листингом. Сжатие у полюсов объясняется вращением Земли вокруг своей оси. Вытянутость Земли к Северному полюсу до сих пор окончательного объяснения не получила.

№19 Эволюция представления о форме и размерах Земли

Впервые предположение о шарообразной форме Земли высказывали ещё античные мыслители. Они основывались на некоторых наблюдениях и философских представлениях о шаре как идеальной форме. Греческий учёный Эратосфен (273—192 гг. до н.э.) не только установил, что наша планета шарообразная, но и с помощью простых средств измерил её окружность и радиус (по Эратосфену, окружность земного шара равна 252 тыс. аттических стадий, то есть 39 690 км - прим. от geoglobus.ru). Ученый утверждал, что если плыть от Пиренейского полуострова на запад, то можно достичь Индии. В середине XV в. Колумб, отправляясь на поиски западного пути в Индию, руководствовался именно этой идеей. В конце XVII — начале XVIII в. Исаак Ньютон теоретически обосновал, что под воздействием силы тяжести Земля должна быть сплюснута у полюсов и является эллипсоидом вращения. Позднейшие геодезические и астрономические исследования позволили определить истинную форму и размеры Земли. Известно, что планета сформировалась под действием двух сил — силы взаимного притяжения её частиц и центробежной силы, возникающей из-за вращения планеты вокруг своей оси. Сила тяжести представляет собой равнодействующую этих двух сил. Степень сжатия зависит от угловой скорости вращения: чем быстрее вращается тело, тем больше оно сплющивается у полюсов. Расстояние от центра планеты до экватора называется экваториальным радиусом и составляет 6378,2 км, а расстояние до полюса — полярным радиусом и равно 6356,8 км. Разница полярного и экваториального радиусов составляет примерно 21 км. Следовательно, наша планета действительно не похожа на ровный шар, а сплющена у полюсов и является эллипсоидом. Детальные измерения с помощью искусственных спутников показали, что Земля сжата не только на полюсах, но и по экватору (наибольший и наименьший радиусы по экватору отличаются на 210 м - прим. от geoglobus.ru), а значит, является трехосным эллипсоидом. Согласно последним расчётам, этот эллипсоид несимметричен и по отношению к экватору — южный полюс расположен к экватору немного ближе, чем северный. Истинную геометрическую форму Земли назвали геоидом — телом с воображаемой поверхностью, совпадающей с поверхностью спокойного океана, которая на суше мысленно продолжается под материками и островами. Рельеф нашей планеты неровен — низменные равнины чередуются с высокими горными хребтами, а на дне океана обнаружены глубоководные впадины. Высочайшая точка на Земле — гора Джомолунгма в Гималаях — достигает высоты 8848 м. Самая глубокая впадина Мирового океана — 11 022 м — обнаружена в Марианском жёлобе Тихого океана. Таким образом, наибольшая амплитуда рельефа земной поверхности составляет примерно 20 км. Определением размеров и формы Земли, измерениями на земной поверхности и их отображением на планах и картах занимается наука геодезия (от греч. geodaisia — землеразделение, где ge — Земля и daio — делю, разделяю - прим. от geoglobus.ru). Данные о размерах и гравитационном поле Земли имеют большое значение для изучения космического пространства и запуска космических летательных аппаратов. Составленные геодезистами планы и карты необходимы для военных, строителей, геологов и многих других специалистов.

№20 Понятие земного шара, земного эллипсоида (сфероида), кардиоида, геоида

Земля́ — третья от Солнца планета Солнечной системы, крупнейшая по диаметру, массе и плотности среди планет земной группы. Жизнь появилась на Земле около 3,5 миллиардов лет назад. С тех пор биосфера Земли значительно изменила атмосферу и прочие абиотические факторы, обусловив количественный рост аэробных организмов, так же как и формирование озонового слоя, который вместе с магнитным полем Земли ослабляет вредную солнечную радиацию, тем самым сохраняя условия для жизни на Земле. Кора Земли разделена на несколько сегментов, или тектонических плит, которые постепенно мигрируют по поверхности за периоды во много миллионов лет. Приблизительно 70,8 % поверхности планеты занимает Мировой океан, остальную часть поверхности занимают континенты и острова. Жидкая вода, необходимая для всех известных жизненных форм, не существует на поверхности какой-либо из известных планет и планетоидов Солнечной системы. Внутренние области Земли достаточно активны и состоят из толстого, относительно твёрдого слоя называемого мантией, которая покрывает жидкое внешнее ядро (которое и является источником магнитного поля Земли) и внутреннее твёрдое железное ядро. Земля взаимодействует (притягивается гравитационными силами) с другими объектами в космосе, включая Солнце и Луну. Земля обращается вокруг Солнца и делает вокруг него полный оборот примерно за 365,26 дней. Этот отрезок времени — сидерический год, который равен 365,26 солнечным суткам. Ось вращения Земли наклонена на 23,4° относительно её орбитальной плоскости, это вызывает сезонные изменения на поверхности планеты с периодом в один тропический год (365,24 солнечных суток). Земной эллипсойд-эллипсоид вращения, наиболее близкий к фигуре геоида; его размеры и положение в теле Земли определяют из градусных измерений, измерений ускорения силы тяжести и наблюдений искусственного спутника Земли. В Российской Федерации, ряде стран Вост. Европы и др. принят Красовского эллипсоид. Используется для решения различных геодезических задач. Кардио́ида (греч. καρδία — сердце, греч. εἶδος — вид) — плоская линия, которая описывается фиксированной точкой окружности, катящейся по неподвижной окружности с таким же радиусом. Получила своё название из-за схожести своих очертаний со стилизованным изображением сердца.Кардиоида является частным случаем улитки Паскаля, эпициклоиды и синусоидальной спирали. ГЕОИД-(от гео … и греч. eidos - вид), фигура Земли, ограниченная уровенной поверхностью, продолженной под континенты. Поверхность геоида отличается от физической поверхности Земли, на которой резко выражены горы и океанические впадины.

№21 Особенности распределения плотности вещества горных пород в недрах реальной Земли

Плотность земных недр

Несмотря на недоступность недр Земли для непосредственных исследований,

распределение плотности вещества в мантии и земном ядре удается определить достаточно

надежно по данным о скоростях распространения в этих геосферах сейсмических волн от

землетрясений. Впервые разработанная К. Булленом (1958, 1966) такая методика впоследствии

была существенно усовершенствована им и другими исследователями за счет привлечения

дополнительной информации о моменте инерции и свободных колебаниях Земли, что

значительно повысило достоверность определений.

В основе методики определения распределения плотности в Земле лежат известные

уравнения гидростатики и термодинамические соотношения, связывающие радиальные

градиенты плотности в среде с сейсмическими параметрами среды. В связи с тем что скорости

сейсмических волн с глубиной обычно возрастают, интерпретация сейсмических годографов с

целью определения зависимостей этих скоростей от глубины проводится по методике

Герглотца–Вихерта, специально разработанной для исследования градиентных сред.

Наиболее характерной чертой распределения сейсмических скоростей в Земле является

резкое и значительное падение скорости продольных волн в земном ядре. Объясняется это тем,

что скорость распространения продольных волн зависит не только от модуля всестороннего

сжатия, но и от модуля сдвига, который во внешнем, жидком земном ядре обращается в ноль. 45

По этой же причине через жидкое вещество внешнего ядра не могут распространяться и

поперечные волны.

Уравнения, связывающие между собой значения сейсмических скоростей с параметрами

среды, позволяют определять лишь градиенты плотности, поэтому для построения самой

зависимости плотности от глубины приходится задаваться граничным значением плотности на

поверхности Земли ρ0 =3,32 г/смв кубе.При этом “сшивку” решений, получаемых для отдельных геосфер (например, для ядра и нижней мантии), производят по условию непрерывности давления на границах этих геосфер, а значения плотности в них подбирают таким образом, чтобы расчетные значения массы и момента инерции Земли совпадали бы с их измеренными значениями М = 5,977·10 в 27степени г и I = 0,8038·10 в 45 степени г·см 2 при среднем радиусе Земли R = 6371 км. Дополнительные уточнения в распределение плотности с глубиной, особенно в переходном слое Голицына, позволяют внести данные о частотном спектре собственных колебаний Земли, возбуждаемых сильными землетрясениями. Используя описанную методику К. Буллен (1966, 1969), В.Н. Жарков (1971), А. Дзивонский и др. (1975) построили наиболее известные и популярные в настоящее время модели распределения плотности в Земле, изображенные на рис. 2.13. На этом же рисунке для сравнения приведены распределения плотности, построенные Л.М. Наймарком и О.Г. Сорохтиным (1977) по данным ударного сжатия вещества для модели Земли с лерцолитовым составом мантии, окисно-железным внешним и железоникелевым внутренним ядром, при адиабатическом распределении температуры в земных недрах, а также распределение плотности в первичной, еще не дифференцированной Земле

№22 Природные следствия, связанные с формой, размерами (массой) Земли

Форма и размеры Земли, их географические следствия. Проблема определения формы и размеров Земли была поставлена в древности и остается одной из важнейших в современном естествознании. Сфероидальная форма нашей планеты была первой приближенной моделью. Такое представление о Земле удовлетворяло ученых вплоть до второй половины XVII в., когда стали известны факты изменения ускорения силы тяжести на разных широтах. Объяснить это можно было лишь отказавшись от сфероидальной модели Земли. Так появилась новая модель планеты — эллипсоид вращения. В 1940 г. под руководством советского астронома-геодезиста H. Ф. Красовского были определены размеры основных элементов эллипсоида. Экваториальный радиус а оказался равным 6 378 245 м, полярный Ь — 6 356 863 м, а полярное сжатие (^~) составляет 1: 298,3. Разница между экваториальным и полярным радиусами достигает всего 21 382 м. Вычислена и общая площадь поверхности эллипсоида вращения, которая округленно равна 510 млн. км2. Земной эллипсоид Н. Ф. Красовского с 1946 г. принят для геодезических и картографических работ в СССР и странах СЭВ. Однако форма Земли полностью совпадала бы с фигурой эллипсоида вращения только при условии правильного концентрического распределения плотностей слагающего ее вещества. Так как это условие не соблюдается, то, следовательно, фигура Земли не эллипсоид вращения. Вот почему еще в 1873 г. немецкий геодезист Е. Листинг предложил сравнить форму Земли с уровенной спокойной поверхностью Мирового океана, продолженную под континентом. Эта фигура Земли была названа геоидом, что значит «подобный Земле». Геоид — фигура не геометрическая. Ее поверхность обусловлена физическими свойствами самой планеты. По мнению С. В. Калесника, «задача определения формы геоида по своей трудности приближается к задаче изучения реальной физической поверхности Земли»1. Многие поколения ученых занимались ее решением. Ho-jbiй этап поиска совпадает с началом запуска искусственных шутников. Детальные исследования фигуры планеты из Космоса юказали, что максимальные возвышения геоида наблюдаются в Гихом 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 (—105 м), в Центральной Азии (—58 м), в районе Бермуд (—52 м) в Атлантике.  Нарастающая точность в определении фигуры Земли имеет важное теоретическое и практическое значение. Но для рассмотрения глобальных общеземлеведческих закономерностей из трех известных моделей достаточно избрать самую простую — шар. С шарообразной формой Земли связано важное географическое явление — неравномерное распределение солнечной энергии по широтам.  Иные географические следствия связаны с размерами Земли. Средняя плотность вещества планеты, площадь ее поверхности и объем в конечном итоге определяют массу Земного шара, равную 5,975-1021 т. В свою очередь, масса Земли, создавая величину притяжения, препятствует рассеиванию атмосферного воздуха (диссоциации) в космическое пространство и одновременно влияет на его газовый состав. Определить скорость «убегания» газов атмосферы из зоны притяжения планеты можно по формуле V2 = 2fM/R, где V— скорость диссоциации, м/с; / — постоянная притяжения (6,5745- 1СИ1); M — масса планеты, г; R — радиус планеты, см. Как показывают расчеты, для того чтобы частица какого-либо газа атмосферы могла преодолеть притяжение Земли, она должна обладать скоростью не ниже второй космической— 11,2 км/с. Понятно, что стоит молекуле газа атмосферы приобрести эту скорость, он в ней не удержится. Средняя скорость молекул атмосферных газов колеблется от 0,3 до 1,1 км/с. Это означает, что Земля может сохранить любой газ в своей атмосфере. Но наблюдения показывают очень медленное улетучивание некоторых газов в космос. Это происходит потому, что в высоких слоях атмосферы Земли температура намного выше, чем у поверхности планеты. А значит, здесь намного выше и скорость молекул газов.

№23 Суточное (осевое) вращение Земли, понятие «вековой процессии» земной оси

Суточное вращение Земли — вращение Земли вокруг своей оси с периодом в одни звёздные сутки, непосредственно наблюдаемым проявлением чего является суточное вращение небесной сферы. Вращение Земли происходит с запада на восток. При наблюдении с Полярной звезды или северного полюсаэклиптики, вращение Земли происходит против часовой стрелки.

• Земля вращается с запада на восток.

• Полный оборот (в инерциальной системе отсчёта) Земля делает за звёздные сутки (86164,090530833 с ≈ 23 часа 56 минут 4 секунды).

• Линейная скорость вращения Земли (на экваторе) — 465,1013 м/с (1674,365 км/ч).

Физический смысл вращения Земли вокруг оси

Поскольку любое движение является относительным, необходимо указывать конкретную систему отсчета, относительно которой изучается движение того или иного тела. Когда говорят, что Земля вращается вокруг воображаемой оси, имеется в виду, что она совершает вращательное движение относительно любой инерциальной системы отсчёта, причем период этого вращения равен звездным суткам — периоду полного оборота земли небесной сферы относительно небесной сферы (Земли).

Все экспериментальные доказательства вращения Земли вокруг оси сводятся к доказательству того, что система отсчета, связанная с Землей, является неинерциальной системой отсчета специального вида — системой отсчета, совершающей вращательное движение относительно инерциальных систем отсчёта.

В отличие от инерциального движения (то есть равномерного прямолинейного движения относительно инерциальных систем отсчета), для обнаружения неинерциального движения замкнутой лаборатории не обязательно производить наблюдения над внешними телами, — такое движение обнаруживается с помощью локальных экспериментов (то есть экспериментов, произведенных внутри этой лаборатории). В этом (именно в этом!) смысле слова неинерциальное движение, включая вращение Земли вокруг оси, может быть названо абсолютным.

Земная ось - это прямая линия, которую мысленно можно провести через Северный и Южный полюсы планеты.  Из-за того, что земная ось наклонена, у нас происходит смена времен года: лето сменяется осенью, осень - зимой, зима - весной, весна - летом.  Когда хорошо освещено северное полушарие, там лето, когда южное, то лето - в южном полушарии, а в северном - зима.  Живя на Земле, мы не замечаем ее движения. Но когда наблюдаем за Солнцем, за звездами, то видим, что они восходят и заходят. Мы видим, как Солнце проходит свой земной путь от восхода до захода - от восточной стороны небосвода до западной. Теперь вы знаете, что нам лишь кажется, будто Солнце движется по небосводу с востока на запад. На самом деле это земной шар вращается вокруг своей оси с запада на восток.

№24 Строение Земли

Большую часть поверхности Земли (до 71%) занимает Мировой океан . Средняя глубина Мирового океана - 3900 м. Существование осадочных пород, возраст которых превосходит 3,5 млрд. лет, служит доказательством существования на Земле обширных водоемов уже в ту далекую пору. На современных континентах более распространены равнины, главным образом низменные, а горы - в особенности высокие - занимают незначительную часть поверхности планеты, так же как и глубоководные впадины на дне океанов. Форма Земли, как известно близкая к шарообразной, при более детальных измерениях оказывается очень сложной, даже если обрисовать ее ровной поверхностью океана (не искаженной приливами, ветрами, течениями) и условным продолжением этой поверхности под континенты. Неровности поддерживаются неравномерным распределением массы в недрах Земли.  Одна из особенностей Земли - ее магнитное поле, благодаря которому мы можем пользоваться компасом. Магнитный полюс Земли, к которому притягивается северный конец стрелки компаса, не совпадает с Северным географическим полюсом. Под действием солнечного ветра магнитное поле Земли искажается и приобретает "шлейф" в направлении от Солнца, который простирается на сотни тысяч километров.  О внутреннем строении Земли, прежде всего, судят по особенностям прохождения сквозь различные слои Земли механических колебаний, возникающих при землетрясениях или взрывах. Ценные сведения дают также измерения величины теплового потока, выходящего из недр, результаты определений общей массы, момента инерции и полярного сжатия нашей планеты. Масса Земли найдена из экспериментальных измерений физической постоянной тяготения и ускорения силы тяжести. Для массы Земли получено значение 5,9671024 кг. На основе целого комплекса научных исследований была построена модель внутреннего строения Земли.  Твердая оболочка Земли - литосфера. Ее можно сравнить со скорлупой, охватывающей всю поверхность Земли. Но эта "скорлупа" как бы растрескалась на части и состоит из нескольких крупных литосферных плит, медленно перемещающихся одна относительно другой. По их границам концентрируется подавляющее число землетрясений. Верхний слой литосферы - это земная кора, минералы которой состоят преимущественно из оксидов кремния и алюминия, оксидов железа и щелочных металлов. Земная кора имеет неравномерную толщину: 35-65 км на континентах и 6-8 км под дном океана. Верхний слой земной коры состоит из осадочных пород, нижний из базальтов. Между ними находится слой гранитов, характерный только для континентальной коры. Под корой расположена так называемая мантия, имеющая иной химический состав и большую плотность. Граница между корой и мантией называется поверхностью Мохоровича. В ней скачкообразно увеличивается скорость распространения сейсмических волн. На глубине 120-250 км под материками и 60-400 км под океанами залегает слой мантии, называемый астеносферой. Здесь вещество находится в близком к плавлению состоянии, вязкость его сильно понижена. Все литосферные плиты как бы плавают в полужидкой астеносфере, как льдины в воде. Более толстые участки земной коры, а так же участки, состоящие из менее плотных пород, поднимаются по отношению к другим участкам коры. В то же время дополнительная нагрузка на участок коры, например, вследствие накопления толстого слоя материковых льдов, как это происходит в Антарктиде, приводит к постепенному погружению участка. Такое явление называется изостатическим выравнивание. Ниже астеносферы, начиная с глубины около 410 км "упаковка" атомов в кристаллах минералов уплотнена под влиянием большого давления. Резкий переход обнаружен сейсмическими методами исследований на глубине около 2920 км. Здесь начинается земное ядро, или, точнее говоря, внешнее ядро, так как в его центре находится еще одно - внутреннее ядро, радиус которого 1250 км. Внешнее ядро, очевидно, находится в жидком состоянии, поскольку поперечные волны, не распространяющиеся в жидкости, через него не проходят.

№25 Особенности плана местности, географической карты, глобуса, аэрокосмического снимка как пространственных моделей Земли

. План местности - простейший вид карты, это чертеж небольшого (порядка 0,5 км) участка местности в крупном масштабе в условных знаках. План напоминает вид сверху и похож на аэрофотоснимок, но предметы здесь показываются условными знаками и сопровождаются надписями. В отличие от карты на план наносятся все объекты (для карты отбираются самые существенные), изображаются значительно меньшие территории, для которых искажения за счет кривизны поверхности настолько малы, что могут не учитываться. На планах нет градусной сетки, а направлением на север считается направление вверх. Определение своего местоположения относительно сторон горизонта (стран света) называется ориентированием. Ориентирование по карте (плану) предусматривает нахождение и узнавание на местности указанных на карте объектов, определение на карте точки своего нахождения. Географическая карта – уменьшенное изображение Земли на плоскости с помощью условных знаков, показывающее размещение, состояние и связи различных природных и общественных явлений, их изменения во времени, развитие и перемещение. Карты, имеющие общий замысел, могут объединяться в атлас. Давая общее определение карты пространства (местности), можно сказать, что карта — это построенное в картографической проекции, уменьшенное, обобщенное изображение поверхности Земли, другого небесного тела или внеземного пространства, показывающее расположенные на нём объекты или явления в определенной системе условных знаков. Карта - это математически определённая образно-знаковая модель действительности. Географические карты можно разделить по территориальному охвату на следующие категории: карты мира, карты материков, карты стран и регионов; по масштабу — на крупномасштабные (1:100000 и крупнее), среднемасштабные (от 1:100000 и до 1:1000000 включительно), мелкомасштабные (мельче 1:1000000). У отличных по масштабу карт - разные степень генерализации, точность и детальность изображения, разное назначение. По своему назначению карты делятся на научно-справочные, которые предназначены для выполнения научных исследований и получения максимально полной информации; культурно-образовательные, предназначены для популяризации знаний, идей; учебные. Общегеографические крупномасштабные карты, на которых изображены все объекты местности, называются топографическими, среднемасштабные общегеографические карты — обзорно-топографическими, а мелкомасштабные общегеографические карты — обзорными. Расположение, взаимосвязи и динамику природных явлений, населения, экономики, социальную сферу показывают тематические карты. Их следует разделить на две группы: карты природных явлений и карты общественных явлений. Общественно-политические карты включают карты населения, экономические, политические, исторические, социально-географические. Создание карт выполняют с помощью картографических проекций — способа перехода от реальной, геометрически сложной земной поверхности к плоскости карты. Для этого вначале переходят к математически правильной фигурe эллипса или пули, а затем проектируют изображение на плоскость с помощью математических зависимостей. При этом используют цилиндр, конус, плоскость - различные вспомогательные поверхности. Цилиндрические проекции используются для карт мира. При цилиндрическом проектировании экватор является линией наименьших искажений. Конические проекции зачастую используются для изображения Евразии, Азии и мира.. Меридианами в такой проекции являются прямые линии, выходящие из одной точки (полюса), а параллелями — дуги концентрических кругов. Для изображения на картах отдельных материков и океанов используют азимутальную проекцию, при которой на плоскость проектируют поверхность материка. Точка касания плоскости к земной поверхности — точка нулевого искажения. Максимальное искажение имеют периферийные части карты. Параллели в прямых азимутальных проекциях (точка соприкосновения — полюса) изображаются концентрическими кругами, а меридианы — прямыми лучами. В азимутальной проекции составлены карты Антарктиды и приполярных районов.

№26 Масштаб карты, виды масштаба. Определение расстояний по карте с помощью линейного масштаба

Масшта́б (нем. Maßstab, букв. «мерная палка»: Maß «мера», Stab «палка») — в общем случае отношение двух линейных размеров. Во многих областях практического применения масштабом называют отношение размера изображения к размеру изображаемого объекта.

Понятие наиболее распространено в геодезии, картографии и проектировании — отношение натуральной величины объекта к величине его изображения. Человек не в состоянии изобразить большие объекты, например, дом, в натуральную величину, поэтому, при изображении большого объекта в рисунке, чертеже, макете и так далее, человек уменьшает величину объекта в несколько раз: в два, пять, десять, сто, тысяча и так далее. Число, показывающее, во сколько раз уменьшен изображенный объект, есть масштаб. Масштаб применяется и при изображении микромира. Человек не может изобразить живую клетку, которую рассматривает в микроскоп, в натуральную величину и поэтому увеличивает величину ее изображения в несколько раз. Число, показывающее, во сколько раз произведено увеличение или уменьшение реального явления при его изображении, определено как масштаб.

Масштаб показывает, во сколько раз каждая линия, нанесенная на карту или чертёж, меньше или больше её действительных размеров. Есть три вида масштаба: численный, именованный, графический.

Масштабы на картах и планах могут быть представлены численно или графически.

Численный масштаб записывают в виде дроби, в числителе которой стоит единица, а в знаменателе — степень уменьшения проекции. Например, масштаб 1:5 000 показывает, что 1 см на плане соответствует 5 000 см (50 м) на местности.

Более крупным является тот масштаб, у которого знаменатель меньше. Например, масштаб 1:1 000 крупнее, чем масштаб 1:25 000.

Графические масштабы подразделяются на линейные и поперечные. Линейный масштаб — это графический масштаб в виде масштабной линейки, разделённой на равные части. Поперечный масштаб — это графический масштаб в виде номограммы, построение которой основано на пропорциональности отрезков параллельных прямых, пересекающих стороны угла.Поперечный масштаб применяют для более точных измерений длин линий на планах. Поперечным масштабом пользуются следующим образом: откладывают на нижней линии поперечного масштаба замер длины таким образом, чтобы один конец (правый) был на целом делении ОМ, а левый заходил за 0. Если левая ножка попадает между десятыми делениями левого отрезка (от 0), то поднимаем обе ножки измерителя вверх, пока левая ножка не попадёт на пересечение к-либо трансвенсали и какой-либо горизонтальной линии. При этом правая ножка измерителя должна находиться на этой же горизонтальной линии. Наименьшая ЦД = 0,2 мм, а точность — 0,1.

Точность масштаба — это отрезок горизонтального проложения линии, соответствующий 0,1 мм на плане. Значение 0,1 мм для определения точности масштаба принято из-за того, что это минимальный отрезок, который человек может различить невооруженным глазом. Например, для масштаба 1:10 000 точность масштаба будет равна 1 м. В этом масштабе 1 см на плане соответствует 10 000 см (100 м) на местности, 1 мм — 1 000 см (10 м), 0,1 мм — 100 см (1 м).

Численный масштаб — масштаб карты, выраженный дробью, числитель которой — единица, а знаменатель — число, показывающее степень уменьшения на карте линий местности (точнее — их горизонтальных проложений); чем меньше знаменатель масштаба, тем

крупнее масштаб карты. Подпись численного масштаба на картах обычно сопровождается указанием величины масштаба — расстояния на местности (в метрах или километрах), соответствующего одному сантиметру карты. Величина масштаба в метрах соответствует знаменателю численного масштаба без двух последних нулей,

При определении расстояния с помощью численного масштаба линия на карте измеряется линейкой и полученный результат в сантиметрах умножается на величину масштаба.

№27 Понятие проекции карты, классификация проекций

Проекция карты- это математический способ изображения поверхности земного эллипсоида или шара на плоскости.

Классификация проекций по характеру искажений:

1. Равноугольные проекции — проекции без искажений углов. Весьма удобны для решения навигационных задач. Масштаб зависит только от положения точки и не зависит от направления. Угол на местности всегда равен углу на карте, линия, прямая на местности — прямая на карте. Главным примером данной проекции является цилиндрическая Проекция Меркатора (1569 г.), которая и в наши дни используется для морских навигационных карт.

2. Равновеликие (равноплощадные) проекции.В равновеликих проекциях отсутствуют искажения площадей, но при этом сильны искажения углов и форм, (материки в высоких широтах сплющиваются). В такой проекции изображаются экономические, почвенные и другие мелкомасштабные карты.

3. Произвольные проекции.

В произвольных проекциях имеются искажения и углов, и площадей, но в значительно меньшей степени, чем в равновеликих и равноугольных проекциях, поэтому они наиболее употребляемые.Частным случаем произвольных проекций являются равнопромежуточные проекции, в которых сохраняются расстояния по некоторым выбранным направлениям: например, прямая азимутальная проекция, в которой правильно изображаются расстояния от полюса.

Классификация проекций по виду параллелей и меридианов нормальной сетки:

Цилиндрические проекции:

В прямых цилиндрических проекциях параллели и меридианы изображаются двумя семействами параллельных прямых линий, перпендикулярных друг другу. Таким образом задается прямоугольная сетка цилиндрических проекций.

Промежутки между параллелями пропорциональны разностям долгот. Промежутки между меридианами определяются принятым характером изображения или способом проектирования точек земной поверхности на боковую поверхность цилиндра. Из определения проекций следует, что их сетка меридианов и параллелей ортогональна. Цилиндрические проекции можно рассматривать как частный случай конических, когда вершина конуса в бесконечности.

По свойствам изображения проекции могут быть равноугольными, равновеликими и произвольными. Применяются прямые, косые и поперечные цилиндрические проекции в зависимости от расположения изображаемой области. В косых и поперечных проекциях меридианы и параллели изображаются различными кривыми, но средний меридиан проекции, на котором располагается полюс косой системы, всегда прямой.

Существуют разные способы образования цилиндрических проекций. Наглядным представляется проектирование земной поверхности на боковую поверхность цилиндра, которая затем развертывается на плоскости. Цилиндр может быть касательным к земному шару или секущим его. В первом случае длины сохраняются по экватору, во втором — по двум стандартным параллелям, симметричным относительно экватора.

Цилиндрические проекции применяются при составлении карт мелких и крупных масштабов — от общегеографических до специальных. Так, например, аэронавигационные маршрутные полетные карты чаще всего составляются в косых и поперечных цилиндрических равноугольных проекциях (на шаре).

В прямых цилиндрических проекциях одинаково изображаются одни и те же участки земной поверхности вдоль линии разреза — по восточной и западной рамкам карты (дублируемые участки карты) и обеспечивается удобство чтения по широтным поясам (например, на картах растительности, осадков) или по меридиональным зонам (например, на картах часовых поясов).

Косые цилиндрические проекции при широте полюса косой системы, близкой к полярным широтам, имеют географическую сетку, дающую представление о сферичности земного шара. С уменьшением широты полюса кривизна параллелей увеличивается, а их протяжение уменьшается, поэтому уменьшаются и искажения (эффект сферичности). В прямых проекциях полюс показывается прямой линией, по длине, равной экватору, но в некоторых из них (проекции Меркатора, Уэтча) полюс изобразить невозможно. Полюс представляется точкой в косых и поперечных проекциях. При ширине полосы до 4,5° можно использовать касательный цилиндр, при увеличении ширины полосы следует применять секущий цилиндр, то есть вводить редукционный коэффициент.

Конические проекции:

По характеру искажений конические проекции могут быть различными. Наибольшее распространение получили равноугольные и равнопромежуточные проекции. Образование конических проекций можно представить как проектирование земной поверхности на боковую поверхность конуса, определенным образом ориентированного относительно земного шара (эллипсоида).

В прямых конических проекциях оси земного шара и конуса совпадают. При этом конус берется или касательный, или секущий.

После проектирования боковая поверхность конуса разрезается по одной из образующих и развертывается в плоскость. При проектировании по методу линейной перспективы получаются перспективные конические проекции, обладающие только промежуточными свойствами по характеру искажений.

В зависимости от размеров изображаемой территории в конических проекциях принимаются одна или две параллели, вдоль которых сохраняются длины без искажений. Одна параллель (касательная) принимается при небольшом протяжении по широте; две параллели (секущие) — при большом протяжении для уменьшения уклонений масштабов от единицы. В литературе их называют стандартными параллелями.

Азимутальные проекции:

В азимутальных проекциях параллели изображаются концентрическими окружностями, а меридианы — пучком прямых, исходящих из центра

Углы между меридианами проекции равны соответствующим разностям долгот. Промежутки между параллелями определяются принятым характером изображения (равноугольным или другим) или способом проектирования точек земной поверхности на картинную плоскость. Нормальная сетка азимутальных проекций ортогональна. Их можно рассматривать как частный случай конических проекций.

Применяются прямые, косые и поперечные азимутальные проекции, что определяется широтой центральной точки проекции, выбор которой зависит от расположения территории. Меридианы и параллели в косых и поперечных проекциях изображаются кривыми линиями, за исключением среднего меридиана, на котором находится центральная точка проекции. В поперечных проекциях прямой изображается также экватор: он является второй осью симметрии.

В зависимости от искажений, азимутальные проекции подразделяются на равноугольные, равновеликие и с промежуточными свойствами. В проекции масштаб длин может сохраняться в точке или вдоль одной из параллелей (вдоль альмукантарата). В первом случае предполагается касательная картинная плоскость, во втором — секущая. В прямых проекциях формулы даются для поверхности эллипсоида или шара (в зависимости от масштаба карт), в косых и поперечных — только для поверхности шара.

Азимутальную равновеликую проекцию называют также стереографической. Она получается проведением лучей из некоторой фиксированной точки поверхности Земли на плоскость, касательную к поверхности Земли в противолежащей точке.

Особый вид азимутальной проекции — гномоническая. Она получается проведением лучей из центра Земли к некоторой касательной к поверхности Земли плоскости. Гномоническая проекция не сохраняет ни площадей, ни углов, но зато на ней кратчайший путь между любыми двумя точками (то есть дуга большого круга) всегда изображается прямой линией; соответственно меридианы и экватор на ней изображаются прямыми линиями.

№28 Основные типы проекций карт для начальной школы, их особенности.

№29 Атмосфера Земли

Атмосфе́ра (от. ατμός — пар и σφαῖρα — шар) — газовая оболочка Земли. Совокупность разделов физики и химии, изучающих атмосферу, принято называтьфизикой атмосферы. Атмосфера определяет погоду на поверхности Земли, изучением погоды занимается метеорология, а длительными вариациямиклимата — климатология.

Физические свойства

Толщина атмосферы 1500 км от поверхности Земли. Суммарная масса воздуха — (5,1—5,3)×10¹⁵ т. Молекулярная масса чистого сухого воздуха составляет 28,966. Давление при 0°С на уровне моря 1013,25 гПа; критическая температура −140,7°С; критическое давление 3,7 МПа; C_p 10,045×10³ Дж/(кг·К)(в интервале температур от 0—100°С), C_v 8,3710·10³ Дж/(кг·К) (0—1500°С). Растворимость воздуха в воде при 0°С 0,036%, при 25°С — 0,22%.

Состав атмосферы

Атмосфера Земли — воздушная оболочка Земли, состоящая в основном из газов и различных примесей (пыль, капли воды, кристаллы льда, морские соли, продукты горения), количество которых непостоянно.

Концентрация газов, составляющих атмосферу, практически постоянна, за исключением воды (H₂O) и углекислого газа (CO₂).

Кроме указанных в таблице газов, в атмосфере содержатся SО₂, СН₄, NН₃, СО, углеводороды, НСl, НF, пары Нg, I₂, а также NO и многие другие газы в незначительных количествах. В тропосфере постоянно находится большое количество взвешенных твёрдых и жидких частиц (аэрозоль).