Общее землеведение - Мильков Ф.Н
1. Понятие о географической оболочке. Важнейшие интегральные свойства и закономерности географической оболочки
Общее землеведение изучает строение, развитие и пространственное расчленение географической оболочки.
Географическая оболочка - сложное комплексное образование, состоящее из ряда компонентных оболочек (литосферы, гидросферы, атмосферы и биосферы), между которыми происходит обмен веществом и энергией, объединяющий эти разнокачественные оболочки в новое целостное единство, в особую планетарную систему. Следствием этого взаимодействия являются разнообразные формы рельефа, осадочные породы и почвы, возникновение и развитие живых организмов, в т. ч. человека.
Важнейшими интегральными свойствами географической оболочки являются:
- 1. Способность аккумулировать и трансформировать солнечную энергию.
- 2. Насыщенность различными видами свободной энергии, обеспечивающими многообразие протекающих в ее пределах природных процессов.
- 3. Способность продуцировать биомассу и служить природной средой для существования и развития человеческого общества.
Частными свойствами географической оболочки являются:
- -пребывание вещества в трех агрегатных состояниях: твердом, жидком и газообразном;
- -присутствие всех химических элементов, существующих на планете Земля;
- -разнообразие форм движения вещества;
- -усвоение и преобразование материи и энергии, поступающих как из внутренних частей планеты Земля, так и из Космоса, преимущественно от Солнца;
- -наличие феномена жизни - живых организмов и их колоссальной энергии;
- -наличие условий, делающих возможным существования человека и развитие общества.
Географическая оболочка характеризуется также определенными законами и закономерностями.
В философии и географии принято четко различать понятия «закон» и «закономерность». Закон - это устойчивое, повторяющееся отношение между явлениями в природе и обществе. Закономерность - совокупность законов. В географии мы имеем дело преимущественно с закономерностями, имеющими системную обусловленность.
Основными закономерностями географической оболочки являются: целостность, ритмичность, круговорот веществ и широтная зональность (высотная поясность), развитие (нарастание сложности структуры).
Остановимся на развитии географической оболочки более подробно. С философской точки зрения, развитие - это необратимое, направленное, закономерное изменение материи и сознания, их универсальное свойство. В результате развития возникает новое качественное состояние объекта - его состава и структуры. Различают следующие две формы развития: 1) эволюционное развитие (постепенность) и 2) революционное развитие (скачок). Выделяют также две линии развития: а) прогрессивное (восходящее) развитие и б) регрессивное (нисходящее) развитие.
История развития географической оболочки насчитывает несколько миллиардов лет. Возраст планеты Земля определяется величиной в 4,5 - 5 млрд. лет.
Отмеченные свойства и закономерности географической оболочки характеризуют ее как самостоятельную целостную систему, свойства которой не сводятся к сумме свойств ее частей. Однако целостность этой системы отнюдь не означает ее внутреннего однообразия.
земной рельеф циркуляция галактика
2. Вертикальная и горизонтальная дифференциация географической оболочки
Географическая оболочка характеризуется чрезвычайно сложной структурой, являясь неоднородной как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении.
В вертикальном направлении географическая оболочка распадается на ряд компонентных (частных) оболочек, в каждой из которых преобладает вещество в определенном агрегатном состоянии или форме ее организации. Эта дифференциация вещества произошла в процессе развития Земли как одной из планет Солнечной системы. Вещество частных оболочек формирует различные компоненты природы: рельеф с образующими его горными породами, почвы с корой выветривания, сообщества растений и животных (биоценозы), водные и воздушные массы и т.д.
Горизонтальная неоднородность географической оболочки обусловлена прежде всего территориальной дифференциацией энергии, связанной с формой и происхождением планеты Земля: различным количеством лучистой энергии, поступающей из Мирового пространства, и внутренней энергии Земли, получаемым тем или иным участком оболочки. Она образовалась в процессе длительного развития географической оболочки и выражается в существовании природных территориальных и природных аквальных комплексов (соответственно - ПТК и ПАК) - исторически обусловленных и территориально ограниченных закономерных сочетаний взаимосвязанных компонентов природы. Эти комплексы и являются основным объектом комплексных физико-географических исследований.
Как вертикальная, так и горизонтальная неоднородность географической оболочки возникли в процессе ее формирования и развития. Однако вертикальная неоднородность обусловлена исключительно дифференциацией вещества, а горизонтальная - связана главным образом с пространственной дифференциацией энергии. Так как подавляющая часть энергии поступает в географическую оболочку извне и подвержена значительным изменениям в пространстве и во времени, горизонтальная дифференциация менее устойчива, более динамична и постоянно усложняется в процессе эволюции географической оболочки. В результате длительного развития в пределах географической оболочки сформировалось большое количество ПТК разной величины и различной степени сложности, как бы вложенных друг в друга и представляющих собой систему соподчиненных единиц, т.е. определенную иерархическую лестницу, так называемую единую таксономическую систему.
3. Единая таксономическая система природных комплексов
В единой иерархической системе таксономических единиц намечаются три уровня организации ПТК: планетарный (глобальный), региональный и топологический (локальный), обусловленные разными закономерностями дифференциации географической оболочки на каждом из этих уровней.
Топологические (локальные) природные комплексы. Каждый более мелкий комплекс возникает и обособляется в процессе развития вмещающего его более крупного ПТК. Поэтому, чем мельче комплекс, тем он моложе, тем проще устроен и тем более динамичен.
Простейшим, элементарным ПТК является фация. Основным диагностическим признаком фации служит пространственная однородность слагающих ее компонентов. Фация обладает в своих пределах одинаковой литологией слагающих пород, однообразным рельефом, получает одинаковое количество тепла и влаги на всем своем протяжении. Это обусловливает на всем ее пространстве господство однообразного микроклимата, а следовательно, и формирование одного коренного биоценоза. На местности фации обычно занимают часть формы микрорельефа. Примерами фаций могут служить: вершина песчаного вала на речной террасе с бором-беломошником на среднеподзолистых песчаных почвах; верхняя часть склона моренного холма северной экспозиции с ельником-зеленомошником на среднеподзолистых среднесуглинистых почвах; наклонная поверхность междуречья, сложенная покровными с дерново-слабоподзолистыми среднесуглинистыми почвами и т.д.
Обычно фации закономерно сменяют друг друга по профилю рельефа. Сочетание фаций, приуроченных к одному элементу рельефа, характеризуется некоторыми общими признаками: определенным единством и направленностью современных процессов (гравитационных, поверхностного стока, оподзоливания и т.д.), сходным гидрологическим режимом, сходством в отношении поступающей солнечной энергии и т.д. Это позволяет группировки фаций, объединенных общностью местоположения на каком-либо элементе формы мезорельефа, выделить в качестве самостоятельного, более сложного ПТК - подурочища. Примерами подурочищ могут служить группировки фаций, расположенных на склоне оврага, холма или балки, на вершинной поверхности холма или на днище балки, на поверхности поймы или надпойменной террасы и т.д.
Более сложным ПТК является урочище, представляющее собой определенную систему генетически, динамически и территориально взаимосвязанных фаций и подурочищ. Как правило, урочища бывают четко обособлены в пространстве; каждое из них обычно целиком занимает всю форму мезорельефа. В связи с тем, что каждая форма мезорельефа служит причиной обособления занимающего ее ПТК от соседнего, в равнинных условиях каждый овраг, холм, западина, пойма, речная или озерная терраса - это не только геоморфологические образования, но обязательно и отдельные ПТК, чаще всего урочища. Урочища могут быть 1) простыми, состоящими из одних лишь фаций, и 2) сложными, в которых хотя бы один элемент рельефа занят подурочищем. Характерные сочетания закономерно повторяющихся урочищ образуют более крупные ПТК - ландшафты.
Ландшафт - это генетически однородный природный территориальный комплекс, имеющий одинаковый геологический фундамент, один тип рельефа, одинаковый климат и состоящий из свойственного только данному ландшафту набора динамически сопряженных и закономерно повторяющихся в пространстве основных и второстепенных урочищ. Основным диагностическим признаком ландшафта является его морфологическая структура, т.е. набор и пространственное размещение слагающих его более мелких ПТК (морфологических единиц). Морфологическая структура ландшафта раскрывается через различные морфологические единицы.
Представляя собой систему взаимосвязанных сравнительно простых ПТК, ландшафт в то же время сам является составной частью более сложных ПТК и в конечном счете - частью географической оболочки.
Ландшафт, с одной стороны, венчает ряд ПТК топологического уровня, с другой - ландшафтом начинается ряд единиц регионального уровня.
Таким образом, в единой иерархической системе таксономических единиц вычленяются следующие три уровня организации ПТК: планетарный (глобальный), региональный и топологический (локальный).
Юлия Александровна Гледко
Общее землеведение: учебное пособие
Допущено
Министерством образования Республики Беларусь в качестве учебного пособия для студентов учреждений высшего образования по специальностям «География (по направлениям)», «Гидрометеорология», «Космоаэрокартография», «Геоэкология»
Рецензенты:
кафедра физической географии учреждения образования «Белорусский государственный педагогический университет имени М. Танка» (доцент кафедры физической географии кандидат географических наук О. Ю. Панасюк);
декан факультета естествознания, доцент кафедры географии и охраны природы учреждения образования «Могилевский государственный университет имени А.А. Кулешова» кандидат педагогических наук, доцент И.Н. Шарухо
Введение
Общее землеведение – это отрасль географии, изучающая закономерности структуры, функционирования, динамики и эволюции географической оболочки на разных территориальных уровнях: глобальном, континентальном, зональном, региональном, локальном. Роль общего землеведения в системе географических наук уникальна. Представления землеведения (зональность, целостность, системность, эндогенное и экзогенное происхождение ряда форм рельефа и т. д.) играют ведущую роль в формировании гипотез о строении внешних оболочек других планет Солнечной системы, определяющих программы их исследования с помощью космических средств. Большинство наук о Земле опираются на базисные представления землеведения о взаимосвязях атмосферы, гидросферы, растительности и рельефа, суши и океанов, различных природных зон.
Общее землеведение – основа географического образования, его фундамент в системе географических наук. Наиболее важной задачей дисциплины является изучение географической оболочки, ее структуры и пространственной дифференциации, основных географических закономерностей. Эта задача обусловливает теоретическое содержание дисциплины. Наиболее общим для географии является закон географической зональности, поэтому в курсе общего землеведения прежде всего рассматриваются факторы, формирующие географическую оболочку и основную ее структурную особенность – горизонтальную (широтную) зональность. Законы целостности, эволюции, круговоротов вещества и энергии, ритмичности рассматриваются для всех сфер географической оболочки с учетом экологических условий.
Концепция землеведения, которая сложилась как системное учение о целостном объекте – географической оболочке – главным образом на протяжении XX в., в настоящее время приобретает дополнительную основу в виде космического землеведения, изучения глубинного строения Земли, физической географии Мирового океана, планетологии, эволюционной географии, исследования окружающей среды, 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 обусловленными человеческой деятельностью и ее последствиями, на планетарном уровне.
Современным направлением землеведения является создание единой интегрированной цифровой модели географической оболочки, подобной уже существующим моделям климатической системы, океанов, подземных вод и др. Ставится задача моделирования отдельных оболочек с целью постепенной интеграции их в единую модель планеты. Ключевым в построении данной модели в отличие от моделирования климата, океанов, оледенения является включение человеческой деятельности как основной силы, изменяющей географическую оболочку и в то же время зависящей от изменений, в ней происходящих. Перспектива создания такой модели заключается в широком использовании компьютерных технологий, развитии геоинформационных систем разного профиля и назначения, разработке новых принципов и средств сбора, обработки, хранения и передачи данных. Возникает необходимость во все большем объеме привлекать новые источники информации: аэрокосмические съемки, автоматические наблюдения с наземных и морских станций. Использование материалов аэрокосмических съемок позволяет получить новые фундаментальные знания о строении и развитии географической оболочки, организовать мониторинг геосистем разного ранга, обновить фонды топографических и тематических карт, а также создавать новые картографические документы научного и прикладного значения.
Представления и модели землеведения, существующие в настоящее время, наиболее ярко проявляются в процессе решения глобальных проблем, затрагивающих интересы всего человечества. Так, с концепциями землеведения связаны проблемы загрязнения атмосферы и гидросферы, включая переход локальных воздействий в глобальные, структурно-динамические изменения, происходящие в литосфере, нарушение регуляторной функции биоты и т. д.
Таким образом, спектр стоящих перед землеведением теоретических и практических задач огромен: исследование эволюции географической оболочки Земли; изучение истории взаимодействия природы и общества; анализ стихийных катастрофических природных явлений в их связи с хозяйственной деятельностью человека; разработка сценариев для моделирования отдельных оболочек с целью объединения их в единую модель планеты, прогнозирование глобальных изменений с учетом связей в системе «природа – население – хозяйство».
Место общего землеведения в системной классификации географических наук
1.1. Общее землеведение в системе географических наук
Географией называется комплекс тесно связанных между собой наук, который делится на четыре блока (Максаковский, 1998): физико-географические, социально-экономико-географические науки, картографию, страноведение. Каждый из этих блоков, в свою очередь, подразделяется на системы географических наук.
Блок физико-географических наук состоит из общих физико-географических наук, частных (отраслевых) физико-географических наук, палеогеографии. Общие физико-географические науки делятся на общую физическую географию (общее землеведение) и региональную физическую географию.
Все физико-географические науки объединяет общий объект исследования. Большинство ученых пришли к единому мнению о том, что все физико-географические науки изучают географическую оболочку. По определению Н.И. Михайлова (1985), физическая география – наука о географической оболочке Земли, ее составе, структуре, особенностях формирования и развития, пространственной дифференциации.
Географическая оболочка (ГО) – сложная внешняя оболочка Земли, в пределах которой происходят интенсивные взаимодействия минеральной, водной и газовой сред (а после возникновения биосферы – и живого вещества) под воздействием космических явлений, прежде всего солнечной энергии. Единой точки зрения по поводу границ географической оболочки среди ученых не существует. Оптимальными границами ГО являются верхняя граница тропосферы (тропопауза) и подошва зоны гипергенеза – граница проявления экзогенных процессов, в пределах которых находится основная масса атмосферы, вся гидросфера и верхний слой литосферы с живущими или жившими в них организмами и следами человеческой деятельности (см. тему 9).
Таким образом, география не является наукой о Земле вообще (такая задача была бы непосильной для одной науки), а изучает только определенную и довольно тонкую ее пленку – ГО. Однако и в этих пределах природа изучается многими науками (биология, зоология, геология, климатология и др.). Какое же место занимает общее землеведение в системной классификации географических наук? Отвечая на этот вопрос, необходимо сделать одно пояснение. У каждой науки различаются объект и предмет изучения (объект науки – конечная цель, к которой стремится любое географическое исследование; предмет науки – ближайшая цель, задача, стоящая перед конкретным исследованием). При этом предмет изучения науки становится объектом изучения целой системы наук на более низкой классификационной ступени. Таких классификационных ступеней (таксонов) четыре: цикл, семейство, род, вид (рис. 1).
Вместе с географией в цикл наук о Земле входят геология, геофизика, геохимия, биология. Объектом всех этих наук является Земля, но предмет изучения у каждой из них – свой: для географии это земная поверхность как неразрывный комплекс естественного и социального происхождения; для геологии – недра; для геофизики – внутреннее строение, физические свойства и процессы, происходящие в геосферах; для геохимии – химический состав Земли; для биологии – органическая жизнь.
В системе фундаментального географического образования землеведение является своеобразным связующим звеном между географическими знаниями, навыками и представлениями, полученными в школе, и глобальным естествознанием. Этот курс вводит будущего географа в сложный профессиональный мир, закладывая основы географического мировоззрения и мышления. Географический мир в землеведении предстает в виде целостности, процессы и явления рассматриваются в системной связи между собой и с окружающим пространством. «В землеведении с фактов, как таковых, внимание переносится на выяснение всесторонних связей между ними и раскрытие сложной совокупности географических процессов на пространстве всего земного шара», - писал более полувека назад С.Калесник.
Землеведение принадлежит к числу фундаментальных естественных наук. В иерархии естественного цикла наук землеведение как частный вариант планетоведения должно находиться в одном ряду с астрономией, космологией, физикой, химией. Следующий ранг создают науки о Земле - геология, география, общая биология, экология и др. В системе географических дисциплин землеведение занимает особую роль. Оно предстает как бы «наднаукой», объединяющей информацию о всех процессах и явлениях, происходящих после формирования планеты из межзвездной туманности. За это время на нашей планете возникли земная кора, воздушная и водная оболочки, в разной степени насыщенные живым веществом. В результате их взаимодействия по периферии планеты сформировался специфический материальный объем - географическая оболочка. Изучение этой оболочки как комплексного образования и является задачей землеведения.
Землеведение служит теоретической базой глобальной экологии - науки, которая оценивает текущее состояние и прогнозирует ближайшие изменения географической оболочки как среды существования живых организмов с целью обеспечения их экологического благополучия. С течением времени состояние географической оболочки менялось и меняется от чисто природной к природно-антропогенной и даже существенно антропогенной. Но она всегда была и будет по отношению к человеку и живым существам окружающей средой. С таких позиций, основная задача землеведения - исследование глобальных изменений, происходящих в географической оболочке, для понимания взаимодействия физических, химических и биологических процессов, которые определяют экосистему Земли.
Землеведение является теоретической основой эволюционной географии - огромного блока дисциплин, исследующих историю возникновения и развития нашей планеты и ее окружения. Оно обеспечивает понимание прошлого и аргументированность причин и следствий современных процессов и явлений в географической оболочке. Исходя из того, что прошлое определяет современность, землеведение существенно помогает расшифровке тенденций развития практически всех глобальных проблем современности. Это своеобразный ключ к познанию мира.
Термин «землеведение» появился в середине XIX в. при переводе трудов немецкого географа К. Риттера русскими переводчиками под руководством П.Семенова-Тян-Шанского. Это слово имеет сугубо русское звучание. В настоящее время в иностранных языках понятию «землеведение» отвечают разные термины и его дословный перевод подчас затруднителен. Нами уже высказывалось мнение, что термин «землеведение» введен русскими исследователями как наиболее полно отражающий сущность переводимых описаний - сайт. В связи с этим вряд ли правильно утверждать, что «землеведение» имеет иностранное происхождение и введено К. Риттером. В работах Риттера такого слова нет, он говорил о познании Земли или общей географии, а русскоязычный термин - это плод русских специалистов.
Землеведение как системное учение сложилось главным образом на протяжении XX в. в итоге исследований крупнейших географов и естествоиспытателей, а также обобщений накопленных знаний. Однако его первоначальная направленность заметно трансформировалась, пройдя путь от познания фундаментальных природно-географических закономерностей к исследованию на этой основе «очеловеченной» природы в целях оптимизации окружающей (природной или природно-антропогенной) среды и управления ею на планетарном уровне, имея благородную задачу - сохранение всего биологического многообразия.
Рассматривая землеведение как фундаментальную естественную науку географического профиля, необходимо обратить внимание на главный методический прием исследования географических объектов - пространственно-территориальный, т.е. изучение любого объекта в его пространственном расположении и взаимосвязи с окружающими объектами. В связи с этим особо подчеркнем, что географическая оболочка - понятие объемное, где территория с ее глубиной (недрами и водами) и высотой (воздухом) формируется совместно под действием географических процессов и явлений, постоянно изменяющихся во времени.
Итак, землеведение - фундаментальная наука, изучающая общие закономерности строения, функционирования и развития географической оболочки в единстве и взаимодействии с окружающим пространством-временем на разных уровнях его организации (от Вселенной до атома) и устанавливающая пути создания и существования современных природных (природно-антропогенных) ситуаций и тенденции их возможного преобразования в будущем.
Выше было сказано, что объектом изучения общего землеведения является географическая оболочка, поэтому общее землеведение должно рассматриваться как учение о географической оболочке. Основы учения о географической оболочке были созданы в 30-е годы текущего столетия, однако некоторые идеи, а также исследования состава, структуры и эволюции оболочки развивались на протяжении всего предшествующего длительного этапа формирования физической географии и смежных наук.
Определение общего землеведения как учения о географической оболочке еще не в полной мере раскрывает специфику этой науки. В ходе развития любой науки ее объект рассматривается под разными углами зрения, и, как правило, начинается исследование с чисто внешних, поверхностных черт, а затем переходят к выявлению более глубинных, сущностных особенностей. Это связано с определенными закономерностями познания любого объекта, присущими науке, а также и с изменением задач, которые ставит перед наукой общество. Та сторона объекта, которая рассматривается данной наукой на соответствующем этапе развития, составляет предмет ее исследования (Плахотник А. Ф., 1981). Изменение задач, которые решает данная наука при исследовании объекта, означает, таким образом, и изменение ее предмета.
На протяжении многих столетий (вероятно, до середины XIX в.) географы занимались преимущественно описанием земной поверхности. Постепенно наряду с описанием стали решаться задачи научного объяснения явлений, которые удавалось наблюдать. Наиболее отчетливо этот переход наметился в трудах А. Гумбольдта.
В современный период возросшего воздействия человечества на природную среду, ее сильного загрязнения и возникновения дефицита природных ресурсов все более актуальными становятся задачи управления природопользованием, направленного, с одной стороны, на удовлетворение потребностей человечества в природных ресурсах, с другой - на оптимизацию окружающей природной среды, т. е. такое использование ресурсов, которое обеспечивало бы ее нормальное функционирование. Задача оптимизации природной среды решается на нескольких уровнях: локальном, региональном и глобальном. Первый связан с преобразованием природной среды на небольших территориях - непосредственно там, где было оказано воздействие. Опыты такого воздействия известны с самых ранних этапов существования человечества. Это ирригация и распашка земель, вырубка леса и т. п. На региональном уровне воздействие на природу складывается из отдельных частных локальных изменений. Примером могут служить изменения на территории обжитых районов суши земного шара. Оптимизация природопользования на региональном уровне требует уже целенаправленных и согласованных воздействий на уровне административной части территории страны, целого государства или группы государств.
Глобальный уровень оптимизации соответствует всей географической оболочке или очень значительной ее части - полушарию, континенту, океану. Это как раз тот уровень, на котором необходимо знание законов строения, функционирования, динамики и развития географической оболочки как целостной природной системы. Целесообразность и принципиальная возможность оптимизации географической оболочки стала осознаваться относительно недавно, уже в эпоху научно-технического прогресса. Благодаря успехам таких интегрирующих отраслей и наук, как теория систем, кибернетика и математическое моделирование, а также накоплению фактических наблюдений, полученных из Космоса, и возможности непрерывного слежения за состоянием географической оболочки и ее реакциями на техногенную деятельность постепенно сформировалось представление о ней как целостной организованной системе, обладающей способностью к саморегуляции и автоматическому поддержанию на определенном уровне значений основных жизненно важных параметров и функций. В таком подходе - новизна задачи и возможностей оптимизации географической оболочки. Оптимизация должна состоять в направленном, наперед рассчитанном, дозируемом воздействии, которое в первую очередь должно затрагивать механизмы, управляющие саморегулированием. Такими представляются авторам современная концепция общего землеведения и сущность задач, которые жизнь настоятельно выдвигает перед общим землеведением - единственной наукой, изучающей географическую оболочку как целостную систему и поэтому ответственную за успехи человечества в области глобального регулирования состояний окружающей природной среды с целью ее оптимизации.
Следовательно, современной задачей общего землеведения будем считать познание закономерностей строения, динамики и развития географической оболочки для разработки системы оптимального управления происходящими в ней процессами.
Географическая оболочка, являясь, по существу, природной средой обитания человеческого общества, в настоящее время более или менее изменена хозяйственной деятельностью, а в ряде случаев, будучи тесно с нею связана, образует природно-техническую систему. В этом новом состоянии, которое уже нельзя назвать чисто природным, географическая оболочка приобрела качественно новые черты. Поэтому критерии оптимизации связаны не только с сохранением и улучшением природных свойств, но и с созданием, конструированием новых, неизвестных ранее свойств, сочетаний, состояний, т. е. решением тех задач, которые в современной географической литературе относятся к конструктивной географии. Современное общее землеведение все более становится конструктивной наукой.
Многие проблемы, возникающие в общем землеведении на современной конструктивной стадии его развития, настолько сложны и обширны, требуют такой глубокой и разносторонней проработки, использования такого арсенала методов, что непосильны одной какой-либо отрасли знания, науке или даже группе родственных наук. По этой причине задачи оптимизации окружающей природной среды, конструирования природно-технических систем, являющиеся наиболее актуальными на сегодняшний день и в ближайшем будущем, являются задачами междисциплинарными. В этом смысле общее землеведение должно выступать интегрирующим звеном в разработке таких задач.
Необходимо иметь в виду, что разработка модели управления такой сложной системой, как географическая оболочка, - задача кибернетическая, и поэтому она требует последовательного системного подхода для своей реализации. Для этого надо вскрыть и глубоко изучить природные механизмы саморегулирования, которые управляют процессами энерго- и массообмена, и разработать теорию, которая позволяла бы активно воздействовать на эти механизмы. Такая теория в землеведении пока еще не создана.
Однако понимания современных процессов еще недостаточно для того, чтобы эффективно воздействовать на географическую оболочку. Географическая оболочка - уникальное явление в Солнечной системе. Она не имеет аналогов, изучение которых помогло бы проверить наши теоретические построения. Нет других природных систем, которые использовались бы в качестве ее модели. Из-за непредсказуемости результатов и сложности (опасности) экспериментирования общее землеведение должно опираться на анализ истории развития природы земной поверхности, чтобы путем такого анализа вскрыть причины явлений, уже происходивших в прошлом. Поэтому ближайшим спутником общего землеведения является палеогеография, позволяющая использовать знания о прошлом для анализа настоящего и прогнозирования будущего.
В развитии и функционировании географической оболочки очень большую роль играет ее структура, обеспечивающая целостность ее как природной системы. Поэтому изучение структуры географической оболочки - одна из первых задач общего землеведения.
Географическая оболочка - динамическая система. В ней непрерывно происходят движения масс вещества, наблюдаются взаимопереходы энергии, проявляются процессы направленного изменения и ритмики. Все они образуют сложную систему энерго- и массообмена, происходящего между оболочкой и внешней средой, а также между подсистемами географической оболочки. Динамика географической оболочки изучена пока недостаточно. Ее исследование - также важная задача общего землеведения.
Для того чтобы сознательно вмешиваться в «жизнь» системы с целью ее оптимизации, необходимо соответствующее знание о ней. Системный анализ географической оболочки делает первые шаги. Очевидно, что его успехами будет в значительной мере определяться реальность решения той задачи, которая была сформулирована выше в качестве современной задачи общего землеведения.
Курс предназначен для желающих получить начальные сведения о том, чем занимается географическая наука в целом.
Землеведение - раздел науки естествознания, в которую входят геология и биология. Изучает наиболее общие закономерности строения и развития географической оболочки Земли, её пространственно-временную организацию, круговорот вещества и энергии и т. д.
Данный термин был введен немецким географом К. Риттером в первой половине XIX века.
Введение, определение предмета
Землеведение - одна из фундаментальных географических наук. Задачей общего землеведения является познание географической оболочки как динамической структуры, ее пространственная дифференциация. Следует понимать, что по сути своей землеведение это прелюдия к «настоящей» географии. Учение о географической оболочке - та призма, которая позволяет определить принадлежность тех или иных предметов и явлений к сфере интересов географии. Так, составные части географической оболочки изучаются отраслевыми науками, в частности земная кора - геологией, однако как составная часть географической оболочки она является предметом изучения землеведения; итак, землеведение - наука о наиболее общих закономерностях географической оболочки. Общее землеведение тесно связано с ландшафтоведением, поскольку предметом изучения ландшафтоведения является ландшафтная сфера Земли - наиболее активная часть географической оболочки, состоящая из природно-территориальных комплексов (ПТК) различного ранга. Объединение идей землеведения и ландшафтоведения возможно при применении регионального подхода, ввиду избранного масштаба (не отдельный ландшафт, но и не вся географическая оболочка) - это нашло отражение в появлении физико-географического страноведения (к примеру, С. Н. Рязанцев «Киргизия» (1946 г.), А. Боли «Северная Америка» (1948 г.) и др.).
Литература по курсу
- Бобков В. А., Селиверстов Ю. П., Черванев И. Г. Общее землеведение. С.Петербург, 1998.
- Геренчук К. И., Боков В. А., Черванев И. Г. Общее землеведение. М.: Высшая школа, 1984.
- Ермолаев М. М. Введение в физическую географию. Л.: Изд. ЛГУ, 1975.
- Калесник С. В. Общие географические закономерности Земли. М.: Мысль, 1970.
- Калесник С. В. Основы общего землеведения. М.: Учпедгиз, 1955.
- Мильков Ф. Н. Общее землеведение. М.: Высшая школа, 1990.
- Шубаев Л. П. Общее землеведение. М.: Высшая школа, 1977.
Происхождение Земли и Солнечной системы
Солнечная система
Согласно современным научным представлениям, формирование Солнечной системы началось около 4,6 млрд лет назад с гравитационного коллапса небольшой части гигантского межзвёздного молекулярного облака. Большая часть вещества оказалась в гравитационном центре коллапса с последующим образованием звезды - Солнца. Вещество, не попавшее в центр, сформировало вращающийся вокруг него протопланетный диск, из которого в дальнейшем сформировались планеты, их спутники, астероиды и другие малые тела Солнечной системы.
Земля сформировалась около 4,54 млрд лет назад из протопланетарного диска пыли и газа, оставшегося после формирования Солнца.
Ядро планеты стремительно сжималось. Из-за ядерных реакций и распада радиоактивных элементов в недрах Земли выделялось так много тепла, что образующие её горные породы плавились: более легкие вещества, богатые кремнием отделились в земном ядре от более плотных железа и никеля и образовали первую земную кору. Спустя примерно миллиард лет, когда Земля существенно охладилась, земная кора затвердела и превратилась в прочную внешнюю оболочку нашей планеты, состоящую из твердых горных пород.
Остывая, Земля выбрасывала из своего ядра множество различных газов. В состав первичной атмосферы входили пары воды, метан, аммиак, углекислый газ, водород и инертные газы. В состав вторичной атмосферы - метан, аммиак, углекислый газ и водород. Часть водяных паров из атмосферы конденсировалась при охлаждении, и на Земле начали возникать океаны.
Предположительно 4 млрд лет назад, интенсивные химические реакции привели к возникновению самовоспроизводящихся молекул, и в течение полумиллиарда лет появился первый живой организм - клетка. Развитие фотосинтеза позволило живым организмам напрямую накапливать солнечную энергию. В результате в атмосфере стал накапливаться кислород, а в верхних слоях - формироваться озоновый слой. Слияние мелких клеток с более крупными привело к развитию сложных клеток. Настоящие многоклеточные организмы, состоящие из группы клеток, стали всё больше приспосабливаться к окружающим условиям.
Поверхность планеты постоянно менялась континенты появлялись и разрушались, перемещались, сталкивались и расходились. Последний суперконтинент распался 180 миллионов лет назад.
Общие статистические сведения
Площадь Земли:
- Поверхность: 510,073 миллионов км²
- Суша: 148,94 миллионов км²
- Вода: 361,132 миллионов км²
70,8 % поверхности планеты покрыто водой, и 29,2 % занимает суша.
Строение Земли
Модель Земли в разрезе
Земля имеет слоистое внутреннее строение. Она состоит из твёрдых силикатных оболочек и металлического ядра. Внешняя часть ядра - жидкая, а внутренняя - твёрдая. Геологические слои Земли по глубине от поверхности:
- Земная кора - это верхний слой Земли. От мантии она отделена границей с резким повышением скоростей сейсмических волн - границей Мохоровичича. Толщина коры колеблется от 6 км под океаном, до 30-50 км на континентах, соответственно, различают два типа коры - континентальная и океаническая. В строении континентальной коры выделяют три геологических слоя: осадочный чехол, гранитный и базальтовый. Океаническая кора сложена преимущественно породами основного состава, плюс осадочный чехол.
- Мантия - это силикатная оболочка Земли, сложенная преимущественно перидотитами - породами, состоящими из силикатов магния, железа, кальция и т. д. Мантия составляет 67 % всей массы Земли и около 83 % всего объёма Земли. Она простирается от глубин 5 - 70 километров ниже границы с земной корой, до границы с ядром на глубине 2900 км.
- Ядро - наиболее глубокая часть планеты, находящаяся под мантией Земли и, предположительно, состоящая из железо-никелевого сплава с примесью других сидерофильных элементов. Глубина залегания - 2900 км. Средний радиус сферы - 3,5 тыс. км. Разделяется на твердое внутреннее ядро радиусом около 1300 км и жидкое внешнее ядро радиусом около 2200 км, между которыми иногда выделяется переходная зона. Температура в центре ядра Земли достигает 5000 °C, плотность около 12,5 т/м3,давление до 361 ГПа. Масса ядра - 1,932·10 24 кг.
Географическая оболочка
Географическая оболочка - целостная и непрерывная оболочка Земли, в пределах которой соприкасаются, взаимно друг в друга проникают и взаимодействуют литосфера, гидросфера, нижние слои атмосферы и биосфера или живое вещество. Географическая оболочка включает в себя всю толщу гидросферы, всю биосферу, в атмосфере простирается до слоя озона, в земной коре охватывает область гипергенеза. Наибольшая мощность географической оболочки - около 40 км (ряд ученых за верхнюю границу принимает тропопаузу, за нижнюю - подошву стратисферы. Географическая оболочка отличается от других частей планеты наибольшей сложностью состава и строения, наибольшим разнообразием в степени агрегированности вещества (от свободных элементарных частиц через атомы, ионы до сложнейших соединений) и наибольшим богатством разными видами свободной энергии. На Земле только в географической оболочке есть организмы, почвы, осадочные породы, разные формы рельефа, концентрируется солнечное тепло, существует человеческое общество. Понятие географической оболочки сформулировал А. А. Григорьев. Близкими по значению понятиями являются ландшафтная оболочка (Ю. К. Ефремов), эпигеосфера (А. Г. Исаченко). Следует отметить, что в последнее время ряд ученых выдвигает тезисы о фактическом отсутствии географической оболочки, ее теоретическом характере (ввиду якобы обнаруженного отсутствия поверхности Мохоровичича (анализ данных с Кольской сверхглубокой скважины) и некоторых других свидетельств), однако это мнение не является устоявшимся и представляется не вполне удовлетворительно обоснованным.
Структура географической оболочки - внутренняя организация вещественного состава и энергетических процессов географической оболочки, проявляющаяся в характере взаимосвязей и сочетаний между различными ее компонентами, в первую очередь в соотношении тепла и влаги. Важнейшей структурной чертой географической оболочки в целом является её территориальная географическая дифференциация, подчиненная законам зональности, секторности, высотной поясности.
Составные части географической оболочки:
- Литосфера - внешняя сфера планеты, включающая земную кору до поверхности Мохоровичича.
- Гидросфера - прерывистая водная оболочка Земли, располагающаяся между атмосферой и земной корой и представляющая совокупность океанов, морей, континентальных водных масс. Гидросфера покрывает 70,8 % земной поверхностей. Объем гидросферы - 1370,3 млн км³, что составляет 1/800 общего объема планеты. Из общей массы гидросферы 98,31 % сосредоточено в океанах и морях, 1,65 % - в материальных льдах приполярных областей и лишь 0,045 % в пресных водах рек, озер, болот. Химический состав гидросферы приближается к среднему составу морской воды. Гидросфера находится в постоянном взаимодействии с атмосферой, земной корой и биосферой.
- Атмосфера - воздушная оболочка, окружающая земной шар и связанная с ним силой тяжести; принимают участие в суточном и годовом вращении Земли. Состав, движение и физические процессы в атмосфере являются предметом изучения метеорологии. Атмосфера не имеет четкой верхней границы; на высоте около 3000 км плотность атмосферы приближается к плотности вещества в межпланетном пространстве. В вертикальном направлении атмосферу подразделяют на: нижний слой - тропосферу (до высоты в 8-18 км), вышележащие - стратосферу (до 40-50 км), мезосферу (до 80-85 км), термосферу, или ионосферу (до 500-600 км, по другим данным - да 800 км), экзосферу и земную корону. Система движений атмосферы в общепланетном масштабе называется общей циркуляцией атмосферы. Практически единственный источник энергии атмосферных процессов - солнечная радиация. Из атмосферы, в свою очередь, уходит в космическое пространство длинноволновая радиация; между атмосферой и земной поверхностью происходит постоянный обмен теплом и влагой.
- Биосфера - совокупность частей земных оболочек, находящихся под воздействием живых организмов и занятая продуктами их жизнедеятельности.
