книги из ГПНТБ / Подобедов, Н. С. Общая физическая география и геоморфология учебник

Ч А С Т Ь I

ОБЩАЯ ФИЗИЧЕСКАЯ ГЕОГРАФИЯ

Г л а в а 1

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЗЕМЛЕ

§ 4. Земля и Космос

Космос или Вселенная не имеет границ, всегда существовал и будет существовать. Подавляющая часть материи Космоса сосредо­ точена в небесных или космических телах — звездах и планетах с их спутниками, а также в астероидах* и кометах**.

Одной из звезд является Солнце, вокруг которого вращаются планеты с их спутниками. Солнце представляет собой огромный раскаленный газовый шар диаметром 1 391 000 км, энергия которого непрерывно поддерживается за счет ядерной реакции превращения

водорода в гелий. В Солнце сосредоточено почти все вещество Сол­ нечной системы (99,86%).

Большие планеты (в том числе и Земля) движутся вокруг Солнца по брбитам, имеющим вид эллипсов, мало отличающихся от окруж­ ностей. Астероиды движутся по вытянутым эллипсам, особенно сильно вытянуты орбиты у комет.

Планеты Солнечной системы подразделяются на внутренние и внешние. К внутренним планетам относятся Меркурий, Венера, Земля и Марс. К внешним — Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плу­ тон. Внутренние планеты расположены ближе к Солнцу, отличаются

от внешних большей плотностью и сравнительно небольшими раз­ мерами.

Солнечная система входит в состав более обширной системы небесных тел, охватывающей все видимые в отдельности на небе звезды и все звезды Млечного пути. Эта громадная звездная система,

в составе которой насчитывается около 150 миллиардов звезд, назы­ вается Галактикой.

* А с т е р о и д ы это тела солнечной системы, представляющие собой бесформенные угловатые глыбы твердого вещества, которые обращаются вокруг Солнца по вытянутым орибтам. Их поперечник измеряется обычно десятками

исотнями метров.

**К о м е т ы представляют собой своеобразные тела Солнечной системы. Обычно у кометы имеется ядро в виде твердой глыбы поперечником в несколько

10

Между Землей и Космосом всегда происходил и происходит обмен веществом и энергией. Так, Земля излучает в космическое пространство тепло. Туда же все время уходят атомы и молекулы

также отметить, что Земля притягивает к себе Луну и другие небес­ ные тела, но вместе с тем она находится под воздействием сил притя­ жения Солнца и Луны.

Земля находится под воздействием «солнечного ветра», пред­ ставляющего собой сплошной поток быстро движущихся (в среднем 350—450 км/сек) электрически заряженных частиц (ионизированные атомы водорода около 90% и гелия — около 10%). Полость, которая охвачена потоком «солнечного ветра», носит название магнитосферы.

Кроме «солнечного ветра» в атмосферу Земли из глубин Вселенной вторгаются космические лучи, представляющие собой потоки атом­ ных ядер (главным образом водорода), обладающие весьма высокой энергией.

Все эти частицы и лучи, вторгающиеся на поверхность Земли, вызывают многие явления, которые косвенно влияют на географиче­ скую оболочку.

§ 5. Форма, размеры и движения Земли

При определении формы Земли не принимают во внимание не­ ровности поверхности суши (горы, впадины и др.), поскольку они ничтожно малы по сравнению с радиусом Земли, а учитывают лишь ее общую форму.

Еще древним грекам было известно, что Земля представляет собой шарообразное тело. Доказательство шарообразности Земли древние видели: 1) в том, что тень Земли при лунных затмениях бывает всегда круглой; 2) в расширении видимого горизонта при поднятии на гору; 3) в изменении вида звездного неба и положения светил над го­ ризонтом при движении с севера на юг или в обратном направлении.

Обычно приводимые доказательства шаровидности Земли — кругосветные путешествия и постепенное исчезновение или появле­ ние предметов на горизонте при их удалении или приближении, строго говоря, указывают лишь на выпуклую форму Земли. Земля представляет собой в общем эллипсоид вращения или сфероид, который мало разнится от шара. Если а большая полуось эллипса, от вращения которого вокруг малой оси получился эллипсоид вра­

из космического пространства. Вес метеоритов обычно не превышает нескольких килограммов.

11

Однако истинный характер поверхности Земли и ее форма не полностью соответствуют поверхности и форме эллипсоида вращения. Если взять поверхность океана в состоянии полного покоя, то в любой точке этой поверхности направление силы тяжести (отвесная линия) будет нормальным (перпендикулярным) к поверхности океана. Если затем продолжить эту поверхность под материками и островами

можно считать параллельными, а поэтому они встречают земную поверхность в один и тот же момент, но в разных местах под соот­ ветствующими углами, которые закономерно уменьшаются к по­ люсам (рис. 3). Поскольку нагреваемость земной поверхности за­

Земли.

Колоссальные размеры Земли являются важнейшим фактором географического характера. Благодаря этим размерам и огромной силе притяжения Земля прочно удерживает вокруг себя газовую оболочку, т. е. атмосферу, без которой жизнь на Земле и большинство

12

географических процессов были бы невозможны. Величина силы притяжения влияет также на скорость течения воды в реках, скорость ветра и ряд других явлений, от которых зависят многие географиче­ ские процессы.

Земля вращается вокруг своей оси с запада на восток и завершает полный оборот в течение суток. В результате этого вращения про­

ляется отклонение всякого движущегося по ее поверхности (или вблизи нее) тела в северном полушарии вправо, а в южном — влево. Это явление можно упрощенно объяснить следующим об­ разом.

Предположим, что некоторое тело (например, вода в реке) дви­ жется от экватора к Северному полюсу. При этом данная масса воды переходит по руслу в более высокие широты, где каждая точка земной поверхности движется с запада на восток медленнее, чем на

Рис. 4. Отклонение тел:

ридиану от экватора к полюсу в южном полушарии

экваторе, поскольку она проходит за одну и ту же единицу времени меньший путь по сравнению с точкой на экваторе (любая параллель всегда короче экватора). Однако по закону инерции эта масса воды сохраняет ту скорость движения с запада на восток, которую она имела, находясь на экваторе. В связи с этим эта масса воды будет отклоняться от направления меридиана вправо, а в южном полушарии

13

где F — отклоняющая сила, выраженная в динах; и — угловая скорость вращения Земли;

v — скорость движения данного тела в м/сек; ср — широта данного места.

Из рассмотрения этой формулы следует, что сила Кориолиса имеет максимальное значение на экваторе и равна нулю на полюсах.

г Чш

Рис. 5. Обращение Земли вокруг Солнца (наклон земной оси на ри­ сунке преувеличен)

Наряду с вращением вокруг своей оси Земля движется вокруг Солнца по эллиптической орбите длиной 934 млн. км со скоростью 29,5 км в секСвой путь вокруг Солнца Земля совершает за 365 дней 5 час 48 мин и 46 сек. Это время мы называем годом. Для простоты счета в году принято считать 365 дней и 6 часов, т. е. при этом допу­ скается ошибка в 11 мин 14 сек. Однако и это упрощение делает счет не очень удобным, вследствие чего принято три года считать по 365 дней, а каждый четвертый год, называемый високосным, — 366 дней. В високосном году лишний день бывает в феврале, т. е. вместо 28 дней в этом году будет 29.

В СССР календарь нового стиля был введен с 1 февраля 1918 г. Разницу же между старым и новым стилем, составляющую уже к тому времени 13 дней, исправили путем перенесения 1 февраля на 13 дней вперед. Вместо 1 февраля стали сразу считать 14 февраля

14

малой величины сжатия эллипса на иллюстрациях, показывающих годовое движение Земли, Солнце обычно помещают в центре эллипса (рис. 5). Вследствие эллиптической формы орбиты Земли расстояние от Земли до Солнца в течение года периодически немного изменяется.

а в июле в точке, называемой афелий, на расстоянии 152 млн. км. Однако изменение расстояния Земли от Солнца оказывает сравни­ тельно небольшое влияние на количество тепла и света, получаемого от Солнца Землей.

Двигаясь по эллиптической орбите вокруг Солнца, Земля по­ стоянно сохраняет положение своей оси относительно плоскости этой орбиты и наклонена к ней под углом 66° 33'. Вследствие этого в разные периоды года полуша­ рия Земли будут получать одно­ временно неодинаковое количество солнечного тепла и света, что и служит причиной смены времен года. Если бы земная ось была пер­ пендикулярна к плоскости орбиты Земли, то продолжительность дня

иночи для всех точек земного шара всегда была бы одинаковой

итогда не было бы смены времен года. Солнечные лучи всегда на экваторе падали бы в полдень от­

уменьшалось бы равномерно от экватора к полюсам, а день и ночь повсюду были равны 12 ч.

Наклон земной оси к плоскости орбиты обусловливает неодина­ ковую продолжительность дня и ночи на различных широтах. Так, в северном полушарии 22 июня будет самая короткая ночь и самый длинный день, называемый днем летнего солнцестояния. В день летнего солнцестояния земная ось наклонена Северным полюсом в сторону Солнца и в полдень его лучи падают отвесно на широте 23° 3 0 'северного полушария. Параллель, проходящая через 23° 30' северного полушария, называется северным тропиком, или тропиком Рака.

День 22 декабря называется днем зимнего солнцестояния, когда в северном полушарии будет самая длинная ночь и самый короткий день. В день зимнего солнцестояния земная ось наклонена Южным полюсом в сторону Солнца и в полдень его лучи падают отвесно на широте 23° 30' южного полушария. Параллель, проходящая через 23°30' южного полушария, называется южным тропиком, или тро­ пиком Козерога (рис. 6). Из рассмотрения этого рисунка также

15

следует, что в день летнего солнцестояния участок земной поверх­ ности от Северного полюса идо параллели 66° 30' освещается Солнцем непрерывно в течение суток. В это время здесь будет непрерывный полярный деньПараллель, соответствующая северной широте 66°30', называется северным полярным кругом. Продолжительность полярного дня постепенно увеличивается от северного полярного круга к Северному полюсу и достигает 6 месяцев на полюсе.

Вдень зимнего солнцестояния участок земной поверхности от Южного полюса до параллели 66°30' освещается Солнцем непрерывно

втечение суток, что соответствует непрерывному полярному дню, который на Южном полюсе продолжается 6 месяцев. Параллель, соответствующая южной широте 66° 30', называется южным полярным кругом.

Вто время, когда в пределах северного полярного круга устана­ вливается непрерывный полярный день, над южным полярным кругом устанавливается непрерывная полярная ночь, и наоборот.

Кроме летнего и зимнего солнцестояния в году имеются еще

два знаменательных дня: 21 марта — день весеннего равноденствия и 23 сентября — день осеннего равноденствия. В эти дни Земля повернута к Солнцу таким образом, что на экваторе солнечные лучи падают отвесно. Вследствие этого граница света и тени прохо­ дит точно через оба полюса Земли, а поэтому в эти дни на всех широтах день равен ночи. После дня весеннего равноденствия продолжитель­ ность дня в северном полушарии постепенно увеличивается, а после дня осеннего равноденствия — уменьшается.

§ 6. Система времени и часовые пояса

Наиболее равномерным из всех известных движений является вращение Земли вокруг своей оси. Поэтому с незапамятных времен за единицу измерения времени принимают сутки, т. е. время полного оборота Земли вокруг своей оси. Как отмечалось выше, время пол­ ного оборота Земли принимается равным 24 ч,'но фактически точные астрономические наблюдения показывают, что полный оборот со­ вершается Землей за 23 ч 56 мин 4 сек. Это время называется звездными сутками. Такой единицей измерения времени пользуются только в астрономии.

Вращение Земли вокруг своей оси является причиной видимого движения Солнца и других светил по небесному своду. В полдень Солнце в результате видимого движения проходит через плоскость меридиана данной точки. Промежуток времени между двумя после­ довательными полднями называется истинными солнечными сутками. Однако Земля обращается около Солнца по эллипсу и летом дви­ гается несколько медленнее, чем зимой. В практической деятельности удобнее пользоваться не истинным солнечным временем, а так называемым средним солнечным временем. Это объясняется тем, что из-за неравномерности движения Земли получаются некоторые

16

неравенства в длительности промежутков между полуднями, что может вызвать необходимость ежедневно подгонять часы.

Для каждого данного меридиана в один и тот же момент будет одно и то же время, но на разных меридианах в тот же момент оно будет различным. Поэтому всякое место на Земле имеет свое местное время, причем на меридианах, расположенных восточнее этого места, в данный момент время будет увеличено, а на меридианах, располо­ женных западнее, — наоборот. Поэтому долготы земных пунктов можно выразить не только в градусной мере, но и во времени, исходя из расчета 360° : 24 = 15°, т. е. 15° долготы соответствует 1 ч времени.

Местное время не всегда удобно для пользования, поэтому вве­ дено так называемое поясное время. С этой целью земной шар условно разделили на 24 равные полосы, ограниченные меридианами, отстоя­ щими друг от друга на 15°.

Средние меридианы всех этих полос будут отличаться между собой по своему местному времени на 1 ч. Эти полосы называются часовыми поясами. Все места внутри пояса считают время не свое, местное, а по времени среднего меридиана своего пояса. Таким образом, это условное поясное время может отличаться от местного не более как на 1/2 ч. Пояса называют по номерам, показывающим, насколько их время впереди времени нулевого гринвичского пояса.

СССР занимает 10 поясов, от 2-го до 12-го (рис. 7).

Счет времени по часовым поясам разработан и принят на между­ народной конференции, к постановлениям которой присоединилось большинство стран.

В нашей стране в 1930 г. установлено так называемое декретное время, которое опережает поясное на 1 ч. Это сделано в целях более рационального использования светлой части суток для работы.

Практически оказывается неудобно устанавливать границы поя­ сов точно по меридианам, так как при этом разделяются области, экономически связанные. Поэтому границы поясов проводятся в общем по меридиану, но следуют по извилинам областных границ или пограничных рек. В каждом месте на Земле сутки начинают считать с полуночи, а каждое место имеет свое «местное» время, поэтому начало суток в разных местах различно. Ввиду этого, уста­ новлена «граница» дат — линия, идущая приблизительно по 180° долготы. К востоку от этой линии число месяца всегда меньше на 1, чем к западу. Поэтому путешественник, пересекая границу дат с за­ пада на восток, два раза подряд считает одно и то же число. При пересечении границы дат с востока на запад один день из счета выбрасывается.

§ 7. Общие сведения о строении Земли и краткая характеристика геосфер

Для строения Земли характерно послойное расположение со­ ставляющих ее веществ. Эти шаровые слои, имеющие различный состав, фазовое состояние и плотность веществ, называются обо-

лочками, или сферами.

48

Внешняя оболочка Земли, состоящая из смеси различных газов, называется атмосферой. Она окружает Землю со всех сторон, имеет большую плотность у поверхности и постепенно переходит в косми­ ческое пространство.

Все воды Земли, находящиеся в океанах, морях, реках, озерах, болотах, а также и подземные воды составляют водную оболочку Земли, называемую гидросферой. Воды, располагающиеся на земной поверхности, занимают 5/8 ее площади.

Твердая оболочка Земли называется земной корой, или литосфе­ рой. Более 2/3 поверхности земной коры скрыто от нас океанами и морями. На глубинах более 40 км литосфера приобретает пластиче­ ский характер под влиянием высокой температуры и огромного давления. Под литосферой располагаются другие оболочки Земли, особенности которых будут отмечены ниже.

Кроме трех отмеченных выше геосфер, выделяют еще четвертую сферу, населенную живыми организмами, называемую биосферой. Биосфера не имеет резко очерченных границ, так как живые орга­ низмы обитают во всех трех упомянутых геосферах. Так, например, в литосфере бактерии встречаются до глубины 3 км, а в атмосфере они обнаруживаются на высотах 10 км и даже выше. В толще гидро­ сферы живые организмы встречаются повсеместно. Наибольшее количество их сосредоточено на земной поверхности, в верхних слоях гидросферы и в нижних слоях атмосферы.

Между всеми отмеченными оболочками Земли наблюдается тес­ ная взаимосвязь, но вместе с тем каждая из них живет своей соб­ ственной жизнью. Изучение жизни этих сфер, их взаимосвязей и взаимообусловленностей составляет главнейшую задачу общей физи­ ческой географии.

§ 8. Внутреннее строение Земли и его географическое значение

Земной шар характеризуется неоднородностью внутреннего строе­ ния. Он состоит из ряда концентрических слоев различной толщины (мощности), различной плотности и неодинакового химического состава (рис. 8). Масса Земли равна 5,98-1027 г, а ее средняя плот­ ность 5,52 г/см3. Изучение верхних слоев Земли показало, что плот­ ность горных пород, слагающих эти слои, равна 2,7 г/см3. Отсюда следует, что внутри земного шара вещество значительно тяжелее, чем у его поверхности.

Внутренние части нашей планеты непосредственно изучены быть не могут. С этой целью используют косвенные методы, в частности, изучают колебательные движения земного вещества, вызванные землетрясениями. Рассмотрим этот вопрос несколько подробнее.

Колебательные движения твердого земного вещества или так называемые сейсмические волны бывают трех типов. Так, на поверх­ ности Земли распространяются поверхностные волны, в какой-то степени напоминающие волны на водной поверхности. Эти волны имеют незначительную скорость.