Ф. Ф. Брюхань
Науки о Земле
Рекомендовано Учебно-методическим объединением вузов РФ
по образованию в области строительства в качестве учебного пособия
для студентов, обучающихся по направлению 270100 «Строительство»
Москва
Форум
2011

УДК 91 1.2(075.8)
ББК 26.82я73
Б89
Рецензенты:
доктор геолого-минералогических наук, профессор, академик РАЕН,
дважды лауреат Государственной премии, Заслуженный деятель науки
России, Почетный строитель России В. В. Баулин;
доктор технических наук, заведующая кафедрой
«Экология и БЖД» М. В . Графкина;
кандидат сельскохозяйственных наук, заведующий кафедрой «Геология
и геоэкология» Московского государственного областного университета,
доцент В. И. Косоножкин
Брюхань Ф. Ф.
Б89 Науки о Земле учебное пособие / Ф. Ф. Брюхань.
-
М.
ФОРУМ, 2011.
-
192 с.
ІЅВМ 978-5-91134-462-7
В учебном пособии дается систематизированное изложение
основ наук о Земле. Рассматриваются процессы и явления, проис-
ходящие в геосферах, и взаимодействие геосфер между собой. Осо-
бое внимание уделяется описанию атмосферы, гИд|І>0сферы, литос-
феры, биосферы и ландшафтной оболочки. Последовательность и
форма изложения материала адаптированы к возможности его ис-
пользования в задачах прикладной экологии.
Учебное пособие предназначено для студентов строительных и
других технических вузов, изучающих экологические дисциплины.
УДК 911.2(075.8)
ББК 26.82я73
© Брюхань Ф. Ф., 2010
ІЅВЫ 978-5-91134-462-7
© Издательство «Форум», 2010
Редактор ІІ Н. Багдасарова
Корректор О. Н . Картамышева
Верстка А. П. Сильванович
Дизайн серии П. Родькина
Подписано в печать 14.06.2010. Формат 60×90/16. Усл. печ. л .І2,0.
Уч.- изд. л. 12,87. Гарнитура «Таймс». Печать офсетная.
Бумага офсетная. Тираж 1500 экз. Заказ Мг 3535.
Отпечатано с готовых диапозитивов в ОАО ордена «Знак Почета»
«Смоленская областная типография им. В . И. Смирнова» _
214000, г. Смоленск., проспект им. Ю. Гагарина, 2.

ВВЕДЕНИЕ
Наша планета представляет собой сложнейшую матери-
альную систему, сформированную в процессе уникальных со-
бытий, происходивших как в космосе, так и на самой Земле.
Земные объекты аккумулируют огромную историческую ин-
формацию о различных явлениях и процессах (столкновени-
ях с другими небесными телами, извержениях вулканов, раз-
ломах земной коры, землетрясениях, ураганах, наводнениях и
многих других), предопределяющих эволюцию как самой
планеты, так и населяющего его растительного и животного
миров.
Зависимость хозяйственной деятельности человека и со-
стояния биосферы от явлений и процессов, протекающих в
неживой природе, диктует необходимость их детального изу-
чения системой наук о Земле, включающей в себя науки, за-
нимающиеся изучением планеты Земля (главным образом ат-
мосферы, гидросферы и литосферы), а также космического
пространства вокруг Земли. Иногда комплекс наук о Земле
называют землеведением, хотя этот термин чаще употребля-
ется как раздел физической географии, изучающий общие за-
кономерности структуры, дифференциации, функционирова-
ния, динамики и эволюции ландшафтной оболочки.
По мере своего развития система наук о Земле достигла
высокой степени сложности и взаимосвязи между отдельны-
ми науками. Вследствие многообразия факторов, процессов и
явлений, изучаемых науками о Земле, основополагающие из
них (география, геология, физика Земли, гидрология, метео-
рология, ландшафтоведение) подверглись разделению на
множество других. Ниже в таблице приводится классифика-
ция наук о Земле, в основу которой положена библиотеч-
но-библиографическая классификация (ББК).

~
География
°
Единый комплекс наук, изучающих ландшафтную оболочку Земли и
~
4
Введение
Необходимо отметить ряд недостатков приведенной клас-
сификации (так же, как и других). Один из них заключается в
том, что в перечне наук отсутствует множество важных разде-
лов и научных направлений, исчисляемых десятками и сотня-
ми. Другой недостаток вызван очевидными трудностями сис-
тематизации из-за взаимопроникновения друг в друга многих
основных наук о Земле. Это взаимопроникновение привело к
тому, что множество разделов основных наук о Земле, и тем
более научных направлений, одновременно принадлежат раз-
ным основообразующим наукам. Еще одно обстоятельство,
затрудняющее трактовку существа наук о Земле, заключается
в наличии у них нескольких определений, порой противоре-
чащих друг другу из-за того, что их разделы и научные на-
правления также определяются неоднозначно.
Система наук о Земле
"Ф'ЧЙЁ7Ё=
ЁФ_]
,Ё ;$_ _д _Ё4[_Ф_ _ 41
_
;_ Основные науки и их Определения наук
разделы*
*
,Атмосферные науки Комплекс наук, изучающий физику, химию, динамику земной атмосфе- ту
`
ры от земной поверхности до нескольких сотен километров, а также ї,
Ё
т
влияние Солнца на атмосферу и включающий химию атмосферы,
даэрономию, физику магнитосферы
“
Вулканология
;
Наука о причинах образования вулканов, их развитии, строении, со-
т
*стане продуктов извержении и закономерностях размещения на по-
,
верхности Земли
*
` акцентирующи×ся на выявлении пространственно-временных законо-
А
мерностей
1
Геодезия
Наука, исследующая размеры и форму Земли, ее гравитационное поле.
`
способы изображения земной поверхности на картах и планах
д
1
__
Астрогеодезия
Раздел геодезии, изучающий теорию и методы построения астроно
т
мо-геодезических сетей и определения фигуры, размеров и гравито-
*
`
\
т
ционного поля Земли
т
Геоинформатика
Наука, технология и производственная деятельность, применяющая
А
д
средства информатики для разработки и использования географиче-
у
т
ских информационных систем
Геология
Комплекс наук о составе, строении, истории развития земной коры и
3
размещении в ней полезных ископаемых
Геоморфология
т
Наука о рельефе, изучающая весь комплекс проблем, связанных с по-
;
верхностью Земли
г
,
**Ё*
_
ї~;ЁЁ:І _ Ё
__ :1;
т
г
Й
ЁҐ4:
й*
І
_'
_
›
;И
_-і`«¦~*-Р7
гг*
т
--'ТД Ф
І Разделы геодезии и гидрологии выделены курсивом.

Введение
Продолжение табл
5
*__
_
_
тЙт:стЙ*
'г
9
г т ::_* т*::
1*
:'* т
=тт*тРдт *77 Йтїтттеет тп*
тт
_::1;
:__ __:::
__*Ё1-Ё
Ё__
+*ЙЙ==€
Геостатистика
Наука, применяющая статистические методы в науках о Земле и смеж
ных с ними науках
_“Ь
П
С
'
'“"
"'
'
'*
'
Т
1
**
|
|
її
Іт
так и физические процессы, происходящие в ее твердых сферах, а
также в гидросфере и атмосфере
Геофизика
Комплекс наук, изучающих как физические свойства Земли в целом,
-т
П
Г
ПрЄДЄЛЄНИЯ И МИГраЦИИ В НЄЙ ХИМИЧЄСКИХ ЭЛЄМЄНТОВ
Геохимия
Наука, исследующая химический состав Земли, закономерности рас- ;
кающие
Гидрология суши
Раздел гидрологии, изучающий поверхностные воды суши: реки, озе
ра, водохранилища, болота, ледники
Лимнология
Наука, исследующая континентальные водоемы с замедленным водо-
м (озероведение)
обменом (озера, пруды, водохранилища)
` 0кеанология
Наука, изучающая природные процессы в Мировом океане, его состав,
(океанография)
строение и обитателей
дРусловедение
Наука о русловых процессах
__ ___ __
_
І
_____
Гляциология
Наука о формах льда на земной поверхности (ледников, снежного по-
крова и др.), подземных льдах, строении льдов, их составе, физиче-
-ских свойствах, происхождении и развитии, геологической и геомор
фологической деятельности, географическом распространении
Ё Картография
Наука, включающая теорию, методику и технические приемы создания
`
и использования географических карт, глобусов, карт Луны: планет,
,звездного неба и др.
И
Гидрология
Наука, изучающая природные воды, явления и процессы, в них проте- ум
1
п
'
А
_.
Н
тд
Ь
-«_
Климатология
,Наука, изучающая вопросы климатообразования, описания и класси-
`
фикации климатов земного шара, антропогенное влияние на климат
Кристаллография
Наука о кристаллах и кристаллическом состоянии вещества
Й
` Метеорология
Наука об атмосфере, ее составе, свойствах и протекающих в ней фи-
\
ЗИЧЄСКИХ И ХИМИЧЄСКИХ ПРОЦЄССЗХ
Минералогия
Наука, изучающая минералы, вопросы их генезиса и классификации
ц
*
"
*
'
*
Ф
Г
*__
_
І
7
7 77-
-
7-7
7
7717 7 її»
І
Ф
_]
Палеогеография
*
Наука о физико-географических условиях минувших геологических
эпох
і
А
\
\
\
ту
Т
Ц
т___ _,_
_
__
_
,
_
_
_
т
~*
Йа-
Й-~~
` Палеоокеанология
Наука об океанах геологического прошлого
Палеоклиматология Наука о климатах прошлого и климатической истории Земли
Р
Палеонтология
,
Наука об ископаемых останках растении и животных, реконструирую-
щая по найденным останкам их внешний вид, биологические особен-
ности, способы питания, размножения и др., а также восстанавливаю-
т
цщая по этим сведениям ход биологической эволюции
Петрография
Наука, занимающаяся описанием горных пород
Петрология
Наука, изучающая горные породы, их строение. свойства и происхож-
дение

б
Введение
Окончание табл.
Петрофизика
Наука, изучающая физические свойства горных пород, их минераль-
ный состав, структуру и историю формирования
ні
-
1_ ____
›
Почвоведение
Наука, изучающая происхождение, развитие, строение, состав, свойст-
-ва, географическое распространение и рациональное использование
почв
,
_
І
І
ні
І
1
|_
__ -3
1
_
17
ід
_ Седиментология
Наука, изучающая геологические осадочные отложения
~
ні-аіїпїп-і
і
і
1|
і
12
1:1;-_-і
|
_
_±ц ц-ц
_
ц__т_ _ _л_
І
ттттт
Сейсмология
Наука, изучающая землетрясения, их причины, последствия и меры за-
д
щиты от их воздействия
;± д_
_
*гт
Й
Стратиграфия
Наука об определении относительного геологического возраста оса-
дочных горных пород, расчленения толщ пород и корреляции различ-
ных геологических образований
т
___
_____
Тектоника
Наука о структуре земной коры, типах ее структурных элементов и их _
геотектоника
эволюции
З"тЁ__:Ё"
*Г
ё-* Йа
1--г 1
Бг
іІ
І
І
І
Геосферные оболочки (геосферы) в современных науках о
Земле - условно концентрические, сплошные или прерывис-
тьте оболочки Земли, различающиеся по физическим свой-
ствам и/или химическому составу. Различают внешние гео-
сферы (атмосферу, гидросферу, биосферу и др.) и внутренние
(литосферу, мантию, ядро и др.). К геосферным оболочкам
относят также физические поля Земли - гравитационное,
магнитное, электрическое, тепловое. Среди геосфер особо
выделяется биосфера. В своем существовании и развитии
геосферы неизбежно взаимодействуют между собой.
Атмосфера, гидросфера и биосфера характеризуются не-
постоянными и даже неопределенными границами, однако
по сравнению с другими земными оболочками они в значи-
тельной мере более доступны непосредственному наблюде-
нию. Геосферы глубинных недр Земли, за исключением верх-
него слоя земной коры, изучаются в основном косвенными
(геофизическими) методами, которые дают лишь самое об-
щее представление о структуре недр и их свойствах. Непос-
редственным наблюдениям доступна лишь верхняя часть зем-
ной коры. Ее исследуют с помощью кернов глубоких сква-
жин, таких как, например, сверхглубокая кольская скважина
глубиной около 15 км.
Основная цель курса «Науки о Земле» заключается в изу-
чении основных сведений о прошлом нашей планеты, зако-
номерностях ее существования и развития, строении, процес-

Введение
7
_
сах и явлениях, протекающих в геосферных оболочках, а так-
же о космических объектах, прямо или косвенно влияющих
на эти явления и процессы. Важная особенностъ земных обо-
лочек заключается в том, что в большинстве случаев они вза-
имодействуют друг с другом, в частности с биосферой, ока-
зывая огромное влияние на земную жизнь.
Вопросы, касающиеся наук о Земле, весьма важны для сту-
дентов строительных специальностей, поскольку проектиро-
вание зданий, сооружений, промышленных объектов, протя-
женных линейных трасс (дорожных коммуникаций, линий
электропередачи, трубопроводов) требует наличия достаточно
детальных сведений о природных условиях застраиваемых тер-
риторий. Данные о природных условиях обычно получают в
процессе комплексных инженерных изысканий и специальных
исследований. Материалы данного учебного пособия полезны
также студентам других технических специальностей при
изучении экологических дисциплин, поскольку являются не-
пременным условием правильного и адекватного понимания
существа этих дисциплин. Помимо задач, относящихся к стро-
ительству и экологии, науки о Земле имеют широкое_ приме-
нение при эксплуатации природных ресурсов, в геологической
разведке полезных ископаемых, а также в навигации, транс-
порте, энергетике, промышленности, сельском хозяйстве, ту-
ризме и других сферах хозяйственной деятельности.
Автор надеется, что данное учебное пособие окажется по-
лезным широкому кругу студентов.

ГЛАВА 1
космичєскиг овъєкты, влияющие
нА зємныє явления и пгоцєссы
Земные процессы, включая процессы, протекающие в
биосфере, так или иначе связаны с космическими объектами.
Не является очевидным тот факт, что указанные процессы
ослабевают по мере увеличения расстояний от Земли до кон-
кретных космических объекгов, поскольку космические про-
цессы и явления, характеризующиеся значительными про-
странственными и временными масштабами, существенно
влияют на Солнце, а следовательно, опосредованно и на Зем-
лю. Таким образом, знание основных сведений о космичес-
ких объектах, в том числе находящихся в дальнем космосе,
необходимо при изучении процессов и явлений, происходя-
щих в земных оболочках, и в частности в биосфере.
1.1. Вселенная и галактические объекты
Вселенной принято называть весь существующий матери-
альный мир, безграничный во времени и пространстве и бес-
конечно разнообразный по формам, которые принимает
материя в процессе своего развития. Космические объекты
Вселенной группируются в различные системы, взаимно свя-
занные гравитационными полями.
Та часть Вселенной, которая доступна исследованиям со-
временными астрономическими методами, называется Мета-
галактикой. Последняя состоит из нескольких десятков мил-
ЛИЕІРДОВ ГЕІЛЗКТИК _ ГИГЗНТСКИХ ЗВЄЗДНЬІХ СИСТЄМ, ВКЛЮЧЕІЮ-
ЩИХ СОТНИ МИЛЛИЗРДОВ ЗВЄЗД.

1.1 . Вселенная и галактические объекты
9
Для измерения расстояний в дальнем космосе земная
мера - километр весьма неудобна, поэтому для этой цели ис-
пользуется другая единица - световой год - расстояние,
проходимое световым лучом за один год. Ближайшая к Солн-
цу звезда (Альфа Центавра) находится от нас на расстоянии,
составляющем приблизительно 4 световых года.
Галактика, к которой принадлежит Солнце (наша Галак-
тика), называется Млечный Путь. Центр (ядро) Млечного
Пути находится от Земли на расстоянии 23-28 тыс. световых
лет в направлении созвездия Стрельца. Диаметр Млечного
Пути составляет приблизительно 85 тыс. световых лет. Наша
Галактика включает в себя:
_
поРЯдка 10" звезд с общей массой 10” солнечных масс;
_.
межзвездное вещество (газ, пыль), масса которого оце-
нивается в 5 % массы всех звезд;
_.
космические излучения различных диапазонов волн, а
также гравитационные и магнитные поля.
Пространство между галактиками заполнено газом, разо-
гретым до температуры более 106 К и излучающим электро-
магнитные волны преимущественно рентгеновского диапазо-
на. Концентрация этого газа весьма мала и составляет порядка
103 атомов водорода в кубическом метре, однако суммарная
масса межгалактического газа в Метагалактике соизмерима с
массой всех находящихся в ней галактик.
Характерной чертой Вселенной является неоднородность
концентрации галактик в пространстве. Области повышен-
ной концентрации галактик и галактических систем череду-
ются в пространстве с областями относительной пустоты,
имеющими размеры в сотни миллионов световых лет.
При наблюдении галактик с помощью телескопов они
часто имеют вид светящихся туманностей с относительно яр-
ким ядром в центре и рукавами, закручивающимися по спи-
рали. Такие спиралевидные структуры вращаются вокруг
центров галактик. Пример такой галактики представлен на
рис. 1.1 . Аналогичную структуру представляет собой и галак-
тика Млечный Путь.
Несколько веков назад астрономами было установлено, что
звезды, кажущиеся на первый взгляд неподвижными, движут-
ся друг относительно друга с очень высокими скоростями.

10 Глава 1. Космические объекты, влияющие на земные явления и процессы
Рис. 1.1. Спиральная галактика (фотография с космического телескопа Хаббл)
Открытия прошлого века обогатили человечество новыми
фундаментальными знаниями о Вселенной, и в частности о ее
расширении. Предположение о расширении Вселенной из
сверхплотного состояния было выдвинуто в 1927 г. бельгий-
ским астрономом Ж. Леметром, и уже в 1929 г. американский
исследователь Э. Хаббл с помощью телескопических наблюде-
ний установил, что движение удаленных галактик направлено
от нас. Э . Хаббл также доказал, что скорость убегания галак-
тик пропорциональна расстоянию до них. Позже было уста-
новлено, что процесс расширения Вселенной является резуль-
татом так называемого Большого взрыва.
Изучение спектров излучения звезд показывает, что тем-
пературы поверхности разных звезд неодинаковы. В нашей
Галактике существуют звезды, у которых температура поверх-
ности достигает 10-30 тыс. К, а иногда и выше. Такие звез-
ды, характеризующиеся белым или голубым свечением, полу-
чили название белых звезд. Другие звезды с температурой по-
верхности до 6000 К называют желтыми. Наконец, имеются
относительно холодные -- красные звезды с температурой
поверхности, не превышающей 2-З тыс. К.
По своим размерам звезды подразделяют на три класса -
звезды-гиганты, звезды-карлики и нейтронные звезды. Диа-
метр звезд-гигантов в десятки. и сотни раз превышает диаметр
Солнца. Большинство из таких звезд относится к красным.
Звезды-карлики обладают размерами порядка размера Земли.
Среди них встречаются как белые, так и красные звезды.

1.2 . Солнечная система
11
Звезды-карлики отличаются высокой плотностью вещества,
достигающей 30 тыс. г/смз и более. Нейтронные звезды, име-
ющие диаметр порядка 10 км и массу порядка массы Солнца,
характеризуются очень сильными гравитационными полями.
Такие поля способны вдавливать электроны атомов звездного
вещества в протоны ядер, в результате чего из комбинации
протонов и электронов возникают нейтроньт. По этой причи-
не такие звезды и получили название нейтронных.
Иногда обычные звезды за короткое время, например за
несколько недель и даже дней, становятся очень яркими, уве-
личивая свою светимость в десятки и сотни тысяч раз. Затем,
через несколько месяцев, они возвращаются в свое первона-
чальное состояние. Такие звезды называют новыми. Вспышки
новых звезд наблюдаются довольно часто, обычно несколько
раз в год. Реже (в среднем один раз в 300 лет) наблюдаются
вспышки сверхновых звезд, светимость которых возрастает в
миллионы раз. После вспышки сверхновой звезды ее свети-
мость быстро падает. При этом звезда теряет свое прежнее со-
стояние, превращаясь в нейтронную звезду и потоки быстро
разлетающегося от нее вещества.
1.2. Солнечная система
Как уже отмечалось, Солнце находится на расстоянии
23-28 тыс. световых лет от ядра Млечного Пути. Вместе со
звездами, расположенными вблизи него, Солъще вращается
вокруг ядра со скоростью 200-220 км/с, совершая один оборот
(галактический год) приблизительно за 200 млн лет. Характер-
ной чертой спиралевидного движения скопления звезд вокруг
Центра Млечного Пути является то обстоятельство, что эти
звезды периодически попадают из областей сгущения звезд в
области разрежения. Одьп/гм из немногих исключений из этого
правила является Солнце, находящееся на коротационной
окружности, где положеъше звезд относительно стабильно. Этот
факт весьма благоприятен ДЛЯ Солнечной системы, так как по-
зволяет ей избежать бурных космических процессов и мощных
излучений, которые могли бы привести к серьезным катаклиз-
мам, и в частности к гибели всего живого на нашей планете.

12 Глава 1. Космические объекты, влияющие на земные явления и процессы
Несмотря на колоссальное время, необходимое для по-
лного оборота Солнечной системы вокруг ядра галактики, и
незначительные силы гравитационного взаимодействия с
другими звездными системами, ученые отмечают соответ-
ствующие циклические явления, например вариации гравита-
ционного поля Земли, эпохи горообразования, климатичес-
кие изменения. По мере приближения космических объектов
к Земле их влияние может значительно усиливаться.
1.3. Основные объекты Солнечной системы
и их влияние на Землю
Солнечная система представляет собой небольшую об-
ласть галактики Млечный Путь, сосредоточенную вокруг ее
центрального тела - Солнца. Вокруг Солнца по определен-
ным орбитам обращается множество значительно более мел-
ких тел. В зависимости от их физического состояния, массы
и размеров среди объектов Солнечной системы различают
планеты, их спутники, а также астероиды, кометы, метеори-
ты, космическую пыль и газы. Диаметр Солнечной системы,
если условно ограничить ее размеры орбитой Плутона, соста-
вит около 12 млрд км. Если в качестве критерия размеров
Солнечной системы принять размеры орбит комет, ее диа-
метр увеличится приблизительно до 1,210” км. В первом
случае свет от Солнца до края Солнечной системы достигнет
примерно за 11 часов, а во втором - за 1,25 года.
Главным космическим телом Солнечной системы, оказы-
вающим наибольшее влияние на Землю, является Солнце. Его
масса составляет 1,99°1027 т, радиус -- 6,96°1О5 км. Солнце
представляет собой сильно нагретое тело с температурой по-
верхности около 6ОО0 °С. По расчетам астрофизиков, темпера-
тура солнечных недр достигает 20 миллионов градусов. Колос-
сальные температуры Солнца вызваны протекающими в нем
реакциями термоядерного синтеза, и в первую очередь синтеза
гелия. Вблизи поверхности Солнца наблюдаются неоднород-
ности (гранулы), а также относительно темные участки (пятна)
и вспышки. Последние являются причиной электромагнитных
возмущений, достигающих Земли, которые выражаются в про-

1.3 . Основные объекты Солнечной системы и их влияние на Землю
13
Явлении магнитных бурь, полярных сияний, радиопомех. Сол-
нце обладает собственным магнитным полем, во много раз бо-
лее слабым, чем магнитное поле Земли.
От солнечной короны, представляющей собой внешнюю
оболочку атмосферы Солнца, во всех направлениях в окружа-
Ющее космическое пространство исходит солнечный ветер -
поток ионизированных частиц гелиево-водородной плазмы.
Солнечный ветер движется с высокой скоростью, составляю-
щей вблизи земной орбиты 40О-500 км/с. Концентрация
протонов (и электронов) в потоке солнечного ветра на таком
удалении от Солнца составляет 10--20 частиц в кубическом
сантиметре, а температура плазмы - около 106 К.
К настоящему времени известно 9 планет Солнечной сис-
темы'. Все они вращаются вокруг Солнца практически в од-
ной плоскости, а их орбиты - практически круговые. Враще-
ние всех планет вокруг Солнца происходит против часовой
стрелки, если смотреть с Северного полюса на плоскость эк-
липтики (плоскость земной орбиты). Условно Меркурий, Ве-
неру, Землю и Марс относят к внутренним п.ланетам Солнеч-
ной системы, а Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон - к
внешним. Основные характеристики планет приводятся в
табл. 1.1.
Таблица 1.1. Основные характеристики планет Солнечной системы
1
Планеты Зкваториальный Радиус орбиты,
Средняя
Период
Период
*
1
радиус, км
млн км
плотность,
обращения
вращенияз
~
г/смз
вокруг Солнца”
д
,
___77____
_
ц п1______
____ ____ _
__
1
1
Внутренние планеты
І
І
І
Г
_
_
І
М
ї
Ц
,Меркурия у 2430
57,9
5,59
0,241 Х 5в,тсут-
Ґвс-мера
ьовг
1ов,2
5,22
о,ь15
243 суг. *
*
гг
*т
Т
__
_
_*
__
_7_
_
_
___
__
_
ІМ
__
___і
__
__І І_ _4І_
ік
`т*`|
*Т І7
*кр
,Земля
ьзтв
149,6
5,52
1
-
тсуг.
у
______і___і_______
І В последнее время понятие «планета» вызывает острые дебаты в астрономи-
ческих кругах. В связи с этим Плутон может потерять статус планеты и быть
Отнесенным к классу малых планет, в частности, из-за того, что по своим раз-
МЄРНМ и массе он меньше Луны. Споры усилило открытие в начале 2006 г. по-
тенциальной ІО-й планеты - объекта, получившего временное название 2003
ШВЗІЗ. Один из возможных вариантов решения этой проблемы - введение
2 новой системы классификации планет.
3 В земных годах.
В земных сутках и часах.

14 Глава 1. Космические объекты, влияющие на земные явления и процессы
Окончание табл. 1. 1
*Ч
етг
*Т 7:
т
71* 77
т
к
ї
за :-_
т
Р
_
--1: -
-7 7-
І
_
+_
1'
Планеты Экваториальный Радиус орбиты,
А
Средняя
Период
Период 1
радиус, км
1
млн км
;
плотность,
обращения
вращения* її
г/смз
д вокруг Солнца*
`
Марс
3395
227,9
=
3,97
1,881
1,03 Сут. д
1
Внешние планеты
юпмтер
°
1ов5о
па
^
1,зз
11.вв
9,вч
*Д Сатурн
60 100
1427
0,71
29.46
10,2 ч
(Уран
А
24 воо
гвто
.
1,41
в4,о
1о,в Ч
Нептун
23 500
4490
1,70
164,8
15,7 ч
`, Плуто
1500
5890
1,30
247.7
6,4 Сут.
Н
Внутренние планеты в отличие от внешних характеризу-
ются сравнительно небольшими размерами, высокой средней
плотностью, быстрым вращением вокруг Солнца, медленным
вращением вокруг собственной оси, а также отсутствием
либо малым числом спутников.
Земля
Земля относится к классу внутренних планет Солнечной
системы. Она находится в перигелии (ближайшей к Солнцу
точке своей орбиты) в начале января, в афелии (наиботїее от-
даленной точке орбиты) - в начале июля. Среднее расстоя-
ние Земли от Солнца составляет 149,6 млн км, средняя ско-
рость движения Земли по орбите 29,76 км/с.
Промежуток времени между двумя последовательными
одноименными (верхними или нижними) кульминациями
центра солнечного диска называется истинными солнечными
сутками. Однако пользоваться такой единицей времени по
ряду причин неудобно. Одна из них заключается в том, что
продолжительность истинных солнечных суток меняется по
мере движения Земли по эллиптической орбите. Поэтому на
практике в качестве основной единицы измерения времени
принимают средние солнечные сутки. Их продолжительность
принимается равной 24 часам. Каждый час делится на 60 ми-
нут, каждая минута - на 60 секунд.
Ё В земных годах.
В земных сутках и часах.

1.3. Основные объекты Солнечной системы и их влияние на Землю
15
Промежуток времени между одноименными кульминаци-
ями звезд называется звездными сутками. Вследствие орби-
тального движения Земли за одни звездные сутки Земля не
успевает повернугься к Солнцу тем меридианом, который со-
ответствовал последнему положению кульминации Солнца.
Поэтому солнечные сутки длиннее звездных на 3"'56°.
Период обращения Земли вокруг Солнца Л (время, за ко-
торое Земля совершает полный оборот по своей орбите) со-
ставляет нецелое число суток:
Л = 365,2421988 суток (или 365д5"48"46°).
(1.1)
Дробная часть в выражении (1.1) создает серьезные труд-
ности в создании календарей.
Юлианский календарь основывался на летосчислении Древ-
него Египта и был введен в Римской империи Юлием Цезарем
в 45 г. до н. э . В христианском мире календарь был принят
Никейским церковным собором в 325 г. н. э . В то время день
весеннего равноденствия приходился на 21 марта. Для церкви
день весеннего равноденствия представлял собой важный мо-
мент в определении даты празднования Пасхи. В этом кален-
даре продолжительность года задавалась равной 365,25 суток и
было принято, что обычный год состоит из 365 дней, а один
раз в 4 года объявлялся високосный год, в который добавлялся
один день (29 февраля). Принимая юлианский календарь, цер-
ковные иерархи полагали, что он является идеально точным.
Однако, как выяснилось позже, в нем за каждые 128 лет на-
капливается ошибка в одни сутки.
Это обстоятельство было учтено в григорианским календа-
ре, введенном в католическом мире буллой папы Григория
ХІІІ в 1582 г. (рис. 1.2). В григорианском календаре длитель-
ность года принимается равной 365,2425 суток. Действием
буллы счет дней был передвинут сразу на 10 суток вперед и
последующий после 4 октября 1582 г. день предписывалось
считать не 5, а 15 октября. Тем самым была исправлена
ошибка, накопившаяся со времени Никейского собора, и ве-
сеннее равноденствие вновь пришлось на 21 марта. В григо-
рианском календаре так же, как и в юлианском, предусмат-
ривались високосные годы. При этом стало действовать более
точное правило об установлении високосного года. Год стал

16 Глава 1 Космические объекты, влияющие на земные явления и процессы
Каїспдагіі паре: гспішсі рго Рсіїічітібнз
Ѕд 8. Е. (по хстрогс сеІеЬгапс1і: . дічі-
туіїшс ітідст отеля гссішпді: арргоба-
по . 8: тсгі: Каіепдзгіі аьойтїо .
ЄКЕООКПІЅ РАРА ХІІІ.
Ѕвцуи:Ѕєкчокии 0:1
Щрпреіиая пі пстгіпі .
І Чт Згачіїїітаз Рабогаііз обїсїі тюдгі
4
шт. сапойгсгш под ей, Щ чи: а
Ѕасго Ттідсщіпо Сопсіііо Ѕсді Аройоівсг
гсйггчап Пт: . і1Із ад Ґтст оритот ,Вес
абїтногс, регёусапшг .
9-1- _
Ѕдїтічўїгпт Сопсіііі Ршс; . сот
14 '°1“11дт Фоакапопст , Вгсчіагіі пио-
аие сшат адшпдсгспк . тетрогс татеп
086105» гст тотат сх ірйкз Соасіііі дс-
сгсто ай єюдогішст , 8: Ітхіісіит Кот.
пі Роппбсіз тиіспзт .
_
6.2. Оно Ітст Вгсущїо рггсірце соп-
ттептиг . сдчошт плит , ргесс: Ізадсіітие
діттпаз 11:01: рго Гсйійуис йісьш рсг!'оІчеп~
да: сотрісдішг , аітсшт рсгкіпсгасі ап-
тю: Раіїпг ,. Гсйогптпис сх со рещіеп.
гсснгдп . $о1і$_.
821410: тот тещ-мо; .
52- Моистііцгі пиідет Гсіггссь РЕІУ.
Ргх есе11'ог.по11сг аЬІоІчсж!шп сппчі: ,
этапе сдіфт.
Рис 1.2 . Фрапиент буллы папы Григория ХІІІ
О ВВЄДСНИИ ГрИГ0рИ3І-ІСКОГ0 КЗЛЄНДЗРЯ
считаться високосным, т. е. содержать 366 днеи, если его но-
мер делится без остатка на 4 и не делится на 100 либо номер
года делится без остатка на 400. Однако и григорианскии ка-
лендарь создает погрешности. Ошибка в одни сутки накопит-
ся примерно за 10 000 лет.
В нашей стране григорианский календарь введен в упот-
ребление в 1918 г. Григорианское исчисление дат стало име-
НОВЕІТЬСЯ НОВЫМ СТИЛЄМ.
Географические следствия движения Земли вокруг Солнца
Внутршрдовое изменение продолжительности дня и ночи Нак-
лон экваториальной плоскости Земли к плоскости экгшптшси
составляет 23 27. Поэтому равенство продолжительности дня и
ночи на всех широтах отмечается шшгь в дни весеннею и осен-
него равноденствия. В Северном полушарии между днями ве-

1.3. ОСНОВНЫЕ ООЪЕКТЬІ СОЛНЕЧНОИ СИСТЕМЫ И ИХ ВЛИЯНИЕ На ЗЕМЛЮ
17
сеъшего и осеннего равноденствия продолжительность дня, пре-
вышая 12 часов, возрастает с широтой. В пределах этого периода
севернее северного Полярного круга (широта 66°33') отмечаются
дъш, когда Солъще за горизонт не заходит (полярньпй день), при-
чем число таких дней возрастает при перемещешш наблюдателя
к Северному пошосу. Наоборот, в период между днянш осеъшего
и весеннего равноденствия продолжительность дня становится
меньше 12 часов, далее еще более сокращаясь с цшротой. На
широтах севернее северного Полярного круга отмечаются дни
полярной но=ш, когда не набшодается восхода Солъща. При этом
число дней полярной ночи возрастает при прибтшжении к полю-
су. В Южном полушартш наблюдается обратная картшта.
Смена сезонов в процессе орбитального движения Земли.
Из-за описанного выше внутригодового изменения продол-
жительности дня и ночи на фиксированной широте в разные
месяцы в верхнюю часть атмосферы и на поверхность Земли
поступает разное количество солнечного тепла. В результате
происходит смена сезонов.
Климатические изменения, связанные с колебанием парамет-
ров орбитального движетшя Зем.ли . Согласно теории М. Милан-
ковича (1939 г.) под влиянием гравитационных возмущений со
стороны планет Солнещчой системы происходят периодические
изменения эксцентриситета земной орбиты с периодом около
100 тыс. лет и наклона плоскости земного экватора к эклиптике
с периодом около 40 тыс. лет. Угол наклона экваториальной
плоскости к плоскости эклиптики в течение этого 40-тысяче-
летнего цикла изменяется в пределах от 21°58' до 24°36'. Кроме
того, из-за несферичности Земли при ее суточном вращении
возншсает прецессия зеьшой оси с периодом около 25 тыс. лет.
Несмотря на то обстоятельство, что указанные явления едва за-
метны, оъш чрезвычайно серьезно сказываются на климатичес-
ких изменеъшях, особенно в высоких широтах, и являются при-
чиной возникновения ледниковых периодов.
Географические следствия вращения Земли вокруг своей оси
Смена времен суток. По мере вращения Земли положение
Солнца над фиксированной долготой местности периодичес-
ки изменяется, что приводит к смене времени суток.
РЯЗШЩН В местном ВремЄН_и'нё1ї±р?д:-'їньпг долготах. В фиксиро-
ванный момент времени »имеет Мссігоразница в местном вре-
2-3535

18 Глава 1. Космические объекты, влияющие на земные явления и процессы
мени на 1 час через каждые 15 градусов долготы. При этом
местное время возрастает с запада на восток.
Суточное изменение погоды. Из-за смены времени суток
резко изменяется приток солнечной радиации в атмосферу и
на земную поверхность. Соответственно, происходит измене-
ние метеорологических характеристик, определяющих состо-
яние погоды.
Проявление силы Кориолиса. Эта сила действует на движу-
щиеся тела таким образом, что в Северном полушарии тело
отклоняется вправо от направления своего движения, а в
Южном - влево.
Прнливные процессы в земных оболочках. По мере своего
суточного вращения гравитационное поле Земли возмущается
под влияъшем Луны и Сотшца. В результате в атмосфере, водах
морей и океанов и земной коре наблюдаются приливные явле-
ния. При этом солнечные приливы оказываются приблизи-
тельно вдвое слабее лунных. Солнечные приливы происходят
один раз в сутки, лунные - дважды. Наиболее ярко приливы
проявляются в морских и океанических водах, где приливные
волны могут достигать высоты 10-18 м. Атмосферные прили-
вы наблюдаются на больших высотах и заключаются в незна-
чительном изменении давления. Воздействия Луны и Солнца
на земную кору вызывают упругие деформации, приводящие к
возникновению волн вспучивания с амплитудой в несколько
десятков сантиметров. Следует отметить то обстоятельство, что
за счет гравитационного сжатия нашей планеты возникает
тенденция увеличения скорости ее вращения. Однако неиз-
бежная диссипация энерши приливов и трансформация ее в
тепло способствует снижению скорости суточного вращения
Земли. Этот эффект преобладает над эффектом ускорения вра-
щения от гравитационного сжатия Земли. Результатом являет-
ся увеличение продолжительности суток на 1 секунду за не-
сколько десятков тысяч лет.
Сила Кориолиса играет очень важную роль в формирова-
нии движений в атмосфере и гидросфере. Поэтому рассмот-
рим ее подробнее.
Если через її обозначить вектор скорости тела, движуще-
гося вдоль земной поверхности, в атмосфере или в водной
среде, а через Ё2 - вектор угловой скорости вращения Земли,

1.3 . Основные объекты Солнечной системы и их влияние на Землю
19
Ґ1
Северноепушарие
ОБ
Юноеполушарие
ОЛ
Ю
Ж
Ю
Ю
Отклонение
ОТКЛОНЄНИЄ
вправо
влево
Рис. 1 .3 . Иллюстрация действия силы Кориолиса
ускорение Кориолиса будет определяться следующим выра-
жением, известным из курса механики:
д, =2[о×з].
(1.2)
Направим горизонтальные оси координат в восточном (х)
и северном (у) направлениях. Тогда выражения для составля-
ющих кориолисового ускорения примут следующий вид:
ад =2!2т›у віпф, аду = -2(2т›,, зіпф,
(1.3)
ГДЄ Ух И Уу _ ВОСТОЧНЗЯ И СЄВЄРНЕІЯ СОСТЕІВЛЯЮЩИЄ СКОРОСТИ
движения, ф -- широта, на которой находится движущееся
тело. При этом модуль ускорения Кориолиса составляет:
а,, =2От›$іпф.
(1.4)
ЗДЄСЬ У - МОДУЛЬ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ТЄЛ8.
Используя выражение (1.3), легко убедиться, что в Север-
ном полушарии тело отклоняется вправо от направления сво-
его движения, а в Южном - влево (см. рис. 1 .3). Наглядным
примером действия силы Кориолиса является маятник Фуко.
При совершении колебаний движение нити маятника не про-
21

20 Глава 1. Космические объекты, влияющие на земные явления и процессы
исходит в одной плоскости. Поверхность, в которой находит-
ся нить маятника, постоянно поворачивается вправо в Север-
ном и влево в Южном полушариях.
В наибольшей степени сила Кориолиса, как это следует
из выражения (1.4), проявляется вблизи полюсов и отсутству-
ет на экваторе.
Из формулы (1.2) следует, что сила Кориолиса направлена
перпендикулярно к вектору скорости движения. Поэтому она
не изменяет энергии движения тела.
Отметим, что сила Кориолиса пренебрежимо мала по
сравнению с силой тяжести. В этом легко убедиться, прини-
мая скорость движения и широту местности равными соотве-
тственно 10 м/с и 45°:
ет. /в=ї1ї“-Ё:-"Ё=2,1-10-4,
(15)
где Т = 86 400 с - период суточного вращеъшя Земли, 3 = 9,81
м/с2 - ускорение свободного падения. Тем не менее, как это
будет видно в последующих главах, сила Кориолиса является
определяющей в формировании атмосферных и океанических
вихревых движений. Роль ее также значительна в гидрологи-
ческих процессах при формировании рельефа берегов.
Луна
Значительное влияние на Землю оказывает ее спутник -
Луна, центр которой находится от центра Земли на расстоянии
384 400 км. Луна оказывает значительные возмущающие воз-
действия на нашу планету, наиболее ярко выраженные из ко-
торых - отмеченные выше приливные явления. По своим
размерам Луна значительно меньше Земли, ее объем составля-
ет приблизительно %0 объема Земли. Учитывая, что масса
Луны составляет %2 массы Земли, легко убедиться, что сред-
няя плотность Луны равна 0,61 средней плотности Земли.
Луна обращается вокруг Земли по практически круговой
орбите. Наклон плоскости лунной орбиты к плоскости зем-
ного экватора изменяется от 18°18' до 28°36'. Период суточно-
го вращения Луны составляет приблизительно 27,5 суток и в

1.3 . Основные объекты Солнечной системы и их влияние на Землю
21
ТОЧНОСТИ СОВПЗДЗЄТ С ПЄРИОДОМ ЄЄ ООРЕІЩЄНИЯ ВОКРУГ ЗЄМЛИ,
ПОЭТОМУ С ЗЄМЛИ ВИДНО ТОЛЬКО ОДНО ЛУННОЄ ПОЛУІЛЕІРИЄ.
В далеком прошлом скорость вращения Луны вокруг ее
оси была гораздо выше. В связи с этим в твердом теле Луны
происходили приливные процессы, вызванные гравитацион-
ным воздействием Земли. Из-за превращения в тепло энер-
тии упругих приливных деформаций происходило медленное
торможение вращательного движения Луны до того момента,
пока его период не сравнялся с периодом орбитального дви-
жения Луны вокруг Земли. В настоящее время приливный
горб вспучивания неподвижен и находится на линии, соеди-
няющей центры Земли и Луны.
Вследствие наличия небольшого эксцентриситета лунной
орбиты орбитальное обращение Луны в отличие от ее суточ-
ного вращения происходит с переменной скоростью. В ре-
зультате возникает либрация (покачивание Луны), которая
позволяет в течение месяца наблюдать с Земли около 60%
лунной поверхности.
Астероиды, кометы, метеориты, метеоры
Следующий класс объектов Солнечной системы'- астеро-
иды, являющиеся небольшими планетоподобными небесны-
ми телами, вращающимися вокруг Солнца по сильно вытяну-
тым эллиптическим орбитам. Размеры астероидов колеблют-
ся в пределах от порядка одного до сотен километров
(Церера - 770 км, Паллада - 490 км, Веста - 380 км, Юно-
на - 190 км). Общая масса всех известных астероидов (свы-
Рис. 1.4. Фотоснимок астероида Эрос, выполненный станцией ІЧЕАК (США)
с расстояния 1800 км

22 Глава 1. Космические объекты, влияющие на земные явления и процессы
ше 2000) не превышает одной тысячной массы Земли. Пред-
ставление о форме этих небесных тел дает снимок астероида
Эрос, выполненный американской космической станцией
ІЧЕАК с расстояния 1800 км от его поверхности (рис. 1.4).
Несмотря на относительно небольшое число астероидов в
Солнечной системе, возможность их падения на Землю впол-
не реальна. Существующие статистические оценки повторяе-
мостей падения астероидов (табл. 1 .2) показывают, что слу-
чаи столкновений астероидов с Землей не так уж редки.
Таблица 1.2. Вероятность падения на Землю астероидов разных размеров
Й
> *-~-
-
-
1:1
___1__ 1
_ц ===
_
-
-
1"
~і-_____'т
-
___
Диаметр астероида
10м
100 м
1км
10 км
100 км
Частота падения,
4 года
1 тыс. лет 250 тыс. лет 70 млн лет
Несколько
1разв:
млрд лет
Последствия падения астероидов на Землю весьма драма-
тичны. Падая на твердую земную поверхность, астероиды со-
здают крупные кратеры, инициируют извержения вулканов и
поднимают в атмосферу огромное количество пыли.
В последние годы ученым удалось обнаружить гигантские
фрагменты кратера диаметром около 480 км. Один из этих
фрагментов находится под антарктическим льдом на глубине
почти 2 км, а другой - на юге Австралии. Предполагается,
что это следы астероида диаметром 48 км, отколовшего около
250 млн лет назад Австралию от Антарктического континен-
та. В 90-е годы прошлого столетия с помощью космических
снимков был обнаружен другой гигантский кратер - след па-
дения около 65 млн лет назад астероида диаметром 6-12 км
на полуостров Юкатан (Мексика). Место падения астероида
представляет собой шгантскую воронку 180-километровой
ширины и 900-метровой глубины. Этому астероиду приписы-
вают причину гибели динозавров и более 70-75 % разновид-
ностей фауны и флоры, ранее населявших Землю. На земной
поверхности и океаническом дне обнаружены также другие
многочисленные свидетельства столкновений астероидов с
Землей.
Несмотря на драматизм глобального масштаба от падения
астероидов на твердую земную поверхность, большинство
специалистов считает, что падение астероида в океан, вызы-

1.3. Основные объекты Солнечной системы и их влияние на Землю
23
_
вая катастрофические волны цунами, значительно опаснее.
При таком падении высота волн цунами может достигать со-
тен метров.
Следует отметить, что за время существования Земли на
ее поверхность выпали миллионы астероидов и крупных ме-
теоритов. Об этом наглядно свидетельствует пример рельефа
лунной поверхности, испещренного гигантскими кратерами.
Разумеется, воздействие от падения астероидов и на нашу
планету оказалось более чем значительным.
ОТМЄЧЕІЯ РЄЭЛЬНУІО ОПЗСНОСТЬ СТОЛКНОВЄНИЯ ЗСТЄРОИДОВ С
Землей, правительства ряда стран предпринимают меры по
мониторингу движения астероидов и предупреждению насе-
ления об их потенциальной опасности. Более того, разраба-
тываются вполне реальные проекты уничтожения астероидов,
приближающихся к Земле на опасные расстояния. О реаль-
ности угрозы столкновения астероидов с Землей говорит тот
факт, что к настоящему времени известно около 900 астерои-
дов, пересекающих орбиту Земли (приблизительно 40 % от
общего числа астероидов).
В 2014 г. Земле угрожает столкновение с гигантским асте-
роидом, диаметр которого составляет почти 1 км. Хотя веро-
ятность столкновения составляет один шанс из 909 тысяч,
принято решение о проведении наблюдений за движением
астероида. Если события будут развиваться по наихудшему
сценарию, то катастрофа произойдет 21 марта 2014 г. и при
этом могут погибнуть миллиарды людей.
Менее массивные небесные тела -- кометы (рис. 1 .5), на-
зываемые «хвостастыми звездами», имеют туманный вид. Ко-
меты, так же как и астероиды, обращаются вокруг Солнца по
эллиптическим орбитам с большими эксцентриситетами.
Ежегодно астрономы и астрофизики открывают 5-7 новых
комет, и довольно часто (один раз в 2-3 года) вблизи Земли
и Солнца проходит яркая комета с большим хвостом. Это са-
мые протяженные объекты Солнечной системы. При прибли-
жении к Солнцу кометы принимают эффектный вид, нагре-
ваясь под действием солнечного тепла так, что газ и пыль
слетают с их поверхности, образуя яркий хвост. Свечение ко-
мет бывает настолъко ярким, что оно может проникать сквозь
облака, затмевая Луну. Данные о массах комет в настоящее

24 Глава 1. Космические объекты, влияющие на земные явления и процессы
Рис. 1.5. Фотоснимок кометы Хейла-Боппа, выполненный с помощью
1-метрового телескопа Специальной астрофизической обсерватории РАН
время весьма ориентировочны. Считается, что они варьиру-
ются в диапазоне от 10 до 10” т.
У КОМЄТ РЗЗЛИЧЗЮТ ТРИ ЧЕІСТИІ ЯДРО, ГОЛОВУ И ХВОСТ.
Размеры ядра, где сосредоточена основная масса кометы,
незначительны и не превышают нескольких километров. Не-
большое по размерам ядро - единственная твердая часть ко-
меты, в которой сосредоточена почти вся ее масса. Поэтому
ядро является первопричиной всего комплекса кометных яв-
лений. Ядра комет до сих пор все еще недоступны телескопи-
ческим наблюдениям, так как они вуалируются окружающей
их светящейся материей, непрерывно истекающей из ядер.
Считается, что ядра комет состоят из тугоплавких каменис-
тых частиц и замороженных воды, метана, углекислого газа и
других веществ. В ядрах ледяные слои могут чередоваться с
пылевыми слоями.
Голова кометы представляет собой наиболее светящуюся
часть кометы, состоящую из разреженного газа, включающе-
го углерод, циан, углеводороды и гидроксил. Размеры головы
кометы многократно превышают диаметр Земли.
Хвост кометы на больших расстояниях от Солнца невелик
и зачастую отсутствует. По мере приближения к Солнцу дли-
на хвоста увеличивается и может достигать десятков миллио-
нов километров. При этом в результате влияния на комету
солнечного ветра ее хвост всегда направлен от Солнца.

1.3. Основные объекты Солнечной системы и их влияние на Землю
25
_
Значительный интерес для науки представляют метеори-
ты - твердые тела космического происхождения, падающие
на поверхность Земли. Метеориты - единственные из незем-
ных тел, доступные непосредственному изучению. Ежегодно
на поверхность нашей планеты падает свыше 10 тыс. метео-
ритов, большинство из которых, к сожалению, бесследно ис-
чезает, попадая в океаны, моря или незаселенные районы.
В настоящее время зарегистрировано несколько тысяч метео-
ритов. Среди наиболее известных из них - Гоба (Намибия,
масса 60 т) и Кейп-Йорк (Гренландия, масса 33 т). Самые
мелкие из известных метеоритов имеют массу меньше одного
грамма.
Различают три основных класса метеоритов: железные,
каменные и железокаменные.
Железные метеориты состоят в основном из никелистого
железа. В земных горных породах естественный сплав железа
с никелем не встречается, поэтому присутствие никеля в кус-
ках железа указывает на его космическое происхождение.
Включения никелистого железа имеются в большинстве
каменных метеоритов, поэтому космические камни, как пра-
вило, тяжелее земных. Характерным признаком *каменных
метеоритов (хондритов) является наличие внутри них округ-
лых образований - хондр. Последние состоят из того же ве-
щества, что и весь остальной метеорит, но на его срезе выде-
ляются отдельные зерна, происхождение которых до сих пор
не вполне понятно.
Третий класс метеоритов - железокаменные, представля-
ющие собой куски никелистого железа с вкраплениями зерен
каменистых материалов.
Среди метеоритов, падающих на Землю, большинство от-
носится к классу каменных. Это обстоятельство указывает на
преобладание таковых и в космосе. Что же касается находок,
то среди них чаще встречаются железные метеориты, по-
скольку они более прочные и лучше сохраняются в земных
условиях.
В большинстве случаев метеориты являются осколками
астероидов, пролетающих между орбитами Марса и Юпитера.
Метеорами называют явления вспышки, возникающие на
высотах 80-130 км при вторжении в земную атмосферу мел-

26 Глава 1. Космические объекты, влияющие на земные явления и процессы
ких космических частиц (метеорных тел). Обладая высокими
скоростями, они при взаимодействии с воздухом раскаляются
и полностью сгорают, производя впечатление «падающих
ЗВЕЗД».
Еще сотни лет назад было обнаружено любопытное явле-
ние, заключающееся в том, что метеоры двигаются в небе
так, словно истекают из одной точки, которую стали назы-
вать радиантом метеорото потока. На самом деле истекание
метеоров из одной точки - явление кажущееся. Дело в том,
что принадлежащие одному потоку частицы летят в атмосфе-
ре по параллельным траекториям, а в перспективе они кажут-
ся исходящими из одной точки. Подобные явления, именуе-
мые «звездными дождями», время от времени (один раз в не-
сколько десятков лет) повторяются. Другие метеорные
потоки не дают такого большого числа метеоров, зато повто-
ряются ежегодно.
Причиной метеорных потоков являются кометы, пролета-
ющие вблизи Солнца. Поскольку при сближении с Солнцем
ледяная фаза ядра кометы испаряется, происходит увлечение
твердых пьшинок и песчинок испаряющимся потоком. Наи-
более мелкие из них уносятся солнечным ветром за пределы
Солнечной системы, а более тяжелые окружают ядро кометы.
При приближении к Земле эти частицы попадают в земную
атмосферу, где быстро сгорают, выделяя яркое свечение.
Помимо метеоров, летящих к Земле в метеорных потоках,
наблюдаются и другие - спорадические метеоры, которые
потоков не образуют. По своему происхождению и составу
они схожи с падающими на Землю метеоритами.

ГЛАВА 2
ФИЗИЧЕСКИЕ ПОЛЯ
'
Важную роль в жизни нашей планеты играют физические
поля: гравитационное, магнитное, электрическое, тепловое.
Ниже рассматриваются их основные особенности.
2.1. Гравитационное поле
Гравитационное поле в науках о Земле интерпретируется
как совокупность гравитации в ее физическом смысле и
инерционной центробежной силы, вызьтваемой суточным
вращением Земли. Так, при приближении к экватору сила тя-
жести, хотя и незначительно, уменьшается. По этой причине
запуски ракет-носителей искусственных спутников Земли бо-
лее экономичны в низких широтах. Необходимо отметить,
что, несмотря на небольшое уменьшение ускорения силы тя-
жести на экваторе в сравнении со средними широтами, эф-
фект в расходе ракетного топлива на единицу массы, выводи-
мой в космос, весьма значителен.
Основной характеристикой гравитационного поля Земли
является его напряженность или ускорение силы тяжести.
В качестве единицы измерения гравитационного поля ис-
пользуется гал (Гал) - ускорение в 1 см/с2. В среднем по
земному шару напряженность гравитационного поля состав-
ляет приблизительно 981 Гал. При изучении аномалий грави-
тационного поля Земли в гравиметрии используется более
мелкая единица - миллигал (мГал), равная 10'3 Гал. Обычно
аномалии гравитационного поля характеризуются величина-
ми, составляющими несколько мГал.
В качестве общепринятого приближения для расчета гра-
витационного ускорения (в миллигалах) на уровне моря и на

28
Глава 2. Физические поля
широте ф используется формула, предложенная Международ-
ным геофизическим и геодезическим союзом в 1971 г.:
3 = 91воз1,в5(1 + о,оо5зо24 51112 Ф-о,ооооо59 51112 24,). (2.1)
Эта формула получена для модели Земли, имеющей фор-
му двухосного эллипсоида.
Влияние гравитационного поля Земли на геосферные
оболочки огромно. Оно во многом определяет движения ат-
мосферы, тидросферы и литосферы, процессы внешней и
внутренней геодинамики.
Специальные высокоточные измерения ускорения силы
тяжести позволяют построить карты гравитационного поля
Земли. На таких картах наряду с указанной тенденцией
уменьшения напряженности гравитационного поля отмеча-
ются его значительные искажения - положительные и отри-
цательные гравитационньте аномалии. Анализ аномалий гра-
витационного поля позволяет теологам определять залежи
полезных ископаемых. При положительных аномалиях харак-
терно залегание в недрах плотных горных пород, которые об-
ычно являются металлическими рУдами. Отрицательные же
аномалии связаны с залеганием менее плотных масс, таких
как, например, нефть, газ, каменная соль и др.
2.2. Магнитное поле
Земля обладает собственным постоянным магнитным по-
лем, создаваемым самой планетой, и представляет собой по-
стоянный магнит. Считается, что магнитное поле Земли воз-
никает в частично ионизованном земном внешнем Ядре, ко-
торое вращается быстрее, чем поверхность планеты.
В результате взаимодействия с солнечным ветром земное
магнитное поле приобретает несимметричную форму с протя-
женным шлейфом на ночной стороне Земли. На рис. 2.1 дана
иллюстрация формы магнитного поля Земли. Для наглядности
система силовых линий магнитного поля изображена без учета
деформации магнитного поля от воздействия солнечного вет-
ра. Воздействие Солнца, особенно в периоды его активности,
вызывает нестационарные возмущения магнитного поля Зем-

2.2. Магнитное поле
29
›-ігіітпуд,
Рис. 2.1 . Силовые линии магнитного поля Земли
ли. Пространственная неоднородность магнитного поля вбли-
зи земной поверхности связана с намагниченностью некото-
рых горных пород, создающих его аномалии.
Мапштные полюса Земли не совпадают с географическими,
но располагаются относительно близко от них. При _этом зем-
ные магнитные полюса расположены несимметричъю относи-
тельно центра Земли. Свои обозначения магнитные полюса,
так же как и любые постоянные магниты, получили еще в
Средние века на основании свойств компаса. Тот магнитный
полюс стрелки компаса, который указывает на север, называ-
ется Северным (положительным), и наоборот, дРУГой полюс
компаса - Южным (отрицательным). Из›того факта, что каж-
дый полюс постоянного магнита притягивается к противопо-
ложному полюсу другого магнита, следует, что вблизи Север-
ного географического полюса расположен Южный магнитный
полюс Земли, а вблизи Южного географического -- Северный
магнитный полюс. Таким образом, силовые линии магнитного
поля Земли выходят из Северного магнитного полюса и закан-
чиваются на Южном.
На основании исследований последних лет было установ-
лено, что магнитные полюса постоянно перемещаются и за
последние 160 млн лет смена полюсов происходила около 100
раз. С момента последней смены полюсов прошло 720 тыс.
лет. Согласно данным исследователей, в течение последних

З0
Глава 2. Физические поля
150 лет магнитное поле Земли меняется особенно быстро.
Помимо миграции полюсов, изменяется и его средняя по
планете напряженность: за эти 150 лет она уменьшилась при-
близительно на 10%. В настоящее время Южный магнитный
полюс находится на севере Канады в 7,3 угловых градусах
(800 км) от Северного географического полюса. Северный же
магнитный полюс располагается в 26,0 угловых градусах
(2200 км) от Южного географического. Ученые прогнозиру-
ют, что Южный магнитный полюс через 50 лет может пере-
меститься с севера Канады в Восточную Сибирь.
Магнитное поле Земли обладает защитными свойствами
от проникновения в нижние слои атмосферы и на земную
поверхность быстрых заряженных частиц (электронов и про-
тонов), переносимых солнечным ветром.
Магнитное поле искривляет траектории движения элек-
тронов и протонов таким образом, что значительная часть из
них, навиваясь вокруг сгшовых линий магнитного поля Земли,
огибает Землю и уносится шлейфом магнитного поля в даль-
ний космос. Другая часть, оказывающаяся в относительной
близости к Земле, увлекается близким магнитным полем и об-
разует радиационные пояса, в которых частицы, как в магнит-
ных ловушках, перемещаются туда и обратно по спиралеобраз-
ным траекториям между магнитными полюсами планеты за
время порядка долей секунды. В полярных областях некото-
рые частицы вторгаются в верхние слои атмосферы, вызывая
полярные сияния. Радиационные пояса Земли простираются
от высот около 500 км до расстояний в десятки земных радиу-
сов. Некоторые частицы все же достигают земной поверх-
ности. Плотность потока заряженных частиц, проникающих
сквозь атмосферу и достигающих земной поверхности вблизи
машитных полюсов, в десятки раз больше, чем в других райо-
нах земного шара. К счастью, магнитные полюса находятся в
незаселенных районах без каких-либо серьезных признаков
жизни. Однако перспектива перемещения полюсов в дРУГие
районы подвергает биосферу серьезной опасности.
В различных прикладных -задачах, большей частью свя-
занных с полевым использованием топографических карт,
например, в геологии, военном деле и др., возникает необхо-
димость нанесения на карты положения тех или иных объек-

2.2 . Магнитное поле
31
тов, координаты которых определяются с помощью магнит-
ного компаса. На бланках используемых топографических
карт наносится широтно-долготная сетка. При нанесении на
такие карты различных объектов их положение, определяе-
мое компасом, который указывает направление не на геогра-
фический, а на магнитный полюс, неизбежно приводит к
ошибкам в определении азимутов'. Поэтому возникает необ-
ходимость внесения поправок на показания компаса. Для
уточнения направления на север на бланках топографических
карт отмечают величину магнитного склонения - угла между
географическим меридианом данной местности и направ-
лением северной магнитной стрелки компаса. Мапштное
склонение местности может быть западным или восточным.
В первом случае северная магнитная стрелка отклоняется к
западу от меридиана, а во втором - к востоку. Проекция си-
ловой линии магнишого поля на поверхность Земли, т. е. ли -
ния, вдоль которой устанавливается магнитная стрелка, на-
зывается магнитным меридианом.
Если магнитную стрешсу подвесить на нити, она, ориенти-
руясь вдоль силовой линии машитного поля Земли; образует
некоторый угол с горизонтальной плоскостью. Такой угол на-
зывается магнитным наклонештем. В Северном полушарии ко-
нец стрелки, направленный на север, рпускается вниз, а в
Южном - наоборот, поднимается вверх. Магнитное наклоне-
ние достигает -90° на Южном магнитном полюсе и +90° на
Северном. Линия на поверхности земного шара, где магнит-
ное наклонение равно нулю, называется магнитным экватором,
положение которого близко к географическому экватору.
В различных прикладных задачах, в частности в геологии,
широко используются карты магнитного поля вблизи земной
поверхности. Такие карты строятся на основании результатов
магнитометрических измерений. Пространственные искаже-
ния регулярности картины магнитного поля у поверхности
Земли (магнитные аномалии) позволяют в геологоразведке
осуществлять поиск железосодержащих руд.
1 Азимут -- угол между плоскостью меридиана точки наблюдения и вертикаль-
ной плоскостью, проходящей через эту точку и наблюдаемый объект. Отсчи-
тывается по часовой стрелке (в геодезии от севера, в астрономии - от юга).

32
Глава 2. Физические поля
2.3. Электрическое поле
Электрическое поле Земли - естественное электрическое
поле Земли как планеты, которое наблюдается в твердом теле
Земли, в морях и океанах, а также в атмосфере. Оно обусловтш-
вает разштчные физические процессы и явлеъшя, происходящие
в земных оболочках. Электрическое поле атмосферы в значи-
тельной мере определяется ее электропроводностью, которая, в
свою очередь, зависит от таких факторов, как проникновение
заряженных частиц в атмосферу, воздействие на атмосферу
ионизирующего ультрафиолетового излучения Солнца и др.
Наиболее доступно для изучения электрическое поле ат-
мосферы, которое является неотьемлемой частью электро-
магнитного окружения Земли. Внутренние сферы Земли, а
также гидросфера (за исключением атмосферной воды) обла-
дают суммарным отрицательным электрическим зарядом по-
рядка 3-105 Кл. При этом атмосфера в целом заряжена поло-
жительно. В частности, в ионосфере обнаружен значитель-
ный положительный объемный заряд. Таким образом,
система «Земля-атмосфера» представляет собой гигантский
конденсатор, в котором электрическое поле направлено
сверху вниз. Как показали многочисленные исследования, у
поверхности Земли при спокойной погоде напряженность
электрического поля составляет в среднем 70-130 В/м и быс-
тро падает с высотой (рис. 2 .2). Наибольших значений напря-
женность достигает в средних широтах, а при перемещении к
полюсам и экватору снижается. Разность потенциалов между
Землей и ионосферой достигает 250 кВ.
Как уже было отмечено, у земной поверхности напряжен-
ность электрического поля составляет в среднем порядка 100
В/м. Однако разность потенциалов в 160-180 В, соответству-
ющая человеческому росту, не оказывает на человека никако-
го воздействия. Данное обстоятельство связано с тем фактом,
что тело человека является проводником, а внутри проводни-
ка разности потенциалов быть не может. Форма электричес-
кого поля, в свою очередь, вблизи человеческого тела иска-
жается в сравнении с его естественной формой.
Такие факторы, как облака, осадки, метели, туманы, пыль-
ные бури, извержения вулканов, выбросы пара и дыма про-

2.4 . Тепловое поле
33
Н, км
4
3
2
2
1
1
о
во
1оо В В/М
Рис. 2.2. Изменение напряженности электрического поля по высоте:
1 -- над поверхностью океанов, 2 - над континентами
мышленньтми предприятиями, активно стимулируют проявле-
ния атмосферного электричества. При этом облака и осадки
играют первостепенную роль. Наиболее внушительны элек-
трические поля в кучево-дождевьтх (грозовых) облаках. Плот-
ность объемных зарядов в таких облаках на порядки выше,
чем в безоблачной атмосфере. Линейные молнии, образующи-
еся в грозовых облаках, имеют протяженность от нескольких
до нескольких десятков кгшометров. Электрические токи мол-
ний достигают десятков, а иногда и сотен тысяч ампер.
Иногда при напряженности 500-1000 В/м и более, осо-
бенно в горной местности и на море, вблизи острых предме-
тов, например горных вершин, верхушек корабельных мачт
и пр., возникают коронные электрические разряды, сопро-
вождаемые характерным свечением, - огни Святого Эльма.
С электрическим полем атмосферы связано также образова-
ние шаровых молний.
В земных недрах на конфигурацию электрического поля
оказывают влияние горные породы. Поэтому измерение
электрических токов в грунтах и горных породах широко
применяется в геологии.
2.4. Тепловое поле
Температурный режим приповерхностного слоя литосфе-
ры, процессы замерзания и протаивания почвы во многом
определяют условия жизни живых организмов.
3-3535

34
Глава 2. Физические поля
Тепловое поле Земли формируется под влиянием следую-
щих источников тепла:
_
солнечной энергии;
_
геотермической энергии, поступающей из глубинных
недр планеты;
_
тепла, выделяемого при диссипации механической энер-
гии океанических приливов и связанного с ними замедления
суточного вращения Земли;
_
тепла, выделяемого при извержении вулканов;
_
тепла, выделяемого в результате землетрясений.
Количественные оценки энерговьщеления от этих источ-
ников приводятся в табл. 2 .1.
Таблица 2.1 . Энерговыделение на Земле от различных источников
1
Источники энергии
'
Энерговыделение, Дж/год
._
._.____.._
..
___..
_ь
Солнечная энергия
-
1025
Геотермическая энергия
10”
Д
19
`
Тепло, выделяемое вследствие замедления суточ-
З-10
1
О
ного вращения Земли
1
Тепло, выделяемое при извержении вулканов
_
2.5-10”
і
^
Тепло, выделяемое в результате землетрясений
10”
ї
___ ___
___.__._
_
_; __ ____
___›__.___- Й
___
_
____._
___ ____.
_
_
_
___-_-__
__
___.______ї__і 4
Несмотря на то что самое большое количество энергии
Земля получает от Солнца, лишь очень малая его часть про-
никает в глубь планеты. Остальная часть энергии Солнца из-
лучается обратно в космическое пространство. Что же касает-
ся температуры земной поверхности, то она ориентировочно
на 99,5 % определяется потоком солнечного излучения, на
0,5 % - потоком теп.ла, поступающего из глубинных земных
недр. Другие источники из перечисленных в табл. 2.1 крайне
незначительно сказываются на тепловом поле земных недр.
При увеличении глубины проникновения в глубь недр
Земли роль Солнца резко уменьшается и на глубинах, превы-
шающих 10-30 м, становится ничтожной. Начиная с таких
глубин, называемых поверхностью постоянной температуры,
изменение температуры в годовом ходе отсутствует. Приток
тепла, как от Солнца, так и из земных недр, характеризуется

2.4 . Тепловое поле
35
существенной неоднородностью и определяется как свой-
ствами земной поверхности, так и строением литосферы.
По мере продвижения в глубь земных недр их температу-
ра повышается. Так, в шахтах на глубине 1 км температура
составляет 30-35 °С. Величинами, характеризующими сте-
пень роста температуры с глубиной, являются геотермичес-
кий градиент и геотермическая ступень. Геотермический гра-
диент - величина изменения температуры при перемещении
в глубь Земли на 100 м. Геотермическая ступень - глубина, на
которую нужно опуститься от исходной, чтобы температура
земных недр возросла на 1 °С.
Средъше по планете значения геотермического градиеггга и
геотермической ступеъш составляют соответственно 3 °С/ 100 м
и 33 м. Геспершгческшїт градиент и геотермическая ступень не
зависят от ктшматического режшиа местности, и в частности от
среднегодовой температуры поверхности Земтш. Однако они су-
щественно изменяются в разных геологических условиях. Так, в
районе теплых геотермальных источншсов Кавказских Мине-
ральных Вод геотертчшческая ступень, обусловлеъшая натшчием
на сравнительно небольших глубштах горяьшх вод, составляет
всего около 1,5 м. В некоторых районах Южной Афрш<и, где со-
средоточены мощные скальные породы, геотермическая ступень
достшает 110 м. Также ветшки значения геотерхчшческой ступеъш
в зонах вечной мерзлоты в слое промерзаьшя грунтов. Соотве-
тственно геотерштческши ступеням варьируются и геотертчшчес-
кие градиенты. Относительно стабильный рост температуры в
глубь Земли набшодается до тлубшт 15-20 км, ниже которых ге-
отермический градиент уменьшается.
Существующие теории дают оценку температуры глубин-
ных недр Земли в 3-6 тыс. °С. В настоящее время имеются
две гипотезы разогрева внутренних недр Земли. Согласно од-
ной из них Земля, как и дРУГие планеты Солнечной системы,
образовалась из раскаленной газовой массы, отделившейся от
Солнца. В этом случае внутреннее тепло Земли можно рас-
сматривать как остаточное, полученное от Солнца. Другая ги-
ПОТЄЗ3 ПРЄДПОЛЕІГЗЄТ СУЩЄСТВОВЗНИЄ ЯДЄРНОГО РЕІСПЭДЗ ТЯЖЄ-
ЛЬІХ ЭЛЄМЄНТОВ С ВЬІДЄЛЄНИЄМ ООЛЬШОГО КОЛИЧЄСТВ3 ТЄПЛЗ.
зі

ГЛАВА 3
ФОРМА И СТРОЕНИЕ ЗЕМНОЙ
ПОВЕРХНОСТИ
3.1. Форма Земли
Форма Земли представляет собой одну из важнейших задач
геодезии, гравиметрии и геофизики. В древности и Средневе-
ковье считалось, что Земля имеет правильную сферическую
форму, но это верно лишь в первом приближении. Позже вы-
яснилось, что в большей степени Земля имеет приплюснугую
у полюсов форму и напоминает двухосный элтшпсоид. Совет-
скими геодезистами Ф. Н. Красовским и А. А . Изотовым в
1940 г. было установлено, что длина экваториального радиуса
Земли составляет 6 399 627 м, а полярного - 6 378 245 м и, та-
ким образом, величина среднего полярного сжатия составляет:
а=“"д- 1.
(ап
а
2983
Следующим приближением является трехосный эллипсо-
ид, у которого в экваториальной плоскости одна из полуосей
эллипса длиннее другой на 213 м. Такой эллипсоид получил
название трехосного эллипсоида Красовского. Дальнейшее
уточнение формы Земли с помощью искусственных спутни-
ков показало, что полярные полуоси Северного и Южного
полушарий неодинаковы: южная полуось короче северной
приблизительно на 30 м.
Более реальной форме Земли отвечает геоид - уровенная
поверхность, перпендикулярная в каждой точке вектору силы
тяжести, совпадающая с поверхностью воды в океанах и мо-
рях в спокойном состоянии и представляющая под материка-

3.2. Структура земной поверхности
37
_
Рис. 3 .1. Схематическое изображение геоида. Для наглядности пропорции
высот геоида искажены
ми гипотетическое продолжение поверхности Мирового оке-
ана. Физический смысл геоида заключается в том, что в лю-
бой его точке невозможно перемещение тела под действием
силы тяжести. Гравиметрическими исследованиями формы
геоида было установлено, что разность уровней между геои-
дом и эллипсоидом Красовского не превышает 100 м. Схема-
тическая иллюстрация геоида представлена на рис. 3 .1 . Фор-
ма Земли зависит в первую очередь от распределения в ней
плотности земного вещества и скорости ее суточного враще-
ния. Поскольку эти факторы не являются стабильными, фор-
ма геоида также претерпевает изменения во времени.
3.2. Структура земной поверхности
Площадь поверхности Земли составляет приблизительно
510 млн км2, из которых 29 % занимает суша, а 71 % - океа-
ньт и моря. Распределение суши и океанов в обоих полуша-
риях неодинаково. В Северном полушарии соотношение пло-
Щади суши к площади океанов составляет 39 % 61 %, а в

38
Глава З. Форма и строение земной поверхности
Рис. 3.2. Распределение суши и океанов
Южном - 19 % 81 %. То обстоятельство, что общая пло-
щадь материковых систем в Северном полушарии значитель-
но превышает площадь суши Южного полушария (рис. 3 .2),
позволяет говорить о свойствах континентальности Северно-
го полушария и океаничности Южного.
Материки, за исключением Антарктиды, группируются
попарно: Европа с Африкой, Азия с Австралией, Северная
Америка с Южной, образуя три материковых луча, сходящихся
к Северному Ледовитому океану, которые составляют в сово-
купности так называемую континентальную звезду (рис. 3 .3).
Характерной особенностью формы материков является то
обстоятельство, что они имеют форму клиньев или треуголь-
ников с основаниями, обращенными к северу. Другая осо-
бенность состоит в том, что все материки имеют вогнутости в
их западных частях и выпуклости в восточных. К востоку от
некоторых материков простираются гирлянды островных
дуг - линейно ориентированных горных сооружений, высту-
пающих над поверхностью океанов и морей в виде островов
и отделяющих котловины окраинных морей от глубоковод-
ных желобов (например, Курильские, Алеутские, Японские,
Марианские острова). Островным дугам свойственны высо-
кие вулканизм и сейсмичность.
В каждом материковом луче континентальной звезды се-
верный материк смещен по отношению к южному в запад-
ном направлении. Кроме того, каждый северный материк
отделен от южного зоной дробления земной коры - так на-

3.3 . Рельеф
39
1-
Рис. 3.3. Континентальная звезда
зываемыми средиземными (межматериковыми) морями с
множеством островов, контрастами высот и глубин и харак-
терными для этих районов проявлениями сейсмичности и
вулканической деятельности. В качестве примеров средизем-
ных морей можно привести Средиземное море, отделяющее
Европу от Африки, Южно-Китайское, Филиппинское и ДРУ-
гие моря, отделяющие Азию от Австралии, Карибское море и
Мексиканский залив, отделяющие Северную Америку от
Южной.
Континентальность Северного полушария объясняется
преобладанием восходящих движений литосферы в его уме-
ренных широтах. Наоборот, океаничность Южного полуша-
рия является результатом преобладания нисходящих движе-
ний литосферы в умеренных широтах Южного полушария.
3.3. Рельеф
Под рельефом Земли понимаются неровности всей твер-
дой оболочки не только на суше, но и части поверхности ли-
тосферы, покрытые водами океанов, морей и поверхностных
вод. Понятие рельефа играет важную роль как в науках о
Земле, так и в смежных науках. Наглядное представление о

40
Глава 3. Форма и строение земной поверхности
Площадь земной поверхности, млн км”
1
2
З
4
5
10 000
О Прошіінт
Процент океана
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
_
Высота,м
-2
О
І-ІОО
Уровень моря
1000
2000
3000
4000
5000
6000
`~|ФФФ
Глубина,м
8000
9000
10 000
11000
0102030405060708090100
Процент площади земнои поверхности
Рис. 3 .4. Гипсографическая кривая
характере распределения высот суши и глубин Мирового оке-
ана дает гипсографическая кривая (рис. 3.4).
Сверху эта кривая ограничена высотой Эвереста (8844 м), а
снизу - глубиной Мариинской впадины (11 022 м). В табл. 3 .1
приводятся данные о распределении высот суши и глубин в
Мировом океане.
Из рис. 3.4 и табл. 3.1 следует, что на суше преобладают
высоты менее 1 км, а в океане - глубины в 3--6 км. Большая
часть суши характеризуется относительно небольшими высо-
тами. Так, площади частей материков с высотами менее 1 км
над уровнем моря составляют 71,5 % от общей площади мате-
риков. Общая площадь дна Мирового океана, имеющего глу-
бину менее 4 км, составляет 45,7 %. На гипсографической
кривой выделяются два участка морского дна с глубинами
0-200 м и 3-5 км. Первый из них, опоясывающий побе-
режья континентов и имеющий в большинстве случаев зна-
чительную ширину, называют материковой отмелью, или
шельфом. Почти везде материковая отмель заканчивается при

3.3. Рельеф
41
удалении от побережья крутым подводным уступом - мате-
риковым ск.лоном. Последний опускается в область глубин,
соответствующих нижней части гипсографической кривой и
занимающих большую часть площади океанов. Эта часть оке-
анического дна с характерными глубинами 3-6 км получила
НЕІЗВЕІНИЄ ОКЄЦНЦЧЄСКОЄО ./ІОЭІСЦ.
Таблица 3.1. Распределение высот на суше и глубин в Мировом океане
›
___-
-н-%!1 Г Г 'т
*
*її
ктгккгг 1 Г*
Тт
-
т
*”Г“**
1~-
-~
--
- ±Ы=г
Интервалы высот, м Доля от общей площа- Интервалы глубин, м «Доля от общей площа-
1
ди суши, °/ь
_
ди Мирового океа-
Ѕ
на, °/ь
__
_
_1
1-1
_;
_
Йт*
т1>_
1
1
Ц
1_
т
т
І* *кпп-
О-200
Ф
25,4
0-200
7.5
200-500
26,8
200-1000
4,4
500-1000
19,3
1000-2000
4.4
__
_
1
1
1000-2000
15,2
2000-4000
29,4
2000-3000
7.6
4000-6000
52.9
> 3000
5,7
> 6000
1,4
Наиболее молодые горные хребты суши образуют четыре
пояса крупных возвышенностей, три из которых ориентиро-
ваны приблизительно в меридиональном направлении, а
один - преимущественно с запада на восток:
_
меридиональный пояс, включающий Верхоянско-Колым-
скую складчатую область, Кордильеры, Анды, Антарктанды;
_
меридиональный пояс - Аляска, Алеутские острова, бе-
реговые хребты Калифорнии, некоторые хребты Анд, Юж-
но-Антильская островная дуга;
_
меридиональный пояс - Курило-Камчатская дуга, Са-
халин, Японские острова, Тайвань, Филиппины, горы Индо-
незии, Новой Гвинеи, Меланезии и Новой Зеландии;
_
западно-восточный пояс, пересекающий Европу и Азию
и переходящий на Зондские острова, включающий Пиринеи,
Атласские горы, Альпы, Апеннины, Балканы, Кавказ, Копет-
даг, Памир, Гиндукуш, Каракорум, Гималаи, горные цепи Ин-
докитая и Зондских островов.
Основными элементами океанического дна являются сре-
динно-океанические хребты, также являющиеся поясами го-
рообразования (рис. 3 .5). Главная особенность этих хребтов

42
Глава 3. Форма и строение земной поверхности
ти*
Ъ_»
Р
“Ѕ
під”
4~
1*Ч
*іьед *_
Ъ,9
3
.
1
,,
'Ж
_
Я
дҐ';22-
пї
*да
'їйўд
к
Рис. 3.5. Срединно-океанические хребты на дне Мирового океана
заключается в том, что вблизи них присутствуют глубокие
рифтовые зоны', в которых сосредоточены эпицентры зем-
летрясений.
Во многих случаях для рифтовых зон характерно проявле-
ние вулканизма. Ярко выраженные срединно-океанические
хребты:
_
Срединно-Атлантический хребет - крупнейшая горная
система дна Атлантического океана, Северо-Атлантический,
Южно-Атлантический, Африкано-Антарктический хребты и др.;
_
Центрально-Индийский хребет, находящийся на дне
Индийского океана между островами Реюньон и Амстердам;
_
Южно-Тихоокеанский хребет, расположенный в южной
части Тихого океана;
_
хребет Геккеля, являющийся продолжением Средин-
но-Атлантического хребта в Арктическом бассейне.
Из анализа описанных структур рельефа суши и океана
следует, что в земной коре преобладают поднятия меридио-
нального простирания. Такое же простирание характерно и
для понижений земной коры. Чередование меридиональных
поясов поднятий и понижений создает гофрированную струк-
туру поверхности земной коры.
І Рифтовая зона - узкая, линейно вытянугая разрывная структура глубинного
ЗШТОЖЄНИЯ ПРОТЯЖЄННОСТЬЮ ОТ СОТЄН ДО ДЄСЯТКОВ ТЬІСЯЧ КИЛОМЄТРОВ, НЗРУШЗЮ-
щая сплошность литосферы Земли и обладающая специфическими чертами
современной тектонической, сейсмической и вулканической деятельности.

3.3. Рельеф
43
КИ×
:г.
;-: .:;:'і$;;_; ;›ё=і3===1:Е151, т;в«'7г;г~=;;;=т€:;ч;:-'
,:;1;5іц._
е
<=$$>ні- гіг,-г1:_;Ё$:Е:.^
_,~::ї._
41; :›$ `. {ъ:ї:-Ґ 2152:; ';:7:›.ї;2${їїЖС~і;іїІ'
3:3"
<=її*Ёї=аі~±э%ї›ї~~ ., :3_ 7535 .-:*5<ЕйЕ_
- :=5':'1€=:-В .
-д 'ЁЁі=: ~.
4
' -. *3=і€= ,
=?ї*ё `› ~* .Ё:'г?=:: .
'Ё=г?ї=-гЕї**'
н
';"їїй'<~
1
13:/"~ -: *:~*:-' -'
г:"-т-
-
.~:'~ 1 ~..-_..
_
яї `^:
" "= ~' \$=ї:ё±і_.
:гигг=ї::г1-к:э=е<=г±*
. __ _ ;,;=«ёа›
-
1:-
_; мя-_
.{ =:Ъ,- :г ~ .;.;4Ё.>;к
ддт-:;.;=..<:::г?=.: : -:±-:;.:;::';=;=э,;~:':1='
_ ;-15 _:=- ~'?<:г-гг..
3*-
`Е ""5' ёЁ~1*`$ -75'›' -
1*ї';**' 5'дЁ:
.;-: -;1ї:їЁд'_“Ё:ї:'є~^ї:д":'ЁїїЗї'д;-ї1Ѕ;<9" 9'І1:К*Ё_;гЁ=:їіїё1:ї›"-1Ё75>. ~ .
-< Ь~
с
»эк-
ї:,?ї:355_ 2.:5Ґ'ї;і<-удд.,
1,3 - ::±5{:2:5 :-
;;:5-:д<:;:;:-'”$«. 1'<_ . <_' '-:;.-.-: ~,_›:-:' ъддїдт-;±г`,_:-;д:_.; .;; _. дд -
._¦* гг
1. -,
1
_ 1«.й .ЁЁА 1» »ЧК /Ч
-›.-.32~.›-.-11
..:`Ё _ .-' \-.- .1Ё ~- €_-. _-
__. -_, ._1^-\_
..'.
_.
›4
1:- :3їЁ:<¦:, :
. 7ї .2~:"'~';і:?'Ё:' 'їїгїё-5%-Ёї:'^ї
~: ~:;:і;;'1›:д;ї$52і$ї:і~:3,- х <*,:-г ~
;=:т<$5^1:д:: ~=:
г==<:1'Ч-га:-їг-: :-Ж:-?ї' ›=:=;:=›$=:=:%:›' на-=:-2
- :1-=:=:-->Зак;-ин- - -'<г=±=.';:= `=;1
5:* .-:~°'Ё: " :
'
,г її
їнїд :-1 '
т;І:І:>:*:1›9'*:$:2"
. -:ї*~:=;;Ё›.›
.;- 3_2:ї"5 :д:їЁі:ї°'* ё'їЁ ~,1Ё$ї;3Ё.1:ї› - :ї
-<5с -331 .;
- :-;›ъ-:-:- ;::-:«:3:-' -
:-.д. - .~. ;ї.;5;.-.:. -
.›.д:-__,
_;.;_ _д;: ;.;,д_ ;х -17 :;.;;,. $;.;- и:~ ;д:¦ ;. :
'-;
-"
.' -У
~
.~.'.-
.~.^.-
-
мы._._
,._
.
..
.-
_-
~
_
_
Е=?ії" ёі$Ёї'}:Ё$ё;:;
:1;1:1Ё;гёЁ нъїїъг?
. - ьгїзгі .<:ї:г:;:'~=;=:=:тЁ'і%:5!54;:<€%=-:
^'*
ды
д:- ,5/~ _~ <'
1--:
-1-:-г г
. '-1 -1:-:-ДЕ-Ь:-.~- Ь:-:-5
.
:-.% -г~і:.:-. .~ :›`:2<::;`-. -.
'- 2=7ї~- :' ;`:їІ -;5 Т;ї :~
.' _=:;$-7*
;-;дтї
. \:ё›$-тред-: -за?-: -1 -13-:;г;-:-и*
_:.;,х.-
-
~~.,.ч-›
~
_, ;.-5 ,4 -:
. ; д1~д:д:д: ;:-:дь:$-
;:1.; ~ н-ь - . ;«4д.;; -:д.;,;1;;3. :дд\:1~т;. -»
_,
3
-ї .#±<5': ~=-Ё;-Ѕ}:\\;\ <- '
;›-~ <
=:-Є:1'І,-
$813:-1
.;*Ч,д::››д:;т;›_;± ._ _ ;;; ;:;5ь:;:-4
Ф;
'У
Н
-.^
. г ь;.:, "Г=:т' 1 -г*?“'ї.. '
;ё:== єїіїёїй
-- 1 їі їігіъ.-і=їїї=.=:;=і~'
1'=:<==~-”
45=._
`
”`-
3'ї ' -5“:5д' -'
.-_їЁ-` -Ё" * '- "Ё ' ** 1.11=:1
-
:~:-:
$ь:-42422
Р-1
~<'~\:›>^ .~'«~›. -їьг-$105:-н -'
_ - _- ;>~'-т -Ё:-як 5-6%”-: 13 *Ё Ё”
.,-: -' “**-:- -. ~:- 'ї"-\-'-:›
- ' К-"=_›' І.--І-Ъ
-^
дё *Ф -ту
`-:-:-:- :-: -: -;
. :~::-'=:"-<: -:+'Ё(›.- :$:ЁЁ-:
_
ям. .
6..1/1
.
_
)____ _ __ 5..,_
___г ..._
__
-*ЁдЁ3'%:' -+. <Ё"* * <~: <
;-1:---›
:~ъ'Ё$?г« \. -,;,;.;`;;.;<;.;,-;ї_ ~
-. -д . -дєздкЁ.›.;.<;«д,>~.;;е;
,.;;
«~<_ -
-~.-'дь
'дар ;'
~1:И ,._.;:; 5.-
' _:-сд.- . - гд. ;д:;<.,:;______
'
'
из
на «_
#9*
Ёёїйнайййййчн *ййЪяЁйнйЁЁ
--=<;';1 ';г;=зї~':
,;~-
__
.×;±~~'* . =г'~ 1 11
:{:[ў-:?__'._.-__;;,_ ;,-_ :¦-:-*,_;;
'*-, дї Ёдї
,є 1.
'-: _
_:Ґ:7 __д.;›;:« г { -'
., <<
"` .Ґ
'
~
Ж"
її
С
«н н<
Основнои
“_
водораздел
Рис. 3.6 . Схема системы речных водосборов
`5Ж=и~
Важную роль в науках о Земле играют понятия водосбора
и водораздела.
Водосбор (бассейн) - территория, с которой в данный вод-
ный объект (океан, море, водоем, реку и др.) стекают повер-
хностные и подземные воды. Рельеф поверхности водосбора
наряду с наличием на этой поверхности растительности, озер
и болот оказывает значительное влияние на условия стока.
Схема системы речных водосборов показана на рис. 3 .6 . Так,
характер рельефа определяет ук.лоны и густоту речной и ов-
ражно-балочной сети, от которых зависит скорость стекания
воды по склонам и руслам. Наличие замкнутых впадин на во-
досборной поверхности приводит к тому, что часть воды, по-
ступающей на данную поверхность, задерживается в этих по-
нижениях.
Водораздел понимается как условная топографическая ли-
ния на земной поверхности, разделяющая водосборы двух или
нескольких водных объектов, направляющая сток поверхност-
ных и подземных вод по двум противоположным склонам.
Местность, располагающаяся вблизи водораздела, называется
водораздельной территорией. В разные стороны от водоразде-
ла направлены покатости и уклоны рельефа земной повер-
хности. В гористых областях водоразделы обычно проходят по
гребням гор, на равнинах - на холмистых высотах или даже
низменностях.

44
Глава 3. Форма и строение земной поверхности
Рис. 3.7 . Карта континентальных водоразделов и главного водораздела Земли.
На карте выделены основные континентальные бассейны
Главная водораздельная линия материка, разграничиваю-
щая бассейны различных океанов или оконтуривающая круп-
ные бессточные области, называется континентальным водо-
разделом. Линия, разграничивающая с запада бассейн Тихого,
а с востока - бассейны Атлантического и Северного Ледови-
того океанов, проходящая по хребтам Кордильер и Анд, по-
лучила название главного водораздела Земли. Карта континен-
тальных водоразделов и главного водораздела Земли пред-
ставлена на рис. 3.7. Большая часть вод на земном шаре
стекает с суши, расположенной на востоке от главного водо-
раздела Земли, в бассейны Атлантического и Северного Ле-
довитого океанов. Сравнительно небольшое количество вод
стекает на запад в бассейн Тихого океана.
В большинстве случаев бассейны обеспечивают сток вод в
Мировой океан. На континентах имеются также внутренние
области, не имеющие связи с Мировым океаном, например,
бассейн Каспийского и Аральского морей (бессточные моря),
а также протяженные бессточные области в Африке и
Австралии. Суммарная площадь бессточных бассейнов на
земном шаре равна приблизительно 31 млн км2 (22 % от всей
поверхности суши). Распределение бессточных площадей
по континентам (в млн км2) следующее: Евразия - 18,
Африка - 9, Австралия - 4, Южная Америка - 0,4.

3.3 . Рельеф
45
Рис. 3.8. Фотоснимок Каспийского моря со спутника «Ресурс-01»
В качестве иллюстрации бессточното моря на рис. 3 .8
приведен фотоснимок Каспийского моря со спутника «Ре-
сурс-01››. На снимке отчетливо видно, что Каспийское море
со всех сторон окружено горами и возвышенностями.
Центральным водоразделом европейской части России
является Валдайская возвышенность. Из местных болот и
озер, залегающих между холмами и обильно питаемых осад-
ками, берут начало главные реки Европейской России, отно-
сящиеся к бассейнам разных морей: Волга (бассейн Каспий-
ского моря), Днепр (бассейн Черного моря), Западная Двина
(бассейн Балтийского моря).
Географические особенности бассейнов рек и водоразде-
лов с давних пор использовались на Руси для устройства во-
локов, на которых вручную или на лошадях переволакивали
лодки и даже небольшие корабли из одной реки в другую.
Отсюда получили названия некоторые русские населенные
пункты: г. Вышний Волочек, г. Волоколамск, с. Волок (ста-
рое название Нижний Волочек), с. Переволока и др.

46
Глава 3. Форма и строение земной поверхности
Позже вместо древних волоков стали использоваться сое-
динительные каналы между реками. Работы по строительству
каналов начали проводиться еще при Иване Грозном для сое-
динения Беломорского бассейна с Каспийским с использова-
нием притоков Северной Двины и Волги. Работы, однако, не
были доведены до конца. При Петре І бьши построены Мари-
инская, Тихвинская и другие водные системы, выполнены три
варианта проекта канала Москва-Волга. Один из этих вари-
антов оказался близок к проекту, реализованному в 1937 г.

глАвА 4
АТМОСФЕРА
Среди комплекса основных наук о Земле важное место за-
нимает метеорология - наука об атмосфере, ее составе, свой-
ствах и протекающих в ней физических и химических про-
цессах. Помимо изучения процессов и явлений, происходя-
щих в атмосфере, в задачи метеорологии входит выявление
закономерностей, касающихся этих процессов и явлений, а
также прогноз их развития и определение возможностей
управления ими.
Развитие метеорологии привело к формированию отдель-
ных ее разделов в самостоятельные научные дисциплины.
К таковым относятся, в частности: физика атмосферы, си-
ноптическая метеорология, численное прогнозирование по-
годы, климатология, авиационная метеорология, агрометео-
рология, морская метеорология и др.
Главной особенностью атмосферы является ее простран-
ственная неоднородность, связанная с неравномерным по-
ступлением в нее тепловой энергии. Атмосфера, в отличие от
земной поверхности, нагревается непосредственно от солнеч-
ной радиации незначительно, и поэтому основной вклад в
приток в нее тепловой энергии вносит то тепло, которое по-
ступает от земной поверхности.
Другая особенность атмосферы заключается в наличии в
ней водяного пара, который при определенных условиях
трансформируется в облака и туманы. Облака, в свою оче-
редь, вызывают целый ряд атмосферных явлений, например
осадки, грозы и др. Облака и туманы, с одной стороны, сни-
жают приток солнечного излучения к земной поверхности, а
С другой стороны, уменьшают потери тепловой энергии ат-

48
Глава 4. Атмосфера
мосферы за счет ее обратного излучения в космическое про-
странство.
Следующая особенность связана с тем, что атмосферные
процессы развиваются одновремеъпто на всем земном шаре.
Поэтому для прогнозироваъшя погоды необходима глобальная
информация о состоянии атмосферы в определенные моменты
времени. Такая информация может быть получена только при
наличии глобальной сети регулярных метеорологических на-
блюдений.
Еще одна особенность атмосферы заключается в огром-
ном диапазоне пространственных масштабов атмосферных
процессов - от характерных размеров зародышевых капель в
облаках (10"3-10"4 мм) до размеров циклонов и антицикло-
НОВ (1000-2000
4.1. Строение атмосферы
Атмосфера представляет собой верхнюю веществеъпчую гео-
сферу - газовую оболоьпсу, сформировавшуюся в результате гео-
логической эвошоции Земтш и деятельности живых оргаъшзмов.
Давлеъше воздуха на уровне моря составляет 760 мм ртутного
столба или 10 м водяного, поэтому общая масса атмосферы эк-
вивалентна массе слоя воды тошциной 10 м, равномерно распре-
делеъшого по поверхности планеты. Состав совремеъшой атмо-
сферы является результатом дгптамического равновесия, поддер-
живаемого геохимическими процессами глобального масштаба и
жизнедеятельности живых организмов.
В качестве верхней границы атмосферы принимается высо-
та около 3000 км, где плотность атмосферных газов и заряжен-
ных частиц совпадает с плотностью частиц, характерной для
межпланетного пространства. По своему строеншо и свойствам
атмосфера подразделяется на 5 основных слоев (рис. 4.1): тро-
посферу, стратосферу, мезосферу, термосферу (ионосферу), эк-
зосферу (магнитосферу).
Тропосфера - нижний и наиболее плотный слой атмосфе-
ры, в котором сосредоточено около 80 % ее массы. Высота
тропосферы простирается над полюсами до высот 8-10 км, а
над экватором - приблизительно до 16 км. Характерная осо-

4.1 . Строение атмосферы
49
.і
1800
1ооо
8_Ю _н
500
15'10`1°
300
1
65-10'*°
сота,км
І\'›ОФ
€*Ь-\Ф
И
ие,гПа
Вы
І-ІОФ
Давлен
в-10-*
50
0,9
20
54,4
10
280
0__
1013
-120 -50 го
во 1ьо гзо зоо
Температура, °С
Рис. 4 .1 . Строение атмосферы
бенность тропосферы заключается в том, что температура в
ней с высотой убывает, достигая на ее верхней границе (тро-
попаузе) значений от -50 до -60 °С.
Данные о химическом составе тропосферного воздуха
представлены в табл. 4.1. Газовые компоненты тропосферы
выполняют важные функции в ландшафтной оболочке. Кис-
лород участвует в многочисленных окислительных реакциях -
горении, дыхании и пр. Азот необходим в дыхательных про-
цессах фауны и флоры. Углекислый газ участвует в процессах
фотосинтеза растений. Кроме того, он, как парниковый газ,
участвует в формировании теплового баланса атмосферы.
Следующий за тропосферой слой - стратосфера, прости-
рающаяся до высот 50-55 км и заканчивающаяся стратопау-
зой. От нее до высот около 25 км температура воздуха практи-
чески не изменяется, а затем возрастает. На верхней границе
стратосферы, называемой стратопаузой, температура достигает
своего максимума, составляющего около 0 °С. Необходимо
подчеркнуть, что в стратосфере на высотах 20-25 км сосредо-
точена основная масса озона. Если гипотетически привести
4-3535

50
Глава 4. Атмосфера
озон к атмосферному давленгпо у поверхности Земли, то ока-
жется, что толщина озонового слоя составляет всего несколько
миллиметров. Несмотря на то что масса озона пренебрежимо
мала по сравнению с массой атмосферы, его защитная роль
для биосферы очень велика. Защитная ФУНКЦИИ озона заклю-
чается в интенсивном поглощеъши им ультрафиолетового из-
лучения, поступающего от Солнца. Так, если на верхней гра-
нице атмосферы интенсивность ультрафиолетового излучения
составляет приблизителъно 7 % от общего потока солнечной
радиации, то поверхности Земли достигают лишь сотьте доли
процента ультрафиолета. Озоновый слой атмосферы иногда
называют озоносферой.
Таблица 4. І . Химический состав тропосферного воздуха
['*'"'" " ' "'
г '*'_
'
-т"
'
""
5*-а т
~**~
т
-
-
-
-
--
-
----- --
----
----
-
-
--
---
-
-
_
-_-----
›--__-~_ - -
_
_
_
.
__
_
_
___
_
.
_
_
_
___________Ь_.__
__
___
__._______
_.
___._і
_.____`
1
2
_
Химические компоненты
Содержание, °/о
~
,
_
.
.
_
__
5
"°~аШ=
С
Азот
1в,ов
15,50
О
на
то
1 Аргом
0,93
41,гв
_
1Углекислый газ
0,0314
0,046
І
1 ;-±-
_
М--
.
.
1.
_
і.
1
.
1
А
ноон
1,в2-10*
1,25~1о'*
Ё
1 гелий
5,2-10*
1
7,2-10*
1 мотан
2,0-10*
І
в,в-10*
.
-ды-
_- _...
.+.
....±.......-......_..
І. _..
Криптон
1,1-10"*
2,9-10*
р
водород
5,0-10"*
7,6-10"*
Выше стратопаузы до высот 80-90 км простирается ме-
зосфера. Температура воздуха до ее верхней границы (мезопа-
узы) понижается приблизительно до -85 °С. В верхнем слое
мезосферы начинается сильная ионизация воздуха, происхо-
дят интенсивные перемещения воздущных масс, возникают
серебристые облака.
Термосфера, называемая также ионосферой, - слой атмо-
сферы, следующий за мезосферой. Вещественный состав тер-
мосферы включает атомарный кислород, гелий и водород, а
также ионы 02", 1\ІО+, 0*, возникающие в результате диссо-
ЦИЗЦИИ МОЛЄКУЛ ПОД ВОЗДЄЙСТВИЄМ КОСМИЧЄСКИХ ЛУЧЄЙ И ЖЕСТ-

4.1. Строение атмосферы
51
кого ультрафиолетового излучения Солнца. Термосфера на-
чинается на высотах от 80 до 90 км и простирается примерно
до 800 км. Температура воздуха в термосфере быстро и не-
уклонно возрастает, достигая на ее верхней границе (термопа-
узе) нескольких сотен и даже тысяч градусов.
Экзосфера - зона рассеяния, внешняя часть атмосферы,
расположенная выше 800 км и простирающаяся до высот
около 3000 км. Газ в экзосфере сильно разрежен. Из-за разре-
женности газа и высоких скоростей частиц, обусловленных
высокой температурой, из экзосферы происходит утечка час-
тиц в межпланетное пространство.
На первый взгляд кажется странным, почему искусствен-
ные спутники Земли и пилотируемьте космические аппараты,
движущиеся по низким орбитам, не сгорают от высоких тем-
ператур, составляющих сотни и тысячи градусов. Противоре-
чие легко объясняется, если учесть, что длина свободного
пробега молекул и атомов в термосфере и экзосфере на много
порядков выше, чем в нижней атмосфере. Соответственно, на
много порядков медленнее происходит теплообмен между ат-
мосферой и космическими аппаратами. Поэтому для их на-
грева до высоких температур требуется длительное время по-
лета, составляющее сотни и тысячи лет.
На высотах, превышающих 3000 км, экзосфера постепен-
но переходит в так называемый ближнекосмический вакуум,
который заполнен сильно разреженными частицами межпла-
нетного газа, главным образом атомами водорода. Но этот газ
представляет собой лишь часть межпланетного вещества.
Другую часть составляют пылевидные частицы кометного и
метеорного происхождения. Кроме этого чрезвычайно разре-
женного газа в это пространство проникает электромагнитная
И корпускулярная радиация солнечного и галактического
происхождения.
В зависимости от состава газа в атмосфере выделяют го-
Мосферу и гетеросферу. Гетеросфера представляет собой об-
ласть, где гравитация оказывает влияние на разделение газов
Из-за их разных молекулярных масс и незначительного пере-
Мешивания. Таким образом, в гетеросфере формируется из-
меняющийся по высоте состав газов с преобладанием тяже-
лых газов внизу и легких вверху. Ниже гетеросферы лежит
4#

52
Глава 4. Атмосфера
хорошо перемешанная и однородная по составу часть атмо-
сферы, называемая гомосферой. Граница между этими слоя-
ми, называемая турбопаузой, располагается на высоте около
120 км.
На долю тропосферы приходится около 80 % массы ат-
мосферы, а на долю стратосферы - около 20 %. Масса ме-
зосферы составляет не более 0,3 %, а масса термосферы с эк-
зосферой - менее 0,1 % от общей массы атмосферы.
4.2. Система метеорологических наблюдений
Состояние атмосферы (погода) в фиксированной точке
пространства описывается совокупностью метеорологических
параметров, основные из которых - давление, температура,
влажность, скорость и направление ветра, осадки, атмосфер-
ные явления (туманы, грозы, метели, гололед и пр.).
Для изучения атмосферных процессов и явлений, прогно-
зирования погоды, климатических исследований проводятся
необходимые метеорологические наблюдения и измерения.
При этом важно, чтобы метеорологические станции во всех
странах мира вели наблюдения по возможности равноточны-
ми приборами, по единым методикам, в определенные часы
суток. Другими словами, совокупность станций в каждой
стране и в мировом масштабе должна составлять единое це-
лое -- сеть метеорологических станций.
Подсистемы метеорологических наблюдений классифи-
цируются по типам измерительных платформ (неподвижных
и подвижных).
Неподвижные (наземные) подсистемы наблюдений представ-
ляют собой совокупность:
_
сети станций метеорологических наблюдений у поверх-
ности Земли;
_
сети аэрологических станций (измеряющих скорость,
направление ветра, температуру, давление и влажность воздуха
от приземного слоя атмосферы до высот 25-30 км).
Подвижные подсистемы наблюдений включают:
_
надводные средства наблюдений с кораблей погоды,
океанографических кораблей, морских и океанических буев;

4.2. Система метеорологических наблюдений
53
_
воздушные средства наблюдений с самолетов;
_
космические системы наблюдений, установленные на
метеорологических спугниках, движущихся по геостационар-
ной' и полярной орбитам2.
Наземная подсистема наблюдений весьма внушительна.
Только в нашей стране число метеорологических станций
составляет несколько тысяч, а аэрологических - около 100.
Наземная подсистема и надводные средства наблюдений
большей частью производят синхронные (одновременные)
наблюдения. Такая синхронность обеспечивает увязку метео-
рологической информации с информацией, получаемой дру-
гими странами для формирования массивов данных, необхо-
димых при прогнозе погоды. Несмотря на то что число
метеорологических станций на земном шаре исчисляется де-
сятками тысяч, а число аэрологических станций насчитывает
около тысячи, их совокупность все же недостаточно детально
освещает океанические пространства, Антарктиду, трудно-
доступные и малозаселенные территории континентов. Поэ-
тому космические средства наблюдений имеют большое зна-
чение для восполнения глобальной картины атмосферных
процессов. Использование спутниковой информации предпо-
лагает приведение получаемых спутниками данных к стан-
дартным моментам времени наземных метеорологических на-
блюдений.
Для составления качественных прогнозов погоды необхо-
димо получение метеорологической информации по всему
земному шару. Это одна из задач, которые решает Всемирная
служба погоды (ВСП). Элементами ВСП, относящимися к
сбору, обработке, передаче и анализу данных, являются:
_
глобальная система наблюдений, построенная по опи-
санному выше принципу;
_
глобальная система телекоммуникаций, включающая
средства оперативного сбора и передачи данных;
І
ГЄОСТЕІЦИОНЗРНЫЄ МЄТЄОРОЛОГИЧЄСКИС СПУТНИКИ ЗЗПУСКЭЮТ На ОРОИТУ, НЗХОДЯ-
ЩУЮСЯ В ПЛОСКОСТИ ЭКВЗТОРЗ. УГЛОВЗЯ СКОРОСТЬ ВРЗЩЄНИЯ СПУТНИКОВ СИНХР0-
НИЗИРУСТСЯ СО СКОРОСТЬЮ ВРЗЩЄНИЯ ЗСМЛИ, ЧТО ПОЗВОЛЯСТ ҐІОСТОЯНН0 ПОЛУЧЗТЬ
2 метеорологическую информацию с одной и той же территории Земли.
Спутники с полярной орбитой запускают с такими параметрами движения,
чтобы получать метеорологическую информацию со всеи территории земного
шара дважды в сутки.

54
Глава 4. Атмосфера
_
глобальная система обработки данных, состоящая из
метеорологических центров, осуществляющих оперативную
обработку и хранение данных, а также регуляризацию данных
(объективный анализ данных) для их дальнейшего использо-
вания в задачах прогноза погоды.
Глобальная система обработки данных включает в себя
систему трех Мировых метеорологических центров, находя-
щихся в Москве, Вашингтоне и Мельбурне, и 23 региональ-
ных метеорологических центров. Три региональных метеоро-
логических центра, действующих в России, находятся в Мос-
кве, Новосибирске и Хабаровске.
Метеорологические центры осуществляют обмен обрабо-
танными данными и предоставляют их заинтересованным
учреждениям для различных целей, в том числе и для к.лима-
тологических обобщений. Важнейшей функцией метеороло-
гических центров является прогнозирование погоды. Резуль-
таты прогнозов оперативно освещаются в средствах массовой
информации. Метеорологические центры выполняют также
специальные прогнозы (например, долгосрочные прогнозы
погоды, прогнозы опасных и особо опасных явлений, про-
гнозы пожароопасности, авиационные прогнозы и пр.), пред-
ставляющие интерес для отдельных ведомств.
4.3. Основные характеристики состояния
атмосферного воздуха
Состояние атмосферного воздуха описывается температу-
рой, давлением, плотностью, влажностью. Для сухого воздуха
температура 7; давление р и плотность р связаны соотноше-
нием
ре = КсрТ,
(4.1)
где К, = 287 Дж/(кг - К) - удельная газовая постоянная сухо-
го воздуха.
В метеорологии используется несколько характеристик
влажности воздуха: парциальное давление водяного пара, аб-
солютная влажность, относительная влажность, массовая
доля водяного пара, точка росы, дефицит точки росы и др.

4.3. Основные характеристики состояния атмосферного воздуха
55
Парциальное давление водяного пара е (гПа) - та часть об-
щего давления влажной воздушной смеси, которая обуслов-
лена водяным паром. Парциальное давление водяного пара
при заданной температуре не может превышать некоторого
ЗНЗЧСНИЯ, КОТОРОЄ НЗЗЬІВЗЄТСЯ ДЕІВЛЄНИЄМ НЕІСЬІЩЄНИЯ.
Абсолютная влажность воздуха а (г/мз) - масса водяного
пара, содержащаяся в 1 мз влажного воздуха. Абсолютная
влажность связана с парциальным давлением водяного пара
соотношением
о =217%.
(4.2)
Относительная влажность (%) - отношение парциального
давления водяного пара к давлению насыщения над плоской
водной поверхностью:
1_% -100%.
(4.з)
Массовая доля водяного пара представляет собой отноше-
ние массы водяного пара к единице массы влажного воздуха.
Эта величина связана с парциальным давлением с помощью
выражения
"
›622е
1 _ -Ь-_.
(4.-4)
ре -0,378е
Точка росы т (°С) - температура, при которой водяной
пар, который содержится в воздухе, при постоянных атмос-
ферном давлении и массовой доле водяного пара, становится
НЕІСЬІЩЄННЬІМ.
Дефицит точки росы б (°С) - разность между температу-
рой воздуха и точкой росы:
ь=т-1.
(45)
Для влажного воздуха уравнение состояния принимает
следующий вид:
р=ВрТ,
(4.6)
ГДЄ
К = Кс(1 + 0,608Ѕ)
(4.7)
УДЄЛЪНЗЯ ГЗЗОВЗЯ ҐІОСТОЯННЗЯ ВЛЗЖНОҐО ВОЗДУХЁ1.

56
Глава 4. Атмосфера
4.4. Статика, термодинамика атмосферы и
радиационный баланс
При пребывании атмосферы в состоянии покоя (в стати-
ческом состоянии) для атмосферного воздуха выполняется
уравнение статики, описывающее изменение давления с вы-
сотой:
д
і=ов.
<4.8›
д2
Физический смысл его заключается в том, что сила, дей-
ствующая на некоторую массу воздуха, вызванная вертикаль-
ным градиентом давления, уравновешивается силой тяжести.
Необходимо отметить, что уравнение (4.8) во многих случаях
применимо и для движущейся атмосферы.
Оценим характер изменения давления и плотности сухого
воздуха с высотой. Предположим, что атмосфера изотермич-
на, т. е . ее температура ТЬ не изменяется с высотой. Тогда,
используя уравнения (4.6) и (4.8), легко убедиться, что давле-
ние с высотой экспоненциально убывает:
р = ро ехрї---КЗ;] .
(4.9)
сО
В выражении (4.9) ро - давление воздуха у поверхности
Земли. Это выражение позволяет с учетом уравнения состоя-
ния получить аналогичную зависимость изменения плотнос-
ти с высотой:
р _- ро охф-Ё),
(4.1о)
где ро = ро / КоТо - плотность воздуха у земной поверхности.
Для приближенной оценки разности высот по известной
разности давлений используется понятие барической ступе-
ни - высоты, на которую нужно подняться от заданной, для
того чтобы давление понизилось на 1 гПа. Характерные зна-
чения барических ступеней для разных величин давления и
температуры приводятся в табл. 4 .2 .

4.4 . Статика, термодинамика атмосферы и радиационный баланс
57
Таблица 4.2 . Барическая ступень, м
О Давление, гПа
Температура, °С
І
-4о
-го
о
го
4о
Р
7*
'
-
1
_1
1
1000
7
7
8
9
9
Ёї
Ё500И
13
15
1
16
17
19
`
1оо
от
74
во
во
вз
_
_
5
т т--~
-
:'
_
-
--__-;
: --_
1
-
1---4-
_
Из курса физики известно выражение для первого закона
термодинамики:
с1а=с,,с1Т+рс1І/,
(4.11)
где С,, - удельная теплоемкость воздуха при постоянном об-
ъеме, с1\/ - изменение объема. Величина рс1У представляет
собой механическую работу, выполняемую воздухом, которо-
му сообщается тепловая энергия с1о.
Использоваъше первого начала термодинамики позволяет
определить вертикальный градиент температуры для наибо-
лее простого процесса - сухоадиабатического (при котором
сухому воздуху не сообщается тепловая энергия). В этом слу-
чае оказывается, что вертикальный градиент температуры уо
определяется формулой
7, =Е€~1°с/тоом,
(4.12)
Р
где с,, - удельная теплоемкость воздуха при постоянном дав-
лении. Отметим, что в метеорологии ввиду наиболее частого
падения температуры с высотой вертикальный температур-
ный градиент принимается с отрицательным знаком. Форму-
ла (4.12) показывает, что при сухоадиабатическом процессе
температура с высотой понижается. Это означает, что подъем
воздуха происходит за счет расхода его внутренней энергии.
Рассмотрим три варианта изменения температуры с высо-
той (температурной стратификации) в предположении, что за-
висимость температуры от высоты имеет линейный характер.
1. Градиент -дТ / дг > уо (температура падает с высотой
быстрее, чем на 1 °С / 100 м). В этом варианте при случайном
перемещении частицы воздуха вверх возникает сила плаву-

58
Глава 4. Атмосфера
”
\-дТ/д2=Т..
" дТ/д2<їа
Т
Рис. 4.2. Три типа температурной стратификации атмосферы
чести, поднимающая ее еще выше. Наоборот, если происхо-
дит случайное перемещение частицы вниз, возникает ускоре-
ние, также направленное вниз. Такая стратификация называ-
ется сухонеустойчивой.
2. Градиент -дТ /дг = уо (температура с высотой падает в
соответствии с сухоадиабатическим градиентом). В этом слу-
чае оказывается, что, на какую бы высоту частица ни пере-
местилась, ускорение ее движения будет отсутствовать. Такой
вариант температурной стратификация получил название су-
хобезразличной.
3. Градиент -дТ /да < уо (температура с высотой умень-
шается медленнее, чем на 1 °С / 100 м). В таком варианте при
случайном перемещении воздушной частицы вверх либо вниз
возникают силы, возвращающие ее в исходное положение.
Соответствующая стратификации температуры - сухоустой-
чивая.
Рассмотренные типы стратификации атмосферы показа-
ны на рис. 4.2 . Характер температурной стратификации ат-
мосферы играет важную роль в рассеивании выбросов загряз-
няющих веществ из дымовых труб промышленных предприя-
тий. Наихудшие условия для рассеивания реализуются при
устойчивой стратификации, особенно при положительных
градиентах температуры. Такие условия способствуют пере-

4.4 . Статика, термодинамика атмосферы и радиационный баланс
59
ї
носу загрязняющих агентов на большие расстояния от источ-
ника выбросов.
Главным источником атмосферных процессов является
солнечная радиация, которая превращается в атмосфере в
теплоту, кинетическую энергию атмосферных движений и
другие виды энергии.
Многочисленные исследования показывают, что земная
поверхность излучает как серое тело, и поток излучения Во от
нее составляет:
во = овтд,
(4.1з)
где ст - постоянная Стефана-Больцмана, То - температура
поверхности Земли, 5 - поглощательная способность земной
поверхности, составляющая в среднем 0,95.
В реальных условиях излучение атмосферы представляет
собой более сложный характер. Это вызвано двумя основны-
ми причинами. Первая из них связана с тем, что атмосферу
нельзя рассматривать как абсолютно черное или серое тело.
Основной вклад в излучение в широком диапазоне спектра
вносят углекислый газ и озон. В инфракрасном диапазоне
кроме этих газов из.лучательной способностью обладают так-
же водяной пар, окислы азота и некоторые углеводороды.
Другая причина заключается в избирательном излучении упо-
мянутых газов.
Часть тепловой энергии, излучаемой атмосферой, опреде-
ляемой длинноволновым излучением, направлена к земной
поверхности. Это излучение Во называется противоизлучением
атмосферы. Земля, не являющаяся абсолютно черным телом,
поглощает часть этого потока, равную бВ,,. Разность между
собственным излучением земной поверхности и поглощен-
ной ею частью противоизлучения атмосферы
в' _-_ во -ьв,,
(-4.14)
называется эффективным излучением. Поскольку температура
земной поверхности в большинстве случаев выше температу-
ры атмосферы, величина В., как правило, положительна. Это
означает, что земная поверхность практически всегда теряет
энергию. Эффективное излучение земной поверхности в зна-

60
Глава 4. Атмосфера
чительной мере зависит от облачности и туманов, которые
приводят к его значительному ослаблению.
Рассмотрим вкратце вопрос о радиационном балансе зем-
ной поверхности, атмосферы и системы «земная повер-
хность - атмосфера».
Приток радиации на поверхность Земли состоит из погло-
щенных частей прямой (1-г)І и рассеянной (1-г)і солнеч-
ной радиации, а также части противоизлучения атмосферы
бВо. Здесь посредством І и і обозначены потоки прямой и
рассеянной солнечной радиации на горизонтальную повер-
хность, а через г - альбедої подстилающей поверхности.
Отток радиации от земной поверхности представляет собой
ее собственное излучение Во. Таким образом, радиационный
баланс земной поверхности К, определяется с помощью сле-
дующего выражения:
та, =(1_г)(1+і)-в*
(4.15)
Роль радиационного баланса земной поверхности весьма
значительна в распределении температуры в почве и призем-
ном слое атмосферы, в процессах испарения, образования за-
морозков и туманов. Величина его, изменяясь в широких
пределах в разные сезоны и часы суток, может быть как по-
ложительной, так и отрицательной.
Приходную часть радиационного баланса атмосферы
Ко составляют поглощенное атмосферой излучение земной
поверхности По и поглощенная ею прямая и рассеянная
солнечная радиация Оо. Атмосфера теряет тепло за счет излу-
чения в направлении к земной поверхности бВо и в косми-
ческое пространство бВ,. Поэтому выражение для радиацион-
ного баланса атмосферы можно записать в следующем виде:
Ко =І/"+2"-бВ,, -Вс.
(4.16)
Обозначая через Р функцию пропускания атмосферы для
длинноволновой радиации, можно записать:
По =(1-Р)Во,
(4.17)
' Альбедо (отражательная способность) некоторой поверхности - отношение
потока отраженной от нее радиации к потоку падающей радиации.

4.4 . Статика, термодинамика атмосферы и радиационный баланс
61
где Во - излучение земной поверхности. Но разность
Во -бВ,, = В'представляет собой эффективное излучение
земной поверхности, а сумма РВо +Вс = По - уходящее в
космическое пространство излучение земной поверхности и
атмосферы, так как из потока ВО часть (1 - Р)Во поглощается
атмосферой, а часть РВ0 проходит через нее. С учетом сказан-
ного формула для радиационного баланса атмосферы прини-
мает вид:
Ко =В° +2"-По.
(4.18)
Расчеты показывают, что радиационный баланс атмосфе-
ры на всех широтах в среднем за год отрицателен. Минималь-
ных значений он достигает в экваториальных и полярных
широтах, максимальных - в умеренных.
Наибольший интерес представляет изучение радиацион-
ного баланса системы «земная поверхность - атмосфера»,
включающей деятельный слой почвы или воды и всю атмо-
сферу. Он вычисляется по следующей формуле:
КМ =Іо(І -го)-ПС,
(4.19)
где 10 - поток прямой солнечной радиации на горизонталь-
ную поверхность на верхней границе атмосферы (инсоля-
Мдж/мг
2
400
300
200
100
О
І
І\І
\ІІІ
Х
1
-100
Рис. 4.3 . Годовой ход некоторых составляющих радиационного баланса системы
«земная поверхность - атмосфера››: І - отраженная радиация;
2 - поглощенная радиация; 3 - радиационный баланс. Архангельск

62
Глава 4. Атмосфера
ция), г, - альбедо Земли как планеты. Величина радиацион-
ного баланса системы «земная поверхность - атмосфера» в
среднем за год положительна в экваториальных и субтропи-
ческих широтах, а в более высоких широтах -- отрицательна.
Изменение некоторых характеристик радиационного баланса
в годовом ходе представлено на рис. 4.3.
Характеристики радиационного баланса во многом опре-
деляют температурный режим атмосферы.
4.5. Облака, осадки, туманы
В результате коъщенсации водяного пара в атмосфере воз-
никают скопления продуктов конденсации - водяных капель
и кристаллов, называемых облаками. Размеры этих капель и
кристаллов настолько малы, что их вес уравновешивается си-
лой трения еще тогда, когда они после своего зарождения об-
ладают небольшой скоростью падения. В результате устано-
вившаяся скорость падения капель и кристаллов, как прави-
ло, не превышает долей 1 см/с. Турбулентное движение
воздуха приводит к тому, что столь малые капли и кристаллы
не выпадают из облака, а длительное время перемещаются с
ним в разных направлениях.
По своему строению облака делятся на три класса. К пер-
вому из них относятся водяные (капельные) облака, состоя-
щие только из капель. Они могут существовать не только при
положительных, но и при отрицательных температурах. В по-
следнем случае капли находятся в переохлажденном состоя-
нии. Другой класс облаков - смешанные облака, состоящие
из смеси переохлажденных капель и ледяных кристаллов при
умеренных отрицательных температурах. К третьему классу
относятся ледяные (кристаллические) облака. Такие облака со-
стоят только из ледяных кристаллов при достаточно низких
температурах.
В теплое время года водяные облака образуются главным
образом в нижних слоях тропосферы, смешанные - в ее
средних слоях, ледяные -- в верхних. В холодную часть года
при низких температурах смешанные и ледяные облака могут
возникать и вблизи земной поверхности. Чисто капельное

4.5. Облака. осадки, туманы
63
строение облаков может сохраняться до температур около
-10 °С, а иногда и ниже. При понижении температуры возду-
ха в облаке начинают появляться кристаллы и облако стано-
вится смешанным. Когда температура достигает значений от
-3 0 до -50 °С, облако приобретает чисто кристаллическую
С'ГРУ1<'їУРУ-
Размеры облачных капель варьируются в широких преде-
лах -- от долей микрона до сотен микрон. В зависимости от
условий образования и стадии развития облака распределе-
ние капель по размерам может быть однородным либо харак-
теризоваться значительной изменчивостью их размеров. В ре-
зультате конденсации водяных капель или кристаллов льда
размеры вновь возникающих капель могут увеличиваться до
сотен микрон, а иногда и до миллиметров, а затем выпадать в
виде мороси или дождя. Ледяные кристаллы в облаках также
разнообразны по размерам. Замерзание капель при низких
температурах приводит к шестиугольным структурам крис-
таллов льда. При росте ледяных кристатшов они приобретают
размеры до нескольких миллиметров, а затем выпадают в
виде снега'.
По своей форме облака весьма разнообразны. Их класси-
фицируют по десяти основным типам: перистые, перисто-ку-
чевые, перисто-слоистые, высоко-кучевые, высоко-слоистые,
слоисто-дождевьте, слоисто-кучевые, слоистые, кучевые, ку-
чево-дождевые. Для их идентификации при визуальных на-
блюдениях используют специальные атласы облаков.
Перистые, перисто-кучевые и перисто-слоистые облака -
самые высокие облака тропосферы, относятся к верхнему
ярусу облаков. Они формируются при наиболее низких тем-
пературах и состоят из ледяных кристаллов.
Высоко-кучевые и высоко-слоистые облака располагаются в
среднем ярусе. Они состоят из мелких снежинок и капелек
воды. Эти облака довольно разнообразны по своей форме.
Высоко-кучевые облака довольно гонки, в то время как вы-
соко-слоистые обладают большой мощностью, измеряемой
несколькими километрами, и зачастую проникают в верхний
1 Интересно отметить, что при громадном разнообразии кристаллов снежинок
среди них не обнаруживается одинаковых.

64
Глава 4. Атмосфера
ярус. Высоко-слоистые облака могут давать небольшие осад-
ки в виде мелкого снега.
Слоисто-дождевые облака имеют одинаковое происхожде-
ние с высоко-слоистыми. Однако они представляют собой
более мощный облачный слой, простирающийся от нижнего
яруса до среднего и часто до верхнего. В верхней части слоя
облака по своему строению схожи с высоко-слоистыми, а в
нижней могут содержать крупные капли и снежинки. Из этих
облаков, как правило, выпадает обложной дождь или снег.
Слоисто-кучевые облака в нижнем ярусе представляют со-
бой гряды или слои серых или беловатых облаков, почти
всегда имеющих более темные части. В большинстве случаев
слоисто-кучевые облака состоят из мелких и однородных ка-
пелек и не дают осадков. Лишь иногда из них выпадает сла-
бая морось или слабый снег.
Слоистые облака также находятся в нижнем ярусе. Это са-
мые близкие к земной поверхности облака: в равнинной мес-
тности их нижняя граница может находиться всего лишь в
нескольких десятках метров над поверхностью Земли. Из та-
ких облаков могут выпадать ледяные иглы, мелкий снег,
снежные зерна. Временами слоистые облака представляются
в виде разорванных клочьев.
Кучевые облака представляют собой отдельные облака ни-
жнего и среднего ярусов. Они, как правило, плотные и с рез-
ко очерченными клубообразными контурами, которые разви-
ваются вверх в виде холмов и башен. Основания облаков
сравнительно темные и более или менее горизонтальные.
Иногда они имеют разорванные края. Кучевые облака не со-
держат ледяных кристаллов и состоят только из мелких водя-
ных капель. В умеренных и высоких широтах такие облака
осадков не вызывают. В тропических же широтах вследствие
высокой водности этих облаков в результате слияния капель
могут выпадать небольшие дожди.
Кучево-дождевые облако являются дальнейшей стадией
развития кучевых. Они имеют форму мощных кучевообраз-
ных масс и сильно развиты по вертикали. В верхней своей
части кучево-дождевые облака состоят из ледяных кристал-
лов, а в нижней могут содержать крупные капли. Последние
вызывают сильные осадки.

4.5 . Облака, осадки, туманы
65
Облака играют важную роль в теплообороте Земли. Кроме
того, отражая прямую солнечную радиацию, они уменьшают
ее приток к земной поверхности. С другой стороны, облака
препятствуют выхолаживанию атмосферы и земной повер-
хности за счет уменьшения противоизлучения.
В тех случаях, когда водяные капли или ледяные кристал-
лы достигают крупных размеров, они уже не могут удержи-
ваться в атмосфере во взвешенном состоянии и из облаков
выпадают осадки в виде дождя или снега.
Из слоисто-дождевых и высоко-слоистых облаков выпа-
дают обложные осадки (длительные осадки средней интен-
сивности). Их выпадение происходит сразу на больших пло-
щадях, составляющих сотни тысяч квадратных километров,
сравнительно равномерно и достаточно продолжительно (в
течение нескольких или десятков часов). В умеренных широ-
тах такой тип осадков проявляется наиболее часто.
Кучево-дождевые облака вызывают интенсивные, но не-
продолжительные ливневые осадки. Сразу же после своего
нача.ла такие осадки могут приобрести высокую интенсив-
ность, но могут и столь же резко прекратиться. Короткая
продолжительность таких осадков связана с тем, что они вы-
падают из отдельных облаков или из небольших зон облаков.
В холодных воздушных массах, движущихся над теплой зем-
ной поверхностью, ливневые дожди иногда могут продол-
жаться всего несколько минут. Количество осадков, выпада-
ющих из кучево-дождевых облаков, характеризуется значи-
тельной пространственной неоднородностью. Летом, в
достаточно жаркую погоду, из кучево-дождевых облаков
иногда выпадает град, имеющий обычно неправильную фор-
му размером до 5-10 см в диаметре, а иногда и больше. В от-
дельных случаях масса градин может превышать 300 г.
Помимо обложных и ливневьтх осадков различают также
моросящие осадки. Обычно суточные количества моросящих
осадков невелики. Лишь в особых условиях, например в го-
рах, такие осадки могут быть более или менее интенсивными.
Из-за наличия в воздухе всякого рода мельчайших частиц
(микроскопических капелек, ледяных кристаллов и пыли-
нок) - зачаточных продуктов конденсации - воздух часто
кажется замутненным. Эти частицы рассеивают проходящий
5-3535

66
Глава 4. Атмосфера
свет и приводят к ухудшению видимости. В тех случаях, когда
помутнение воздуха незначительно, оно называется дымкой.
Подобные помутнения могут наблюдаться на больших вьтсо-
тах, придавая небесному своду белесоватость. Обычно дымка
наблюдается у земной поверхности, распространяясь вверх.
Уменьшая дальность видимости, она ослабляет контрастность
и окраску удаленных предметов. Дальность видимости при
дымке составляет от нескольких километров до нескольких
десятков километров.
В тех случаях, когда помутняющие частицы меньше дли-
ны световых волн, составляя десятые доли микрона, дымка
окрашивает отдаленные предметы в синий цвет. Белым или
светящимся отдаленным предметам она придает желтоватую
окраску. Когда размеры частиц превышают длину световых
волн, дымка принимает белесоватый или сероватый оттенок.
При относительно крупных размерах водяных капель или
кристаллов льда и их высокой концентрации дальность види-
мости может оказаться менее одного километра. Такое явле-
ние называется туманом. При густом тумане дальность види-
мости может составлять несколько десятков метров и даже
меньше.
Туман возникает в тех случаях, когда вблизи земной по-
верхности создаются благоприятные условия для конденса-
ции водяного пара. Необходимые для этого ядра конденсации
присутствуют в воздухе повсеместно, особенно в городах. По-
этому туманы в городах возникают чаще, чем в незаселенной
или малонаселенной местности. Образованию туманов спо-
собствует также высокая влажность воздуха (от 80 до 100 %),
которая усиливается при наличии испарения с теплой земной
или водной поверхности и низких температур воздуха.
4.6. Оптические и электрические явления
При распространении световых волн в атмосфере проис-
ходит отражение, рассеяние, преломление, дифракция света,
приводящие в отдельности или в совокупности к различным
оптическим явлениям. Источниками света могут быть Солн-

4.6. Оптические и электрические явления
67
це, Луна, а также ионизированный воздух верхних слоев ат-
мосферы. Рассмотрим некоторые из атмосферных явлений.
Сумерки представляют собой оптическое явление, наблю-
даемое в атмосфере перед восходом Солнца или после его за-
ката. Это периоды плавного перехода от ночной темноты к
дневному свету, и наоборот. Продолжительность сумерек -
промежуток времени между заходом Солнца и временем, ког-
да необходимо воспользоваться искусственным освещением.
Она зависит от географической широты местности и сокра-
щается с приближением к экватору.
Заря -- совокупность красочных световых явлений в ат-
мосфере, сопровождающих заход и восход Солнца. Она обу-
словлена сложным сочетанием поглощения, рассеяния, диф-
ракции и преломления световых лучей в разных слоях атмо-
сферы. Интенсивность красок зари зависит от содержания в
воздухе пыли и влаги. В более чистом воздухе зори бледные, а
в запыленном приобретают интенсивные красные тона.
Радуга -- явление, проявляющееся в виде одной или не-
скольких разноцветных дуг, видимых на фоне освещаемой
Солнцем дождевой завесы. Радуга образуется на противопо-
ложной от Солнца стороне небосвода. Ее возникновение свя-
зано с преломлением, отражением и дифракцией света в дож-
девых каплях.
Зарница - световое явление, которое проявляется в виде
кратковременной вспышки на горизонте при отдаленной гро-
зе и не сопровождаемой громом. Как правило, зарница на-
блюдается вечером или ночью.
Гало - светлое или радужное кольцо вокруг Солнца или
Луны. Оно возникает в результате отражения и преломления
света в ледяных кристаллах высоких облаков или тумана.
0дним из видов гало являются ложные солнца - светлые
пятна с разных сторон от солнечного диска. Другая форма
Проявления гало - паргелический круг - узкая белая полоса,
появляющаяся на небе днем и проходящая параллельно гори-
Зонту на высоте Солнца.
Венцы -- светлые туманные кольца, образующиеся вокруг
солнечного или лунного диска и окруженные одним или не-
сколькими радужными кольцами. Появление венцов связано
С дифракцией света в водяных каплях тонких облаков.
5!

68
Глава 4. Атмосфера
Мираж - явление, происходящее чаще всего в условиях
пустыни, которое выражается в том, что вместе с отдаленны-
ми предметами или участками неба видны их мнимые изо-
бражения, смещенные относительно самих предметов. Иног-
да при миражах видны изображения предметов, находящихся
за линией горизонта. Отражение неба в приземных слоях воз-
духа нередко создает впечатление водной поверхности. Мира-
жи обусловливаются искривлением лучей света в неодинако-
во нагретых и имеющих разную плотность слоях воздуха.
Редко наблюдаемая комбинация нескольких форм миражей,
когда на горизонте появляются сложные и быстро меняющи-
еся изображения предметов, находящихся за горизонтом, по-
лучила название фата-моргана'.
Полярные сияния - оптические явления в верхних слоях
атмосферы, выражающиеся в люминесцентном свечении раз-
реженного воздуха на высотах от 60 км и выше. Они возника-
ют в результате проникновения в нижнюю ионосферу заря-
женных частиц с высокой энергией при быстрых колебаниях
напряженности магнитного поля Земли. Полярные сияния
наблюдаются преимущественно в высоких широтах. Чаще
всего они проявляются в виде быстро меняющегося свечения
неба или движущихся лучей, полос, «занавесей». Длитель-
ность полярных сияний составляет от десятков минут до не-
скольких суток.
Зодиакальный свет - свечение ночного неба, создаваемое
солнечным светом, рассеянным на частицах межпланетной
пыли. Зодиакальный свет наблюдается в вечерние часы на за-
паде или в утренние на востоке.
Электрические явления в атмосфере связаны с электри-
ческими полями. При изучении атмосферного электричества
различают два типа погоды: «хорошую» и «плохую». Хорошая
погода характеризуется отсутствием скоплений аэрозолей и
источников ионизации воздуха, а в вариациях электрического
І Имеется документальное свидетельство удивительного проявления фата-мор-
ганы. Во время англо-бурской войны 3 апреля 1900 г. буры, защишав-
шие г. Блумфонтейн, увидели в небе боевые порядки британской армии, при-
том так четко, что можно было различить пуговицы на красных мундирах
офицеров. Это видение было воспринято бурами как дурное предзнаменова-
ние, после чего, спустя два дня, столица Оранжевой республики сдалась.

4.6 . Оптические и электрические явления
69
поля преобладают глобальные факторы. Плохая (нарушен-
ная) погода наблюдается в районах гроз, пыльных бурь, осад-
ков и пр., а вариации электрического поля чаще имеют ло-
кальный характер.
В большинстве случаев облака, осадки, туманы, пыль элек-
трически заряжены. Как уже упоминалось в предыдущей главе,
при хорошей погоде у поверхности Земли наблюдается посто-
янное электрическое поле с напряженностью порядка 100 В/м.
Атмосфера при этом заряжена положительно, а Земля отрица-
тельно, и, таким образом, система «Земля-атмосфера›› пред-
ставляет собой гигантский электрический конденсатор.
Наиболее сильные электрические поля в атмосфере созда-
ются облаками, в особенности кучево-дождевыми (грозовыми).
В результате наблюдеъшй за осадками было установлено, что в
них преобладают положительные заряды и, таким образом,
осадки образуют электрический ток, направленный к повер-
хности Земтш. Плотность тока существенно зависит от интен-
сивности осадков. При ливневых осадках она может составлять
порядка 10_8 А/м2, при обложных - 10`" А/м2. В зонах хоро-
шей погоды плотность тока еще меньше: 2 - 3107” А/м2. Тем
не менее суммарный ток, протекающий на всю поверхность
Земдш, весьма значителен и оценивается в 1800 А. Фактически
этот суммарный ток еще выше, если учесть, что на земном
шаре постоянно происходит множество гроз и выпадают осадки
негрозового происхождения.
Расчеты показывают, что конденсатор системы «Земля-
атмосфера›› при таком токе способен разрядиться в течение
одного часа. Однако этого не происходит и отрицательный
заряд Земли остается стабильным. Единственное объяснение
этого факта заключается в том, что существуют «генераторы»
атмосферного электричества. Такими генераторами являются
пыльные бури, извержения вулканов, метели, разбрызгивание
воды морскими волнами и водопадами, выбросы аэрозоль-
ных частиц промышленными предприятиями и пр.
При сильной электризации облаков, т. е . при накоплении
ими больших количеств электрического заряда, возникают
высокие разности потенциалов как между отдельными обла-
ками и их участками, так и между облаками и земной поверх-
ностью. Разность потенциалов при этом может достигать со-

70
Глава 4. Атмосфера
тен миллионов вольт между заряженными объектами, распо-
ложенными в нескольких километрах ДРУГ от дРуГа. При
достижении критических напряженностей электрического
поля возникают разряды молний с силой тока, составляющей
десятки тысяч ампер. Интенсивное нагревание воздуха при
прохождении через него колоссального разряда вызывает
быстрое расширение воздуха в канале молнии и производит
взрывную волну, которая создает звуковой эффект - гром.
Звук грома от разных точек пути прохождения молнии дости-
гает наблюдателя неодновременно. Это обстоятельство, а так-
же тот факт, что звук многократно отражается от облаков и
земной поверхности, создает длительные громовые раскаты.
Весьма интересным явлением, происходящим в атмосфере,
является шаровая молния. Это явление изучено мало, и к на-
стоящему времени нет убедительных объяснений его природы.
В атмосфере Земли постоянно существует от 100 до 1000 ша-
ровых молний. Несмотря на это, возникновение шаровой мол-
нии -- явление настолько редкое, что вероятность увидеть ее
хотя бы один раз в жизни составляет всего лишь 10'4.
4.7. Динамика атмосферы
Атмосфера находится в постоянном движении. Первопри-
чиной такого движения является коротковолновая (тепловая)
солнечная радиация. На характер атмосферных движений
оказывают влияние также неравномерное горизонтальное
распределение атмосферного давления, сила Кориолиса и
силы трения воздушных частиц как о земную поверхность,
так и друг о друга.
Крупномасштабные турбулентные движения атмосферы
достаточно точно описываются системой уравнений гидро-
термодинамики:
дтї _
-_
І-
_.
-
_.
_.
_+
-711:--7р+3-2€2×т› +рАт›,
дї(У)
р
[]
др-_.
--
7у=0,
д[+ (Р)

4.7 . Динамика атмосферы
71
ЁІ+(і5-Ч7)Т--(1-[Ё2+(т7-ї7)р]=-Ё -+рАТ,
дї
3р ді
со
р_-_ крТ.
(4.2о)
Первое из этих уравнений - уравнение, вытекающее из
второго закона Ньютона и учитьтвающее действие силы, вы-
званной градиентом давления, силы Кориолиса и силы турбу-
лентной вязкости. Следующее уравнение выражает принцип
сохранения массы воздуха в единице объема, называемое
уравнением неразрывности. Далее следует уравнение притока
тепла, вытекающее из первого начала термодинамики. Замы-
кает систему уравнение состояния воздуха, связывающее дав-
ление, плотность и температуру. В уравнениях (4.20) введены
следующие обозначения:
Ё _ вектор ускорения свободного падения;
О - вектор суточного вращения Земли;
р - коэффициент кинематической турбулентной вяз-
кости;
7,, - сухоадиабатический градиент температуры;
е -- ФУНКЦИЯ притока тепла;
со -- удельная теплоемкость воздуха при постоянном дав-
лении;
К - газовая постоянная.
Система (4.20) эквивалентна системе шести уравнений,
записанных в координатном виде. Система нелинейна и не-
стационарна. В ней содержатся шесть неизвестных величин:
три составляющие скорости ветра їг, температура Т, давле-
ние р и плотность р. При численном решении указанной сис-
темы уравнений функция притока тепла є задается в том или
ином приближении. Необходимо отметить, что возможно
лишь численное решение уравнений (4.20) с использованием
мощных вычислительных средств и численных методов.
Если считать, что движение воздуха горизонтально, а сила
трения мала, то, выбирая систему координат, в которой ось х
направлена на восток, а оси у и 1 - соответственно на север
и по вертикали, из первого уравнения системы (4.20) можно
получить следующие два уравнения для составляющих ско-
рости ветра:

72
Глава 4. Атмосфера
ЁЁ-+ухЁКї'-+11, -(її =-ії+2(2т›у зіпф,
ді
дх
ду
рдх
а
д
в
_Ё&+у,_`і+\›,_Ё_= -ЁЁЄ-2о»,Ѕіоф (4.21)
дї
дх
ду
рду
Здесь ух и уу - составляющие ветра, направленные на
восток и север, называемые соответственно зональной и ме-
ридиональной составляющими, а ф - широта местности.
Считая движение стационарным и пренебрегая горизон-
тальными градиентами составляющих скорости ветра, урав-
нения (4.21) можно существенно упростить:
- її -2:1», оіоь _ 0, -її -20», оіоф = 0. (4.22)
рдх
аду
В этом приближении сила, вызываемая горизонтальным
градиентом давления, уравновешивается силой Кориолиса. Из
формул (4.22) следуют выражения для составляющих ветра:
1», = -__Ц_Ё, У, = _%____Ё'_.
(4.2з)
2Ѕ2р зтп ф ду
2(2р $111 ф дх
Ветер, определяемьпїі выражениями (4.23), называется геос-
трофическим. Такой ветер зависит только от горизонтального
градиенга давления и широты местности. Если на карту нанес-
ти линии равных значений давления воздуха (изобары), нетруд-
но убедиться, что геострофический ветер направлен вдоль изо-
бар. При этом область низкого давления остается в Северном
полушарии слева от направления движения потока и справа в
Южном. Это означает, что если смотреть на движение сверху,
то в Северном полушарии вокруг цегпра циклона движение
воздушных масс происходит против часовой стрелки, а вокруг
центра аъпициклона - по часовой стрешсе. В Южном же полу-
шарии все описанное имеет обратный характер. В реальных
условиях имеет место, порой значительное, отклонение направ-
лений ветра от касательных к изобарам.
В задачах численного моделирования атмосферных движе-
ний обычно вместо атмосферного давления анализируются
поля геопотенциальных высот (высот изобарических повер-
хностей), называемых для краткости геопотенциалом. Переход

4.7 . Динамика атмосферы
73
1005
1015 1015 1010
1010
*\
1020
1010
1о2о,____,,___`\
101
В 1015
1025
1025 .
1020
1025
1020
1015
1015
Рис. 4.4. Система изобар (в гПа) на уровне моря. Н - циклоны, В - антициклоны
от поля давления к полю геопотенциала существенно упроща-
ет уравнения гидротермодинамики (4.20). При этом в соответ-
ствующих уравнениях, аналогичных (4.20), вместо вертикаль-
ной координаты используется атмосферное давление р.
Еще три века тому назад выяснилось, что давление возду-
ха над заданной местностью непостоянно: при низком давле-
нии наблюдается дождь, а при высоком светит солнце. Мете-
орологи поняли, что области пониженного и повышенного
давления обладают очень большими размерами и находятся в
движении. Спустя столетия они стали строить карты погоды,
на которых изображались барические поля. На таких картах и
были обнаружены циклоны и антициклоны. Пример подо-
бной карты приведен на рис. 4.4.
Рассмотрим основные синоптические образования, к кото-
рым относятся циклоны, антициклоны, атмосферные фронты.
Циклон представляет собой область пониженного давле-
ния с наиболее низким давлением в центре и возрастающим
к его периферии. На синоптических картах барической то-
пографии циклональная область выделяется системой замк-
нутых изобар. Диаметр циклона составляет 1000-3000 км, а
вертикальные размеры - от 2 до 10 км. Давление в циклонах
обычно изменяется в пределах 970-1000 гПа. Своим образо-
ванием циклоны обязаны крупномасштабным волновым воз-
мущениям атмосферы в условиях вращающейся Земли. Про-
хождение циклонов, как правило, сопровождается пасмурной
погодой, прохладной летом и теплой зимой, а также выпаде-
НИЄМ ОСЕІДКОВ.

74
Глава 4. Атмосфера
С циклонами тесно связаны дРУгие атмосферные образо-
вания - антициклоны - области повышенного давления,
также являющиеся атмосферньтми вихрями. Диаметр анти-
циклонов приблизительно такой же, как и у циклонов, дав-
ление в нем возрастает от периферии у центру (обычно от
1000 до 1030 гПа). Воздух в антициклоне при своем движе-
нии растекается от центра к периферии. Поэтому в зоне ан-
тициклона не бывает мощных кучевых облаков, а небо чаще
всего ясное. Для территорий, над которыми локализуются
антициклоны, характерна сухая погода, жаркая летом и мо-
розная зимой.
В атмосфере постоянно возникают условия, когда цикло-
ническая и антициклоническая воздушные массы располага-
ются ДРУГ возле дРУГа и разделяются относительно узкой пе-
реходной зоной - атмосферным фронтом. Такая зона обычно
имеет ширину в несколько десятков километров. Разность
температур между передней и задней частью фронта может
достигать 10-15°С. Ширина фронта и его толщина (в верти-
кальной плоскости) весьма малы по сравнению с горизон-
тальными размерами разделяемых фронтом воздушных масс.
Поэтому фронт можно представлять как поверхность раздела
между воздушными массами. В пересечении с земной повер-
хностью эта поверхность образует линию фронта. Угол на-
клона фронтальной поверхности к земной обычно не превы-
шает 1°
Различают два типа фронтов - холодный и теплый. На-
кат холодного фронта в летние месяцы обычно сопровожда-
ется грозами и шквалистым ветром. В области холодного
фронта возможно зарождение смерчей. Теплый фронт в
отличие от холодного выражен менее ярко. При его про-
хождении облачная и дождливая погода сменяется ясной и
теплой.
Неравномерное распределение тепла в атмосфере Земли и
неоднородность земной поверхности вызывают неравномер-
ное распределение атмосферного давления. В свою очередь,
от распределения давления зависит характер движения воз-
душных масс. В нижних слоях атмосферы на движение возду-
ха оказывает существенное влияние сила трения. Всю систе-
му воздушных течений в земной атмосфере называют общей

4.7. Динамика атмосферы
75
Рис. 4 .5 . Тропический циклон. Фотоснимок со спутника
циркуляцией атмосферы. Вихревые движения крупного мас-
штаба, постоянно возникающие в атмосфере, делают эту сис-
тему весьма сложной.
С перемещениями воздушных масс в процессе: общей
циркуляции связаны погодные изменения. Воздушные мас-
сы, перемещаясь из одних частей земного шара в дРУгие,
приносят с собой новые условия температуры, влажности,
облачности и пр. Помимо общей циркуляции атмосферы су-
ществуют и местные циркуляции: бризы, горно-долинные
ветры и др.
Среди атмосферных вихрей непланетарного масштаба вы-
деляются тропические циклоны и смерчи. Тропический цик-
лон' представляет собой циклоническое образование с отно-
сительно небольшим диаметром вихря (обычно несколько
сотен километров) по сравнению с размерами обычных цик-
лонов и высоким перепадом давления между периферией
Вихря и его центром. Спутниковый снимок тропического
циклона представлен на рис. 4.5. Тропические циклоны обла-
дают высокой разрушительной силой, вызванной ураганными
ветрами. Скорость ветра в них обычно достигает 20--50 м/с, а
И
тї
І
_
ц-щ
_
1
В странах восточного побережья Азии и на островах Тихого океана тропичес-
КИЄ циклоны получили название тайфунов.

76
Глава 4. Атмосфера
Рис. 4.6. Смерч
иногда доходит и до 80-100 м/с. Прохождение тропических
циклонов связано также с выпадением сильных ливней. Не-
редко случается, когда в течение суток сумма осадков пере-
крывает их годовую норму. Это неизбежно приводит к подъе-
му воды в реках и затоплению больших территорий суши.
Чаще всего тропические циклоны являются причиной много-
численных человеческих жертв, а также колоссального эко-
номического и экологического ущерба. По данным ООН,
тропические циклоны являются наиболее опасными природ-
ными катастрофами.
В 1959 г. на Японию обрушился тайфун, полностью раз-
рушивший Нагою - город с двухмиллионным населением.
В 1970 г. тропический циклон, пришедший в дельту р. Ганг в
Индии и затопивший устье реки, явился причиной гибели
200 тыс. человек, смытых в Бенгальский залив. Ежегодно тай-
фуны обрушиваются на побережье российского Приморья.
Обычно, приходя сюда с востока и юго-востока, они оказы-
ваются значительно ослабленными. Тем не менее иногда и
такие тайфуны приносят значительный ущерб. Так, в резуль-
тате прихода тайфуна в 1943 г. в г . Владивостоке за 3 дня не-
прерывного ливня выпало 395 мм осадков - свыше полови-
ны годовой нормы.
Примером вихря малого масштаба является смерч - мощ-
ный мелкомасштабный атмосферный вихрь, опускающийся в

4.7. Динамика атмосферы
77
виде вертикальной воронки из кучевого облака и достигаю-
щий земной поверхности (рис. 4 .6). Диаметр смерча обычно
колеблется в пределах от 10 до 1500 м. По имеющимся дан-
ным, максимальные скорости ветра в смерче могут достигать
200-300 м/с, а горизонтальные градиенты давления - до
10 гПа / 100 м. Из-за высоких скоростей вращения вихря
центробежные силы вызывают пониженное давление в цен-
тре смерча. Вращение воронки смерча имеет чаще всего цик-
лонический характер.
В результате огромного ветрового напора и большой раз-
ности давления между периферией и центром воронки смер-
чи могут производить сильные и даже катастрофические раз-
рушения. Опускаясь из кучево-дождевого облака, называемо-
го материнским, смерч вбирает в себя пыль, песок, камни,
воду и различные предметы, порой даже автомобили. Про-
должительность существования смерча небольшая -- от не-
скольких минут до нескольких часов, длина его пути состав-
ляет в среднем 15-60 км, достигая иногда сотен километров.
Для придания смерчам количественной характеристики
их разрушающей способности японским исследователем
Т. Фуджитой была предложена Р-шкала, в которой наиболее
слабые смерчи отнесены к нулевому классу, а наиболее силь-
ные из зарегистрированных - к 5-му. Наиболее распростра-
нены смерчи на территории США, где их называют торнадо.
Там иногда наблюдаются смерчи 5-го класса по Р-шкале. На
территории России смерчи наблюдаются в теплую часть года,
преимущественно в летние месяцы. Наиболее сильный смерч
(4-то класса), наблюдавшийся в нашей стране, был зарегис-
трирован в 1984 г. Этот смерч, пройдя через Ивановскую и
Костромскую области, нанес очень серьезные разрушения.
По ходу своего движения он срывал крыши домов, вагшл де-
ревья, столбы, опоры линий электропередачи, переворачивал
железнодорожные вагоны и автомобили.
Несмотря на серьезные последствия от воздействия смер-
чей, они, из-за своего локального характера, редкости воз-
никновения и непродолжительности существования, не вле-
кут за собой значимого ущерба в масштабе отдельной страны.
Тем не менее возможность прохождения смерчей через тер-
ритории размещения опасных объектов, таких как, например,

78
Глава 4. Атмосфера
атомные электростанции, учитывается при разработке соот-
ветствующих систем инженерной защиты. При этом защита
подобных объектов предусматривается даже при очень низ-
ких уровнях вероятности воздействия смерча. Так, в больши-
нстве стран, имеющих АЭС, пороговая вероятность прохож-
дения смерчей через площадку АЭС, выше которой учиты-
ваются их потенциальные воздействия, составляет 1 раз в
100 тыс. лет.
4.8. Прогнозирование погоды
Различают два принципиально разных подхода в прогно-
зировании погоды: синоптический и численный.
Синоптический прогноз погоды основывается на анализе
большого объема фактической информации об исходном со-
стоянии погоды. Фактическая информация поступает к спе-
циалистам-синоптикам по каналам оперативной связи. Эта
информация включает также исходные карты по обширной
территории на различных уровнях от поверхности земли до
высот 15-20 км. Синоптический прогноз погоды обычно вы-
полняется для средних пространственных масштабов - от-
дельных регионов или небольших стран.
Анализ атмосферных процессов в синоптическом прогно-
зе заключается в отслеживании движения и развития бари-
ческих образований (циклонов, антициклонов, атмосферных
фронтов и др.) . Используя свой опыт, синоптик графически
изображает на картах с нанесенными на них данными про-
гнозируемые поля (геопотенциала, температуры и др.) в виде
системы изолиний соответствующих метеорологических ха-
рактеристик. Построив систему основных карт, синоптик вы-
полняет относительно простые последующие расчеты для
определения полей ветра, осадков, выявления отдельных яв-
лений, например заморозков, гололеда, гроз, града и др.
Численньиі пропюз погоды выполняется для больших терри-
торий, обычно для Северного или Южного полушарий. Такой
прогноз основывается на решении уравнений гидротермодина-
мики, аналогичных уравнениям (4.20), записанных в сферичес-
ких координатах. Как уже опиечалось выше, в используемых

4.8 . Прогнозирование погоды
79
уравнениях одной из определяемых величин является геопотен-
циал, а роль вертикальной координаты играет давление.
Необходимым этапом, предшествующим численному про-
гнозу погоды, является объективный анагшз метеорологических
полей, выполняемьгй без вмешательства синоптиков. Такой
анализ состоит в получении исходных данных, например полей
геопотенциала, температуры, ветра, соответствующих фиксиро-
ваъптому моменту времени и представлеъпчых в узлах регуляр-
ной географической сетки. Суть анализа сводится к следующе-
му. Информаштя, поступающая в метеорологические центры,
собранная с глобальной сети наблюдений, неоднородно осве-
щает терригорию, для которой выполняется прогноз. Кроме
того, метеорологическая информация содержит неизбежные
ошибки различного происхождения. Для ьшсленного же про-
гноза начальные данные не должны содержать ошибок и, кроме
того, должны быть представлены в определенном виде, напри-
мер в узлах географической сетки. Специальные методы позво-
ляют осуществлять статистическую обработку данных и приво-
дить данные к виду, необходимому для прогноза.
Численный прогноз погоды представляет собой весьма
сложную задачу. Основная трудность в ее реализации заклю-
чается в сложности системы уравнений, решить которую
можно лишь численными методами. В зависимости от степе-
ни идеализации реальных атмосферных условий разрабатыва-
ется тот или иной вариант прогностической модели. Поэтому
для достижения приемлемой точности прогноза модель дол-
жна быть достаточно реалистичной. Кроме того, численное
решение задачи прогноза погоды предполагает разработку со-
ответствующих численных методов интегрирования системы
уравнений гидротермодинамики. Разработка подобных мето-
дов представляет собой серьезное направление в прикладной
математике. Наконец, задачи прогноза погоды требуют мощ-
ных компьютерных средств. Так, в настоящее время для ре-
шения таких задач используют суперкомпьютеры на базе
множества высокопроизводительных серверов. Быстродей-
ствие таких компьютеров составляет порядка 10 терафлопс' и
более. Результаты численного прогноза на конечном этапе
1
Терафлопс - триллион операций в секунду.

80
Глава 4. Атмосфера
анализируются и при необходимости корректируются синоп-
тиками.
В зависимости от масштаба прогнозируемых процессов
прогнозы подразделяют на краткосрочные и среднесрочные.
Краткосрочные прогнозы (на 12-24 часа) позволяют помимо
полей геопотенциала, температуры и ветра предсказать также
процессы средних пространственных масштабов, например
облачности и осадков. Среднесрочные прогнозы (обычно на
трое суток) определяют состояние погоды в масштабе полу-
шария без детализации ее мелкомасштабной структуры. Как
краткосрочные, так и среднесрочные прошозы характеризу-
ются высокой оправдываемостью. В ряде случаев, например
для прогнозирования сезонных температурных аномалий, вы-
полняются долгосрочные прогнозы.
4.9. Климат
Изучением климата занимается климатология, являющаяся
одним из важнейших разделов метеорологии. Она изучает кли-
мат и климатообразующие процессы, которые определяются
общим течением погоды в различных физико-географических
условиях. Эти процессы возникают в первую очередь под дей-
ствием солнечной радиации, обусловливающей в конечном
итоге разнообразное движение воздушных масс. Другими фак-
торами формирования климата являются широта местности,
чередование материков и океанов, рельеф подстилающей по-
верхности и др. Важной особенностью климата является мно-
гообразие погодных условий как в разных частях земного
шара, так и в разное время в отдельной части планеты.
Климат представляет собой совокупность состояний пого-
ды для данной местности, проявляющихся в течение много-
летнего периода. Погоду в любой момент времени характери-
зует комбинация метеорологических параметров - темпера-
туры, давления, влажности, ветра и др., а также наличие тех
или иных погодных явлений. Обычно климатическая картина
конкретного пункта или района описывается набором сред-
них многолетних, экстремальных и других статистических ха-
рактеристик метеорологических элементов. Климат - один

4.9. Климат
81
из важнейших факторов природной среды, влияющий на со-
стояние биоты, почв, поверхностных и подземных вод, а сле-
довательно, и на экологические условия территории.
Рассмотрим основные климатообразующие факторы.
Основным из таких факторов является солнечная радиа-
ция, зависящая от положения Земли относительно Солнца.
При годовом вращении Земли вокруг Солнца угол между
плоскостью экватора и плоскостью эклиптики составляет
23°27'. Поэтому угол падения солнечных лучей на земную по-
верхность в течение года меняется. В определенные периоды
года между Северным и Южным тропиками, широты кото-
рых составляют соответственно 23°27' с. ш. и 23°27' ю. ш .,
солнечные лучи падают на земную поверхность вертикально.
В течение года в тропических широтах продолжительность
дня практически не изменяется и поэтому температура во все
сезоны остается стабильной. В более высоких широтах по-
верхность Земли нагревается меньше. Значительные вариа-
ции продолжительности дня между сезонами обусловливают
существенные межсезонные изменения температуры.
Другой климатообразующий фактор - чередование суши
и океана. Поскольку вода нагревается и остывает медленнее,
чем суша, температура воздуха над океанами в своем суточ-
ном и годовом ходе изменяется меньше, чем над континента-
ми. В летние месяцы температура воздуха над сушей выше,
чем над морем, а зимой, наоборот, ниже. Поэтому климат
прибрежных районов сглаживается за счет морского влияния
и такой климат называют морским. Во внутренних же районах
континентов, особенно в высоких широтах, отмечаются зна-
чительные изменения между летними и зимними температу-
рами. Для таких территорий характерен континентальный
климат. Морские акватории являются мощным источником
атмосферной влаги. Ветры, дующие с теплых акваторий на
сушу, приносят много осадков. По этой причине на побе-
режьях относительная влажность воздуха, облачность и по-
вторяемость туманов выше, чем во внутриконтинентальных
районах.
Следующий фактор формирования климата -- атмосфер-
ная циркуляция, благодаря которой в атмосфере постоянно
происходит перераспределение тепла и влаги. В обоих полу-
6-3535

82
Глава 4. Атмосфера
шариях Земли имеются три основные зоны ветров. В субтро-
пических широтах возникают пассатные ветры: северо-вос-
точные' в Северном полушарии и юго-восточные в Южном.
Сближаясь в так называемой внутритропической зоне кон-
вергенции, воздушные потоки поднимаются вверх, а затем
образуют антипассаты, формируя ячейку циркуляции в вер-
тикальной плоскости. Вертикальный подъем воздуха во внут-
ритропической зоне конвергенции влечет за собой его охлаж-
дение, в результате чего образуются облака и выпадают осад-
ки. В средних широтах из-за влияния силы Кориолиса
преобладают западные ветры. В области полярных фронтов
умеренных широт воздушные массы, переносимые на восток,
встречаются с холодным арктическим и антарктическим воз-
духом, образуя зону циклонов. Хотя атмосферные движения в
полярных областях выражены не столь ярко, как в умерен-
ных, на фоне довольно сложных систем ветров выделяется
восточный полярный перенос. Такие ветры дуют главным обра-
зом с северо-востока в Северном полушарии и с юго-востока
в Южном. Довольно часто массы холодного воздуха проника-
ют в умеренные широты. Значительное влияние на картину
атмосферной циркуляции в низких и средних широтах ока-
зывает чередование суши и океана, приводящее к муссонным
движениям.
В формировании климата важную роль играет также рель-
еф. Понижение температуры с высотой приводит к установ-
лению в горных районах и на возвышенностях более про-
хладного климата, чем на близко расположенных от них низ-
менностях. С другой стороны, горы и возвышенности
препятствуют движению воздуха и он вынужден подниматься
вверх и расширяться. В процессе своего адиабатического рас-
ширения воздух охлаждается, формируя облачность, которая
является причиной выпадения осадков, в основном на навст-
ренной стороне гор. На подветренной стороне гор сухой воз-
дух опускается, и при его сжатии вьщеляется тепло. В резуль-
тате образуется теплый ветер, называемый теплым феном.
Еще одна причина формирования климата -- океаничес-
кие течения, которые образуются под действием ветра при
' В метеорологии направлением ветра (воздушного переноса) считается то на-
правление, откуда дует ветер.

4.9. Климат
83
°\\ч°вы“|,
\Іі1%ўкёі,|І\І%&Ё:=`¦,Ё%*Ё'!!,ІЁЅЕНІ,
н1,чяЁ|°
-1
..
_
\.І
_
С
,С ___
_,
Д
= " І'ІІ'
-_
ї'
Е-_ '
:
. Іц_Й-.І
.І.О-
іІ
.
'
ф
_-
_-=
'
"|||І|ч||" 1"
'0'Ф";'о
1 .'ІІІЧ
вы
.
0 О.С ::.\ 'О
І
,-ішіїщїпи,ІІ
ЁІЩЕІН ,'.ІІ|ІІ\
ІІ
І\\\| ,ІЁІІІЫІЁЁЁЁІІІІІІНІЦЁЗ; ,ІНІІІЁЩЁ,ЩІІІЁЁЁЁЁШЁ
11 ,ЙЁПЁІЩШпвіііуіщц
,__
*ні
`О
і-_±ц±ц
'ї
_
і...-і - ._.
же
її
цч
ї-
тф
С4
4
.-і
С
__
ї
ДЕ
|
Ё0
30
0
8
Рис. 4.7. Климатические зоны земного шара (по Б. П . Аписову):
1 - экваториальная, 2 - экваториальных муссонов, 3 _ тропическая,
4 - субтропическая, 5 - умеренная, 6 - субарктическая и субантарктическая,
7 - арктическая и антарктическая
°
наличии горизонтальной неоднородности плотности воды.
Нагреваясь над теплыми течениями И насыщаясь влагой, воз-
дух в средних и особенно в высоких широтах оказывает зна-
чительное влияние на климат. Наоборот, воздух, приходящий
из районов холодных течений, охлаждает воздух над сушей в
тропиках.
Отмеченные факторы обусловливают широкое разнообра-
зие климатов отдельных районов земного шара. Среди этих
климатов с помощью тех или иных кпассификационных под-
ходов выделяют основные типы климатов. При классифика-
ции климатов выделяют протяженные (макроклиматические)
районы с более или менее однородными кпиматическими
условиями. Рассмотрение широтного изменения климата по-
казывает приблизительно симметричное распределение кли-
матических поясов в обоих полушариях, среди которых отчет-
ливо выделяются отдельные климатические зоны (рис. 4.7).
К северной полярной климатической зоне (арктической
зоне) относятся акватория Северного Ледовитого океана,
бі

84
Глава 4. Атмосфера
Гренландия и северные части азиатского и североамерикан-
ского побережий. Южная полярная климатическая зона (ан-
тарктическая) включает Антарктический континент и юж-
ную периферию Тихого, Атлантического и Индийского океа-
нов. В течение всего года за редким исключением в этих
районах температура воздуха отрицательна. Выхолаживание
воздуха вызвано малым притоком солнечной радиации в лет-
ние месяцы и полным ее отсутствием в период полярной
ночи. Значительная доля солнечного тепла в летние месяцы
отражается льдом. В результате смягчающего влияния Север-
ного Ледовитого океана температура воздуха здесь не столь
низкая, как в континентальных районах Антарктиды. Во
внутренних частях обеих зон в течение года выпадает неболь-
шое количество осадков - от 50 до 150 мм, на прибрежных
территориях - до 500 мм.
Зона субполярного климата в Северном полушарии (суб-
арктическая зона) располагается в районах с тундровой рас-
тительностью Евразии и Северной Америки. В Южном полу-
шарии небольшая зона субполярного климата (субантаркти-
ческая) проявляется на Антарктическом полуострове и
прилегающих к нему островах. В пределах субарктической и
субантарктической зон климат характеризуется затяжной,
очень холодной зимой и коротким, прохладным летом. Коли-
чество солнечного тепла, поглощаемого земной поверхнос-
тью, здесь невелико, и его недостаточно для отгаивания грун-
тов, из-за чего районы субполярного климата характеризуют-
ся вечной либо многолетней мерзлотой. Основная масса
осадков в субполярных зонах выпадает в летние месяцы при
прохождении циклонов при годовой норме, редко превыша-
ющей 380 мм.
Для зон умеренного климата характерно частое прохожде-
ние циклонов и связанное с ними выпадение осадков, преоб-
ладание западных ветров и значительные температурные ко-
лебания между сезонами. В пределах этих зон проявляются
различные типы умеренного климата: морской, переходный,
материковый.
Широким разнообразием типов климатов характеризуют-
ся также зоны субтропиков. Для них отчетливо выражено из-
менение температуры, осадков, ветра в годовом ходе. За ис-

4.9. Климат
85
_
ключением муссонных областей, в субтропиках преобладает
антициклоническая погода. Основные типы климатов:
-_
средиземноморский с ясным и спокойным летом и дожд-
ливой зимой (Средиземноморье, южная оконечность Африки,
Калифорния, юго-западная часть Австралии);
_
муссонный с жарким дождливым летом и сравнительно
холодной и сухой зимой (юго-восток США, восточное побере-
жье Южной Америки, юго-восточное побережье Африки, се-
вер Индии, восточная часть Китая, восточное побережье Авст-
ралии);
_
сухой субтропический с жарким летом (Мексика, запад
США, Австралия, Туркменистан, Иран);
_
умеренный субтропический, равномерно увлажненный
в течение года (юго-восток Австралии, Новая Зеландия, сред-
няя часть Аргентины).
В тропических зонах как Северного, так и Южного полу-
шария характерно преобладание пассатных ветров при преи-
мущественно ясной погоде. В них отчетливо выделяются три
климатические области:
_
область устойчивых пассатов с прохладной погодой, вы-
сокой влажностью воздуха и отсутствием осадков (западное
побережье Южной Америки в широтной зоне 5-20° ю.ш ., за-
падноафриканские побережья Сахары и пустыни Намиб, за-
падное побережье Австралии);
_
пассатные области с проходящими дождями (Центра.ль-
ная Америка, Мадагаскар);
_
жаркие засушливые области (Сахара, Калахари, боль-
шая часть Австралии, Аравия).
В зонах экваториальных муссоное происходит сезонная
смена ветров, при которой летом муссоны дуют со стороны
экватора, а зимой - со стороны тропиков. На обращенных к
муссонам склонах гор выпадает большое количество осадков
(иногда более 5000 мм в год).
Экваториальная зона характеризуется слабыми ветрами и
практическим отсутствием сезонов. В ней господствует жар-
кая влажная погода с годовой нормой осадков 1000--3000 мм.
Рассмотренные климатические зоны показывают их ярко
выраженную изменчивость - широтную зональность (называ-
емую также поясностью), которая представляет собой диффе-

36
Глава 4. Атмосфера
і
Высота, м
7000
6000
_
І.
Чимбораэо,Анды
І
/3
Попокатепетль
\
І
5000
д
мекшкд
.
Монблан, Альпы
;.~14;і-ига-: -.
19-2о° с ш
›~
, 1:::9:5
\г\Ґ'''О
І1
11"С4о*т;Нч:::°
ддт- _.
2),м
о *>~т'±Ё*-із*
\'Ё'""4`
Ъ,'
Ё1.
'
'~›,..*;.; .
1:!'!;¦.¦
5115512
:
.
%:в .
15І1:-22
°=г/'
'.
_/
-
п
\\\
иринеи
зооо
,
-А
М.-А-
Ж
,.'}Ж!
2\
чгіі _
Сулительма,
2°°° ИЯ(1-
"Ю
нн“(т$'Є%×
"°"”а'*д"”
1ооо
~
`
""'
9
ЁЁМ (І
0
_
Ё...
д
'
'І
"“
а
0-10° с. ш.
42-46“ с. ш.
68” с. ш.
Рис. 4 .8. Проявление вертикальной зональности (по А. Гумбольдту):
1 - лесная зона пальм, древовидного папоротника, бамбука и хинного дерева;
2 - зона травянистой растительности (парамо); 3 - зона вечных снегов и льдов
ренциацию земной поверхности на зоны по климатическим
особенностям. Понятие географической зональности имеет
фундаментальный характер и широко используется не только
в науках о Земле, но и в других естественных науках, напри-
мер в ботанике и зоологии.
Поскольку климатические условия могут сильно разли-
чаться в зависимости от высоты местности, наряду с широт-
ной зональностью климата используется также понятие его
высотной зональности. Последняя представляет собой эле-
мент расчленения климата в горах по высоте. Высотные зоны
образуют сравнительно однородные по климатическим усло-
виям пояса (рис. 4.8). Наиболее разнообразно высотные поя-
са проявляются вблизи экватора. В умеренных широтах число
ЗОН СОКРЁІЩЕІЄТСЯ, 8 В ВЫСОКИХ ШИРОТЗХ ИХ СТЗНОВИТСЯ ЄЩЄ
МЄНЬШЄ.
Высотная климатическая зональность связана с тем, что в
горах изменение метеорологических величин с высотой со-
здает быстрое изменение всего комплекса климатических
условий. В результате возникают лежащие одна над другой
климатические зоны (пояса) с соответствующими типами
растительности. При этом четко просматривается аналогия
между чередованием высотных климатических зон со сменой
климатических зон в широтном направлении (рис. 4.9). Наи-
более существенное различие между высотными и широтны-

4.9 . Климат
87
Высота
^
Ф ..`_
_
вечные снега
°
Ф ильды
Парамо
І.. Ъ
'
У
1
`а ,'
Ё-\
-
.4. К
_/'
'; 4 .-°«-.
"
За"
хвоиныелеса , дій, ,А Д.
_.
*
~
Ё'дд"Ё'
`ч\.-Ідрг
.
І
-_
-_
': -›',
р
_.га;в.,_
Ы,
' ши`околйсгвеї4н" ' (Н 1*"
тропические
-.
леса-
- ›=›
, '*"
.
/'
'Гц
Ф
Ь ~ ~ ї@,е.-ч-нм
,,,_€__ ..
_
т
/Ч.
_
Ч_да.,
..
р ддыїгъч
ее
Ф
тропические широколиственные
тайга
тундра вечные снега
леса
леса
и льды
Сев
:
`а~`ї*Ё щ...Ц?'
...
?`А
Ґ
-'г І`( '51%*
.
І
~.
Ё_її*Ь -І
_*
.'ц_ь@:.Р
'г
7
й__. :
-_
'д
Ф5
5. _,Ъ /'1?';›:
_*
чгҐ':-;1;`?
,.
1'
' .|'2ь
`_
*~
';Ґ`ёз'
гр
Рис. 4.9. Аналогия между широтными и высотными климатическими зонами
(по Д. Чирасу)
ми зонами заключается в том, что климатические изменения
по высоте происходят через километры, а в широтном на-
правлении - через тысячи километров.
В последние десятилетия большую остроту приобрела
проблема глобального потепления -- процесса постепенного
увеличения среднегодовой температуры атмосферы Земли и
Мирового океана. Важность этой проблемы для выживания
человечества была провозглашена на Конференции ООН по
окружающей среде и развитию (Рио-де-Жанейро, 1992 г.).
Одним из главных итогов конференции стала Рамочная Кон-
венция ООН об изменении климата. Конвенция вступила в
силу в 1994 г., ее подписали 186 стран.
К настоящему времени международным научным сооб-
Ществом убедительно доказано, что средняя температура при-
земного воздуха по земному шару поднялась за последние 100
лет приблизительно на 0,6 °С. При этом среди ученых преоб-
ладает точка зрения, что основная причина потепления, на-
блюдающегося в последние 50 лет, вызвана деятельностью

88
Глава 4. Атмосфера
человека и, в первую очередь, выбросом больших количеств
парниковых газов (углекислого газа, метана и др.). Ежегодно
в земную атмосферу из дымовых труб тепловых электростан-
ций, предприятий, котельных, а также из выхлопных труб ав-
томобилей выбрасывается свыше 20 млрд т углекислого газа и
других парниковых газов. Сельскохозяйственное производ-
ство и другие отрасли приводят к эмиссии метана, оценивае-
мой в 250 млн т в год. В результате этого концентрации угле-
кислого газа и метана по сравнению с доиндустриальной эпо-
хой увеличились соответственно на 31 и 149 %.
Вопрос о том, насколько значительными будут дальней-
шие изменения климата, во многом остается неясным. Боль-
шинство исследователей прогнозирует дальнейшее сущест-
венное повышение температуры (от 1,4 до 5,8 °С в ближай-
шее столетие). Такое повышение, как ожидается, приведет к
другим климатическим изменениям, включая подъем уровня
Мирового океана, а также к изменениям в количестве и про-
странственном распределении атмосферных осадков. В про-
цессе глобального потепления могуг участиться природные
катаклизмы (засухи, ураганы и др.), понизиться урожаи сель-
скохозяйственных культур и исчезнуть многие биологические
виды.
Несмотря на то что факт роста температуры на 0,6 °С за
последнее столетие установлен достоверно, все же к настоя-
щему времени нет убедительных доказательств причин потеп-
ления, а следовательно, и уверенности в имеющихся прогно-
зах климатических изменений. Помимо парниковой теории
имеется и множество ДРУГИХ трактовок глобального повыше-
ния температуры. Например, весьма распространена точка
зрения, согласно которой наблюдаемое потепление находится
в пределах естественной изменчивости климата и не нуждает-
ся в отдельном объяснении. Другое объяснение климатичес-
ких изменений - результат выхода климатической системы
(атмосферы и океана) из так называемого малого ледниково-
го периода. Имеются также сомнения в самом факте потепле-
ния, поскольку оно наблюдается в течение относительно не-
продолжительного времени.
Следствием потепления является резко повысившаяся в
последние годы частота проявления засух, периодов аномаль-

4.9. Климат
39
ной погоды, прохождения тропических циклонов и смерчей.
По имеющимся данным, климатические изменения в России
относительно невелики, но уже явно выражены. Установлен
рост заболеваний болезнями, характерными для южных ре-
гионов.
С целью консолидации усилий государств в противодей-
ствии глобальному потеплению в 1997 г. в Киото (Япония)
был подписан Киотский Протокол к Конвенции ООН об из-
менении климата, где прописаны обязательства стран -
участниц Конвенции по снижению выбросов парниковых га-
зов. Ряд стран, включая Россию, ратифицировали Протокол.
Другие страны, например США - основной потребитель
энергоресурсов, несмотря на понимание глобального харак-
тера проблемы и необходимости согласованных действий
международного сообщества, не торопятся с ратификацией
Киотского Протокола. Необходимо отметить, что уменьше-
ние выбросов парниковых газов предполагает сокращение
потребления угля и углеводородов в энергетике и поэтому не-
избежно негативно сказывается на экономике.
Независимо от степени достоверности прогнозов дальней-
шего глобального повышения температуры человечеству не-
обходимо считаться с такой возможностью и предпринимать
усилия для минимизации последствий возможных климати-
ческих изменений.

ГЛАВА 5
ГИДРОСФЕРА
Между атмосферой и твердой земной корой сосредоточена
гидросфера - водная оболочка Земли, включающая все воды,
находящиеся в жидком, твердом и газообразном состояниях.
Гидросфера включает в себя воды океанов, морей и поверх-
ностные воды суши. Некоторое количество вод гидросферы
содержится также в атмосфере и в живых организмах.
Изучением вод гидросферы, их распространением и про-
цессов, протекающих в ней, занимается шдролошя. Гидроло-
гия связана с геодезией, гидрогеологией, почвоведением, ме-
теорологией, гидравликой, геохимией.
В свою очередь, гидрология подразделяется на ряд других
наук, включая:
_
гидрологию суши, изучающую поверхностные воды суши;
_
русловедение - науку о русловых процессах;
_
лимнологию (озероведение), изучающую континенталь-
ные водоемы - озера, пруды, водохранилища;
_
океанологию (океанографию) - науку, изучающую
природные процессы, протекающие в Мировом океане, а так-
же состав вод, их строение и обитателей.
Гидрология имеет ярко выраженный прикладной харак-
тер, ее роль важна во многих отраслях народного хозяйства,
например в гидроэнергетике, водоснабжении, водном транс-
порте, гидромелиорации, рыбном хозяйстве, строительстве,
природопользовании.
5.1. Водные ресурсы планеты, круговорот воды
Основную массу вод гидросферы составляют моря и океа-
ны. Следующее место по объему водных масс занимают под-

5.1 . Водные ресурсы планеты, круговорот воды
91
земные воды, третье -- лед и снег арктических и антарктичес-
ких областей. Поверхностные воды суши, атмосферные и био-
логически связанные воды составляют доли процента от
общего объема воды шдросферы (табл. 5.1). Воды гидросферы
находятся в постоянном взаимодействии с атмосферой, зем-
ной корой и биосферой, создавая сложный круговорот воды.
Таблица 5.1 . Воды пщросферы (по А. А . Соколову)
ЗЁТТ* 'Ё
'
*"°Ц="П*`=`*
'
91*ТГ
ОИ*ДИ7**А*
'=' 'СТ “СС
'Г
1
Типы вод
,
Название
Объем, млн кмз Доля от общего ;
1
количества вод 1
І
гидросферы, °/0
..__..._..__.._,-:_.._._.__
._ _,
:
_М<ї›скЁво_ды _ Ю І І _ _ _ _:/Іорская
1370 __|_'
_ З4Н
,3 Подземные (за исключением
Грунтовая
61,4
`
4
2
почвенной воды)
_
1
_*
*ї
*Ш
т
Ш
|_
7
Ш
Ш
1
_;
Іп
І
4;
Ш
Ш
,
Лед и снег (Арктика, Антарктика,
і
Лед
24,0
2
' Гренландия, горные ледниковые области)
А
Ё
дд Поверхностные воды суши: озера,
Пресная
_
0,5
0,4
1
водохранилища, реки, болота, почвенные І
;
ВОДЫ
1
5
;~~
-А---1-~----1
4
,Атмосферные воды
Атмосферная '
0,015
3
Воды, содержащиеся в живых
І Биологическая І 0,00005
`
0.0003
'организмах
д
Простейшая схема круговорота воды в глобальном мас-
штабе представлена на рис. 5.1 . Среднегодовые величины ис-
парения воды с поверхности океана 20, сточных областей
суши 2,0 и замкнутых областей суши 2,0 составляют соот-
ветственно 447 980, 64 620 и 7400 кмз. Соответствующие сред-
негодовые значения объема осадков на поверхность океана
26,, сточных областей суши )Ц,_ ., , замкнутых* областей суши
Х, О равны 411 600, 101 000 и 7 400 кмз. Поверхностный сток в
Мировой океан К, О оценивается в 36 380км3, а величина под-
земного стока Уп ввиду недостаточной точности оценки оста-
ется неопределенной.
Воды Мирового океана возобновляются в течение 2600
лет, атмосферные воды - за 9 суток, воды рек - в среднем за
12 суток. Обмен вод в озерах и болотах происходит за десятки
1 Замкнутые (бессточные) области суши - участки материков, из которых не
происходит сток вод в Мировой океан.

92
Глава 5. Гидросфера
\/Ч'~(*?\г _
'_
'Ё
›
_
9 9..
-
__
е а_.----
Ъ
'”
И'\;/'Ф
м
980КМ!
600КМ:
ХСС
1
01000
КМ гы»
-
620км”
7400км
-=
7400км'
2,
-
447 х,
-
411
І1
.
Ч
7
хм:
І
'Ё2,..
Суша
У,-3б380КМ3
..
.\
'.'
5
.
.
0.\. .
.\
.
о..ц
.
.
9
г 1"`
99
І
.-
"
0ОО
І'
.
-Ё
"_ "_
'_` `“`""" " "_ , іыі
'
..._
""'_
Океан
--
.:.
.°
.
с-1
Ш
Ш
__
.'_
:.
УПЁ?
І
1
.,."
ї
'
ді
п.
ОО
І.. 5-'
їІІї
_
,в
$__
ОО
.
.'
Ш
.'
ОО
.
.
'О
\\.
.
|
О.
9
по
Рис. 5 .1 . Схема круговорота воды (по М. И . Львовичу)
и сотни лет. В ледниках, где сосредоточены основные запасы
пресной воды, обмен вод происходит в среднем в течение 10
тыс. лет в горных ледниках и за 100-200 тыс. лет в крупных
ледниковых щитах (Гренландия, Антарктида). В зонах актив-
ного водообмена земных недр воды возобновляются прибли-
зительно за 300 лет, межпластовые воды - за 5 тыс. лет, а в
глубоких горизонтах литосферы (зонах замедленного водооб-
мена) -- за миллионы, десятки и даже сотни миллионов лет.
Количественные характеристики элементов водного баланса
Земли и ее отдельных частей приведены в табл. 5.2.
Таблица 5. 2. Годовой водный баланс (по М. И. Львовичу)
ҐИ`5”5”3
'О
Ъ* ТТ іїїії Тїтацввўй *Ч0Р;'"=
“О'
°
='= “Ё ==
тд
Элементы водного баланса
Объем, кмз
Слои, мм
3
(нм
т ттч
І'
1
1
1
(
Периферийная часть суши (117 504 тыс. кмг)
осадки
101 000
859
речной сток
Зб 380
309
испарение
64 620
Замкнутая часть суши (41 355 тыс. кмг)
Ц
осадки
7400
238
1
испарение
у 7400
238
^
Мировой океан (361 145 тыс. кмг)
осадки
411 воо
ї
1140
приток речных вод
36 380
1
100
испарение
у
у
447980
1240
1

5.2 . Воды морей и океанов
93
Окончание табл. 5.2
А
Элементы водного баланса
Объем, кмз
Слой, мм
ї
Ё Земной шар (510 083 тыс. кмг)
,осадки
520 000
1020
испарение у __
~
у згоооо
1о2о
5.2. Воды морей и океанов
Мировой океан - основная часть гидросферы, непрерыв-
ная, но не сплошная водная оболочка Земли, окружающая ма-
терики и острова и отличающаяся общностью солевого соста-
ва. Мировой океан занимает свышеё площади земного шара
(около 361 млн кв. км). При этом в еверном полушарии доля
водной поверхности составляет 61 %, а в Южном - 81 %.
Традиционно считается, что Мировой океан делится ма-
териками на четыре океана: Тихий, Атлантический, Индий-
ский, Северный Ледовитый. Основные их характеристики
приведены в табл. 5 .3 .
Таблица 5.3 . Основные характеристики океанов
*
Океан
Площадь, млн кв. км
Средняя глубина, м
Объем, млн куб. км
*
Тихий
178
3980
710
1
1
Атлантический
92
3600
330
“Индийский
*
76
3710
,
283
Северный Ледовитый
14,8
1220
18,1
\
В последние десятилетия океанологи выделяют Южный
океан - условное название южных частей Атлантического,
Индийского и Тихого океанов, окружающих Антарктиду.
Северной границей Южного океана обычно принимают
60° ю. щ.
Из всех океанов Северный Ледовитый океан более других
напоминает внутреннее средиземное межматериковое море.
Поскольку Северный Ледовитый океан часто рассматривают
как полярную часть Атлантического океана ме>КдУ Европой,
Азией и Северной Америкой, его иногда относят к категории
средиземных морей.

94
Глава 5. Г идросфера
КМ
.2
----
--
------
Глубина
-Ь
- 45°
-30°
-15°
0
15°
Долгота
Рис. 5 .2. Профиль дна Северной Атлантики вдоль 25° с. ш.
Океаническое дно образует относительно тонкая земная
кора (мощностью 8-10 км). Оно сложено базальтами, на ко-
торых залегает слой глубоководных осадков. По геологичес-
кому строению в океанах выделяют:
_
подводную окраину материков (шельф, материковый
склон и материковое подножие);
_
переходные зоны от океана к материку, в частности сис-
темы островных дуг с характерной интенсивной вулканиче-
ской деятельностью и сейсмичностью;
_
ложе океана и срединно-океанические хребты.
Горизонтальные размеры океанов изменяются от 1500 км
(минимальная ширина Атлантического океана) до 13 000 км
(протяженность Атлантики с севера на юг, а также максималь-
ная ширина Тихого океана). Типичные океанические глубины
составляют 3-4 км (рис. 5.2). Таким образом, горизонтальные
масштабы океанических бассейнов на 3 порядка больше вер-
тикальных. Указанное соотношение горизонтальных и верти-
кальных масштабов распространения океанических вод имеет
важные последствия для динамики океана. В частности, вер-
тикальные скорости движения вод оказываются значительно
ниже горизонтальных (приблизительно на 2 порядка). В океа-
нических водах выделяют три характерные глубинные области:
Поверхностная толща до глубины 200 м, батиальная - от 200
до 1500 м и абиссальная - свыше 1500 м.
Океанические и морские воды отличаются от других вод
химическим составом. Эти воды содержат в среднем по Ми-
ровому океану 85,8 % кислорода, 10,7 % водорода, 2,0 % хло-
ра, 1,07 % натрия.
Поступление солнечной радиации, испарение и атмосфер-
ные осадки влияют на распределение температуры и соленос-
ти по поверхности океана. Вариации температуры и солености

5.2. Воды морей и океанов
95
приводят к изменению плотности воды на поверхности, вызы-
вающему конвективные движения и изменения в циркуляции
более глубоких слоев океана. Изменения плотности воды при-
водят также к изменениям давления, вызывающим океаничес-
кие течения. Поэтому анализ полей температуры и солености
важен для изучения динамики океана.
Солевой состав вод Мирового океана представлен следу-
ющими основными соединениями: 1\ІаСІ - 77,7 %, М3С12 -
10,8 %, СаЅО4 -- 3,6 %, СаСО3 - 0,3 %. В качестве характе-
ристики, отражающей совокупный солевой состав, использу-
ется соленость воды - суммарная масса солей, растворенных
в 1 кг морской воды, измеряемая тысячными долями - про-
милле (%<›). Соленость разных частей Мирового океана изме-
няется в широких пределах. Наименьшие значения солености
воды характерны для районов с обильным выпадением ат-
мосферных осадков (Балтийское море - 3-20 %<›, Черное
море - 15 - -23 %<›), наибольшие - для районов с интенсив-
ным испарением (Средиземное, Красное моря -- около
40 %<›). Если всю соль, содержащуюся в Мировом океане, ги-
потетически равномерно распределить по поверхности плане-
ты, толщина слоя соли составила бы около 45 м. Ежегодно
реки выносят в Мировой океан 5,6 млрд т растворенного и 35
млрд т взвешенного материала.
Распределение поверхностной температуры океана близко
к зональному, т. е. независящему от долготы. Наиболее теп-
лые воды находятся вблизи экватора, а наиболее холодные --
у полюсов. Отклонения поверхностной температуры от зо-
нального распределения незначительны. Температурные ано-
малии поверхности океана в основном невелики и не превы-
шают 1,5 °С, за исключением экваториальной зоны Тихого
океана, где отклонения могут достигать 3 °С. Изменчивость
поверхностной температуры в годовом ходе наиболее выра-
жена в средних широтах. В тропиках температурные измене-
ния, как правило, не превышают 2 °С.
Распределение поверхностной солености также близко к
ЗОІ-ІЗЛЬНОМУ. НЗИООЛЬШЗЯ СОЛЄНОСТЬ ВОДЫ ОТМЄЧЗЄТСЯ В СРЄД-
НИХ ШИРОТЗХ, ГДЄ ИМЄЄТ МЄСТО ИНТЄНСИВНОЄ ИСПЗРЄНИЄ. МЄНЄЄ
СОЛЄНЬІЄ ВОДЫ НЕІХОДЯТСЯ ВОЛИЗИ ЭКВЗТОРЕІ ИЗ-За ИХ ОПРЄСНЄНИЯ

96
Глава 5. Гидросфера
дождевыми осадками, а также в высоких широтах, где опрес-
нение происходит в результате таяния льда.
Средняя поверхностная температура Мирового океана со-
ставляет 3,5 °С, а средняя соленость - 34,7 %0. Разброс тем-
пературы и солености вод вокруг этих средних величин не-
значителен.
Вода, в том числе и морская, является сжимаемой жид-
костью, поэтому ее плотность непостоянна. Зависимость
плотности р от основных, наиболее просто измеряемых ха-
рактеристик состояния воды - температуры Т, солености Ѕ и
давления р, называется уравнением состояния:
Р =р(Т,Ѕ, Р).
(51)
На практике используют различные эмпирические вари-
анты уравнения состояния, например формулу П. С . Линей-
кина:
р(Т,Ѕ, р) = 1 + 10'5 (6,89Т -~ 0,918Т2 - 0,39ЅТ + 82Ѕ + 5 -10'3 р) г/см3(5.2)
В этом выражении температура представлена в К, соле-
ность - в промилле, а давление - в барах.
Ветры, дующие над океаном, перемешивают его верхние
слои и приводят к образованию так называемого перемешан-
ного слоя, который характеризуется постоянной температурой
и соленостью от поверхности океана до своей нижней грани-
цы. Обычно толщина перемешанного слоя в тропических и
средних широтах составляет 10-200 м. Этот слой чаще всего
более соленый, чем подстилающие воды. Исключением явля-
ются воды высоких широт. Ниже перемешанного слоя темпе-
ратура воды быстро убывает с глубиной. Слой, в котором вер-
тикальный градиент температуры выше, чем температурные
градиенты перемешанного и нижележащих слоев, называется
термоклином. Поскольку плотность воды сильно зависит от
температуры, термоклин чаще всего совпадает со слоем боль-
ших градиентов плотности - пикноклином.
Перемешанный слой редко простирается ниже 200 м. Под
первыми 200 м находится постоянный термоклин, переходящий
в холодные глубинные воды океана. В средних широтах пере-
мешанный слой тоньше поздним летом, когда ветры слабые и
солнечный свет хорошо прогревает поверхностный слой. Вре-

5.2. Воды морей и океанов
97
менами прогрев настолько велик, а ветры настолько слабы, что
толщина перемешанного слоя достигает всего лишь нескольких
метров. Осенью ранние штормы переносят тепло в более глубо-
кие слои, увеличивая толщину перемешаъптого слоя, но часть
тепла при этом теряется. Зимой тепло уходит и мощность пере-
мешаъшого слоя продолжает уве.тпт=шваться, достигая максиму-
ма. Весной ветры ослабевают, поступление солнечного света
увеличивается и формируется новый перемешатптый слой.
Воды океана находятся в постоянном движении под воздей-
ствием разшаьшьтх сил: космических, атмосферных, тектоничес-
ких и др. Наиболее выражены поверхностные морские течения,
преимущественно ветрового происхождения. Течения в Миро-
вом океане подразделяют по преобладающему в них направле-
нию на зональные (перемещающие водные массы на запад и
восток) и меридиональные (несущие воды на север и юг). Тече-
ния, движущиеся навстречу соседним, более мощньпи, называ-
ются противотечениями. Специально выделяют экваториальные
течения. Течения, изменяющие свою иъггенсивностъ и направ-
ление от сезона к сезону в зависимости от направления при-
брежных муссонных ветров, называются муссонными.
Наиболее мощное течение в Мировом океане - Циркум-
полярное, или Антарктическое круговое течение, обусловлен-
ное сильными и устойчивыми западными ветрами. Оно охва-
тывает зону в 2500 км по ширине и километровые толщи по
глубине, пронося около 200 млн т воды в секунду.
В Тихом океане наиболее сильным является Южное пас-
сатное течение, движущееся с востока на запад со скоростью
5-6 км/ч. К северу от него находится противотечение, а еще
севернее - Северное пассатное течение, несущее воды с вос-
тока на запад.
Из меридиональных течений наиболее известны Гольф-
стрим и Куросио.
Изменение взаимного расположения Земли и Луны вызы-
вает в Мировом океане приливы и отливы. В открытом океа-
не высота прилива невелика (порЯдКа 1 м), но в воронкооб-
разных заливах, в их самой узкой части высота может превы-
шать 10 м. В Атлантическом океане, в заливе Фанди, прилив
достигает высоты 16--17 м, а в Охотском море, в Гижигин-
ской губе, -- 12 -14 м.
7-3535

98
Глава 5. Гидросфера
Одно из наиболее ярких форм океанических движений -
ветровые волны. При шторме высота ветровых волн в откры-
том океане может превышать 10 м. Максимальная зафикси-
рованная высота волн составила 25 м. В числе самых штор-
мовых мест в Мировом океане - северная часть Атлантики в
зимнее время. Название Тихого океана, как его назвал Ма-
геллан, экспедиции которого сопутствовала на редкость тихая
погода, не соответствует его нраву. В действительности он са-
мый бурный и непредсказуемый из океанов, главным обра-
зом из-за частого прохождения над ним тропических цикло-
нов. Другая особенность Тихого океана -- относительно час-
тое возникновение волн цунами, вызванных подводными
землетрясениями. Высота цунами у побережья может дости-
гать 30-50 м. Обрушиваясь на берег, они приводят к массо-
вой гибели людей и катастрофическим разрушениям.
Так же как и в атмосфере, в океанах и морях происходят
вихревые движения, в том числе и крупномасштабные. Глав-
ной причиной крупномасштабных движений водных масс
является ветровое трение на поверхности океанов и морей в
сочетании с влиянием берегов и силой Кориолиса. Характер-
ные размеры синоптических вихрей (циклонов и антицикло-
нов) в океанах и морях в десятки раз меньше, чем в атмосфе-
ре, а сами вихри оказываются в сотни раз более медленными
(и долгоживущими).
Вихри в океане могут также образовываться на перифери-
ях постоянно изгибающихся по ходу своего движения океа-
нических течений типа Гольфстрим и Куросио.
Мировой океан играет очень важную роль в жизни чело-
века. Он во многом определяет облик планеты 'в целом и в
частности ее климат. В океане пролегли жизненно важные
транспортные пути. Запасы биологических, в том числе рыб-
ных, ресурсов Мирового океана, колоссальны.
5.3. Реки
Несмотря на то обстоятельство, что речные воды пред-
ставляют собой очень малую часть вод гидросферы, их роль
весьма значительна. Эта роль обусловлена пресностью воды,

5.3 . Реки
99
быстрым водообменом, рекреационным потенциалом и воз-
можностью использования рек для речного транспорта.
Реки земного шара, имеющие суммарный объем воды
всего лишь около 2 тыс. кмз, обеспечивают годовой сток, рав-
ный приблизительно 36,4 тыс. кмз. Воды большинства рек
попадают в Мировой океан, и лишь относительно малое чис-
ло рек переносит воды во внутренние моря (например, в Кас-
пийское) и озера (Балхаш, Эйр в Австралии, Титикака в
Южной Америке и др.).
Протяженность и площади водосборов крупнейших рек
мира и России приведены в табл. 5.3 и 5.4 . Самая длинная
река в мире - Нил (с Кагерой), протянувшийся через всю
Северную Африку на 6671 км. Самая большая площадь бас-
сейна у Амазонки, превышающая 7 тыс. км2.
Таблица 5.3 . Крупнейшие реки мира
%-4 ЁШЬ-1 *Ш
1
ВШ--тїї,Ш1
'
Реки
Протяженность, км
;
Площадь водосбора, Ц
тыс.км2
`
__
_.
__
__
_
1
ҐЧ
і
__
1
1
1
Нил с Кагерой (Африка)
6671
2867
Ц
Янцзы(Азия)_І
_.
_,_І
І
_
6300 цп
1807_ІЧ
Амазонка с Укаяли (Южная Америка)
6280
А
7050
`
т
_;
ї
1** й
__
т*
Д
Миссисипи с Миссури и Ред-Роком (Северная
6019
`
3328
`
*
Америка)
у
,
И
А
Хуанхэ (Азия)
5464
752
М
`
7* 7"С
1
*
Обь с Иртышом (Азия)
5410
2990
,
4
,
И ,___,
_
_,
__:
А
Парана с эстуарием Ла-Плата (Южная Америка)
4700
;
3140
\
Меконг (Азия)
4500
Ь
810
{
_
_
,Амур с Аргунью (Азия)
4440
1
1855
лена (Азия)
44оо
2490
`
Таблица 5. 4. Крупнейшие реки России
Реки
Протяженность, км
Площадь водосбора, Среднегодовой объем
тыс. км*
стока в устье, кмз
Обь с Иртышом
5410
2990
404 (у Салехарда)
АмурсАргунью И
_
_
4440
1855
344
Лена
4400
2490
532
Енисей
4130
2707
630
7і

Глава 5
100
.
Гидросфера
Окончание табл. 5 .4
__
9
А
_
Реки
Протяженность, км
Площадь водосбора, Среднегодовой объем
*
,
тыс. км*
стока в устье, кмз
Волга
3090
1380
254 (у Волгограда)
Колыма
2150
644
127
Печора
1790
327
130
Хатанга
1105
422
88
Северная Двина
1104
357
109
А
пясина
вво
178
82
,Тес т
е
Ё
-=
-*
дп*
-
**тт-_ -
ТТ
И
г
Основными характеристиками реки, определяющими ее
гидрологическую значимость, являются величина стока, пло-
щадь водосборного бассейна и длина реки. Обычно большие
реки, впадающие в моря или крупные озера, называют глав-
ными, а впадающие в них другие реки - притоками'. Сово-
купность рек, впадающих в главную реку, называют речной
сетью.
Величина концентрации рек в речной сети определяется
густотой речной сети В:
В=%,
(5.3)
где 21,, - сумма длин всех рек речной сети, Р - площадь
водосбора. Эта величина зависит от многих факторов - рель-
ефа, количества выпадающих осадков, характера почвы и
растительного покрова и др.
Гидрологический режим речного стока определяется ря-
дом характеристик, основными из которых являются:
_
расход (сток) реки - объем воды, протекающий через
заданный створ (сечение) реки в единицу времени, мз/с;
_
объем стока - объем воды, прошедший через створ реки
за определенный промежуток времени, кмз/год;
_
слой стока - объем стока, отнесенный к площади водо-
сбора, мм/год;
'
Понятие притока часто условное и носит исторический характер. Так, по при-
знаку величины стока в месте слияния Волги с Камой главной рекой является
Кама.

5.3 . Реки
101
_
модуль стока - расход воды, отнесенный к площади во-
досбора, л/с × км2.
Режим стока зависит от физико-географических условий
бассейна, и в частности от площади и рельефа водосбора, гус-
тоты речной сети, почвенно-геологических условий, расти-
тельного покрова, а также от влияния деятельности человека.
Долина реки представляет собой относительно узкое, вы-
тянутое в длину углубление в земной поверхности. Ширина
долин равнинных рек может достигать десятков километров.
Воздействие силы Кориолиса приводит к тому, что в Север-
ном полушарии из-за подмыва правых берегов рек они стано-
вятся за многие тысячи лет крутыми, а левые берега - поло-
гими. В Южном полушарии, наоборот, правые берега рек
пологие, а левые - крутые. Указанная закономерность на-
глядно видна при пересечении железнодорожного моста че-
рез р. Днепр в Киеве. При въезде в город наблюдатель пере-
мещается с левого равнинного берега реки на живописный,
очень крутой правый берег. Особенно впечатляющ вид на
правый берег в теплое время года в солнечную погоду, когда
купола многочисленных храмов сверкают на фоне 'зеленых
лесопарковых массивов.
Водность рек зависит от характера их питания. Реки хо-
лодных климатических поясов питаются главным образом за
счет таяния снегов. В теплых поясах равнинные реки получа-
ют воду в основном от выпадения дождей, а горные - от тая-
ния ледников. Все реки имеют также источник питания за
счет подземных вод. Смена режимов питания рек в течение
года формирует внугригодовые колебания воды (рис. 5 .3),
при которых разности между максимальными и минимальны-
ми уровнями воды могут быть весьма значительными. Так, на
Н
ЗИМЗ
ВЄСН3
ЛЕТО
ОСЕНЬ
Рис. 5 .3 . Внутригодовые колебания уровней воды

102
Глава 5. Гидросфера
н
0 -ПН)
О
Рис. 5 .4. Кривая расхода воды
р. Волге колебания уровней воды в отдельные годы в различ-
ных городах достигает 10-15 м.
По данным гидрологических наблюдений за уровнем
воды в реке и ее расходом в заданном створе можно постро-
ить график зависимости, называемый кривой расхода воды
(рис. 5.4). Установление такой зависимости имеет большое
практическое значение, так как позволяет избежать трудоем-
ких измерений при определении расхода воды.
По состоянию водности реки, обусловленной режимом
питания, различают периоды межени, половодья и паводка.
Межень представляет собой период продолжительного низко-
го стояния уровня воды, когда питание реки происходит в
основном за счет грунтовых вод при значительном уменьше-
нии или прекращении поверхностного стока. Половодье -
ежегодно повторяющееся в один и тот же сезон высокое сто-
яние уровня воды в реке, возникающее в результате таяния
снегов, ледников и продолжительных сезонных дождей. Па-
водком называют быстрый и непродолжительный подъем
уровня воды, происходящий из-за интенсивного таяния сне-
гов, ледников или обильных дождей. В отличие от половодий
для паводков не характерна периодичность их проявления.
Речные водные ресурсы России весьма значительны. По
ее территории протекают следующие 10 наиболее крупных
рек: Енисей, Лена, Обь, Амур, Волга, Печора, Колыма,
Северная Двина, Хатанга, Пясина (см. табл. 5.4). Реки Рос-
сии принадлежат к бассейнам трех океанов: Северного Ледо-
витого (66 % площади территории страны), Тихого (20 %),
Атлантического (5 %). Остальные реки относятся к области
внутреннего стока (9 % площади территории России). В стра-
не насчитывается 16 рек длиной более 1 тыс. км. Имеется

5.3 . Реки
103
также много рек протяженностью более 1 тыс. км, являю-
щихся притоками других крупных рек. Так, например, в бас-
сейне р. Оби имеется 10 таких рек, в бассейне Лены - 8,
Енисея - 5, Волги - 4.
Помимо больших рек в России имеется также множество
малых и средних. Распределение числа рек по категориям
следующее:
_
самых малых (протяженностью менее 10 км) - свыше
2 млн;
_
малых (протяженностью от 10 до 100 км) и средних
(протяженностью от 100 до 500 км) - около 130 тыс.
Суммарный годовой сток российских рек оценивается в
4270 кмз/год, в котором более % составляет сток малых рек.
Доля суммарного годового стока по бассейну Северного Ле-
довитого океана составляет 67,5 %, Тихого океана -- 22,5,
Атлантического океана - 3,5, Каспийского моря - 6,5 %.
Густота речной сети на территории РФ составляет в сред-
нем 0,40-0,45 км". Эта величина варьируется в широких
пределах, составляя в лесной зоне 0,6-0,7 км", в сухостеп-
ной - 0,02--0,1 км", в горных районах - до 1-1,5 км".
Наиболее крупные реки имеют равнинный характер -
небольшие уклоны водной поверхности (0,05-0,1 %) и ско-
рости течения 0,3-0,5 м/с. Они протекают среди широких
пойм в песчаных или песчано-галечных руслах, а в устье-
вых областях - также и в песчано-илистых руслах. На евро-
пейской части территории России и в Западной Сибири
большинство рек имеет равнинный характер. На небольших
пространствах Кольского полуострова, Кавказа, Урала, Ал-
тая распространены небольшие горные и полугорные реки.
В Восточной Сибири и на Дальнем Востоке вследствие слож-
ного рельефа равнинные реки перемежаются с горными и по-
лугорными.
Поскольку практически на всей территории страны в хо-
лодный период года образуется устойчивый снежный покров,
талые снеговые воды обычно играют значительную роль в
питании рек. На большей части территории России, главным
образом на ее европейской части и в Западной Сибири, пер-
востепенную роль в формировании водного режима рек иг-
рает снеговое питание. В резко континентальных климати-

104
Глава 5. Гидросфера
ческих областях Восточной Сибири и муссонных областях
Дальнего Востока в питании рек преобладает дождевая со-
ставляющая. Ледниковое питание характерно для небольшого
числа горных рек Кавказа и Алтая. Доля подземного питания
в целом по рекам России составляет около 25 %.
По режиму многоводной фазы среди рек России вьщеля-
ются:
_
реки с весенним или весенне-летним половодьем, про-
текающие по основной части территории России;
-
РЄКИ С ДОЖЦЄВЬІМИ ПЗВОДКЗМИ ТЄПЛОГО ПЄРИОДЕІ;
-
ГОРНЬІЄ РЄКИ С ЛЄТНИМ ПОЛОВОДЬЄМ, ВОЗНИКЗЮЩИМ В рЄ-
ЗУЛЬТЗТЄ ТЗЯНИЯ СНЄГОВ И ЛЄДНИКОВ.
Меженный период рек на равнинной части территории
страны отмечается в летние и осенние месяцы. В горных райо-
нах южной части Сибири и к востоку от Енисея межень обыч-
но непродолжительна, нсустойчива и нарушается паводками.
Характерной особенностью рек России является то, что на
всей ее территории отмечаются ледовые явления. При этом на
большей части территории страны устанавливается устойчи-
вый ледостав, продолжающийся от 4 до 8 месяцев. Неустойчи-
вый ледостав продолжительностью 1-4 месяца наблюдается в
западных и южных районах европейской части страны. В го-
рах Кавказа ледостав не образуется вовсе, однако наблюдают-
ся шуга, забереги и другие ледовые явления. Наиболее низкие
значения температуры воды наблюдаются на реках северо-вос-
тока Сибири и на Камчатке -- от -6 до -10 °С. Вскрытие рек
в большинстве случаев сопровождается весенним ледоходом.
После очищения рек ото льда происходит постепенный рост
температуры воды, которая достигает максимальных значений
в июле. Среднемесячная температура воды в летние месяцы
изменяется в пределах от 14 до 24 °С.
По своему химическому составу воды российских рек, за
исключением рек Северного Кавказа и Прикаспия, относятся
к гидрокарбонатному классу. Эти воды слабо минерализова-
ны, их минерализация обычно не превышает 200 мг/л. Наи-
меньшая минерализация (до 50 мг/л) характерна для север-
ных и восточных рек. Ряд рек с гидрокарбонатными водами,
протекающих в средней полосе европейской части страны,
характеризуется средней минерализацией (200-500 мг/л).

5.4 . Озера
105
ї
Некоторые реки лесостепной и степной зон европейской час-
ти и Западной Сибири с водами гидрокарбонатного класса
обладают повышенной минерализацией (500-1000 мг/л).
Речные воды сульфатного и хлоридного класса (Северный
Кавказ, Приазовье, Прикаспий, Западная Сибирь) характери-
зуются высокой минерализацией, превышающей 1000 мг/л.
В последние десятилетия значительно возросли антропо-
генные изменения водного режима рек и, как следствие,
ухудшилось качество вод. Наибольшее влияние на речной
сток и качество вод оказала водохозяйственная деятельность
и урбанизация земель. В настоящее время годовой забор воды
из рек России превышает 100 кмз и приблизительно равен го-
довому стоку такой крупной реки, как Северная Двина. Годо-
вой объем сточных вод в масштабе страны составляет около
70 кмз, из которых 28 кмз относится к категории загрязнен-
ных. Объем коллекторно-дренажных вод с орошаемых земель
оценивается в 10 кмз/год.
5.4. Озера
Озера представляют собой замкнутые углубления суши, в
которые стекают и накапливаются поверхностные и подзем-
ные воды. Озера выполняют ФУНКЦИЮ регулятора стока рек,
задерживая в своих котловинах талые воды и отдавая их в
другие периоды.
Основная особенность озер заключается в замедленном
по сравнению с реками водообмене, в результате чего в озе-
рах постоянно накапливаются механические частицы и про-
дукты распада биоты. Механические частицы попадают в озе-
ра вместе с речным стоком и вследствие воздействия волн
разрушают берега.
В водах озер протекают химические и биологические ре-
акции. Одни химические вещества мигрируют из воды в дон-
ные отложения, другие - наоборот. В некоторых озерах,
например бессточных, вследствие испарения повышается
концентрация солей, в результате чего повышается минера-
лизация воды. Крупные озера, обладая тепловой инерцией

106
Глава 5. Гидросфера
__і ____і _
больших масс воды, оказывают смягчающее влияние на
климат прилегающих территорий.
На протяжении длительных промежутков времени из-за
накапливания механических и органических частиц озера ме-
леют, площадь зеркала водной поверхности сокращается.
Проходя ряд стадий, озера превращаются в болота. Донные
отложения болот видоизменяются и при определенных усло-
виях могут трансформироваться в горные породы органичес-
кого происхождения.
По своему происхождению озерные котловины подразде-
ляются на:
_
тектонические (Байкал, Иссык-Куль, Малави и др.);
_
ледниковые (многочисленные озера в Финляндии, на
северо-западе России, на севере Канады);
_
ледниково-тектонические (Ладожское, Онежское и др.);
_
речные (старицы), образующиеся на местах речных ста-
риц преимущественно в равнинной местности;
_
приморские (латуны, лиманы);
_
карстовые;
_
вулканические (кратеры потухших вулканов);
_
завально-запрудные, образующиеся в результате обва-
лов гор, перегораживающих долины горных рек (Рица на Кав-
казе, Сарезское озеро на Памире и др.), либо в результате
строительства плотин (Рыбинское, Горьковское, Куйбышев-
ское водохранилища и др.).
По своему водному балансу озера подразделяются на
сточные и бессточные. Сточные озера имеют сток в виде рек.
Бессточные озера не имеют поверхностного стока или под-
земного отвода воды в соседние водосборы. Уменьшение объ-
ема воды в таких озерах происходит за счет испарения.
По химическому составу своих вод озера делятся на пре-
сные и минеральные (соленые). Пресные озера значительно
преобладают над солеными. Некоторые из крупных озер
из-за высокой солености вод принято называть морями (Кас-
пийское, Аральское, Мертвое и др.) .
В табл. 5.5 приводятся основные характеристики десяти
крупнейших озер земного шара.

Ґ
Ь_
7
Ггц-Т
-ГЮ
__
Й*
7(_ї__
_
із;
_____
__
_
Й
_
_
_
_*
_
|
_
_¦ :ід
-1
ТГ*
Озера
Площадь зеркала, Максимальная `°
*
тыс. км*
глубина, м
*
Каспийское море (междуЕвропой и Азией) _
Ху371
995
Ц
5.4. Озера
107
,_ї±-ї
Таблица 5.5 . Крупнейшие озера земного шара
(Верхнее (в системе Великих озер, Северная Америка)
82,4
406* І
7
7
Виктория (Восточная Африка)
68,9
80Х
А
Гурон (в системе Великих озер, Северная Америка)
;
59,6
И 230
Мичиган (в системе Великих озер, Северная Америка)
А
57,8
281
Аральское море (Центральная Азия)
3
68,8 (1960 г.)
*
69 (1960 г.) О
1
37,1 (1990 г.) 54(199ог.)
И
18,2 (гооз г.) 47 (гооз г.)
А
Танганьика (Центральная Африка)
32,9
1470
_
т
Іж
_
_
Байкал (юг Восточной Сибири)
31,5
1637
Большое Медвежье (Северная Америка)
31,2
413
Малави (Центрально-Восточная Африка)
і
29,6
706
,
: ___
______
'"т<т
______ _
___
А-
__ _,
*
1-
___
1
1.- -А
*
--
_
Уровни воды в озерах непостоянны. Изменения уровней
происходят в результате различных причин, например вслед-
ствие изменений составляющих водного баланса, ветровых
нагонно-сгонных процессов, сейшевых явлений.
Колебания уровня воды, вызываемые изменяющимися во
времени притоками и отгоками воды, обычно незначительны
и составляют несколько сантиметров.
Под воздействием сильных ветров водные массы могут
перегоняться с одного участка озера к дРУГ0му. При этом
уровень воды на подветренной стороне озера понижается, а
на наветренной - повышается. Изменения уровня воды при
ветровых нагонах и сгонах могут достигать 1 м и более.
В озерах, а также в полузамкнутых морских заливах могут
наблюдаться сейши - вертикальные колебания воды от сей-
смических толчков, резкой смены атмосферного давления,
интенсивного выпадения атмосферных осадков в одной части
водоема, сильных ветров и т. п. Под воздействием внешних
сил, вызванных этими причинами, в водоеме возникают сто-
ячие инерционные волны большого периода (от нескольких
минут до нескольких суток). Наибольшая амплитуда колеба-
ний уровня воды при сейшах, зарегистрированная на Женев-

108
Глава 5. Гидросфера
ском озере, составила около 2 м с периодом колебаний 70
минут. Максимальная амплитуда сейшевых колебаний на
Байкале с периодом колебаний около 5 часов достигает 30 см.
5.5. Болота
БОЛОТЯ - УЧЗСТКИ СУЦІИ, ХЗРЗКТЄРИЗУЮЩИЄСЯ ИЗОЬІТОЧНЬІМ
УВЛЗЖНЄНИЄМ СТОЧНЬІМИ ИЛИ ПРОТОЧНЬІМИ ВОДЗМИ, 603 ПОСТ0-
янного слоя воды на поверхности. Образованию болот спосо-
бствуют водонепроницаемые грунты, мерзлота, малые укло-
ны местности, отрицательные формы рельефа.
Для болот характерны отложения не полностью разло-
жившегося органического вещества, превращающегося в
дальнейшем в торф. Площадь, занятая болотами, в масштабе
земного шара оценивается в 3,5 млн км2, из которых около
70 % приходится на Россию, где они распространены боль-
шей частью на севере европейской части, в Западной Сиби-
ри, на Камчатке. Заболоченность тундры составляет 18 %,
тайш - 20 %. Основные запасы торфа (около 80 %) сосредо-
точены в таежных болотах.
По условиям образования, характеру растительности и
торфяным залежам болота подразделяют на три типа - ни -
зинные, переходные и верховые.
Низинные болота образуются в понижениях рельефа -
поймах и старицах рек, мелких озерах, где имеется питание
минерализованными грунтовыми водами. Торф формируется
из остатков травянисто-моховой, кустарниковой и даже дре-
весной растительности. Для торфа низинных болот характер-
на высокая зольность (6-10 %) и грубая структура. Низин-
ные болота обычно покрыты ольшаником, березняком, осо-
кой, тростником, мхом.
Верховые болота возникают на водоразделах либо на вы-
соких речных террасах под воздействием атмосферных осад-
ков или слабо минерализованных грунтовых вод. Торф верхо-
вь1х болот обладает невысокой зольностью (обычно 2-4 %) и
слагается из остатков мхов и лишайников. Мощность торфя-
ного слоя может достигать 10 м и более. Верховые болота за-
нимают большие пространства в междуречьях и покрыты

5.5. Болота
109
либо лесами (сосна, кедр, лиственница), либо вересковыми
кустарниками и всегда сфагновыми мхами.
Переходные болота образуются из низинных при возник-
новении мощного торфяного слоя и сокращении грунтового
питания.
Гидрологическая особенность болот заключается в том,
что в них вертикальный водообмен (осадки, испарение,
транспирация) значительно преобладает над горизонтальным.
В летние месяцы испарение с поверхности болот может ока-
заться меньшим, чем дождевые осадки. Это приводит к стоку
воды из верховых болот.
Болота являются мощным аккумулятором углекислого
газа, который, как хорошо известно, выделяется при разло-
жении органического вещества в атмосфере. Если же нераз-
ложившееся органическое вещество попадает в болото, про-
исходит его захоронение без выделения углекислого газа. По-
этому болота наряду с лесами называют «легкими планеты».
Учитывая огромные площади суши, покрытые болотами в
планетарном масштабе, можно констатировать важную за-
щитную роль болот от парникового эффекта.
Самой крупной заболоченной территорией в мире являет-
ся Западно-Сибирская равнина, занимающая площадь
1,3 млн км2. Мощность торфяного слоя в этих болотах, сфор-
мировавшаяся за тысячелетия, достигает 10 и более метров.
В результате поглощения болотными растениями углекислого
газа и последующей консервации их остатков возникает без-
вредный углерод, удерживаемый в болотных осадках. Соглас-
но существующим оценкам, в болотах Западно-Сибирской
равнины сосредоточенно до 26 % глобальных запасов углеро-
да, скопившихся со времен окончания последнего леднико-
вого периода. Мировые же запасы углерода в болотах оцени-
ваются в 550 млрд т. Это как раз тот углерод, который выве-
ден из атмосферного углекислого газа.
Однако торфяные болота Сибири представляют серьез-
ную опасность из-за эмиссии метана, от влияния которого
парниковый эффект в 20 раз сильнее, чем от влияния угле-
кислого газа. В субарктической зоне Западной Сибири нахо-
дятся крупнейшие в мире замерзшие болота. Метан в них
скапливался на протяжении тысяч лет, но до недавнего вре-

110
Глава 5. Г идросфера
мени был заперт мощным панцирем льда на поверхности.
В последние годы болота стали таять, образуя мелкие озера и
освобождая метан. Как полагают, это произошло впервые за
все 11 тыс. лет существования болот. Ученые предполагают,
что из-за интенсивной эмиссии метана в атмосферу может
реализоваться один из самых пессимистичных сценариев -
лавинообразный процесс дальнейшего роста выделения мета-
на при повышении температуры, тем более что температура
воздуха в Западной Сибири растет быстрее всего на Земле.
5.6. Криолитозона
С вечной (многолетней) мерзлотой связано понятие крио-
сферы - прерывистой и непостоянной по конфигурации обо-
лочки Земли в зоне теплового взаимодействия атмосферы,
гидросферы и литосферы, характеризующейся наличием или
возможностью существования льда. Особенностью криосфе-
ры является ее отрицательная или нулевая температура, при
которой содержащаяся в ней вода в парообразном, свободном
или химически и физически связанном с другими компонен-
тами виде может существовать в твердой фазе (лед, снег,
иней и др.) . В естественных условиях различные примеси и
растворенные вещества, а также поверхностные силы и дав-
ление понижают точку замерзания воды, в результате чего в
границы криосферы попадает и жидкая фаза воды во времен-
но или устойчиво охлажденном ниже 0 °С состоянии (соле-
ные морские и подземные воды, незамерзшие связанные
воды, переохлажденные капли воды в облаках и туманах).
Криосфера включает в себя также безводные толщи горных
пород и относительно сухие воздушные массы с отрицатель-
ной температурой, в которых естественными или искусствен-
ными путями могут создаваться условия для конденсации
воды, формируя ее твердую фазу. Поскольку в мерзлых грун-
тах содержится большое количество воды (до 90 %), криосфе-
ру иногда относят к гидросфере.
Часть криосферы - самый верхний слой земной коры,
который характеризуется в течение нескольких и более лет
отрицательной температурой почв и горных пород и наличи-

5.6 . Криолитозона
111
ем или возможностью существования подземных льдов, на-
зывается криолитозоной. Ту область криолитозоны, которая
может существовать в течение длительного времени (от не-
скольких лет до многих тысячелетий), принято называть зо-
ной вечной (многолетней) мерзлоты. Основная ее особенность
заключается в отсутствии периодического протаивания всей
ее толщи.
Вечная и многолетняя мерзлота - явление глобального
масштаба, общая площадь территорий с вечной мерзлотой
на земном шаре составляет приблизительно четверть площа-
ди суши. Она распространена в Азии, Европе, Северной
Америке, на островах Северного Ледовитого океана. Еди-
нственный материк, где вечная мерзлота отсутствует,
-
Австралия. В районах вечной мерзлоты находится около 65 %
территории России.
Значительная часть зоны вечной и многолетней мерзло-
ты - следствие последнего глобального похолодания с про-
явлением покровного оледенения. Глубина зоны вечной мер-
злоты иногда превышает 1 км. Самая большая глубина рас-
пространения вечной мерзлоты зафиксирована в верховьях
реки Вилюй в Якутии (1370 м). Грунтовые воды в зоне веч-
ной мерзлоты существуют в виде льда, содержание которого в
мерзлых породах варьируется от нескольких до 90 %. В веч-
ной мерзлоте могут образовываться залежи газовых гидратов,
в частности гидрата метана. Согласно последним данным,
вечная мерзлота существует и на некоторых планетах Сол-
нечной системы.
В Северном полушарии вечная мерзлота охватывает:
_
обширный субполярный пояс материков, расширяю-
щийся с запада на восток по мере усиления континентально-
сти климата;
_
горные сооружения островов и континентов, возвыша-
ющиеся над снеговой линией;
_
значительную часть шельфа арктических морей, а также
горные породы под ледниковыми покровами и сезонно-талы-
ми почвами Гренландии, Исландии и островов Северного Ле-
довитого океана.
В Южном полушарии вечная мерзлота распространена
под ледниковым покровом Антарктиды и в ее шельфовой

112
Глава 5. Гидросфера
зоне с отрицательной средней годовой температурой морско-
го дна, а также под ледниками и сезонно-талыми почвами
горных сооружений Южной Америки, Африки и Австралии.
Сплошность вечной мерзлоты в высоких широтах нару-
шают талики различного происхождения, в которых темпера-
тура пород может, хотя и в течение непродолжительного вре-
мени года, достигать положительных значений. В равнинной
местности вблизи современной границы вечной мерзлоты
встречаются только отдельные острова многолетнемерзлых
горных пород.
Возникновение вечной мерзлоты связано с высокими ши-
ротами местности, значительной высотой местности над
уровнем моря, а также наличием определенных типов атмо-
сферной и океанической циркуляций. Наиболее яркие прояв-
ления вечной мерзлоты возникали при глобальных похолода-
ниях климата.
Учет вечной мерзлоты важен в повседневной жизни. Так,
данные о режиме многолетней криолитозоны необходимы
при проведении строительных, горно-добывающих, геолого-
разведочных и других работ в высоких широтах. Эти данные
используются при проектировании зданий и сооружений,
разработке технологий добычи полезных ископаемых.
5.7. Ледники
Ледники - скопления льда, которые медленно движутся
по земной поверхности. Изучением ледников занимается гля-
циология. Ледники - естественные массы кристаллического
льда, образующиеся на поверхности Земли в результате на-
копления и последующего преобразования твердых атмо-
сферных осадков. В некоторых случаях движение льда пре-
кращается и образуется так называемый мертвый лед. В ряде
случаев ледники продвигаются на некоторое расстояние в
океаны или крупные озера, а затем образуют фронт отела',
где происходит откол айсбергов. По имеющимся данным, об-
щая площадь ледников составляет свыше 10 % всей площади
суши.
І Так гляциологи называют рождение айсбергов.

5.7. Ледники
113
Рис. 5 .5 . Ледниковая шапка горы Арарат
Выделяют четыре основных типа ледников:
_
материковые ледъшковые покровы (покровные ледники);
_
ледниковые шапки;
_
долинные (альпийские) ледники;
_
предгорные ледники (ледники подножий).
Наиболее известны покровные ледники, крупнейшим из
которых является Антарктический ледниковый покров пло-
щадью свыше 13 млн км2 и занимающий почти весь материк.
Другой хорошо известный покровный ледник находится в
Гренландии, где он перекрывает даже горы и горные плато.
При площади острова 2,23 млн км2 ледник покрывает терри-
торию площадью 1,68 млн км2.
Ледниковые шапки - относительно небольшие массы
льда, покрывающие высокое плато или горные хребты. От
них в разных направлениях отходят долинные ледники. Наи-
более впечатляющими примерами ледниковых шапок явля-
ются вершины высоких гор (рис. 5.5).
Долинные (альпийские) ледники начинаются от покров-
ных ледников, ледниковых шапок и фирновых полей'. До-
линные ледники широко распространены во многих горных
районах земного шара: в Альпах, Скандинавских горах, на
-
1 Фирновое поле - территория, покрытая старым крупнозернистым, уплотнен-
ным снегом, состоящим из связанных между собой ледяных зерен.
8-3535

114
Глава 5. Г идросфера
Кавказе, в Гималаях, на Памире, в Андах, Скалистых горах,
на Аляске, в Новой Зеландии. Долинные ледники существу-
ют даже в Африке (в Уганде и Танзании). У многих долинных
ледников имеются ледники-притоки.
Ледники возникают в таких условиях, когда темпы акку-
муляции снега значительно превышают темпы абляции (тая-
ния и испарения). Выпадающий снег состоит из тонких сне-
жинок - тонких ледяных кристаллов. Снежинки, падающие
на многолетние снежники, в результате таяния и вторичного
замерзания превращаются в зернистые ледяные кристаллы,
образующие так называемые фирновые зерна. Эти зерна в
диаметре могуг достигать 3 мм и более. Слой фирна имеет
сходство со смерзшимся гравием. По мере накопления снега
и фирна нижние слои фирна уплотняются и трансформиру-
ются в кристаллический лед. Мощность льда постепенно уве-
личивается до тех пор, пока лед не приходит в движение и не
образуется ледник. Скорость описанной трансформации сне-
га в ледник зависит в основном от того, насколько темпы ак-
кумуляции снега превышают темпы его абляции.
Размеры ледников варьируются в очень широких преде-
лах. В то время как площадь ледникового покрова Ан-
тарктиды и Греъшандии исчисляется миллионами квадратных
километров, множество ледниковых шапок занимают площа-
ди, начиная с нескольких квадратных километров. Больши-
нство висячих и каровых ледников имеют протяженность
1-2 км. Наряду с этим имеются долинные ледники с длиной
в несколько десятков километров и более, например западная
ветвь ледника Хаббард на Аляске (116 км). Мощности разных
ледников также сильно отличаются друг от друга. Самая
большая мощность ледникового покрова, зарегистрированная
возле американской станции Бэрд в Антарктиде, составляет
4300 м. В центральной Гренландии толщина льда также весь-
ма значительна и достигает 3200 м. Толщина ледниковых ша-
пок и долинных ледников намного меньше и составляет от
нескольких десятков до сотен метров.
Движение ледников отличается от течения жидких или
вязких тел. Это движение происходит по многочисленным
крохотным плоскостям скольжения вдоль плоскостей крис-
таллической решетки или по поверхностям спайности. Хотя

5.7 . Ледники
115
причины движения ледников до конца не установлены, тем
не менее хорошо известно, что одним из основных факторов
движения ледниковых масс является сила тяжести. Другие
факторы, определяющие движение ледников, - таяние крис-
таллов льда в леднике и повторное замерзание воды, расши-
рение замерзших талых вод, попадающих в тело ледника в
трещины, а также уменьшение трения у бортов ледника за
счет появления та.ль1х вод в летние месяцы.
Скорость движения ледников в большинстве случаев не-
значительна - порядка нескольких метров в год. Однако мо-
гут быть и исключения. Так, в 1937 г. на Аляске была зафик-
сирована скорость движения ледника со скоростью 32 м/сут-
ки, причем столь быстрое его движение продолжалось в
течение 5 месяцев. Поле скоростей в теле ледника весьма не-
равномерно. Подобно водному потоку в реках наибольшая
скорость наблюдается в центре ледникового потока. В резуль-
тате трения и насыщенности обломочным материалом гор-
ных пород в придонных и прибортовых частях ледника ско-
рость у ложа и по бокам значительно ниже.
Мощность ледников увеличивается благодаря аккумуля-
ции снега и сокращается под влиянием его абляции. Процес-
сы аккумуляции и абляции снега зависят от климатических
условий. Обильные зимние снегопады и холодное облачное
лето способствуют разрастанию ледников, в то время как ма-
лоснежная зима и теплое лето с большим числом солнечных
дней приводят к сокращению ледникового поля. Отступание
конца ледника (нижней его части) происходит как в результа-
те таяния, так и в результате уменьшения мощности льда. Та-
яние прибортовых частей долинных ледников под влиянием
прямой солнечной радиации и тепла, излучаемого бортами
долины, также в значительной мере способствует деградации
ледника. Интенсивность процессов аккумуляции и абляции
непостоянна во времени и изменяется от года к году. Это об-
стоятельство приводит к тому, что размеры ледников посто-
янно меняются.
Отел айсбергов - особый тип абляции. Летом можно на-
блюдать мелкие айсберги, мирно плавающие по горным озе-
рам, расположенным у концов долинных ледников, и огромные
айсберги, отколовшиеся от ледников Антарктиды, Гренландии,
8!

116
Глава 5. Гидросфера
_:і
Шпицбергена, Аляски. В Антарктиде край шельфового ледника
Росса выходит к океану, образуя с ъшм границу протяжеъптос-
тью 240 км с уступом высотой 45 м, где возникают огромные
айсберги. Ледники Гренландии также образуют множество
очень крупных айсбергов, которые уносятся холодными тече-
ниями в Атлантический океан.
5.8. Подземные воды
Наука, изучающая происхождение, условия залегания, со-
став и закономерности движения подземных вод, называется
гидрогеологией.
К подземным водам относятся воды, которые находятся в
порах, трещинах или пустотах литосферы, обладающих водо-
отдачей. Содержащаяся в них вода обладает способностью
перемещаться под влиянием силы тяжести.
Подземные воды являются ценным полезным ископае-
мым, характерная особенность которых заключается в их во-
зобновляемости в естественных условиях и в процессе экс-
плуатации. Территория России обладает уникальным свой-
ством, которое заключается в том, что практически на всей ее
территории, начиная с некоторой глубины, неизбежно при-
сутствие подземных вод. Потенциальные эксплуатационные
ресурсы подземных вод в нашей стране оцениваются в
317 кмз/год. Практически же общий забор подземных вод на
различные цели составляет около 15 кмз.
В зависимости от своего происхождения различают следу-
ющие три вида подземных вод: инфильтрационные, остаточ-
ные (реликтовые) и ювенильные.
Инфильтрационные воды образуются в результате инфиль-
трации (просачивания) в глубь Земли атмосферных осадков,
выпадающих на ее поверхность.
Остаточными называют воды бывших морских водоемов.
Такие воды находятся в залегавших на морском дне осадках и
сохранились в них после отступления моря. Остаточные воды
отличаются высокой минерализацией и обычно залегают на
больших глубинах.

5.8. Подземные воды
117
Ювенильными называют воды, проникающие в поверх-
ностные горизонты земной коры из земных недр. Как пред-
полагают, они возникают в результате конденсации водяного
пара, выделяемого магмой. В чистом виде такие воды практи-
чески не встречаются. Смешиваясь с пресными инфильтра-
ционными водами, ювенильные воды дают начало минераль-
ным водам, отличающимся повышенной минерализацией и
температурой.
В отличие от поверхностных вод, подземные воды выпол-
няют более ограниченные функции. Чаще всего они являются
источником водоснабжения. Во многих населенных пунктах,
включая большие города, подземные воды являются еди-
нственным источником водоснабжения. Важную роль подзем-
ные воды играют в обеспечении питания рек, особенно в меж-
ень (период наиболее низкого уровня воды в реках).
Следует отметить, что запасы подземных вод намного
превосходят запасы поверхностных вод (табл. 5.6).
Таблица 5. 6. Мировые запасы пресных вод
1
Виды пресных вод
`
Объем, тыс. куб. км
,
,
* ___
І
_
Ш
--
Т*
І1*Ґ
'ТТГ
Оті
ПГ*
*ПГ
Ь
Ъ
1
Воды озер из других внутриконтинентальных водоемов
`
125
4
т
1
_
т
Воды в ручьях и реках
1,25
А
,
Подземные воды до глубины 0,8 км
4200
Подземные воды на глубинах от 0,8 до 4 км
\
Г
4200
Ъ
' Вода в ледниках и полярных ледниковых шапках
3
29 000
11% _в _=
1-;_:д:ъ4:к _ 1
1
Й-3
--
_-
-1
-т~
-
*Р _`
___±_
1*т
=
4
Подземные воды имеют ряд преимуществ перед поверх-
ностными при их эксплуатации. С одной стороны, места
залегания подземных вод зачастую находятся вблизи насе-
ленных пунктов и стоимость их эксплуатации сравнительно
невелика. С другой стороны, потенциал водопотребления
подземных вод не зависит от сезонов. И наконец, в боль-
шинстве случаев подземные воды, в отличие от поверхнос-
тных, не подвержены химическому, радиационному либо
бактериальному загрязнению. Кроме того, чаще всего под-
земные воды имеют более благоприятный химический со-
став, вследствие чего оказываются более привлекательными
для питьевого водоснабжения.

118
Глава 5. Г идросфера
Несмотря на огромные запасы подземных вод, их потреб-
ление не должно быть очень интенсивным. Экологически
оправданным может быть такой годовой забор воды, который
не превышает ежегодного поступления воды в водоносный
горизонт в результате инфильтрации дождевых вод. В ряде
случаев, например в засушливых районах, такой баланс нару-
ШЗЄТСЯ.

глАвА 6
ПОЧВЕННЬІЙ ПОКРОВ
Почва - верхний слой суши земной коры, возникший в
результате изменения горных пород под воздействием живых
и мертвых оргаъшзмов, солнечного тепла и атмосферных
осадков, обладающий плодородием. Почва является естест-
венно-историческим органоминеральным телом, образовав-
шимся в результате сложного взаимодействия горных пород,
климата, растительности и животного мира, рельефа мес-
тности и возраста физико-географического района. Особенно
большую роль в почвообразовании играет процесс взаимо-
действия горных пород с растительностью. Почва тем и отли-
чается от горной породы, что на ней произрастает и может
произрастать растительность.
ў
Почвы являются очень важным природным ресурсом,
основное назначение которых заключается в производстве
сельскохозяйственной продукции. В связи с интенсивной
техногенной деятельностью площади пахотных угодий имеют
устойчивую тенденцию сокращения. Причины такого сокра-
щения связаны с эрозией и засолением почв, опустынивани-
ем территорий, затоплением значительных площадей в ре-
зультате строительства водохранилищ, химического и радио-
активного загрязнения почв.
Наука, занимающаяся всесторонним изучением почв -
их свойствами, генезисом, классификацией, географическим
распространением, рациональным использованием, называ-
ется почвоведением.
6.1. Основные функции почвы
Основные функции почвы заключаются в том, что:
_
почва является той основной геосферной оболочкой,
где протекает жизнь растений и многих видов фауны;

120
Глава 6. Почвенный покров
_
в почве осуществляется связь между биогенными и абио-
генными процессами живой и неживой природы;
-
ПОЧВ8 - РЄГУЛЯТОР ОКИСЛИТЄЛЬНО-ВОССТЕІНОВИТЄЛЬНЫХ
ПРОЦЄССОВ;
-
ОЄЗ ПОЧВЬІ НЄВОЗМОЖНЕ1 МИНЄРЗЛИЗЕІЦИЯ ОРГЗНИЧЄСКОГО
мертвого вещества, образующегося в результате отмирания
растений и животных;
_
почва - пространство для расселения человека и жи-
вотных;
-
ПОЧВ3 ЯВЛЯЄТСЯ СРЄДСТВОМ ОПОРЫ ДЛЯ РЕІСТЄНИЙ;
_
почва обладает способностью поглощать и удерживать
пищевые элементы для растений;
_
почва обладает защитными свойствами регулирования
метеорологических и гидрологических процессов;
-
В ПОЧВУ ВОЗВРЕІЩЗЄТСЯ ЧЗСТЬ ЗЗОТЗ И УГЛЄКИСЛОҐО ГЗЗЗ ПО-
СРЄДСТВОМ ИХ УСВОЄНИЯ ПОЧВЄННЫМИ МИКРООРГЕІНИЗМЕІМИ;
_
почва - средство сельскохозяйственного производства,
объект труда и условие существования человека.
Как всякое природное тело, почва обладает совокупнос-
тью внешних (морфологических) признаков, характеризую-
щих процессы ее формирования и отражающих происхожде-
ние (генезис) почв, историю их развития, физические и хи-
мические свойства. В качестве основных морфологических
признаков почвы выделяют: почвенный профиль, окраску и
цвет, почвенную структуру, гранулометрический (механичес-
кий) состав, сложение, новообразования и включения.
6.2. Классификация почв
Классификация почв - одна из наиболее сложных про-
блем в почвоведении. Основой научной классификации почв
является взгляд на почву как на особое природное тело, такое
же, как растения и животные. Согласно этой точке зрения,
классификация почв должна основываться не только на их
признаках и свойствах, но и на особенностях их генезиса,
т. е. происхождения. Впервые такая генетическая классифи-
кация была разработана выдающимся русским почвоведом
В.В . Докучаевым, который за основную классификационную

6.3. Строение почвенно-грунтового слоя
121
единицу принял генетические типы почв, образованные
определенным сочетанием факторов почвообразования. В ос-
нове такой классификации почв лежит строение почвенно-
го профиля, отражающее процесс развития почв и их режи-
мы. Современная классификация почв, используемая в на-
шей стране, является результатом развития классификации
В. В. Докучаева.
К одному типу почв относятся почвы:
_
со сходными процессами превращения и миграции ве-
ществ;
_
со сходным характером водно-теплового режима;
_
с однотипным строением почвенного профиля по гене-
тическим горизонтам;
_
со сходным уровнем природного плодородия;
_
с экологически сходным типом растительности.
Широко известны такие типы почв, как подзолистые,
черноземы, красноземы, солонцы, солончаки и др.
Каждый тип почв последовательно подразделяется на
подтипы, роды, виды, разновидности и разряды.
Подтипы почв представляют собой группы почв, различа-
ющиеся между собой по проявлению основного и сопутству-
ющего процессов почвообразования и являющиеся переход-
ными ступенями между типами.
В свою очередь, в пределах подтипов выделяются роды и
виды почв.
6.3. Строение почвенно-грунтового слоя
На вертикальном разрезе почвенно-грунтового слоя мож-
но сравнительно легко выделить почвенные горизонты, сме-
няющие друг друга в вертикальном направлении и отлича-
ющиеся по Цвету, структуре, механическому составу, влаж-
ности и другим характеристикам. Важнейшим фактором,
обеспечивающим дифференциацию почвенного профиля по
вертикали, является перераспределение веществ при инфиль-
трации влаги и почвенных растворов, а также при их капил-
лярном поднятии и перемещении питательных веществ кор-
невыми системами растений. Мощность отдельных почвен-

122
Глава 6. Почвенный покров
НЬІХ ГОРИЗОНТОВ КОЛЄОЛЄТСЯ ОТ НЄСКОЛЬКИХ СЕІНТИМЄТРОВ ДО
НЄСКОЛЬКИХ ДЄСЯТКОВ СЗІ-ІТИМЄТРОВ, 8 МОЩНОСТЬ ВСЄГО ПОЧВЄН-
НОГО СЛОЯ МОЖЄТ ДОСТИГЗТЬ НЄСКОЛЬКИХ МЄТрОВ. ВЄРТИКЗЛЬНЫЙ
р8ЗрЄЗ ПОЧВЄНІ-ІО-ГРУНТОВОГО СЛОЯ ПОЗВОЛЯЄТ ПОЛУЧИТЬ ПРЄД-
СТЗВЛЄНИЄ О СТРОЄНИИ ПОЧВЄННОГО ПОКРОВЗ.
Наиболее простая схема дифференциации почвенных го-
ризонтов в вертикальном разрезе включает три генетических
горизонта:
_
А - поверхностный гумусово-аккумулятивный;
_
В - переходный к материнской породе;
_
С - материнскую горнуто породу, иногда называемую
подпочвой.
С развитием почвоведения система генетических горизон-
тов неоднократно расширялась и совершенствовалась. Этот
процесс продолжается и сейчас, однако общая система
А-В -С, предложенная В. В . Докучаевым, по своей генетичес-
кой сути остается в целом неизменной.
Окраска почвы - одно из важных свойств почв, исполь-
зуемое для их обозначения, например чернозем, краснозем,
желтозем, каштановая почва. Разнообразие окраски связано с
присутствием в почве характерных химических соединений и
включений. Окраска почвы во многом зависит от степени ее
увлажненности.
6.4. Структура почвы
Структура почвы представляет собой важный генетичес-
кий и агрономический признак почвы. Под структурностью
почвы подразумевается ее способность распадаться на от-
дельные компоненты, имеющие определенный размер и фор-
му. Форма таких структурных отдельностей зависит от ряда
причин, и в первую очередь от характера биологических про-
цессов, количества гумуса, состава поглощенных катионов и
почвенного раствора. Для различных типов почвы характерна
определенная структура. Так, например, зернистая структура
характерна для гумусового горизонта черноземов, орехова-
тая - для горизонта В дерново-подзолистых и серых лесных
почв, столбчатая - для горизонта вымывания солонцов.

6.5. Почвы и горные породы
123
6.5. Почвы и горные породы
Почвы образуются из горных пород. Массивные горные
породы -- продукт чисто геологических процессов образова-
ния и преобразования земной коры. Рыхлые горные поро-
ды -- продукт выветривания, а также геологических процес-
сов, протекающих на земной поверхности. И те и дРУГие мо-
гут быть материнской породой для формирования из них
почв. По мере углубления в почвенных горизонтах вниз мож-
но убедиться, что рыхлость почвы уменьшается и грунт ста-
новится все более глинистым или каменистым. Поэтому воз-
никает вопрос о границе почвенного покрова.
Обычно в качестве нижней границы почвы принимается
максимальная глубина прокрашивания ее гумусом. Существу-
ют и другие определения нижней границы. Например, эта гра-
ница определяется как нижняя граница коры выветривания
или как нижняя граница проникновения корней растений.

ГЛАВА 7
ЛИТОСФЕРА И ГЛУБИННЬІЕ НЕДРА ЗЕМЛИ
7.1. Внутренние геосферные оболочки
Литосфера и земная кора. Литосфера - это твердая каме-
нистая оболочка Земли, состоящая из земной коры и верхней
части подстилающей ее верхней мантии. Мощность литосфе-
ры изменяется в пределах 50-200 км. Литосфера Земли име-
ет сложную структуру. Самый верхний твердый покров Зем-
ли - земная кора. Если уменьшить размеры Земли до разме-
ров яблока, то земная кора будет иметь толщину его кожуры.
Однако именно эта тонкая оболочка активно используется
человеком в его техногенной деятельности и из нее извлека-
ются ценные минеральные ресурсы.
Верхний слой земной коры состоит из относительно мяг-
ких горных пород. Они образованы в результате разрушения
твердых пород, отложений остатков животных (мел) и расте-
ний (уголь), осаждения на океаническое или морское дно
различных веществ.
Ниже располагается гранитный слой земной коры, обра-
зовавшийся в результате застывания магмы, сосредоточенной
в толще земной коры в условиях высоких температур и давле-
ний. Магма представляет собой расплавленное вещество зем-
ных нсдр, Которое заполняет трещины в земной коре. Хими-
ческий анализ гранита показывает, что он содержит большое
количество самых разных минералов, и в частности кремне-
зема, алюминия, кальция, калия, натрия.
Ниже гранитного слоя находится слой, сложенный преи-
мущественно из базальта -- горной породы глубинного про-
исхождения. Базальт тяжелее гранита и содержит больше же-
леза, магния и кальция. Осадочный, гранитный и базальто-

7.1 . Внутренние геосферные оболочки
125
вый слои содержат в себе все огромные запасы полезных
ископаемых. Толщина земной коры варьируется в пределах
от 5 км под океанами до 75 км под материками. При этом
под океанами, как правило, отсутствует гранитный слой.
Литосфера разделена глубтшными разломами на блоки (ли-
тосферные плиты) разной величины. Эти плиты перемещаются
по разжиженному слою мантии относительно друг друга. Ли-
тосферные плиты разделяются на материковые и океаничес-
кие. При взаимодействии материковой и океанической плит
одна из них надвигается на другую. Из-за своей меньшей тол-
щины край океанической плиты опускается под край матери-
ковой. В результате такого взаимодействия образуются горы,
глубоководные желоба, островные дуги. Наиболее яркий при-
мер таких образований _ Анды и Курильские острова.
Всего в литосфере выделяется 13 крупных литосферных
плит, общая площадь которых составляет свыше 90 % площа-
ди поверхности Земли.
Мантия. Ниже земной коры находится мантия, которая
отличается от земной коры химическим составом и физичес-
кими свойствами. Ее нижняя граница находится на: глубине
около 2900 км. Мантия составляет приблизительно 83 % объ-
ема Земли и около % ее массы. Она более плотная, чем зем-
ная кора, и содержит в основном тугоплавкие элементы.
Кора и мантия разделяется границей Мохоровичича (или со-
кращенно «Мохо››), на которой происходит резкое увеличе-
ние скоростей сейсмических волн.
Мантия недоступна непосредственным исследованиям.
О ее строении можно судить лишь по косвенным наблюдени-
ям, например, за отраженными сейсмическими волнами,
электропроводностью горных пород, гравитационным полем,
а также по результатам исследования мантийного вещества,
выносимого в земную кору и на поверхность Земли.
Ученые установили, что температура в мантии повышает-
ся через каждые 30 м глубины на 1 °С, а в среднем температу-
ра мантии составляет около 2000--2500 °С. Предполагается,
что по химическому составу мантия состоит из магния, желе-
за и свинца.
Различают верхнюю мантию толщиной 800-900 км и ни-
жнюю мантию толщиной около 2000 км. Границей между

126
Глава 7. Литосфера и глубинные недра Земли
___ _
ними служит слой Голицына, который располагается на глу-
бине около 670 км. Вещество верхней и нижней мантий нахо-
дится в твердом кристаллическом состоянии, за исключением
астеносферы (верхнего пластичного слоя верхней мантии,
над которым залегает литосфера).
Земное ядро. Эксперимеъпальные исследования глубинных
недр нашей планеты проводятся косвенными методами, глав-
ным образом по результатам анализа сейсмических волн, воз-
никающих при землетрясениях и мощных взрывах. Для подоб-
ных исследований имеется много фактического материала, по-
скольку каждый час в разтпачных точках Земли регистрируется
около 10 колебаъшй земной поверхности. При этом возникают
сейсмические волны двух типов - продольные и поперечные.
В твердой среде могут распространиться оба типа волн, в жид-
костях - только продольные. Измерения скоростей прохожде-
ния сейсмических волн позволяют геофизикам определить
плотность и твердость пород на глубинах, недоступных пря-
мым исследованиям. Сопоставление плотностей, определяе-
мых по сейсмическим данным, с плотностями, устанавливае-
мыми в ходе лабораторных экспериментов с горными порода-
ми, позволяет сделать вывод о вещественном составе земных
недр. Новейшие данные геофизики и эксперименты, связан-
ные с исследованием структурных превращений минералов,
позволили смоделировать многие особенности строения, со-
става и процессов, происходящих в глубинах Земли.
Земное ядро разделяется на две отдельные области: жидкую
(внешнее ядро) и твердую (внутреннее), граница между которы-
ми находится на глубине 5200 км. Поскольку единственным хи-
мическим элементом, которому отвечает характер распростра-
нения сейсмических вошч в ядре, является железо, предполага-
ется, что из него состоит около 35 % массы ядра.
По современным данным, внешнее ядро представляет со-
бой вращающиеся потоки расплавленного железа и никеля,
хорошо проводящие электричество. Именно этим обстоя-
тельством объясняется происхождение земного магнитного
поля. Слой мантии, который находится в непосредственном
соприкосновении с внешним ядром, испытывает его влия-
ние, обусловленное более высокой температурой в ядре.

7.2 . Вещественный состав земной коры
127
Ученые считают, что внутреннее ядро твердое. Его твер-
дое состояние, несмотря на высокую температуру, обусловле-
но гигантским давлением в центре Земли. Высказываются
предположения о том, что в ядре помимо железоникелевых
сплавов должны присутствовать и более легкие элементы, та-
кие как кремний и сера, а возможно, и кислород.
Ядро Земли все еще остается большой загадкой для науки.
Известны лишь самые общие его характеристики. Установле-
но, что давление в центре Земли составляет 3 млн атм., а
плотность вещества - около 12 г/смз. Из-за огромного давле-
ния многие химические элементы, не являющиеся металла-
ми, переходят в металлическое состояние. С определенной
достоверностью можно говорить о радиусе внутреннего ядра,
который составляет ориентировочно 3500 км, и о его темпе-
ратуре (около 4000 °С).
7.2. Вещественный состав земной коры
Элементный химический состав земной коры приведен в
табл. 7.1. Среднее содержание химических элементов в зем-
ной коре (как, впрочем, и в атмосфере, гидросфере, живом
веществе биосферы, Земли в целом и пр.) выражается в клар-
ках (%, %<›, г/т и др.).
Из табл. 7 .1 следует, что более чем на 82 % земная кора
состоит из трех элементов: кислорода, кремния и алюминия.
Меньше всего в земной коре содержится инертных газов (ге-
лия, неона, радона), что связано с их высокой подвижностью,
вследствие чего они попадают в земную атмосферу.
Минералы представляют собой природные тела с опреде-
ленным химическим составом и кристаллической структурой,
образующиеся в результате природных физико-химических
процессов и являющиеся составной частью земной коры,
горных пород, руд. Они образуются из одного, чаще - из не-
скольких элементов. В настоящее время известно свыше 2500
минералов, большинство из которых является кристаллами.
Среди минералов особо выделяется несколько десятков, на-
зываемых породообразующими. Около 55 % из них составля-
ют полевые шпаты, 15 % - силикаты, 12 % - кварц, свыше

128
Глава 7. Литосфера и глубинные недра Земли
6 % - различные слюды, магнетит и гематит. Минералы мо-
гут находиться в трех агрегатных состояниях: твердом, жид-
ком и газообразном.
Таблица 21. Элементный химический состав земной коры (по А. Е. Ферсману)
Ё
Химические элементы
Кларки, %
1, Химические элементы
Кларки, %
і
ї
,
0
46,6
.
Са
3,6
А
-
-
-
е
4
--
1
Ѕі
27,7
На
1
2,8
1
*
АІ
8,1
К
2,6
Й
ЙТ
1
Ге
5,0
Ц
М9
,
2,1
д,_ _
д
}
з
Прочие:
1,5
Различают кристаллические и аморфные минералы. Стро-
ение кристаллических минералов основано на кристалличес-
кой решетке, анизотропных физических свойствах и эффек-
те сохранения двугранных углов при разломе кристаллов.
Аморфные минералы характеризуются изотропностью физи-
ческих свойств, а также постепенным смягчением минералов
по мере повышения температуры.
Минералы отличаются друг от друга по химическому со-
ставу, а также внешним признакам - строению кристаллов,
цвету, твердости, плотности и др.
Отдельный класс минералов - самородные элементы, на-
ходящиеся в естественном состоянии: графит, алмаз, медь,
сера, золото и др.
Основные типы минералов: сульфиды (пирит, галеонит,
сфалерит), простые окислы (кварц, гематит, магнетит, ко-
рунд), водные окислы (опал, лимонит), галоидные минералы
(галит, флюорит), карбонаты (кальцит, доломит), сульфаты
(гипс, ангидрит), фосфаты (апатит, фосфорит), силикаты
(оливин, гранат, тальк, слюда, полевой шпат) и пр.
Горная порода - природная совокупность минералов более
или менее постоянного минералогического состава, образую-
щая самостоятельное тело в земной коре. По своему проис-
хождению горные породы делятся на три группы: магматичес-
кие (эффузивные и интрузивные), осадочные и метаморфичес-
кие. Магматические и метаморфические горные породы
слагают около 90 % объема земной коры. Тем не менее на по-

7.2 . Вещественный состав земной коры
129
верхности материков области их распространения сравнитель-
но невелики. Остальные 10 % приходятся на долю осадочных
пород, занимающих 75 % площади земной поверхности.
Магматические горные породы по своему происхождению
подразделяются на эффузивные и интрузивные. Эффузивные
горные породы имеют вулканическое происхождение и возни-
кают при извержении магмы на поверхность Земли. Интру-
зивные горные породы, наоборот, образуются при извержении
магмы в толще земной коры.
Осадочные горные породы образуются на земной повер-
хности и вблизи нее в условиях относительно невысоких тем-
ператур и давлений в результате преобразования морских и
континентальных осадков. По своему происхождению они
подразделяются на три основные генетические группы:
_
обломочные породы (брекчии, конгломераты, пески,
алевриты) - грубые продукты преимущественно механиче-
ского разрушения материнских пород;
_
глинистые породы - дисперсные продукты глубокого
химического преобразования силикатных и алюмосиликатных
минералов материнских пород, перешедшие в новые минераль-
ные виды;
_
хемогенные, биохемогенные и органогенные породы --
продукты непосредственного осаждения из растворов (напри-
мер, соли), при участии организмов, накопления органиче-
ских вещества (например, угли) или продуктов жизнедеятель-
ности организмов (например, органогенные известняки).
Существует также группа эффузивно-осадочных пород,
занимающая промежуточное положение между осадочными и
вулканическими породами.
Метаморфические горные породы - горные породы, образо-
ванные в толще земной коры в результате изменения (мета-
морфизма) осадочных или магматических горных пород вслед-
ствие изменения физико-химических условий. К таким поро-
дам относятся, например, твердые глинистые и слюдинистые
сланцы, кварциты, яшмы и др.
Ґеохронология. Большое значение в геологии имеет опре-
деление возраста горных пород. Геохронология представляет
собой совокупность методов определения возраста горных
пород или минералов с целью установления временной по-
9-3535

130
Глава 7. Литосфера и глубинные недра Земли
следовательности их образования. Задачей геохронологии
также является определение возраста Земли как космическо-
го объекта.
В геохронологии используется два метода определения воз-
раста геологических образований - метод абсолютной геохро-
нологии и метод определения их относительного возраста.
Термин «абсолютная геохронология›> - устаревший. В на-
стоящее время чаще используется термин «изотопная геохро-
нология››. Накопление продуктов радиоактивного распада со
временем, положенное в основу определения абсолютного
возраста, выражается формулой
В = Р(е“ -1),
(7.1)
где В - число атомов нерадиоактивного вещества, возник-
ших за время 1;
Р - число атомов радиоактивного изотопа в настоящий
момент;
А -- константа распада, показывающая, какая часть ато-
мов радиоактивного элемента распадается за единицу време-
ни (год, сутки и т. д.) по отношению к первоначальному ко-
личеству.
Константа А связана с периодом полураспада Т радиоак-
тивного изотопа соотношением
1п2
71= --.
7.2
Т
()
Отсюда следует, что возраст Іобразца горной породы мо-
жет быть вычислен по формуле
1 =%1г.(1+%}
(7.з)
Поскольку величины В и Р пропорциональны соответ-
ственно концентрациям нерадиоактивного вещества и радио-
активного изотопа в образце, в формуле (7.3) эти величины
можно заменить значениями концентраций. При этом необ-
ходимо иметь в виду, что истинный возраст горной породы
может быть определен лишь в том случае, если отношение 1%,

7.2 . Вещественный состав земной коры
131
изменяется только от радиоактивного распада, т. е . горная
порода представляет собой замкнутую систему.
Для определетшя относительного возраста слоистых осадоч-
ных и пирокластических пород (обломочных горных пород, об-
разовавшихся в результате накопления выброшенного во время
извержешпй вулканов обломоштого материала), а также вутпса-
нических пород методом относительной геохронолоши широко
применяется приъщип последовательности напластования (за-
кон Стенсена). Согласно этому прИтЩИПУ, каждый вьплележа-
щий пласт (при ненарушенной последовательности залегания
слоистых горных пород) моложе нижележащего.
Относительный возраст интрузивных пород и других не-
слоистых геологических образований определяется по соот-
ношению с толщами слоистых горных пород. Послойное рас-
членение геологического разреза (графического изображения
на вертикальной плоскости условий залегания горных пород)
позволяет установить последовательность напластования гор-
ных пород исследуемой территории. Для сравнения горных
пород, залегающих на удаленных друг от друга территориях, и
установления в них толщ близкого возраста используется па-
леонтологический метод, основанный на изучении захоро-
ненных в пластах горных пород окаменевших остатков вы-
мерших животных и растений (морских раковин, отпечатков
листьев и т. д.) . Сопоставление окаменелостей различных
пластов позволило ученым установить процесс развития
органического мира и выделить в геологической истории
Земли ряд этапов со свойственной каждому из них совокуп-
ностью животных и растений.
Методы абсолютной и относительной геохронологии по-
зволили определить возраст и последовательность образования
горных пород, а также установить периодичность геологичес-
ких процессов и выделить этапы в истории Земли. В течение
каждого исторического этапа последовательно накагшивались
толщи пород, и их накопление происходило в определенный
промежуток времени. На основе большого количества данных
по различным континентам и регионам была создана общая
для земной коры Международная геохронологическая шкала,
которая отражает последовательность подразделений времени,
9!

132
Глава 7. Литосфера и глубинные недра Земли
в течение которых формировались определенные комплексы
отложений, и эволюцию органического мира.
Геохронологическая шкала времени включает следующие
подразделения времени: эры, периоды, эпохи, века. По сте-
пени развития органического мира в истории Земли выделе-
но пять эр -- архейская, протерозойская, палеозойская, мезо-
зойская, кайнозойская.
Отложения (в большинстве случаев - меловые) устанав-
ливаются в результате бурения геологических скважин. Из
скважин извлекают колонки (керны), которые описываются
геологическими методами, а возраст горных пород определя-
ется по специальным эмпирическим таблицам.
7.3. Геологические процессы
Геологические процессы - движение геологической среды
в физическом времени, которое обусловлено:
_
взаимодействием геологической среды с дРУГИми гео-
сферами;
_
взаимодействием между элементами самой геологиче-
ской среды.
Следствиями геологических процессов являются измене-
ния структуры, состава, состояния и свойств компонентов ге-
ологической среды - рельефа, горных пород, подземных вод.
РЕІЗЛИЧЗЮТ ЭКЗОГЄННЫЄ И ЭНДОГЄННЬІЄ ГЄОЛОГИЧЄСКИЄ ПрО-
ЦЄССЫ.
Экзогенные процессы (процессы внешней геодинамики) -
геологические процессы, происходящие на поверхности Зем-
ли и в самых верхних частях земной коры (эрозия, выветри-
вание, деятельность ледников и др.), обусловленные главным
образом энергией солнечной радиации, силой тяжести и жиз-
недеятельностью организмов.
Эрозия - разрушение горных пород и почв поверхност-
ными водными потоками и ветром, включающее отрыв и
вынос обломков материала и сопровождающееся их отложе-
нием. Кроме того, под эрозией также понимают любую раз-
рушительную деятельность геологических сил, таких как мор-
ской прибой, ледники, гравитация. В зависимости от скорос-

7.3. Геологические процессы
133
ти своего протекания эрозия подразделяется на нормальную
и ускоренную. Нормальная эрозия происходит при наличии
сколь-либо выраженного стока, протекает медленнее процес-
са почвообразования и не приводит к существенному измене-
нию рельефа. Ускоренная эрозия протекает быстрее процесса
почвообразования, приводит к деградации почв и сопровож-
дается заметным изменением рельефа. По своему происхож-
дению выделяют естественную и антропогенную эрозию.
Работа ледников представляет собой рельефообразующую
деятельность. Она состоит в захвате частиц горных пород дви-
жущимся ледником, переносе и отложеъши их при таянии льда.
Выветривание представляет собой процесс изменения (на-
рушения) горных пород и минералов вследствие их приспо-
собления к земной поверхности. Оно является результатом
воздействия на литосферу со стороны гидросферы, атмосфе-
ры и биосферы. Если горные породы длительное время нахо-
дятся на поверхности, то в результате образуется кора вывет-
ривания. Различают три вида выветривания: физическое (ме-
ханическое), химическое и биологическое. Выветривание
происходит в основном на суше, но частично и на дне вод-
ных объектов.
Физическое выветривание - механическое измельчение
горных пород без изменения их химического строения и со-
става. Оно начинается на поверхности горных пород при
контакте с внешней средой. В результате изменения темпера-
туры в суточном ходе на поверхности горных пород образу-
ются микротрещины, которые со временем становятся все
более глубокими и ярко выраженными. При попадании в тре-
щины воды и ее замерзании выветривание усиливается. При
попадании обломков горных пород в реки они медленно ста-
чиваются и измельчаются под воздействием течения. Селевые
потоки, ветер, сила тяжести, землетрясения, извержения вул-
канов также содействуют физическому выветриванию горных
пород. Механическое измельчение горных пород приводит к
значительному возрастанию суммарной площади поверхнос-
ти измельченной фракции горных пород, а следовательно, к
большему контакту горных пород с водой и атмосферным
воздухом, что создает благоприятные условия для последую-
щего химического выветривания.

134
Глава 7. Литосфера и глубинные недра Земли
Химическое выветривание - совокупность различных хи-
мических процессов, в результате которых происходит даль-
нейшее разрушение горных пород и качественное изменение
их химического состава с образованием новых минералов и
соединений. Важнейшими веществами для химического вы-
ветривания являются кислород, вода и углекислый газ.
Биологическое выветривание производят живые оргаъшзмы
(бактерии, грибки, вирусы, роющие животные, растения и пр.).
Эъщогенные процессы (процессы внутрештей геодинами-
ки) - геологические процессы, связанные с энергией, возни-
кающей в недрах твердой Земли. К эндогенным процессам
относятся тектонические процессы, магматизм, метамор-
физм, сейсмическая активность.
Тектонические процессы представляют собой образование
разломов и складок в земной коре.
Магматизм - термин, объединяющий эффузивные и ин-
трузивные (плутонизм) процессы в развитии складчатых и
платформенных областей. Под магматизмом понимают сово-
купность всех геологических процессов, движущей силой ко-
торых является магма и ее производные. Он является прояв-
лением глубинной активности Земли. В современной геоло-
гической эпохе магматизм в наибольшей степени развит в
пределах Тихоокеанского геосинклинального пояса, средин-
но-океанических хребтов, рифовых зон Африки и Средизем-
номорья и дРУГих регионов. С магматизмом связано образо-
вание множества месторождений полезных ископаемых.
Метаморфизм - процесс твердофазного минерального и
структурного изменения горных пород под воздействием тем-
пературы и давления в присутствии флюида (вещества, пове-
дение которого при деформации может быть описано закона-
ми механики жидкостей). Флюиды - летучие компоненты
метаморфических систем, в первую очередь вода и углекис-
лый газ. Реже роль флюидов могут играть кислород, водород,
углеводороды, соединения галогенов и некоторые дРУГие ве-
щества.
Вьщеляют изохимический метаморфизм, при котором хи-
мический состав породы меняется несущественно, и неизо-
химический метаморфизм (метасоматоз), для которого харак-

7.3 . Геологические процессы
135
терно заметное изменение химического состава породы в ре-
зультате переноса компонентов флюидом.
Основными факторами метаморфизма являются темпера-
тура, давление и флюид. С ростом температуры происходят
метаморфические реакции с разложением водосодержащих
фаз (хлориты, слюды, амфиболы). С ростом давления проис-
ходят реакции с уменьшением объема фаз. При температурах
более 600 °С начинается частичное гшавление некоторых по-
род, образуются расплавы, перемещающиеся на верхние го-
ризонты, оставляя тугоплавкий остаток - рестит.
Сейсмическая активность - мера сейсмического режима,
определяемая средним числом очагов землетрясений в некото-
ром диапазоне энергетической величины, которые возникают
на рассматриваемой территории за определенный период на-
блюдений. Землетрясения представляют собой внезапные сотря-
сения земной поверхности, связанные с прохождением сейсми-
ческих волн через земную кору. Они могут быть вызваны ес-
тественными явлениями (разрушением геологических разломов,
вутпсанической деятельностью, оползнями) или событиями, вы-
званными деятельностью человека (ядерными взрывами, мощ-
ными взрывами на месторождениях нефти и газа). Землетрясе-
ния регистрируются с помощью сейсмографов.
Землетрясения представляют собой события, зачастую
происходящие с весьма трагическими последствиями. Немно-
гие природные явления способны причинять разрушения та-
кого масштаба, как землетрясения. На протяжении многих ве-
ков они были и остаются причиной гибели миллионов людей
и бесчисленных разрушений. Из-за больших трудностей, свя-
занных с прогнозированием землетрясений, они вызывают
серьезную обеспокоенность и в современном мире.
Сейсмические волны возникают в тех случаях, когда не-
ожиданно освобождается энергия земной коры, обычно -
когда массы пород, создающие друг в друге упругое напряже-
ние, вдруг ломаются и начинают «скользить». Большая часть
естественно происходящих землетрясений связана с тектони-
ческой природой Земли. Такие землетрясения называют тек-
тоническими. Литосферные плиты Земли хотя и медленно,
но постоянно движутся под воздействием потоков тепла из
мантии и ядра Земли. Границы плит при соприкосновении

136
Глава 7. Литосфера и глубинные недра Земли
(1 'І-ь":&Б:'
3*,
'^~ . з~Ё;'і'
Рис. 7 .1. Лиссабонское землетрясение и цунами 1755 г.
Старинная гравюра неизвестного автора
друг с дРУГом создают фрикционные напряжения. Когда
фрикционные напряжения превышают критическое значе-
ние, происходит внезапное разрушение литосферных плит.
Границу тектонических пластин, вдоль которых происходит
разрушение, называют плоскостью разлома. Когда разруше-
ния в плоскости разлома вызывают сильное смещение зем-
ной коры, происходит землетрясение.
Землетрясения также часто происходят в вулканических
областях и вызываются в этих областях как движением магмы
в вулканах, так и тектоническими разломами. Такие земле-
трясения могут быть ранним предупреждением о вулканичес-
ких извержениях.
Наиболее важным поясом сейсмической активности явля-
ется Тихоокеанский пояс, который воздействует на многие
густонаселенные прибрежные регионы на периферии Тихого
океана (Новая Зеландия, Новая Гвинея, Япония, Алеутские
острова, Аляска и западное побережье Северной и Южной
Америки). Приблизительно 80 % энергии, высвобождаемой
при землетрясениях, приходится на те землетрясения, эпи-
центры которых находятся в этом поясе. Поскольку во мно-
гих местах Тихоокеанский пояс связан с активной вулкани-
ческой деятельностью, его часто называют «Тихоокеанским
огненным кольцом». Другой пояс, известный как Средизем-
номорский, проходит через Средиземноморский регион в

7.3 . Геологические процессы
137
восточном направлении через Азию и соединяется с Тихооке-
анским поясом в восточной части Индии. Энергия, высво-
бождаемая при землетрясениях в этом поясе, составляет око-
ло 15 % от общемирового количества.
Место на земной поверхности, где происходят начальные
разрушения при землетрясении, называется его эпицентром.
Довольно часто землетрясения сопровождаются накатом на
сушу волн цунами (рис. 7 .1) _ длинных волн, порождаемых
мощным воздействием на всю толщу воды в океане или море.
Землетрясения, происходящие на суше, могут также вызывать
оползни и провоцировать вулканическую деятельность.

глАвА 8
БИОСФЕРА
Первые представления о биосфере начали складываться в
начале ХІХ в. Ж . Б. Ламарк, не пользуясь понятием «биосфе-
ра», писал в 1802 г., что «все вещества, находящиеся на по-
верхности земного шара и образующие его кору, сформиро-
вались благодаря деятельности живых организмов». В 1826 г.
А. Гумбольдт обосновал понятие «жизненная среда», понимая
под ней земную оболочку, к которой отнес атмосферные,
морские и континентальные процессы, а также весь органи-
ческий мир. Так в науке формировалось понятие простран-
ства, охватываемого жизнью и создаваемого ею.
Термин «биосфера» ввел австрийский геолог Э. Зюсс во
второй половине ХІХ в. Далее концепция биосферы развива-
лась многими исследователями и в современном виде пред-
ставлена выдающимся русским и советским ученым В. И. Вер-
надским, который ввел понятие живого вещества - совокуп-
\.І
І/
ности всех живых организмов и отвел им роль главнеишеи
преобразующей силы планеты Земля.
В современном представлении биосфера (или сфера жиз-
ни Земли) - оболочка Земли, заселенная живыми организма-
ми, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами
их жизнедеятельности. Она представляет собой совокупность
всех биогеоценозов (экосистем) Земли и создает гигантскую
глобальную экосистему. Биосфера не занимает обособленно-
го положения и располагается в пределах других оболочек,
охватывая гидросферу, тропосферуи верхнюю часть земной
коры - ее приповерхностный и почвенный слои. Живые
организмы встречаются и ниже почвенного слоя - в глубо-
ких трещинах, пещерах, подземных водах и даже в нефтенос-
ных слоях на глубинах в сотни и тысячи метров.

8.1. Границы биосферы
139
Ту часть биосферы, где живые организмы встречаются в
настоящее время, принято называть современной биосферой.
Древние биосферы обычно называют палеобиосферами. При-
мерами последних являются меловые отложения в земной
коре, залежи угля, нефти, газа, некоторых РУД и пр.
Жизнь распространена по земной поверхности крайне не-
равномерно и в различных природных условиях принимает
вид относительно независимых комплексов - биогеоценозов.
Живая часть биогеоценоза носит название биоценоза. Сум-
марная биомасса Земли оценивается примерно в 2,4-10” т.
При этом биомасса океана ничтожно мала по сравнению с
биомассой наземных организмов и составляет около 0,13 %
от всей биомассы Земли.
Человеческое общество с созданной им техносферой так-
же является частью биосферы.
Многообразие процессов и явлений, протекающих в био-
сфере, определяет необходимость их изучения различными
естественными науками, особая роль среди которых отводит-
ся экологии -- науке о взаимоотношениях живых организмов
со средой их обитания.
°
8.1. Границы биосферы
Биосфера подразделяется на три составляющие ее части:
_
аэробиосферу (нижнюю часть атмосферы);
_
гидробиосферу (всю гидросферу);
_
литобиосферу (верхнюю часть литосферы).
В качестве верхней границы современной биосферы обыч-
но принимают высоту нижней границы озонового слоя атмос-
феры (20-23 км), поскольку ниже этого слоя живые организ-
мы гарантированно защищены от губительного воздействия
ультрафиолетового излучения. Однако, поскольку на таких
высотах жизнь не существует, верхняя граница биосферы
определяется как интервал высот над уровнем моря, на кото-
РЬІХ СОХРЕІНЯЮТСЯ ПОЛОЖИТЄЛЬНЫЄ ТЄМПЄРЗТУРЫ ВОЗДУХЭ, ПРИ
КОТОРЫХ МОГУТ ПРОИЗРЗСТЗТЬ РЗСТЄНИЯ И ООИТЗТЬ ПРЄДСТЗВИТЄЛИ
фауны (около 5-6 км).

140
Глава 8. Биосфера
Нижняя граница биосферы в океане определяется глуби-
ной Мариинской впадины (свыше 11 км), а на материках
проникает в земную кору на глубину 3-4 км. Большей час-
тью жизнь в литосфере распространена в почве и простирает-
ся до глубин в несколько метров.
8.2. Биоценозы и биогеоценозы
Биосфера заселена живыми организмами и находится под
их воздействием и под воздействием продуктов их жизнедея-
тельности. Поэтому биосфера тесно связана с биоценозами и
биогеоценозами.
Биоценоз - совокупность растений, животных, микроор-
ганизмов, населяющих участок суши или водоема и характе-
ризующихся определенными отношениями как между собой,
так и с абиотическими факторами.
По своему участию в биогенном круговороте веществ
биоценозы подразделяются на три группы организмов:
1. Продуценты (производители) - автотрофные организ-
мы, создающие органические вещества из неорганических.
Основными продуцентами в биоценозах являются зеленые
растения. В результате деятельности продуцентов происходит
исходное накопление органических веществ в биоценозах.
2. Консументы (потребители) -- гетеротрофные организ-
мы, питаюшиеся за счет автотрофных. Существует два основ-
ных типа консументов - 1-го и 2-го порядков. Консументы
1-го порядка - растительноядные животные, а также парази-
тические бактерии, грибы и другие бесхлорофильные расте-
ния, развивающиеся за счет живых растений. К консументам
2-го порядка относятся хищники, а также паразиты расти-
тельноядных организмов. Деятельность консументов способ-
ствует преврашению и перемещению органических веществ в
биоценозах, их частичной минерализации, а также рассеянию
энергии, накопленной продуцентами.
3. Редуценты (восстановители) -- животные, питаюшиеся
разлагающимися остатками организмов и непаразитирующие
гетеротрофные микроорганизмы. Редуценты способствуют

8.2. Биоценозы и биогеоценозы
141
минерализации органических веществ и их переходу в состо-
яние, усвояемое продуцентами.
Взаимосвязи организмов в биоценозах весьма разнообраз-
ны. Помимо трофических связей существуют связи, основан-
ные на том, что одни организмы становятся субстратом для
других, создают необходимый микроклимат и т. п.
Биоценозы - системы, развивающиеся и меняющиеся
под воздействием внешних факторов. Для них характерны
устойчивость и способность к восстановлению.
По характеру восприятия новых, неприсущих им организ-
мов биоценозы подразделяются на насыщенные и ненасы-
щенные. В насыщенных биоценозах все экологические ниши
заняты и вселение нового вида невозможно без уничтожения
или последующего вытеснения какого-либо их компонента.
Ненасыщенные биоценозы допускают вселение новых видов
без уничтожения других компонентов.
По характеру антропогенного воздействия различают пер-
вичные биоценозы, сложившиеся без воздействия человека
(например, нетронутая тайга, пустыня, необитаемый остров),
и вторичные, измененные деятельностью человека (сельско-
хозяйственные угодья, образованные на бывших залежных
землях, водохранилища, образованные строительством пло-
тин на реках, и пр.) .
Биогеоценоз - структурная и функциональная элементар-
ная единица биосферы, представляющая собой устойчивую
саморегулирующуюся экологическую систему, в которой
органические компоненты (животные, растения) неразрывно
связаны с неорганическими (вода, почва). Примеры биогео-
ценозов: березовая роща, участок реки, водоем, горная доли-
на, болото.
Совокупность биогеоценозов образует биогеоценотичес-
кий покров Земли, т. е. всю биосферу. Отдельные же биогео-
ценозы представляют собой элементарные единицы биосфе-
ры. Термин «биогеоценоз›› введен В. Н . Сукачевым в 1940 г. и
получил распространение главным образом в отечественной
литературе. В большинстве стран используют термин «эко-
система››, который более многозначен. Одно из различий
между ними заключается в том, что экосистемы могут иметь
широкий диапазон границ (от лужи до всей биосферы в це-

142
Глава 8. Биосфера
лом), тогда как биогеоценоз всегда занимает определенную
территорию.
Биогеоценоз включает в себя как совокупность живых
организмов, так и неживые компоненты природной среды:
приземный слой атмосферы с его газовыми и тепловыми ре-
сурсами, воду, почву, а также все химические вещества, вов-
леченные в биотический круговорот. Необходимое условие
существования биогеоценоза заключается в наличии посто-
янного притока энергии Солнца.
Для каждого биогеоценоза характерна определенная од-
нородность состава биоценоза и абиотических условий: в его
пределах нет резких биоценотических, микроклиматических,
гидрологических, почвенных границ. В формировании струк-
туры наземного биогеоценоза особая роль принадлежит выс-
шим растениям, дающим начало всем трофическим цепям
биогеоценоза и служащим субстратом для многих животных
и микроорганизмов. Кроме того, высшие растения активно
влияют на микроклимат биогеоценоза и взаимодействуют с
водой и почвой. Поэтому состав растительного покрова явля-
ется основным показателем, по которому определяются гра-
ницы отдельных биогеоценозов.
Отдельные биогеоценозы связаны между собой потоками
вещества и энергии. Биогеоценоз - динамичная система, в
процессе развития которой происходит накопление массы
живого вещества и усложнение ее структуры. При этом для
биогеоценоза характерна определенная устойчивость во вре-
мени, являющаяся следствием адаптации живых компонен-
тов друг к другу и к компонентам косной среды.
8.3. Живое вещество биосферы
К настоящему времени учеными описано около 300 тыс.
видов растений и 1,5 млн видов животных. При этом, не-
смотря на то обстоятельство, что Мировой океан покрывает
более % площади земного шара, в нем содержится всего
лишь 0,13 % всей биомассы Земли. Количественный состав
биомассы суши и океана представлен в табл. 8.1. Доля расте-

8.3. Живое вещество биосферы
143
ний в общей биомассе планеты составляет около 99 %, доля
животных и микроорганизмов оценивается в 1 %.
Таблица 8.1. Количественный состав биомассы суши и океана
Биомасса
Растения
Животные и микроорганизмы д
1
1
І
масса, т
1
°/ь
масса, т
,
%
С
.
_
_
_
_д
4
Биомасса суши
2,4-10"
99,2
2,0-1о*°
о,в
4
ГСС"
51
'
555
О'Г
5И
р
Биомасса океана
2,0-10”
6,3
3,0~109
*`
93,7
5
,__
__;__1 д _;:; ;_і_д= 1
т_1ц_; _=:Г_
___
'- -_ :!ч:. пгт*
"-
1:
-
1
_-_
а__:3___ М
ггчїт гмядтвгг-*
Живое вещество Земли обладает целым рядом присущих
ему свойств.
Всюдность жизни (первый биогеохимический закон
В. И. Вернадского) состоит в том, что живые организмы
способны занимать самые различные экологические ниши,
сохраняться в самых неблагоприятных условиях. Такое сво-
йство живых организмов является следствием способности
биогенной миграции стремиться к своему максимальному
проявлению. Анализ геологических данных показывает, что
распространение жизни, живых существ (давление жизни)
неуклонно нарастает.
`
Эволюция видов, приводящая к созданию форм жизни,
устойчивых в биосфере, должна идти в направлении, увеличива-
ющем проявление биогенной миграции атомов в биосфере (вто-
рой биогеохимический закон В. И. Вернадского). Согласно
этому закону, в биосфере право на жизнь получают только те
виды, которые необходимы самой биосфере для выполнения
определенных функций и усиления тем самым биогенной
миграции химических элементов.
По законам Вернадского биосфера на определенной стадии
своего развития преобразуется в сферу разума - ноосферу.
Высокая химическая активность. В живых организмах
протекают химические реакции между веществами, которые
не соединяются в воздухе даже в лабораторных условиях.
Например, живые организмы способны связывать в своем
теле атмосферный молекулярный азот при нормальных ат-
мосферных условиях, что в лабораторных или промышлен-
ных условиях требует высокой температуры (порядка 500 С°)
и давления (300-500 атмосфер).

144
Глава 8. Биосфера
Исключительно высокая скорость протекания реакций.
В живых организмах она на несколько порядков выше, чем в
неживом веществе. Так, например, дождевые черви, суммар-
ная масса которых в 10 раз больше биомассы всего челове-
чества, за 150-200 лет пропускают через свои организмы
весь метровый слой почвы. Некоторые гусеницы потребляют
за сутки количество пищи, в 100--200 раз превышающее мас-
су их тела. Практически все осадочные породы на 95-99 %
переработаны живыми организмами. Вся углекислота, содер-
жащаяся в атмосфере Земли, проходит через живые организ-
мы в процессе фотосинтеза за 6-7 лет, вся вода - за
5-6 млн лет.
Высокая скорость обновления живого вещества. В среднем
для биосферы время обновления составляет 8 лет (для
суши - 14 лет, для океана - 33 дня). За всю историю сущес-
твования жизни общая масса живого вещества, прошедшего
через биосферу, примерно в 12 раз превышает массу Земли.
Устойчивость организмов при жизни и быстрое разложение
после смерти. В любом живом организме биосферы жизнь и
смерть протекают неотрывно друг от друга. В организмах
что-то постоянно умирает и заменяется новым, а нарождаю-
щееся приходит к своей гибели. Любой организм после своей
смерти возвращает вещество в жизненный круговорот, обеспе-
чивая непрерывность и бесконечность жизненного процесса.
Высокая приспособительная (адаптационная) способность.
Например, некоторые организмы переносят температуры,
близкие к абсолютному нулю, дІї>УГИе встречаются в термаль-
ных источниках с температурой, превышающей 100 °С и т. д .
Основополагающие функции живого вещества. В сравнении
с другими веществами биосферы живое вещество играет наи-
более важную роль и выполняет ряд важнейших функций,
обеспечивающих его биосферно-геологическую деятельность.
Энергетическая - аккумулирование энергии и перераспре-
деление ее по пищевым цепям. Основным механизмом накоп-
ления энергии в биосфере является реакция фотосинтеза. На
Земле существует также незначительное число хемосинтезиру-
ющих организмов, чей жизненный цикл основан на энергии
химических соединений. Аккумулирование энергии живыми
организмами представляет собой естественную функцию жиз-

8.3 . Живое вещество биосферы
145
ни. Энергия передается по пищевой цепи от одной формы
жизни к другой. По мере перемещения по пищевой цепи воз-
растает доля энергии, превращаемой в тепловую, и в конечном
итоге энергия полностью переходит в тепловуто.
Энергетическая функция живого вещества нашла отраже-
ние в двух биогеохимических принципах В. И . Вернадского.
Согласно первому из них, геохимическая биогенная энергия
стремится в биосфере к своему максимальному проявлению.
Согласно второму принципу, в процессе эволюции выживают
те организмы, которые своей жизнью увеличивают геохими-
ческую энергию.
Окислительно-восстановительная - окисление вещества в
процессе жизнедеятельности и восстановление в процессе
разложения при дефиците кислорода. В зеленых растениях
наряду с фотосинтезом происходит окисление органических
веществ в процессе дыхания, брожения, гниения с выделени-
ем воды, углекислого газа и теплоты. После такого процесса
теплота излучается в космическое пространство. Существен-
но меньшая часть энергии Солнца консервируется в земной
коре, формируя залежи каменного угля, нефти, торфа и др.
Газовая - способность изменять и поддерживать опреде-
ленный газовый состав среды обитания. В частности, вклю-
чение углерода в процессы фотосинтеза и в пищевые цепи
обеспечило его аккумуляцию в биогенном веществе (органи-
ческие остатки, известняки и т. д .) . В результате происходило
постепенное снижение концентрации углерода и его соедине-
ний в атмосфере, и в первую очередь, СО; с десятков процен-
тов до нынешних 0,03 %.
Деструктивная - разложение отмершей органики до про-
стых неорганических соединений, химическое разложение
горных пород, вовлечение образовавшихся минералов в био-
тический круговорот. Деструкция является одним из важней-
ших элементов круговорота веществ в биосфере. Деструктив-
ную функцию выполняют главным образом грибы и бакте-
рии. Мертвое органическое вещество разлагается до простых
неорганических соединений -- воды, углекислого газа, серо-
водорода, метана, аммиака и др., которые снова используют-
ся в круговороте. Кроме того, в процессе деструкции орга-
низмы избирательно извлекают и вовлекают в биотический
10- 3535

146
Глава 8. Биосфера
круговорот важнейшие питательные элементы - калий, на-
трий, кальций, фосфор, кремний, а также микроэлементы.
Благодаря процессам деструкции создается уникальное свой-
ство почв -- плодородие.
Концентрационная - способность организмов концентри-
ровать в своем теле рассеянные химические вещества, мно-
гократно повышая их концентрацию по сравнению с окружа-
ющей организмы средой (иногда - в миллионы раз). Любой
организм в процессе своей жизнедеятельности усваивает из
окружающей среды необходимые для него вещества и кон-
сервирует их в своей структуре. Результат концентрационной
деятельности - залежи горючих ископаемых, известняки,
рудные месторождения. В условиях техногенного загрязнения
окружающей среды следствием концентрационной деятель-
ности живых организмов является аккумуляция растениями и
ЖИВОТНЬІМИ, ПОТРЄОЛЯЄМЫМИ ЧЄЛОВЄКОМ В ПИІЦУ, ОПЗСНЫХ ДЛЯ
НЄГО ТОКСИЧНЫХ ВВЩЄСТВ.
Транспортная -- перенос и перераспределение вещества и
энергии в результате активной формы движения организмов.
Такой перенос часто происходит на большие расстояния, на-
пример, при миграциях и кочевках животных.
Рассеивающая - рассеяние живого вещества на больших
пространствах. Такая функция живого вещества биосферы
противоположна концентрационной функции. Она проявля-
ется через трофическую (питательную) и транспортную дея-
тельность организмов. Примеры: рассеивание вещества при
выделении организмами экскрементов, гибель организмов
при их перемещении в пространстве, рассеивание железа ге-
моглобина в результате укуса кровососущими насекомыми.
Средообразующая - преобразование физико-химических
параметров окружающей среды. Эта функция в значительной
мере является результатом совместного действия дРУГих
ФУНКЦИЙ. Эту функцию можно рассматривать в широком и
более узком планах.
В широком понимании результатом данной функции яв-
ляется вся природная среда, созданная живыми организмами,
которые также поддерживают ее в относительно стабильном
состоянии. В более узком аспекте средообразующая функция
живого вещества проявляется, например, в образовании почв.

8.4. Ресурсы биосферы
147
8.4. Ресурсы биосферы
Главным условием существования живой природы являет-
ся наличие ресурсов - воды, кислорода, почвы, минералов,
живых организмов и пр. Вся совокупность ресурсов подраз-
деляется на неисчерпаемые и исчерпаемые.
Неисчерпаемые ресурсы:
_
космос;
_
энергия Солнца;
_
энергия воды (приливов и отливов, рек), ветра, геотер-
мальная энергия;
_
водные ресурсы Земли;
_
климатические ресурсы;
_
гравитация.
Следует отметить, что понятие неисчерпаемости ресур-
сов - условное и относится к масштабу времени эволюцион-
ного развития человека.
К исчерпаемым ресурсам относятся возобновимые (травы,
животные, минеральные компоненты почвы), относительно
возобновимые (чистый воздух, чистая вода в локальном мас-
штабе, почва, леса, локальные экосистемы и пр.) и невозоб-
новимые ресурсы (полезные ископаемые, природные биоло-
гические ресурсы).
Согласно определению А. А. Минца, ту часть ресурсов
биосферы, которая на данном уровне развития производи-
тельных сил и изученности может быть использована для
удовлетворения потребностей человеческого общества в фор-
ме непосредственного участия в материальной деятельности,
называют природными ресурсами. Природные ресурсы не зави-
сят от человека и могут им использоваться для обеспечения
его существования.
Существуют различные системы классификации природ-
ных ресурсов:
_
по своему происхождению или принадлежности к опре-
деленным природным элементам (водные, минеральные, зе-
мельные, лесные, климатические и пр.);
_
по видам хозяйственного использования (ресурсы про-
мышленного производства, ресурсы сельскохозяйственного
10*

148
Глава 8. Биосфера
производства, продовольственные, рекреационные, культур-
но-эстетические, туристические и пр.);
_
по признаку исчерпаемости (неисчерпаемые, исчерпае-
мые - возобновимые, относительно возобновимые, невозоб-
новимые).
В настоящее время человечество ясно осознает ограни-
ченность многих видов природных ресурсов, а также необхо-
димость в их сохранении и воспроизводство. Экономическое
развитие уже перестало быть единственной целью обществен-
ного прогресса. Поэтому приоритеты дальнейшего развития
мировой цивилизации хотя и недостаточно быстро, но все же
отчетливо меняются в направлении гармонизации взаимоот-
ношений Природы и Человека.

ГЛАВА 9
ЛАНДШАФТНАЯ 0Б0Л0Ч КА ЗЕМЛИ
Ландшафтная оболочка (эпигеосфера) - оболочка Земли, в
которой соприкасаются и взаимодействуют ДРУГ с дРУГом ат-
мосфера, гидросфера, литосфера и биосфера. Ландшафтная
оболочка характеризуется сложным составом и строением. Ее
границы, совпадая с границами биосферы, полностью охва-
тывают гидросферу, опускаясь в океане на 10--11 км, вер-
хнюю часть литосферы и высоты 5-6 км над уровнем моря.
Таким образом, наибольшая толщина лаъщшафтной оболочки
составляет около 15-16 км.
Ландшафт - одно из фундаментальных понятий геогра-
фии. Под ним в географии подразумевают участки земной по-
верхности и их свойства, обусловленные взаимодействием
рельефа, климата, геологической структуры, почв, раститель-
ного и животного мира, а также человеческой деятельности.
Наряду с термином «ландшафт» употребляются также термины
«почвенный ландшафт», «растительный ландшафт» и др. При-
нято вьщелять отдельные ландшафтные единицы с горизон-
тальной протяженностью от нескольких километров и выше.
Отдельные части ландшафтной оболочки Земли, как мы
это видели ранее, изучаются различными науками. Наука, за-
нимающаяся изучением географических ландшафтов, назы-
вается ландшафтоведением.
Строение ландшафтной оболошси обьпшо формируют пять
компонентов: рельеф с его вещественным составом (горными
породами), воздушные массы, водные системы, почвенный по-
кров и сообщества растений и животных (биоценозы). Сущес-
твуют также ландшафтные структуры, построенные с участием
меньшего числа компонентов, например ландшафты морского
дна, степные ландшафты, полярные ландшафты и пр. Однако

150
Глава 9. Ландшафтная оболочка Земли
при всей ограниченности набора компонентов, составляющих
ландшафты, их сочетания могут быть весьма многообразными.
Многообразие ландшафтов зависит как от числа входящих в со-
четатше компонентов, так и от их внутренней изменчивости,
так как каждый компонент представляет собой весьма сложную
природную совокупность. Кроме того, многообразие сочетаний
ландшафтных компонентов зависит от характера взаимоде-
йствий между компонентами. Таким образом, ланшцафтный
комплекс - пяшкомпоненгньтй (в общем случае), каждый лан-
дшафт носит локальный характер.
9.1. Классификация ландшафтов
Существующая классификация ландшафтов построена с
целью их рационального использования и охраны. Она осно-
вывается на сочетании антропогенных и природных факторов
формирования ландшафтов. В основу классификации по ан-
тропогенным факторам формирования положена социаль-
но-экономическая ФУНКЦИЯ ландшафтов.
Согласно ГОСТ 17.8 .1 .02-88 «Охрана природы. Ландшаф-
ты. Классификация», по основным видам своей социаль-
но-экономической функции ландшафты подразделяют на:
_
сельскохозяйственные;
_
лесохозяйственные;
_
водохозяйственные;
_
промышленные;
_
ландшафты поселений;
_
рекреационные;
_
заповедные;
_
не используемые в настоящее время.
Необходимые пояснения к такой системе классификации
даны в табл. 9.1.
Для классификации ландшафтов по природным факторам
формирования используют следующие признаки:
_
степень континентальности климата (океанические, суб-
океанические, умеренно континентальные, континентальные,
резко континентальные);

9.1 . Классификация ландшафтов
151
_
принадлежность к морфоструктурам высшего порядка
(равнинные, горные);
_
особенности макрорельефа (ландшафты низменных рав-
нин, ландшафты возвышенных равнин, предгорные, низкогор-
ные, среднегорные, высокогорные, межгорно-котловинные);
_
расчлененность рельефа (расчлененные, нерасчленен-
ные);
_
биоклиматические различия (тундровые, лесотундровые,
лесные, лесостепные, степные, полупустынные, пустынные);
_
тип геохимического режима (элювиальные, субакваль-
ные, супераквальные).
Таблица 9.1 . Классификация ландшафтов по основным видам своей соІшально-эко-
номической функции
;_
;___
'*'*
_
___
__
____
-__ _
7
___-
_
4
Типы ландшафтов
Пояснения
,Сельскохозяйсгвенный
Ландшафт, используемый для целей сельскохозяйственного
;
іландшафт
производства, формирующийся и функционирующий под его
~
.
влиянием
^
}Лесохозяйственный ландшафт Ландшафт, используемый для целей лесного хозяйства и
А
функционирующий под его влиянием
Водохозяйственный ландшафт Ландшафт, формирующийся в процессе создания и функцио-
Ё,
нирования водохозяйственных объектов
.
[ Промышленный ландшафт Ландшафт, формирующийся под влиянием промышленного
^
производства
Ё
г_
__
_
11
11111
<-Ё
Ландшафт поселений
Ландшафт, формирующийся в процессе создания и функцио-
і
нирования городских и сельских поселений
Д
`
Рекреационный ландшафт Ландшафт, используемый для целей рекреационной деятель-
,
РР___
ности, формирующийся и функционирующий под ее влиянием
1
Заповедный ландшафт
Ландшафт, в котором в установленном законом порядке пол-
ф
ностью исключено либо ограничено хозяйственное исполь-
ЗОВЗНИЄ
Не используемый в настоящее Ландшафт, не выполняющий в настоящее время социаль-
время ландшафт
но-экономических функций
1
Элювиальный ландшафт
Ландшафт, формирующийся на возвышенных элементах ре-
“__
_
_
льефа, в котором преобладают процессы выноса вещества
Субаквальный ландшафт
Ландшафт, формирующийся в отрицательных формах релье-
фа, в котором преобладают процессы накопления вещества
;_
(подводный ландшафт)
_
_
Супераквальный ландшафт Ландшафт, формирующийся на склонах, в котором преобла-
дают процессы поступления вещества из элювиальных ланд-
`^
шафтов и выноса вещества в субаквальные ландшафты (над-
И
водный ландшафт)
Й
* ;,_:т ї
_
Й
_ў(
_
_ўд___ Й: *Й #Й_ Й
*_
7_:Й Йїў _

152
Глава 9. Ландшафтная оболочка Земли
Кроме того, ландшафты классифицируются по совокуп-
ности природных и антропогенных факторов их формирова-
ния, по устойчивости к антропогенным воздействиям, а так-
же по степени измененности.
9.2. Природные территориальные комплексы
В физической географии широко используется понятие
природного территориального комплекса (ПТК), понимаемого
как территория, обладающая определенным единством при-
роды, обусловленным общим происхождением и историей
развития, своеобразием географического положения и дей-
ствующими в ее пределах современными процессами. Наряду
с этим ПТК представляет собой закономерное сочетание ге-
ографических компонентов или комплексов низшего ранга,
образующих системы разных уровней - от географической
оболочки до фации. В физической географии термин «при-
родный территориальный комплекс» обычно отождествляется
с термином «биогеоценоз».
На территории каждого ландшафта создается строго огра-
ниченный набор основополагающих форм рельефа, почв, во-
доемов, биоценозов и, в конечном счете, простых ПТК -
урочищ и фаций, которые рассматриваются в качестве мор-
фологических частей ландшафта.
Каждый ландшафт характеризуется своей, присущей ему
морфологической структурой - закономерным сочетанием
фаций, урочищ и местностей, отличным от морфологической
структуры другого ландшафта. Таким образом, фации, урочи-
ща и местности являются структурными подразделениями
ландшафта.
Фация является наименьшей и наиболее простой природ-
ной территориальной единицей. Вследствие однородности
всех компонентов, составляющих фацию, разделить ее на бо-
лее мелкие ПТК практически невозможно. Примеры фа-
ций - вершины холмов, муравьиные кучи, болотные кочки,
деревья. Фация характеризуется однородным характером
рельефа, увлажнения и микроклимата, едиными почвенными
условиями и биоценозом.

9.3 . Временная изменчивость ландшафтов
153
Урочище - одна из морфологических частей географичес-
кого ландшафта, сопряженная система фаций, объединяемых
общей направленностью физико-географических процессов и
приуроченных к одной форме рельефа на однородном суб-
страте. Примеры урочищ: лесной массив среди поля, луговой
массив, болото, песчаный массив, холм, солончаковая впади-
на. В разделении ландшафтов на отдельные урочища основ-
ную роль играет рельеф как перераспределитель тепла и вла-
ги, а также литологический состав пород.
Местность также относится к ПТК низшего ранга. Этот
термин к настоящему времени еще не устоялся и трактуется
по-разному. Большинство географов интерпретирует его как
морфологическую единицу ландшафта более высокого ранга,
чем урочище, представляющую собой сочетание динамически
сопряженных основных урочищ, распространенных на оди-
наковом геологическом фундаменте и на одном комплексе
форм рельефа. Местность является наиболее крупной морфо-
логической частью ландшафта. Ведущими признаками обо-
собления местностей служат рельеф и характер его расчлене-
ния. Примеры местностей: залесенные урочища борта доли-
ны, заболоченные урочища водораздельной равнины, гряды
барханных песков.
Далее следуют более высокие ранги ПТК: местный, реги-
ональный ландшафты, ландшафтная оболочка Земли в целом.
9.3. Временная изменчивость ландшафтов
Ландшафты находятся в непрерывном развитии и в той
или иной степени постоянно изменяются во времени. Измен-
чивость ландшафта - свойство возникновения изменений па-
раметров функционирования в процессе развития ландшаф-
та. Изменчивость ландшафта обусловлена многими причина-
ми, имеет сложную природу и выражается в различных
формах. Изменение ландшафта во времени характеризует
процесс его развития.
Одна из основных разновидностей временной изменчи-
вости ландшафтов проявляется в ритмических явлениях.
Каждый лаъщшафт характеризуется не только особенностями

154
Глава 9. Ландшафтная оболочка Земли
сочетания образующих его компонентов природной среды,
но и характером ритмики. Поэтому в дополнение к компо-
нентам, образующим ландшафт, также рассматривают и рит-
мику. Основные трудности в изучении ритмических явлений,
происходящих в ландшафтной оболочке, заключаются во
множестве и различии их причин. Различные ритмы, прояв-
ляясь одновременно, накладывают свое воздействие друг на
друга, что приводит к усилению либо к ослаблению одних
ритмов другими. Поэтому выявление степени влияния от-
дельных источников ритмов является во многих случаях дос-
таточно сложной задачей.
ВРЄМЄННЬІЄ ИЗМЄНЄНИЯ ЛЕІНДШЕІФТОВ ХЗРЗКТЄРИЗУІОТСЯ [33.3-
ЛИЧНЬІМИ М&СШТ&баМИ ВРЄМЄНИ _ ОТ СУТОК ДО ДЄСЯТКОВ И СО-
ТЄН МИЛЛИОНОВ ЛЄТ.
Суточные ритмы - наиболее короткие, в пределах кото-
рых ландшафтные компоненты могут изменяться в течение
нескольких часов. Наибольшую чувствительность в суточных
ритмах проявляет атмосфера с присущей ей суточной измен-
чивостью метеорологических параметров. Аналогичным обра-
зом в суточном ходе изменяются температура воды и поверх-
ности почвы, режим увлажнения и другие микроклиматичес-
кие характеристики. В пределах суток изменяются состояние
и поведение представителей флоры и фауны. Наряду с этим
суточные ритмы оказывают минимальное воздействие на
морфолитогенную структуру ландшафтов.
Годовые ритмы не требуют особых пояснений, поскольку,
особенно в умеренных широтах, отличаются наглядностью
сезонных изменений ландшафтов. Летний зеленый расти-
тельный покров сменяется желтым в осенние месяцы, затем
зимой земная поверхность покрывается снегом, который схо-
дит в весенние месяцы. Вблизи полюсов контрастность годо-
вого ритма снижается из-за того, что в течение всего года по-
верхность океана покрыта льдом, а поверхность суши -- сне-
гом. Вблизи экватора годовая ритмичность также трудно
различима, но по другой причине - из-за слабых сезонных
изменений климатических условий. Годовая ритмичность на-
глядно проявляется также в гидрологических явлениях (ле-
достав, ледоход, половодье, межень), миграциях животных,
почвообразовательных и геоморфологических процессах.

9.3. Временная изменчивость ландшафтов
155
Среди внутривековых ритмов наиболее известны ритм
Эль-Ниньо, а также ритмы с периодиштостью в 11 и 20-50 лет.
Явление Эль-Ниньо' - малоизученное глобальное явле-
ние, являющееся следствием аномальных температурных
флуктуаций поверхностных вод с периодичностью погодных
изменений от трех до восьми лет.
Периодически, обычно в феврале-марте, течение Эль-
Ниньо смещается на юг к широтам пустыни Атакама, извест-
ной как холодный и сухой отрезок побережья северной части
Чили, заселенный птицами. В это время над Атакамой про-
носятся тропические ливни, сухие русла рек наполняются во-
дой, пустыня покрывается буйной растительностью. Однако с
побережья улетают птицы из-за гибели рыбы в теплых водах
течения, бедных планктоном. Подобное состояние нового
лаъщшафта обычно длится 3--4 месяца, после которых Эль-
Ниньо смещается к северу. Термический и биологический
режим морских вод восстанавливается, на побережье возвра-
щаются птицы. Увлажнение пустыни прекращается, исчезают
насекомые. Ландшафт Атакамы возвращается в свое обычное
состояние.
°
Циклы в 11 и 20-50 лет в ландшафтных изменениях про-
являются неотчетливо, соответствующие установленные фак-
ты в большей мере носят качественный характер.
В межвековых изменениях ландшафтов в наибольшей сте-
пени проявляется ритм с периодичностью 1800-190О лет
(ритм Петгерсона - Шнитникова). Установлено, что в таком
цикле выделяются три фазы:
_
трансгрессивная (фаза прохладного и влажного климата
продолжительностью 300-500 лет);
_
переходная (продолжительностью 700-800 лет);
_.
регрессивная (фаза сухого и теплого климата продолжи-
тельностью 600-800 лет).
В течение трансгрессивной фазы увеличивается сток рек,
повышается уровень воды в озерах, усиливается оледенение.
В течение регрессивной фазы - наоборот, реки мелеют, уро-
вень воды в озерах понижается, ледники отступают.
І ТЄРМИН, ПРОИЗОШЄДШИЙ ОТ ОДНОИМЄННОГ0 НЗЗВЗНИЯ ТЄПЛОГО ОКЄЗНИЧЄСКОГО ТС-
ЧЄНИЯ В ВОСТОЧНОЙ ЧЗСТИ ТИХОГ0 ОКЄЗНЗ.

156
Глава 9. Ландшафтная оболочка Земли
Межвековой ритм Петтерсона - Шнитникова объясняют
периодическими изменениями приливообразующих сил. Уста-
новлено, что приблизительно через каждые 1800 лет плоскость
лунной орбиты оказывается совмещенной с плоскостью зем-
ной орбиты. В результате этого происходит суммирование
приливообразующих сил Луны и Солнца с существенным рос-
том результирующей силы (примерно на 12 %) по сравнению с
ее наименьшими значениями. Это обстоятельство приводит к
возникновению в океанах внутренних волн, поднимающих к
поверхности огромные массы холодной воды, которая охлаж-
дает и насыщает влагой атмосферу, охлаждая и увлажняя, в
конечном счете, климат Земли и формируя описанные выше
фазы ритма Петгерсона - Шнитникова.
Как уже отмечалось в главе 1, в соответствии с теорией
М. Миланковича происходят значительные климатические
изменения, связанные с колебанием параметров орбитально-
го движения Земли. Так, колебания угла наклона плоскости
земного экватора к плоскости эклиптики происходят с пери-
одом около 40 тыс. лет, периодические изменения эксцентри-
ситета земной орбиты - с периодом около 100 тыс. лет.
Среди геологических ритмов установлены циклы с перио-
дичностью 10-15, 30-40, 190-200 млн лет, которые прояв-
ляются в вертикальных движениях земной коры. Единого
мнения относительно причин таких ритмов не существует.
Одни ученые связывают периодические движения земной
коры с глубинными недрами Земли, другие - с космически-
ми воздействиями на Землю при прохождении Солнечной
системы по галактической орбите.
9.4. Эволюция ландшафтной оболочки в
геологической истории Земли
В геологической истории Земли советский географ
А. А. Григорьев выделил три типа ландшафтных структур,
последовательно сменявших друг друга.
Первый тип характеризуется положительным балансом
тепла, отсутствием оледенения, относительно высокой влаж-
ностью и незначительной климатической дифференциацией.

9.4. Эволюция ландшафтной оболочки в геологической истории Земли 157
Перечисленные факторы способствовали интенсивному хи-
мическому выветриванию горных пород. Обилие осадков
приводило к интенсивным эрозионным процессам. Превали-
рование процессов переноса продуктов разрушения горных
пород водными и ветровыми потоками в условиях тектони-
ческого спокойствия способствовало нивелировке рельефа.
Преобладал лесной тип растительности.
Во втором типе ландшафтной структуры на общий ланд-
шафтный фон, характерный для первого типа, наложился
значительный по своей интенсивности фактор организации
рельефа. Развитие вулканизма привело к росту концентрации
углекислого газа в атмосфере, обусловившего наряду с поло-
жительным тепловым балансом дальнейшее потепление и
увлажнение климата. Эрозионные процессы с возникновени-
ем сложного рельефа усилились. Растительный мир стал бо-
лее разнообразным.
Основные особенности третьего типа выразились в общем
понижении температуры воздуха, интенсивной атмосферной
циркуляции, резкой горизонтальной изменчивости климата,
почвенного и растительного покрова, ландшафтных зон.
Образовались обширные территории холодных и жарких пус-
тынь. Отличительные особенности этого типа ландшафтной
структуры - интенсивные тектонические процессы, сильное
расчленение рельефа, ослабление вулканической активности,
сокращение эмиссии углекислого газа.
Описанные типы ландшафтных структур характеризуют
развитие ландшафтной оболочки Земли и отражают его
основные тенденции лишь в общих чертах. Следует иметь в
виду, что процессы формирования лаъщшафтной оболочки не
являлись синхронными и однородными в пространстве. Так,
древние оледенения в разных районах земного шара начина-
лись и заканчивались в разное время. В одних районах
климат становился суше, а в других, наоборот, более влаж-
ным. Соответственно происходили изменения и в характере
растительного и животного мира.

ГЛАВА 10
Антгопогєнноє воздєйствиє
нА гєосфєгьп
10.1. Основные факторы антропогенного
воздействия на ландшафтную оболочку Земли
Средой обитания человека является лаъщшафтная оболоч-
К8. ЗЄМЛИ, КОТОр8.Я ПОСТОЯННО МЄНЯЄТСЯ В РЄЗУЛЬТЗТЄ ЧЄЛОВЄ-
ЧЄСКОЙ ДЄЯТЄЛЬНОСТИ.
В. И. Вернадским еще в 30-х годах прошлого века было
отмечено, что «человек становится крупнейшей геологичес-
кой силой, меняющей облик нашей планеты». Развивая эту
мысль, можно отметить гораздо более многостороннюю дея-
тельность, осуществляемую человеком в настоящее время,
которая приводит к изменениям планетарного масштаба, в
том числе и к негативным с экологической точки зрения.
По мнению Н. Н. Моисеева, «человечество на пороге
ХХІ в. подошло к такому пределу в своем историческом раз-
витии, который может обозначить некоторый рубеж, отделя-
ющий более или менее благополучную историю рода челове-
ческого от неизвестного и, вероятнее всего, очень опасного
будущего». Н. Н . Моисеев был убежден в том, что если не
принять срочных мер в масштабе всей планеты, то уже в се-
редине ХХІ в. может разразиться глобальная экологическая
катастрофа, чреватая гибелью всего человечества.
Антропогенные факторы воздействия на геосферы резко
усилились в ХХ в. в связи с резким ростом численности насе-
ления Земли и к настоящему времени приобрели угрожаю-
щие масштабы. В настоящее время численность населения
земного шара составляет около 6,5 млрд человек. В ХХ в.

10.2 . Масштабы антропогенного воздействия на геосферы
159
темп роста народонаселения резко увеличился, и только за
последние 40-50 лет население Земли удвоилось. Хотя сей-
час и появились тенденции сокращения темпа роста населе-
ния, тем не менее он все еще остается высоким. Согласно су-
ществующим прогнозам, к 2025 г. население Земли составит
7,6-9,4 млрд человек. Такой рост населения создаст еще
большую нагрузку на природную среду и еще больше обо-
стрит существующие экологические проблемы.
Основные факторы негативного воздействия на ландшафт-
ную оболочку Земли:
_
нарушение структуры естественных ландшафтов (вы-
рубка лесов, осушение болот, перераспределение водных ре-
сурсов и управление ими, освоение новых территорий, строи-
тельство городов и индустриальных центров, изменение релье-
фа территорий);
_
эксплуатация природных ресурсов (энергетических, ми-
нерально-сырьевых, лесных, земельных, водных и пр.);
_
уничтожение многих видов животных и растений;
_
техногенное загрязнение атмосферы, гидросферы, поч-
вы, складирование твердых отходов.
°
10.2. Масштабы антропогенного воздействия на
геосферы
Негативные антропогенные воздействия на геосферы ха-
рактеризуются различными пространственными масштаба-
ми - глобальным, континентальным, национальным, регио-
нальным, локальным и индивидуальным. Для водной среды
рассматривают также масштабы Мирового океана, отдельных
океанов, морей, озер и рек. Масштаб воздействия зависит от
протяженности промышленных и урбанизированных террито-
рий, пространственной гшотности распределения объектов по
территории и их мощности, а также от характера воздействия.
В настоящее время около 60 % суши занимают антропо-
генные ландшафты, которые включают населенные пункты,
промышленные и сельскохозяйственные центры, горно-до-
бывающие районы, коммуникации. Уже это обстоятельство
наглядно показывает глобальный характер антропогенных из-

160
Глава 10. Антропогенное воздействие на геосферы
менений геосфер. Учитывая тот факт, что антропогенное пре-
образование ландшафтов представляет собой комплексное за-
грязнение природной среды (привнесение новых, нехарак-
терных для нее физических, химических и биологических
агентов или превышение их естественного уровня), можно с
полным основанием сделать вывод о всестороннем загрязне-
нии природной среды на большей части суши земного шара.
Глобальный характер приобрело также загрязнение атмо-
сферы, как наиболее подвижной, а следовательно, и подвер-
женной загрязнениям среды. Основной источник загрязне-
ния атмосферы - выбросы промышленных предприятий, и в
первую очередь тепловых электростанций. Существенную
роль в загрязнении атмосферы играет также автотранспорт.
Определенный вклад вносят и лесные пожары, до 95 % кото-
рых возникает по вине человека. Загрязнение атмосферы, в
свою очередь, порождает серьезные проблемы, связанные с
выпадением кислотных дождей, закислением почв и повер-
хностных вод, деградацией лесов.
С антропогенной эмиссией углекислого газа и других пар-
никовых газов многие ученые связывают тенденцию глобаль-
ного потепления климата. Однако в научном мире существует
и другая точка зрения на климатические изменения, которая
заключается в том, что подобные изменения носят естествен-
ный характер и неоднократно наблюдались в прошлом. Тем не
менее, несмотря на причины наблюдающегося уже десятки лет
потепления, проблема климатических изменений весьма акту-
альна, поскольку возможное дальнейшее потепление представ-
ляет серьезную угрозу для человечества. Подобная угроза каса-
ется перспектив таяния ледников Антарктиды, Гренландии и
других частей суши, повышения уровня Мирового океана, за-
топления значительной части суши земного шара, активиза-
ции опасных метеорологических явлений и других негативных
последствий для ландшафтной оболочки Земли'.
І К сожалению, наряду с объективным обоснованием глобальных проблем в на-
УЧНЬІХ КРУГЗХ ЗЗЧЭСТУЮ ДЕІЄТСЯ ИХ ТРЗКТОВКЗ, НЗҐІРЗВЛЄННЭЯ На ДОСТИЖЄНИЄ ОПРЄ-
ДЄЛЄННЬІХ КОММЄІЭЧЄСКИХ ИЛИ ПОЛИТИЧЄСКИХ ЦЄЛЄЙ. ПОДООНЬІЄ СИТУЗЦИИ УЖЄ
ИМЄЛИ МЄСТ0 В НЄДЗВНЄМ ПРОШЛОМ В СВЯЗИ С ПРООЛЄМЗМИ ОЗОНОВОГО СЛОЯ, СВИ-
НОГ0 ПЭИПП3 И ДІЭУГИХ ИСКУССТВЄННО СОЗДЗННЬІХ «НЗУЧНЫХ ПрОбЛЄМ>>. В ПОСЛЄД-

10.2. Масштабы антропогенного воздействия на геосферы
161
В качестве другого примера загрязнения глобального мас-
штаба можно отметить повсеместное проникновение в при-
родную среду токсичных и высокотоксичных химических
агентов, и в частности пестицидов. В результате многочис-
ленных медицинских исследований, проведенных в ряде раз-
витых стран, у более чем 90 % населения были обнаружены
пестициды, содержащиеся в жировых тканях организма. В то
же время было установлено, что содержание пестицидов в
организме населения развивающихся стран, как правило, еще
выше. Несмотря на крайнюю опасность, обращение с пести-
цидами зачастую оказывается весьма небрежным: емкости с
пестицидами хранятся под открытым небом, ржавеют, пести-
циды вымываются осадками и, вытекая из контейнеров, по-
падают в поверхностные воды, а также просачиваются в по-
чву и загрязняют грунтовые воды.
Пример негативного воздействия на ландшафты конти-
нентального масштаба представляют кислотные дожди, выпа-
дающие над большей частью территорий Северной Америки
и Европы. Содержащиеся в выбросах дымовых труб предпри-
ятий оксиды азота и диоксид серы, попадая в облачную сре-
ду, в результате химической реакции приводят к образованию
соляной и серной кислот, которые выпадают с дождевыми
осадками. Кислотные дожди могут выпадать на расстояниях
порядка нескольких сотен, а порой и тысяч километров от
индустриальной зоны.
Национальный масштаб воздействия на ландшафты касает-
ся территорий отдельных государств и является весьма услов-
ным, поскольку миграция загрязняюъшах агентов в воздушной и
водной среде не признает государственных границ. Тем не ме-
нее понятие национального масштаба вполне оправдано с точ-
ки зрения планирования всякого рода природоохранных ме-
роприятий, а также решения связанных с ъшми социальных,
экономических и политических задач. Аналогичный смысл
имеет решоналъный масштаб, относящийся к административ-
ным территориям (для нашей страны - к субъектам Россий-
ской Федерации).
нее время все чаше высказываются аргументы в надуманности также и пробле-
мы глобального потепления.
11-3535

162
Глава 10. Антропогенное воздействие на геосферы
_ ; амп-~
І
.'.
еяеїіз
'
.
ЬО
с" -~ і%- 'із
- чё"д
,
'съ тЁ
150 Опппірьспд
`<
Ёзїїї а
ет,_"'
щумпыъ
__" .
-
_
_
&_ ---
- дпинпипіфн
<”{д~ . "Ё" чмьццвпацы
Рис. 10.1 . Фон загрязнения территории Тульской области
(по данным дешифрирования космических снимков снежного покрова)
*Ч
Яркий пример национального масштаба нарушения ланд-
шафтов - вырубка лесов в развивающихся странах Африки,
Азии и Латинской Америки, производимая для удовлетворе-
ния энергетических потребностей и как средство освоения
дополнительных площадей под сельскохозяйственное произ-
водство. Следствием интенсивной вырубки лесов является
потеря многих видов флоры и фауны, деградация почв, нару-
шение экологического баланса, изменения гидрологического
и климатического режимов, уменьшение поступления кисло-
рода в атмосферу.
Локальный масштаб антропогенного воздействия на окру-
жающую среду распространяется на территории протяжен-
ностью в десятки километров, а также на крупные города и
административные районы. Локальные загрязнения наглядно
иллюстрирует пример, приведенный на рис. 10.1, где отчет-
ливо выделяются загрязненные участки снежного покрова,
возникшие от выпадения на земную поверхность твердых

10.2. Масштабы антропогенного воздействия на геосферы
163
частиц выбросов из дымовых труб промышленных предприя-
тий. Совокупность локальных загрязнений, выделенных на
карте рис. 10.1, создает фон загрязнения регионального мас-
штаба в Тульской области.
Наконец, воздействия техногенных факторов, имеющих
ограниченное влияние, оказываемое на единицы природных
территориальных комплексов низших рангов (местность, уро-
чище, фацию), характеризуются индивидуальным масштабом.
Воздействия такого масштаба непосредственно касаются так-
же отдельных иъщивидуумов, членов их семей либо сообщест-
ва людей, проживающих в одном доме или в небольшой жи-
лой застройке. Подобные воздействия могут быть оказаны
небольшим предприятием, высоковольтной линией электро-
передачи, транспортным шумом и другими факторами.
Глобальный характер загрязнения характерен не только
для территории суши, но и для акватории Мирового океана.
За последние десятилетия человечество до такой степени за-
грязнило его, что уже сейчас трудно найти такие места в Ми-
ровом океане, где не наблюдались бы следы активной дея-
тельности человека. Наиболее опасные виды загрязнения
включают загрязнение нефтью и нефтепродуктами, `радиоак-
тивными веществами, сточными водами. Проблема загрязне-
ния Мирового океана относится к наиболее важным пробле-
мам, которые стоят перед человечеством.
Наглядным примером негативного антропогенного возде-
йствия на водные объекты является состояние Черного и
Аральского морей.
По мнению многих ученых, Черное море является одним
из наиболее грязных в мире. В результате повышенного со-
держания нефтепродуктов в его водах около 160 видов фауны
находятся на грани вымирания. Несмотря на снижение эко-
номической активности в причерноморских странах, в ре-
зультате массового вылова рыбы, а также активного загрязне-
ния впадающих в море рек в последние годы экологическое
состояние Черного моря ухудшается.
Начатое еще царским российским правительством разви-
тие орошения в Туркестане (территории современных госу-
дарств Средней Азии, ранее входивших в состав России, а
позже - Советского Союза) получило невиданное развитие в
Н*

164
Глава 10. Антропогенное воздействие на геосферы
года_.
1эв4
1993
2001
.
.
.
гооз ,
гооэ
М ,ад
-
.'
9
_
0
~
»Ь
О
#1”
-›-'
*Ё-Ё`
›`
.
.
~: <›д.› .- .- .- .- .-; .-;.›'›;~:›:-::~ .~ ' -1 -1-3:-:;;-;~
;2' ' '. ї<:д$:ї:і:їдіё-:і$:ї:-5;4ї;д:-, .
<-Ѕ
"
" ї:ў'ї:&ёЁї:> ;1'>ї:2>Аі:›:ї'$*
Ч5*
.-1:-'›. :-.
-З"-"'~:-1-.'
-
_
, .. ;=. :'ї?ЁЁ=ЕЁ.їг:г*=ёіЁїёЁёЁгі:{?"ёЖ'
<:>к›$;'я :г1±гз=«= <:~›-1 ~=-г<:. ±~'г;:=:.-' -21:21 въ-
.- їсс
.-,-.\3-1-/.-7-1-:~:-,_-.-1-1 .; -~
21-
~2-21-І-І-1-Юг. <>І~$<І~І -2 *. -Ё- .-І~2 -ёї -И ›
:=і1Е$Э=>:-. '=3€:5і'*ёї -*›'ї:ё:Е=іЕ1*ё=Зё'ї.:- < ›2=>=*$'І-,
›;. ~< .¦$.:'.
_,,<ф.<.-.~›.-.~.`ё-.~7//.;;-,
1
..
/°
_
Ґ
_. :._..-
_;._ ,. ¦. _ .;. -д .;~. .- .;4.› да.:
_.
.
Рис. 10.2. Динамика изменения зеркала Аральского моря
<ї"І.>. -
*:$""'
'.
13553"руд._.
-1-5
ў"*%«=;;«ёд;-Ё;521521123
2~
¦
'
.
^
1
~
2
'
Ё
>
>
2
~
Ё
"
3:15
:
ї
:
%
ї
:
7
:
д
:
€
.
'ї'ї.
:
=
:
ї
:
1
:
=$
:
=
:
*>
:
з
г
=
:
2====
-
1:12 *4
:
ї
:
ї
;
ї
:
7
:
ї
$.›;«-
›
<<~
:
;
~
:
;
:
:
ё==з=ёг==янЁЁ2Д*1255153-ди~/ "'
“ М,-
1'м> =< ._
советское время. Интенсивная эксгшуатация вод Амударьи и
Сырдарьи привела к резкому возрастанию безвозвратных
изъятий стока, достигших в последние годы 70-75 кмз/год.
Для периода начала обмеления Аральского моря было харак-
терным значительное превышение испарения над суммой
приходных составляющих речного стока. В результате начи-
ная с 1961 г. уровень моря стал устойчиво снижаться. Общее
падение уровня по сравнению со среднемноголетним (до
1961 г.) уже к началу 1985 г. достигло 12,5 м. Динамика изме-
нения зеркала Аральского моря представлена на рис. 10.2 .
К настоящему времени от прежнего моря остались 4 водоема.
В трех из них вода стала настолько соленой (более 100 %ь),
что даже исчезла рыба. Отступившее море оставило после
себя около 60 тыс. км2 сухого морского дна, покрытого не
только солью, но и отложениями сельскохозяйственных ядо-
химикатов и пестицидов, смытых речным стоком. Песчаные

10.3 . Основные направления оптимального природопользования...
165
бури разносят соль, пыль и ядохимикаты на значительные
расстояния (до 500 км), из-за чего население страдает от
большой распространенности онкологических и респиратор-
ных заболеваний, а также заболеваний желудочно-кишечного
тракта.
Динамика усыхания Аральского моря показывает, что
площадь его зеркала за полвека сократилась в 8-9 раз.
В соответствии с масштабами и характером техногеъшых
воздействий реаштзуются международные, межгосударственные,
национальные, региональные, отраслевые и местные програм-
мы по мштимизации или устранению этих воздействий.
10.3. Основные направления оптимального
природопользования и природоохранной
деятельности
ЗНЕІЧИТЄЛЫ-ІУІО рОЛЬ В РЄЗЛИЗЗЦИИ ЗЗДЗЧ ОПТИМЗЛЬНОГО
ПРИРОДОПОЛЬЗОВЗНИЯ И ҐІРИРОДООХРЗННОЙ ДЄЯТЄЛЬНОСТИ ИГРЕ-
ЮТ МЄХЗНИЗМЬІ ПРИРОДООХРЗННОГО РЄҐУЛИРОВЗНИЯ.
Эти механизмы включают:
_
природоохранное законодательство и подзаконные нор-
мативные акты;
_
нормативно-техническую базу;
_
деятельность государственных природоохранных органов;
_
деятельность общественного экологического движения;
_
международное сотрудничество в области природополь-
зования и охраны окружающей среды.
Основные принципы экологического законодательства выте-
кают из положений Конституции Российской Федерации. Эти
положения условно можно разделить на две категории, одна из
которых непосредственно посвящена экологическим отноше-
ниям, а другая опосредованно участвует в их регулировании.
В первую категорию входят:
_
статья 9 о земле и ДРУГИХ природных ресурсах, находя-
Щихся в различных формах собственности;
_
статья 36 о праве частной собственности на землю, о
свободном владении, пользовании и распоряжении природ-

166
Глава 10. Антропогенное воздействие на геосферы
ными ресурсами, если это не наносит ущерба окружающей
среде и не нарушает прав и интересов других лиц;
_
статья 42 о праве каждого на благоприятную природную
СРЄДУЗ
_
статья 58 об обязанности каждого сохранять природу,
бережно относиться к ее ботатствам;
_
статья 72 об отнесении к совместному ведению Феде-
рации и ее субъектов земельного, водного, лесного законода-
тельства, законодательства о недрах, об охране окружающей
среды и обеспечении экологической безопасности.
Другая категория включает в себя положения, косвенно
касающиеся экологии, но играющие не менее важную роль,
чем те положения, которые перечислены выше, и в частности:
_
статьи 1, 7 о демократическом, правовом, социальном
характере Российского государства;
_
статья 8 о гарантировании единства экономического
пространства, поддержки конкуренции, свободы экономиче-
ской деятельности;
_
статьи 2, 17, 18 о человеке, его правах и свободах как
высших ценностях, защита которых является обязанностью
государства и всех его органов;
_
статья 19 о равенстве всех перед законом и судом.
Особая роль Конституции среди других законов Российской
Федерации связана с тем обстоятельством, что ее положения
обладают прямым действием на всей территории страны.
Система экологических законодательных актов включает
две подсистемы: природоохранное законодательство и природо-
ресурсное законодательство.
Подсистема природоохранного законодательства содержит:
_
Закон Российской Федерации «Об охране окружающей
среды» (2002 г.);
_
Закон Российской Федерации «О санитарно-эпидемио-
логическом благополучии населения» (1999 г.);
_
«Основы законодательства Российской Федерации об
охране здоровья граждан» (1993 г.);
_
Закон Российской Федерации «Об охране атмосферного
воздуха» (1999 г.);
_
Закон Российской Федерации «Об экологической экс-
пертизе» (1995 г.) и др.

10.3 . Основные направления оптимального природопользования...
167
Подсистему природоресурсното законодательства образуют:
_
Земельный кодекс Российской Федерации (2001 г.);
_
Водный кодекс Российской Федерации (2006 г.);
_
Закон Российской Федерации «О недрах» (1992 г.);
_
Лесной кодекс Российской Федерации (1997 г.);
_
Закон Российской Федерации «О животном мире»
(1995 г.) и др.
На уровне субъектов РФ также принимаются аналогич-
ные законы, дополняющие федеральное законодательство с
учетом местных природных и экономических факторов.
Помимо законодательства механизм регулирования при-
родоохранной деятельности обеспечивается подзаконными ак-
тами: указами Президента РФ, постановлениями Правитель-
ства РФ, ведомственными нормативными актами и норма-
тивными актами организаций.
Ведомственные подзаконные акты, принимаемые минис-
терствами, федеральными службами, агентствами и дРУГими
ведомствами, включают в себя приказы, инструкции, прави-
ла, наставления, положения И дРУГие документы. Подзакон-
ные акты, касающиеся проблем охраны природной среды,
могут также приниматься на уровне предприятий, учрежде-
ний и других юридических лиц. Например, сельскохозяй-
ственные предприятия могут устанавливать правила пользо-
вания сельхозугодьями. Учреждения, являющиеся держателя-
ми экологической информации и данных о природной среде,
вправе определять в установленном порядке правила, регули-
рующие использование такой информации.
Правовые нормы, регулирующие природоохранную дея-
тельность, могут содержаться в договорах (соглашениях) раз-
личного уровня (межгосударственных, межцу субъектами РФ,
между отдельными предприятиями и т. д.) .
Нормативно-техническую базу в природоохранной деятель-
ности формируют на основе системы нормативно-технических
документов, регламентирУЮЩих требования к объектам стан-
дартизации, обязательных для исполнения, разработанных в
установленном порядке и утвержденных уполномоченными
государственными органами. Основные виды нормативно-тех-
нических документов включают в себя стандарты, технические

168
Глава 10. Антропогенное воздействие на геосферы
условия, методические указания и рекомендации, строитель-
ные нормы и правила и пр.
Нормативно-техническая база обеспечивает реализацию
конкретных видов экологической деятельности и ее соответ-
ствие природоохранному законодательству.
Система нормативно-технической документации насчиты-
вает тысячи наименований документов. В них, в частности,
установлены ПДК в атмосферном воздухе, водных объектах,
почве для сотен вредных веществ. Разработаны нормы воздей-
ствий радиационных, шумовых, вибрационных, электромаг-
нитных и других нагрузок. Объектами экологического норми-
рования являются также экономические аспекты природоох-
ранной деятельности, контрольно-измерительные приборы,
методики проведения наблюдений и обобщения данных и пр.
При осуществлентт процесса реализации природоохранно-
го законодательства весьма важную роль играют государствен-
ные органы управления, контроля и надзора в области охраны
окружающей среды. Государственные природоохранные органы
подразделяются на органы общей и специальной компетеъщии.
Органы общей компетенции: Президент, Федеральное Собра-
ъше, Правительство РФ, представительные и испотшительные
органы субъектов РФ, органы местного самоуправления. Вопро-
сы, касающиеся охраны окружающей среды, входят в коштетен-
цию этих органов наряду с другими решаемыми ими вопросами.
Органы специальной компетенции предназначены решать
только те природоохранные функции, которые на них возло-
жены. К федеральным органам специальной компетенции, в
частности, относятся:
_
Министерство природных ресурсов и экологии РФ
(Минприроды РФ). В свою очередь, Минприроды РФ включает
в себя Федеральную службу по надзору в сфере природопользо-
вания (Росприроднадзор), Федеральную службу по экологиче-
скому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзор),
Федеральное агентство по недропользованию (Роснедра), Фе-
деральное агентство водных ресурсов (Росводресурсы) и Феде-
ральную службу по гидрометеорологии и мониторингу окружа-
ющей среды (Росгидромет);
_
Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав
потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор), яв-

1О.3 . Основные направления оптимального природопользования...
169
ляющаяся органом Министерства здравоохранения и социаль-
ного развития РФ. Одной из основных функций Роспотреб-
надзора является государственный санитарно-эпидемиологи-
ческий надзор за соблюдением санитарного законодательства;
_
Министерство сельского хозяйства РФ (Минсельхоз
РФ), включающий в себя Федеральную службу по ветеринар-
ному и фитосанитарному надзору (Россельхознадзор) и Феде-
ральное агентство лесного хозяйства (Рослесхоз);
_
Министерство РФ по делам гражданской обороны,
чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихий-
ных бедствий (МЧС России);
_
Федеральная служба государственной регистрации, ка-
дастра и картографии (Росреестр), являющаяся органом Ми-
нистерства экономического развития РФ;
_
Федеральное агентство по рыболовству (Росрыболовство).
На уровне субъектов РФ законодательные функции в
области охраны окружающей среды выполняют областные,
краевые, республиканские органы законодательной власти.
Соответствующие исполнительные функции осуществляют
органы местной исполнительной власти, а также -местные
органы федеральных природоохранных ведомств.
Граждане и общественные организации (объединения),
наделенные согласно действующему законодательству РФ
правом участвовать в проведении природоохранной полити-
ки, осуществляют деятельность общественного экологического
движения.
Одни из первых общественных организаций в области
охраны природы были учреждены еще в ХІХ в.: Российское
географическое общество и Московское общество испытате-
лей природы. В советское время, в конце 50-х годов, организо-
вана одна из первых массовых экологических организаций в
стране - Всероссийское общество охраны природы с отделе-
ниями в республиках, областях, городах, районах И дРУГих
административных единицах. Вскоре были созданы природо-
охранные учреждения в составе Союза научно-технических
обществ, Всероссийского общества «Знание» и других общест-
венных организаций.
В эпоху идеологических преобразований в нашей стране
возник новый импульс экологического движения. В послед-

170
Глава 10. Антропогенное воздействие на геосферы
ние 15-20 лет были созданы сотни общественных организа-
ций (добровольных обществ, союзов, фондов, движений).
Деятельность общественных экологических организаций
весьма разносторонняя, основные ее направления включают:
_
разработку и пропаганду общественных экологических
программ;
_
участие в борьбе с экологическими правонарушениями;
_
участие в общественной экологической экспертизе, ка-
сающейся размещения и проектирования промышленных
предприятий и других объектов;
_
организацию общественных природоохранных акций;
_
пропаганду эколошческих знаний.
Гарантии реализации прав общественных организаций в
их природоохранной деятельности обеспечивает Федераль-
ный закон «Об охране окружающей среды».
Природная среда не имеет государственных границ, и по-
этому для ее сохранения необходимо международное сотруд-
ничество, направленное на объединение соответствующих
усилий многих стран мира. В результате обострения мирового
экологического кризиса международное сотрудничество в об-
ласти природопользования и охраны окружающей среды с
каждым годом приобретает все большую актуальность.
По характеру своего географического сосредоточения
природные ресурсы подразделяют на три типа:
_
национальные природные ресурсы - внутренние моря,
озера, реки, полезные ископаемые, растительность и прочие
природные объекты, полностью находящиеся под юрисдик-
цией отдельных государств;
_
многонациональные природные ресурсы - моря и озе-
ра, реки, выходящие на территории разных государств, мигри-
рующие животные и птицы, другие природные объекты';
_
международные природные ресурсы - природные объ-
екты, являющиеся всеобщим достоянием, не принадлежащие
1 Интересен следующий пример международного (межплеменного) регулирова-
ния эксплуатации рыбных ресурсов. В штате Массачусетс (США) существует
ВЄОСТЄРСКОЄ 036130, ИМЄЮЩЄЄ ТЗІОКС На-ЯЗЫКЄ ИНДЄЙСКОГО ПЛЄМЄНИ 1-ІИПМУК На-
звание С11аг3о33а3о33тапс11аи33а3о33сІтаиоипадипватаиев, относящееся к наи-
ООЛСЄ ДЛИННЬІМ ТОПОНИМЗМ В МИрЄ. ОДИН ИЗ ВЗРИЗНТОВ ПЄРСВОДЗ НЗЗВЗНИЯ ОЗО-
ра гласит: «Ваше племя ловит рыбу на своей стороне, наше - на своей, никто
не ловит рыбу посреди озера».

1О.З . Основные направления оптимального природопользования...
171
какой-либо отдельной стране, например Антарктида, косми-
ческое пространство, ресурсы Мирового океана (за пределами
территориальных вод).
Совершенно очевидно, что проблемы, связанные с экс-
плуатацией и сохранением многонациональных и междуна-
родных природных ресурсов, требуют многостороннего и
межнационального регулирования.
Основной причиной, диктующей необходимость между-
народного сотрудничества, являются глобальные экологичес-
кие проблемы, например климатические изменения, загряз-
нение гидросферы, трансграничный перенос загрязнений, со-
кращение биологического разнообразия.
Международное сотрудничество осуществляется в трех
направлениях: на основе международных конвенций и согла-
шений, на двусторонней основе и на базе международных
организаций.
Россия является участницей нескольких десятков конвен-
ций и соглашений, прямо либо косвенно относящихся к
охране окружающей среды, к которым, например, относятся:
_
Конвенция о запрещении военного или любого иного
враждебного использования средств воздействия на природ-
ную среду (Женева, 1977 г.);
_
Конвенция о трансграничном загрязнении воздуха на
большие расстояния (Женева, 1979 г.);
_
Венская конвенция об охране озонового слоя (Вена,
1985 г.);
_
Конвенция о биологическом разнообразии (Рио-де-Жа-
нейро, 1992 г.);
_
Соглашение по охране и использованию трансгранич-
ных водотоков и международных озер (Хельсинки, 1992 г.);
_
Соглашение о сотрудничестве в области изучения, раз-
ведки и использования минерально-сырьевых ресурсов (Мо-
сква, 1997 г.).
Основой двустороннего международного сотрудничества
являются межправительственные соглашения, заключенные с
десятками стран. Особое значение двустороннее сотрудни-
чество приобрело с сопредельными государствами.
Россия осуществляет также крупномасштабную экологичес-
кую политику на базе международных организаций, как меж-

172
Глава 10. Антропогенное воздействие на геосферы
правительственных, так и неправительственных (обществен-
ных), являясь активным членом десятков из них, например:
_
Программы ООН по окружающей среде (ЮНЕП);
_
Глобальной организации законодателей за сбалансиро-
ванную окружающую среду (ГЛОБЕ);
_
Международного агентства по использованию атомной
энергии (МАГАТЭ);
_
Международного союза организаций по лесоведению;
_
Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ);
_
Всемирной метеорологической организации (ВМО);
_
Комитета по окружающей среде и устойчивому разви-
тию Межпарламентского союза;
_
Международного зеленого креста;
_
Международного союза охраны природы (МСОП).
Одним из механизмов кардинального решения экологи-
ческих проблем, стоящих перед обществом, является реализа-
ция концепции устойчивого развития, сформулированная
Конференцией ООН по окружающей среде и развитию
(Рио-де-Жанейро, 1992 г.) . Под устойчивым развитием пони-
мается такое развитие человеческого общества, которое удов-
летворяет потребности настоящего времени, но не ставит под
угрозу способность будущих поколений удовлетворять свои
собственные потребности. С целью последовательного пере-
хода нашей страны к устойчивому развитию 1 апреля 1996 г.
Указом Президента России за Мг 440 утверждена «Концепция
перехода Российской Федерации к устойчивому развитию», в
которой прописаны основные экологические проблемы, сто-
ящие перед нашей страной, и основные пути их решения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В процессе изучения настоящего учебного пособия чита-
тель мысленно перемещался в направлении от дальнего кос-
моса к земному ядру, последовательно получая представление
о науках, изучающих нашу планету. Совокупность наук о
Земле включает в себя науки, занимающиеся изучением пла-
неты Земля (главным образом атмосферы, гидросферы и ли-
тосферы), а также космического пространства вокруг Земли.
Иногда, когда речь идет о науках о Земле, употребляют более
общий термин - науки о Земле и Вселенной. Эти науки ис-
следуют совокупность многообразных факторов, влияющих
как на самые разные стороны деятельности человеческого об-
щества, так и на среду обитания человека, т. е . наїэкологи-
ческие условия ландшафтной оболочки Земли.
Важным понятием в современных науках о Земле являют-
ся геосферные оболочки (геосферы). К основным из них от-
носятся атмосфера, гидросфера, биосфера (внешние геосфе-
ры), а также литосфера, мантия, ядро (внутренние геосферы).
К геосферным оболочкам также относят физические поля -
гравитационное, магнитное, электрическое, тетшовое. В сво-
ем существовании и развитии геосферы находятся в постоян-
ном взаимодействии между собой.
Система наук о Земле и Вселенной включает в себя мно-
жество наук, основные из которых - астрономия, астрофи-
зика, геодезия, картография, физическая география, метеоро-
логия, физика атмосферы, климатология, гидрология, гляци-
ология, почвоведение, экология, геоморфология, геология,
геохимия, минералогия, вулканология, сейсмология. Много-
образие процессов и явлений, происходящих в геосферах,
привело к появлению и развитию многих соответствующих
научных направлений.

174
Заключение
Пространственная неоднородность геосферных оболочек,
а также поверхности земного шара приводит к разделению
наук о Земле на их общую и региональную части. Общая на-
ука изучает закономерности, присущие всем объектам, изуча-
емым этой наукой, а региональная - особенности этих объ-
ектов на определенной территории.
Особое значение для человека представляет ландшафтная
оболочка, являющаяся средой его обитания и постоянно ме-
няющаяся в результате антропогенной деятельности. Воздей-
ствие человека на эпигеосферу в последние десятилетия резко
усилилось и к настоящему времени приобрело угрожающие
масштабы. Этому способствовал быстрый рост населения пла-
неты, производства и потребления. Продолжающийся и после-
дующий рост населения создаст еще большую нагрузку на
природную среду и еще больше обострит экологические про-
блемы.
В связи с этим перед человечеством поставлены очень
серьезные проблемы его выживания. Для решения этих про-
блем на государственном и межнациональном уровнях преду-
смотрена реализация различных механизмов природоохран-
ного регулирования. Такие механизмы, в частности, включа-
ют: совершенствование природоохранного законодательства,
подзаконных нормативных актов и нормативно-технической
базы, активизацию деятельности государственных природоох-
ранных органов и общественного экологического движения,
углубление международного сотрудничества в области приро-
допользования и охраны окружающей среды. Успешному ре-
шению проблем выживания человечества в условиях совре-
менного мира во многом будут способствовать знания, на-
копленные науками о Земле.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Алексеенко В. А., Алексеенко Л ІІ Биосфера и жизнедея-
тельность: учеб. пособие для вузов.
-
М.: Логос, 2002.
-
211 с.
2. Ананьев В. ІІ, Потапов А. Д Инженерная геология:
учебник для вузов.
-
М.: Высшая школа, 2002.
-
511 с.
З. Антипова А. В. География России.
-
М.: Изд-во
МНЭПУ, 2001.
-
208 с.
4. Баренбаум А. А . Галактика. Солнечная система. Зем-
ля.
-
М.: Геос, 2002.
-
394 с.
5. Бобков А. А ., Селиверстов Ю. П . Землеведение: учебник
для вузов.
-
М.: Академический проект, 2006.
-
537 с.
6. Вернадский В. И. Живое вещество и биосфера.
-
М.:
Наука, 1994.
-
672 с.
'
7. Всеволожский В. А. Основы гидрогеологии: учебник.
-
М.: Изд-во МГУ, 2007.
-
442 с.
8. Гончаров М А., Талицкий В. ІІ, Фролова Н. С . Введение в
тектонофизику.
-
М.: Университет, 2005.
-
496 с.
9. Гусев А. М Основы океанологии. М .: Изд-во МГУ,
1987.
--
247 с.
10. Дотто Л. Планета Земля в опасности.
-
М.: Мир,
1988.
--
208 с.
11. Ершов Э. В. Общая геокриология: учебник.
-
М.:
Изд-во МГУ, 2002.
-
682 с.
12. Исаченко А. 11 География в современном мире.
-
М.:
Просвещение, 1998.
-
160 с.
13. Казаков Д К. Ландшафтоведение с основами ланд-
шафтного планирования.
-
М.: Академия, 2008.
-
336 с.
14. Колесник С. В. Общие географические закономерности
Земли.
-
М.: Мысль, 1970.
-
283 с.

176
Список литературы
15. Карпачевский Л. 0. Экологическое почвоведение.
-
М.: Геос, 2005.
-
336 с.
16. Клиге Р. К, Данилов И Д, Конищев В. Н. История гид-
росферы.
-
М.: Научный мир, 1998.
-
368 с.
17. Колчинский Э. И Эволюция биосферы. Историко-кри-
тические очерки исследований в СССР.
-
Л.: Наука, 1990.
-
236 с.
18. Котляков В. М География в меняющемся мире.
-
М.:
Наука, 2001.
-
409 с.
19. Кузнецов В. В. Физика земных катастрофических явле-
ний.
-
Новосибирск: Наука, 1992.
-
95 с.
20. Лукьянова Г С., Михаськов В. В . Океаны и моря: учеб.
пособие для географических факультетов университетов.
-
М.: Из-во МГОУ, 2006.
-
400 с.
21. Матвеев Д Т Физика атмосферы.
-
СПб.: Гидроме-
теоиздат, 2000.
-
751 с.
22. Менжулин Л В. Изменения климата и их послед-
ствия.
-
СПб.: Наука, 2002.
-
269 с.
23. Мильков Ф. И Общее землеведение.
-
М.: Высшая
школа, 1990.
-
336 с.
24. Михайлов В. И, Добровольский А. Д, Добролюбов С. А .
Гидрология: учебник для вузов.
-
М.: Высшая школа,
2007.
-
463 с.
25. Михелева Д Ш Инженерная геодезия: учебник для ву-
зов.
-
М.: Высшая школа, 2000.
-
464 с.
26. Николайкин И И, Николайкина Н. Е., Мелехова 0.11
Экология.
-
М.: Изд-во МГУИЭ, 2000.
-
502 с.
27. Никонов А. А. Землетрясения...: прошлое, современ-
ность, прогноз.
-
М.: Либроком, 2009.
-
192 с.
28. Потапов А. Д Экология: учебник.
-
М.: Высшая шко-
ла, 2004.
-
528 с.
29. Притула 71 Ю., Еремина В. А ., Спрялин А. И Физичес-
кая география материков и океанов: учеб. пособие для студен-
тов высших учебных заведений.
--
М.: Владос, 2004.
-
685 с.
30. Проблемы зарождения и эволюции биосферы / под
ред. Э. М . Галимова.
-
М.: Либроком, 2008.
--
560 с.

Список литературы
177
31. Протасов В. Ф. Экология, здоровье и охрана окружаю-
щей среды в России: учеб. и справ. пособие.
-
М.: Финансы
и статистика, 1999.
-
671 с.
32. Реймерс И Ф. Природопользование: словарь-справоч-
ник.
-
М.: Мысль, 1990.
-
635 с.
33. Россия в окружающем мире - 2008. Устойчивое раз-
витие: экология, политика, экономика: аналитический еже-
годник / отв. ред. Н . Н. Марфенин.
--
М.: Изд-во МНЭПУ,
2008.
-
328 с.
34. Семенченко Б. А . Физическая метеорология: учеб-
ник.
-
М.: Аспект Пресс, 2002.
-
415 с.
35. Сладкопевцев С. А. Землеведение и природопользова-
ние: учеб. пособие для студентов вузов.
-
М.: Высшая школа,
2005.
-
357 с.
36. Степанов В. И Океаносфера.
-
М.: Мысль, 1983.
-
270 с.
37. Хаин В. Е ., Короновский И В. Планета Земля. От ядра
до ионосферы: учеб. пособие.
-
М.: Университет, 2008.
-
244 с.
38. Хаин В. Е ., Ломидзе М 11 Геотектоника с основами гео-
динамики: учебник.
-
М.: Изд-во МГУ, 1995.
-
480 с.
39. Хромов С. П., Петросянц М А. Метеорология и клима-
тология.
-
М.: Изд-во МГУ, 1994.
-
519 с.
40. Цубои Г Гравитационное поле Земли.
-
М.: Мир,
1982.
-
288 с.
12- 3535

ТЕРМИНЬІ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Абсолютная влажность воздуха - масса водяного пара, содержащая-
ся в 1 мз влажного воздуха.
Антициклон - атмосферный вихрь, представляющий собой область
повышенного давления с наиболее высоким давлением в цен-
тре и убывающим к его периферии.
Астеронд - небольшое планетоподобное небесное тело Солнечной
системы, движущееся по сильно вытянутой эллиптической
орбите вокруг Солнца.
Атмосфера - вещественная геосфера, газовая оболочка, сформиро-
вавшаяся в результате геологической эволюции Земли и дея-
тельности живых организмов.
Атмосферный фронт - переходная зона в тропосфере между смежны-
ми воздушными массами с разными физическими свойствами.
Барическая ступень - высота, на которую нужно подняться от за-
данной, чтобы давление понизилось на 1 гПа.
Бессточное озеро - озеро, не имеющее поверхностного стока или
подземного отвода воды в соседние водосборы. Расход воды из
бессточното озера происходит за счет испарения.
Биогеоценоз - структурная и функциональная элементарная едини-
ца биосферы, представляющая собой устойчивую саморегули-
рующуюся экологическую систему, в которой органические
компоненты (животные, растения) неразрывно связаны с не-
органическими (вода, почва).
Биосфера - оболочка Земли, заселенная живыми организмами, на-
ходящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жиз-
недеятельности.
Биоценоз - совокупность растений, животных, микроорганизмов,
населяющих участок суши или водоема и характеризующихся
определенными отношениями как между собой, так и с абио-
тическими факторами.

Термины и определения
179
Болото - участок суши, характеризующийся избыточным увлажне-
нием сточными или проточными водами, без постоянного слоя
воды на поверхности.
Венцы -- светлые туманные кольца, образующиеся вокруг солнечно-
го или лунного диска и окруженные одним или несколькими
радужными кольцами. Появление венцов связано с дифракци-
ей света в водяных каплях тонких облаков.
Верховое болото - болото, возникающее на водоразделах либо на
высоких речных террасах под воздействием атмосферных осад-
ков или слабо минерализованных грунтовых вод.
Водораздел - условная топографическая линия на земной поверх-
ности, разделяющая водосборы двух или нескольких водных
объектов, от которой сток поверхностных и подземных вод на-
правляется по двум противоположным склонам.
Водосбор (бассейн) - территория, с которой в данный водный объ-
ект (океан, море, водоем, реку и др.) стекают поверхностные и
подземные воды.
Водяные (капельные) облака - облака, состоящие только из водя-
ных капель. Могут существовать как при положительных, так и
при отрицательных температурах.
Вселенная - весь существующий материальный мир, безграничный
во времени и пространстве и бесконечно разнообразный по
формам, которые принимает материя в процессе своего разви-
тия.
Галактика - гигантская звездная система, включающая сотни мил-
лиардов звезд.
Галактический год - период времени, за который Солнечная систе-
ма совершает один оборот вокруг центра нашей Галактики.
Гало - светлое или радужное кольцо вокруг Солнца или Луны. Воз-
никает в результате отражения и преломления света в ледяных
КРИСТЗЛЛЗХ ВЬІСОКИХ ООЛЗКОВ ИЛИ ТУМЗНЗ.
ГеоИд _ Уровенная поверхность, перпендикулярная в каждой точке
вектору силы тяжести, совпадающая с поверхностью воды в
океанах и морях в спокойном состоянии и представляющая под
материками гипотетическое продолжение поверхности Миро-
вого океана. В любой точке геоида перемещение тела под дей-
ствием силы тяжести невозможно.
Геологические процессы - движение геологической среды в физи-
ческом времени, которое обусловлено взаимодействием геоло-
12*

180
Термины и определения
гической среды с другими геосферами, а также взаимодействи-
ем между элементами самой геологической среды.
Геострофический ветер - папотетический ветер, который является
результатом уравновешивания барического градиента силой
Кориолиса.
Геосферные оболочки (геосферы) - условно концентрические,
сплошные или прерывистые оболочки Земли, различающиеся
по физическим свойствам и/или химическому составу.
Геотермическая ступень - глубина, на которую нужно опуститься от
исходной, чтобы температура земных недр возросла на 1 °С.
Геотермический градиент - величина изменения температуры при
перемещении в глубь Земли на 100 м.
Геохронология - совокупность методов определения возраста гор-
ных пород или минералов с целью установления временной
последовательности их образования.
Гидрогеолошя - наука, изучающая происхождение, условия залега-
ния, состав и закономерности движения подземных вод.
ГИДРОЛОГИЯ - НЗУКЗ, ИЗУЧЗЮЩЗЯ ПРИРОДНЬІЄ ВОДЫ, ЯВЛЄНИЯ И ПРО-
ЦЄССЬІ, В НИХ ПРОТЄКЗЮЩИЄ.
Гидросфера - водная оболочка Земли, включающая все воды, нахо-
дящиеся в жидком, твердом и газообразном состояниях. Гид-
росфера включает воды океанов, морей, подземные воды и по-
верхностные воды суши. Некоторое количество вод гидросфе-
ры содержится татоке в атмосфере и в живых организмах.
Гляциология - наука о формах льда на земной поверхности (ледни-
ков, снежного покрова и др.), подземных льдах, строении
льдов, их составе, физических свойствах, происхождении и
развитии, геологической и геоморфологической деятельности,
географическом распространении.
Горная порода - природная совокупность минералов более или ме-
нее постоянного минералогического состава, образующая са-
мостоятельное тело в земной коре.
Гравитацнонная аномалия - отклонение напряженности гравитаци-
онного поля от некоторой нормы, т. е. от значения, которое
можно предсказать, вычислив его по формуле.
Гравитационное поле Земли - поле силы тяжести, обусловленное
притяжением (тяготением) Земли и центробежной силой, вы-
званной ее суточным вращением.

Термины и определения
181
Граница Мохоровичича (Мохо) - нижняя граница земной коры, на
которой происходит резкий скачок скорости сейсмических
волн.
Грнгорианский калетщарь - календарь, введенный в католическом
мире буллой папы Григория ХІІІ в 1582 г. Продолжительность
года в нем принята равной 365,2425 суток. В России введен в
употребление в 1918 г.
Дефицит точки росы - разность между температурой воздуха и точ-
кой росы.
Живое вещество - вся совокупность тел живых организмов в биосфе-
ре вне зависимости от их систематической принадлежности.
Зарница - световое явление, которое проявляется в виде кратковре-
менной вспышки на горизонте при отдаленной грозе, не со-
провождаемой громом. Как правило, зарница наблюдается в
темное время суток.
Заря - совокупность красочных световых явлений в атмосфере, со-
провождающих заход и восход Солнца, обусловленная слож-
ным сочетанием поглощения, рассеяния, дифракции и прелом-
ления световых лучей в разных слоях атмосферы.
Звездные сутки - промежуток времени между одноименными (вер-
хними или нижними) кульминациями звезд.
ЗЄМЛЄГРЯСЄНИЄ -- ВНЄЗЗПНОО СОТРЯСЄНИЄ ЗЄМНОИ ПОВЄРХНОСТИ, ВЫЗЬІ-
ВЗЄМОЄ ПРОХОЖДЄНИЄМ СЄИСМИЧЄСКИХ ВОЛН ЧЄРЁЗ ЗЄМНУЮ К0ру.
Земная кора - внешняя твердая оболочка Земли.
Земное ядро - центральная, наиболее глубокая часть планеты Зем-
ля, состоящая предположительно из железоникелевого сплава с
примесью других химических элементов.
Зодиакальный свет - свечение ночного неба, создаваемого солнеч-
ным светом, рассеянным на частицах межпланетной пыли.
Изменчивость ландшафта - свойство возникновения изменений па-
раметров функционирования в процессе развития ландшафта.
Инфильтрационные подземные воды - воды, образующиеся в резуль-
тате инфильтрации (просачивания) в глубь Земли атмосферных
осадков, выпадающих на ее поверхность.
Истинные солнечные сутки - промежуток времени между двумя по-
следовательными одноименными (верхними или нижними)
кульминациями центра солнечного диска.

182
Термины и определения
Климат - совокупность состояний погоды для данной местности,
проявляющихся в течение многолетнего периода.
Комета - относительно небольшое небесное тело, имеющее туман-
ный вид, обращающееся вокруг Солнца по вытянутой орбите.
Континетггальный водораздел - главная водораздельная линия мате-
рика, разграничивающая бассейны различных океанов или
оконтуривающая крупные бессточные области.
Криолитозона - часть криосферы, самый верхний слой земной
коры, который характеризуется в течение нескольких и более
лет отрицательной температурой почв и горных пород и нали-
чием или возможностью существования подземных льдов.
Криосфера - прерывистая и непостоянная по конфигурации обо-
лочка Земли в зоне теплового взаимодействия атмосферы, тд-
росферы и литосферы, характеризующаяся наличием или воз-
можностью существования льда.
Ландшафтная оболочка (эпигеосфера) - оболочка Земли, в которой
соприкасаются и взаимодействуют друг с другом атмосфера,
гидросфера, литосфера и биосфера.
Ледник - движущееся естественное скопление льда и фирна на зем-
ной поверхности, возникающее в результате накопления и пре-
образования твердых атмосферных осадков при положительном
многолетнем балансе.
Ледяные (кристаллические) облака - облака, состоящие только из
ледяных кристаллов при достаточно низких температурах.
Литосфера - твердая каменистая оболочка Земли, состоящая из зем-
ной коры и верхней части подстилающей ее верхней мантии.
Литосферная плита - крупный стабильный участок земной коры,
часть литосферы.
Магма - расплавленное вещество земных недр, которое заполняет
трещины в земной коре.
Мапштное наклонение - угол между направлением вектора напряжен-
ности магнитного поля Земли и горизонтальной плоскостью.
Магнитное склонение - угол между географическим меридианом
данной местности и направлением северной магнитной стрел-
ки компаса.
Маптитные полюса Земли - условные точки на земной поверхности,
в которых магнитное поле Земли направлено перпендикулярно
к земной поверхности. На северном магнитном полюсе магнит-
ное поле Земли направлено вверх, на южном - вниз.

Термины и определения
183
Магнитный меридиан - проекция силовой линии магнитного поля
Земли на земную поверхность, т. е. линия, вдоль которой уста-
навливается магнитная стрелка.
Маптитный экватор - линия на поверхности земного шара, где маг-
нитное наклонение равно нулю.
Мантия - земная оболочка, расположенная непосредственно под
земной корой выше земного ядра.
Массовая доля водяного пара - отношение массы водяного пара к
единице массы влажного воздуха.
Межень - фаза водного режима реки, ежегодно повторяющаяся в
одни и те же сезоны, характеризующаяся малой водностью,
длительным стоянием низкого уровня и возникающая вслед-
ствие уменьшения питания реки.
Мезопауза - верхняя граница мезосферы.
Мезосфера - атмосферный слой, располагающийся над стратосфе-
рой, простирающийся до высот 80-90 км. Характеризуется по-
нижением температуры с высотой приблизительно от 0 “С на
нижней границе до -90 °С на верхней.
Местность - природная территориальная единица, относящаяся к
природным территориальным комплексам низшего ранга. Тер-
мин не является устоявшимся и в большинстве случаев тракту-
ется как морфологическая единица ландшафта более высокого
ранга, чем урочище, представляющая собой сочетание динами-
чески сопряженных основных урочищ, распространенных на
одинаковом геологическом фундаменте и на одном комплексе
форм рельефа.
Метагалактика - часть Вселенной, которая доступна исследовани-
ям современными астрономическими методами.
Метеорит - твердое тело космического происхождения, упавшее на
поверхность Земли.
Метеорология - наука об атмосфере, ее составе, свойствах и проте-
кающих в ней физических и химических процессах.
Метеоры - световые явления, возникающие на высотах 80-130 км
при вторжении в земную атмосферу мелких космических час-
тиц (метеорных тел).
Минерал - природное тело с определенным химическим составом и
кристаллической структурой, образующееся в результате при-
родных физико-химических процессов и являющееся состав-
ной частью земной коры, горных пород, руд.

184
Термины и определения
Мираж - явление, происходящее чаще всего в условиях пустыни,
которое выражается в том, что вместе с отдаленными предме-
тами и.ли участками неба видны их мнимые изображения, сме-
щенные относительно самих предметов.
Мировой океан - основная часть гидросферы, непрерывная, но не
сплошная водная оболочка Земли, окружающая материки и
острова и отличающаяся общностью солевого состава.
Модуль стока - расход воды, отнесенный к площади водосбора.
Муссонное течение - океаническое течение, изменяющее свою ин-
тенсивность и направление от сезона к сезону в зависимости от
направления прибрежных муссонных ветров.
Наша Галактика (Млечный Путь) - галактика, к которой принадле-
жит Солнце.
Низинное болото - болото, которое формируется, как правило, в
условиях грунтового или грунтово-напорного типа водного пи-
тания и торфяная залежь которого обладает высоким потенци-
альным плодородием.
Объем стока - объем воды, прошедший через створ реки за опреде-
ленный промежуток времени.
Озеро - замкнутое углубление суши, в которое стекают и накапли-
ваются поверхностные и подземные воды.
Озоносфера - слой атмосферы на высотах между 20 и 25 км, в кото-
ром отмечается максимальная концентрация озона.
Остаточные подземные воды - воды бывших морских водоемов, на-
ходящиеся в залегавших на морском дне осадках и сохранив-
шиеся в них после отступления моря. Отличаются высокой ми-
нерализацией и обычно залегают на больших глубинах.
ОТНОСИТЄЛЬИЯЯ ВЛЯЭКНОСТЬ ВОЗДУХЯ -- ОТНОШЄНИЄ ҐЮРЦИЗЛЬНОГО ДЗВЛЄ-
НИЯ ВОДЯНОГО Пара К ДЕІВЛЄНИЮ НЗСЬІЩЄНИЯ Над ПЛОСКОЙ ВОДНОИ
ПОВЄРХНОСТЬЮ.
Паводок - быстрый и непродолжительный подъем уровня воды,
происходящий из-за интенсивного таяния снегов, ледников
или обильных дождей. В отличие от половодий для паводков не
характерна периодичность их проявления.
Парштальное давление водяного пара - та часть общего давления влаж-
ной воздушной смеси, которая обусловлена водяным паром.
Перемешанный слой океана - однородный верхний слой, который
нагревается солнечной радиацией и перемешивается течения-
ми, ветровым волнением и приливами.

Термины и определения
185
Переходное болото - болото, образующееся из низинных болот при
возникновении мощного торфяного слоя и сокращении грун-
тового питания.
Пикноклин - резкий скачок плотности воды на глубине, располо-
женный ниже перемешанного слоя.
Половодье - фаза водного режима реки, ежегодно повторяющаяся в
один и тот же сезон года, характеризующаяся относительно
длительным и значительным увеличением водности реки, вы-
зывающим подъем ее уровня. Половодья обычно возникают в
результате таяния снегов, ледников и продолжительных сезон-
ных дождей.
Полярная ночь - период, когда Солнце не появляется из-за гори-
зонта дольше одних суток.
Полярное сияние - оптическое явление в верхних слоях атмосферы,
выражающееся в люминесцентном свечении разреженного воз-
духа на высотах от 60 км и выше. Возникает в результате про-
никновения в нижнюю ионосферу заряженных частиц с высо-
кой энергией при быстрых колебаниях напряженности магнит-
ного поля Земли.
Полярный день - период, когда Солнце не заходит за горизонт
дольше одних суток.
Почва - верхний слой суши земной коры, возникший в результате
изменения горных пород под воздействием живых и мертвых
организмов, солнечного тепла и атмосферных осадков, облада-
ющий плодородием.
Почвоведение - наука о почвах, их составе, свойствах, происхожде-
нии, развитии, географическом распространении, рациональ-
ном использовании.
Природный территориальный комплекс - территория, обладающая
определенным единством природы, обусловленным общим
происхождением и историей развития, своеобразия географи-
ческого положения и действующими в ее пределах современ-
ными процессами.
Противотечение - океаническое или морское течение, движущееся
против господствующих ветров или против более мощного по-
стоянного течения.
Радуга - явление, проявляющееся в виде одной или нескольких
разноцветных дуг, видимых на фоне освещаемой Солнцем
дождевой завесы.

186
Термины и определения
Расход (сток) реки - объем воды, протекающий через заданный
створ (сечение) реки в единицу времени.
Рельеф Земли - неровности всей твердой оболочки на суше и части
поверхности литосферы, покрытые водами океанов, морей и
поверхностных вод.
Сейсмическая активность - мера сейсмического режима, определяе-
мая средним числом очагов землетрясений в некотором диапа-
зоне энергетической величины, которые возникают на рассмат-
риваемой территории за определенный период наблюдений.
Сейшн - стоячие волны, возникающие в замкнутых или частично
замкнутых водоемах, являющиеся результатом резонансных яв-
лений в водоеме при интерференции волн, отраженных от гра-
ниц водоема. Причины возникновения сейшей - воздействие
внешних сил (изменение атмосферного давления, ветер, сейс-
мические явления и пр.) .
Синоптический пропюз погоды - прогноз атмосферных процессов и
условий погоды на больших пространствах, выполняемый с по-
мощью синоптических карт и вспомогательных к ним средств.
Система наук о Земле - комплекс наук, занимающихся изучением
планеты Земля (главным образом атмосферы, гидросферы и
литосферы), а также космического пространства вокруг Земли.
Слой стока - объем стока, отнесенный к площади водосбора.
Смерч - мощный мелкомасштабный атмосферный вихрь, опускаю-
щийся в виде вертикальной воронки из кучевого облака и дос-
титающий земной поверхности.
Смешанные облака - облака, состоящие из смеси переохлажденных
водяных капель и ледяных кристаллов при умеренных отрица-
тельных температурах.
Солнечный ветер - поток ионизированных частиц гелиево-водород-
ной плазмы, исходящий из солнечной короны в окружающее
космическое пространство.
Сточное озеро - озеро, имеющее поверхностный сток или подзем-
ный отвод воды в соседние водосборы.
Стратопауза - верхняя граница стратосферы.
Стратосфера - атмосферный слой, располагающийся над тропосфе-
рой до высот 50-55 км, отличающийся распределением темпе-
ратуры, близким к изотермическому, в нижней части и повы-
шением температуры с высотой в верхней.

Термины и определения
187
Сумерки - оптическое явление, наблюдаемое в атмосфере перед
восходом Солнца или после его заката, представляющее собой
периоды плавного перехода от ночной темноты к дневному
свету, и наоборот.
Сухоадиабатический процесс - термодинамический процесс, при
котором сухому воздуху не сообщается тепловая энергия.
Термоклин - слой воды в океане или море, в котором вертикальный
градиент температуры повышен по сравнению с градиентами
выше- и нижележащих слоев.
Термопауза - верхняя граница термосферы.
Термосфера (ионосфера) - слой верхней атмосферы, расположенный
над мезосферой, простирающийся до высот около 800 км. Для
термосферы характерно повышение температуры с высотой.
Точка росы - температура, при которой водяной пар, содержащий-
ся в воздухе, при постоянных атмосферном давлении и массо-
вой доле водяного пара становится насыщенным.
Тропический циклон - циклоническое образование с относительно
небольшим диаметром вихря (обычно несколько сотен километ-
ров) по сравнению с размерами обычных цик.лонов.и высоким
перепадом давления между периферией вихря и его центром.
Тропопауза - верхняя граница тропосферы.
Тропосфера - нижний и наиболее плотный слой атмосферы, в ко-
тором сосредоточено около 80 % ее массы.
Туман - форма конденсации паров воды в виде микроскопических
капель или ледяных кристаллов, при которой происходит
уменьшение прозрачности атмосферы.
Урочище - морфологическая часть географического ландшафта, со-
пряженная система фаций, объединяемых общей направлен-
ностью физико-географических процессов и приуроченных к
одной форме рельефа на однородном субстрате.
Фация - наименьшая и наиболее простая природная территориаль-
ная единица.
Циклон - атмосферный вихрь, представляющий собой область по-
ниженного давления с наиболее низким давлением в центре и
возрастающим к его периферии.
Цунами - длинные волны, порождаемые мощным воздействием на
всю толщу воды в океане или море.

188
Термины и определения
Численный прогноз погоды - прогноз, основанный на численном ре-
шении уравнений гидротермодинамики атмосферы.
Экзогенные процессы (процессы внешней геодинамики) - геологичес-
кие процессы, происходящие на поверхности Земли и в самых
верхних частях земной коры (эрозия, выветривание, деятель-
ность ледников и др.), обусловленные главным образом энер-
гией солнечной радиации, силой тяжести и жизнедеятельнос-
тью организмов.
Экзосфера - зона рассеяния, внешняя часть атмосферы с низкой
концентрацией нейтральных атомов, расположенная выше
800 км и простирающаяся до высот около 3000 км.
Электрическое поле Земли - естественное электрическое поле Земли
как планеты, которое наблюдается в твердом теле Земли, в мо-
рях и океанах, а также в атмосфере.
Эль-Ниньо - малоизученное глобальное явление, являющееся след-
ствием аномальных температурных флуктуаций поверхностных
вод океана с периодичностью погодных изменений от 3 до 8
лет. Термин происходит от одноименного названия теплого
океанического течения в восточной части Тихого океана.
Этщогенные процессы (процессы внутренней геодинамики) - геологи-
ческие процессы, связанные с энергией, возникающей в недрах
твердой Земли.
Ювенильные подземные воды - воды, проникающие в поверхност-
ные горизонты земной коры из глубинных земных недр.
Юлианский календарь - календарь, основанный на летосчислении
Древнего Египта, продолжительность года в котором принята
равной 365,25 суток. Календарь был введен в Римской империи
Юлием Цезарем в 45 г. до н. э., в христианском мире был при-
нят Никейским церковным собором в 325 г. н . э .

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение .
Глава 1. Космические объекты, влияющие на земные
явления и процессы
1.1 . Вселенная и галактические объекты.
1.2 . Солнечная система
1.3. Основные объекты Солнечной системы
и их влияние на Землю
Глава 2. Физические поля
2.1. Гравитационное поле
2.2. Магнитное поле.
2.3. Электрическое поле .
2.4. Тепловое поле.
Глава 3. Форма и строение земной поверхности .
3.1. Форма Земли
3.2 . Структура земной поверхности
3.3 . Рельеф
Глава 4. Атмосфера.
4.1. Строение атмосферы
4.2. Система метеорологических наблюдений.
4.3. Основные характеристики состояния атмосферного воздуха
4.4. Статика, термодинамика атмосферы и радиационный баланс
4.5. Облака, осадки, туманы
4.6. Оптические и электрические явления

190
Оглавление
4.7. Динамика атмосферы
4.8. Протозирование погоды
4.9. Климат
Глава 5. Гидросфера
5.1. Водные ресурсы планеты, круговорот воды
5.2. Воды морей и океанов.
5.3 . Реки
5.4 . Озера
5.5. Болота.
5.6. Криолитозона
5.7 . Ледники .
5.8. Подземные воды .
Глава 6. Почвенный покров .
6.1 . Основные функции почвы
6.2 . Классификация почв.
6.3. Строение почвенно-грунтового слоя
6.4. Структура почвы -.
6.5. Почвы и горные породы
Глава 7. Литосфера и глубинные недра Земли
7.1. Внутренние геосферные оболочки
7.2. Вещественный состав земной коры .
7.3. Геологические процессы
Глава 8. Биосфера.
8.1 . Границы биосферы.
8.2 . Биоценозы и биогеоценозы.
8.3 . Живое вещество биосферы
8.4 . Ресурсы биосферы
Глава 9. Ландшафтная оболочка Земли.
9.1. Классификация ландшафтов

Оглавление
191
9.2 . Природные территориальные комплексы
152
9.3 . Временная изменчивость ландшафтов.
153
9.4 . Эволюция ландшафтной оболочки
в геологической истории Земли.
156
Глава 10. Антропогенное воздействие на геосферы
158
10.1. Основные факторы антропогенного воздействия
на ландшафтную оболочку Земли.
158
10.2. Масштабы антропогенного воздействия на геосферы.
159
10.3. Основные направления оптимального природопользования
и природоохранной деятельности.
165
Заключение
173
Список литературы.
175
Термины н определения
173