Учебник Михайлова КСЕ

7.2. Космические ритмы 151

Ðèñ. 7.2. Часовые пояса Земли

152 Глава 7. Планета Земля

Благодаря обращению Земли вокруг Солнца и постоянному наклону земной оси на нашей планете сменяются времена года и существуют пояса освещенности. Наблюдения показывают, что в нашу эпоху положение планеты в Солнечной системе практически не менялось и земной год — величина достаточно постоянная.

Смена времен года. На рис. 7.3 показано годовое движение Земли вокруг Солнца в разное время года. Летом Северное полушарие как

бы повернуто к Солнцу, а зимой — наоборот. 23 сентября и 21 марта — дни осеннего è весеннего равноденствия, когда Солнце одинаково осве-

щает оба полушария Земли. В этот день и в Северном и в Южном полушарии день равен ночи. 22 декабря — день зимнего солнцестояния: самый короткий день и самая длинная ночь в Северном полушарии. Земля обращена к Солнцу своим Южным полушарием. Там лето. У нас зима.

Ðèñ. 7.3. Схема годового движения Земли вокруг Солнца

Тропики (îò ãðå÷. tropikos — круг поворота) — географические параллели 23°27’ широты, на которых один раз в год, в один из дней солнцестояния, полуденное солнце бывает в зените.

22 декабря, в день зимнего солнцестояния, Солнце находится в полдень в зените для мест, лежащих в Южном тропике (тропик Козерога).

22 èþíÿ — äåíü летнего солнцестояния, когда самый длинный день

и самая короткая ночь в Северном полушарии. В этот день Солнце в зените наблюдают жители мест, расположенных в Северном тропике

7.2. Космические ритмы 153

(тропик Рака). В Южном полушарии в это время зима, в Северном — лето.

Полярные круги — географические параллели 66°33’ широты, на которых в один из дней солнцестояния наблюдается полярный день, а в другой — полярная ночь. Они являются границами зон полярных ночей и полярных дней.

Полярная ночь может длиться в полярных поясах от 1 суток на широте Северного или Южного полярных кругов до 178 суток на Северном или Южном полюсах. Во время полярной ночи Солнце не появляется над горизонтом. В Северном полушарии на широте Северного полярного круга этот период начинается 22 декабря, а в более высоких

широтах — раньше и длится дольше.

Полярный день — это период, когда Солнце не спускается за горизонт. Чем дальше от Полярного круга к полюсу, тем длиннее полярный день. На широте Полярного круга он длится 1 сутки, а на полюсе — 189 суток. В Северном полушарии на широте Северного полярного круга полярный день начинается 22 июня, а в более высоких широтах — раньше и длится дольше.

Аналогичное явление имеет место в Южном полушарии, но в другое полугодие.

Календарные системы. На основе космической ритмики созданы различные календарные системы. Известны византийский и иудейский календари, ведущие отсчет от мифического сотворения мира (01.09.5508 г. до н. э.), древнегреческий (начало отсчета — первые Олимпийские игры — 01.07.776 г. до н. э.), христианский (от даты рождения Христа — 01.01.01 г. н. э.), мусульманский (бегство Мухаммеда из Мекки — 16.07.622 г. н. э.).

Древнеегипетский календарь (солнечный) базировался на нескольких космических и природных ритмах. Так, главный цикл (продолжительностью 1460 лет) начинался с восхода звезды Сириус. Год состоял из 12 месяцев по 30 дней, 5 дней прибавлялись к последнему месяцу в конце каждого года. 12 месяцев распределялись по трем сезонам: сезону половодья (реки Нил), длившемуся с середины июля до середины ноября; сезону восходов (с середины ноября до середины марта); сезону засухи.

В настоящее время во всех цивилизованных странах используется григорианский календарь. Это солнечный календарь, разработанный врачом и математиком Л. Лилио и введенный папой римским Григори-

154 Глава 7. Планета Земля

ем ХIII в 1582 г. Средняя продолжительность года в этом календаре — 365,2425 суток, что дает ошибку в одни сутки за 3300 лет. С 5 октября 1582 года (с 15 октября по григорианскому календарю) расхождение между старым (юлианским) и новым стилем составляло 10 суток, а с марта 1900 г. — уже 13 суток. В России григорианский календарь введен 1 февраля 1918 г. (14 февраля по григорианскому календарю).

Во многих мусульманских странах принят лунный календарь, базирующийся на смене фаз Луны, — новолуние; нарождающаяся Луна (серп повернут рожками влево); неполная Луна; полнолуние; снова неполная Луна; убывающая Луна (серп повернут рожками вправо). Период между двумя новолуниями (29,5 суток) — лунный месяц. В календарном месяце лунного календаря чередуются 29 и 30 дней. 12 календарных месяцев составляют лунный год продолжительностью 354 суток, то есть короче солнечного на 11 суток. Начало лунного года отодвигается на все более ранние даты солнечного календаря.

7.3. Зональные комплексы

На поверхности Земли можно выделить 11 зональных комплексов с границами, приблизительно параллельными экватору.

На формирование зон влияют три основные причины: положение Земли по отношению к Солнцу, особенности перераспределения тепла

èвлаги по поверхности Земли с воздушными и океаническими тече- ниями и конфигурация океанов и континентов.

Неравномерная освещенность земной поверхности солнечными лучами является главной причиной образования зон. Она зависит от угла падения солнечных лучей и длительности освещения территории. Таким образом, глобальная система работает как тепловая машина, принимая солнечное излучение, преобразуя его в тепло и перераспределяя тепло по всей поверхности Земли. Поскольку Земля вращается не только вокруг Солнца, но и вокруг своей оси, потоки воздуха в тропосфере и океанические течения приобретают момент вращения

èформируют вертикальные (перпендикулярные поверхности Земли)

èгоризонтальные (параллельные поверхности Земли) круговороты.

На формирование зон влияет также конфигурация континентов и океанов. В океанах зоны размещены более равномерно, поскольку вода выступает как достаточно однородная субстанция, выравнивающая температурные различия. На континентах границы зон зависят от рельефа местности и удаленности участков от океанов. Например,

7.4. Комплексные природные зоны 155

в горных районах отмечается так называемая вертикальная зональность, распространяющаяся и на примыкающие территории (как в Северной и Южной Америке), а значительное удаление участков от океанов приводит к увеличению внутрисуточных и межсезонных температурных контрастов (усиление «континентального» климата).

Помимо распределения тепла огромное значение для живой природы и человека имеет распределение влаги. Оно подчиняется тем же зональным закономерностям, однако имеет свои причины и особенности.

Насыщение воздуха водяным паром происходит в жарком поясе (экватор и тропики) над водной поверхностью. Однако выпадение осадков, обеспечивающих главный источник влаги для флоры и фауны, зависит от условий конденсации водяного пара. Эти условия существуют при восходящих потоках насыщенного водяными парами теплого воздуха, остывающего при подъеме (условия экватора, наветренных склонов гор, атмосферных фронтов в умеренных широтах и др.). Общим правилом является обильное выпадение осадков в районах с низким атмосферным давлением (восходящие потоки воздуха) и небольшое количество осадков в районе с высоким давлением.

7.4. Комплексные природные зоны

Наложение природных поясов друг на друга и приводит к формированию комплексных природных зон, отличающихся сочетанием температурных условий (жаркий, умеренный, холодный) и влажности, или

климатических зон. В том случае, когда количество осадков превышает их испарение, формируется гумидная (влажная) зона. Когда коли-

чество осадков примерно равно испарению, формируется равновесная

зона, и, наконец, в случае превышения испарения над осадками формируется аридная (сухая) зона.

От экватору к полюсу они идут в следующем порядке.

1.Тропический пояс лежит между тропиками, по обе стороны от экватора, и занимает около 40% земной поверхности (в этом поясе Солнце по одному разу в год (в дни солнцестояния) бывает в зените над каждым из тропиков).

1)жаркая влажная зона (избыток тепла и влаги) — от 0 до 10 с. ш. и ю. ш.;

156Глава 7. Планета Земля

2)жаркая равновесная зона (избыток тепла, равновесие влаги) — от 10 до 20 с. ш. и ю. ш.;

3)жаркая аридная зона (избыток тепла, дефицит влаги) — от 20 до 40 с. ш. и ю. ш.

2.Äâà умеренных пояса (Северный и Южный) расположены между тропиками и полярными кругами. Солнце в них никогда не бывает в зените. В течение суток обязательно происходит смена дня и но- чи, причем продолжительность их зависит от широты и времени года. Четко выражены четыре времени года. Умеренные пояса занимают 52% земной поверхности:

1)умеренная равновесная зона (равновесие тепла и влаги) — от 40 до 50 с. ш. и ю. ш.;

2)умеренная гумидная зона (равновесие тепла, избыток влаги) — от 50 до 70 с. ш. и ю. ш.

3.Äâà полярных пояса (Северный и Южный) — к северу от Северного полярного круга и к югу от Южного полярного круга — характеризуются наличием полярных дней и ночей. Их площадь — 8% земной поверхности:

полярная зона (нехватка тепла, избыток почвенной влаги и сухой воздух) — от 70 до 90 с. ш. и ю. ш.

Поскольку жаркая влажная зона распространяется по обе стороны от экватора, а остальные пять зон расположены симметрично в Северном и Южном полушариях, общее количество зональных структур составляет 11. К ним необходимо добавить горные районы, где зональность соответствует не только широтному положению территории, но и высоте гор, экспозиции склонов и наветренному (подветренному) положению склонов и хребтов. Необходимо отметить, что границы зон неустойчивы. В зависимости от изменения космических факторов, а также динамики подсистем неживой и живой природы распределение температур и влаги на поверхности Земли меняется и границы зон трансформируются. В далеком прошлом известны периоды, когда большую часть суши занимали влажные леса (350 млн лет назад) или обширные пустыни (280 млн лет назад). Даже в период существования человека на Земле (4 млн лет) границы зон резко изменялись в связи с крупными материковыми оледенениями. Изменения границ природных зон оказали прогрессивное влияние на древнего человека, который был вынужден приспосабливаться к изменениям климата

7.5. Понятие о литосфере 157

и экосистем, использовать пещеры, огонь, шкуры, орудия труда, одомашнивать животных и растения и т. д.

В настоящее время на изменение границ влияют не только косми- ческие факторы или процессы в неживой природе, но главным образом хозяйственная деятельность общества. Так, потепление климата смещает границы всех зон к Северному и Южному полюсам, а вырубка лесов и сельскохозяйственное использование равновесной зоны приводит к расширению аридной зоны со скоростью до 24 км2 в час, или 21 млн га в год. Результатом процесса опустынивания может стать расширение аридной зоны с 50 млн км2 äî 80 ìëí êì2, что составит 62% всей суши, пригодной для существования общества.

7.5. Понятие о литосфере

Внутреннее строение Земли. Земля состоит из земной коры, мантии и ядра. Литосфера (îò ãðå÷. lithos — камень и sphaire — øàð) — ýòî

верхняя твердая оболочка Земли, включающая земную кору и верхнюю часть мантии. Литосфера составляет в среднем от 70 до 250 км (рис. 7.4).

Ðèñ. 7.4. Внутреннее строение Земли

Земная кора — верхняя часть литосферы — не везде имеет одинаковую толщину. Различают два основных типа земной коры: материковый и океанический (рис. 7.5).

Под океанами нижняя граница земной коры уходит на глубину 5– 10 км, под равнинами — на 35–45 км, а под горными массивами — до

70êì.

Слои земной коры состоят из горных пород и минералов.

Земля Планета .7 Глава 158

Ðèñ. 7.5. Строение земной коры материков и океанов (по В. М. Муратову)

7.5. Понятие о литосфере 159

Минерал — природное тело, приблизительно однородное по хими- ческому составу и физическим свойствам, образующееся в результате физико-химических процессов в глубинах и на поверхности литосферы. Это составная часть горных пород (Земли и некоторых других планет), руд и метеоритов.

Горная порода — природная совокупность минералов более или менее постоянного минералогического состава, образующая самостоятельное тело в земной коре.

По происхождению горные породы делятся на три группы: магматические, метаморфические и осадочные. Магматические и метаморфические горные породы слагают 90% объема земной коры, остальные 10% приходятся на долю осадочных, которые занимают 75% земной поверхности.

Магматические горные породы образуются в результате застывания магмы, поднимающейся из сильно разогретых глубин Земли. В слу-

чае, когда магма медленно остывает на большой глубине, образуются интрузивные (èëè глубинные) горные породы, имеющие кристалличе-

скую структуру (гранит, селенит, дунит). При быстром остывании магмы, излившейся на поверхность, образуются эффузивные (èëè излившиеся) горные породы (базальт, андезит).

Осадочные горные породы, в отличие от магматических, образуют-

ся только на поверхности Земли и формируются под воздействием внешних сил. По происхождению выделяют неорганические (обломоч- ные и хемогенные) и органические осадочные породы.

Обломочные горные породы образовались в результате выветривания, переотложения водой, льдом или ветром продуктов разрушения

ранее возникших горных пород. К ним относятся песок, глина, валунный суглинок. Хемогенные горные породы формируются в результате

осаждения из воды морей и озер растворенных в ней веществ. Пример

такой породы — каменная соль.

Органические породы образуются в результате накопления останков животных и растений, как правило, на дне океанов, морей и озер. Такой породой является известняк (в частности, его разновидность — ракушечник), мел, а также горючие полезные ископаемые.

Как осадочные, так и магматические горные породы при погружении на большие глубины под влиянием повышенного давления и высоких температур подвергаются значительным изменениям — метаморфизму, превращаясь в метаморфические горные породы. Так, на-

160 Глава 7. Планета Земля

пример, известняк преобразуется в мрамор, песчаник — в кварцит, гранит — в гнейс.

Мантия Земли. Под земной корой, ближе к центру Земли, располагается слой толщиной почти 3000 км, называемый мантией (см. рис. 7.5). Внутри мантии, на глубине 100–250 км под континентами и 50–100 км под океанами, находится слой повышенной пластичности вещества, так называемая астеносфера. Ученые предполагают, что мантия состоит из магния, железа и кремния и имеет очень высокую температуру — до 2000 С.

Установлено, что температура горных пород с глубиной возрастает: в среднем на 1 С на каждые 33 м в глубь Земли. Увеличение температуры происходит главным образом за счет распада радиоактивных элементов, входящих в состав земного ядра.

Ядро Земли — пока загадка для науки. С определенной достоверностью можно говорить лишь о его радиусе — 3500 км и температуре — около 4000 С.

Многие ученые считают не случайным тот факт, что площадь поверхности ядра — 148,7 млн км2 — как бы уравновешивается площадью поверхности суши Земли — 149 млн км2, создавая баланс ее внутренних и внешних сил.

7.6. Геологическое летосчисление

Геологические процессы длятся достаточно долго. Чтобы реально представлять масштабы времени, требующиеся для изменения лика Земли, нужно знать историю Земли с момента ее возникновения как планеты, то есть за 5 млрд лет.

Выделение различных этапов и периодов в жизни Земли основано на последовательности накопления осадочных горных пород. Если их залегание не нарушено, то каждый верхний слой моложе нижнего. Ученые разделили отложения на пять групп. Время, в течение которого накапливалась каждая группа пород, названо эрой. Название эры отражает относительное время: архейская (древнейшая), протерозойская (ранняя), палеозойская (древняя), мезозойская (средняя) и кайнозойская (новая). Последние три эры разделены на периоды, поскольку в отложениях этих времен остатки животных и растений сохранились лучше и в большем количестве. В каждой эре происходили события, оказавшие воздействие на современный рельеф. Это особые эпохи активизации горообразовательных процессов — складчатости.