Таким образом, земная кора, уравновешиваемая мантией, находится в состоянии изостатического равновесия. Как говорят, земная кора «плавает» в мантии. Следовательно, на земной поверхности сила тяжести практически везде одинакова. Отклонения (положительные аномалии) силы тяжести наблюдаются только в молодых горах, под которыми мантия еще не успела опуститься – должно пройти какое-то время; нарушенное равновесие восстанавливается не сразу. Процессы уравновешивания (компенсации) земной коры происходят на глубине от 100 до 150 км. Этот слой внутри Земли называется слоем изостазии.
2. Центробежная сила. Рассмотрим второй фактор, который влияет на силу тяжести.
На вращающейся Земле, имеющей форму шара (в грубом расчете), центробежная сила зависит от широты места. На полюсах эта сила равна нулю, на экваторе – достигает максимума. Чем меньше центробежная сила, тем больше должна быть сила тяжести. Так и получается: Северный и Южный полюса – это места, где сила тяжести на 0,6% больше, чем на экваторе. Из всего этого можно сделать вывод, что на полюсах сила тяжести равна силе притяжения.
Гравитационное поле характеризуется таким понятием, как ускорение свободного падения. На полюсах оно равно 9,83 м/с2, на экваторе 9,78 м/с2. Ускорение свободного падения постепенно уменьшается от полюсов к экватору на 55/1000 м/с2 – на каждый градус широты.
Анализируя всё вышесказанное, можно утвердительно сказать, что сила тяжести практически полностью зависит от силы притяжения Земли. Даже большая центробежная сила экватора не оказывает существенного воздействия на величину гравитации (разница в силе тяжести между полюсами и экватором – всего 0,6 процентов).
Существует такое понятие, как напряженность гравитационного поля. В данном случае напряженностью гравитационного поля Земли называется величина силы тяжести. В горизонтальном профиле напряженность постепенно и равномерно убывает от полюсов в сторону экватора. В вертикальном профиле (от поверхности Земли – вверх и вниз) напряженность поля уменьшается, соответственно, с высотой и глубиной. На высоте 36 тыс. километров от поверхности суши или Мирового океана, а также в центре Земли сила тяжести равна нулю.
Нетрудно подсчитать радиус сферического гравитационного поля – от центра Земли до 36 000 км над поверхностью геоида. Исходя из среднего радиуса Земли, приблизительный радиус гравитационного поля составляет 42 367 км.
Сила тяжести направлена по вертикали (отвесу) к земной поверхности.
Гравитационное поле без преувеличения можно назвать фундаментальной энергетической земной оболочкой. Сама Земля и все ее природные процессы, протекающие как на поверхности, так и на глубине, обязаны своим существованием гравитационному полю.
Значение гравитационного поля
1. Формирование фигуры Земли. 2. Удерживание атмосферы. 3. Атмосфера обеспечивает существование гидросферы. 4. Уплотнение внутриземного вещества и формирование плотного ядра. 5. Сила тяжести – двигатель гравитационной дифференциации земного вещества, которая создает давление масс на глубине, тем самым порождая тепловую энергию. Еще тепловая энергия высвобождается при радиоактивном распаде элементов (тория, урана, цезия). Тепловая энергия – причина тектонических процессов в глубине Земли и на ее поверхности. 6. Стремление земной коры к изостазии (к равновесию). 7. Силой тяжести обусловлены внешние гидрологические и геологические процессы: сток вод, выпадение осадков, склоновое перемещение вещества.
Гравитационное поле – не единственная энергетическая оболочка Земли. К такому невещественному типу геосфер можно отнести магнитное поле. Рассмотрим вкратце роль магнитного поля в природных процессах Земли.
Магнитное поле Земли. Геомагнитное поле – это энергетическая оболочка Земли, которая генерируется внутриземным веществом (на границе мантии и ядра). Одна из гипотез связывает появление магнитного поля вокруг Земли с кольцевыми электрическими токами во внешнем ядре.
Магнитное поле простирается от поверхности Земли до высоты нескольких земных радиусов (приблизительно до 100 000 км). До высоты 44 000 км поле постепенно убывает, от 44 тыс. до 80 тыс. км оно характеризуется неустойчивостью, а на высоте 90 тысяч километров магнитное поле теряет способность захватывать заряженные частицы.
Главная «задача» магнитного поля – захватывать (отклонять) заряженные частицы (электроны и протоны), идущие с большой скоростью к Земле от солнечной атмосферы в общем корпускулярном потоке солнечного ветра. Теоретически на небесном теле, которое не защищено магнитным полем, не может появиться высшая жизнь: мощный поток заряженных частиц оказывает губительное воздействие на живые организмы и исключают саму возможность зарождения жизни. Но это, конечно, не доказано.
Магнитное поле защищает Землю не только от солнечного ветра, но и от общего космического излучения, идущего из глубин Вселенной к Земле.
Геомагнитное поле – нестабильная энергетическая оболочка. Периодически его состояние меняется. Кратковременные изменения (возмущения) связаны с влиянием солнечной радиации на поле; долговременные инверсии – с изменением скорости и направленности процессов, протекающих на границе ядра и мантии.
Кратковременные усиления («порывы») солнечного ветра, выбрасываемого непосредственно солнечной короной, провоцируют сильные возмущения магнитного поля Земли – магнитные бури, которые могут длиться от нескольких часов до нескольких суток («порывы» солнечного ветра возникают и при вспышках в хромосфере Солнца, энергия которых передается солнечной короне). С магнитными бурями связывают и полярные сияния.
Магнитное поле периодически меняет свою полярность (период – от 100 000 до 1 миллиона лет). Смена магнитных полюсов сопровождается исчезновением магнитного поля на несколько тысяч лет. Естественно, солнечный ветер во время отсутствия геомагнитного поля свободно проникает в атмосферу и к земной поверхности. Озоновый экран при этом исчезает, и ультрафиолет получает свободный доступ к биосфере. Массовое вымирание некоторых животных в определенных геологических эпохах, по некоторым предположениям, связано со сменой магнитных полюсов.
Глава 2. Физическая география материков и океанов
Особенности формирования ландшафтной сферы Земли. Прежде чем проникнуть в структуру ландшафтного мира, следует ознакомиться с общими особенностями строения земной поверхности – узнать, что такое материки и океаны, из чего они составлены, как они функционируют и взаимодействуют друг с другом.
Материки и океаны – та глобальная основа, на которую наложена ландшафтная сфера (оболочка). Своего рода, это арена для жизни и развития ландшафтов. Все свойства и качества данной сферы целиком и полностью зависят от того, на каком фундаменте она расположена – на суше или на воде.
Если мысленно снять ландшафтную сферу с ее базы, то можно увидеть, что роль основы для формирования природы в том виде, в котором мы ее знаем, играют всего лишь два первоначальных (исходных) компонента природы – минеральные породы и вода. Материки, следовательно, – это общая минеральная база для всех ландшафтов, а океаны – водная основа. С этих позиций и рекомендуется рассматривать материки и океаны в общем ландшафтоведении.
Само по себе наличие крупнейших водоемов и обширных участков суши на планете, конечно, не делает ее пригодной для возникновения ландшафтной сферы. Она может образоваться как таковая только после появления животных и растений и установления между ними прочных связей, или цепочек. То есть должна появиться биосфера. Но для того чтобы планета ожила, необходимо присутствие качественной атмосферы. Атмосфера «деликатно» обволакивает планету, и через нее устанавливается многофункциональная связь между материками и океанами.
Удачная неорганическая связка «материки-океаны-атмосфера» – начальное условие формирования биологических тел (ранее оговоренные благоприятные астрономические характеристики, крепкое гравитационное поле и защитные экраны – это условия по умолчанию). Она дает пищу для растений, устанавливает правильный режим перемещения вещества и энергии, создает оптимальный температурный фон.
Но и в этом случае до возникновения настоящей ландшафтной оболочки еще очень далеко. Появление первых микроорганизмов в водоемах или на участках суши – это только начало. Природа должна произвести на свет полноценный растительный и животный мир и соединить их в одно целое – то есть пройти определенный путь к появлению так называемых биоценозов. Сформировавшиеся биоценозы сливаются, образуя биосферу.
Функционируя и эволюционируя, биосфера начинает уже сама оказывать влияние на неорганические компоненты, хоть, в общем, и продолжает развитие на первоначальной абиотической основе. В процессе жизнедеятельности биосферы на суше должна появиться почва (т. н. педосфера) и некое ее подобие на дне морей, океанов и крупных озёр. Почва – это биокосная субстанция, состоящая из всех природных компонентов – минералов, воды, воздуха, живых и неживых существ. Наличие почвы – это тот показатель, на основе которого определяется степень развитости биосферы, некоторая ее самодостаточность.
Далее при наличии двух противоположных, но тесно контактирующих сфер – абиосферы (система «материк-океан-атмосфера») и биосферы (совместно с педосферой) – можно говорить о ландшафтной оболочке.
Часть земного пространства, в пределах которого происходит «сотрудничество» глобального абиоценоза (или просто абиосферы) и биосферы в физической географии называется географической оболочкой. Ландшафтная сфера по существу является наиболее активным ее уровнем.
Из всего вышесказанного следует, что перед тем, как рассматривать земную природу в самом сложном ее виде (как ландшафтную сферу), следует изучить состав и строение самой географической оболочки, предварительно разложив ее именно на материки и океаны. Поскольку каждый из них является отдельной четко оконтуренной в пространстве функциональной ячейкой, наполненной всеми качествами и свойствами, присущими ландшафтной сфере, такое первоначальное разделение природы очень хорошо подходит для воспитания в себе адекватного видения ландшафтного мира.
В главе «Физическая география материков и океанов» эти крупнейшие природные комплексы будут рассматриваться не по отдельности, а в обобщенной схеме – как носители общих свойств и качеств, которые нужно учитывать при конкретном разборе какого-либо материка или океана.
В конце темы «Физическая география материков» в качестве примера описания континентов дается сжатый физико-географический обзор Африки. Тема «Физическая география океанов» завершается описанием Атлантического океана.
Общие сведения о материках и океанах. Поверхность планеты Земля представлена двумя качественно и количественно разнородными вариантами географического пространства – водой и сушей. Вода здесь поставлена на первое место, поскольку по площади она серьезно преобладает над сухопутными участками. Можно даже сказать, что поверхность Земли – это больше поверхность воды, чем самой земли как таковой (71 процент против 29). На нашей планете вода существует в виде Мирового океана и водоемов суши. К суше относятся, конечно, материки (континенты) и острова.
И если материки и океаны изучаются как самостоятельные природные образования, то острова и водоемы материков рассматриваются как их составные части. В этом случае острова принадлежат океанам и их частям (морям, заливам, проливам), а континентальные водоемы – материкам. На островах тоже есть водоемы (пресные или соленые) и водотоки. Они анализируются в общем аспекте гидрологии суши.
При изучении материков как частей света острова у океана «отнимаются» и включаются в часть света.
Алгоритм изучения материков и океанов. Любой материк характеризуется: общегеографическими данными, геологией, климатом, внутренними водами, почвенно-растительным покровом, физико-географической дифференциацией на природные комплексы.
Для океанов последовательность их анализа в чем-то схожа с континентальным алгоритмом: общегеографические сведения (размеры, крайние точки, границы с другими океанами, береговая линия, моря и заливы, острова); рельеф дна (особенности подводной окраины материков, срединно-океанических хребтов, ложа океана и переходной зоны); климат (климатические пояса, центры действия атмосферы); свойства вод (поверхностные течения, приливы, температура вод, соленость вод); физико-географическое районирование океана.
Для облегчения восприятия и устранения путаницы в сознании человека, изучающего природу, такая последовательность ложится в основу изучения физической географии материков и океанов.
Физическая география материков
Общие сведения о материках. Материк – это крупнейший блок земной коры, поверхность которого возвышается над поверхностью Мирового океана. В основании каждого материка лежит одна или несколько древних (докембрийских) платформ, к которым примыкают более молодые складчатые структуры.
Материков, или континентов, на данном этапе геологического развития Земли насчитывается всего шесть. Было время, когда существовал один материк – Пангея, который (сначала согласно гипотезе Альфреда Вегенера (1880-1930), а потом – данным современных спутниковых систем GPS) в начале мезозойской эры (в триасе) раскололся на Лавразию и Гондвану. Последние впоследствии тоже распались: Лавразия – на Евразию и Северную Америку; Гондвана – на Африку, Южную Америку, Австралию и Антарктиду. До сих пор существуют еще такие острова и причлененные полуострова (например, Индостан), которые являются «побочным» продуктом движения литосферных плит того времени, когда они усиленно дробились, и от них отсоединялись всевозможные «куски».
Самый большой по площади материк – Евразия; он же и самый протяженный. Самый небольшой по площади континент – это Австралия. Из-за своих размеров она, скорее, похожа на большой остров, но тектонически Австралия самостоятельна и полноценна: структурное ядро Австралии представлено древней Австралийской платформой. Именно это и дает ей право считаться материком.
Существует такое понятие, как суперконтинент. В наши дни таким термином называют два материка, соединенных друг с другом сухопутной «перемычкой» (перешейком). Суперматериков на Земле пока два – Афразия (Афроевразия) и Америка. Так Африка «припаяна» к Евразии посредством Суэцкого перешейка, а две Америки соединены Панамским перешейком. Каналы внутри перемычек созданы, конечно, искусственно, и не могут считаться разделительными водотоками.
На Земле мог бы существовать мегаматерик («Афразия-Америка»), если бы между Чукотским полуостровом и полуостровом Сьюард на Аляске существовал закономерный перешеек. Но в настоящее время эти полуострова разделены Беринговым проливом (при этом минимальная ширина пролива – всего 86 километров).
Общегеографические сведения о материках (и океанах)
Окидывая научным взором какой-либо материк (или океан) в первую очередь следует выделить его общегеографические характеристики. К таким характеристикам можно отнести размеры, географическое положение и особенности береговой линии.
Размеры – это площадь материка (или океана) в квадратных километрах, а также наибольшая протяженность с севера на юг и с запада на восток. Расстояние измеряется в километрах и в градусах. Протяженность материка (или океана) с севера на юг лучше всего высчитывать по меридиану – от широты самой северной точки до широты самой южной точки. Аналогично градусная протяженность измеряется с запада на восток, но уже по параллели – от долготы самой западной точки до долготы самой восточной точки.
Географическое положение стандартно определяется относительно градусной сетки и соседних географических объектов (других материков, частей света, островов, океанов и их морей). С помощью градусной сетки определяются координаты (широта и долгота) крайних точек материка – мысов.
Крайние точки океана – это «глубины» наибольшего проникновения океана в сушу. Так крайняя восточная точка Атлантического океана – восточный берег Черного моря (район г. Кобулети в Грузии); крайняя западная точка находится на западном берегу Мексиканского залива (лагуна Сан-Андрес в Мексике). В проливах между океанами (например, в проливе Дрейка, в Беринговом проливе) и широких океанических пространствах между материками (например, между Африкой и Антарктидой или Австралией и Антарктидой) крайние точки определяются по условным линиям раздела, которые часто совпадают с параллелями и меридианами.
На основе полученных координат устанавливается общее положение материка (или океана) относительно полушарий Земли (Северного и Южного, Западного и Восточного) и ключевых параллелей (тропиков, полярных кругов).
