Текст
                    СЛОВО/SLOVO


ЧТО @(SW) что Земля Ольга Бочкова Москва СЛОВО/SLOVO 2000
УДК 525 ББК 22.654.1 Б 86 Земля... Что может быть понятнее для любого обитателя нашей планеты?! Так называют то, по чему мы ходим, то, на чем растет трава, то, что мы ви- дим вокруг себя каждый день. Но Земля — это еще и огромная пла- нета, разные области которой мало похожи друг на друга. Обитателю жарких стран, наверное, трудно по- верить, что где-то бывают сугробы в человеческий рост, а Солнце на про- тяжении многих месяцев вообще не показывается над горизонтом. Точно так же жителям северных стран не- просто представить, что где-то мож- но круглый год ходить без теплой одежды, а Солнце стоит прямо над го- ловой и тогда предметы почти не от- брасывают тени. А ведь есть еще на Земле места, куда трудно добраться даже на самых со- временных машинах. Это вершины гор и глубины морей, дебри тропи- ческих лесов и ледники Антарктиды. А что находится в недрах Земли, у нас под ногами? А в воздухе, у нас над головой? Оказывается, мы еще далеко не все знаем про Землю, на которой живем, и совершенно необязательно лететь к далеким звездам, чтобы встретить- ся с неизвестным. Давай же в этой книге из серии «Что есть что» поговорим о том, что представляет собой наша планета. Попробуем разо- браться, почему Солнце ведет себя по- разному в разных концах Земли. Поду- маем, какие силы заставляют землю дрожать, а вулканы — извергаться. Представим, какие условия сложились высоко в атмосфере или в глубинах оке- ана. И наконец, скажем несколько слов о том, как жизнь приспособилась к су- ществованию на Земле. Человечество до сих пор не знает от- вета на вопрос, почему на Земле воз- никла жизнь. Может быть, этот ответ удастся найти тебе? ISBN 5-85050-484-2 © СЛОВО/SLOVO, 2000
Содержание Какой формы Земля? Земля — планета Солнечной системы 4 от других животных? Где место Земли во Вселенной? 5 Как человек изменяет Землю? 44 45 Как ориентироваться на Земле? 6 Что такое полярные круги? 7 Что такое тропики? 8 Как работает компас? 8 Всегда ли можно доверять компасу? 9 Атмосфера — воздушная оболочка Земли Что такое атмосфера Земли? 10 Что такое атмосферное давление? 11 Куда дует ветер? 12 Из чего состоит воздух? 14 Гидросфера — все воды Земли Где на Земле есть вода? 16 Что особенного в океанской воде? 17 Какие волны бывают в океане? 18 Что такое приливы и отливы? 20 Какое давление воды в океане? 20 Где и как образуются ледники? 22 Какие бывают озера? 24 Литосфера — земная твердь Что находится в глубинах Земли? 26 Что такое литосфера? 26 Как «работает» вулкан? 28 Что такое гейзер? 30 Почему происходят землетрясения? 31 Как образуются и разрушаются горы? 32 Как вода и ветер изменяют рельеф равнин? 34 Жизнь на Земле Кто живет на Земле? 36 Что такое биосфера? 38 Какие природные сообщества есть на Земле? 39 Можно ли жить в гармонии с природой? 47 3
Земля — планета Солнечной системы Какой формы Земля? Наверное, нет взрослого чело- века, который бы не знал ответа на При лунном затмении тень Земли падает на Луну. Эта тень всегда имеет форму части круга. Поэтому Аристотель предположил, что Земля - шар этот вопрос. Но лишь космонавты могут своими глазами увидеть, что Земля похожа на шар. А тем, кто хо- дит по поверхности Земли, она кажет- ся плоской. Как же люди догадались, что Земля — шар? Такая идея возникла еще в античные времена. Философы искали в мире гармонию. Поэтому великий древне- греческий математик и философ Пи- фагор в VI в. до н.э. предположил, что Земля должна представ- лять собой совершенную геометрическую фи- гуру - шар. Позже, в IV в. до н.э., Аристотель, посвятивший жизнь изучению и осмыслению природы, сумел, не поднимаясь над Землей, взглянуть на нее со стороны. Как ему это удалось? Уже в те времена существовала древней- шая из наук — астрономия. Ученые имели представление о движении небесных тел и понимали, что, ока- завшись на прямой между Солнцем и Луной, Земля закрывает Луну от солнечного света. Возникает лунное затмение. Наблюдая это явление, Аристотель обратил внимание на форму тени, от- брасываемой Землей. Оказа- лось, что она | всегда бывает I частью круга. Шжг •••• Какой формы могут быть тени раз- ных предметов? Тень от тетради — широким прямоугольником или на- поминать отрезок прямой. Стакан от- брасывает прямоугольную и круглую тени. И только тень от шара всегда остается кругом (если свет приходит издалека). Размышляя над этим, Аристотель предположил, что Земля имеет фор- му шара. Мы можем провести наблюдения куда более доступным образом. Для этого нужно оказаться в таком мес- те, где ничто не закрывает гори- зонт, — в море, в степи или в тундре. Если вдали ты видишь высокий предмет — небоскреб, дерево, мач- ту корабля, гору или буровую выш- ку, то, удаляясь от него, сначала по- теряешь из виду его нижнюю часть и лишь потом — верхушку. Приближа- ясь, наоборот, сначала заметишь верхнюю часть, а затем и нижняя словно вырастет из-под земли. Такую странность легко объяснить, если предположить, что Земля — шар. Когда ты удаляешься от предмета или он от тебя, нижняя часть его скрыва- ется за выпуклостью Земли, хотя верхняя еще видна. Если Земля — шар, то солнечные лучи должны падать на разные участки ее поверхности под разными углами, причем наклон лучей зависит от кри- визны поверхности. Измерив в пол- день самого длинного дня углы, под которыми лучи Солнца падают на Зем- лю в разных городах, античный уче- ный Эратосфен еще в III в. до н.э. вы- числил длину окружности Земли. Так впервые человек получил представле- ние о размерах Земли. Мы будем счи- тать ее шаром радиусом 6380 км. 4
Древнегреческий ученый Птолемей разработал модель Вселенной, в которой Земля находилась в центре мироздания, а остальные небесные тела обращались вокруг нее Телескоп Галилея. В XVII в. итальянский ученый Галилей впервые применил телескоп, исследуя небесные тела По современным представлениям, вокруг Солнца обращаются 9 крупных планет. 4 ближайшие к Солнцу - небольшие и твердые. Далее лежит пояс малых планет (астероидов), а за ним - планеты- гиганты, состоящие в основном из жидкостей и газов. Самая дальняя из известных планет Солнечной системы - Плутон - к тому же самая маленькая и самая холодная Где место Древним людям Земли во Земля казалась Вселенной? огромной. Ведь никому не удава- лось обойти ее пешком или даже объехать на коне. Поэтому и филосо- фы древности, размышляя об устрой- стве Вселенной, помещали Землю в ее центр. Все небесные тела, полагали они, вращаются вокруг Земли. В современном мире, когда есть авиация и космические корабли, мысль о том, что наша планета вовсе не центр мироздания, никому не ка- жется крамольной. Однако впервые эту идею высказал еще в III в. до н. э. Аристарх Самос- ский. К сожалению, почти все труды этого древнегреческого ученого утра- чены и известны нам лишь в переска- зе его современника Архимеда. По- этому предположение о том, что Зем- ля вращается вокруг Солнца (а не Солнце вокруг Земли), связывают обычно с именем польского астроно- ма Николая Коперника, жившего в XV-XVI вв. Коперник расположил из- вестные ему планеты Солнечной сис- темы так: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер и Сатурн вращаются вокруг Солнца, а Луна — вокруг Зем- ли. Но дальше за Сатурном Коперник поместил «сферу неподвижных звезд» — некую стену, замыкающую Вселенную. А предполагать, что нахо- дится за ней, Коперник не мог — для этого ему не хватало данных. Не стоит обвинять Коперника в близорукости, ведь телескоп, приблизивший к нам далекий космос, впервые использовал Галилей лишь сто лет спустя. Современная наука знает, что наше Солнце — одна из бесчисленных звезд во Вселенной, не самая большая, не самая яркая, не самая горячая. Более того, Солнце находится вдали от цен- тра нашей Галактики — гигантского скопления звезд, к которым относится и Солнце. И в этом нам повезло. Ведь иначе на Землю обрушивались бы та- кие потоки космических лучей, что жизнь на ней едва ли возникла бы. Вокруг Солнца вращаются 9 крупных планет, малые планеты — астероиды, кометы и совсем мелкие «камушки» — метеорные тела. Все это вместе обра- зует Солнечную систему. Земля — одна из 9 планет. Не самая большая, но и не самая маленькая, не 5
Чтобы находить точки на поверхности Земли, планету покрыли воображаемой координатной сеткой из параллелей и меридианов самая близкая к Солнцу, но и не са- мая далекая. Крупнейшая планета — Юпитер. Его масса в 318 раз больше земной. Но у Юпитера нет твердой по- верхности, по которой можно было бы ходить. Самая далекая от Солнца планета — Плутон почти в 40 раз даль- ше от Солнца, чем Земля. Его поверх- ность твердая, ходить по ней было бы легко — Плутон меньше Луны, притя- гивает к себе слабо. Вот только холод- но там: температура на 200-240 °C ниже точки замерзания воды. При та- ких условиях не только вода, но и большинство газов становятся твер- дыми. Зато на Венере, нашей ближай- шей соседке, температура выше +450 °C. Получается, что Земля — единственная пока планета во Все- ленной, подходящая для жизни. От Земли до Солнца около 150 млн. км. Много это или мало? Сравним это рас- стояние с размерами Солнца и Земли. Диаметр Солнца меньше примерно в 100 раз, а диаметр Земли — в 10 000 раз. Это значит, что если мы изоб- разим Солнце кружком диамет- ром 1 см (с монету достоинством в 1 рубль), то Землю нам придется нарисовать на расстоянии 1 м (на другом конце большого стола), причем она будет едва заметной точкой. Определить долготу местности невозможно без хронометра - прибора, очень точно показывающего время на нулевом меридиане Как ориен- тироваться на Земле? но договориться, К чать разные точки Расстояние к северу и югу от экватора г . измеряют в градусах 45 сш северной и южной широты, а расстояние Экватор к востоку и западу от нулевого меридиана — в градусах восточной и западной долготы Чтобы начать рассказ о том, что происходит на Земле, нам нуж- ак мы будем отме- на ее поверхности. 90е с.ш. 90е ю.ш. Север з.д. нулевой меридиан 30 юг 60 ’ " rv>* в.д. Восток Например, мы скажем, что высочай- шая вершина мира — Эверест. Но как объяснить, где она находится? Удобно описывать положение точки, поставленной на листе клетчатой бу- маги: столько-то клеточек от левого края, столько-то — от нижнего. Но наша Земля — шар, и краев у нее нет. Зато она вращается вокруг вообража- емой оси. Места, где воображаемая земная ось выходит на поверхность Земли, названы Северным и Южным полюсами. Они и станут той печкой, от которой мы будем плясать, описы- вая географические координаты лю- бой точки поверхности Земли. Сначала проведем линии (полуок- ружности), соединяющие полюса друг с другом. Эти линии называются меридианами. Меридианы делят Землю на дольки, как апельсин. Че- рез любую точку земной поверхности можно провести лишь один мериди- ан. Только на полюсах все меридиа- ны собираются в одну точку. Теперь разделим Землю на две поло- винки линией (окружностью), одина- ково удаленной от полюсов. Эта во- ображаемая линия — экватор делит Землю на Северное и Южное полуша- рия. А через любую точку на Земле мы можем провести линию — параллель, все точки которой лежат на одном расстоянии от экватора. 6
22 июня в Северном полушарии - самый длинный день и самая короткая ночь. В это время на довольно большой территории вокруг Северного полюса Солнце вообще не опускается за горизонт, а вокруг Южного не поднимается над горизонтом Итак, через любую точку на поверх- ности Земли у нас проходят две ли- нии — меридиан и параллель. Мы получили те «клеточки», по которым можно описывать положение точки на поверхности Земли. Осталось только придумать «края», от которых мы будем вести отсчет. В направлении север — юг отсчет ве- дется от экватора, а расстояния изме- ряются соответственно в градусах се- верной и южной широты (°с. ш. и °ю. ш.). При этом экватор имеет коорди- нату 0° широты, а полюса — 90° с. ш. Северный и 90° ю. ш. Южный. С меридианами сложнее. Ведь, в отли- чие от параллелей, они все одинако- вы. Поэтому договорились вести отсчет от меридиана, который про- ходит через город Гринвич, приго- род Лондона. Этот меридиан назы- вается Г)оинвичским или просто ну- левым. Расстояния на запад и вос- ток от него измеряются соответственно Чтобы определить широту местности, нужно знать высоту Солнца над горизонтом в градусах западной и восточной дол- готы (°з. д. и °в. д.). Меридиан, самый далекий от Гринвичского, проходит че- рез Тихий океан и имеет координату 180° в. д. или 180° з. д. в полдень. Один из древнейших приборов для определения Широта и долгота точки на поверхно- сти Земли называются географичес- кими координатами этой точки. высоты светил - астролябия В Заполярье Солнце летом может сутками не опускаться за горизонт, но стоит невысоко над горизонтом, давая мало тепла северный Северный зона полярной ночи полярный круг Что такое Земля движется полярные по орбите вокруг круги? Солнца и враща- ется вокруг своей оси. Ось ее вращения наклонена к плоскости орбиты под постоянным углом. При этом, когда Земля находит- ся в одной стороне орбиты, на Север- ное полушарие попадает больше сол- нечных лучей, чем на Южное: в Север- ном полушарии — лето, а в Южном — зима. Когда Земля находится в другой стороне орбиты, в Южном полуша- рии — лето, а в Северном — зима. Рассмотрим подробнее, как солнечные лучи освещают Землю 22 июня, в самый длинный день в Северном полушарии. Посмотри на рисунок вверху. Лучи по- падают на одну сторону Земли (там день) и не попадают на другую (там ночь). Но как бы ни вращалась Земля вокруг своей оси, вокруг Северного полюса лежит область, которая все равно остается на солнечной стороне. А вокруг Южного полюса есть область, которая, наоборот, на солнечную сто- рону не попадает, находясь в тени. Что это означает? То, что 22 июня в не- большой зоне вокруг Северного по- люса Солнце вообще не опускается за горизонт в течение суток. Там насту- пает полярный день. В это же время в зоне вокруг Южного полюса Солнце совсем не встает над горизонтом. Там
Освещение Земли Солнцем арит полярная ночь. Параллели, которые 22 июня ограничивают зону полярных дня и ночи, называются Северными Юж- ным полярными кругами и имеют географические коор- динаты соответственно 66,5° се- верной или южной широты. Через полгода, 22 декабря, Северный по- люс попадает в зону полярной ночи, а Южный — в зону полярного дня. Чем ближе к полюсу, тем дольше длятся полярные день и ночь. На са- Компас появился мом полюсе Солнце полгода ходит кругами вдоль горизонта, а полгода вообще не показывается. А в зоне по- лярных кругов полярные день и ночь длятся всего сутки. В остальное вре- мя Солнце восходит и заходит так же. в Европе лишь в средние века. А редкие приборы в прежние времена богато украшали Солнечные лучи, падающие на поверхность Земли отвесно, нагревают ее сильнее, чем те лучи, что падают под острым углом, скользя по поверхности как и в умеренных широтах. В России есть немало областей, кото- рые лежат за Северным полярным кру- гом — в Заполярье. Жители крупных городов, таких как Мурманск и Но- рильск, привыкли в декабре — январе обходиться без солнечного света, а в июне — июле и без освещения в домах. Жаль только, что полярное Солнце слабо греет. Поэтому лето в Заполярье короткое и холодное. Что такое В полярных об- тропики? ластях Солнце летом светит по- долгу, но дает мало тепла. Почему? Взгляни еще раз на рисунок на стр. 7 вверху. В районе полюсов солнечные лучи скользят по поверхности Земли, Солнце стоит низко над горизонтом. Посмотрим, как поток лучей будет освещать две одинаковые поверхно- сти, на одну из которых лучи падают отвесно, а по другой скользят (см. схему внизу). Посчитай, сколько сол- нечных лучей попало на каждую пло- щадку. Та, на которую лучи падают отвесно, получает солнечных лучей, а значит, и тепла гораздо больше. Есть ли на Земле места, куда лучи Солнца падают отвесно? Посмотри еще раз на рисунок на стр. 7. Если мы пустим по рисунку человечка от Се- верного полюса к экватору, то до- вольно быстро он окажется там, где Солнце будет стоять у него точно над головой, в зените. Та параллель, над которой в полдень 22 июня Солнце поднимается в зенит, называется Се- верным тропиком и имеет географи- ческую координату 23,5° с. ш. Через полгода, 22 декабря в пол- день, Солнце поднимется в зенит над Южным тропиком. Эта параллель на- ходится на таком же расстоянии от экватора, что и Северный тропик, только к югу. Во все остальные дни года Солнце «бродит» между Северным и Южным тропиками, поднимаясь в зенит в пол- день над какой-нибудь параллелью с широтой от 23,5° с. ш. до 23,5° ю. ш. Эта область Земли весь год получает много солнечного тепла. Там всегда жарко. Люди днем, конечно, старают- ся спрятаться в тень, но это непросто. Ведь Солнце стоит высоко и предме- ты почти не отбрасывают тени. Как работает Компас — это та- компас? кой прибор, ко- торый указывает направление меридиана. Его легкая намагниченная стрелка вращается, опираясь на острие иголочки. Если компас установить на горизонталь- ной поверхности, стрелка развернет- ся, указывая одним концом на север, а другим — на юг. Почему? 8
Вблизи полюсов пользоваться компасом практически невозможно. Направление на географический Северный полюс приходится определять по положению Солнца в полдень. А на магнитном полюсе стрелка компаса должна указывать на центр Земли Магнитное поле Земли, которое создается земным ядром, ведет себя так, словно внутри планеты находится магнитный стержень Дело в том, что Земля — гигантский магнит. Посмотри, как ведут себя мел- кие железные предметы — булавки, иголки, скрепки, оказавшись рядом с дугообразным магнитом. Они старают- ся вытянуться в линию между полюса- ми магнита. Если же мы насыплем же- лезные опилки на лист бумаги и под- несем снизу магнит, опилки выстроят- ся вдоль характерных дуг, соединяю- щих полюса магнита. Эти дуги отмеча- ют силовые линии магнитного поля. Точно так же и вокруг Земли прохо- дят невидимые силовые линии ее магнитного поля. Поэтому любой на- магниченный предмет старается рас- положиться вдоль линии, соединяю- щей магнитные полюса. Только тре- ние мешает. В компасе же трения по- чти нет и стрелка разворачивается, как требует магнитное поле. Всегда ли можно доверять компасу? Мы все привыкли считать, что стрел- ка компаса всегда указывает на се- вер. Но давай-ка проверим, так ли это на самом деле. Возьми компас и поднеси к нему клю- чи, ножницы или маленький магнит. Вместо того чтобы указывать на север, стрелка будет послушно двигаться за этими предметами. Пусть твой магнит совсем слабый. Но он близко, а по- люса Земли — далеко. Поэтому поле твоего магнита влияет на стрелку ком- паса сильнее магнитного поля Земли. Конечно, когда мы хотим определить направление по компасу, мы стара- емся избавиться от помех. Но это не всегда удается. Сбивать компас стол- ку будут, например, подземные зале- жи магнитной руды. Но даже вдали от всяких помех ком- пас не укажет точно на север. Дело в том, что магнитные полюса Земли, на которые указывает стрелка компаса, не совпадают с географическими. Так, Северный магнитный полюс рас- положен не посреди Северного Ледо- витого океана, а у северных берегов Канады, а Южный — не в центре Ан- тарктиды, а у ее берегов. Угол, на ко- торый стрелка компаса отклоняется от направления на север, называется магнитным склонением. Чем дальше от магнитных полюсов, тем меньше ошибка в показаниях компаса. Магнитное склонение в Москве составляет около 7°. Но вбли- зи полюсов оно столь велико, что пользоваться там компасом невоз- можно. 9
Атмосфера — воздушная оболочка Земли Что такое атмосфера Земли? Атмосфера — это газовая оболочка планеты. Газы, со- ставляющие ат- мосферу Земли, называются воздухом. Воздух окружает нас повсюду. Мы его не видим и часто не ощущаем. Но сто- ит нам помахать рукой, как мы почув- ствуем, что рука соприкасается с чем- Атмосферу Земли принято разделять на несколько слоев. Самый важный для нас - нижний слой, тропосфера. Толщина ее всего около 10 км, но именно в тропосфере сосредоточена вся жизнь на Земле Озоновый спой то вполне осязаемым. Если же выста- вить руку из окна мчащегося автомо- биля, кажется, что воздух становится плотным и упругим. Те, кто имел не- счастье попасть в ураган, подтвердят, что воздух может валить с ног, сры- вать крыши с домов, переворачивать вверх дном машины и с корнем вы- рывать даже толстые деревья. Воздух состоит из мельчайших час- тиц — молекул. Их не разглядеть даже в самый мощный микроскоп. Да и расстояния между молекулами в воз- духе гораздо больше, чем размеры самих молекул. Поэтому не удиви- тельно, что увидеть воздух нам никак не удается. Молекулы воздуха находятся в не- прерывном беспорядочном движе- нии. Но почему они не улетают с Зем- ли? Ведь со стороны космоса нет ни- каких препятствий, которые могли бы их остановить. Дело в том, что Земля притягивает к себе молекулы возду- ха точно так же, как и все другие тела. Поэтому большая часть молекул ат- мосферы находится у поверхности Земли. Чем выше над Землей, тем меньше молекул остается в воздухе — он ста- новится разреженным. В горах, на высоте 3000 м над уровнем моря, уже трудно дышать. На высочайшую вер- шину планеты Эверест (8848 м) даже тренированные альпинисты подни- маются с кислородными масками. Если же пассажир самолета, летяще- го на высоте 10 км, подышит возду- хом, находящимся за бортом, он по- теряет сознание. Поэтому в салоне самолетов всегда есть кислородные маски. Ведь появись в фюзеляже са- молета даже крохотная дырочка, воз- дух из салона устремится наружу, где 1О
На высочайшей вершине мира Эвересте (8848 м) воздух настолько разрежен, что почти все альпинисты, которым удалось достичь этой рекордной точки, пользовались кислородными масками молекулы располагаются гораздо ме- нее плотно. (Точно так же поступят, например, пассажиры электрички, если в час пик к битком запол- ненному вагону подсоединят пустой.) В результате воздух в самолете станет почти не- пригодным для дыхания. Чем дальше от поверхно- сти Земли, тем меньше ос- тается молекул в воздухе. Нельзя определенно ска- зать, где кончается атмосфе- ра. Принято считать, что толщи- на атмосферы Земли достигает не- Барометр-анероид — компактный прибор для измерения атмосферного давления. Долгое время он служил также основным предсказателем погоды, указывая на «великую сушь» или «дожди и грозы» скольких тысяч километров. Вся жизнь на нашей планете сосредо- точена в нижних, наиболее плотных слоях атмосферы — тропосфере. Тол- щина ее изменяется от 8 км у полюсов до 17 км у экватора. Конечно, тропо- сфера не отделена от верхних слоев пограничными столбами. Но в тропос- фере температура воздуха понижает- ся с высотой - чем выше, тем холод- нее, а в верхних слоях атмосферы тем- пература меняется несколько иначе. Что такое Как ни разрежен атмосферное воздух, как ни ма- давление? лы молекулы, а все же они имеют некоторую массу. Например, в комнате средних размеров содержится 50—80 кг воздуха. Сколько же воздуха во всей атмосфере? Получается, что мы живем на дне воздушного океана. И, конечно, эта масса воздуха на нас давит. Масса атмосферы очень велика, но она распределена по всей поверхно- сти земного шара (площадью свыше 500 млн. км2). Давай выберем учас- ток поверхности площадью 1 м2 и по- смотрим, как на него давит атмосфе- ра. Силу, с которой столб атмосферы давит на 1 м2 поверхности, называют атмосферным давлением. Атмосфе- ра давит на 1 м2 так же, как давил бы груз массой 10 т. Примерно с такой же силой давит на землю куб из чистого серебра со стороной 1 м. Или 4-мет- ровый слой стекла. Или 10-метровый слой воды. Если ты слушаешь прогнозы погоды, то знаешь, что атмосферное давление измеряют в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.). Действительно, атмосфера давит на поверхность так же, как давил бы слой ртути толщи- ной 760 мм. Это, правда, относится к нормальным условиям на уровне моря. Меняются условия — меняется и атмосферное давление. 11
Щупальца осьминога покрыты присосками. Если присоску плотно прижать к поверхности, снаружи на нее будут давить молекулы окружающей среды (воды или воздуха), а изнутри — нет. Поэтому присоска плотно приклеивается Если на небольшом пространстве сильно понижается атмосферное давление, туда резко устремляется воздух из соседних областей, закручиваясь в воронку. Возникает смерч или торнадо Когда мы поднимаемся над поверхно- стью Земли, слой воздуха над нашей головой уменьшается. Понижается и атмосферное давление. На высоте 10 км оно составляет примерно 217 мм рт. ст., а на высоте 20 км — 51 мм рт. ст. Почему же мы не чувствуем, как да- вит на нас атмосфера? Потому что воздух внутри нас находится под та- ким же давлением. Если мы откача- ем часть воздуха из-под сосуда, по- ставленного вверх дном, внешнее давление прижмет его к поверхности. На этом принципе работают все при- соски - на щупальцах осьминога, лапках мухи, языке лягушки, а также те, что крепят легкие игрушки к стек- лу автомобиля. Если же в сосуде появятся дополни- тельные молекулы газа, давление в нем повысится и может даже разорвать со- суд. Из-за этого взрываются банки с забродившим соком или вареньем. Куда дует Если ты сядешь ветер? на надувной мат- рас и вытащишь пробку из входного отверстия, воз- дух с силой устремится наружу. Дав- ление воздуха внутри матраса выше, чем давление снаружи, оно и вытал- кивает молекулы, создавая поток воздуха — ветер. Похожее явление постоянно происходит и в атмосфе- ре: воздух из области повышенного давления стремится в область давле- ния пониженного. Область сильно пониженного давле- ния называется циклоном. При цикло- не устанавливается ветреная погода. Ветры приносят с собой облака и осад- ки. На снимках из космоса циклоны выглядят гигантским фантастическим цветком, сотканным из облаков. Об- лака эти завихряются, устремляясь к центру циклона, как вода, стекающая в воронку. Область сильно повышенного давле- ния называется антициклоном. Пого- 12
Приборы для измерения направления и силы ветра обычно устанавливают на крышах высоких зданий, где ветру ничто не мешает Из космоса циклоны выглядят гигантской спиралью из облаков, в центре которой спокойная область — «глаз циклона» да при антициклоне безоблачная и безветренная. Ветры то и дело меняют свое направ- ление (недаром легкомысленного че- ловека называют ветреным). Однако есть на Земле места, где направление ветра можно предсказать заранее. Вспомни свои летние купания. Утром ты бежишь на пляж, чувствуя, что пе- сок под ногами уже нагрелся и вот-вот начнет обжигать подошвы. Но вода еще холодная, от нее веет прохладой. Вечером же, после захода Солнца, ко- гда уже хочется накинуть кофту, вода все еще теплая. Купаться — одно удо- вольствие, только вылезать холодно. Из этих наблюдений можно сделать вывод: вода нагревается и остывает медленнее, чем суша. Значит, и воз- дух над водой днем холоднее, чем над сушей, а ночью — теплее. Как ведет себя горячий воздух? Подер- жи руку над источником тепла — пли- той, печкой, свечой — и сразу почув- ствуешь, что горячий воздух движется вверх, он «легче» холодного. Точно так же утром воздух над сушей движется наверх, а на его место при- ходит более холодный и тяжелый воз- дух с моря — дует утренний бриз. Пос- ле захода Солнца, когда вода теплее суши, бриз дует с суши на море. Неравномерным нагреванием воздуха вызывается и самый устойчивый на пла- нете ветер — пассат. На Земле есть мес- та, которым всегда достается солнечно- го тепла больше, чем другим. Это эква- тор и широкая область вокруг него. Там Днем на побережье образуется бриз - легкий ветер, дующий с моря на сушу 13
В некоторых местах чаще всего дуют ветры определенного направления — их называют господствующими. Они иногда даже могут изменять форму деревьев Образование дневного бриза Образование ночного бриза всегда жарко, во всяком случае, теплее, чем в умеренных широтах. Горячий воз- дух над экватором поднимается вверх, сменяясь более холодным с севера и юга. Конечно, воздух с экватора не улетает в космос, а растекается в сто- роны полюсов. Но до полюсов он не доходит, остывает, опускается в рай- оне 30-х широт и возвращается к эк- ватору. Значит, на Земле должны су- ществовать постоянные ветры, дую- щие от 30-х широт к экватору. Все так бы и было, если бы Земля не вращалась вокруг своей оси. Но она вращается. И поэтому эти ветры, назы- ваемые пассатами, заворачивают в на- правлении, противоположном враще- нию Земли, — на запад. Там, где их дви- жению ничто не мешает, например в Тихом океане, пассаты дуют вдоль эк- ватора с востока на запад. В других ме- стах их движение более сложно. Воздух состоит из двух основных газов — азота и кислорода. Всех остальных добавок, слегка изменяющих состав воздуха, — менее 1% Из чего Мы редко заме- состоит чаем воздух вок- воздух? руг себя. Но вре- мя от времени нам кажется, что в помещении «тяже- лая атмосфера». Мы выходим на «свежий воздух», вдыхаем «бодря- щий воздух» после грозы или «дурма- нящий воздух» июньских лугов... Выходит, воздух бывает разный, то есть его состав изменяется. Наблюдая за свойствами воздуха, ученые еще в XVIII в. поняли, что воздух — это смесь разных газов. В основном он состоит из кислорода (21%) и азота (78%). На другие газы приходится лишь малая часть. При дыхании все живые организмы потребляют кислород и выделяют уг- лекислый газ. Поэтому если множе- ство живых организмов находится в замкнутом объеме (например, школьники в классе, зрители в кино- театре, моряки на подводной лодке), то доля кислорода в воздухе умень- 78% азот другие газы 14
После грозы воздух становится кисловатым на вкус — в нем появилась ничтожная доля газа озона шается, а доля углекислого газа уве- личивается. Становится душно. Особенно хорош воздух, конечно, в лесу. Все зеленые растения днем по- глощают углекислый газ и выделяют кислород, столь необходимый нам для жизни. В городах часто трудно дышать пото- му, что в воздухе содержатся выхлоп- ные газы от автомобилей. Воздух цве- тущих лугов содержит цветочную пыльцу, вызывающую у некоторых людей аллергию. Вулканы выделяют сернистые газы - в старину считали, что так пахнет сам дьявол. Короче го- воря, как только мы чувствуем, что воздух стал немного другим, это озна- чает, что слегка изменился его состав. Молекулы разных газов имеют разную массу. Более тяжелые молекулы скап- ливаются внизу, а легкие выталкива- ются наверх. Молекулы углекислого, сернистого и выхлопных газов тяжелее молекул кислорода и азота. Поэтому воздух в горах кажется нам особенно свежим — большинство тяжелых при- месей остается внизу. Города с высо- ты часто похожи на большие лужи, со- бравшие черный грязный воздух. В воздухе, даже над самой сухой пус- тыней, всегда содержится и водяной пар — испарившаяся вода. А во влаж- ных тропических лесах водяного пара в воздухе так много, что он постоян- но оседает капельками воды на лис- тьях деревьев и лицах людей. Водяной пар атмосферы играет важ- ную роль в формировании погоды и климата на Земле. Важен он и для нашего самочувствия. В слишком су- хом воздухе у нас начинает першить в горле, в слишком влажном — тяже- ло переносятся жара и холод. Заводы выбрасывают в атмосферу сернистый газ, слегка изменяющий состав воздуха. Соединяясь с водой, этот газ образует кислоту, из-за которой наша одежда и стены домов быстро приходят в негодность. И, конечно, эта кислота прожигает наши легкие 15
Гидросфера — все воды Земли Карта течений. Вода покрывает более 2/3 поверхности Земли. Средняя глубина океанов превышает среднюю высоту суши над уровнем моря. Значительная часть океанской воды находится в постоянном движении Где на Земле Большая часть есть вода? воды на плане- те, около 95%, находится в морях и океанах. Это утверждение может показаться странным человеку, живущему да- леко от моря. Но стоит взглянуть на карту мира, и все сомнения рассе- иваются. Вода покрывает более двух третей поверхности Земли. Средняя глубина океанов (3~5 км) превышает среднюю высоту суши над уровнем моря, поэтому даже если всю Землю затопить пролив- ными дождями, на суше не помес- тится столько воды, сколько вме- щают океаны. Все океаны соединя- ются между собой, образуя единый Мировой океан. Второе место по объему воды зани- мают ледники. В это тоже трудно по- верить без карты. Ведь мощные ледо- вые щиты, покрывающие огромные пространства суши и достигающие нескольких километров в толщину, находятся вдали от обжитых мест — в Антарктиде и Гренландии. Почти столько же воды содержится под поверхностью Земли. Эти гигант- ские запасы питают многие реки и, главное, дают жизнь засушливым районам планеты. Так, население Ав- стралии живет в основном за счет подземных вод. Ну и, наконец, совсем малая часть вод Земли приходится на так называемые воды суши — реки, ручьи, озера, бо- лота, лужи. Конечно, среди рек есть 16
очень полноводные. Скажем, Ама- зонка за год выносит в океан объем воды, в несколько раз превышающий объем Балтийского моря. Бывают Большая часть пресной воды планеты содержится в ледниках. На фотографии - айсберг, кусок ледника, плавающий в океане озера глубже многих морей. Чемпи- он среди них - озеро Байкал. Его глу- бина достигает 1620 м. Площадь са- мого крупного озера — Каспийского моря — 371 000 км2. Тем не менее воды суши составляют ничтожно ма- лую часть вод Земли. Часть воды постоянно находится в ат- мосфере в виде облаков и невидимо- го водяного пара. Таким образом, вода есть над всей поверхностью пла- неты, что дает нам право назвать гид- росферу именно гидросферой, то есть водной оболочкой Земли. Вода, испаряющаяся с поверхности водоемов, добавляет в состав воздуха водяной пар Что Что мы знаем про особенного обычную воду? в океанской То, что она необ- воде? ходима всем нам для жизни, ведь взрослый человек состоит из воды на 80 %, а младенец — на все 90 %. Зна- ем, что в воде могут растворяться раз- ные вещества, например соль и сахар. Знаем, что вода очень медленно на- гревается: тяжелая сковородка на плите разогревается моментально, а вода той же массы, что и сковородка, налитая в тонкую кастрюльку, ну ни- как не хочет закипать. Любой школь- ник знает, что вода замерзает при 0 °C — на дворе появляются снег и лед. Образованный школьник знает так- же, что вода закипает при +100 °C. Знаем, что чистая вода бесцветна и прозрачна. Что можно к этому добавить? Начнем разбирать утверждения с конца. Вода бесцветна и прозрачна? Это в чистом стакане. А если воды много? Метры и километры в глубину? Оке- анская вода кажется сине-зеленой из- за отражающегося в ней неба. Что же до прозрачности, то солнечный свет быстро меркнет в океанских глуби- нах. Точно так же хорошо вымытое окно кажется прозрачным, но сквозь многометровую толщу такого же стек- ла нам едва ли удастся разглядеть хоть что-нибудь. В океане уже на глу- бине 150-200 м наступают так назы- ваемые глубинные сумерки, а уж в километровые глубины солнечный свет почти не проникает. В океанской воде растворены практи- чески все химические элементы, су- ществующие на Земле. Но всего по- немногу, так что средняя масса доба- вок составляет 3,5% массы океанской воды. Больше всего среди добавок обычной поваренной соли, потому морская вода соленая. Соленая вода замерзает, оказывает- ся, уже не при 0 °C, а около -2 °C. Что 17
Даже в полный штиль на океане есть волны - они образуются из-за ветра где-то вдали (фрагмент картины И.К. Айвазовского «Вид Одессы в лунную ночь») же до кипения, то у подводных вул- канов на большой глубине, под дав- лением верхних слоев, вода может кипеть при температуре +400 °C! Обратимся опять к нашему «кухонно- му» опыту. Нагреем воду в кастрюле, бросив в нее чаинку. Чаинка и помо- жет нам увидеть, как горячая вода сни- зу поднимается наверх, а оттуда опус- кается холодная. Вода перемешивает- ся и прогревается относительно быст- ро. Но океанская вода, как правило, нагревается Солнцем, которое греет, естественно, сверху. У нагретой воды плотность чуть меньше, чем у холод- ной. Поэтому она не опускается вниз и перемешивания не происходит. В ре- зультате на глубине 20-30 м не разли- чаются по температуре день и ночь, а на глубине 200-300 м — даже зима и лето. В океанских глубинах темпера- тура воды почти не меняется на про- тяжении миллионов лет. Какие волны бывают в океане? Нам кажется, что волна бежит по морю. На самом деле вода внутри волны движется по небольшому кругу. У берега волна нижней своей частью задевает за дно, и аккуратный круг разрушается Волны на воде вызываются прежде всего ветром. На пру- ду, зеркально гладком в тихую пого- ду, при ветре появляется рябь, на озе- ре — волны. В океане есть места, где высота ветровых волн достигает 30- 40 м. Это объясняется тем, что в мел- ком пруду близкое дно гасит колеба- ния воды. И лишь на океанских про- сторах ветер может не на шутку взбу- доражить поверхность воды. Однако даже огромные волны не все- гда страшны. Ведь вода в волне не бе- жит в направлении ветра, а лишь дви- жется вверх-вниз. Точнее, продвига- ется по небольшому кругу внутри вол- ны. Лишь при сильном ветре верхуш- ки волн, подхватываемые ветром, опережают остальную часть волны, вызывая обрушения — тогда на вол- нах появляются белые барашки. Волна может причинить серьезный вред высокому кораблю, особенно парусному, у которого высота мачты намного превышает высоту бортов. Такой корабль подобен человеку, ко- торого толкают под коленку. Иное дело плот. Он совсем немного высту- пает над водой, и опрокинуть его — все равно, что перевернуть матрас, лежащий на полу. Когда морская волна приближается к берегу, где глубина постепенно уменьшается, нижняя ее часть тормо- зится о дно. При этом волна подни- мается вверх, и обрушения появляют- ся даже на самых скромных волнах. Верхняя ее часть обрушивается на берег и тут же уходит назад по дну, продолжая свое круговое движение. Поэтому так сложно выйти на берег даже при легком волнении. 18
Такой шторм вызывают ветровые волны (фрагмент картины И.К. Айвазовского «Волна») Волны у берега могут обретать разрушительную силу У крутых скалистых берегов волна не тормозится постепенно о дно, а сразу обрушивает на берег всю свою мощь. Поэтому, вероятно, волны у берега так и называются — прибой. Если поверхность озера может быть гладкой, то океан покрыт волнами по- чти постоянно. Дело в том, что в ог- ромном океане всегда есть место, где образуются ветровые волны. И редко отыщется суша, способная эти волны остановить. Самые высокие ветровые волны на планете бывают в 40-50-х широтах Южного полушария. Там дуют постоянные западные ветры и почти нет суши, тормозящей волны. Землетрясение или извержение вулка- на колеблет морскую гладь не так час- то, как ветер, но несравненно сильнее. Иногда при этом возникают мощные волны, распространяющиеся со скоро- стью сотен метров в секунду. Они мо- гут обежать Тихий океан, а иногда и всю Землю вокруг, прежде чем начнут затухать. Называются они цунами. Высота цунами в открытом океане всего 1~2 м. Зато длина волны (рас- стояние между гребнями) велика. Поэтому получается, что каждая вол- на несет в себе огромную массу воды, движущейся с колоссальной скоро- стью. Когда такая волна приближает- ся к берегу, она вырастает порой до 50 м. Мало что может устоять против цунами на берегу. Человечество до сих пор не придумало ничего лучше, чем эвакуировать жителей прибреж- ных районов в глубь материка. 19
В отлив на Белом море морское дно сильно обнажается. При этом порой появляются даже новые острова. Человека, высадившегося на таком острове, ожидает неприятный сюрприз — через некоторое время, в прилив, остров исчезнет на его глазах. Точно так же в отлив может скрыться под водой целая бухта, оставив лодки на илистом дне Что такое Любой, кто бывал приливы на море, знает, и отливы? что вода подсту- пает к берегу на равное расстояние — то ближе, то дальше. На Черном море это замечает лишь внимательный наблюдатель. Зато на море Белом можно подплыть к острову в лодке, а через несколько часов обнаружить, что лодка лежит в грязи и обратно никак не уплыть — до воды добрая сотня метров. Понижение уровня воды в море на- зывается отливом, а повышение — приливом. Приливы вызываются прежде всего притяжением Луны. Сторона Земли, самая близкая к Луне, притягивается к ней сильнее всего, а самая даль- няя — слабее всего, отставая от цент- ра Земли. В результате вода океанов в этих местах поднимается над бере- гами и наступает прилив. Но чтобы повысился уровень воды, ей надо от- куда-то взяться. Вода перетекает из других частей океана, где происходит отлив. У океанских берегов, как пра- вило, два раза в сутки наблюдается прилив и два раза — отлив. Конечно, по сравнению с глубиной океана уровень воды при приливах и отливах изменяется ничтожно мало. Но для местных жителей он может оказаться весьма значительным. Так, самый высокий прилив — 18 м, как 5-этажный дом, — был зафиксирован в заливе Фанди на восточном побе- режье Северной Америки. Там, где берега пологие, вода во вре- мя прилива, не имея возможности подниматься вверх, разливается вширь на больших пространствах суши. Это случается и на Белом море, и у берегов Голландии, и во многих других местах. Какое давление воды в океане? Рассказывая об атмосферном давлении, мы го- ворили о том, от- куда оно берет- ся — слой воздуха давит на землю. Но если вся атмосфера давит так же, как 10-метровый слой воды, то какое же давление должно существовать на глубине океана?! Не трудно подсчи- тать. На дне Марианской впадины (в западной части Тихого океана, наибольшая глубина около 11 км) давление воды в 1100 раз превышает атмосферное. Правда, рыбы, живу- щие там, этого не чувствуют. Ведь давление внутри них точно такое же, как снаружи. А вот человеку, чтобы спуститься на такую глубину, нужен очень прочный аппарат батискаф, который сохраняет небольшой объем воздуха при атмосферном 20
В глубинах океанов так мало корма, что тамошние обитатели приобретают удивительные формы. У одних пасть или желудок в половину тела, у других есть фонарик, заманивающий добычу (справа) Человек давно и упорно осваивает подводный мир. Наиболее совершенные современные устройства для работы под водой: акваланг (в центре), изобретенный в 1943 г. Ж.И. Кусто и Э. Ганьяном для исследования верхних 40- 100-метровых слоев; батисфера (вверху слева), которую опускают на тросе с судна на глубину около 1 км; батискаф (внизу) - аппарат для самых больших глубин. Первый батискаф построил в 1948 г. О. Пикар. Он же и спустился в нем на дно Марианского желоба (глубина около 11 км) в Тихом океане давлении, защищая его от колос- сального давления снаружи. Самое удивительное, что на такой глубине тоже обитают рыбы. Сюда не доходит солнечный свет, а значит, не могут жить водоросли, составляющие основу питания большинства рыб. Поэтому прокормиться рыбам на глу- бине непросто. Часть глубоководных обитателей — хищники, другие пита- ются останками морских животных, опускающимися из верхних слоев. Кроме питания всем живым суще- ствам необходим кислород. В верхние слои океана кислород поступает пря- мо из атмосферы при перемешива- нии, а также выделяется водорослями. Но в морские глубины кислород таким образом попасть не может. Туда его доставляют морские течения, опуска- ющие верхние слои воды в глубину. Глубоководные обитатели приспосо- бились к недостатку света и пищи. Часть из них обзавелась органами чувств, позволяющими ориентиро- ваться в темноте. Другие светятся сами. Третьи плавают с вечно открытой пас- тью в надежде, что добыча рано или по- здно попадет туда сама. А некоторые научились жить у подводных вулканов, питаясь удивительными микроорга- низмами, получающими энергию для жизни не от Солнца, а от вулкана. 21
Ледник образуется из многолетнего спрессованного снега. Твердый лед может медленно ползти. При этом он ломается на изгибах, образуя ледопад, и тащит за собой камни — так появляется морена Где и как образуются ледники? Ледник — это природный лед, образовавшийся за много лет на В высочайших горах мира Гималаях всё гигантских размеров. Таков и ледопад Кхумбу на подходе к Эвересту На крутых склонах горы снег не задерживается, скапливаясь лишь в кулуарах и пологих местах суше из спрессованного снега. Где образуются ледники? Если лед многолетний, значит, он может суще- ствовать лишь там, где температура годами не поднимается выше О °C, — у полюсов и высоко в горах. Температура в тропосфере понижает- ся с высотой. Поднимаясь в горы, мы в конце концов попадаем в область, где снег не тает ни летом, ни зимой. Минимальная высота, на которой это происходит, называется снеговой ли- нией. В разных широтах снеговая ли- ния проходит на разной высоте. В Ан- тарктиде она спускается к уровню моря, на Кавказе проходит на высоте около 3000 м, а в Гималаях — почти на 5000 м над уровнем моря. Что же происходит со снегом, кото- рый падает на горы выше снеговой линии? На склонах он долго не задер- живается, а скатывается в виде снеж- ных лавин. А на горизонтальных уча- стках снег накапливается, спрессовы- вается и превращается в лед. Лед под давлением верхних слоев становится пластичным, как смола, и стекает вниз, в долины. При резких перегибах ледник ломается, образуя 22
Искрящийся ледовый поток спускается прямо к лесам, давая начало горной реке Шельфовые ледники Антарктиды — ледовые поля, достигающие сотен метров в толщину и тысяч километров в длину, - лежат на поверхности океана. Куски, которые отламываются от них, образуют гигантские столовые айсберги длиной до 100 км трещины. Там, где ледник стекает с высокой ступеньки, появляется зона, называемая ледопадом. Он отличает- Морские льды толщиной всего несколько метров, подталкиваемые ветром и волнами, нагромождаются друг на друга и образуют торосы. Преодолеть их порой не легче, чем горный ледопад (фрагмент картины К.Д. Фридриха «Гибель "Надежды"») ся от водопада, как ледник от реки. Река течет быстро, со скоростью не- сколько метров в минуту. Ледник пол- зет совсем медленно: несколько мет- ров в год. Вода в водопаде низверга- ется непрерывно. И в ледопаде лед, конечно, падает, но редко. Иная глы- ба льда может провисеть не один год, прежде чем обрушится. Тает лед очень медленно, поэтому лед- ники могут опускаться гораздо ниже снеговой линии, мирно соседствуя с пышными горными лугами. Тая, ледни- ки дают начало горным рекам. Но самые крупные ледники Земли находятся не в высоких горах, а у по- люсов. На Северном полюсе суши нет. Поэтому ледники образовались лишь на островах Северного Ледовитого океана. Например, на самом крупном острове Земли — Гренландии. Этот ледник сравним по размерам со всей Западной Европой. Однако Гренландский ледник — лишь второй по величине на Земле. Самый крупный находится в Антарктиде. Его площадь почти в два раза больше Ав- стралии и лишь в два раза меньше Африки. Толщина льда здесь дости- гает порой 4 км. Именно в этих двух ледниках содержатся основные запа- сы пресной воды планеты. Доползая до океана, антарктические ледники не останавливаются, а про- должают двигаться вперед,подталки- ваемые напирающими сзади масса- ми льда. Когда же под воздействием ветров и волн от ледника откалыва- ется глыба и начинает плавать по оке- ану самостоятельно, говорят, что об- разовался айсберг (в переводе с не- мецкого — ледяная гора). Не надо путать айсберг с льдиной. Толщина самых мощных морских льдин — 5_б м. Айсберг же — это дей- ствительно гора. Его толщина может достигать многих сотен метров, а дли- на превышать 100 км. Льдина обра- зуется в море. Значит, температура по 23
крайней мере нижнего ее края не бы- вает ниже -2 °C. Айсберг же — кусок ледника, возникшего при суровых морозах. Температура антарктичес- ких айсбергов — до -50-60 °C. Поэто- му они не тают годами. Идея отбук- сировать айсберг к Сахаре в качестве источника питьевой воды не выглядит такой уж фантастической. Антарктический айсберг поражает как своими размерами, так и живучестью. Трудно поверить, что подобное сооружение может когда-нибудь растаять в Южной Америке соединено с Ка- рибским морем. Да и в Японии есть целые цепочки озер разной степени солености, переходящие в конце кон- цов в морской залив. Во всяком случае, озеро — это природ- ный водоем на суше. Озера могут быть крохотными, несколько десятков мет- ров в длину. Такие озера часто встре- чаются высоко в горах. А самое боль- шое на Земле озеро — Каспийское море длиной более 1000 км, оно со- единяет между собой пять государств. В озера собирается дождевая вода и вода рек и ручьев. Поэтому они долж- ны располагаться в самых низких точ- ках местности. Ведь вода не может течь вверх! Однако и эти правила вы- полняются не всегда. Крупное (сотни километров в длину) озеро Титикака в Южной Америке лежит на высоте 3812 м над уровнем моря, а Мертвое море на Аравийском полуострове — ниже уровня моря на 400 м. Порой с самолета озера выглядят фантастически! Поверхность озера, в отличие от поверхности океана, может быть совершенно гладкой, образуя гигантское природное зеркало Какие Что такое озеро? бывают Трудно дать оп- озера? ределение этому простому поня- тию. Можно сказать, что озеро — при- родный водоем, со всех сторон окру- женный сушей. Но у большинства озер береговую линию разрывают впадающие в них (или вытекающие из них) реки. Хотелось бы сказать, что этот водоем пресный, но многие озе- ра соленые. Можно было бы утверж- дать, что они не соединяются с океа- ном, но гигантское озеро Маракайбо Чтобы хоть немного разобраться во всем этом разнообразии озер, надо понять, как они образуются. Безусловно, вода скапливается в ме- стах, которые немного ниже окружа- ющей местности и отделены барье- ром, даже невысоким. Большие, хоть и не очень глубокие прогибы в земной поверхности появились под 24
Вода Мертвого моря настолько плотная и соленая, что в ней практически невозможно утонуть - так хорошо она держит. Но и жить в ней тоже невозможно. Потому и называется это озеро Мертвым морем тяжестью ледника, который в древ- ности покрывал значительную часть суши. Сейчас на этом месте множе- ство озер. Финляндия, Карелия, Ка- нада могут соревноваться между со- бой за право называться страной озер. Порой кажется, что здесь воды больше, чем суши, — где кончаются озера, там начинаются небольшие речки, ручьи и болота. Все это — сле- ды древнего ледника. По-другому выглядят на карте озера, заполнившие впадины, которые об- разовались в местах глубоких разло- мов земной коры. Эти озера длин- ные, узкие и глубокие. К ним отно- сятся и глубочайшее в мире озеро Байкал, и целая цепь озер, «разла- мывающих» на части Африку, — Тан- ганьика, Ньяса и т. п. Горные озера заполняют высокогор- ные котловины. Случается и так, что озеро в горах возникает прямо на гла- зах — если горный обвал перегоражи- вает реку. Как правило, эти озера не- долговечны. Скопившаяся вода раз- мывает обвал, устремляясь в долину грязевым потоком — селем. Сарез- ское озеро на Памире, именно так об- разовавшееся в начале XX в., суще- ствует до сих пор и считается жемчу- жиной Памира. Высокогорные озера, заполняемые чаще всего ледниковой водой, быва- ют только пресными. Вода там такая чистая, без примесей, что пьющим ее людям необходимо употреблять зна- чительно больше соли, чем жителям долин, — ледниковая вода вымывает соль из организма. Зато озеро, распо- ложенное в самом низком месте на поверхности суши, содержит около 33% солей. В этом рассоле никто не выживет. Потому озеро и назвали Мертвым морем. Как же озера становятся солеными? Реки, впадающие в них, несут мно- жество всяческих примесей, подни- маемых с речного дна. Вода в неко- торых реках настолько мутная, что в стакане ее за ночь откладывается толстый слой осадка. При этом в воде остается еще множество растворен- ных примесей. Все это богатство река приносит в озеро. Если из озера вытекают реки, они не- сут примеси дальше. Но в бессточных озерах примесям деваться некуда, они накапливаются. Часто такие озе- ра расположены в жарких засушли- вых районах. Вода интенсивно испа- ряется, а примеси остаются, делая воду соленой. Таковы Каспийское, Аральское и Мертвое моря, озеро Балхаш и многие другие. Некоторые из таких озер находятся в местах, где дожди выпадают лишь в определенные месяцы года. Они так сильно меняют размеры, что даже на географических картах их контуры обозначают пунктиром. Например, озеро Чад в Африке за год может из- менить свою площадь в 2~3 раза. Цвет неглубоких озер зависит преж- де всего от их дна. Так, лесные озера чаще всего кажутся коричневыми, а горные — ярко-голубыми. Однако часто несколько мелких горных озер, расположенных в десятке метров друг от друга, имеют разную окрас- ку — синюю, зеленую, серую. Это за- висит, конечно, от веществ, раство- ренных в воде. 25
Литосфера — земная твердь Что находится в глубинах Земли? От поверхности Земли до ее цен- тра приблизи- тельно 6380 км. Это расстояние в 600 с лишним раз больше, чем глу- бина самой глубокой океанской впа- дины, высота самой высокой горы или толщина тропосферы. Получает- ся, что та часть нашей планеты, с ко- торой мы непосредственно соприка- саемся, ничтожно мала по сравнению с ее недоступными нам недрами. Человеческое любопытство, однако, невозможно ограничить рамками до- ступного. Исследуя внешние слои земной тверди, сотрясая Землю на- правленными взрывами и делая вы- воды на основе открытых законов природы, люди составили представ- ление о внутреннем «устройстве» Земли. Предполагается, что при приближе- нии к ее центру возрастают темпера- тура (она составляет в центре 5000- 6000 °C, как на поверхности Солнца), плотность вещества и давление внеш- них слоев. При столь высокой темпе- ратуре все известные вещества дол- жны были бы расплавиться. Но плав- лению препятствует невероятно высо- кое давление. Поэтому вероятно, что Земля в разрезе имеет следующую структуру. Сверху находится твердая земная кора толщиной 3—5 км под океанами и до 80 км под материками. Различа- ется она не только толщиной, но так- же составом и возрастом. Поэтому ученые выделяют два типа коры - океаническую и материковую. Ниже, до глубины около 2900 км, располагается мантия. Вещество это- го слоя пребывает в не встречающем- ся на поверхности Земли состоянии. Оно не твердое и не жидкое, способ- но очень медленно перемешиваться под воздействием внутреннего жара, как манная каша на плите. В верхней части мантии лежит очень тонкий слой вещества скорее жидкого, чем твердого. Этот слой называется асте- носферой (ослабленной сферой). Под мантией скрывается земное ядро. Верхняя его часть, испытывающая несколько меньшее давление, нахо- дится в жидком состоянии, а ниж- няя — в твердом. Слои Земли различаются по своим свойствам. Самая важная для нас верхняя часть Земли - литосфера отделена от нижней тонким слоем подплавленных горных пород - астеносферой, позволяющей литосфере скользить по поверхности Земли Что такое Астеносфера по- литосфера? зволяет лежа- щим над ней сло- ям скользить по поверхности плане- ты, и верхние слои ведут себя иначе, чем глубинные. Поэтому эти верхние слои, включающие земную кору и верхнюю часть мантии, получили осо- бое название — литосфера (каменная оболочка). Ниже астеносферы, как мы уже гово- рили, мантия находится в постоян- ном, но очень медленном движении. Часть мантии, нагретая в земных глу- 26
Карта движения литосферных плит (стрелками показано направление движения литосферных плит, желтым цветом — сейсмические зоны, треугольниками - вулканы). Литосфера расколота на несколько крупных плит, которые медленно движутся по поверхности Земли. В одних местах плиты упираются друг в друга, в других — подныривают одна под другую, в третьих — разъезжаются в разные стороны бинах до очень высокой температу- ры, расширяется и стремится наверх. А на ее место опускаются остывшие верхние слои. Эти перемещения ув- лекают за собой и литосферу, раска- лывая ее на части и заставляя обра- зовавшиеся плиты двигаться в разных направлениях по поверхности плане- ты. Они происходят крайне медлен- но, со скоростью несколько сантимет- ров в год. Но ученые научились заме- чать ничтожные изменения и по ним угадывать прошлое Земли и даже предсказывать ее будущее. Еще в начале XX в. немецкий геофи- зик Альфред Вегенер, изучая карту мира, заметил, что формы некоторых материков напоминают части разоб- ранной мозаики. Например, восточ- ный выступ Южной Америки вставил- ся бы в тот прогиб Африки, где сей- час находится Гвинейский залив. Так появилось предположение, что мате- рики эти составляли некогда единое целое. А в настоящий момент Амери- ка и Африка разъезжаются в стороны, увеличивая Атлантический океан. Однако земная кора не резиновая и не может растягиваться, заполняя со- бой океан. Восполнение недостатка материала происходит посредине Ат- лантического океана. Здесь вещество из земных глубин поднимается к по- верхности, застывает и образует но- вую океаническую земную кору. Если в одних местах планеты земная кора образуется, то в других она дол- жна исчезать. Иначе Земле пришлось бы непрерывно увеличиваться, чего не происходит. Там, где литосферные плиты упира- ются друг в друга, земная кора выдав- ливается вверх, образуя горы. Так возникли, например, Гималаи. Здесь Индо-Австралийская плита упирает- ся в Евразийскую, и на границе полу- острова Индостан появилась высо- чайшая горная система мира. Более того, Гималаи продолжают расти, так как движение литосферных плит пока не изменилось. Сталкиваясь, плиты могут вести себя и по-другому: одна плита поднырива- ет под другую. Тогда вместо гор обра- зуются глубокие разломы земной по- верхности. Это происходит у берегов Тихого океана, где расположен ряд глубочайших океанических впадин. 27
Вырывающиеся из-под земли газы создают канал - его называют жерлом вулкана - и выбрасывают куски пород высоко вверх. Падая на землю, эти камни насыпают аккуратную гору - конус вулкана Вулканический пепел поднимается порой на несколько километров, как и при этом извержении вулкана Алаид на Курильских островах Как Земные недра «работает» нам практически вулкан? недоступны. Но есть на Земле ме- ста, где человек может заглянуть в земное «нутро» и даже потрогать ве- щество, только что поднятое из глу- бин Земли. Это вулканы. Они возникают там, где литосфера не может аккуратно прикрыть земные глубины. Так, три четверти вулканов Земли расположены по берегам Тихо- го океана, где одна литосферная пли- та погружается под другую и затягива- ется в мантию. Эти вулканы образуют так называемое огненное кольцо, включающее вулканы восточного по- бережья Азии, западного побережья Америки, а также Антарктиды на юге и Алеутских островов на севере. Действующие вулканы есть в Средизем- номорье, также на стыке плит, и в Аф- рике, там, где целая пока Африканская плита грозит расколоться на части. Под- водные вулканы есть и в тех местах, где происходит образование новой океани- ческой коры и вещество мантии подни- мается на поверхность, например, по- среди Атлантического океана. Глубоко под вулканом подземный жар расплавляет горные породы, об- разуя магму. Скопление магмы созда- ет очаг вулкана. Под воздействием высокой температуры все жидкости, и прежде всего подземные воды, стремятся испариться. Это не всегда удается. Ведь объем испарившегося вещества почти в 1000 раз больше, чем жидкого. Такого пространства в недрах обычно нет. В результате маг- ма насыщается газами под большим давлением или пузырьками перегре- той жидкости. Когда давление изнут- ри превышает предел прочности ле- жащих сверху пород, газы прорыва- ются на поверхность. (Так вода, заки- певшая в закрытой кастрюле, сбрасы- вает с нее крышку.) Давление внизу немедленно падает, все перегретые жидкости закипают и устремляются вверх, вырывая на своем пути куски твердых пород и вытягивая за собой магму. Так происходит извержение вулкана. Высвободившиеся газы выбрасывают наверх крупные и мелкие камни, под- нимая их порой на высоту 10 км. Крупные камни называются вулкани- 28
У вулкана Карякского на Камчатке характерная для вулканов форма - аккуратный конус со срезанной вершиной ческими бомбами, а мелкие — вулка- ническим пеплом. Они сильно раска- лены (около 1000 °C) и потому светят- ся, как вольфрамовая проволока в обычной лампочке. Кажется, будто вулкан извергает огонь. Мельчайшие частицы пепла трутся друг о друга, накапливая электричес- кий заряд. Поэтому черную тучу вул- канического пепла часто пронизыва- ют молнии. После выброса газов давление в вул- кане падает и в подготовленный канал устремляется магма. Иногда она лишь Вулкан называют огнедышащей горой, а поток лавы похож на настоящую огненную реку. На самом деле лава не горит, это светятся раскаленные до 1000 °C горные породы поднимается наверх, не выходя на по- верхность. А иногда изливается на склоны вулкана, превращаясь в лаву— магму, вышедшую на поверхность и смешавшуюся с разными примесями. Лава бывает довольно жидкой или вязкой. В зависимости от этого она движется с большей или меньшей скоростью. Жидкая лава может спо- койно и быстро вытечь из старого вул- канического жерла, вязкая — застыть по дороге, создавая пробки в канале и мешая газам выйти. Тогда скапли- вающиеся газы могут вызвать новое извержение. Лава движется по склонам вулкана, сжигая все на своем пути и постепен- но остывая. При этом верхние ее слои могут уже застыть и превратиться в камень, а внутренние остаются жид- кими и продолжают течь по каменной трубке. Такие образования называют- ся лавовыми туннелями. Иногда сквозь отверстия в стенках такого тун- неля видна текущая раскаленная све- тящаяся масса. Ничто не в состоянии остановить лаву. Разве что море, которое быст- ро отнимает тепло и заставляет лаву застыть. Столкновение двух стихий регулярно происходит на Гавайских островах. Но однажды остановить лаву с помощью моря удалось и людям. Дело происходило в Исландии — на небольшом вулканическом острове в Атлантическом океане у Северного полярного круга. Лава медленно на- ползала на город. Жителей эвакуиро- вали. Но было очевидно, что дома по- гибнут. Люди решили спасти свой го- род. Мощные насосы качали морскую воду. Лаву поливали из шлангов, об- рушивая на нее тонны воды. Лава за- стыла и остановилась! К сожалению, этот случай единичный. Примеров, когда извержение вулка- на не только уничтожило город, но унесло тысячи человеческих жизней, гораздо больше. Это извержение вул- 29
кана Кракатау в Индонезии в XIX в., вулкана Мон-Пеле в Карибском море в начале XX в. и др. В последнее вре- мя вулканологи научились предска- зывать извержения, поэтому челове- ческих жертв, как правило, удается избежать. Но постройки, дороги, де- ревья гибнут, сжигаемые раскален- ным воздухом или лавовым потоком. Что такое В районах актив- гейзер? ной вулканичес- кой деятельнос- ти, рядом с действующими и потух- шими вулканами, происходят удиви- тельные явления. Подземный жар нагревает воды, находящиеся у по- верхности Земли, поэтому на месте обычных родников появляются горя- чие источники. В воде растворено множество веществ, поднятых вулка- ном из недр. Такие воды называют минеральными. Горячие газы также ищут себе выход на поверхность, об- В гейзере под толщей воды возникает высокое давление, которое не дает воде закипеть. Однако стоит чуть-чуть снизиться давлению или повыситься температуре, как вода начинает кипеть и на поверхность вырывается фонтан кипятка разуя фумаролы — отверстия, по ко- торым поднимаются подземные газы. В окрестностях вулкана часто пахнет серой — это выходят на поверхность сернистые газы. Если газы проходят через источник воды, получается га- зированная минеральная вода. Самые интересные фумаролы на вул- канах, покрытых снегом и льдом. Та- ков, например, действующий вулкан Эребус в Антарктике или потухший вулкан Эльбрус на Кавказе. Горячие газы растапливают снег и лед, обра- зуя теплые пещеры или фантастичес- кие снежные наросты. Но, пожалуй, самое удивительное, что можно увидеть в окрестностях вулкана, — это гейзеры. Представь, что ты идешь по речной долине и ви- дишь перед собой сухой бассейн с каменным дном и дырой посредине. Вдруг прямо на глазах бассейн запол- няется горячей водой, бурлит, а затем вверх выбрасывается фонтан кипят- ка. Едва ты успеваешь отбежать, что- бы не ошпариться кипятком, как представление заканчивается, фон- тан исчезает, а вода из бассейна ухо- дит в дыру. Ты осторожно возвраща- ешься, чтобы посмотреть, кто же так пошутил. Но как только ты подходишь к бассейну, все повторяется сначала. Как в фонтанах-шутихах. Что же происходит? Какой шутник прячется под землей? Там находится источник воды, нагре- ваемый подземным жаром до темпе- ратуры выше 100 °C. Почему же вода не кипит? Потому что она располага- ется в вертикальной трубке глубиной, положим, 20 м и нагрета до 120 °C. На такой глубине давление уже в три раза выше атмосферного и вода мо- жет кипеть лишь при температуре около 125 °C. Если посредине этой трубки есть дополнительный источ- ник тепла или выходы газов, способ- ных вытеснить часть воды и слегка понизить давление, вода начинает 30
Извержение гейзера на Камчатке кипеть. Образовавшийся пар вытес- няет воду на поверхность, давление падает еще больше, поэтому вся вода в трубке резко закипает и выбрасы- вается в воздух. На поверхности вода остывает, перестает кипеть и стекает обратно. Там она вновь нагревается, и процесс повторяется. Вода у вулканов сильно минерализо- вана. При кипении часть воды испа- ряется, а примеси оседают на дно. Эта накипь и создает каменное дно бас- сейна вокруг гейзера. Маленькие гейзеры извергаются ча- сто, с интервалом в 2~3 минуты. Боль- шие нагревают воду долго. Гейзер- великан на Камчатке фонтанирует раз в 40 минут, зато выбрасывает воду на высоту десятков метров. Самый большой гейзер был в Новой Зеландии — он подни- мал воду на высоту более 400 м. Но больше он не «рабо- тает». Кто же его «выключил»? Накипь. Она не только высти- лает дно бассейна, но и над- страивает в высоту трубку, в которой находится вода, Старинный китайский, сейсмограф. Драконы держат в пасти шарики, которые при малейшем колебании Земли падают в открытые рты лягушек ком давлении. увеличивая таким образом глуби- ну гейзера. Он становится слишком глубоким, давление на дне — слиш- ком большим, тепла уже не хватает на то, чтобы вскипятить воду при та- Почему происходят земле- трясения? Извержению вул- кана обязательно п редшествует лег- кое подрагивание земной поверхно- сти. Это расширившиеся под землей горячие газы ищут выхода, вызывая легкое землетрясение. Землетрясения происходят значи- тельно чаще, чем извержения вулка- нов. Основной их причиной является движение литосферных плит. Там, где плиты упираются друг в друга, в гор- ных породах существует постоянное напряжение. Время от времени оно разряжается разрывом слоев земной коры, вызывая землетрясения. Если мы посмотрим на карту сейсми- ческих зон Земли (областей, где зем- летрясения происходят особенно ча- сто), то увидим, что она совпадает с картой литосферных плит. Землетря- сения здесь — дело привычное. К со- жалению, предсказать их почти не- возможно. Поэтому каждый год мы узнаем о новых катастрофах с чело- веческими жертвами. Но люди не покидают привычные места. Большая часть сейсмических зон расположена в благодатных уголках планеты — в Средиземномо- рье, на огромном побережье Тихо- го океана, экваториальных островах между Азией и Австралией. За пра- во жить в этих теплых местах с бо- гатой почвой люди расплачиваются постоянным риском. Колебания почвы происходят и вдали от сейсмических зон. Так, например, в Москве в последнее время провалива- ются под землю дома, вызывая сотря- сение почвы. При этом жители сосед- них районов ничего особенного не ощущают, а для-обитателей постра- давшего дома такое событие, конеч- но, настоящая катастрофа. Провалы в Москве вызваны перенасыщенностью столичной земли строениями и под- земными пустотами. В менее обжитых 31
В декабре 1988 г. в Армении в городе Спитаке произошло катастрофическое землетрясение, унесшее 30 тысяч человеческих жизней Одиноко стоящие высокие горы, как на этой гравюре К. Хокусая, обычно созданы вулканами В результате выветривания камни разрушаются, принимая причудливые формы местах планеты небольшие землетря- сения вызываются обрушением при- родных пещер. В XX в. нередко причиной землетря- сений становятся добыча нефти, под- земные взрывы, разработка полезных ископаемых. Человек должен тщательно взвеши- вать возможное влияние своей дея- тельности на окружающую среду. Сделать это нелегко, слишком много всего нужно учитывать. Поэтому и по- явилась в XX в. наука об окружающей среде — экология. Как Литосферные образуются и плиты движутся разрушаются по поверхности горы? Земли. Там, где плиты упираются друг в друга, образуются горы. Пока плиты сохраняют направление свое- го движения, горы продолжают рас- ти. Такие горы — Гималаи и Памир, Анды и Альпы — называются молоды- ми. На стыках плит возникают горные хребты, напоминающие складки зем- ной поверхности. Есть на свете и одиноко стоящие горы. Это, как правило, действующие или потухшие вулканы. Классически пра- вильным конусом высотой 3776 м возвышается над океаном священная гора Японии Фудзияма. На рекорд- ную высоту — 5895 м — вздымается над плоскогорьями Африки вулкан Килиманджаро. Высочайшая верши- на Кавказа Эльбрус (5642 м) — потух- ший вулкан, и расположен он не в Главном Кавказском хребте, а от- дельно, чуть севернее. Действующие вулканы, как и моло- дые горы, продолжают расти. Од- нако вулкан может «уснуть», а ли- тосферные плиты — изменить свое движение. Тогда горы постепенно разрушаются, становясь все ниже и сглаженнее. Такие горы — Урал, горы Скандинавии и Кольского по-
Пемзовый каньон Кутхины Баты на Камчатке. Вода, ветер, перепады температуры крошат даже самые прочные скалы. В трещинах камней закрепляются растения — они довершают разрушение луострова - называются старыми. Какие же силы разрушают горы? Ко- нечно, это могут быть землетрясения и извержения вулканов, но значи- тельно вернее, хоть и медленнее, раз- рушают горы вода и ветер. Вода в виде капель дождя, ручьев, могучих горных рек и ледников смы- вает мелкие и крупные камни в доли- ны. Так же поступает и ветер. Гладкая скала может разрушиться от перепа- дов температуры. Попробуй-ка на- лить кипяток в холодную стеклянную банку! Банка лопнет. То же происхо- дит и со скалами. Конечно, перепады температуры там не такие резкие. Зато воздействуют они на протяжении веков и тысячелетий. В образовавшиеся трещины затекает дождевая вода. В горах часто даже в жаркие дни температура ночью опус- кается ниже нуля. Поэтому ночью по- павшая в трещину вода замерзает. Что происходит с водой при замер- зании? Она расширяется, так как плотность льда меньше плотности воды. Так, если в сильный мороз вы- ставить бутылку с водой на балкон, образовавшийся лед разорвет ее. Точно так же лед, образующийся в трещинах камней, расширяет эти трещины, ломая камни. Вода может растворять некоторые горные породы, образуя пещеры, разрушающие горы изнутри. На поверхности камней, покрытых трещинами, закрепляются растения, которые крушат камни. Гималаи. Движение литосферных плит создает протяженные горные хребты 33
Река при разливах затопляет огромное пространство, образуя пойму Как вода и ветер изменяют рельеф равнин? Река несет частички грунта. Они оседают на препятствиях, создавая отмели и острова Если вода и ветер разрушают горы, то не лучше они ведут себя и на равнине. С той лишь разницей, что здесь чаще встречаются мягкие по- роды, поэтому результат деятельности воды и ветра можно заметить быстрее. Тебе, вероятно, приходилось наблю- дать потоки воды, текущие по глини- стой почве после сильного дождя. Вода мутная, так как она несет мно- жество частичек размытого ею грун- та. Легко догадаться, что так вода раз- мывает почву, создавая русла рек и овраги. Там, где вода течет по твердым поро- дам, она размывает узкий проход в камнях, образуя каньоны. Если же почва мягкая, вода в сильный дождь или при таянии снегов разливается широко, смывая слой грунта с боль- шой поверхности. Так появляется пойма реки. Вода может не только размывать грунт, но кое-где и достраивать его. В самом деле, если на пути воды, не- сущей множество мелких частичек, попадется камень, куст или иное препятствие, она замедлит свой бег и часть ее ноши осядет на препят- ствии. Так возникают отмели и це- 34
Ветер в пустыне разрушает скалы. Он срывает мелкие камни и обрушивает их на крупные, надраивает скалы песком, как наждачной бумагой « В скалистой местности вода течет по узкому руслу, постоянно углубляя его. Так возникает каньон — узкая долина с крутыми берегами лые острова. Особенно это заметно в устьях мощных рек, впадающих в океан. Морская вода быстро осажда- ет речную муть. Таким образом си- бирская река Лена из мягкой тунд- ровой почвы выстроила полуостров, размеры которого сравнимы со средней европейской страной. А многочисленные реки Северной Америки создали вдоль побережья Мексиканского залива целую поло- су мелких островов. В пустынях, где вода редкость, роль разрушителя и созидателя берет на себя ветер. Это он насыпает из песка огромные барханы — песчаные хол- мы, которые медленно перемещают- ся по пустыне. Ветер, несущий пес- чинки, ударяется о камни, протирая их потоками песка, как наждачной бумагой, и в безводной пустыне воз- никают фантастические скалы, похо- жие на прибрежные, изъеденные морской водой. Мягкие породы раз- рушаются быстрее, твердые — мед- леннее. В результате ветер создает причудливые арки, окна, «грибы», которые могут показаться творением человеческих рук. Барханы - серповидные песчаные холмы высотой до 150 м, движущиеся по пустыне со скоростью до сотен метров в год 35
Жизнь на Земле Полудрагоценный камень яшма образуется из спрессовавшихся на морском дне скелетов простейших Так выглядят под микроскопом бактерии, вызывающие сальмонелез Кто живет Изучает все жи- на Земле? вое на Земле на- ука биология. Разнообразие видов живого столь велико, что вплоть до XIX в. биологи в основном систематизировали раз- личные формы жизни. То есть откры- вали новые виды живого и расклады- вали их по полочкам так, чтобы наве- сти порядок в этом разнообразии. Попробуем и мы поступить так же. Выясним, какие виды жизни суще- ствуют на Земле. Современная биология, как правило, делит все живое на пять крупных царств. Бактерии Это самые мелкие и, веро- ятно, древнейшие организмы на Зем- ле. Бактерия состоит всего из одной клетки, у которой нет даже ядра — не- обходимого атрибута всех иных форм жизни. Хочется назвать бактерии при- митивными. Однако эти организмы живут миллиарды лет. За это время многие более крупные и развитые обитатели Земли (вроде динозавров) успели появиться и навсегда исчез- нуть. А бактерии живут себе и живут. Так человеку ли, насчитывающему менее миллиона лет от роду, но уже готовому стереть себя с лица Земли, обвинять бактерии в примитивности? Простейшие К этому царству относят все одноклеточные организмы с яд- ром. Это царство биологи выделили недавно. Раньше говорили об одно- клеточных грибах, животных и водо- рослях. Простейшие крупнее бакте- рий и более сложно устроены. Одних простейших можно выловить в бли- жайшей луже и разглядеть под мик- роскопом. Другие обитают в морях. Это из их скелетов образуются мел и яшма. Скелеты радиолярий потряса- юще красивы под микроскопом - напоминают короны, лампы, резные украшения. Но куда интереснее на- блюдать за жизнью простейших. Ин- фузория туфелька перемещается по воде, обмахиваясь покрывающими ее ресничками. Амебы постоянно ме- няют свою форму. Некоторые про- стейшие светятся в темноте. Растения К этому царству относятся организмы, способные создавать пи- тательные вещества из углекислого газа, воды и разных минеральных до- бавок, используя энергию солнечно- 36
Гигантский носорог — растительноядное животное Коралловые полипы — тоже животные го света. Велико их разнообразие на Земле! Это и мельчайшие водоросли, различимые лишь в микроскоп, и ги- гантская секвойя высотой 83 м, с об- хватом ствола около 25 м. Всем изве- стные культурные помидоры живут всего одно лето, но у некоторых сор- тов успевают отрасти многометровые побеги. А вот самое долгоживущее из известных растений — долговечная сосна прожила на свете 5100 лет, но выросла всего до 10 м. Растения при- спосабливаются к жаре пустыни и хо- лоду тундры, к их бедным почвам. Есть на Земле и растения-хищники, высасывающие минеральные веще- ства из зазевавшихся насекомых. Животные К животным относятся многоклеточные организмы, которые не способны сами создавать пита- тельные вещества и вынуждены по- треблять готовые, созданные расте- ниями. Эти животные — растительно- ядные. Те же, что потребляют пита- тельные вещества, образовавшиеся в организме других животных, называ- ются хищниками. Животные могут обитать в местах, не- доступных растениям, которым для жизни необходим свет. Скажем, в океане растения встречаются лишь в верхних слоях, а животные заселили его до самого дна. Растениям необхо- Крокусы - представители царства растений А все глубоководные рыбы — хищники или трупоеды 37
димо, чтобы хоть изредка температу- ра поднималась выше точки замерза- ния воды. Теплокровным животным (птицам и зверям) это не обязатель- но. Поэтому они встречаются и у Се- верного полюса, и у побережья Ан- тарктиды. Что касается размеров, то пресноводную гидру можно рассмот- реть лишь в микроскоп, а крупнейшее из животных — синий кит достигал 33 м в длину и весил около 200 т. Грибы Это не растения, так как сами не производят питательных веществ, и не животные, так как устроены ина- че. Гриб состоит из мельчайших ни- тей, располагающихся внутри почвы, дерева или другого субстрата, на ко- тором он произрастает. Эти нити впи- тывают питательные вещества всей своей поверхностью. Грибы, состоя- щие из ножки и шляпки, которые мы собираем в лесу, — это лишь плодо- вые тела грибов. В них созревают спо- ры, необходимые грибам для раз- Грибы перерабатывают погибшие растения, возвращая необходимые химические элементы в почву множения. Те, кому приходилось на- ступать на перезревший гриб-дожде- вик, знают, как распространяются его споры — во все стороны расходится легкий коричнево-зеленый дымок, отчего гриб этот иногда называют де- душкиным табаком. Что такое Все виды орга- биосфера? низмов существу- ют в тесной связи друг с другом и с окружающим миром. В самом деле, не может же олень про- жить без растений, а эти самые расте- ния — без почвы, воды и солнца. Так жизнь на Земле образует замкнутую систему, в которой каждый организм занимает свое, точно определенное место. Это и позволяет нам говорить о биосфере — живой оболочке Земли. Попробуем разобраться в том, какое место занимают разные организмы в этой стройной системе. Растения - основа жизни на Земле. Ведь только они создают органические веще- ства, из которых «сделаны» все обита- тели Земли. Растениям для жизни необ- ходимы кислород, углекислый газ, вода, свет и минеральные добавки. Травоядные животные питаются тра- вой, вдыхают кислород и выдыхают уг- лекислый газ, удобряют почву, на ко- торой растет трава. Насекомые опыля- ют цветки растений и пьют их нектар. Хищники поедают травоядных. Каза- лось бы, без хищников природа впол- не могла бы обойтись. Но это не так. Хищникам проще всего поймать сла- бых животных. Это вынуждает траво- ядных становиться более сильными и ловкими. Кроме того, без хищников травоядные могут так размножиться, что съедят всю растительность на больших пространствах, губя тем са- мым самих себя и окружающую при- роду. Были такие примеры в истории. Несколько веков назад моряки-ев- ропейцы, совершавшие плавание че- рез Тихий океан, завезли на Галапа- госские острова коз в надежде, что козы там приживутся и в будущем здесь можно будет запасаться их мя- сом для долгого пути через океан. Козы и правда прижились. Но хищ- ников, способных справиться с ними, на острове не оказалось. В ре- зультате козы буквально съели ост- рова, превратив их в голые скалы. Мы выяснили, какую роль играют жи- вотные и растения. А какова роль пред- ставителей трех других царств? Растения получают из почвы различ- ные химические элементы. Запасы их 38
Все химические элементы «путешествуют» в биосфере по замкнутым циклам, поочередно входя в состав организмов различных царств биосферы В дождевых экваториальных лесах всегда жарко и влажно (вверху справа). Деревья тянутся ввысь, борясь с конкурентами за место под солнцем почве нужно возобновлять. Как это делает природа? Растения и животные со временем погибают. Их останки содержат все необходимые химические элементы. Нужно лишь извлечь их из сложных химических соединений, составляю- щих организм. Эту работу выполняют бактерии и грибы. Что касается простейших, то они яв- ляются прародителями трех других царств — растений, животных и гри- бов — и выполняют в биосфере роль их представителей. жарко и каждый день идет дождь. Здесь возникает природное сообще- ство дождевой лес. Деревья выраста- ют очень высокими, стремясь к солн- цу и борясь с конкурентами, закрыва- ющими их своими ветвями. Раскинув кроны, они почти не пропускают свет к земле. Слой почвы, на которой рас- тут эти деревья, как ни странно, тонок. Ведь почва вымывается ежедневными дождями и «съедается» многочислен- ными растениями. Чтобы удержаться, высокие деревья отращивают подпор- ки — досковидные корни. Слой почвы в дождевых лесах очень тонок. Удержаться на нем деревьям помогают особые досковидные корни Какие природные сообщества есть на Земле? представители Итак, чтобы при- родное сообще- ство нормально существовало, в нем должны присутствовать различных царств биосферы. Но кто конкретно будет жить в данном месте, зависит преж- де всего от климата. Поэтому приня- то выделять природные сообщества, соответствующие природным зонам. Поговорим о некоторых из них. Бога- че всего жизнь у экватора, где всегда 39
Жаба томатный узкорот (вверху слева) и попугай розелла (внизу слева) обитают в жарких и влажных местах планеты Тропический дождевой лес может расти только там, где высокие температуры сочетаются с большим количеством осадков, которые выпадают равномерно в течение всего года. Самые непроходимые дождевые леса встречаются по берегам рек Растения, которым не хватило земли и света, закрепляются на сородичах. Лианы, хоть их корни и уходят в поч- ву, ползут вверх, опираясь на дере- вья. Другие растения устраиваются на ветвях деревьев, прямо с них или из влажного воздуха получая необходи- мые вещества. Третьи растения пара- зитируют на деревьях, вытягивая соки из их веток, стволов или корней. На всех ярусах экваториального леса обитают и животные. Есть среди них такие, которые почти никогда не спус- каются на землю. Жизнь в дождевых лесах бьет клю- чом: идет непрерывная борьба с кон- курентами. Наверное, поэтому здесь так много колючих и ядовитых расте- ний и животных. Гораздо больше, чем в наших северных лесах, где прихо- дится в основном бороться с клима- том, а не с конкурентами. Там, где тепла много, но периоды дож- дей чередуются с периодами засухи. Бутылочное дерево растет в австралийских саваннах. В своем стволе оно запасает воду, благодаря которой может пережить засуху пролегают джунгли. В этих лесах раз- нообразие жизни не столь велико, но света и простора чуть больше. В тех местах тропического пояса, где влаги еще меньше, раскинулась са- ванна — высокотравная степь с редки- ми деревьями, стойкими к засухе. Очень любопытно, как деревья при- спосабливаются к засухе. Одни сбра- 40
Все обитатели пустынь решают две главные проблемы: как достать воду и как спастись от жары. Жук-чернотелка из пустыни Намиб собирает росу на свое брюшко, дожидаясь, пока она стечет ему в рот Стада зебр кочуют по саваннам Африки сывают листья, с поверхности которых испаряется слишком много драгоцен- ной влаги. Другие — баобабы в Афри- ке и бутылочные деревья в Австра- лии — запасают воду внутри ствола. Травы, вырастающие в периоды дож- дей, привлекают огромные стада ко- пытных животных. Зебры, антилопы, жирафы кочуют по Африке в поисках воды и травы. За травоядными следу- ют хищники — львы, гепарды, гиены. Там, где влаги совсем мало, начина- ется зона пустынь. Но и здесь живут растения — они достают корнями воду с большой глубины. Конечно, вместо широких листьев они покрыты колюч- ками, не позволяющими влаге испа- ряться. К таким растениям страшно 41
Тайга и ее «хозяева». Если в Сибири «хозяином тайги» называют медведя, то в тайге уссурийской так величают самого крупного и сильного хищника — тигра прикоснуться даже в перчатках. Но желудок верблюда переваривает и такое неаппетитное блюдо. Песок в пустыне порой накаляется до 70 °C. Жить в таких условиях невоз- можно. Поэтому малочисленные жи- вотные зарываются в землю, где тем- пература хоть немного ниже. Оригинально приспособился добы- вать влагу жук-чернотелка из афри- канской пустыни Намиб. Здесь дождей почти не бывает, зато часто наполза- ют туманы с океана. Жук собирает росу на тельце и наклоняется так, чтобы влага стекала с брюшка прямо в рот. Обитателям районов, расположен- ных далеко от экватора (широколи- ственные и смешанные леса, тайга), редко приходится бороться с жарой, но зато часто — с холодом. Здесь де- ревья сбрасывают листву на зиму. Ос- таются зелеными лишь хвойные, чьи иголки защищены прочным воско- вым покрытием. Все насекомые, зем- новодные и пресмыкающиеся впада- ют в зимнюю спячку. Так же поступа- ют и некоторые звери, которым труд- но найти корм зимой. Часть птиц уле- тает в теплые края. Оставшиеся пита- ются семенами хвойных деревьев или насекомыми, добытыми из их «зим- них квартир» под корой. 42
южных окраинах тундры, — настоя- щее дерево, с деревянным стволом и ветвями. Только ствол не поднимает- ся вверх, а стелится по земле. Растет карликовая береза лишь в течение короткого тундрового лета. Осталь- ное время года пережидает суровую зиму. Поэтому и растет она очень медленно. В стволе карликовой бере- Тундра летом. За короткое лето тундра покрывается сплошным ковром из растений (справа) Сложнее всего приспособиться к хо- лодам обитателям тундры, где почва освобождается от снега на 1~3 меся- ца. Карликовая береза, живущая на зы толщиной 2 см можно насчитать не меньше годичных колец, чем в ство- ле ее высокой и стройной тезки из зоны смешанных лесов. Обитатели тундры — куропатка и песец 43
Человек на Земле Чем человек отличается от других животных? Человек — живое существо, обита- ющее на Земле, представитель ее биосферы, и от- носится он к царству животных. Од- нако от других животных мы суще- ственно отличаемся хотя бы тем, что ни один другой представитель био- К сожалению, за десятки тысяч лет су- ществования человек не установил тес- ных контактов со своими соседями по планете. Мы не знаем даже, о чем ду- мает домашняя собака, не говоря уж о муравьях, ведущих сложноорганизо- ванную общественную жизнь. Поэтому человек часто полагает, что он — един- ственное мыслящее существо на Земле. Как мы похожи! Обезьяна и один из величайших мыслителей человечества, создатель теории относительности Альберт Эйнштейн сферы не в состоянии так сильно из- менить среду своего обитания. Посмотрим, что отличает людей от остальных представителей царства животных. Прежде всего, наш мозг. Мозг взрос- лого человека примерно в три раза больше мозга шимпанзе, одного из наших ближайших и умнейших род- ственников. Далее, способность пере- двигаться на двух конечностях, бла- годаря которой освободились две другие конечности. А на них развита гибкая кисть, позволяющая выпол- нять мелкие и точные работы (вдеть нитку в иголку обезьяне не под силу!). И наконец, человек обладает разви- той речью, способной передать слож- ные понятия. Возможно, так оно и есть. Во всяком случае, нам известно, что человек об- ладает способностью размышлять о том, что не имеет непосредственного отношения к его выживанию. Эту спо- собность называют абстрактным мышлением. В результате человек смог создать цивилизацию, развить культуру, изучить далекие звезды, написать прекрасные картины, книги и симфонии, победить многие болез- ни, холод и голод. Обычно биосфера сама регулирует численность различных организмов. Но человек пытается идти наперекор законам природы. Сейчас на Земле проживает примерно в 1000 раз боль- ше людей, чем может прокормить дикая природа. 44
Целлюлозно- бумажная промышленность отравляет прилегающие водоемы. Здесь видны результаты ее работы в Китае. И в России есть много целлюлозно- бумажных комбинатов. Один из них построен на берегах Байкала, жемчужины России Многочисленные трубы этого завода выбрасывают в воздух ядовитые газы, а в реку - отходы производства Как человек изменяет Землю? На протяжении нескольких тысяч лет своего суще- ствования чело- век изменял окружающую среду. Рубил деревья для строительства домов и их отопления, вырубал леса, чтобы осво- бодить почву под посевы, бурил шах- ты для добычи полезных ископаемых, осушал участки болот, выводил новые сорта растений и породы животных. Но резких изменений не происходи- ло вплоть до XIX в. Активно исполь- зовать научные достижения челове- чество стало в последние два века. В результате началась промышленная революция. Задымили заводы, по- мчались автомобили, автомобиль- ные и железные дороги оплели пла- нету сплошной сетью, взлетели пер- вые самолеты, и, наконец, взорва- лись первые атомные и водородные бомбы. И только тогда люди впервые задумались: а туда ли мы идем? В самом деле, стало ясно, что ядерным оружием можно не только уничтожить противника, но и нанести непоправи- мый вред всей Земле, а значит, и все- му человеческому роду. На протяже- нии полувека, прошедшего с момента взрыва первой атомной бомбы, поли- тики мира пытаются договориться между собой о том, что Землю все- таки взрывать не стоит. Но за это время выяснилось, что мы можем уничтожить жизнь на Земле, ничего и не взрывая. Ведь выхлопные газы машин, ядовитые дымы завод- ских труб никуда не исчезают. Они на- капливаются в атмосфере. Более того, даже нефть, не созданная человеком, а добытая из глубин Земли, если ее пролить в море, способна уничтожить огромное число морских обитателей: пленка нефти не пропускает кислород под воду — рыбы задыхаются. Мор- ские птицы, испачкавшиеся в нефти, гибнут от холода и голода. 45
Клубы ядовитого дыма от горящей нефти застилают небо над Персидским заливом Эта птица погибла, искупавшись в пролитой на воду нефти Мы осушаем болота — гибнут обита- тели болот; мы прокладываем доро- ги — гибнет жизнь в полосе вокруг них; мы вырубаем дождевые леса под банановые плантации - гибнет не только лесное сообщество, но и тон- кий слой почвы. На Земле уже не осталось диких мест, куда не дошла цивилизация. Даже в самые глухие уголки добира- ются радиоволны, несущие инфор- мацию о событиях во всем мире. По- лучив комфорт, человечество на- всегда лишило себя покоя. Так безжалостно уничтожаются леса Амазонки 46
Один из способов выживания человечества на Земле — освоение новых, экологически чистых источников энергии. Эти электростанции используют энергию солнечного света (слева) и ветра (справа). А сейчас ученые думают над созданием экологически чистого электромобиля (внизу слева) Можно ли жить в гармонии с природой? Никто не задает такой вопрос, если дело касает- ся дуба, зебры или льва. Они Думаешь, это цирк или детский городок? Нет, это мусоросжигательный завод в Вене! всегда существуют в гармонии с при- родой. Но люди противопоставили себя природе, а теперь обнаружили, что жить, постоянно покоряя ее, нельзя. Нужно учиться с ней договариваться, ведь в конце концов мы - ее часть. Что же делать? Человечество не мо- жет вернуться в первобытное состоя- ние и сдаться на милость Природы — нас уже слишком много. Мы не про- кормимся охотой и собирательством, как наши далекие предки. Значит, нужно все силы науки исполь- зовать для решения проблем выжи- вания человека в мире с природой. Искать новые источники энергии, разрабатывать энергосберегающие технологии, продумывать способы восстановления плодородия почвы. Но самое сложное не в этом. Нам всегда кажется, что эти проблемы кто-то должен решать за нас. А вот подумай: сможешь ли ты отказаться от нового платья и починить старое? Это не модно, но сэкономит матери- алы и энергию, необходи- мые для произ- водства но- вых вещей. Проблем такого рода много, решение их не найдено. Но важно понять, что выживание человечества на Земле зависит от каждого из нас.
Бочкова Ольга Б 86 Земля. - М.: СЛОВО/SLOVO, 2000. - 48 стр., илл. ISBN 5-85050-484-2 Эта книга из серии «Что есть что» рассказывает о планете Земля: ее недрах, небе, Мировом океане, процессах, происходящих в атмосфере, гидросфере и литосфере, о том, как разнообразные существа, населяющие Землю, приспособились к жизни на ней, о нынешнем состоянии экологии. Для детей школьного возраста. Научно-популярное издание для детей Ольга Алексеевна Бочкова ЗЕМЛЯ Макет М.В. Фокина Редактор Е.Б. Аузан Корректор А.В. Федина Художественный редактор Ю.С. Саевич Компьютерная верстка: А.Н. Поляков Сканирование и обработка иллюстраций: М.А. Михальчук, Схемы: Д.Н. Логашков (стр. 5-10,14, 16, 18, 26, 27), Е.Ю. Герчук (стр. 22, 28, 39) Подбор иллюстраций: М.Г. Пейда Фотографии. В.А. Аузан (стр. 22 внизу, 24 внизу, 47 внизу); Ю.Т. Васьковский (стр. 17 внизу); Н.А. Власова (стр. 7); А.Ю. Лохов (стр. 13 внизу, 34 вверху справа, 35 внизу, 42 вверху справа, 43 вверху); А.И. Мухин (стр. 32 внизу, 34 вверху слева, 37 вверху слева, 38, 40, 41 внизу, 42 слева и внизу справа); С.Д. Павловский (стр. 20); Л.М. Пасенюк (стр. 43 внизу); РИА «Новости» (стр. 11 вверху, 22 вверху, 28, 29, 31, 32 вверху, 33 вверху) / СЛОВО/SLOVO 109147, Москва, Воронцовская ул., 41. Тел. (095) 911-2250, 911-0552, тел./факс (095) 912-0086. e-mail: slovo-pub@mtu-net.ru Книга напечатана на бумаге, отбеленной бесхлорным способом. © СЛОВО/SLOVO, 2000 Исключительное право на издание и распространение книги принадлежит издательству СЛОВО/SLOVO. Перепечатка книги или ее фрагментов в любой форме и любыми способами, электронными или механическими, включая фотокопирование, запись на пленку, или любыми воспроизводящими информацию системами только с письменного разрешения издательства СЛОВО/SLOVO.
что что это энциклопедия, которую легко читать. В каждом томе — замечательные иллюстрации и увлекательный текст. Авторы книг - известные отечественные специалисты. Именно поэтому «Что есть что» — самая популярная энциклопедическая серия для юных читателей. «ЧТО ЕСТЬ ЧТО» Легкое чтение — серьезные знания Из книги «Земля» ты узнаешь: • Что находится в недрах Земли? • Как растут и разрушаются горы? • Почему происходят землетрясения? • Где и как образуются ледники? и о многом другом. В этой серии: Небо Деньги России Семь чудес света Древняя Русь Мавры Планеты Мифы славян Земля ISBN 5-85050-484-2 9 785850 504847 СЛОВО/SLOVO