Учебное пособие: Физическая география Орленок Курков

В.В. Орлёнок,

А.А. Курков, П.П. Кучерявый, С.Н.Тупикин

ФИЗИЧЕСКАЯ ГЕОГРАФИЯ

Калининград

1998

В.В. Орлёнок,

А.А. Курков, П.П. Кучерявый, С.Н.Тупикин

ФИЗИЧЕСКАЯ ГЕОГРАФИЯ

Учебное пособие

Калининград

1998

УДК 911.2

Орлёнок В.В., Курков А.А., Кучерявый П.П., Тупикин С.Н. Физическая география: Учебное пособие / Под ред. В.В. Орлёнка. Калининград, 1998. - 480 с. - ISBN 5-88874-096-9.

В учебном пособии представлены материалы по различным направлениям современной географической науки - строению солнечной системы и Земли, атмосфере и климату, гидрологии, физической географии материков, экологии и т.д. Освещены вопросы истории географической науки; дана географическая характеристика Калининградской области.

Предназначено для специализированных 10-11 классов средних школ, лицеев и гимназий, а также для поступающих на естественнонаучные факультеты университетов и пединститутов - географический, геологический, гидрометеорологический, экологический и др.

Научный редактор - доктор геолого-минералогических наук, профессор Калининградского государственного университета В.В. Орлёнок.

В написании книги принимали участие Е.В. Краснов, И.И. Волкова, Г.М. Баринова, В.И. Саускан, О.И. Рябкова, С.И. Зотов (“Рациональное использование природных ресурсов и охрана природы”); Г.Н. Ельцина (“Земная кора”); Л.А. Гимбицкая (“Географическая номенклатура”).

Рецензент - доктор геолого-минералогических наук, профессор Ю.П. Се­ливерстов (Санкт-Петербургский государственный университет).

Вячеслав Владимирович Орлёнок, Алексей Алексеевич Курков,

Павел Петрович Кучерявый, Станислав Николаевич Тупикин

ФИЗИЧЕСКАЯ ГЕОГРАФИЯ

Учебное пособие

Научный редактор Вячеслав Владимирович Орлёнок

Лицензия №020345 от 14.01.1997 г.

Редакторы Н.Н. Мартынюк, Л.Г. Ванцева.

Технический редактор Н.Н. Николаева. Корректор Л.Г. Владимирова.

Оригинал-макет Д.В. Голубина, И.А. Хрусталева.

Подписано в печать 24.04.1998 г. Формат 70´100 ¹ /₁₆ .

Бумага для множительных аппаратов. Усл. печ. л. 30,0.

Уч.-изд. л. 35,5. Тираж 1000 экз. Заказ .

Калининградский государственный университет,

236041, г. Калининград, ул. А.Невского, 14.

Отпечатано в ГИПП “Янтарный сказ”,

236000, г. Калининград, ул. К. Маркса, 18

ДЛЯ ЗАМЕТОК

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ

Предлагаемое учебное пособие по физической географии не повторяет и не дополняет школьный курс этой дисциплины, который завершается в 8 классе. Дальнейшее взросление и формирование личности подростка, сопровождающееся накоплением и углублением знаний фундаментальных законов природы, подводит к необходимости более высокого уровня познания и осмысления окружающего мира Земли, закономерностей его строения и развития.

Вот уже много лет 17-18-летние молодые люди поступают на естественнонаучные факультеты вузов, взяв для экзамена по географии за основу информацию, предназначенную для изучения 14-летними школьниками. Такой уровень знания географии сегодня никого не устраивает.

Современная география - это многоотраслевая наука, включающая океанологию, гидрометеорологию, гидрологию, биогеографию, геоморфологию, геодезию и картографию, экологию, социальную и экономическую географию и др. Уже один только этот перечень показывает обширность интересов географической науки и ее способность решать самые разнообразные и сложные проблемы, охватывающие все стороны природных и социальных явлений.

Учебное пособие призвано в какой-то мере уменьшить разрыв между школьной и вузовской географией и поэтому является своеобразным мостом между ними. Это позволяет использовать его в качестве учебного пособия в специализированных старших классах средних школ и на подготовительных отделениях. Оно будет полезно также студентам младших курсов географических факультетов университетов и педагогических вузов, учителям средних школ. Значительная часть учебного пособия содержит материал по физической географии, соответствующий программам поступления на географические факультеты, другие естественные факультеты, где требуется сдавать экзамен по географии.

ВВЕДЕНИЕ

География - многоотраслевая наука. Это обусловлено сложностью и многообразием главного объекта ее исследования - географической оболочки Земли. Располагаясь на границе взаимодействия внутриземных и внешних (в том числе космических) процессов, географическая оболочка включает в себя верхние слои твердой коры, гидросферу, атмосферу и рассеянное в них органическое вещество. В зависимости от положения Земли на эклиптической орбите и благодаря наклону ее оси вращения различные участки земной поверхности получают разное количество солнечного тепла, дальнейшее перераспределение которого в свою очередь обусловлено неравномерным по широте соотношением суши и моря.

Современное состояние географической оболочки следует рассматривать как результат ее длительной эволюции - начиная с возникновения Земли и становления ее на планетный путь развития.

Правильное понимание процессов и явлений различного пространственно-временнуго масштаба, протекающих в географической оболочке, требует по меньшей мере многоуровневого их рассмотрения, начиная с глобального - общепланетарного. Вместе с тем исследование процессов общепланетарного характера до последнего времени считалось прерогативой геологических наук. В общегеографическом синтезе информация этого уровня практически не использовалась, а если и привлекалась, то довольно пассивно и ограниченно. Однако отраслевое подразделение естественных наук достаточно условно и не имеет четких границ. Объект же исследований у них общий - Земля и ее космическое окружение. Изучение различных свойств этого единого объекта и процессов, протекающих в нем, потребовало разработки различных методов исследований, что в значительной мере и предопределило их отраслевое подразделение. В этом плане географическая наука имеет больше преимуществ перед другими отраслями знаний, т.к. обладает наиболее развитой инфраструктурой, позволяющей вести всестороннее изучение Земли и окружающего ее пространства.

В арсенале географии методы исследования твердой, жидкой и газовой компонентов географической оболочки, живого и косного вещества, процессов их эволюции и взаимодействия.

С другой стороны, нельзя не отметить тот важный факт, что еще 10-15 лет назад большая часть исследований по проблемам строения и эволюции Земли и ее внешних геосфер, включая географическую оболочку, оставалась “безводной”. Когда и как появилась вода на поверхности Земли и каковы пути ее дальнейшей эволюции - все это оставалось за пределами внимания исследователей.

Вместе с тем, как было показано (Орленок, 1980-1985), вода - это главнейший итог эволюции протовещества Земли и важнейший компонент географической оболочки. Ее постепенное накопление на поверхности Земли, сопровождавшееся вулканизмом и разноамплитудными нисходящими движениями верхов земной коры, предопределяло, начиная с протерозоя, а возможно, и раньше, ход эволюции газовой оболочки, рельефа, соотношения площади и конфигурации суши и моря, а с ними и условий седиментации, климата и жизни. Иными словами, вырабатываемая планетой и выносимая на поверхность свободная вода, по существу, определяла в основном ход и все особенности эволюции географической оболочки планеты. Без нее весь облик Земли, ее ландшафты, климат, органический мир были бы совершенно иными. Прообраз такой Земли легко угадывается на безводной и безжизненной поверхности Венеры, отчасти Луны и Марса.

Глава I. ИСТОРИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ НАУКИ

География (в переводе с греческого - “землеописание”) - наука, зародившаяся на заре развития человеческой цивилизации. Ее истоки уходят в глубь веков гораздо дальше, чем, например, у физики, химии, биологии, геологии и многих других наук. Но на разных этапах долгого исторического пути содержание и цели географии не оставались неизменными. Вот почему мы говорим, что география - наука древняя и одновременно молодая: ныне она решает совсем другие задачи, чем в прошлом.

В течение многих веков это была описательно-познавательная наука , задачи которой сводились к открытию и описанию ранее неизвестных стран и земель. География столетиями накапливала факты; ее главная задача состояла в том, чтобы шаг за шагом воссоздать картину поверхности земного шара, т.е. нанести на карту и описать берега материков и островов, горы, реки, озера и т.д. Долгое время география представляла собой своего рода энциклопедический свод самых разнообразных сведений и давала ответ на вопросы “где?” и “что?” - т.е. указывала местонахождение различных объектов на поверхности Земли. Строго говоря, она еще не была наукой в полном смысле слова, ибо наука должна отвечать на вопросы “как?” и “почему?”. Настоящая наука объясняет факты, формулирует законы, обладает своей теорией .

Не следует, конечно, думать, что географы в прошлом были только собирателями фактов, среди них были и выдающиеся мыслители. Уже в глубокой древности люди пытались объяснить разливы рек, приливы и отливы, происхождение ветров и течений и многие другие географические явления. Но общий уровень науки был таким, что ученые не могли экспериментально исследовать наблюдаемые явления и им приходилось догадываться об их сущности и происхождении, полагаясь на свою интуицию или фантазию.

Только к концу прошлого века география смогла опереться на основные законы физики, химии и биологии, чтобы приступить к изучению сложных закономерностей, какие действуют в тесном переплетении природных явлений земной поверхности. Что же касается экономической географии, то подлинно научный характер она начала приобретать лишь взяв на вооружение законы классической политической экономии.

Таким образом, только в течение последнего столетия география начала превращаться из описательной (“собирательной”) дисциплины в науку теоретическую ; в сущности, она стала возрождаться и приобретать новое содержание.

Современная география - это сложная разветвленная система, или “семья” наук - естественных (физико-географических) и общественных (экономико-географических), связанных общим происхождением и общими целями. Одна из важнейших задач современной географии - изучение процессов взаимодействия природы и общества в целях научного обоснования рационального использования природных ресурсов и сохранения благоприятных условий для жизни человека на нашей планете .

Прошлое географии, если рассматривать его как историю идей, а не только путешествий, также не менее богато событиями, чем история любой другой науки. В истории географии чередуются периоды взлета и застоя, крутые переломы и кризисы. Эта история полна горячих споров, острой идейной борьбы и порой подлинного драматизма. Чтобы отстоять новые идеи, требовалось не меньше смелости и героизма, чем для того, чтобы отправиться в плавание к неведомым берегам.

Каждый школьник знает имена творцов механики, астрономии, химии и других наук. Кто не слышал о Н. Копернике, И. Ньютоне, Ч. Дарвине, Д.И. Менделееве, А. Эйнштейне? Но не всякому образованному человеку известны, например, имена одного из основоположников отечественной теоретической географии В.Н. Татищева (1686-1750) или К.И. Арсеньева (1789-1865), который стоял у истоков экономической географии в России.

§ 1. Географические идеи древнего мира

Зачатки географических знаний появились еще у первобытных людей, само существование которых зависело от способности ориентироваться в пространстве и отыскивать естественные убежища, источники воды, места для охоты, камни для орудий и т.д. Первобытный человек отличался острой наблюдательностью и даже умением делать рисунки местности на шкурах, бересте, дереве - прообразы географических карт. Примитивная карта как способ передачи географической информации возникла , по-видимому, задолго до возникновения письмености . Уже на самых ранних стадиях своей хозяйственной деятельности первобытный человек вступил в сложные взаимодействия с окружающей природной средой. Исследования археологов в последние годы показали, что уже в конце палеолита (древнего каменного века) человек уничтожил основную часть крупных млекопитающих в пределах умеренного пояса северного полушария, вызвав тем самым своеобразный “первый экологический кризис” в истории нашей планеты, и вынужден был от собирательства и охоты перейти к земледелию.

Первые письменные документы оставили нам земледельческие народы Древнего Востока: Египта, Двуречья (Ассирия и Вавилон), Северной Индии и Китая (IV-II тысячелетия до н.э.). У этих народов возникли зачатки научных знаний в области математики, астрономии, механики, которые использовались затем для решения проблем географического характера. Так, в Египте в эпоху Древнего царства (до 2500 г. до н.э.) проводилось межевание земель, создавался земельный кадастр (главным образом для определения размера налогов). В целях определения сроков различных сельскохозяйственных работ стали проводиться регулярные астрономические наблюдения. Египтяне довольно точно определили продолжительность года и ввели солнечный календарь. Древним египтянам и вавилонянам были известны солнечные часы. Египетские и вавилонские жрецы, а также китайские астрономы установили закономерности повторения солнечных затмений и научились предсказывать их. Из Двуречья происходит деление эклиптики на 12 знаков зодиака, года - на 12 месяцев, суток - на 24 часа, окружности - на 360 градусов; там же было введено понятие “лунная неделя”. Из Индии ведет начало современная числовая нумерация.

Представления народов Древнего Востока о природе, хотя и имели в своей основе реальный практический опыт, в теоретическом плане сохраняли мифологический характер. Еще в III тысячелетии до н.э. шумеры создали мифы о сотворении мира, потопе и рае, которые оказались чрезвычайно живучими и отразились во многих религиях. Астрономические наблюдения в то время не привели к правильным взглядам на строение Вселенной. А вот вера в прямое воздействие небесных светил на судьбы людей привела к возникновению астрологии (особенно популярной она была в Вавилонии).

Представления о Земле основывались на непосредственном восприятии окружающего мира. Так, древним египтянам Земля представлялась в виде плоского вытянутого прямоугольника, окруженного со всех сторон горами. Согласно вавилонскому мифу, бог Мардук создал Землю среди первично сплошного океана. В аналогичной, хотя и более поэтической форме, происхождение Земли рисуется в священных книгах индийских браминов - “Ведах”: Земля возникла из воды и подобна распустившемуся цветку лотоса, один из лепестков которого образует Индия.

Среди географических идей древнего мира, унаследованных современной географией, особое значение имеют взгляды ученых античности. Античная (греко-римская) география достигла своего расцвета в Древней Греции и Риме в период с XII в. до н.э. по 146 г. н.э.

В Древней Греции около 500 г. до н.э. была впервые высказана идея о шарообразности Земли (Парменид). Аристотель (IV в. до н.э.) привел первые достоверные доказательства в пользу этой идеи: круглую форму земной тени при лунных затмениях и изменение вида звездного неба при передвижении с севера на юг. Около 165 г. до н.э. греческий ученый Кратес из Маллы изготовил первую модель земного шара - глобус. Аристарх Самосский (III в. до н.э.) впервые приближенно определил расстояние от Земли до Солнца. Он первым начал учить, что Земля движется вокруг Солнца и вокруг своей оси (гелиоцентрическая модель космоса).

Представление о географической (климатической) зональности , основанное непосредственно на идее шарообразности Земли, также берет свое начало в античной географии (Эвдокс из Книды , 400-347 гг. до н.э.). Посидоний ( на границе II-I вв. до н.э.) выделил 9 географических поясов (мы в настоящее время выделяем 13 поясов).

Идея изменений земной поверхности также относится к старейшим достижениям античной мысли (Гераклит , 530-470 гг. до н.э.), а между тем борьба за нее закончилась только через два с половиной тысячелетия, в начале XIX в. н.э.

В Древней Греции зародились основные направления географической науки. Уже к VI в. до н.э. нужды мореплавания и торговли (греки основали в то время ряд колоний на берегах Средиземного и Черного морей) вызвали необходимость в описаниях суши и морских берегов. На рубеже VI в. до н.э. Гекатей из Милета составил описание Ойкумены - всех стран, известных в то время древним грекам. “Землеописа­ние” Гекатея стало началом страноведческого направления в географии. В эпоху “классической Греции” виднейшим представителем стра­новедения был историк Геродот из Галикарнаса (485-423 гг. до н.э.). Его страноведение было тесно связано с историей и имело справочно-описательный характер. Геродот путешествовал по Египту, Вавилонии, Сирии, Малой Азии, западному побережью Черного моря; дал описание городов и стран в труде “История в девяти книгах”. Такие путешествия не приводили к открытию новых земель, но способствовали накоплению более полных и достоверных фактов и развитию описательно-страноведческого направления в науке.

Наука классической Греции нашла свое завершение в трудах Аристотеля из Стагиры (384-322 гг. до н.э.), основавшего в 335 г. до н.э. философскую школу - Ликей - в Афинах. Практически все, что было известно о географических явлениях к тому времени, обобщено в “Метеорологике” Аристотеля. Этот труд представляет собой начала общего землеведения , которые были выделены Аристотелем из нерасчлененной географической науки.

К эпохе эллинизма (330-146 гг. до н.э.) относится возникновение нового географического направления, которое получило впоследствии название математической географии . Одним из первых представителей этого направления был Эратосфен из Кирены (276-194 гг. до н.э.). Он впервые довольно точно определил размеры окружности земного шара путем измерения дуги меридиана (ошибка измерения составила не более 10%). Эратосфену принадлежит большой труд, который он назвал “Географические записки”, впервые употребив термин “геогра­фия”. В книге дается описание Ойкумены, а также рассматриваются вопросы математической и физической географии (общего землеведения). Таким образом, Эратосфен объединил все три направления под единым наименованием “география”, и его считают истинным “от­цом” географической науки.

Итоги античной географии были подведены уже в эпоху Римской империи двумя выдающимися учеными-греками - Страбоном (ок. 64 г. до н.э.) и Клавдием Птолемеем (90-168 гг. н.э.). Труды этих ученых отражают два разных взгляда на содержание, задачи и значение географии. Страбон представлял страноведческое направление. Он ограничивал задачи географии только описанием Ойкумены, предоставляя выяснение фигуры Земли и ее измерение математикам, а объяснение причин наблюдаемых на Земле явлений - философам. Его знаменитая “География” (в 17 книгах) - описательное сочинение, ценный источник по истории и физической географии античного мира, полностью до нас дошедший. К.Птолемей был последним и самым выдающимся представителем античной математической географии. Основную задачу географии он видел в создании карт. Составленное Птолемеем “Руководство по географии” - это перечень нескольких тысяч пунктов с указанием их широты и долготы, которому предпосылается изложение способов построения картографических проекций. Птолемеем во II в. н.э. была составлена наиболее совершенная карта древнего мира, которая неоднократно издавалась в средние века.

§ 2. География средневековья

Средние века (V-XV вв.) в Европе характеризуются общим упадком в развитии науки. Феодальная замкнутость и религиозное мировоззрение средневековья не способствовали развитию интереса к изучению природы. Учения античных ученых искоренялись христианской церковью как “языческие”. Однако пространственный географический кругозор европейцев в средние века начал стремительно расширяться, что привело к значительным территориальным открытиям в разных уголках земного шара.

Норманны (“северные люди”) сначала плавали из Южной Скандинавии в Балтийское и Черное моря (“путь из варяг в греки”), затем в Средиземное море. Около 867 года они колонизовали Исландию, в 982 г. во главе с Лейвом Эриксоном открыли восточное побережье Северной Америки, проникнув к югу до 45-40° с.ш.

Арабы , продвигаясь к западу, в 711 г. проникли на Пиренейский полуостров, на юге - в Индийский океан, вплоть до Мадагаскара (IX в.), на востоке - в Китай, с юга обошли вокруг Азии.

Только с середины XIII в. пространственный кругозор европейцев стал заметно расширяться (путешествие Плано Карпини , Гийома Рубрука, Марко Поло и других).

Марко Поло (1254-1324), итальянский купец и путешественник. В 1271-1295 гг. совершил путешествие через Центральную Азию в Китай, где прожил около 17 лет. Находясь на службе у монгольского хана, посетил разные части Китая и пограничные с ним области. Первым из европейцев описал Китай, страны Передней и Центральной Азии в “Книге Марко Поло”. Характерно, что к ее содержанию современники отнеслись с недоверием, лишь во второй половине XIV и в XV в. ее стали ценить, и вплоть до XVI в. она служила одним из основных источников для составления карты Азии.

К серии подобных путешествий следует отнести и путешествие русского купца Афанасия Никитина . С торговыми целями он отправился в 1466 г. из г.Твери по Волге до Дербента, пересек Каспий и через Персию достиг Индии. На обратном пути, через три года, он вернулся через Персию и Черное море. Записки, сделанные Афанасием Никитиным во время путешествия, известны под названием “Хожение за три моря”. Они содержат сведения о населении, хозяйстве, религии, обычаях и природе Индии.

§ 3. Великие географические открытия

Возрождение географии начинается в XV в., когда итальянские гуманисты стали переводить труды античных географов. Феодальные отношения вытеснились более прогрессивными - капиталистическими. В Западной Европе эта смена произошла раньше, в России - позднее. Перемены отражали увеличение производства, которое требовало новых источников сырья и рынков сбыта. Они предъявляли новые условия науке, способствовали общему подъему интеллектуальной жизни человеческого общества. География тоже приобрела новые черты. Путешествия обогащали науку фактами. За ними следовали обобщения. Такая последовательность, хотя и не отмеченная абсолютно, характерна и для западноевропейской, и для русской науки.

Эпоха великих открытий западных мореплавателей. На рубеже XV и XVI столетий за три десятилетия произошли выдающиеся географические события: плавания генуэзца Х. Колумба к Багамским островам, на Кубу, Гаити, к устью реки Ориноко и на побережье Центральной Америки (1492-1504 гг.); португальцев Васко да Гама вокруг Южной Африки в Индостан - г. Калликут (1497-1498 гг.), Ф. Магеллана и его спутников (Хуан Себастьян Элькано, Антонио Пигафетта и др.) вокруг Южной Америки по Тихому океану и вокруг Южной Африки (1519-1521 гг.) - первое кругосветное плавание.

Три главных пути поисков - Колумба, Васко да Гама и Магеллана - имели, в конечном итоге, одну цель: достичь морским путем богатейшего пространства мира - Южной Азии с Индией и Индонезией и других районов этого обширного пространства. Тремя разными путями: прямо на запад, вокруг Южной Америки и вокруг Южной Африки - мореплаватели обошли государство турок-османов, преградившее европейцам сухопутные пути к Южной Азии. Характерно, что варианты указанных мировых путей кругосветных плаваний многократно использовались впоследствии русскими мореплавателями.

Эпоха великих русских открытий . Расцвет русских географических открытий приходится на XVI-XVII вв. Однако русские и гораздо раньше собирали географические сведения сами и через западных соседей. Географические данные (с 852 г.) содержит первая русская летопись - “Повесть временных лет” Нестора . Русские города-государ­ства, развиваясь, искали новые природные источники богатства и рынки сбыта товаров. В особенности богател Новгород. В XII в. новгородцы достигли Белого моря. Начались плавания на запад в Скандинавию, к северу - на Грумант (Шпицберген) и особенно к северо-востоку - на Таз, где русские основали торговый город Мангазею (1601-1652 гг.). Несколько раньше началось движение на восток сухопутным путем, через Сибирь (Ермак , 1581-1584).

Стремительное движение в глубь Сибири и к Тихому океану - героический подвиг русских землепроходцев. Немногим более полустолетия потребовалось им для того, чтобы пересечь пространство от Оби до Берингова пролива. В 1632 г. основан Якутский острог. В 1639 г. Иван Москвитин достигает Тихого океана у Охотска. Василий Поярков в 1643-1646 гг. прошел от Лены до Яны и Индигирки, первым из русских казаков-землепроходцев совершил плавание по Амурскому лиману и Сахалинскому заливу Охотского моря. В 1647-48 гг. Ерофей Хабаров проходит Амур до Сунгари. И наконец, в 1648 г. Семен Дежн ев огибает с моря Чукотский полуостров, открывает мыс, носящий ныне его имя, и доказывает, что Азия от Северной Америки отделена проливом.

Постепенно и элементы обобщения приобретают большое значение в русской географии. В 1675 г. в Китай направляется русский посол, образованный грек Спафарий (1675-1678 гг.) с указанием “изобразить все землицы, города и путь на чертеж”. Чертежи, т.е. карты, были в России документами государственного значения.

Русская ранняя картография известна следующими четырьмя своими произведениями.

1. Большой чертеж Российского государства . Составлен в одном экземпляре в 1552 г. Источниками для него послужили “писцовые книги”. До нас Большой чертеж не дошел, хотя возобновлялся в 1627 г. О реальности его писал географ петровского времени В.Н. Татищев.

2. Книга Большого чертежа - текст к чертежу. Один из поздних списков книги издан Н.Новиковым в 1773 г.

3. Чертеж Сибирской земли составлен в 1667 г. До нас дошел в копии. Чертеж сопровождает “Рукопись противу чертежу”.

4. Чертежная книга Сибири составлена в 1701 г. по приказу Петра I в Тобольске С.У.Ремизовым с сыновьями. Это первый русский географический атлас из 23 карт с чертежами отдельных районов и населенных пунктов.

Таким образом, и в России метод обобщений стал раньше всего картографическим.

В первой половине XVIII в. продолжались обширные географические описания, но с увеличением значения географических обобщений. Достаточно перечислить главные географические события, чтобы понять роль этого периода в развитии отечественной географии. Во-первых, обширное многолетнее изучение русского побережья Ледовитого океана отрядами Великой Северной экспедиции 1733-1743 гг. и экспедиции Витуса Беринга и Алексея Чирикова , которые во время Первой и Второй Камчатских экспедиций открыли морской путь от Камчатки к Северной Америке (1741 г.) и описали часть северо-западного побережья этого материка и некоторые из Алеутских островов. Во-вторых, в 1724 г. была учреждена Российская Академия наук с Географическим департаментом в ее составе (с 1739 г.). Это учреждение возглавляли продолжатели дел Петра I, первые русские ученые-географы В.Н. Татищев (1686-1750) и М.В. Ломоносов (1711-1765). Они стали организаторами детальных географических исследований территории России и сами внесли значительный вклад в развитие теоретической географии, воспитали плеяду замечательных географов-исследователей. В 1742 г. М.В.Ломоносовым написано первое отечественное сочинение с теоретическим географическим содержанием - “О слоях земных” . В 1755 г. выходят в свет две русские классические страноведческие монографии : “Описание земли Камчатки” С.П. Кра­шенникова и “Оренбургская топография” П.И. Рычкова. Начался ломоносовский период в отечественной географии - время размышлений и обобщений.

§ 4. Расцвет географической науки

Расцвет географической науки продолжается более двух с половиной столетий, от начала XVIII века (в Западной Европе - несколько раньше) до современности. Подъем научной географии особенно ощутим начиная от грани XVIII-XIX столетий - времени наибольших успехов капиталистической системы производства, ознаменовавшемся промышленной революцией в странах Европы и Великой Французской буржуазной революцией.

В 1785 г. Картрайт изобрел ткацкий станок, после чего в Англии ввоз хлопка из колоний за 20 лет возрос в 20 раз. С этого времени до 1870 г. выплавка чугуна тоже в Англии возросла в 100 раз. В 1784 г. Уатт изобрел паровую машину (в России она была создана И. Ползуновым еще в 1764 г.!), а в 1803 г. построен первый пароход; в 1825 г. - первый паровоз; к концу XIX в. мировой тоннаж пароходов превысил 13 млн. тонн, а длина железнодорожной сети - 800 тыс. км. В России уже при Петре I было 200 мануфактур, в том числе в руках государства - 43%.

В этот период потребность в знаниях, в том числе в практической (прикладной) и теоретической географии непрерывно возрастала. Один за другим (или одни рядом с другими) появляются выдающиеся географы. Многие из них - путешественники-исследователи, и все они теоретики. В лучших образцах теоретических обобщений радует живая связь с соседними науками о Земле - биологией и геологией. Но иногда теория становится теоретизированием и приводит к идеалистическим ухищрениям.

Западноевропейская география XVII-XIX . На рубеже двух исторических этапов в 1650 г. в Нидерландах увидел свет труд выдающегося ученого своего времени Бернхарда Варения (1622-1650) “География Генеральная” (“Всеобщая география”). Второе и третье издание этой книги (1672 и 1681 гг.) вышли под редакцией Исаака Ньютона - великого физика, очень близкого к географии. На русском языке книга издана по приказу Петра I в 1718 г. переводчиком-издателем Федором Поликарповым . Б. Варений получил образование в Гамбургском и Кенигсбергском университетах; в конце своей короткой, но яркой жизни работал в Нидерландах.

“Всеобщая география” Варения - первый со времен античной древности опыт широкого общеземлеведческого обобщения, первая попытка определить предмет и содержание географии, основываясь на новых данных о Земле, собранных в эпоху Великих географических открытий. Однако по теоретической сути эта работа принадлежит уже следующему периоду, так как она во многом опережала свое время.

По Варению, “предмет географии есть земноводный шар (вариант перевода: “земноводный круг”), наружная, во-первых, оного поверхность и ее части”. Варений различал три части “земноводного шара” (прообразы компонентных оболочек Земли): 1) “землю”, т.е. твердую земную поверхность вместе с растениями и животными; 2) “воду” (гидросферу) - поверхностную и подземную; 3) атмосферу. Только в 1926 г. В.И. Вернадский дополнит это учение Варения обоснованием “биосферы” как особой оболочки нашей планеты...

Значительное внимание во “Всеобщей географии” впервые уделено Мировому океану: сделана попытка определить объем Мирового океана, отмечена относительная неизменность его уровня, рассмотренны морские течения, впервые выделен самостоятельный Южный океан, который долгое время спустя обозначался на картах Мира.

Варений писал о географических зонах (поясах), посвятив им в своем труде две главы. При этом он указывал на зависимость климата от рельефа, близости или отдаленности моря; связывал движение воздуха с изменением давления, пытался объяснить увеличение осадков в горах. Идеи Варения, высказанные около 350 лет назад, как видим, очень современны, но теоретические объяснения идей были, конечно, на уровне науки XVII столетия.

Методологией и теорией географической науки в Западной Европе после Бернхарда Варения занималась плеяда выдающихся западно-европейских географов. И первым среди них стоит кенигсбергский философ и географ, младший современник М.В. Ломоносова Иммануил Кант (1724-1804). Весьма интересны его философские, общенаучные и географические взгляды.

Как философ И. Кант создал учение о “вещи в себе”. Он считал, что мир - объективная реальность, но он непознаваем. Человечество познает только свои ощущения, а не объективную реальность мира, не зависимую от ощущений. “Непознаваемость” по-гречески - “агности­цизм” (“гносеология” - познание). Философия Канта и есть философия агностицизма.

Очень важно понять различие в объяснении основных вопросов материализма - объективной реальности, познаваемости мира И. Кан­том, с одной стороны, и материалистом-диалектиком Ф. Энгельсом в книге “Диалектика природы” - с другой. И. Кант писал о “вещи в себе”, Ф. Энгельс - о “вещи для себя”. Человечество действительно не познает мир до конца. Но это не утверждение принципиальной непознаваемости мира, а утверждение неисчерпаемости и безграничности познания. Человечество все время приближается к абсолютному познанию мира. Наука превращает непознанную реальность (“вещь в себе”) в познанную, превращает в “вещь для себя”. Познавая мир, человечество получает возможность использовать окружающую среду для своих нужд.

Общенаучные взгляды И.Канта нашли отражение в его ставшей знаменитой космогонической концепции. Он опубликовал ее в 1755 г. еще молодым ученым, 31 года от роду. Полное название книги следующее: “Всеобщая естественная история и теория неба. Попытка обозреть и объяснить механизм происхождения всего Мироздания согласно ньютоновским законам”. В книге следует различать два направления: идеи о естественных путях развития небесных тел и идея бога. Уже в начале книги И. Кант отмечает, что его теория не противоречит религиозному учению, так как все в мире происходит в соответствии с бесконечным разумом. Затем изложены основные понятия физики, установленные И. Ньютоном, и описана Вселенная с Солнцем и шестью известными науке того времени планетами. Особенно оригинальна вторая часть книги - “О первоначальном состоянии природы, образовании небесных тел, причинах их движения”. Именно в ней излагается космогоническая гипотеза И. Канта. Образование современной упорядоченной Вселенной из первоначально рассеянной материи (“хаоса”) он объясняет на втором этапе естественными законами развития Вселенной (частицы хаоса притягиваются друг к другу по закону всемирного тяготения И. Ньютона; нецентральные столкновения вызывают вращение; постепенно возникают планеты и Солнце в нашей солнечной системе). Но вопрос о том, каким мир был до того, как хаос начал упорядочиваться, Кант решает не на основе естественных законов, а опять обращается к богу. Состояние хаоса, пишет он, было следствием “вечной идеи божественного разума”.

Назовем еще две особенности космогонических идей И. Канта.

1. Кант объяснял происхождение планет сгущениями частиц распыленной материи. Это его предположение оказалось пророческим. Оно, в принципе, разделяется большинством современных астрономов.

2. Кант считал, что Вселенная безудержно приближается к тепловой (энергетической) смерти. Солнце охладится и настанет время, когда оно погаснет. Это предположение Канта, особенно после открытия радиоактивных процессов, оказалось несостоятельным. Процессы остывания и разогревания материи взаимодействуют друг с другом.

И. Кант был не только выдающимся философом, но и известным географом своего времени. К географии и антропологии имеют отношение 27 сочинений Канта. Лекции по географии студентам Кенигсбергского университета читались Кантом с 1756 по 1796 г. “Физиче­ская география” Иммануила Канта была издана на основе рукописных конспектов студентов в 1801-1802 гг.

И. Кант видел в географии важную воспитательную и познавательную дисциплину; считал, что “без знания географии человек остается тупым и ограниченным”. В своих лекциях Кант кроме собственно физического землеведения дает географию человека и страноведение. Несмотря на ту выдающуюся роль, которую И. Кант отводил физической географии, ясного определения этой науки у него нет.

В качестве предмета физической географии Кант определял “мир” в той его части, в какой мы с ним соприкасаемся; предметом физической географии является, таким образом, арена деятельности человека, среда его жизни. В этом проявился антропоцентрический подход Канта к физической географии. Взгляд на Землю “как жилище человека” в дальнейшем будет развивать другой немецкий географ - К. Риттер .

И еще одна идея И. Канта нашла позднее многочисленных исследователей. Это идея о том, что географический и исторический пути изучения природы принципиально несовместимы. “География и история заполняют весь объем нашего познания, - говорил Кант, - а именно: география - пространство, история - время”. Какие именно законы раскололи науки на две указанные части, Кант не объяснял и не мог объяснить. Мы же теперь, напротив, следуя М.В. Ломоносову, убеждены в том, что ничего не поймем, не изучая географические процессы и явления одновременно в пространстве и во времени (едином пространстве-времени). Указанная идея И. Канта позднее была воспринята и развита его многими зарубежными последователями и получила наименование хорологической (пространственной) концепции в географии.

Поздний современник И. Канта - знаменитый немецкий географ Александр Гумбольдт (1769-1859). При жизни Канта он вместе с французским ботаником Эме Бонпланом успел закончить свое знаменитое путешествие в Америку (1799-1804 гг.). Гумбольдт - не кабинетный ученый, а страстный “полевой” исследователь природы. В частности, в 1827 г. он совершил продолжительное путешествие по России - из Петербурга через Урал на Алтай и Нижнюю Волгу.

Научное творчество А. Гумбольдта обширно и одновременно конкретно. И главное, основывается только на естественных законах развития природы. Он занимался вопросами геоморфологии (первая попытка вычислить среднюю высоту материков), геоботаники (изучал растительные сообщества и растительные формации), климатологии (обобщил результаты инструментальных наблюдений в Европе, предложил метод изотерм) и т.п. В его сочинениях очень много цифр, различных количественных коэффициентов.

Однако главная заслуга А. Гумбольдта заключается в его общегеографических обобщениях. Он читал в Берлинском университете блестящие лекции, которые составили основу его фундаментального труда под названием “Космос”. Главная идея этого труда - идея географического синтеза. В “Космосе” А. Гумбольдт поставил перед “физиче­ским землеописанием” следующую основную задачу: исследовать общие законы и внутренние связи земных явлений. Он подчеркивал тесное взаимодействие между сушей, океаном и атмосферой; особое внимание обратил на зависимость между живой и неживой природой. Гумбольдт дал описание природных зон Земли. Правда, его зоны были как бы неполными, они охватывали лишь климат и растительность. Но Гумбольдт еще не мог иметь представления о почвообразовании, о геохимических и других важных процессах, без которых невозможно полностью раскрыть сущность природного комплекса.

Несмотря на указанные исследования А. Гумбольдта, до полного признания исторически развивающейся природы было еще далеко. Жаркие споры по этой проблеме не закончились и к XX веку. Именно поэтому нельзя пройти мимо работ корифея исторического подхода к развитию природы - Чарльза Дарвина (1809-1882).

Дарвина многие считают только биологом. Но он был прежде всего географом-путешественником. В 1832-1836 гг. он совершил пятилетнее кругосветное путешествие на корабле “Бигль”. Текст описания путешествия представляет собой до сих пор непревзойденный образец проблемного географического описания и лучшую в мире книгу для географического чтения молодежи.

Дарвин как бы поделил мир географии с А. Гумбольдтом, отдав ему экваториальный, северный тропический пояса Америки и умеренный пояс Евразии, взяв себе тропический и субтропический пояса южного полушария. Главная заслуга Ч.Дарвина - создание теории эволюции органического мира в фундаментальном труде “Происхождение видов путем естественного отбора” (1859). Теория Дарвина как бы продолжила теорию эволюции неорганической природы, разработанную его современником Чарльзом Ляйелем (1797-1875). Труды Дарвина - наиболее мощный удар по антиэволюционным географическим представлениям, так долго “преследовавшим” географию.

Двум великим географам-материалистам - А. Гумбольдту и Ч. Дарвину - противостоит идеалистическая личность Карла Риттера (1779-1859). К. Риттер, в отличие от А. Гумбольдта, был не путешественником, а преимущественно “кабинетным” профессором. Основное, но незаконченное его сочинение - “Землеведение по отношению к природе и истории человека”. На русском языке напечатаны пять томов описания Азии. Перевод и комментарии выполнил П.П. Семенов (впоследствии - Семенов-Тянь-Шанский). Он называет Риттера “...бес­смертным корифеем науки землеведения”. Второе сочинение К. Ритте­ра - университетский курс общего землеведения.

Действительно, никто не сумел, как Риттер, в то время сочетать эрудицию, сравнения, характеристику связей между явлениями, единство географической концепции и прекрасное изложение. Но каковы идеи Риттера? Их кратко можно выразить следующим образом: география (т.е. землеведение) изучает всю Землю. Ее природа - единство , созданное творцом на благо европейца. Если мы еще в состоянии простить К. Риттеру его покушение на “всю Землю” (вместо одной поверхности Земли - географической оболочки), то никак не можем согласиться с его идеями полной обусловленности человека и социальных явлений природными условиями (географический детерминизм). “Всякий человек, - утверждал К. Риттер, - есть представитель своего природного жилища, где он родился и воспитывался... Местные влияния ландшафтов на характеристику их жителей, на образ их и телосложение, на форму черепа, на цвет, темперамент, язык и духовное развитие неоспоримы”.

Если географический детерминизм XVII-XVIII вв. был в известной мере прогрессивным течением, ибо его представители стремились освободиться от бога и найти естественные законы развития человечества, то Риттер соединил свои детерминистские идеи с божественным провидением. К тому же его вульгарный географизм не так уж безобиден, ибо от него нетрудно сделать шаг до проповеди расизма и до оправдания колониального господства одних народов над другими. Правда, сам Риттер таких выводов никогда не делал, но некоторые последователи зашли слишком далеко, развивая его ошибочные высказывания.

К. Риттер не был одинок. Его идеи стали на его родине, в Германии, знамением времени. Последователь Риттера - Фридрих Ратцель (1844-1904) в конце прошлого века много сделал в рамках физической географии. Одним из первых он писал, например, о биосфере. Но, вторгаясь в область человеческих отношений, он становился антропогеографом-детерминистом и считал, что природные явления, определяя жизнь человека, создают превосходство одних народов (северных) и одной расы (белой) над другими народами и другими расами. По его мнению, расовые различия не могут уживаться рядом. Колониализм, согласно Ф. Ратцелю, - закон. Создается впечатление, что Ф.Ратцель выполняет определенный социальный заказ, так как география в то время становится в Германии служанкой целенаправленной империалистической политики. Объединение Германии в 1871 г. и рост немецкого империализма под флагом идеи “Великой Германии” послужили благодатной почвой для формирования так называемой “социал-дарвинистской” концепции. В 1882-1891 гг. Ратцель опубликовал два тома труда “Антропогеография”. Главная идея этого большого сочинения состоит в том, что существует много общего между группами животных и группами людей в их жизни, размещении, взаимодействии с окружающей природой: и те и другие должны бороться за свое существование, чтобы выжить. В 1897 г. выходит в свет книга Ф.Ратцеля “Политическая география”, первая глава которой носит название “Государство как организм, связанный с землей”. Здесь Ратцель задался целью показать, что государство, подобно живому организму, должно или жить, или умереть; бороться за расширение своего пространства, чтобы уцелеть. Так Ратцель подошел к понятию “жизнен­ного пространства”, которое было использовано через 30 лет после его смерти немецкой фашистской геополитикой.

Интересно, что идеи Ф. Ратцеля получили поддержку в некоторых других странах. Особенно в США, где их широко пропагандировала ученица Ратцеля Элен Черчилл Сэмпл (1863-1932).

Западноевропейская география XIX столетия (не вся, конечно) приобрела ту мрачную мировоззренческую окраску, которая отмечена выше. Особенно надо выделить французского географа Элизе Реклю (1830-1905). Он - автор трех многотомных географических серий, переизданных в России и широко ознакомивших наших соотечественников с природой Земли и с человечеством (“Земля”, 1867 г. - 6 томов; “Земля и люди”, 1876-1895 гг. - 19 томов; “Человек и Земля”, 1905-1908 гг. - 6 томов). Реклю писал, что “все основные факты и формы объясняются географическими условиями той местности, где они происходили”. Это положение, будучи вырванным из контекста, звучит, как у Риттера. Но Э. Реклю вносит поправки, по существу, его отменяющие: по мере развития человечества роль одних и тех же природных факторов изменяется. Например, леса становятся из убежищ человека помехой для него, города “спускаются” с гор к морю. Для “Человека и Земли” Реклю избрал эпиграфом свои собственные прекрасные слова: “География по отношению к человеку не что иное, как История в пространстве, точно так же, как История является Географией во времени”. И это написано во времена А. Геттнера!

Деятельность младшего из “корифеев” старой немецкой географии Альфреда Геттнера (1859-1941), наиболее известного в нашей стране, развивалась в более академическом направлении. Он был профессором Гейдельбергского университета. Наиболее важные теоретические работы Геттнера вышли в свет в 1895 и 1905 гг. В 1927 г. Геттнер собрал свои идеи воедино в книге “География, ее история, сущность и методы”. Эта книга была переведена и издана в нашей стране под редакцией Н.Н. Баранского.

А. Геттнера очень беспокоил теоретический “разлад” в географии, разделение на самостоятельные науки цикла общего землеведения, потеря целостности географии. Он взял на себя задачу теоретического обоснования такой географии, которая бы не “расплывалась” в разные стороны, не разменивалась бы на частности, не захватывалась бы геологией, геофизикой, ботаникой, зоологией, экономикой и другими науками и имела бы сущность, относящуюся только к географии и ни к какой другой науке.

Для того чтобы решить такую задачу, А. Геттнер положил в основу своей теоретической концепции старые идеи И. Канта и К. Риттера о “заполнении пространства”. Геттнер назвал эту концепцию хорологической (пространственной). Суть ее заключалась в том, что география исследует территории различной величины лишь с пространственной точки зрения, т.е. с точки зрения взаимодействия “наполняющих” их объектов разного происхождения в данное время. В основном сочинении Геттнера написано о том, что на изменения во времени “геогра­фия должна смотреть, как на неизбежное зло”.

Эту точку зрения на географию как науку о “наполнении пространства” мы принять не можем, как не можем признать правильным отказ Геттнера от рассмотрения развития во времени, что ведет в конечном итоге к отказу от географического прогноза.

А. Геттнер был современноком и соотечественником великих математиков Генриха Минковского и Альберта Эйнштейна . У него на глазах родилось новое представление о пространстве-времени, о единстве пространства и времени, о четырехмерном пространстве, одним из векторов которого является время. Но Геттнер прошел мимо этих замечательных достижений науки, остался на традиционных позициях И. Ньютона и И. Канта.

Идеи А. Геттнера оказали сильное влияние на современников. Да и в наши дни они снова анализируются, пересматриваются, оцениваются. До сих пор можно читать и слышать, особенно в зарубежной географии, что география - пространственная наука, а не наука о сущности явлений земной поверхности, изучаемых в пространстве-времени.

Приведенные примеры (а их можно значительно умножить!) характеризуют стремление западноевропейских географов в указанный период к планетарным обобщениям и трудным поискам теоретической самостоятельности географической науки. Многотомные планетарные географические сводки и солидные теоретические монографии периодически выходят в Западной Европе одна за другой. Они много и охотно переиздаются на русском языке. Фактическая основа этих фундаментальных работ, знакомящая наших соотечественников в широком плане с человечеством и природой Земли, воспринимается в России с восторгом. Но в теоретическом плане отечественная география в это время развивается самобытным путем.

Отечественная география XVIII-XIX вв. На развитие географии в России в XVIII столетии первоначально оказали определенное влияние идеи западноевропейских ученых, например, Б.Варения. Но они были настолько сильно и критически переработаны, столько было внесено нового в науку русскими учеными (И.И. Кириллов, В.Н. Та­тищев, М.В. Ломоносов), что русская географическая школа этого времени носит новый, самобытный характер. И обусловлено это было в первую очередь практическими задачами.

Если в странах Западной Европы наука в значительной степени была направлена на удовлетворение практических потребностей морского судоходства и заморской торговли, то в России существовали другие практические потребности - заселения и хозяйственного освоения самого большого в мире массива суши, своего рода “океана” тундры, лесов, степей и пустынь. В XVIII в. освоение территории России было особенно интенсивным: Россия прочно стала на Балтике, на Черном море, на Тихом океане; возникли горнопромышленные районы Урала, Алтая, Забайкалья, сотнями строились новые города и поселки; многочисленные реки стали использоваться для судоходства. Во второй половине XVIII в. Россия вышла на первое место в мире по производству черных и цветных металлов, начала добывать золото, торговать хлебом; по-прежнему продолжала изобиловать мехами, вылавливать рыбу и бить морского зверя, выделывать лен, пеньку, курить смолу...

Для нужд хозяйственного освоения территории России прежде всего были необходимы картография и экономическая статистика (“поли­тическая арифметика”). Из “птенцов гнезда Петрова” первым соединил эти науки в одно целое Иван Кириллович Кирилов (1669-1737). В начале 1720-х гг. он возглавлял в России астрономические, топографические, картографические и статистические работы. Кирилов задумал составить трехтомный “Атлас Всероссийской империи”, по 120 карт в каждом томе. Но успел опубликовать в 1734 г. лишь первый выпуск, в который вошли “генеральная” карта всей страны и 14 “спе­циальных” (частных) карт отдельных административно-территориаль­ных единиц. На этих картах, в частности, было помещено и много экономических объектов, а в текст были включены краткие экономико-статистические характеристики разных местностей.

В 1727 г. И.К. Кирилов закончил труд “Цветущее состояние Российского государства” (он был издан только в 1831 г.) - первое русское статистическое и экономико-географическое описание.

Идеи и предложения И.К. Кирилова были существенно развиты Василием Никитичем Татищевым (1986-1750) и Михайлом Васильевичем Ломоносовым (1711-1765). Именно с них начинается в России оригинальная русская научная география. Оба выдающихся ученых начали свою деятельность во время реформ Петра I, когда в России входит в употребление само слово “география”.

В.Н. Татищев - человек разносторонних талантов: воин (участник Полтавской битвы), дипломат, строитель городов и заводов, металлург, историк, этнограф, археолог, ботаник, палеонтолог, картограф, экономист и географ - таков диапазон деятельности этого замечательного ученого. Петр I в 1719 г. специально поручил Татищеву составить историю и географию России, чем он усердно занялся лишь в 1724 г.

В.Н. Татищев хорошо знал книгу Варения, которая вышла в переводе на русский язык в 1718 г. Он упоминает ее в своих трудах. Система географических наук Татищева внешне в известной мере напоминала систему, предложенную Варением. Но по существу своему, методологически очень сильно отличалась от нее. В работе “О географии вообще и о русской” (1746 г.) Татищев разделил географию трижды на три раздела, предложив тем самым как бы объемную (трехмерную) модель географической науки:

1) “по масштабу исследования ” на: а) универсальную или генеральную, описывающую сушу и воды всей планеты и ее частей; б) специальную, описывающую разные страны; в) топографию, или “пределоописание”, когда описываются части страны, вплоть до отдельных городов с их пригородами;

2) “по качествам ” на: а) математическую (измерения Земли, необходимые “к познанию шара земного и ландкарт”; б) физическую (где обращено главное внимание на природные “довольства и недостатки” не только на поверхности, но и создающиеся внутри суши и водной толщи; в) политическую (где на первый план выдвигаются занятия населения, его трудовые навыки, обычаи и доходы);

3) “по переменам времени ” на: а) древнюю географию; б) географию “среднюю”; в) географию современную.

Заметим, что прежде всего систему географических наук Татищева пронизывает историзм, чем она существенно отличается от построения Варения. Далее: описание “по качествам” относится ко всем масштабам исследования, а у Варения только к странам и их частям. И в физической географии, и в географии политической Татищев обращал большое внимание на изучение ресурсов, на их “довольства и недостатки”, не разделяя, а наоборот, часто объединяя рассмотрение природы и человеческой деятельности. Если Варений едва терпел “челове­ческие свойства” в географии, то Татищев поступал по-другому - выдвигал на первый план жизнь населения и экономичсеские проблемы страны.

В 1737 г. Татищев составил большую программу (198 вопросов) для рассылки ее на места с целью сбора материалов для “сочинения истории и географии Российской”. Соединение в одной программе вопросов по истории и географии знаменательно. В этом он следовал лучшим традициям античной науки и эпохи Возрождения, что и позволило ему осуществить исторический подход в географии и связать исторические события с природной средой.

М.В. Ломоносов хорошо известен как основатель (1755 г.) Московского университета, как всеобъемлющий гений - философ, физик, химик, поэт, экономист, картограф, геолог и географ. Восторженную, но очень точную характеристику Ломоносову дал А.С. Пушкин: “Соеди­няя необыкновенную силу воли с необыкновенной силой понятия, Ломоносов обнял все отрасли естествознания. Жажда науки была сильнейшей страстью всей души, исполненной страстей...”

В 1758 г. Ломоносов был поставлен во главе Географического департамента Академии наук. Сразу же после своего вступления в должность он рассылает на места “Запросы” (в них было 30 пунктов) для сочинения Российского атласа, который, по мысли Ломоносова, должен был сопровождаться полным географическим описанием России. В указанных “Запросах” большинство пунктов относится к экономической географии. Впервые в истории мировой науки в начале 1760 г. он предложил термин “экономическая география” .

Нет такого компонента географической оболочки, изучением которого не занимался бы Ломоносов. Он писал “о слоях земли”, рельефе, льдах, воде, атмосфере, почвах, а также о разных странах. Ломоносов стал душой изучения Арктики и подготовки первых комплексных географических исследований России, получивших наименование Академических экспедиций. Свой проект освоения Русского Севера Ломоносов изложил в записке “Краткое описание разных путешествий по Северным морям и показания возможного проходу Сибирским океаном в Восточную Индию...”. После Ломоносова внимание царского правительства на значение Северного морского пути пытались обратить и другие крупные ученые - П.А. Кропоткин и Д.И. Менделеев.

М.В. Ломоносов - блестящий аналитик и экспериментатор. В этом отношении он сын своего века точных исследований. Вместе с тем он значительно опередил своих современников по силе философских оснований науки, по широте обобщений, далеко выходя за рамки господствовавшего в XVIII веке механистического, или метафизического, материализма. У Ломоносова очень сильно звучит тема развития, истории природы. Он последовательно проводил атеистическую точку зрения. В труде “О слоях земных” ему принадлежат следующие мудрые слова: “И, во-первых, твердо помнить должно, что видимые телесные на земле вещи и весь мир не в таком состоянии были с начала от создания, как ныне находим, но великие происходили в нем перемены, как показывает История и древняя География, с нынешнего снесенная, и случающиеся в наши дни перемены земной поверхности...”

Многие историки географической науки считали, что когда в 1859 г. ушли из жизни А. Гумбольдт и К. Риттер, в зарубежной Европе не оказалось ни одного географа, который мог бы заменить их. В ряде работ говорится о кризисе европейской географии в этот период.

В России география развивалась иначе, и ни о каком ее кризисе в XIX столетии говорить не приходится. Об этом определенно и ясно написал американский географ Престон Джеймс: “В Германии после смерти Гумбольдта и Риттера развитие географических исследований приостановилось, пока не появились новые географы - такие, как Рихтгафен, которые выдвинули идеи новой географии. В России не было такого застоя. Поэтому среди русских географов трудно выделить какую-либо одну фигуру, которая могла бы считаться самой крупной в этой области знаний. Пожалуй, правильней было бы назвать четырех человек: “дедушку” - П.П. Семенова-Тян-Шанского и трех “отцов” - А.И. Воейкова, В.В. Докучаева и Д.Н. Анучина. Именно они образовали ядро русской географии перед Октябрьской революцией 1917 г.”

Этот “взгляд со стороны” мы и принимаем за основу при оценке основных достижений географии в России в XIX столетии. Но прежде скажем о заслугах еще одного “отца” отечественной географии - Константина Ивановича Арсеньева , имя которого мало известно в научных кругах, особенно за пределами нашей страны.

Из дерени, затеряной в костромских заволжских лесах, попал К. Арсеньев в Петербург и своим талантом и работоспособностью проложил себе путь в науке, стал профессором Петербургского педагогического института (с 1819 г.- университета). В 1818 - 1819 гг. выходят первые книги Арсеньева по географии и статистике России. Это было время острого недовольства передовых людей России крепостным правом и связанным с ним отставанием русского хозяйства от европейского. Взгяды Арсеньева - политические и научные - в то время были передовыми. Соединение этих взглядов с большой образованностью, со смелостью мысли, глубоким знанием родной страны привело к тому, что именно Арсеньев оказался наиболее подготовленным, чтобы осуществить программу Ломоносова по изучению географии страны как экономической географии; произвести научный синтез данных о природе, населении, хозяйстве, охватив Россию “единым взглядом”.

Из научных трудов К.И. Арсеньева наиболее выдающимися были: “Гидрографо-статистическое описание городов России с показанием всех перемен, происходящих в составе оных в течении двух веков - от начала XVII столетия и доныне” и “Статистические очерки России”. С 1818 по 1848 г., т.е. 30 лет, К.И. Арсеньев занимался районированием России, совершенствуя его методы и углубляя характеристику районов. Арсеньева заслуженно называют “отцом” теории и практики географического (экономического) районирования не только в русской, но и в мировой географической науке.

История географической науки не раз говорит нам о тех случаях, когда известный естествоиспытатель становится не менее известным экономистом. Самый яркий пример тому - деятельность и труды великого русского географа Петра Петровича Семенова-Тян-Шанского (1827-1914). Несомненно влияние на П.П. Семенова идей К. Риттера, лекции которого он слушал в 1853-1854 гг. в Берлинском университете. Однако, как и Э. Реклю, Семенов не разделял риттеровскую телеологическую философию.

С А. Гумбольдтом советовался П.П. Семенов по поводу задуманного путешествия на Тянь-Шань.

П.П. Семенов-Тян-Шанский начал свою деятельность как геолог и ботанико-географ. Свое путешествие на Тянь-Шань (1856-1857 гг.) он провел как естествоиспытатель. Но затем его внимание привлекли и вопросы истории, исторической географии, демографии, географии населения и, наконец, экономической географии в целом. Семеновым-Тян-Шанским написаны многие региональные монографии, включая пятитомный “Географо-статистический словарь Российской Империи” (1863-1885). В 1871 г. он опубликовал работу по исторической географии русских поселений. Он был также членом-экспертом редакционной комиссии по подготовке реформы 1861 г., освободившей крестьян России от крепостной зависимости. С 1 января 1864 г. П.П. Семенов стал первым директором только что организованного Центрального статистического комитета. Он руководил им до 1897 г. и ушел оттуда из-за несогласия с искажением составленной им программы первой всероссийской переписи населения 1897 г.

Человек разнообразных интересов, компетентный во многих областях знания, Семенов-Тян-Шанский идеально подходил для управления такой сложной организацией, как Русское географическое общество, в течение 41 года (1873-1914); именно он был способен поддерживать его единство и, следовательно, самобытность отечественной географической науки.

Среди историков географической науки обсуждается непростой вопрос о научной школе П.П. Семенова-Тянь-Шанского. Он не преподавал в университете, не имел учеников в прямом смысле слова. Но он превратил Русское географическое общество в первоклассную школу молодых исследователей: путешественников, этнографов, океанологов, картографов, экономистов. Среди них были не только Н.Н. Миклухо-Маклай , который из рук Семенова-Тянь-Шанского получил широкую программу изучения народов Новой Гвинеи, не только Н.М. Пржевальский , получивший из тех же рук программу изучения Уссурийского края, а потом и Центральной Азии, но и такие великие исследователи, как Г.Н. Потанин, М.В. Певцов, А.Л. Чекановский, И.Д. Черский, И.В. Мушкетов, А.П. Федченко, А.А. Тилло, П.А. Кро­поткин, А.И. Воейков, И.П. Минаев, Ю.М. Шокальский и многие другие. Каждое их этих имен - выдающееся явление в истории географической науки. Можно сказать, что в Русском географическом обществе Семенов-Тянь-Шанский создал блестящее созвездие географов разных специальностей, но более всего - географов широкого профиля, занимающихся комплексным исследованием природы и человека.

Александр Иванович Воейков (1842-1916), как и П.П. Семенов-Тян-Шанский, отличался глубокой образованностью и широтой научных исследований. Он учился в Берлине, Геттингене и Гейдельберге. Свою докторскую диссертацию “О прямой инсоляции в различных местах земной поверхности” он защитил в 1865 г. в Геттингенском университете. Всю последующую жизнь он посвятил изучению теплового и водного балансов Земли. В 1870-х годах Воейков путешествовал по Соединенным Штатам Америки и Азии. В 1884 г. он начал свою деятельность в Петербургском университете.

Характерино, что А.И. Воейков непосредственно связывал изучение климата с улучшением сельскохозяйственного производства. Занимаясь вопросами усовершенствования сельского хозяйства России, он задумал сопоставить приемы земледелия в местностях с климатом, схожим с климатическими условиями Европейской России. Так возникло первое исследование климатических аналогов . Следуя его советам, на черноморском побережье Грузии стали успешно выращивать чай, в Средней Азии - хлопок, на Украине - пшеницу. Знаменитая работа А.И. Воейкова “Климаты земного шара, в особенности России ” была опубликована на родном языке в 1884 г. А в 1887 г. она была переведена на немецкий язык и вышла в Германии, была высоко оценена климатологами других стран.

Однако одна из самых значительных заслуг А.И.Воейкова перед мировой географической наукой состоит в том, что он заявил о важности изучения влияния человека на окружающую его природную среду. Он был одним из первых европейских ученых , осознавших губительные последствия использования земли человеком и указавших на них (в США это несколько раньше сделал Джордж Перкинс Марш в книге “Человек и Природа” (1864), которая была переведена и опубликована в России в 1866 г. В частности, А.И. Воейков полагал, что вследствие уничтожения растительности в природе происходят разнообразные изменения, которые в некоторых районах оборачиваются катастрофическими последствиями. Воейков предупреждал о том, что хищническая вырубка лесов на севере страны может изменить климат в сторону его большей засушливости. Он был страстным поборником возрождения пустынных и полупустынных земель путем их орошения.

Начало современной физической географии в России связано с трудами создателя научного почвоведения профессора Петербургского университета Василия Васильевича Докучаева (1846-1903). Идеи, прогнозы, предложения Докучаева были основаны на комплексных многолетних экспедиционных исследованиях. Три большие экспедиции Докучаева - по оценке земель в Нижегородской и Полтавской губерниях и Особая степная экспедиция - в общей сложности работали 15 лет (1882-1885, 1888-1897 гг.). К этому надо добавить, что Докучаев в 1890-1900 гг. возглавлял созданную им комиссию для естественноисторического, сельскохозяйственного и гигиенического исследования Петербурга и его окрестностей - первого комплексного географического исследования большого города. Классическими стали основные работы В.В. Докучаева - “Русский чернозем” (1883) и “Наши степи прежде и теперь” (1891). Докучаевское учение о почве послужило отправным моментом для разработки идеи природного географического комплекса . По Докучаеву, почва есть результат взаимодействия материнской породы, рельефа, воды, тепла и организмов; она является как бы продуктом ландшафта и в то же время его “зеркалом”, наглядным отражением сложной системы взаимосвязей в природном комплексе. Поэтому от изучения почвы лежит кратчайший путь к географическому синтезу.

Докучаев хорошо понимал отрицательные стороны далеко зашедшей к тому времени дифференциации естествознания и видел, что география, как он говорил, “расплывается во все стороны”. В 1898 г. он высказал мысль о необходимости разработки новой науки о соотношениях и взаимодействиях между компонентами живой и неживой природы и о законах их совместного развития. Началом этой науки, как бы введением в нее, послужило его учение о зонах природы (1898-1900 гг.). Теперь это учение известно каждому школьнику, но в то время лишь немногие ученые (среди них ученик Докучаева Г.Ф. Мо­розов, 1867-1920), предвидели в идеях Докучаева начало современной географии. Позднее академик Л.С. Берт (1876-1950) ясно указал, что “основоположником современной географии был великий почвовед В. Докучаев ” (Берт Л.С. Географические зоны СССР. М., 1947. Т. 1).

Замечательный русский ученый Дмитрий Николаевич Анучин (1843-1923) создал исключительно большую и сильную университетскую географическую школу . Сначала - в Московском университете, а затем, через его выпускников, и в других университетах России.

Первая в России кафедра географии была открыта в Московском университете в 1884 г., сначала на историко-филологическом факультете; заведовать ею был приглашен Д.Н. Анучин. В 1887 г. он добился перевода этой кафедры - географии, антропологии и этнографии - на естественное отделение физико-математического факультета, где и развернулась его работа по подготовке молодых географов, из которых затем выросли крупнейшие ученые с мировыми именами.

Разносторонность научных интересов Д.Н. Анучина была исключительна: физическая география, антропология, этнография, археология, история и методология науки, гидрология (в том числе - лимнология), картография, геоморфология, страноведение. Но подобная разносторонность не была случайным набором текущих интересов, перескакиванием от одного предмета изучения к другому. Они, как и у многих крупных ученых, теоретически составляли, как мы теперь говорим, “единый блок”.

Д.Н. Анучин считал, что география должна изучать природу земной поверхности. Он разделял географию на землеведение и страноведение. Землеведение изучает комплекс физико-географических компонентов всей поверхности Земли, а страноведение, хотя и более широкий комплекс, включающий человека (“Без человека география будет неполной” , - писал в 1912 г. Д.Н. Анучин), но в рамках отдельных районов (“стран”). Так как природа земной поверхности образуется в процессе ее исторического развития, исторический метод необходим в географических исследованиях. И конечно же, географические исследования важны не сами по себе, а необходимы практике.

Таковы основные положения Д.Н. Анучина, их поддержит каждый современный географ в России.

§ 5. География новейшего времени

Особенности современного периода в развитии отечественной географии. Современный - советский и постсоветский - период развития отечественной географической науки многогранен. Здесь мы отметим только главнейшие черты этого периода (1917-1997 гг.).

1. После победы Октябрьской социалистической революции в условиях советской государственной системы резко возросла потребность в географических знаниях. Советское народное хозяйство было плановым и комплексным, а комплексность была и остается основным свойством отечественной географической науки. Это соответствие было очень верно подмечено еще в 1951 г. профессором Московского университета А.А. Борзовым: “Отношение к природной среде в СССР - принципиально другое, чем в капиталистическом мире; планомерное использование природных сил, научно оправданное и сознательное, требует цельного и полного их знания, комплексного изучения и не позволяет ограничиться эксплуатацией отдельных богатств без учета того, как это отразится на всей географической среде” (Борзов А.А. Географические работы. М., 1951. С. 319).

2. Чрезвычайно усилились географическое образование населения страны, подготовка кадров и создание ряда научных учреждений географического профиля. В 1918 г. в Ленинграде был создан первый в мире Географический институт как учебное и научно-исследовательское учреждение (в 1925 г. вошел в качестве факультета в состав Ленинградского университета). В 1919 г. были организованы Государственный гидрологический институт и Отдел климатологии при Главной геофизической обсерватории, а также Высшее геодезическое управление; в 1925 г. - Почвенный институт имени В.В.Докучаева и Институт по изучению Севера (ныне Арктический и антарктический научно-исследовательский институт) и т.д. По решению правительства Академия наук СССР в 1934 г. переезжает в Москву, ставшую с тех пор научной столицей страны. Реорганизация Академии наук вернула в нее географию после более чем столетнего перерыва (Географи­ческий департамент Российской Академии наук был закрыт еще в 1799 г.). Образовавшийся в 1938 г. географический факультет Московского университета также превратился в один из крупнейших географических центров страны. В середине 1970-х годов в системе высшего образования СССР география была представлена в 36 из примерно 70 университетов; в них готовили научных работников и преподавателей. Преподавателей географии выпускали также 74 из 185 педагогических институтов (многие из них впоследствии стали университетами). Кроме того, экономическую географию изучают в ряде институтов экономического профиля.

3. Новые обширные задачи, расширение сети географических учреждений, многочисленные экспедиции чрезвычайно увеличили географическую информацию и выдвинули перед географией сложные теоретические проблемы. В советский период в отечественной географии сформировался ряд прогрессивных теоретических направлений, разрабатываемых представителями ведущих научных школ, которые получили широкое признание в отечественной и мировой науке.

В качестве самых ярких примеров прогрессивных научных школ историки нашей науки называют физико-географическую (ландшафт­ную) школу Л.С. Берга (1876-1950)-А.А. Борзова (1874-1939), географо-генетическую школу Н.И. Вавилова (1887-1943), географо-геохими­ческую школу В.И. Вернадского (1863-1945)-Б.Б. Полынова (1877-1953), океанологическую школу Ю.М. Шокальского (1856-1940)-Н.Н. Зубова (1885-1960), биогеографическую школу В.Н. Сухачева (1880-1967)-В.Б. Сочавы (1905-1978), географо-гидрологическую школу В.Г. Глушкова (1883-1939) - С.Д. Муравейского (1894-1950), ландшафто-геофизическую школу А.А. Григорьева (1883-1968), экономико-географическую школу Н.Н. Баранского (1881-1963)-Н.Н. Колосовского (1891-1954).

Особо следует отметить стремление к сближению физической географии с другими фундаментальными науками - астрономией, физикой, химией, геологией, биологией. Среди выдающихся достижений, посвященных синтезу физико-географических явлений , следует отметить исследования академиков Л.Г. Берга, В.И. Вернадского, А.А. Григорьева, К.К. Маркова.

Л.С. Берг развил учение о географических законах В.В. Докучаева, распространив его на все пространство бывшего Советского Союза. В.И. Вернадский сформировал учение о биосфере (1926 г.) и указал пути ее перехода в ноосферу (“сферу разума”) - проблема, имеющая исключительно большое значение для современной географической науки и всего человечества. А.А. Григорьев создал учение о географической оболочке как предмете изучения физической географии. Целям объединения всего географического знания служит концепция “сквоз­ных методов ”, предложенная К.К. Марковым (1905-1980). Сквозные методы К.К. Маркова (сравнительно-описательный, геофизический, геохимический, палеогеографический (исторический), математический, картографический), применимые ко всем компонентам географической оболочки и к связям между ними, закрепляют целостность ее изучения и призваны сыграть существенную роль в дальнейшем процессе теоретизации географии.

Опираясь на концепцию К.К.Маркова, известный экономико-географ А.М. Колотиевский в 1973 году предложил аналогичную систему сквозных направлений, таких, как естественно-экономическое технико-экономическое и другие, “которые необходимо использовать в системном анализе производительных сил”. В дальнейшем, по его мнению, необходимо от реального применения сквозных методов в физической и экономической географии перейти к их применению во всей системе географических наук. К общегеографическим направлениям А.М. Колотиевский относит следующие: а) целенаправленного характера - конструктивное, прогностическое; б) содержательного характера - геоэкономическое, естественно-техническое, демоэкономическое; в) методического характера - математическое, картографическое, космическое (См.: Колотиевский А.М. Состояние и тенденции развития основных теоретических концепций в советской географии // Теоретическая география. Материалы симпозиума по теоретической географии. Рига, 1973. С. 12-13).

4. После Великой Отечественной войны ученые нашей страны, в том числе и географы, почти после столетнего перерыва снова получили возможность охватить своими исследованиями всю Землю (океанологические экспедиции, экспедиции в Антарктику и другие).

Огромное - первостепенное - значение для развития отечественной географии имело участие в грандиозном международном научном мероприятии 50-х годов - Международном Геофизическом годе (1957-1959 гг.). С тех пор наша страна - непосредственный участник глобальных международных научных программ и международных географических конгрессов. Кругозор отечественных географов чрезвычайно расширился; в рамках международного сотрудничества стали яснее точки соприкосновения и противоречия в теоретических подходах к решению актуальных проблем современности у нас в стране и за рубежом.

Особенности современной зарубежной географии

К ним можно отнести следующее.

1. До первой мировой войны ведущие позиции в зарубежной географии занимали немецкие географы. Но в период между двумя мировыми войнами официальная немецкая география дискредитировала себя в глазах объективных исследователей (в стране у власти стояли нацисты; правительство непосредственно вмешивалось в дела науки).

Главное течение географической мысли, которое возобладало в Германии в период между войнами, было связано с попыткой приложения географических понятий к политике. Оно получило название “геополитика” (Geopolitik). По Карлу Хаусхоферу (1924), геополитика - это умение и искусство использовать географические знания для выработки и обоснования политики государства. Хаусхофер основал журнал “Zeitschrift fur Geopolitik”, который стал главным проводником и распространителем сочинений, поддерживающих нацистскую политику. После краха фашистской Германии в 1945 г. К. Хаусхофера судил Нюрнбергский трибунал, а в 1946 г. он кончил жизнь самоубийством.

2. К 1960-м годам немецкая география во многом возвратила себе утраченные позиции. В ФРГ несколько видных географов независимо друг от друга углубленно работали и в области физической, и в области экономической (социальной) географии. Среди них особенно выделились Г. Бобек, Г. Мортенсон, Г. Шмитхеннер, К. Тролль и другие. При этом постепенно нарастала специализация внутри географии. Так, физическая география подразделилась на геоморфологию, геофизику, метеорологию, климатологию, океанологию и другие дисциплины. Культурная (социальная) география также подверглась дроблению. Вместе с тем значительное внимание ландшафтному синтезу уделили географы как в ФРГ (Карл Тролль, Йозеф Шмитхюзен, Карл Паффен ), так и в ГДР (Эрнст Нееф, Гюнтер Хаазе, Ганс Рихтер и другие ).

3. Американский стереотип географии сформировался под сильным влиянием немецкого географа А. Геттнера, идеи которого в 30-е годы перенес на американскую почву Р. Хартшорн (1939). Традиционная американская география - это пространственная (хорологиче­ская, или региональная) наука. Географа интересуют индивидуальные особенности отдельных мест (территорий, районов), а не общие закономерности. В Америке принято рассматривать географию как единую науку, без подразделения на отдельные отрасли (физическую, экономическую, биогеографию и т.д.). Почти всеобщим признанием среди географов США пользуется взгляд о том, что география - наука социальная.

Развитие американской географии прошло за последние десятилетия сложный путь. В книге П. Джеймса и Дж. Мартина (1988 г.) отмечено несколько научных направлений, типичных для первой половины XX в. В их числе энвайронментализм - учение о “географиче­ском контроле” над судьбами человечества. Это направление, однако, довольно скоро вышло из моды. Как путевая веха в истории американской географической мысли характеризуется труд Р. Хартшорна “The Nature of geography”, вышедший в 1939 г. Авторы констатируют все больший отход географии США от изучения природы в сторону культурных явлений, в сторону регионализма и антропоцентризма.

В последний период географы традиционного направления в США оказались неподготовленными для участия в разработке проектов территориального развития, и особенно для решения острейших социальных и экологических проблем. Многие американские географы, преимущественно из молодого поколения (Вильям Бунге, Дэвид Харвей, Эдвард Тейф, Ричард Морилл и многие другие), увидели альтернативу традиционному направлению в квантификации , т.е. в широком использовании количественных методов в географических исследованиях. Представители этого направления надеялись создать теоретическую географию с помощью математических, а также физических (со­циальная физика) моделей и системного подхода. На практике, однако, речь шла только о явлениях социальной сферы в их чисто размещенческом аспекте и, несмотря на видимость новизны, принципы хорологического взгляда на географию не затрагивались. Р. Джон­стон заметил, что в американской географии в результате “количе­ственной революции” отхода от хартшорновского определения географии не произошло, и “конечная цель географических исследований, как ее сформулировал Хартшорн, осталась прежней” (Джонстон Р. География и географы. М.: Прогресс, 1987. С. 100, 133).

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Джеймс П., Мартин Дж. Все возможные миры. История географических идей. М.: Прогресс, 1988. 672 с.

Исаченко А.Г. География сегодня: Пособие для учителей. М.: Просвещение, 1979. 192 с.

Марков К.К., Суетова И.А., Добродеев О.П., Симонов Ю.Г. Введение в физическую географию: Учебное пособие для географических факультетов университетов. М.: Высшая школа, 1973. 183 с.

Мукитанов Н.К. От Страбона до наших дней. Эволюция географических представлений и идей. М.: Мысль, 1985. 237 с.

Саушкин Ю.Г. Географическая наука в прошлом, настоящем, будущем: Пособие для учителей. М.: Просвещение, 1980. 269 с.

Саушкин Ю.Г. История географических идей // Мир географии. География и географы. Природная среда. М.: Мысль, 1984. С. 60-77.

Энциклопедия для детей. Т. 3. География. 2-е изд., перераб. и доп. / Глав. ред. М.Д. Аксенова. М.: Аванта+, 1997. 704 с.

Глава II. СТРОЕНИЕ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ

§ 1. Планеты и законы их обращения

Солнечная система включает девять крупных планет, которые со своими 57 спутниками обращаются вокруг массивной звезды по эллиптическим орбитам (рис. II.1). По своим размерам и массе планеты можно разделить на две группы: планеты земной группы, расположенные ближе к Солнцу, - Меркурий, Венера, Земля и Марс и планеты-гиганты - Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, находящиеся на значительно более удаленных от центральной звезды орбитах. Последняя из известных планет - Плутон - своей орбитой с радиусом около 6 млрд. км очерчивает границы Солнечной системы. Плутон не относится к планетам-гигантам, его масса почти в 10 раз меньше массы Земли. Аномальные характеристики этой крошечной планеты позволяют рассматривать ее как бывший спутник Нептуна.

Кроме больших планет между орбитами Марса и Юпитера вращается более 2300 малых планет - астероидов, множество более мелких тел - метеоритов и метеорной пыли, а также несколько десятков тысяч комет, двигающихся по сильно вытянутым орбитам, некоторые из которых далеко выходят за границы Солнечной системы.

Все планеты и астероиды обращаются вокруг Солнца в направлении движения Земли - с запада на восток. Это так называемое прямое движение. Основные закономерности движения планет полностью определяются законами Кеплера. Рассмотрим эти законы и охарактеризуем основные элементы эллиптических орбит.

Согласно первому закону, все планеты обращаются вокруг Солнца по эллиптическим орбитам, в одном из фокусов которых находится Солнце. На рис. II.2 показаны элементы планетных орбит с Солнцем (С) в фокусе. Линия АП называется линией апсид, крайние точки которой афелий (А) и перигелий (П) характеризуют наибольшее и наименьшее удаление от Солнца. Расстояние планет (Р) на орбите от Солнца (гелиоцентрическое расстояние) определяется радиусом-вектором r=СР. Отношение полуфокального расстояния (с) к большой полуоси (а) называется эксцентриситетом орбиты:

e = . (II.1)

Если обозначить через q перигельное расстояние, а через Q - афелийное расстояние, то их значения легко определить из выражений:

q = а - с = а(1 - е), (II.2)

Q = а + с = а(1 + е). (II.3)

Тогда, определив большую полуось (а), мы найдем среднее годичное расстояние планеты до Солнца:

а = . (II.4)

Cреднее гелиоцентрическое расстояние Земли от Солнца равно 149,6 млн. км. Эта величина называется астрономической единицей и принимается за единицу измерений расстояний в пределах Солнечной системы.

Согласно второму закону Кеплера, радиус-вектор планеты описывает площади, прямо пропорциональные промежуткам времени. Если обозначить через S₁ площадь перигелийного сектора (рис. II.3), а через S₂ - площадь афелийного сектора, то их отношение будет пропорционально временам t₁ и t₂ , за которые планета прошла соответствующие отрезки дуг орбиты:

= . (II.5)

Отсюда следует, что секториальная скорость -

V = = = const - (II.6)

величина постоянная.

Время, в течение которого планета сделает полный оборот по орбите, называется звездным, или сидерическим, периодом Т (рис. II.3). За полный оборот радиус-век­тор планеты опишет площадь эллипса:

S= pab=p a² . (II.7)

Поэтому секториальная скорость

V = = (II.8)

оказывается наибольшей в перигелии, а наименьшей - в афелии. Используя второй закон, можно вычислить эксцентриситет земной орбиты по наибольшему и наименьшему суточному смещению Солнца по эклиптике, отражающему движение Земли (см. § 2). Земля в перигелии пребывает в начале января (h_max =61'), а в афелии в начале июля (h_max = 57'). По второму закону Кеплера скорость Земли в афелии и перигелии определяется из выражений:

V_Q =h_min Q, V_q =h_max q. (II.9)

Учитывая закон сохранения момента количества движения

V_q · q = V_Q · Q (II.10)

и подставив сюда значения (II.9) с учетом выражений (II.2) и (II.3), найдем:

= 1,03397, откуда е= 0,0167.

Таким образом, орбита Земли лишь ненамного отличается от окружности.

Согласно третьему Закону Кеплера, квадраты сидерических периодов обращения планет (Т₁ ² и Т₂ ² ) прямо пропорциональны кубам их средних расстояний от Солнца (а₁ ³ и а₂ ³ ):

. (II.11)

Если одна из планет - Земля, период ее сидерического обращения равен Т₁ =1 году, а расстояние от Солнца а₁ положить равным а₁ =1 а. е., то выражение (II.11) принимает простой вид:

Т₂ ² = а₂ ³ . (II.12)

Полученное выражение позволяет по известным из наблюдений периодам обращения планет, других небесных тел вокруг Солнца вычислять их средние гелиоцентрические расстояния.

Найденные эмпирически из наблюдательной астрономии законы Кеплера показали, что Солнечная система представляет собой механическую систему с центром, находящимся в солнечной массе.

Законы Кеплера послужили Ньютону основой для вывода своего знаменитого закона всемирного тяготения, который он сформулировал так: каждые две материальные частицы взаимно притягиваются с силой, пропорциональной их массам и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

Математическая формулировка этого закона имеет вид:

F = G , (II.13)

где M и m - взаимодействующие массы, r - расстояние между ними, G - гравитационная постояная. В системе СИ G = 6,672· 10^-11 м² · кг^-1 · с^-2 . Физический смысл гравитационной постоянной заключается в следующем: она характеризует силу притяжения двух масс весом в 1 кг каждая на расстоянии в 1 м. Величина G впервые была определена в 1798 г. английским физиком Кавендишем с помощью крутильных весов.

Закон Ньютона решил задачу о характере действия силы, управляющей движением планет. Это сила тяготения, создаваемая центральной массой Солнца. Именно эта сила не дает планетам разлететься, а сохраняет их в связной системе последовательных орбит, по которым, как на привязи, сотни миллионов лет кружатся большие и малые планеты.

Решая задачу движения двух тел под действием взаимного притяжения, Ньютон аналитически определил законы движения планет в поле тяготения Солнца. Тем самым эмпирические законы Кеплера получили строгое математическое доказательство. Третий же закон был уточнен путем введения масс планет и Солнца:

. (II.14)

Теперь с его помощью оказалось возможным вычислять массы небесных тел. Полагая в выражении (II.14) массы спутников планет m₁ и m₂ равными нулю (ввиду их малости в сравнении с массой планет, за исключением Луны) и приняв массу Земли M₂ = 1, получим соотношение (II.14) следующего вида:

= М₁ . (II.15)

Воспользуемся законом тяготения и определим массу Земли, полагая, что взаимодействуют две массы - Земли (М) и некоторого тела, лежащего на ее поверхности. Сила притяжения этого тела определяется законом Ньютона:

F = G . ( II.16)

Но одновременно из второго закона механики эта же сила равна произведению массы на ускорение:

F = mg, (II.17)

где g - ускорение силы тяжести; R - радиус Земли.

Приравнивая правые части выражений (II.16) и (II.17): G = mg, найдем выражение для определения массы Земли:

М = . (II.18)

Подставив в (II.18) известные значения G = 6,672 · 10^-11 м² · кг^-1 · с^-2 , g = 9,81 м/с² , R = 6,371 · 10⁶ м, в итоге получим M₃ = 5,97 · 10²⁴ кг, или в граммах: M₃ = 5,97 · 10²⁷ г. Такова масса Земли. Обращаем внимание на формулы (II.16), (II.17), (II.18) - их надо твердо помнить. В дальнейшем мы часто будем пользоваться ими как исходными для определения входящих в них параметров.

Теперь воспользуемся уточненным третьим законом Кеплера и найдем из выражения (II.15) массу Солнца. Для этого рассмотрим две системы тел - Солнце с Землей и Землю с Луной. В первой системе a₁ = 149,6 · 10⁶ км, Т₁ = 365,26 сут; во второй системе а₂ = 384,4 ·10³ км, Т₂ = 27,32 сут. Подставляя эти значения в формулу (II.15), находим массу Солнца в относительных единицах массы Земли М₀ = 328700 М_3. Полученный результат отличается от более точных расчетов, так как в сравнении с массой Земли массу Луны нельзя приравнивать к нулю (масса Луны составляет ¹ /₈₁ массы Земли). Зная массу Земли в абсолютных единицах (килограммах или граммах) и взяв более точное определение массы Солнца (М₀ = 333000 М₃ ), определим его абсолютную массу: М₀ = 333000·5,97·10²⁷ г = 1,98·10³³ г.

В настоящее время для более точного определения массы и фигуры планет и их спутников используются параметры орбиты искусственных спутников, запускаемых с Земли.

Дальше мы увидим, что закон тяготения Ньютона объясняет не только движение системы планет и других космических объектов в Солнечной системе, но и лежит в основе понимания процессов, происходящих внутри самих астрономических масс.

§ 2. Орбитальные характеристики планет

Физические условия на поверхности каждой из девяти планет всецело определяются их положением на орбите относительно Солнца. Ближайшие к светилу четыре планеты - Меркурий, Венера, Земля и Марс - имеют сравнительно небольшие массы, заметное сходство в составе слагающего их вещества и получают большое количество солнечного тепла, ощутимо влияющего на температуру поверхности планет. Две из них - Венера и Земля - имеют плотную атмосферу, Меркурий и Марс атмосферы практически не имеют.

Планеты-гиганты Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун значительно удалены от Солнца, имеют гигантские массы и плотную мощную атмосферу. Все они отличаются высокой осевой скоростью вращения. Солнечное тепло почти не достигает этих планет. На Юпитере оно составляет 0,018·10³ Вт/м² , на Нептуне - 0,008·10³ Вт/м² .

Все планеты, за исключением Меркурия и Венеры, имеют спутники, общее число известных на сегодняшний день достигает 57. Наибольшее количество спутников имеют: Юпитер - 16, Сатурн - 17 и Уран - 15. Остальные планеты имеют один-два спутника.

Большая часть массы вещества Солнечной системы сосредоточена в самом Солнце - более 99%. На долю планет приходится менее 1% общей массы. Остальное вещество рассеяно в астероидах, кометах, метеоритах, метеорной и космической пыли.

Все планеты имеют относительно небольшие размеры и в сравнении с расстояниями между ними их можно представлять в виде материальной точки. Из курса физики известно, что произведение массы тела на его скорость называется импульсом:

Р = m · V, (II.19)

а произведение радиуса-вектора на импульс - моментом импульса:

L = r · Р = r · m · V. (II.20)

Из приведенного выражения видно, что скорость V движения планеты по эллиптической орбите меняется вместе с изменением радиуса-вектора r. При этом на основании второго закона Кеплера имеет место сохранение моментов импульса:

r₁ · m · V₁ = r₂ · m · V₂ . (II.21)

Из (II.21) видно, что при увеличении r₁ скорость V₁ должна уменьшаться и наоборот (масса т планеты неизменна). Если выразить линейную скорость V через угловую w

V = w · r, (II.22)

то выражение для момента импульса планеты примет вид:

L = m · w · r² . (II.23)

Из последней формулы следует, что при сжатии вращающихся систем, т. е. при уменьшении r и постоянстве т , угловая скорость вращения w неизбежно возрастает.

В табл. II.1 приведены орбитальные параметры планет. Хорошо видно, как по мере возрастания радиуса орбиты гелиоцентрического расстояния) уменьшается период обращения и, следовательно, скорость движения планет.

Таблица II .1

Орбитальные параметры планет Солнечной системы

При движении планеты вокруг Солнца сила притяжения послед­него уравнивается центростремительной силой, приложенной к планете:

G = . (II.24)

Отсюда легко найти среднюю орбитальную скорость движения планеты, которая совпадает с круговой скоростью:

V = , (II.25)

где r = a - расстояние от Солнца; Т - период обращения планеты вокруг светила.

В качестве примера найдем среднюю орбитальную скорость вращения Земли, положив в формулу (II.25) Т = 365,2564 · 86400 с =
= 31,56· 10⁶ с, а = 149,6 · 10⁶ км, получим V = 29,78 км/с.

Обращаем внимание на наиболее крупные спутники планет. Луна - спутник Земли; Ио, Европа, Ганимед и Каллисто - спутники Юпитера; Титан - спутник Сатурна; Тритон - спутник Нептуна. Это самый крупный спутник в Солнечной системе. Диаметр Тритона 6000 км. Три последние планеты имеют также своеобразные кольца, исследование которых с американской межпланетной станции «Вояджер-2» показало, что они состоят из темного материала, фрагменты которого имеют размеры около метра и более. Не исключено, что это каменные обломки разрушившихся небольших спутников или продукты выбросов мощных вулканических взрывов.

§ 3. Приливные взаимодействия

Рассмотрим еще одно интересное явление, возникающее под действием взаимного притяжения планеты и обращающегося вокруг него спутника. На Земле внешнее проявление этого явления - приливы и отливы в океане, в ходе которых уровень воды дважды в сутки поднимается до своих максимальных отметок и опускается до минимальных. Это объясняется притяжением Луны между двумя последовательными одноименными кульминациями ее на меридиане данного места и обусловлено тем, что Земля вращается вокруг своей оси быстрее, чем Луна совершает свой полный оборот вокруг Земли. Поэтому интервал времени между смежными циклами приливных явлений составляет 24 ч 50 мин.

Поясним это на примере - рис. II.4. Представим Луну в виде материальной точки, расположенной на расстоянии r от центра Земли. Радиус планеты положим равным единице, т.е. R = 1, и рассмотрим, какое притяжение испытывают точ­ки на поверхности Земли (А ), на том же меридиане на противоположной стороне (В ) и в центре - в точке (О ). Пусть эти точки имеют единичную массу. Положив массу Луны m , для каждой точки, в соответствии с законом тяготения, можно написать выражения:

g_A = ; g_О = ; g_В = . (II.26)

Найдем разность ускорений силы тяжести материальных точек А и О :

g_A - g_О = Gm·( ) = Gm .

Поскольку расстояния r и 2 r много больше единицы, то ими можно пренебречь. В итоге получим:

g_A - g_O = dg = . (II.27)

Выражение (II.27) характеризует приливообразующую силу, которая, как видим, обратно пропорциональна кубу расстояний между планетой и ее спутником.

Теперь вновь обратимся к рис. II.4. Под действием силы dg точка А удаляется от точки О в направлении к Луне, образуя своеобразный горб на поверхности планеты - прилив. Но точка О в свою очередь также притягивается Луной на бульшую амплитуду, чем точка В , расположенная на обратной стороне Земли. Поэтому и на обратной стороне на поверхности планеты образуется приливное вздутие. Одновременно с двумя областями прилива в точках квадратур, т.е. районах, отстоящих на 90⁰ по меридиану от точек прилива, будет наблюдаться отлив. В ходе вращения Земли приливные волны дважды в сутки обходят ее поверхность. Высота прилива в океане не превышает 1-2 м. Однако когда приливная волна подходит к шельфовому мелководью, она возрастает до нескольких метров. Волны прилива наблюдаются и в твердой коре и достигают 51 см при сложении поля тяготения Луны и Солнца. Приливное трение, возникающее при движении жидкой и (в меньшей степени) твердой волн, приводит к торможению осевого вращения Земли и ее спутника. По этой причине Луна уже давно прекратила свое вращение вокруг оси и постоянно обращена к планете одной стороной. Уменьшение скорости вращения Земли составляет 2 с за каждые 100 тыс. лет. За последние 450 млн. лет она уменьшилась: вместо 21 ч 53 мин сутки стали составлять 24 ч в настоящее время.

Поскольку масса Земли в 81 раз больше массы Луны, то величина приливного ускорения на поверхности спутника будет примерно в 20 раз больше, чем на Земле, и теоретическая высота твердого прилива может достигать нескольких метров.

В связи с этим возникает интересный вопрос о предельно допустимом расстоянии, на которое могут сблизиться спутник и планета в ходе своей эволюции. Для этого приравняем правую часть выражения (II.27) ускорению свободного падения на поверхности планеты:

.

После преобразований получим:

r » R . (II.28)

Здесь m, r и r - масса, радиус и плотность спутника, М , R и r₁ - масса, радиус и плотность планеты. Полученное выражение называется пределом Роша. Спутник, попавший внутрь предела Роша вследствие многокилометровой приливной волны, будет неизбежно разрушен и превращен в каменное кольцо вокруг планеты. Не менее катастрофичными будут последствия такого сближения и для планеты. Гигантский приливный горб высотой многие сотни метров, многократно прокатившись по поверхности планеты по мере приближения спутника, перемелет в пыль горы и равнины, реки и моря планеты, а приливное трение раскалит поверхность разрушившихся пород. Резко затормозится скорость вращения планеты, что вызовет изменение ее фигуры и сопутствующие этому процессу землетрясения. Поверхность планеты претерпит катастрофические разрушения. В свете сказанного гипотеза об образовании Тихого океана путем отрыва Луны представляется просто наивной. При входе в зону Роша она была бы превращена в пыль, сквозь которую мы до сих пор не могли бы видеть солнечного света, не говоря уже о том, что в геологической истории Земли подобной катастрофы не запечатлено. Найдем предел Роша для Земли, положив в формуле (II.29) плотности спутника и планеты примерно одинаковыми. Тогда r » R » 8400 км, где R = 6371 м - радиус Земли.

§ 4. Солнце. Основные характеристики

Солнце относится к классу небольших звезд, достаточно далеко проэволюционировавших в своем развитии. Возникло оно около 5 млрд. лет назад и в настоящее время имеет массу ~2,10³³ г, радиус - 696000 км, среднюю плотность вещества 1,41 г/см³ , ускорение силы тяжести на поверхности - 274 м/с² .

Видимый бело-желтый диск Солнца - это его фотосфера, представляющая горячую плазменную атмосферу звезды с температурой поверхности 6000 К (напомним, что К - термодинамическая температура Кельвина. Нормальная температура 0°С = 273 К. Величина -273,16 К называется абсолютным нулем температуры).

В Солнце сосредоточено более 99% всей массы Солнечной системы. Угловая скорость вращения Солнца, наблюдаемая по фотосфере, убывает по мере удаления от экватора. Период вращения на экваторе равен 25 сут, вблизи полюсов - 30 сут. Линейная скорость вращения на экваторе близка 2 км/с, т. е. много медленнее скорости вращения Земли и других планет, но оно происходит в том же направлении. Все это подтверждает предположение, что мы наблюдаем вращение плазменной атмосферы и что внутреннее твердое тело звезды может вращаться с иной скоростью. Напомним, что плазмой называется газ, значительная часть атомов которого находится в ионизированном состоянии.

Солнце является мощным источником тепловой, электромагнитной и гравитационной энергии. Эта энергия равномерно рассеивается в космическое пространство, и на долю Земли и планет приходится лишь малая ее часть. В оптическом диапазоне спектра Земля, например, получает 1,96 кал/см² ·мин, или 1,37·10³ Вт/м² . Эта величина называется солнечной постоянной. Она варьирует в зависимости от гелиоцентрического расстояния и сильно меняется от планеты к планете.

Полная светимость Солнца определяется из выражения:

L₀ =F₀ 4pa² =3,85·10²⁶ Вт, (II.30)

где a = 149,6·10⁶ м, 4pа² - площадь поверхности сферы радиусом в 1 а. е.

Каждый квадратный метр звезды излучает энергии в секунду

Е₀ = L₀ /4pR₀ ² = 6,3· 10⁷ ВТ/м² , (II.31)

т. е. в 10 000 раз больше, чем получает вся Земля за одну минуту.

Спектр излучения Солнца лежит в широком диапазоне частот и длин волн (рис. II.5) - от радиоизлучения (метровые волны) до гамма-излучения (длина волны l менее 10^-12 м). Как видно из рисунка, максимум энергии излучения приходится на оптическую и инфракрасную части спектра. Крайнюю левую часть спектра занимают волны жесткого ультрафиолетового и рентгеновского излучения, крайнюю правую - радиоизлучения.

Рис. II.5. Спектр излучения Солнца

Поскольку интенсивность излучения за­висит только от изменения температуры с глубиной, то по наблюдениям интенсивности выходящего от звезды излучения можно составить представление о температуре в ее недрах. Максимальная температура Солнца 6150 К наблюдается в зеленой части спектра (l = 5000 А). Напомним, что 1 Ангстрем = 10^-10 м. В красном (l = 6400-7600 А) и фиолетовом (l = 3900-4500 А) частях спектра температура близка 5800 К. В ультрафиолетовом диапазоне (l = 1000 А) температура уменьшается до 4500 К, а в радиодиапазоне на l = 1 м возрастает до 10⁶ К.

Столь различные температуры не могут исходить только из одной фотосферы, ибо физические условия на ней довольно однородны. В целом на долю светового излучения Солнца приходится 81% энергии, на долю теплового - около 18%, а на долю ультрафиолетового - менее 1%. Чтобы лучше понять природу такого распределения энергии излучения, которое, как мы увидим, играет огромную роль в жизни Земли, рассмотрим основные черты строения внешних оболочек Солнца.

Атмосфера Солнца состоит из трех главных уровней - фотосферы, хромосферы и короны (рис. II.6). На каждом из этих уровней идут различные физические процессы.

Фотосфера представляет собой нижний, наиболее активный светопроводящий слой атмосферы. Это граница прозрачности звездного вещества, воспринимаемого нами в виде бело-желтого диска Солнца.

На фотографиях поверхность фотосферы по­крыта гранулами - это неустойчивые образования размером от 700 до 1400 км, они непрерывно появляются и распадаются, создавая впечатление кипящей поверхности. Фотосфера излучает энергию в оптическом и инфракрасном диапазонах. Потери энергии непрерывно пополняются притоком ее из более глубоких слоев. Этот процесс поддерживает стационарность излучения и осуществляется за счет процессов поглощения и переизлучения. Перенос энергии происходит также конвективным путем с помощью гранул, представляющих собой своеобразные конвективные ячейки. Горячее вещество выносится из недр на поверхность, где оно охлаждается и вновь погружается. В промежутках между гранулами наблюдается выброс вещества - спикулы и факелы. Толщина фотосферы около 500 км.

Следующий слой солнечной атмосферы - хромосфера - простирается на расстояние 15000-20000 км и имеет ярко-красный цвет. Она наблюдается при солнечном затмении в виде алого кольца вокруг черного диска Солнца. Температура хромосферы около 20000 К.

В хромосфере хорошо видны выбросы горячей плазмы - спикулы (протуберанцы). Высота выбросов достигает 12 тыс. км, а поперечные размеры - 1000 км.

Над хромосферой располагается корона, размеры которой колеблются в зависимости от активности Солнца. Внутренняя корона простирается на 300-500 тыс. км и имеет колоссальную температуру - в 1 млн. градусов Кельвина. Она состоит из ионизированных светящихся газов. Внешняя корона представляет собой туманное свечение солнечного света на пылевых частицах, концентрирующихся вокруг Солнца на расстоянии до 80 млн. км. Поэтому эта часть короны имеет светло-желтый оттенок. По мере удаления от хромосферы температура короны понижается, на орбите Земли составляет 200000 К. Периферия короны состоит из разреженных электронных облаков, выбрасываемых Солнцем, которые будучи вмороженными в его магнитное поле, движутся с большими скоростями, достигающими 30 км/с.

Следует сказать, что в результате осевого вращения Солнце продуцирует мощное магнитное поле, силовые линии которого «при­клеи­ваются» в высокопроводящую плазму короны, вытягиваются в виде спирали далеко в межпланетное пространство (рис. II.7). В ходе солнечной активности структура секторного магнитного по­ля может менять свою форму и даже число секторов.

Возвращаясь к энергетике солнечного излучения, мы теперь можем сказать, что основная доля оптического и инфракрасного излучения исходит из фотосферы, имеющей температуру около 5800 К. Низкотемпературное излучение 4500 К соответствует нижним слоям хромосферы. Радиоизлучение и рентгеновское излучение исходят из короны, имеющей в нижней своей части температуру 10⁶ К. Хромосфера и корона прозрачны для оптического и инфракрасного излучения фотосферы. Что же в таком случае питает их энергией и создает столь высокую температуру?

Мы видели, что в фотосфере наряду с лучистым переносом энергии происходит и конвективное перемешивание вещества, фиксируемое в виде многочисленных гранул и спикул, а также мощных протуберанцевых выбросов плазмы. Это механическое движение огромных масс вещества на поверхности гигантской звезды должно приводить к мощным акустическим колебаниям окружающей атмосферы (вспом­ните шум кипящей воды в чайнике). Иными словами, поверхность звезды буквально сотрясается от оглушительного шума, звук которого со сверхзвуковыми скоростями распространяется через хромосферу во все стороны от Солнца. Однако по мере распространения в солнечную корону, где плотность вещества быстро убывает, обычные звуковые волны превращаются в ударные. Как известно из физики плазмы, в ударных волнах энергия механического движения быстро переходит в тепловую. Поэтому небольшая по массе, сильно разреженная корона нагревается до столь высоких температур.

Другой важной характеристикой Солнца является его периодическая активность, выражающаяся в появлении на фотосфере темных пятен, в хромосфере и короне - вспышек, факелов, протуберанцев. Установлена 11-летняя периодичность явления солнечной активности. Наиболее ярким показателем солнечной активности является изменение числа темных пятен и их размеров на диске Солнца. Температура их на 1500 К ниже температуры окружающей фотосферы, диаметр достигает 2-50 тыс. км. В рельефе поверхности пятна фиксируются в виде впадин глубиной 700-1000 км. Важной характеристикой пятна является его магнитное поле, напряженность которого достигает гигантской величины - 4·10^-5 А/м. Для сравнения укажем, что напряженность магнитного поля Земли в районе полюсов всего 70 А/м.

Время жизни пятен - от нескольких часов до нескольких месяцев. Обычно уровень солнечной активности характеризуется числом Вольфа:

W = 10g + f, (II.32)

где g - число групп пятен; f - общее число всех пятен, видимых на диске Солнца.

Солнечная активность оказывает большое влияние на климат, погоду, биосферу Земли.

Здесь же отметим, что причины солнечной активности до сих пор являются предметом дискуссий. Есть по крайней мере две группы гипотез - эндогенные, объясняющие периодичность активности внутризвездными процессами, и экзогенные, связывающие ее с приливным взаимодействием с планетой-гигантом Юпитером.

С эндогенными гипотезами пока еще много неясного, хотя успехи изучения физики звезд весьма впечатляющи.

Экзогенные причины цикличности солнечной активности (рис. II.8) привлекают внимание сходством периодов обращения Юпитера вокруг Солнца (11,86 года) и средней длительностью солнечного цикла (11,13 года). Обнаруживается связь между изменением гелиоцентрического расстояния Юпитера с числом пятен на Солнце. Величина юпитерианского прилива на Солнце составляет всего 1 мм. Однако исследования показали, что здесь важно не изменение скорости приливного смещения центра Солнца (первая производная), а толчок (третья производная). Вклад планет в толчок возрастает на порядок величин.

Рис. II.8. Солнечная активность. Период 1900-1997 гг., в числах Вольфа W

§ 5. Движение Солнца по эклиптике

Вследствие вращения планет, и в частности Земли, вокруг Солнца создаются различные условия освещенности и обогрева ее поверхности в различных участках орбиты. Это вызывает смену времен года, что обусловлено тремя причинами - наклоном земной оси к плоскости земной орбиты, неизменностью положения оси в пространстве и обращением Земли вокруг Солнца. Наблюдателю на Земле кажется, что светило имеет собственное движение по небесной сфере. На самом деле это движение обусловлено обращением Земли.

Видимое годовое движение Солнца относительно звезд происходит по большому кругу небесной сферы, называемому эклиптикой (эклипсис - по-гречески “затмение”). Плоскость эклиптики наклонена к плоскости небесного экватора под углом 23°27¢ (рис. II.9). Когда Солнце проходит точки пересечения эклиптики с небесным экватором, то на Земле день становится равным ночи. Эти точки называются точками весеннего (21 марта) и осен­него (23 сентября) равноденствия. Координаты Солнца - склонение d и прямое восхождение a - в этих точках равны нулю. В момент нахождения Солнца в верхней точки эклиптики Е его прямое восхождение a = 6 ч, а склонение d = + 23°27¢. Точка Е называется точкой летнего солнцестояния (22 июня). В нижней точке эклиптики Е¢a = 18 ч, а d = -23°27¢. Эту точку Солнце проходит 22 декабря, поэтому она называется точкой зимнего солнцестояния. Скорость перемещения Солнца по эклиптике равна приблизительно 1° в сутки. Промежуток времени между двумя прохождениями Солнцем точки весеннего равноденствия называется тропическим годом. Его длительность равна 365,2422 дня.

Из-за гравитационного влияния Луны Солнце каждый год приходит в точку весеннего равноденствия на 20 мин 24 с раньше, чем Земля завершит очередной оборот вокруг него. Это смещение называется прецессией, или предварением равноденствий. Вследствие прецессии ось вращения Земли поворачивается за год на 50¢¢27, описывая в пространстве коническую поверхность. Интересно, что полный оборот земная ось вокруг оси эклиптики совершит за 25800 лет. Это и есть период прецессии, играющий важную роль в понимании вековых изменений климата на Земле и образования ледниковых периодов.

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Орленок В.В. Физика Земли, планет и звезд. Калининград, 1991. 175 с.

Глава III. ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ

§ 1. Основные характеристики планеты

Длительное существование воды и жизни на поверхности Земли стало возможным благодаря трем основным характеристикам - ее массе, гелиоцентрическому расстоянию и быстрому вращению вокруг своей оси.

Именно эти планетарные характеристики определили единственно возможный путь эволюции живого и неживого вещества Земли в условиях Солнечной системы, итоги которого запечатлены в неповторимом облике планеты. Эти три важнейшие характеристики у других восьми планет Солнечной системы существенно отличаются от земных, что и явилось причиной наблюдаемых различий в их строении и путях эволюции.

Масса современной Земли равна 5,976·10²⁷ г. В прошлом вследствие непрерывно протекающих процессов диссипации летучих элементов и тепла она, несомненно, была больше. Масса планеты играет определяющую роль в эволюции протовещества. Шарообразная форма Земли свидетельствует о преобладании гравитационной организации вещества в теле планеты.

С ростом глубины растут давление и температура. Вещество переходит в расплавленное и даже ионизованное состояние, благодаря чему возрастает его химический потенциал. Тем самым создаются предпосылки для длительной термической и, следовательно, геологической активности планеты.

Средний радиус гелиоцентрической орбиты Земли (расстояние от Солнца) равен 149,6 млн. км. Эта величина принята в качестве астрономической единицы. Почему мы выделяем этот параметр среди множества других? Дело в том, что на этом расстоянии количество солнечного тепла, достигающего поверхности Земли, таково, что выносимая из недр вода имеет возможность длительное время сохраняться в жидкой фазе, формируя обширные океанические и морские бассейны. Уже на орбите Венеры, расположенной на 50 млн. км ближе к Солнцу, и на орбите Марса, расположенного на 70 млн. км дальше от Солнца, чем Земля, таких условий нет. На Венере из-за избытка солнечного тепла вода испаряется и может существовать только в атмосфере планеты, на Марсе из-за недостатка тепла пребывает в замерзшем состоянии под грунтом планеты (возможно, в форме мерзлоты). И наконец, вращение Земли: полный оборот вокруг своей оси относительно Солнца планета делает за 24 часа, или за 86400 с; относительно звезд - за 86164 с. Благодаря столь быстрому вращению возникли динамические условия, необходимые для образования земного магнитного поля. Без магнитного экрана развитие современных форм жизни при прочих благоприятных условиях было бы невозможно. Поток солнечных частиц высоких энергий беспрепятственно достигал бы земной поверхности, неся гибель живому веществу. Жизнь в этих условиях могла бы зародиться и существовать лишь под водой или глубоко в грунте. Суша являла бы собой мертвые пустыни, лишенные растительности и каких-либо живых существ.

Суточное вращение Земли обеспечивает также попеременное нагревание и охлаждение ее поверхности. Это способствует развитию водной и воздушной циркуляции, ускорению динамики всех процессов жизнедеятельности биосферы, преобразованию вещества земной коры.

Наклон оси вращения к плоскости орбиты (23°27¢) приводит к периодическому (сезонному) изменению количества солнечного тепла, получаемого различными участками земной поверхности при движении планеты по гелиоцентрической орбите. Полное обращение вокруг Солнца Земля делает за 365,2564 звездных суток (сидерический год), или 365,2422 солнечных суток (тропический год).

Площадь поверхности Земли равна 510 млн. км² , средний радиус сферы - 6371 км.

§ 2. Модель Буллена

Современные представления о внутреннем строении Земли базируются на данных наблюдений за прохождением продольных (Р ), поперечных (S ) и поверхностных сейсмических волн, возникающих при землетрясениях. Согласно этим данным, Земля имеет сложно-диффе­ренцированное строение и состоит из оболочек, характеризующихся различной скоростью прохождения Р и S волн.

Наиболее резкие изменения упругих свойств наблюдаются на глубинах около 10-40 и 2900 км от поверхности Земли. В первом случае скорость продольных волн увеличивается скачком от 6,5 до 8,1 км/с; во втором - резко уменьшается с 13,25 до 8,5 км/с (рис. III.1).

Верхняя граница (8,1 км/с) была впервые обнаружена югославским сейсмологом Андреем Мохоровичичем в 1909 г. при анализе сейсмологом Загребского землетрясения 8 октября 1909 г. Эта граница условно принята за подошву земной коры. Она получила название граница Мохоровичича, или граница М.

Нижняя граница (13,25-8,5 км/с) впервые была установлена немецким геофизиком Бено Гутенбергом в 1914 г. при изучении записи землетрясений с элицентральными расстояниями более 80° от Геттингена. Граница Гутенберга характеризует переход от оболочки к ядру Земли.

Наличие у Земли обширного ядра уверенно устанавливается исчезновением волн Р и S на эпицентральных расстояниях в 105° (11 тыс. км) и наличием зоны тени между 105 и 142°.

Волна Р появляется вновь между 142 и 180° с большим запаздыванием. Впервые это было установлено Олдгеном в 1906 г. и впоследствии учтено Гутенбергом (Гутенберг, 1963). Резкое уменьшение скорости Р и непрохождение (или очень сильное ослабление) волны S являлось надежным свидетельством того, что в диапазоне глубин 1500-2900 км (считая от центра Земли) вещество обладает физическими свойствами, близкими к жидкости, поскольку, как это следует из выражения для определения скорости распространения поперечных волн, Сs = , для жидких сред модуль сдвига m = 0 и поперечные волны в них не распространяются. Однако здесь правильнее говорить не о жидком состоянии вещества внешнего ядра, которое, как будет показано ниже, обладает все-таки ненулевой жесткостью, а о том, что это вещество является абсолютно несжимаемым или приближается к этому состоянию. Аналогичными свойствами обладает и жидкость.

В 1936 г. датчанка Инга Ломан установила существование внутреннего твердого субъядра . В последующие годы благодаря возросшему числу сейсмологических станций (в 1971 г. их было 1620) наличие внутреннего твердого субъядра было подтверждено регистрацией отраженных Р волн от его поверхности.

Очень скоро вслед за выделенными границами внутри Земли были надежно установлены еще две зоны изменения упругих свойств - в интервале глубин 50-250 км и на глубине порядка 900 км . Слой верхней мантии в интервале глубин 50-250 км характеризуется заметным уменьшением скоростей Р и S волн: соответственно с 8,1 и 4,6 км/с в верхах мантии до 7,8 и 4,3 км/с на глубинах 100-250 км под континентами и 50-60 км под океанами. Этот слой пониженных скоростей получил название «20°-границы», или «волновод Гутенберга». Твердый субстрат выше волновода (под древними докембрийскими щитами он совпадает с границей Мохоровичича) получил название литосферы, а подстилающая область верхней мантии вплоть до глубин 250-400 км, где находится нижняя граница волновода, - астеносферы (рис. III.2).

Начиная с глубин 250-400 км и 900 км сейсмология землетрясений указывает на аномально быстрое возрастание скоростей Р и S волн с 8,1 и 4,5 км/с до 11,2 и 6,0 км/с cоответственно (см. рис. III.1).

Выделение главнейших границ в теле Земли по характеру изменения скоростей распространения упругих волн позволило К. Буллену (1956), а затем Б. Гутенбергу (1963) построить реальную модель внутреннего строения планеты (см. рис. III.2). Ниже приведена таблица основных границ и скоростей распространения волн внутри Земли, а также фактора Q, характеризующего затухание волн внутри сферических оболочек.

Таблица III .1

Положение границ, скорости распространения и затухания

сейсмических волн внутри Земли

Установление оболочечного строения Земли принадлежит к выдающимся достижениям классической сейсмологии. Эти данные легли в основу определения законов изменения плотности, давления и ускорения силы тяжести внутри планеты, а вместе с ними позволили подойти к решению фундаментальной проблемы естествознания - установлению состава и природы оболочек Земли.

§ 3. Земная кора

Положение, химический состав, термический режим

Верхняя твердая геосфера именуется земной корой . Это понятие связано с именем югославского геофизика А.Мохоровичича, который установил, что в верхней толще Земли сейсмические волны распространяются медленнее, нежели на больших глубинах. Впоследствии этот верхний низкоскоростной слой был назван земной корой, а граница, отделяющая земную кору от мантии Земли, - границей Мохоровичича, или, сокращенно, - Моха . Мощность земной коры изменчива. Под водами океанов она не превышает 10-12 км, а на континентах составляет 40-60 км, (что составляет не более 1% земного радиуса), редко увеличиваясь в горных районах до 75 км. Средняя мощность коры принимается равной 33 км, средняя масса - 3·10 25 г.

По геологическим и геохимическим данным до глубины 16 км подсчитан усредненный химический состав пород земной коры[1] . Эти данные постоянно уточняются и на сегодня выглядят следующим образом: кислород - 47%, кремний - 27,5, алюминий - 8,6, железо - 5, кальций, натрий, магний и калий - 10,5, на все остальные элементы приходится около 1,5%, в том числе на титан - 0,6%, углерод - 0,1, медь - 0,01, свинец - 0,0016, золото - 0,0000005%. Очевидно, что первые восемь элементов составляют почти 99% земной коры и только 1% падает на остальные (более сотни!) элементы таблицы Д.И. Менделеева. Вопрос о составе более глубоких зон Земли остается спорным. Плотность пород, слагающих земную кору, с глубиной возрастает. Средняя плотность пород в верхних горизонтах коры 2,6-2,7 г/см³ , ускорение силы тяжести на ее поверхности 982 см/с² . Зная распределение плотности и ускорения силы тяжести, можно рассчитать давление для любой точки радиуса Земли. На глубине 50 км, т.е. примерно у подошвы земной коры, давление составляет 13000 атм.

Температурный режим в пределах земной коры довольно своеобразен. На некоторую глубину в недра проникает тепловая энергия Солнца. Суточные колебания температуры наблюдаются на глубинах от нескольких сантиметров до 1-2 м. Годовые колебания в умеренных широтах достигают глубины 20-30 м. На этих глубинах залегает слой пород с постоянной температурой - изотермический горизонт . Его температура равна средней годовой температуре воздуха в данном регионе. В полярных и экваториальных широтах, где амплитуда колебания годовых температур мала, изотермический горизонт залегает близко к земной поверхности. Верхний слой земной коры, в котором температура меняется по сезонам года, называется активным . В Москве, например, активный слой достигает глубины 20 м.

Ниже изотермического горизонта температура повышается. Повышение температуры с глубиной ниже изотермического горизонта обусловлено внутренним теплом Земли. В среднем прибавка температуры на 1°С осуществляется при заглублении в земную кору на 33 м. Эта величина называется геотермической ступенью [2] . Геотермическая ступень в разных регионах Земли различна: полагают, что в зонах вулканизма она может быть около 5 м, а в спокойных платформенных областях - возрастать до 100 м.

Вместе с верхним твердым слоем мантии земная кора объединяется понятием литосфера , совокупность же коры и верхней мантии принято именовать тектоносферой (рис. III.3, а).

Земная кора и геологическое летоисчисление

При изучении истории развития земной коры важно знать время образования горных пород и минералов, хронологическую последовательность геологических событий.

Источником информации о развитии Земли во времени прежде всего являются осадочные горные породы, которые в подавляющем большинстве сформировались в водной среде и поэтому залегают слоями (см. рис. III.4 на с. 66).

Чем глубже от земной поверхности лежит слой, тем раньше он образовался и, следовательно, является более древним по отношению к любому слою, который расположен ближе к поверхности и является более молодым . На этом простом рассуждении основывается понятие относительного возраста , которое легло в основу относительной геохронологии .

Относительный возраст пород легко устанавливается в случае горизонтального залегания слоев. Например, в береговом обрыве сверху вниз легко различаются слои песка, глины и известняка. Наиболее древней породой здесь будет известняк, затем образовался слой глины и самым молодым является слой песка[3] . Если поблизости в другом обнажении обнаруживается та же последовательность пород (снизу вверх: известняк, глина, песок), мы можем предположить, что одноименные слои одновозрастны[4] .

а

б

Рис. III.3. Строение земной коры:

а - строение земной коры по К.Буллену;

б - строение земной коры в разных геологических районах и положение

отдельных сверхглубоких скважин (СГ-3 - Кольская, М - Мурунтаусская,

У- Уральская, К - Кубанская, Б-Р - Берта-Роджерс, I - скважины судна

“Гломар Челленджер”, II - глубокие скважины на шельфе);

1 - гидросфера, 2 - осадочный слой океанов, 3 - осадочный слой континентов, 4 - складчатые области фанерозоя, 5 - вулканогенные образования,

6 - кристаллические породы докембрия, 7 - базальтовый слой континентов,

8 - базальтовый слой океанов, 9 - верхняя мантия, 10 - глубинные разломы

а

б

Рис. III.4. Формы залегания осадочных образований

а - складчатые, б - разрывные

Однако сопоставление пород по составу эффективно только для увязки пород на небольших расстояниях. Многие породы, разные по возрасту, имеют сходный состав, и напротив, одновозрастные, но образовавшиеся в различных условиях породы будут отличаться по составу. Поэтому наиболее достоверно определение относительного возраста по остаткам растительных и животных организмов - окаменелостям , сохранившимся в породах. Отложения одного возраста, если они сформировались в сходных условиях, содержат сходные или одинаковые окаменелости. Это позволяет сопоставлять одновозрастные толщи, если они имеют разный состав и расположены в разных регионах Земли[5] .

Самые длительные временные интервалы в относительной геохронологии - эоны; эоны делятся на эры, эры - на периоды, периоды - на эпохи, эпохи - на века и т.д. За отрезок времени, равный эону, накопилась толща осадочных пород, соответствующая эонотеме, за эру - эратеме, за период - системе, за эпоху - отделу, за век - ярусу и т.д.

В отличие от относительной абсолютная геохронология призвана измерить геологическое время в астрономических единицах - годах. Существуют две группы методов определения абсолютного возраста: сезонно-климатические и радиологические. Сезонно-климатические методы применимы к породам, имеющим сезонную слоистость, и сводится к подсчету сезонных слоев. Радиологические (изотопные) методы основываются на определении возраста минералов по распаду радиоактивных изотопов, которые в малых количествах входят в кристаллическую решетку многих минералов. Так как процесс распада осуществляется с постоянной скоростью, результаты определений являются независимыми от тех или иных условий среды. Наиболее часто для абсолютных датировок используют ²³⁵ U, ⁴⁰ K, ⁸⁷ Rb, ¹⁴⁷ Sm, ¹⁴ C. Кроме того, дополнительным методом геохронологического расчленения пород является изучение палеомагнетизма, на основе чего составлена палеомагнитная шкала времени. Изотопные и палеомагнитный методы особенно важны для определения возраста магматических и метаморфических пород.

Геохронологическая шкала

В итоге кропотливой многолетней работы постепенно создавалась геохронологическая шкала. Ее первый вариант был утвержден в 1881 г. на II Международном геологическом конгрессе, а затем дополнен определениями абсолютного возраста всех геологических эр и периодов (табл. III.2).

В шкале выделены три эона: архейский, протерозойский и фанерозойский. Фанерозойский эон включает палеозойскую, мезозойскую и кайнозойскую эры и состоит из 12 периодов. Периоды обычно носят название местности, где они впервые были выделены и наиболее полно описаны. Индексы (символы) периодов (систем) обозначаются первыми буквами их латинских названий. Каждой системе присвоен определенный цвет, что очень удобно для прочтения геологических карт и разрезов. Продолжительность периодов различна: 20-100 млн. лет, а незавершенного четвертичного - 1,7 - 1,8 млн. лет.

Периоды подразделяются на 2 или 3 эпохи, которые именуются: ранняя, средняя и поздняя. Их индексы такие же, как у соответствующих периодов, но справа внизу добавляется цифра 1, 2 или 3. Например, Р₁ - раннепермская эпоха, а Р₂ - позднепермская эпоха. Цветовое обозначение соответствует принятому для периода, но для ранних эпох используются более темные оттенки, нежели для более молодых. Например, Р₁ должна быть темнее, чем Р₂ .

Таблица III .2

Геохронологическая (стратиграфическая) шкала

Окончание табл. III .2

Более дробными единицами шкалы являются века (ярусы). Продолжительность веков 2-10 млн. лет (на порядок меньше, чем периодов). Индексация и раскраска их на графике выполняются по этому же принципу. Например, обозначение Р₁ ² читается как средний век ранней перми, а Р₁ ³ как поздний век ранней перми, и отложения последнего на картах должны быть светлее, чем отложения, датируемые как Р₁ ² . Кроме того, эти подразделения имеют географические названия: Р₁ ² - артинский ярус, Р₁ ³ - кунгурский ярус.

Четвертичный период единственный включает 4 эпохи: раннюю (Q₁ ), среднюю (Q₂ ), позднюю (Q₃ ) и голоценовую (Q₄ ).

Геохронологическая шкала позволяет классифицировать и сопоставлять геологические явления и процессы. Она упорядочила установление их последовательности, позволила оценить хронологию событий, и в этом ее огромное значение для всего комплекса наук о Земле.

Процессы, формирующие земную кору

Литосфера, атмосфера, гидросфера контактируют в зоне верхней границы земной коры, где вместе с биосферой формируют наиболее сложную и активную реакционную сферу Земли. Именно здесь и в тектоносфере осуществляются процессы, создающие земную кору и изменяющие ее строение и состав. Эти процессы называются геологическими . Геологические процессы, энергетически связанные с тектоносферой, называют эндогенными (внутренними) , с верхней реакционной сферой - экзогенными (внешними).

Экзогенные процессы развиваются на поверхности Земли и в приповерхностных слоях земной коры. Главными причинами, вызывающими эти процессы, являются: лучистая энергия Солнца, притяжение Солнца и Луны, поступление вещества из Космоса. Важнейшими экзогенными процессами являются выветривание и круговорот воды. Выветривание заключается в разрушении горных пород и минералов под действием физических и химических факторов. Прежде всего это нагревание и охлаждение, химическое воздействие на горные породы кислорода, углекислого газа, водяных паров и водных растворов. Физическое и химическое выветривание производят и представители биосферы.

Воды, выпавшие в виде атмосферных осадков на континент, частично испаряются. Часть их формирует ручьи, реки, накапливается в виде льда и снега в зонах сурового климата, фильтруется в землю, образуя ниже земной поверхности залежи подземных вод. И вода, и снег, и лед выполняют огромную разрушительную работу, в результате которой горные породы измельчаются и испытывают глубокое преобразование изначального минерального и химического состава. И твердые обломки, и растворенное вещество транспортируются к месту их накопления (аккумуляции ). Таким образом, все экзогенные процессы осуществляются по схеме: разрушение ® транспортировка ® аккумуляция. Основными экзогенными процессами являются геологическая деятельность ветра, рек, дождевых, талых и подземных вод, морей, океанов, озер, болот, ледников, а также процессы, осуществляющиеся в мерзлых породах. В разрушительную стадию всех перечисленных процессов создается осадочный материал , который накапливается как на суше, так и в водоемах, причем в водоемах аккумулируется большая его часть. Осаждаясь на дне водоемов, осадочный материал формирует осадочную толщу. Это процесс осадконакопления, или седиментации . В составе осадочной толщи различаются отдельные слои. Каждый слой фиксирует какие-либо изменения в условиях накопления осадочной толщи.

Как уже говорилось, в экзогенных процессах важную роль играет биосфера. В хлорофилле зеленых растений, в том числе и водорослей, путем фотосинтеза и при участии углекислого газа и воды образуются углеводы и свободный кислород. Кислород поступает в атмосферу и обеспечивает жизнь в Мировом океане. Продукты же жизнедеятельности организмов образуют такие органогенные образования, как торф, сапропель, бурый уголь в континентальных водоемах и органогенные илы на дне морей и океанов.

По мере того как мощность осадочной толщи возрастает, нижние ее слои уплотняются и осадок литифицируется - превращается в осадочную горную породу. Совокупность процессов образования осадков и преобразования их в осадочные горные породы называется литогенезом .

Осадочные горные породы залегают слоями. Слой - это геологическое тело, ограниченное примерно параллельными плоскостями, верхняя из которых именуется кровлей, нижняя - подошвой. Следовательно, мощность слоя на всем его протяжении примерно одинакова. Протяженность слоя всегда много больше его мощности.

Эндогенные процессы , охватывающие тектоносферу, часто именуются тектоническими. Тектонические процессы связаны с внутренней активностью Земли. Их движущей силой является огненно-жидкий расплав - магма . Этот поток материи и тепла, периодически устремляющийся к поверхности из недр планеты, обеспечивает геологический процесс, называемый магматизмом . В результате застывания магмы на глубине (интрузивный магматизм) возникают интрузивные тела - батолиты, штоки, пластовые интрузии, дайки и т.д. Застывшая на поверхности Земли магма образует лавовые потоки и покровы. Это эффузивный тип магматизма. Современный эффузивный магматизм именуют вулканизмом (рис. III.5).

Рис. III.5. Формы залегания магматических пород

С магматизмом связано извержение вулканов, возникновение землетрясений, складкообразование, разрыв слоев, поднятие и опускание территорий.

Подъем и опускание земной коры обусловлены проявлением тектонических движений. На разных временных отрезках развития Земли направленность этих движений может быть различной, но результирующая их составляющая направлена либо вниз, либо вверх. Движения, направленные вниз и ведущие к опусканию земной коры, именуются нисходящими, или отрицательными; движения, направленные вверх и ведущие к подъему, - восходящими, или положительными. Совокупность тектонических движений и процессов, под воздействием которых формируется структура земной коры, именуется тектогенезом . В результате тектогенеза одни территории воздымаются, другие - опускаются. Воздымание земной коры влечет за собой перемещение береговой линии в сторону суши - трансгрессию , или наступление моря. При опускании, когда море отступает, говорят о его регрессии . В результате тектогенеза поверхность Земли может пересекать нулевой уровень, т.е. морские условия могут сменяться континентальными и наоборот.

Тектонические движения сминают и разламывают слои осадочных пород. Движения, ведущие к образованию складок, называются складкообразовательными. Такие движения не нарушают сплошности слоев, а лишь изгибают их. Простейшими складками являются антиклинали и синклинали . (Выпуклая складка, в ядре которой залегают наиболее древние породы, именуется антиклинальной, а вогнутая с молодым ядром - синклинальной.) В земной коре антиклинали всегда переходят в синклинали, и поэтому эти складки всегда имеют общее крыло. В этом крыле все слои примерно одинаково наклонены к горизонту. Это моноклинальное окончание складок (рис. III.4). Складки образуются в породах, обладающих некоторой пластичностью.

Если породы потеряли пластичность (приобрели жесткость), слои разламываются, а их части смещаются по плоскости разлома. При смещении вниз говорят о сбросе , вверх - о взбросе . При смещении под очень малым углом наклона к горизонту - о поддвиге и надвиге . В потерявших пластичность жестких породах тектонические движения создают разрывные (глыбовые, тектонические) структуры, простейшими из которых являются горсты и грабены (рис. III.4).

Складчатые структуры после потери пластичности слагающими их горными породами могут быть разорваны сбросами (взбросами). В результате в земной коре возникают антиклинальные и синклинальные нарушенные структуры.

Тектонические движения, ведущие к образованию гор, именуются орогеническими (горообразовательными), а сам процесс горообразования - орогенезом . В истории развития Земли выделяют несколько орогенических фаз. Самые древние структуры сформированы в каледонскую фазу складчатости, которая завершилась в силурийском периоде. Девонский, каменноугольный и пермский периоды примечательны герцинским (варисским) орогенезом , на смену которому пришли альпийские горообразовательные движения . Кайнозойские подвижки именуют новейшими и современными (табл. III.2).

Эндогенные и экзогенные процессы действуют противонаправленно: эндогенные создают тектонические поднятия и прогибы, экзогенные разрушают поднятия, а материал разрушения транспортируют в понижения, в том числе и в океаны и моря. Скорость этих деяний природы достаточно велика - самые высокие на Земле горы за несколько миллионов лет оказываются выровненными.

Вещественный состав земной коры

Минералы и горные породы . Земная кора сложена минералами и горными породами. Минералы - это достаточно устойчивые химические соединения и самородные элементы, имеющие строго конкретное, только им присущее внутреннее строение. Минералы образуются в результате эндогенных и экзогенных процессов, а также могут выращиваться в лабораториях, на заводах (драгоценные камни) и на морских фермах (жемчуг).

В природе существуют твердые (алмаз, кварц), жидкие (вода, нефть, ртуть) и газообразные (все газы) минералы. Твердые минералы могут быть кристаллическими (галит, кварц) и аморфными (опал, все смолы). Кристаллические состоят из множества структурных элементов, представляющих собой многогранники-кристаллы, аморфные кристаллов не имеют. Строение минералов определяет их свойства. Один и тот же химический элемент (или соединение) может образовывать разные кристаллические формы, т.е. разные минералы. Так, алмаз и графит состоят из углерода (С), пирит и марказит - из сульфида железа (FeS₂ ), кальцит и арагонит - из карбоната кальция (CaCO₃ ) и т.д.

Известно более 2500 минералов, а если учесть и их разновидности - около 4000, однако только немногим больше 50 (до1%) из них имеют породообразующее значение. Современная классификация минералов основывается на их составе и строении. В табл. III.3 приведена классификация породообразующих и некоторых наиболее часто встречающихся или представляющих особый интерес минералов.

Горные породы - минеральные агрегаты с более или менее постоянным минеральным составом. Они могут быть мономинеральными, т.е. состоящими из одного минерала, как, например, каменная соль (из галита), или из нескольких минералов, как, например, гранит (из полевых шпатов, кварца, биотита, амфибола). Многие мономинеральные породы носят такие же названия, как и слагающие их минералы: нефть, вода, слюда, глина, ангидрит, гипс и т.д. Сыпучие, жидкие и пластичные горные породы нередко называют геологическими образованиями.

Таблица III .3

Классификация минералов

По генезису (происхождению) горные породы классифицируют на магматические, метаморфические и осадочные. Из них только магматические породы являются первичными. Метаморфические и осадочные породы образовались за счет изменения и разрушения магматических пород.

Магматические горные породы . Магматические горные породы, как и слагающие их минералы, формируются из магматического расплава при застывании магмы в недрах (интрузивные) и на поверхности (эффузивные) Земли. Большинство магматических пород сложено силикатными минералами и по содержанию в них кремнекислоты (SiO₂ ) делятся на кислые, средние, основные и ультраосновные. В табл. III.4 даны названия и характеристики главных представителей этих групп пород.

Таблица III .4

Магматические горные породы

Интрузивные магматические горные породы формируются при застывании магмы на глубине. Процесс этот идет достаточно медленно, и времени оказывается достаточно для роста кристаллов, поэтому интрузивные породы имеют кристаллическое строение. Эффузивные магматические породы образуются при быстром остывании вырвавшейся на земную поверхность магмы (лавы), и кристаллы не успевают сформироваться, поэтому породы имеют стекловатое (т.е. некристаллическое) строение. Особую группу магматических образований представляют собой жильные породы, с которыми связаны месторождения железа, меди, цинка, олова, золота, серебра, драгоценных камней и многих других полезных ископаемых. Таким образом, интрузивные породы отличают от эффузивных по их внутреннему строению, а кислые, средние, основные и ультраосновные - по окраске, которая отражает содержание в породе SiO₂ , а для интрузивных пород - их минеральный состав.

Метаморфические горные породы . Метаморфические горные породы образуются в результате сложных преобразований в составе и строении горных пород в связи с воздействием на них высоких температур и давлений. С каждым типом метаморфизма (региональным, дислокационным, контактном и ударном) связаны определенные породы. С региональным, типичным для обширных платформенных территорий, связан наиболее обширный спектр пород. Ближе к поверхности (но на достаточной глубине!) образуются породы так называемой зеленокаменной фации , содержащие много зеленого минерала хлорита. Наиболее типичны для этой зоны сланцы - породы со сланцеватым строением и серпентиниты. Глубже, т.е. при более высоких температурах и давлении, формируются более плотные кристаллические сланцы, гнейсы , амфиболиты и, как результат частичного переплавления амфиболитов, - мигматиты [6] . На больших глубинах, близ границы раздела с мантией, возникают гранулиты [7] и эклогиты [8] - своеобразные плотные кристаллические породы с набором метаморфических минералов.

Динамометаморфизм (дислокационный) сопровождается образованием материала разрушения материнской породы, в котором присутствуют метаморфические новообразования (хлорит, тальк, слюда). Эти рыхлые породы называются милонитами . Уплотняясь, милониты приобретают сланцеватое строение. В этой уже крепкой породе все минеральные зерна и их агрегаты расплюснуты. Такие породы называют бластомилонитами.

При контактовом типе метаморфизма преобразованию подвергаются породы, контактирующие с внедрившейся интрузией. Если вмещающей породой являются известняки, а из магмы выделяется большое количество горячих минерализованных газов и паров воды, в зоне контакта образуется разнокристаллическая своеобразная порода, называемая скарном . Скарны - породы, являющиеся настоящей природной кладовой промышленных скоплений железа, вольфрама, олова, цинка и многих драгоценных камней. При простом обжиге пород в контактной зоне образуются роговики .

Падение на Землю метеоритов вызывает процесс ударного метаморфизма. Разумеется, степень метаморфизма в таких зонах (астробле­мах) максимальна в точке удара и конусовидно сокращается с глубиной. Породы, возникшие в результате ударного типа метаморфизма, объединены общим названием - импактиты. С ними связаны месторождения алмазов и гранатов.

Таким образом, метаморфические горные породы очень и очень разнообразны. Различать их может помочь знание особенностей строения и набора типично метаморфических минералов.

Осадочные горные породы . Осадочные горные породы формируются на поверхности Земли или чуть глубже из продуктов выветривания, жизнедеятельности организмов, посредством химической садки солей из перенасыщенных растворов. Особую группу пород составляют горючие полезные ископаемые. Осадочные породы покрывают около 75% поверхности континентов, и подавляющая их часть образовалась из осадков морских водоемов. По генетическому признаку их делят на четыре классификационные группы: обломочные; глинистые; химические и органогенные; каустобиолиты.

Обломочные породы сложены преимущественно продуктами физического выветривания и подразделяются по величине слагающих их обломков на: грубообломочные (валуны, щебень, галька, гравий - рыхлые, конгломераты и брекчии - сцементированные); среднеобломочные (пески и песчаники ); мелкообломочные (алевриты и алевролиты ). Нижний предел размера частиц, слагающих обломочные материалы, - 0,01 мм.

Глинистые породы состоят преимущественно из продуктов химического выветривания и сложены частицами размером 0,01-0,001 мм и мельче. Кроме того, глинистые породы сложены глинистыми минералами, имеющими специфические свойства. Глинистые породы составляют около 50% массы всех осадочных пород. Окаменелая глина называется аргиллитом .

В четвертичных отложениях, особенно ледникового происхождения, присутствуют песчано-глинистые (больше глины, чем песка) и глинисто-песчанистые (больше песка, чем глины), которые при содержании меньшей составной части около 30% называются суглинками и супесями соответственно.

Химические и органогенные породы по происхождению либо являются химически осажденными, либо сформированы скелетными фрагментами организмов. Некоторые породы этой группы могут быть как химического, так и органогенного генезиса (карбонатные, кремнистые, фосфатные).В специфических морских обстановках образуются железо-марганцевые, фосфоритовые, баритовые конкреции, арагонитовые иглы и оолиты и другие минеральные образования. В водоемах аридных (засушливых) зон формируются залежи хлоридных (каменная и калийная ), сульфатных (гипс , ангидрит, барит ), карбонатных (извес­тняк, доломит ) и других солей.

Горючие полезные ископаемые (каустобиолиты) образуют два генетических ряда: угля и нефти. Ряд угля включает торф, лигнит, бурый и каменный уголь, антрацит . В нефтяной ряд входят все углеводородные газы , нефть, озокерит (горный воск), асфальт . Однако, антрацит, как и относящиеся к этой группе пород горючие сланцы, По-существу, являются метаморфическими породами и к осадочным отнесены условно.

Строение земной коры

Типы коры . В разных регионах соотношение между различными горными породами в земной коре различно, причем обнаруживается зависимость состава коры от характера рельефа и внутреннего строения территории. Результаты геофизических исследований и глубоко бурения позволили выделить два основных и два переходных типа земной коры. Основные типы маркируют такие глобальные структурные элементы коры как континенты и океаны. Эти структуры прекрасно выражены в рельефе Земли, и им свойственны континентальныйи океанический типы коры (рис. III.6).

Рис. III.6. Типы земной коры:

1 - вода, 2 - осадочный слой, 3 - переслаивание осадочных пород

и базальтов, 4 - базальты и кристаллические ультраосновные породы,

5 - гранитно-метаморфический слой, 6 - гранулитово-базитовый слой,

7 - нормальная мантия, 8 - разуплотненная мантия

Континентальная кора развита под континентами и, как уже говорилось, имеет разную мощность. В пределах платформенных областей, соответствующих континентальным равнинам, это 35-40 км, в молодых горных сооружениях - 55-70 км. Максимальная мощность земной коры - 70-75 км - установлена под Гималаями и Андами. В континентальной коре выделяются две толщи: верхняя - осадочная и нижняя - консолидированная кора. В консолидированной коре присутствуют два разноскоростных слоя: верхний гранито-метаморфический [9] , сложенный гранитами и гнейсами, и нижний гранулитово-базитовый[10] , сложенный высокометаморфизированными основными породами типа габбро или ультраосновными магматическими породами. Гранито-метаморфический слой изучен по кернам сверхглубоких скважин; гранулитово-базитовый - по геофизическим данным и результатам драгирования, что все еще делает его существование гипотетическим.

В нижней части верхнего слоя обнаруживается зона ослабленных пород, по составу и сейсмическим характеристикам мало чем отличающаяся от него. Причина ее возникновения - метаморфизм пород и их разуплотнение за счет потери конституционной воды. Вполне вероятно, что породы гранулитово-базитового слоя - это все те же породы, но еще более высоко метаморфизированные.

Океанская кора характерна для Мирового океана. Она отличается от континентальной по мощности и составу. Мощность ее колеблется от 5 до 12 км, составляя в среднем 6-7 км. Сверху вниз в океанской коре выделяются три слоя: верхний слой рыхлых морских осадочных пород до 1 км мощностью; средний, представленный переслаиванием базальтов, карбонатных и кремнистых пород, мощностью 1-3 км; нижний, сложенный основными породами типа габбро, часто измененными метаморфизмом до амфиболитов, и ультраосновными амфиболитами, мощность 3,5-5 км. Первые два слоя пройдены буровыми скважинами, третий охарактеризован материалом драгирования.

Субокеанская кора развита под глубоководными котловинами окраинных и внутренних морей (Черное, Средиземное, Охотское и др.), а также обнаружена в некоторых глубоких впадинах на суше (централь­ная часть Прикаспийской впадины). Мощность субокеанской коры 10-25 км, причем увеличена она преимущественно за счет осадочного слоя, залегающего непосредственно на нижнем слое океанской коры.

Субконтинентальная кора характерна для островных дуг (Алеут­ской, Курильской, Южно-Антильской и др.) и окраин материков. По строению она близка к континентальной коре, но имеет меньшую мощность - 20-30 км. Особенностью субконтинентальной коры является нечеткая граница между слоями консолидированных пород.

Таким образом, различные типы земной коры отчетливо разделяют Землю на океанические и континентальные блоки. Высокое положение континентов объясняется более мощной и менее плотной земной корой, а погруженное положение ложа океанов - корой более тонкой, но более плотной и тяжелой. Область шельфа подстилается континентальной корой и является подводным окончанием материков.

Структурные элементы коры . Помимо деления на такие планетарные структурные элементы как океаны и континенты, земная кора (и литосфера) обнаруживает регионы сейсмичные (тектонически активные) и асейсмичные (спокойные). Спокойными являются внутренние области континентов и ложа океанов - континентальные и океанические платформы. Между платформами располагаются узкие сейсмичные зоны, которые маркируются вулканизмом, землетрясениями, тектоническими подвижками. Эти зоны соответствуют срединно-океаническим хребтам и сочленениям островных дуг или окраинных горных хребтов и глубоководных желобов на периферии океана.

В океанах различают следующие структурные элементы:

- срединно-океанические хребты - подвижные пояса с осевыми рифтами типа грабенов;

- океанические платформы - спокойные области абиссальных котловин с осложняющими их поднятиями.

На континентах основными структурными элементами являются:

- горные сооружения (орогены[11] ), которые, подобно срединно-океаническим хребтам, могут обнаруживать тектоническую активность;

- платформы - в основном спокойные в тектоническом отношении обширные территории с мощным чехлом осадочных горных пород (рис. III.3, б).

Горные сооружения имеют сложное внутреннее строение и историю геологического развития. Среди них выделяются орогены, сложенные молодыми допалеогеновыми морскими отложениями (Карпа­ты, Кавказ, Памир), и более древние, сформированные из раннемезозойских, палеозойских и докембрийских пород, испытавших складкообразовательные движения. Эти древние хребты были денудированы, нередко до основания, а в новейшее время испытали вторичное поднятие. Это возрожденные горы (Тянь-Шань, Алтай, Саяны, хребты Прибайкалья и Забайкалья).

Горные сооружения разделяются и окаймляются пониженными территориями - межгорными прогибами и впадинами , которые заполнены продуктами разрушения хребтов. Например, Большой Кавказ окаймлен Западно-Кубанским, Восточно-Кубанским и Терско-Каспий­ским передовыми прогибами, а от Малого Кавказа отделен Рионской и Куринской межгорными впадинами.

Но не все древние горные сооружения были вовлечены в повторное горообразование. Большая их часть после выравнивания медленно опускалась, была залита морем, и на реликты горных массивов наслоилась толща морских осадков. Так сформировались платформы. В геологическом строении платформ всегда присутствуют два структурно-тектонических этажа: нижний, сложенный метаморфизированными остатками былых гор, являющий собой фундамент, и верхний, представленный осадочными горными породами (рис. III.7).

Рис. III.7. Строение платформы

Платформы с докембрийским фундаментом считаются древними, а с палеозойским и раннемезозойским - молодыми. Молодые платформы располагаются между древними или окаймляют их. Например, между древними Восточно-Европейской и Сибирской находится молодая Западно-Сибирская платформа, а на южной и юго-восточной окраине Восточно-Европейской платформы начинаются молодые Скифская и Туранская платформы. В пределах платформ выделяются крупные структуры антиклинального и синклинального профиля, именуемые антеклизами и синеклизами (рис. III.4).

Итак, платформы - это древние денудированные орогены, не затронутые более поздними (молодыми) горообразовательными движениями.

В противовес спокойным платформенным регионам на Земле имеются тектонически активные геосинклинальные области . Геосинклинальный процесс можно сравнить с работой огромного глубинного котла, где из ультраосновной и основной магмы и материала литосферы “варится” новая легкая континентальная кора, которая, всплывая, наращивает континенты в окраинных (Тихоокеанская) и спаивает их в межконтинентальных (Средиземноморская) геосинклиналях. Этот процесс завершается формированием складчатых горных сооружений, в сводовой части которых еще долгое время могут работать вулканы. Со временем рост гор прекращается, вулканизм затухает, земная кора вступает в новый цикл своего развития: начинается выравнивание горного сооружения.

Таким образом, там, где сейчас располагаются горные цепи, раньше были геосинклинали. Крупные структуры антиклинального и синклинального профиля в геосинклинальных регионах называются антиклинориями и синклинориями (рис. III.4).

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Козловский Е.А. Новое о строении земной коры. М.: Знание, 1988. 40 с.

Короновский Н.В., Якушова А.Ф. Основы геологии. М.: Высшая школа, 1991. 416 с.

Якушова А.Ф., Хаим В.Е., Славин В.И. Общая геология. М.: Изд-во МГУ, 1988. 447 с.

Глава VIII. ФИЗИЧЕСКАЯ ГЕОГРАФИЯ РОССИИ

§ 1. Географическое положение

Россия (Российская Федерация) - самое крупное по площади государство на земном шаре. Его площадь равна 17,1 млн. км² , что составляет около 1/6 части суши мира (без Антарктиды и Гренландии). Наша страна по территории больше в 2,2 раза, чем материк Австралия, на 0,7 млн. км больше, чем материк Южная Америка. Огромные ее размеры определяют такое разнообразие природных ресурсов, которого не имеет ни одна страна мира. Россия располагает крупными запасами важнейших природных ресурсов: сельскохозяйственных земель, пресной воды, древесины, полезных ископаемых. Это очень благоприятное условие для развития народного хозяйства и обеспечения экономической независимости страны. Но при больших пространствах интенсивное развитие экономики возможно лишь при развитой сети железных и шоссейных дорог. Однако их протяженность и густота в России крайне недостаточна. Весьма важное значение в этих условиях приобретают воздушный и трубопроводный транспорт.

Россия занимает 32,5% материка Евразия, располагаясь в его северной части. Поэтому на большей части территории страны климат полярный с суровыми продолжительными зимами. Суровости зим способствует открытость территории России на большом протяжении к Северному Ледовитому океану.

Северная крайняя материковая точка России - мыс Челюскин - находится на полуострове Таймыр, на 77°43’ с.ш. Самая крайняя островная точка располагается значительно севернее - на 81°50’ с.ш., это мыс Флигели на острове Рудольфа в архипелаге Земля Франца Иосифа. Крайняя южная точка страны находится на вершине Базар-Дюзю на 41°12’ с.ш., на границе Дагестана с Азербайджаном.

Протяженность России с севера на юг около 5,0 тыс. км. Следовательно, значительные различия в высоте солнца над горизонтом на севере и юге России сказываются и на величинах температуры воздуха и климатических условиях.

Территория России располагается в пределах арктического, субарктического и умеренного климатических поясов. К северу от полярного круга, где бывают полярные день и ночь лежит 16% территории России. В одно и то же календарное время, в разных местах страны бывают разные времена года. На побережье Каспия, вблизи Астрахани, в разгаре весна, а на полуострове Таймыр и полярных островах еще зима. Это позволяет маневрировать при организации и проведении сельскохозяйственных работ. На юге уборка урожая начинается на 1,5-2,0 месяца раньше, чем в северных районах. В одно и то же время потребность в топливе и энергии в северных и южных районах отличаются. Единые энергетические системы позволяют соответственно регулировать подачу электроэнергии, более рационально ее использовать.

Особенно велика протяженность России с запада на восток. Крайняя западная материковая точка находится на берегах Балтийского моря, в Калининградской области, у города Балтийска, мыс Северный (Мол Северный) на 19°53’в.д. Крайняя островная - на границе с Польшей на Балтийской (Вислинской) косе на 19°33’ в.д. Отсюда до крайней восточной точки наша страна протянулась на 172° или более 9000 км. На материке крайняя восточная точка - мыс Дежнева - 169°40’ з.д. Но самая крайняя островная восточная точка России находится вблизи границы с США на острове Ратманова в Беринговом проливе на 169°02’ з.д. На территории России располагается 11 (из 24) часовых поясов международного счета времени.

Россия - страна огромных равнинных пространств, они наиболее обширные равнины планеты. Территория Русской (Восточно-Европейской) равнины - (в пределах России) - 4140 тыс. км² , Западно-Сибирской равнины - 2900 тыс. км² . Горы находятся на юге страны. Они почти сплошным широтным поясом располагаются на юго-западе - северные склоны Большого Кавказа, на юге страны - от подножья Алтая до берегов Тихого океана. Северные пространства страны открыты воздействию воздушных масс Северного Ледовитого океана. Такие общие черты орографии России оказывают большое воздействие на разнообразие природных условий и ресурсов. С севера на юг закономерно нарастают величины радиационного баланса, что определяет четкую широтную зональность природы страны в пределах равнинных пространств. А в горных местностях отчетливо выражена высотная поясность. Территория России располагается почти во всех географических зонах северного полушария - исключая тропическую.

Территория России располагает огромными и разнообразными природными ресурсами. В ее недрах сосредоточено до 57% от бывших общемировых запасов углей, или 70% от бывших общесоюзных запасов, 37% природного газа, 41% железных руд, 54% калийных солей, до 30% фосфоритов, 11% гидроэнергоресурсов и до 9% ресурсов пресных вод. На территории России сосредоточено до 92% от бывших общесоюзных запасов торфа и 75% потенциальных запасов гидроэнергоресурсов. Россия занимает первое место в мире по размерам земельных ресурсов - около 137 млн. га и по размерам посевных площадей. Громадное национальное богатство представляют естественные растительные ресурсы. Лесопокрытая площадь России достигает 700 млн. га (больше, чем в США, Канаде, Швеции и Финляндии вместе взятых). В мировых запасах наиболее ценной хвойной древесины на долю России приходится свыше 50%, или 20% “лесного фонда мира”. На территории России сосредоточено 67% общесоюзных запасов древесины. Обширность и компактность территории нашей страны имеет важное экономическое и оборонное значение.

§ 2. Границы России

Общая протяженность границ России самая большая в мире и достигает 62269 км. Из них протяженность морских границ составляет 37636, 6 км и сухопутных - 24625, 3 км. Из морских границ на побережье Северного Ледовитого, или Российский арктический сектор, приходится 19724, 1 км, а на побережье морей Тихого океана - 16997,9 км.

Морские границы проходят на удалении 12 морских миль (22,7 км) от берегов, отделяя внутренние территориальные воды от международных. В 200 морских милях (около 370 км) от берегов располагается граница морской экономической зоны России. В пределах этой зоны допускается судоходство любых стран, но разработка и добыча всех видов природных ресурсов, находящихся в водах, на дне и недрах, осуществляется только Россией. Другие страны могут добывать здесь природные ресурсы лишь по согласованию с правительством России. Северные границы страны полностью проходят по водам морей Северного Ледовитого океана: Баренцева, Карского, Лаптевых, Восточно-Сибирского и Чукотского (проследите по карте). Кроме Баренцева моря, все они круглый год покрыты дрейфующими многолетними паковыми льдами, поэтому плавание по морям затруднено и возможно лишь при использовании атомных ледокольных судов.

Восточные границы России проходят преимущественно по водам Тихого океана и его морей: Беринговому, Охотскому и Японскому. Ближайшими морскими соседями нашей страны здесь являются Япония и США. Протяженность морской границы с Японией составляет 194,3 км, а с США - 49 км. Неширокий пролив Лаперуза отделяет Российские территориальные воды и острова Сахалин и Курильские от Японского острова Хоккайдо.

Японское море и его проливы не замерзают, что благоприятствует морским связям России с Японией и другими Тихоокеанскими государствами. В Беринговом проливе рядом с островом Ратманова (Россия) находится остров Крузенштерна (США). Здесь наша страна непосредственно граничит с США.

Морские границы имеются и на западе России. Воды Балтийского моря соединяют нашу страну со Швецией, Польшей, Литвой, Латвией, Эстонией, Германией, Финляндией и другими государствами. Узкий Финский залив отделяет берега России, Финляндии и Эстонии.

Северная часть Балтийского моря у берегов России замерзает, поэтому зимой судоходство осуществляется с помощью ледоколов. Южная часть моря у берегов Калининградской области, Литвы и Польши не замерзает. Балтийское море объединяет Россию со многими странами Балтии и Западной Европы и является действительно “окном” в Европу.

На юге и юго-западе России морские границы проходят со странами СНГ (Азербайджаном, Казахстаном и Туркменией), а также с Ираном по водам Каспийского моря. По водам Черного и Азовского морей - с Украиной и Грузией. Черное море соединяет нашу страну с Турцией, Болгарией и Румынией и по нему идут водные пути в Средиземноморскую Европу и страны Африки. Таким образом, Россия относится к великим морским державам и она располагает как торговым, так и военно-морским флотом.

Сухопутные границы нашей Родины отличаются большой протяженностью. На северо-западе нашими соседями являются Норвегия и Финляндия. Протяженность границы с Норвегией составляет 219,1 км, а с Финляндией - 1325,8 км. Протяженность границы по побережью Балтийского моря составляет 126,1 км. Вдоль западной границы России располагаются государства: Эстония, Латвия, Белоруссия и Украина. По территории Калининградской области сухопутная граница проходит с Польшей и Литвой. Участок морской границы у юго-восточной части Балтийского моря (морское побережье Калининградской области) составляет 140 км. Кроме этого протяженность речной границы области с Литвой составляет 206,6 км, озерной - 30,1 км, с Польшей - 236,3 км.

Протяженность сухопутной границы России с Эстонией составляет 466,8 км, с Латвией - 270,6 км, с Белоруссией - 1239 км, с Украиной - 2245,8 км. Протяженность Черноморской морской границы составляет 389,5 км, по Каспийскому морю - 580 км, а по Азовскому - 350 км.

Южная граница России с Грузией и Азербайджаном проходит по горным массивам Главного Кавказского (Водораздельного) хребта и отрогам Самурского хребта. Протяженность границы с Грузией составляет 897,9 км, с Азербайджаном - 350 км. На побережье Каспийского моря южная граница России с Казахстаном проходит по Прикаспийской низменности, по равнинам и возвышенностям Приуралья и Зауралья, южным окраинам Западно-Сибирской низменности и по долине реки Иртыш подходит к предгорьям Алтая. Общая протяженность сухопутной границы с Казахстаном достигает 7598,6 км.

Российские пограничники охраняют и сухопутные границы Таджикистана в горах Памира и Тянь-Шаня. Общая протяженность Таджикской границы достигает 1909 км.

Далее на восток южная граница России с Китаем и Монголией проходит по высоким горам Алтая, Западного и Восточного Саяна. К востоку от Монголии Россия вновь граничит с Китаем по рекам Аргунь, Амур и Уссури, которые используются обеими странами. Общая протяженность сухопутных границ с Китаем составляет 4209,3 км, а с Монголией - 3485 км.

На крайнем юго-востоке Россия граничит с Корейской Народно-Демократической республикой. Протяженность границы составляет 39,4 км.

Как видим, большая часть границ нашей страны проходит по естественным рубежам: морям, рекам и горам. Часть из них затрудняет международные контакты. Это покрытые многолетними паковыми льдами моря Северного Ледовитого океана и высокие горные массивы на юге России. Европейская равнина, моря Тихого океана, Баренцево, Балтийское, Черное, Азовское и Каспийское моря, пограничные реки и речные долины способствуют многообразным связям России с зарубежными государствами.

Из-за большой протяженности по долготе в России велика разница во времени - она составляет 10 часов. Соответственно и вся территория страны делится на 10 часовых поясов. В малонаселенных районах и на морях границы часовых поясов проходят по меридианам. В густонаселенных местах их проводят по границам административных областей, краев и автономных республик, огибая крупные города. Это сделано для облегчения исчисления времени. В пределах административных единиц установлено единое время. Положение страны во многих часовых поясах сопровождается рядом неудобств и затруднений. Так, программы Центрального телевидения из Москвы приходится повторять специально для жителей восточных районов страны, так как многие передачи приходятся там на глубокую ночь или раннее утро. В то же время разница во времени позволяет маневрировать использованием электроэнергией. С помощью мощных систем линий электропередач максимальная подача электроэнергии перемещается вслед за солнцем, что позволяет обходится меньшим числом электростанций.

Каждое место на Земле имеет собственное местное время . Кроме того, существует летнее и зимнее местное время. Это когда по распоряжению правительства ряда государств в марте-апреле стрелки часов переводят на 1 час вперед, а в сентябре-октябре - на 1 час назад. Для удобства международных и междугородних сообщений вводится так называемое поясное время. В России расписание движения поездов и самолетов составляется по московскому времени.

В СССР для более рационального использования светлой части суток с 1930 года часы повсеместно переведены на 1 час вперед - это декретное время. Декретное время 2-го часового пояса, в котором расположена Москва, называется московским временем .

Местное время жителей Калининградской области на 1 час (точнее, на 54 минуты) отличается от местного московского времени, поскольку Калининградская область располагается в первом часовом поясе.

Роль и значение времени в хозяйстве и жизни людей огромно. У человека и всех растительных и животных организмов существуют “биологические часы”. Так условно называют способность живых организмов ориентироваться во времени. Понаблюдайте за животными и Вы увидите, что у них строгий режим дня. У растений также есть определенный ритм жизни.

Биологические часы работают под влиянием основного суточного ритма Земли - ее вращения вокруг своей оси, от которого зависит изменение освещенности, температуры, влажности воздуха, давления, космической радиации, гравитации, атмосферного электричества, продолжительности дня и ночи. Жизненные процессы внутри человеческого организма тоже подчинены земным ритмам. Ритмы “биологических часов” живых организмов закодированы в клетках организмов и передаются по наследству путем естественного отбора, путем хромосом.

§ 3. Рельеф и геологическое строение

Территория России отличается весьма разнообразным рельефом. На ее территории располагаются крупнейшие в мире равнины: Восточно-Европейская и Западно-Сибирская , которые разделяются складчатыми Уральскими горами. На юго-западе - обширная Прикаспийская низменность , наиболее низкие ее части находятся ниже уровня Мирового океана на -28м, а Западно-Сибирская, Печерская и Причерноморская низменности поднимаются над его уровнем не более 100-200 м. Большая часть территории России представляет собой амфитеатр, наклоненный к северу. Вдоль южных границ страны протягивается пояс высоких гор Кавказа, Алтая, Саян. Примыкающие к ним равнины и имеют отчетливо выраженный наклон к северу. На севере и северо-востоке, вдоль побережья морей Северного Ледовитого океана располагаются: Северо-Сибирская низменность , а также Яно-Индигирская и Колымская низменности. Высотные их отметки изменяются в пределах 40-50 и до 100 м. Почти половина территории России, лежащая восточнее Енисея, занята горными сооружениями, обширными и невысокими плоскогорьями и межгорными понижениями. Восточнее Енисея простирается Среднесибирское плоскогорье (в пределах плато Путорана ), достигающее высоты 1701 м. С юга к плоскогорью примыкают горы Алтая (г. Белуха, 4506 м), Саян, Прибайкалья и Забайкалья, Становое нагорье. Высотные отметки достигают: 2930 м (Западный Саян); 3491 м - г. Мунку-Сардык. На юго-востоке, за горами Забайкалья - Зейско-Буреинская и Нижне-Амурская равнины, которые отделяют хребты Алданского нагорья от хребтов Сихотэ-Алиня . Крайний северо-восток большей частью горист (горы Верхоянские, Черского, Колымские, Чукотские), а крайний восток представлен гористым полуостровом Камчатка (наиболее высокий действующий вулкан - Ключевская сопка - 4750 м), Курильскими островами и островом Сахалин.

Вдоль берегов Северного Ледовитого океана располагаются возвышенные или гористые острова: Врангеля, Новосибирские и Ляховские, Северной Земли, Земли Франца-Иосифа. Севернее Северо-Сибирской низменности, в пределах Таймырского полуострова простираются горы Бырранга с вершиной Ледниковая в 1146 м.

Наиболее высокая точка России - вершина Эльбрус - 5642 м и Казбек - 5033 м, находящийся в пределах Главного Кавказского хребта. Примыкающие к Кавказским горам и горам Южной Сибири равнины имеют отчетливо выраженный наклон на север, поэтому большинство крупных рек - Обь, Иртыш, Енисей, Лена, Яна, Индигирка, Колыма - текут с юга на север. Господство северной покатости рельефа не случайно. Оно обусловлено подвижками гигантских литосферных плит. С юга на Евро-Азиатскую плиту надвигаются Африкано-Аравийская и Индостанская плиты. В зоне их контакта происходило в прошлом и происходит в настоящее время вздымание и смятие в складки осадочных слоев земной коры, образование высоких гор. По этой же причине прилегающие к ним равнины оказались наклоненными на север. Во всей зоне взаимодействия литосферных плит происходят интенсивные подвижки различных по размерам участков земной коры, которые сопровождаются разрушительными землетрясениями. Они охватывают весь южный пояс гор и прилежащие к ним участки равнин. Самые сильные и частые землетрясения происходят в районах Кавказа, Памира, Тянь-Шаня и Копетдага. Долиной Енисея Россия делится на две части - восточную и западную.

Как хорошо видно на физической карте, на западе располагаются в основном низкие равнины - Восточно-Европейская, Западно-Сибирская. Средняя высота наиболее приподнятой из них - Восточно-Европейской - не более 150 м. К востоку от Енисея господствуют приподнятые территории. Обширное пространство занимает Среднесибирское плоскогорье, средняя высота которого более 500 м. На юге и юго-востоке к нему примыкают горы Алтая, Саян, Прибайкалья, Забайкалья, Станового и Алданского нагорий. С востока и северо-востока оно окаймлено хребтами Черского, Верхоянским и Колымского нагорий. Большая высота этой части России обусловлена поддвигом с востока под Евразиатскую континентальную плиту Тихоокеанской океанической литосферной плиты. Крайний восток России находится в зоне взаимодействия этих гигантских плит. Оно сопровождается действующим вулканизмом, землетрясениями, прогибами дна прилегающих морских котловин. На Камчатке находится самый высокий действующий вулкан России и мира Ключевская сопка (4750 м). Особый тектонический район расположен к юго-востоку от Среднесибирского плоскогорья в Прибайкалье и Забайкалье, где взаимодействуют части Китайской и Сибирской платформ, входящих в состав Евроазиатской литосферной плиты. В зоне их контакта растрескиваются обширные участки земной коры, формируется глубокая впадина озера Байкал, происходят сильные землетрясения.

Большая часть территории страны (68%) занята равнинами. Это обусловлено тем, что в пределах России находится несколько крупных платформ, различных по возрасту. В пределах древней Русской платформы находится огромная Восточно-Европейская равнина. Фундамент ее формировался в основном в архее и протерозое. Поверхность равнины осложнена чередующимися равнинами и низменностями. Деформации рельефа поверхности равнины обусловлены воздействиями на Русскую платформу подвижек Африкано-Аравийской литосферной плиты. Приднепровская, Среднерусская и Приволжская возвышенности располагаются как бы на гребнях волн деформации земной коры. А между ними в понижениях находятся низменности Днепровская, Окско-Донская, Прикаспийская. Русская платформа имеет два щита - Балтийский и Украинский.

В пределах древней Сибирской платформы находится приподнятое и потому сильно расчлененное Среднесибирское плоскогорье. Докембрийский складчатый фундамент, залегающий в основании платформы, выходит на поверхность в пределах Анабарского и Алданского щитов. Он разбит многочисленными трещинами, по которым произошло излияние магматических пород - траппов. Они занимают огромные площади: более 1,5 млн. км² , мощностью более 1500 м.

Наряду с древними, на территории страны есть и молодые платформы, например Туранская, Западно-Сибирская и другие. Складчатый фундамент молодых платформ палеозойского возраста залегает под мощными горизонтальными толщами осадочных пород. В пределах Западно-Сибирской плиты находится обширная низкая, слабо наклоненная к северу Западно-Сибирская низменность.

Примерно треть территории страны занята горами . Они различаются по происхождению, высоте, внутреннему строению и внешнему облику.

Наиболее высокие горы приурочены к геосинклинальным поясам земной коры, расположенным на границах взаимодействия литосферных плит. В их пределах в течение нескольких геологических эпох происходило интенсивное накопление осадков, развивались вулканические процессы. В результате подвижек литосферных плит оказавшиеся между ними осадочные и вулканические толщи сминались в складки и испытывали поднятия. Таким образом геосинклинали постепенно превращались в цепи горных сооружений. На территории России выделяют три основных геосинклинальных пояса. Вдоль южных границ страны протягивается Альпийско-Гималайский пояс. В пределах Евразии в его состав входят горы Карпаты, Крымские, Кавказ, Копетдаг, Памир. Наиболее высокие из них горы Кавказа и Памира. Кавказ непосредственно примыкает к Аравийской литосферной плите, продвигающейся к северу со скоростью 2-4 см в год, поэтому складки земной коры в пределах Кавказа высоко приподняты, надвинуты к северу и расколоты многочисленными разломами. По разломам в прошлые геологические эпохи неоднократно изливалась лава, формировались вулканические плато и горы. Вулканическое происхождение имеют высочайшие вершины Кавказа - Эльбрус, Казбек и Арагац, а также Армянское нагорье.

Вдоль восточных побережий России на Дальнем Востоке протягивается Тихоокеанский геосинклинальный пояс. Он сформировался в зоне, где Тихоокеанская океаническая литосферная плита со скоростью 5-7 см в год поддвигается под континентальную Евразиатскую плиту. В результате все тектонические процессы протекают на Дальнем Востоке очень интенсивно. Здесь располагаются гряды вулканических гор, происходят извержения вулканов, землетрясения. В состав этого пояса входят Корякское нагорье, горы Камчатки, Сахалина, Курильские острова и прибрежная полоса Сихотэ-Алиня.

Во внутренних частях России располагается Урало-Охотский (Урало-Монгольский) геосинклинальный пояс. Он состоит из гор Урала, Центрального Казахстана, Тянь-Шаня, Алтая, Саян, Монголии и части гор Охотского побережья. Этот геосинклинальный пояс самый древний. Смятие в складки осадочных толщ и формирование гор происходило в течение палеозоя. Образовавшиеся горы в дальнейшем оказались в значительной мере разрушенными. Современные горы, возрожденные в кайнозое, невысокие (2-3 тыс. м). Лишь на крайнем юге пояса находятся горы Тянь-Шаня с высотами 5-7 тыс. м. В этой части геосинклинальный пояс испытывает давление со стороны надвигающейся Индостанской плиты, в результате которого древние складчатые структуры Тянь-Шаня оказались высоко приподнятыми.

Образование складок и первоначальное формирование гор в геосинклинальных поясах происходило в разные отрезки геологической истории. На территории России выделяется несколько циклов горообразования. Наиболее древние горообразовательные циклы происходили в архейскую и протерозойскую эры. Складчатые образования этого возраста слагают основание древних платформ. Байкальский цикл приурочен к концу докембрия - началу палеозоя. Складки байкальского возраста располагаются в основании Байкальского хребта и нагорий Забайкалья. В палеозое произошли каледонская и герцинская складчатости. Складчатые образования этого возраста залегают в основании Урала, Алтая, Саян, Тянь-Шаня, гор Таймыра. Все эти древние горные сооружения затем были в значительной степени разрушены и выровнены. На их месте частично сформировались молодые платформы. Позднее в течение мезозоя и кайнозоя произошло возрождение и омоложение этих гор. Древние складки земной коры оказались разбитыми разломами на глыбы, которые приподнялись в виде вторичных гор. У таких гор, прошедших через стадии выравнивания, имеется ряд характерных черт и особенностей. На многих участках они имеют плоские вершины, крутые обрывистые склоны и сложный рисунок речных долин.

На северо-востоке России складчатые образования Верхоянских гор, хребта Черского и западной части Сихотэ-Алиня сформировались в мезозое. Образование складок гор Карпат, Крыма, Кавказа, Копетдага, Памира, Камчатки, Сахалина, Курильских островов и восточной части Сихотэ-Алиня происходило в кайнозое. За относительно короткий (в геологическом смысле) период времени эти горы не успели разрушиться. Время их формирования совпало с периодом смятия в складки осадочных толщ геосинклинального пояса.

Основные формы рельефа России - равнины, горы и нагорья - обязаны своим происхождением внутренним силам Земли. Но многие существенные детали их современного рельефа созданы внешними силами. Почти всюду формирование современного рельефа происходило и происходит под воздействием текучих вод. В результате образовались эрозионные формы рельефа - речные долины, балки и овраги. Овражно-балочная сеть особенно густа на таких возвышенностях, как Среднерусская, Приволжская, и в предгорьях. Многие прибрежные морские равнины имеют плоский выровненный рельеф, который образовался за счет процессов, связанных с наступанием и отступанием моря. Поэтому на обширных пространствах современной суши морские осадки залегают горизонтально. Таковы равнины Прикаспийской, Причерноморской, Приазовской, Печорской и северной части Западно-Сибирской низменностей.

На значительных по размерам территориях нашей страны многие формы рельефа были созданы в результате покровных четвертичных оледенений. Особенно велико их влияние в северной половине Европейской части России, которая неоднократно покрывалась ледниками, спускавшимися далеко на юг со Скандинавских гор и Полярного Урала. Следами деятельности ледника на равнинах являются многочисленные холмы и гряды, сложенные мореной. Широко распространены здесь и формы рельефа, возникшие в результате деятельности талых ледниковых вод. Это разнообразные по форме и вещественному составу холмы и плоские песчаные равнины. Подобные же формы рельефа, связанные с деятельность ледника и его талых вод, встречаются и на территории Западной и Восточной Сибири. Но здесь они занимают меньшую площадь, поскольку оледенение в этих районах было менее интенсивным: в условиях резко континентального климата, где выпадает мало осадков, значительных по мощности ледников образоваться не могло.

Горные ледники в четвертичное время существовали почти во всех горах. На наиболее высоких из них ледники есть и теперь. Следами былых горных оледенений являются такие формы рельефа, как цирки и троговые долины. Они широко распространены на Кавказе, Урале, в Саянах, Алтае и во многих других горах России.

В ряде районов России имеются формы рельефа, образованные деятельностью ветра. Особенно широко они представлены в засушливых районах страны. Так, в пустынях Прикаспия сформировались песчаные холмы - барханы и гряды. Эоловые формы встречаются и во влажных районах. Дюны Прибалтики возникли в результате перевеивания песка морских пляжей и кос.

На севере Европейской части страны и к востоку от Енисея почти повсеместно встречаются формы рельефа, связанные с толщами многолетней мерзлоты. Особенно распространены бугры пучения, возникающие в результате замерзания подземных вод, разного рода просадки грунта над участками оттаивания мерзлых пород. Эти процессы мешают строительству, часто сопровождаются разрушением дорог, домов и промышленных зданий.

§ 4. Полезные ископаемые

В нашей стране имеются в достаточном количестве практически все виды полезных ископаемых.

К кристаллическому фундаменту древних платформ приурочены железные руды . Велики запасы железной руды в районе Курской магнитной аномалии, где фундамент платформы высоко приподнят и перекрыт осадочным чехлом относительно небольшой мощности. Это позволяет добывать руду в карьерах. Разнообразные руды приурочены и к Балтийскому щиту - железные, медно-никелевые, апатито-нефелиновые (используются для производства алюминия и удобрений) и многие другие. В чехле древней платформы на Восточно-Европейской равнине имеются различные полезные ископаемые осадочного происхождения. Каменный уголь добывают в бассейне Печоры. Между Волгой и Уралом, в Башкирии и Татарии, находятся значительные запасы нефти и газа . Крупные месторождения газа осваиваются в низовье Волги. На севере Прикаспийской низменности, в районе озер Эльтон и Баскунчак, добывают каменную (поваренную) соль . Большие запасы калийных и поваренных солей разрабатываются в Предуралье, в Полесье и в Прикарпатье. Во многих районах Восточно-Европейской равнины - на Среднерусской, Приволжской, Волыно-Подольской возвышенностях добываются известняки, стекольные и строительные пески, мел, гипс и другие минеральные ресурсы.

В пределах Сибирской платформы к кристаллическому фундаменту приурочены разнообразные месторождения рудных полезных ископаемых. С внедрением базальтов связаны крупные месторождения медно-никелевых руд, кобальта и платины . В районе их разработки вырос крупнейший город Заполярья - Норильск. С гранитными внедрениями Алданского щита связаны запасы золота и железной руды, слюды, асбеста и ряда редких металлов . В центральной части платформы по узким разломам фундамента образовались вулканические трубки взрывов . В Якутии в ряде из них ведется промышленная добыча алмазов. В осадочном чехле Сибирской платформы находятся крупные месторождения каменного угля (Якутия). Его добыча резко возросла с постройкой Байкало-Амурской железнодорожной магистрали. На юге платформы располагается Канско-Ачинское месторождение бурых углей. Во впадинах осадочного чехла находятся перспективные месторождения нефти и газа.

На территории Западно-Сибирской плиты обнаружены и разрабатываются полезные ископаемые только осадочного происхождения. Фундамент платформы залегает на глубине более 6 тыс. м и пока не доступен для разработок. В северной части Западно-Сибирской плиты разрабатываются крупнейшие газовые месторождения, а в средней - нефтяные. Отсюда газ и нефть подаются по трубопроводам в ряд районов нашей страны и государств Западной и Восточной Европы.

Наиболее разнообразны по своему происхождению и составу месторождения полезных ископаемых в горах. С древними складчатыми структурами байкальского возраста связаны месторождения полезных ископаемых, близких по своему составу к ископаемым фундамента древних платформ. В разрушенных складках байкальского возраста находятся месторождения золота (Ленские прииски). В Забайкалье значительны запасы железных руд, полиметаллов, медистых песчаников, асбеста.

Каледонские складчатые сооружения сочетают в себе в основном месторождения как метаморфических, так и осадочных полезных ископаемых.

Богаты разнообразными полезными ископаемыми и складчатые сооружения герцинского возраста. На Урале добывают железные и медно-никелевые руды, платину, асбест, драгоценные и полудрагоценные камни. Богатые полиметаллические руды разрабатываются на Алтае. Во впадинах среди складчатых структур герцинского возраста находятся гигантские запасы каменных углей. В отрогах Кузнецкого Алатау располагается обширный Кузнецкий каменноугольный бассейн.

В областях мезозойской складчатости имеются месторождения золота на Колыме и в отрогах хребта Черского, олова и полиметаллов в горах Сихотэ-Алиня.

В горных сооружениях кайнозойского возраста месторождения полезных ископаемых встречаются реже и они не такие богатые, как в горах с более древними складчатыми структурами. Процессы метаморфизма и, следовательно, оруденения протекали здесь слабее. К тому же эти горы менее разрушены и их древние внутренние слои часто залегают на глубине, пока не доступной для использования. Из всех гор кайнозойского возраста наиболее богат полезными ископаемыми Кавказ. Вследствие интенсивных разломов земной коры и излияний и внедрений магматических пород более интенсивно протекали процессы оруденения. На Кавказе добывают полиметаллы, медные, вольфрамовые, молибденовые и марганцевые руды.

§ 5. Климат России

Основные особенности климата России определяются рядом географических факторов. К числу важнейших из них относится солнечная радиация , зависящая от географической широты. В целом Россия находится преимущественно в высоких и средних широтах. Поэтому климат у нас на большей части территории страны суровый, с четкой сменой времен года и с большой продолжительностью зимы.

Значительная протяженность страны с севера на юг приводит к изменению климата в зависимости от широты места поступления солнечного тепла - суммарной солнечной радиации . В Арктике годовое количество суммарной солнечной радиации составляет 251,2 кДж/см² в год, в субарктике - около 293 кДж/см² в год. В умеренном поясе в связи с большой его протяженностью с севера на юг суммарная солнечная радиация изменяется от 293 кДж/см² в год в северной части до 544 кДж/см² в год в южной части. В субтропиках величина суммарной солнечной радиации увеличивается от 544 до 670 кДж/см² в год. По всей территории России очень велика разница в сезонном поступлении солнечного тепла. Это зависит как от изменения угла падения солнечных лучей по сезонам, так и от продолжительности времени солнечного сияния. С различиями в поступлении солнечного тепла связана сезонность всех явлений природы.

Огромное влияние на климат России оказывают океаны. Наиболее велика роль Атлантического океана , несмотря на то, что его воды нигде непосредственно не омывают территорию страны. В умеренных широтах, в которых располагается большая часть нашей страны, как известно, господствует западный перенос воздушных масс. К тому же на западе России нет высоких гор, препятствующих переносу воздуха. Вследствие этого влияние Атлантики распространяется очень далеко, вплоть до Верхоянского и Забайкальского хребтов. С западным переносом распространяются морские воздушные массы умеренных широт. Зимой они вызывают смягчение морозов вплоть до оттепелей в западных районах, приносят снегопады. Летом приход атлантических масс сопровождается похолоданием и выпадением осадков.

Очень велико климатообразующее влияние Северного Ледовитого океана . Над арктическим холодным бассейном в течение всего года существует область повышенного атмосферного давления. Отсюда арктический воздух , постепенно трансформируясь, летом распространяется на всю территорию России. Наклон крупнейших равнин страны на север способствует проникновению арктического воздуха далеко на юг. Воздействие арктического воздуха особенно ярко проявляется на территории Восточно-Европейской равнины. Зимой арктический воздух вызывает здесь резкое похолодание. Двигаясь на юг, он относительно нагревается и иссушается. Устанавливаются морозные солнечные дни без снегопадов. Летом арктический воздух первоначально вызывает похолодание, а затем он нагревается и формирует безоблачную или малооблачную погоду. Приход арктического воздуха на территорию европейской части России ранней весной сопровождается возвратом холодов и опасен для многих культурных растений, так как вызывает заморозки. Чаще всего они бывают в мае. С вторжением арктического воздуха связаны засухи в Поволжье и на юге Западной Сибири.

Некоторое влияние на климат России оказывает Тихий океан. Несмотря на огромные размеры, воздействие его ограничивается сравнительно узкой полосой суши вдоль дальневосточных морей. Это обусловлено тем, что океан находится к востоку от нашей страны, над которой в умеренных широтах господствует западный перенос воздушных масс. Высокие горы вдоль побережий также препятствуют проникновению в глубь страны тихоокеанских воздушных масс. Зимой над холодной поверхностью континента образуется область повышенного атмосферного давления (Азиатский максимум ), откуда воздух устремляется в сторону относительно нагретого океана (зимний муссон ). Влияние воздушных масс Тихого океана отчетливо сказывается лишь летом. В это время над океаном область высокого давления, а над сушей давление пониженное. В результате возникает перемещение морских воздушных масс на сушу в виде летнего муссона .

К числу климатообразующих факторов относится характер подстилающей поверхности. В условиях нашей страны это прежде всего особенности рельефа. Зимой другие различия в характере подстилающей поверхности нивелируются снежным покровом. Рельеф же влияет на климат в течение всего года.

К важнейшим климатообразующим свойствам рельефа относится равнинность территории. По равнинам европейской части и Западной Сибири воздух Атлантики проникает далеко на восток. Удалясь от океана, воздух постепенно трансформируется и превращается в континентальный. Таким образом, континентальность климата постепенно нарастает с запада на восток. Невысокие Уральские горы не являются препятствием для распространения атлантического воздуха с запада. Примыкающие друг к другу равнины Западной Сибири способствуют проникновению далеко на юг арктических воздушных масс. Высокие горы юга нашей страны - Кавказ, Копетдаг, Тянь-Шань и Памир препятствуют дальнейшему движению на юг воздушных масс с севера. Благодаря их защите вдоль южных границ Каспия находятся территории с субтропическим климатом.

В умеренном поясе, в пределах которого располагается большая часть территории России, отчетливо выражены времена года. Наиболее суровым сезоном на большей части нашей страны является зима. В умеренных и высоких широтах радиационный баланс в это время года отрицательный. Только на самом крайнем юге он имеет положительное значение.

Земная поверхность зимой сильно выхолаживается и охлаждает нижние слои воздуха. Особенно интенсивно этот процесс протекает над районами Восточной Сибири, удаленными от океанов. На северо-востоке Сибири в межгорных котловинах среднеянварские температуры опускаются ниже ‑40° С, в районе Оймякона до -48 -50°С. Здесь формируется область повышенного давления, которая распространяется на всю Сибирь и дает два отрога. Один отрог разрастается на северо-восток до Чукотки, а второй - на юго-запад через юг Западной Сибири и Приволжской возвышенности к низовьям Днестра.

Во внутренних районах Сибири в пределах области повышенного давления зимой господствуют нисходящие токи воздуха. Поэтому устанавливается безветренная малооблачная морозная погода. Безветрие и большая сухость воздуха позволяют легче переносить морозы и приспосабливаться к ним.

Зимой давление воздуха над Россией повышенное, а над окружающими морями и океанами пониженное . Поэтому господствует растекание воздуха с территории страны в сторону океанов, за исключением европейской части страны. На побережьях тихоокеанских морей зимой господствуют северо-западные ветры (зимний муссон ), которые несут холодный сухой воздух из континентальной Сибири. В связи с этим почти во всех районах Дальнего Востока зима малоснежная и холодная. Во Владивостоке, который находится на широте Сочи, средняя температура января -12°С, а в Сочи +6°С. Над побережьями Камчатки и острова Сахалин, где сталкиваются континентальные и морские воздушные массы , возникают фронтальные процессы , которые нередко сопровождаются шквальными ветрами и обильными снегопадами.

На побережьях морей Северного Ледовитого океана зимой господствуют юго-западные и южные ветры, которые несут на север континентальный воздух умеренных широт, оттекающий от Азиатского максимума . По окраинам северных морей он встречается с арктическим воздухом, вследствие чего возникает арктический фронт . Наиболее хорошо этот фронт выражен над Охотским и Баренцевым морями, где он вызывает частые и сильные штормы и туманы.

Над равнинами Средней Азии и юга европейской части страны господствуют северо-восточные ветры. Они вызваны оттеканием воздушных масс на юг от отрога области повышенного давления. Поскольку воздух движется с северо-востока, он приносит в южные районы страны похолодание и относительную сухость, поэтому здесь выпадает мало снега, а в суровые зимы замерзает Азовское море и северные части Каспийского и Черного морей.

В центральных и северных частях Восточно-Европейской равнины к северу от отрога повышенного давления господствуют западные потоки воздуха со стороны Атлантического океана. Эти воздушные массы всегда приносят влагу в виде снега или дождя. Но их температуры бывают разными. Если юго-западные ветры приносят зимой оттепели, то северо-западные - относительно холодный воздух из районов Северной Атлантики и Скандинавии.

Над большей частью Европейской равнины в течение зимы перемещается большое количество циклонов. Они возникают вдоль полярного фронта, проходящего к западу от нашей страны над Северным морем. Отсюда циклоны движутся на восток, проходя над Западной и Восточной Европой. Космический и наземный контроль за их движением позволяет прогнозировать погоду на территории европейской части страны.

При взаимодействии континентальных и морских воздушных масс умеренных широт в центральной части Восточно-Европейской равнины часто формируется полярный фронт. В тылу циклонов, пересекающих равнину с запада на восток, оттекают к югу холодные арктические воздушные массы. Таким образом, над территорией Восточно-Европейской равнины происходит интенсивное взаимодействие атлантических и арктических воздушных масс, морского и континентального воздуха умеренных широт. Поэтому погода здесь чаще всего бывает неустойчивой и очень контрастной, с частой сменой холодов и оттепелей. В течение нескольких часов температура воздуха зимой может измениться от нескольких градусов тепла до 21-24 градусов мороза, а дождь смениться снегом. Такая смена сопровождается оттепелями и гололедом, крайне неблагоприятно сказывающимися на хозяйственной деятельности людей. От гололеда страдает транспорт; оттепели могут привести к гибели озимых культур. Чередование морозов и оттепелей ведет к разрушению дорог и различных сооружений. Интенсивная циклоническая деятельность приводит также к несхожести зимних погод разных лет. Например, в Москве в январе 1988 и 1990 гг. температуры поднимались до +4°С, а в 1940 г. они опускались до -42°С.

Теплые атлантические воздушные массы , перемещаясь на восток, постепенно остывают. Поэтому изотермы над европейской территорией России имеют меридиональное направление. Над Восточной Сибирью изотермы имеют замкнутый кольцеобразный характер, отражающий континентальность климата этой территории. Тихий океан оказывает меньшее отепляющее влияние на континент по сравнению с Атлантикой. Поэтому на побережье Тихого океана изотермы располагаются меридионально лишь в пределах неширокой полосы. Над южными районами страны изотермы протягиваются широтно в соответствии с направлением изменения величины суммарной солнечной радиации и радиационного баланса.

На большей части России осадки выпадают зимой в виде снега. На Северном Кавказе мощность снегового покрова обычно не превышает 10 см; в Калининградской области, в Поволжье - до 10-30 см. На севере Европейской равнины, северо-востоке Западной Сибири, на Сахалине - 80-90 см, а на восточном побережье Камчатки мощность снегового покрова достигает 120-160 см. Продолжительность снегового покрова также очень различна - от нескольких дней в ряде районов Прикаспия до 260 дней на Таймыре. Снег имеет большое значение для природных процессов и хозяйственной деятельности на территории нашей страны. Он создает запасы влаги, которые используются растениями весной и в начале лета. Благодаря снегу в европейской части страны возможно выращивание озимых культур. Весной на большинстве рек бывают половодья, обусловленные таянием снега.

Летом на всей территории России радиационный баланс положительный. Континент нагревается больше, чем океаны, и над ним устанавливается область пониженного давления. Одновременно над океанами разрастаются области повышенного давления: Северо-Атлантический (Азорский ) и Северо-Тихоокеанский (Гавайский) максимумы . Повышенное давление продолжает существовать и над Северным Ледовитым океаном (Арктический максимум). Со стороны этих максимумов воздушные потоки устремляются на континент. Наиболее четко поток морского воздуха выражен на Дальнем Востоке, где летом устанавливается юго-восточный перенос воздуха - летний муссон . Здесь более холодный и, следовательно, более тяжелый морской воздух взаимодействует с континентальным воздухом. В результате возникают фронтальные процессы , с прохождением которых связаны сильные ливни (муссоные дожди) на Сахалине, Камчатке, в Хабаровском и Приморском краях. Довольно часто сюда приходят и мощные циклоны в виде тайфунов, возникающих на тропических фронтах за пределами нашей страны. Муссоные дожди сопровождаются наводнением на реках. Часто наводнения носят катастрофический характер, особенно в бассейнах рек Амура и Уссури, на острове Сахалин.

На севере России арктические воздушные массы устремляются на юг в сторону нагретой суши. Над северными морями они встречаются с воздухом умеренных широт. В результате образуется арктический фронт . Особенно хорошо он выражен над Баренцевым морем, так как над этим относительно теплым бассейном взаимодействуют наиболее контрастные воздушные массы. Прохождение арктического фронта над северными морями сопровождается штормами и туманами.

Воздух с севера продвигается далеко на юг над равнинами Западной Сибири. Южнее Средней Азии над территорией Пакистана и Афганистана находится центр пониженного давления (Южно-Азиатский минимум ), к которому и устремляются северные воздушные потоки. Двигаясь к югу, арктический воздух прогревается, иссушается и постепенно трансформируется в континентальный воздух умеренных широт. Над равнинами Средней Азии он очень сух и формирует климат пустынь.

К западу от России над Атлантическим океаном летом разрастается Азорский максимум, отрог которого проходит над Восточно-Европейской равниной через Южную Украину и южное Поволжье до реки Урал. К югу от него оттекающие воздушные массы прогреваются и иссушаются. Поэтому в Приазовье, и особенно в Прикаспии, летом очень жарко и сухо. Для того, чтобы получать здесь устойчивые урожаи сельскохозяйственных культур необходимо орошение.

Поток морского воздуха из Атлантики в центральных районах Европейской равнины взаимодействует с континентальным воздухом. В результате на пространстве от среднего течения Днестра до среднего течения Волги формируется полярный фронт. Все это сопровождается интенсивным прохождением циклонов. Поэтому на большей части европейской территории России погода летом, так же как и зимой, отличается от других территорий страны большой неустойчивостью. Летом часто бывают обложные дожди и похолодания. Так, среднемесячная июльская температура в Москве около +18°С, однако в некоторые годы она опускалась до +5...+10°С или поднималась до +30...+34°С. К востоку от Волги, и особенно за Уралом, влияние морских воздушных масс резко снижается, и здесь летом погода обычно бывает сухой и жаркой.

В отличие от зимнего времени года, летние изотермы почти по всей территории России протягиваются с запада на восток. Это обусловлено тем, что летом солнечная радиация очень велика и ей принадлежит главная роль в определении температурного режима.

На летний сезон приходится максимальное количество осадков. Это обусловлено высокими температурами и потому максимальной влажностью местного воздуха, из которого выпадают осадки при взаимодействии его с приходящими со стороны океанов относительно холодными воздушными массами. К ним прибавляются осадки конвективного происхождения. Наибольшее количество осадков выпадает в крайних западных и восточных районах России. С удалением от океанов во внутренние районы страны количество осадков уменьшается, достигая своего минимума (меньше 50 мм). На наветренных склонах гор количество осадков значительно возрастает. Особенно много их выпадает на западных склонах Кавказских гор (свыше 2000 мм).

Климатические условия значительно различаются по территории России. С севера на юг наша страна располагается в арктическом, субарктическом и умеренном климатических поясах. Существенные изменения климата наблюдаются и в пределах каждого пояса как с запада на восток (климатические области), так и с севера на юг (зональные типы климата). Поскольку климатические различия отражаются прежде всего в характере растительного покрова, названия зональных типов климата внутри климатических областей даны по господствующему растительному покрову.

В арктическом поясе господствует климат арктических пустынь . Здесь в течение всего года характерны холодные арктические воздушные массы. Во время полярной ночи прекращается поступление солнечной радиации, и температуры опускаются до -40...-50°С. Во время полярного дня температуры воздуха поднимаются до 0...+4°С. Круглый год господствует облачная погода. Осадки выпадают в основном в виде снега. Большая часть суши на земле Франца-Иосифа, Северной Земле, Новосибирских островах и северной части Таймыра покрыта снегами и ледниками.

В субарктическом поясе выделяются тундровый и лесотундровый типы климата . В тундровом типе климата летом температура +4...+11°С. Из-за близости арктического фронта круглый год преобладает облачная погода, часто бывают сильные ветры. Осадков выпадает немного (200-300 мм в год), но из-за низкой испаряемости наблюдается избыточное увлажнение территории. В лесотундровом типе климата температуры летом +11...+14°С. Увеличивается до 400 мм и годовая сумма осадков.

В умеренном климатическом поясе представлено несколько типов климата. Наибольшую площадь занимают территории с климатом тайги , с холодной зимой и прохладным летом. Средняя температура июля +15...+20°С. Умеренное количество осадков (300-600 мм в год). Осадки преобладают над испарением. Всю зиму держится снежный покров.

Климат смешанных лесов представлен в основном на Восточно-Европейской равнине, где часты проникновения морского воздуха Атлантики. Лето теплое, а зима мягкая с частыми оттепелями. Годовая сумма осадков больше, чем в тайге, и составляет 600-700 мм в год.

Муссонный климат смешанных лесов Дальнего Востока охватывает Амурскую область и Приморский край. Так же как и в смешанных лесах Европейской равнины, в его формировании ведущая роль принадлежит морскому воздуху умеренных широт. Но морской воздух приходит со стороны Тихого океана лишь летом. Зимой дуют холодные сильные ветры с материка. Во второй половине лета идут сильные муссонные дожди.

В лесостепном типе климата средние июльские температуры поднимаются до +19...+21°С. Уменьшается количество осадков, и баланс влаги становится отрицательным. Этот тип климата характеризуется неустойчивым увлажнением - сухие годы сменяются влажными, часты засухи, суховеи .

В степном климате возрастают летние температуры. Средние июльские достигают +21...+23°С. Годовая сумма осадков снижается до 300 мм. Испаряемость превышает сумму осадков в 2-3 раза.

В Прикаспийской низменности климат полупустынь и пустынь . Лето очень жаркое, средние температуры июля достигают +25...+29°С. Зимой по открытым равнинам с севера проникают холодные воздушные массы, поэтому, несмотря на южное положение территории, здесь холодно и средние температуры января опускаются до -10...-15°С. Бывают оттепели. Зимой часты сильные ветры. Количество осадков 100-300 мм в год, что в 10-15 раз меньше испаряемости. Безоблачное небо и низкая относительная влажность воздуха сопровождается резкими суточными колебаниями температуры почвы и воздуха. Все эти территории отличаются от других районов нашей страны обилием солнечного тепла и света. Это позволяет выращивать здесь ряд ценнейших сельскохозяйственных культур, и прежде всего хлопчатника на поливных землях.

Небольшие пространства Черноморского побережья Кавказа (территория Краснодарского края, районы Анапы, Новороссийска, Туапсе, Сочи, Адлера) относятся к субтропическому поясу, к климату влажных среднеземноморских субтропиков . Температура января изменяется от +2°С (г. Анапа) до +6°С (г.Сочи). К северу от Туапсе годовая сумма осадков составляет 1200 мм, но быстро убывает до 800 - 900 мм в районе Геленджика и до 400 мм в районе Анапа - Новороссийск. В западной части Адлерского района и на юге Лазаревского района Краснодарского края, на обращенных к морю склонах (до высоты
600 м) количество осадков достигает 2000 - 2400 мм. Лето теплое, но влажное, зима также теплая, влажная. Средняя температура в июне - июле повышается до +23...+24°С и такие значения ее не изменяются в течение августа - сентября. Средний минимум температуры воздуха в невысокой предгорной зоне (до высоты 1000м) везде выше +15°С. Устойчивый снеговой покров формируется только с высоты Черноморского побережья, 600 - 800 м, продолжительность залегания которого возрастает с высотой и максимальных значений 50 - 70 см достигает на уровне 1100 - 1300 м. На побережье наблюдается выпадение мокрого снега, который удерживается от нескольких часов до 1 - 2 суток. Мокрый снег является причиной больших разрушений. Под тяжестью снега и сильных ветров (“Новороссийская бора”) ломаются деревья, рвутся провода линий связи и электропередач. Такое явление наблюдалось в районе Сочи в 1911 г. (с 3 по 5 февраля), когда выпавший снег образовал покров высотой 80 см, и 18 - 20 декабря 1997 г. Скорость ветра достигает 42 - 47м/с и при низких температурах воздуха. 18 - 20 декабря 1997 г. температура понижалась до -21°С, что привело к огромным разрушениям промышленных объектов, населенных пунктов и сопровождалось человеческими жертвами.

Климат оказывает большое влияние на многие важнейшие отрасли хозяйственной деятельности и жизнь человека. Особенно важно учитывать климатические особенности территории при организации сельскохозяйственного производства. Сельскохозяйственные культуры могут давать высокие устойчивые урожаи только в том случае, если они размещены в соответствии с климатическими условиями территории. Так, для выращивания хлопчатника нужен длительный вегетационный период, большие количества солнечного тепла и влаги. Но влага не должна поступать в виде дождя и снега. Поэтому для выращивания хлопчатника необходимо орошение. В районах, где много тепла и много дождей, хлопчатник выращивать нельзя. В этих районах выращивают такие ценные субтропические культуры, как лимоны, мандарины, чай. Озимую пшеницу можно сеять только там, где снеговой покров устойчив в течение зимы и его мощность не менее 20-30 см. В условиях степного и лесостепного климата можно получать хорошие урожаи кукурузы сахарной свеклы и подсолнечника. На влажном севере, где поступление солнечного тепла ограничено, выращивают рожь, овес, картофель, лук, капусту.

Все виды современного транспорта в очень большой степени зависят от климатических условий. Штормы, ураганы и туманы, дрейфующие льды затрудняют судоходство. Грозы и туманы затрудняют, а иногда и становятся непреодолимым препятствием для авиации. Поэтому безопасность движения морских и воздушных кораблей в значительной мере обеспечивается прогнозами погоды. Для бесперебойного движения железнодорожных поездов зимой приходится бороться со снежными заносами. Для этого вдоль всех железных дорог страны посажены лесополосы. Движению автотранспорта мешают туманы и гололед на дорогах. Они особенно опасны на горных трассах.

Климатические условия приходится учитывать при строительстве домов и технических сооружений. Так, во всех районах Сибири с сильными морозами применяется тройное остекленение окон. Дома в Калининградской области обычно имеют островерхие крыши, по которым быстро стекают дождевые воды. В засушливых районах Северного Кавказа крыши плоские, так как они помогают удержать и использовать влагу редких дождей. От климатических условий зависит продолжительность отопительного сезона и способы отопления жилищ, общественных и промышленных зданий.

Районы с наиболее благоприятным для жизни и здоровья человека климатом используются в качестве лечебных местностей - курортов. Таковы курорты Кавказских побережий Черного и Каспийского морей, Калининградской области, многих горных районов и даже пустынь, где в качестве главного лечебного средства используется климат (климатотерапия).

Климат и погодные процессы во все большей степени приходится учитывать и при организации охраны атмосферного воздуха от загрязнений. Для борьбы с загрязнением воздуха на заводах и фабриках, на тепловых станциях строят очистные сооружения. На автотранспорте применяются специальные приспособления - катализаторы, которые уменьшают выбросы в атмосферу отработанных газов. Но все эти способы пока не дают полного предотвращения загрязнений атмосферного воздуха. Поэтому приходится учитывать влияние атмосферных процессов на степень загрязнения воздуха. При размещении жилых кварталов и промышленных предприятий следует принимать во внимание господствующие направления ветров. Промышленные предприятия должны размещаться с подветренной стороны, чтобы их выбросы не попадали в город.

В антициклонах господствуют нисходящие токи воздуха, которые приводят к накоплению загрязняющих веществ в приземных слоях воздуха. Очевидно, при антициклональных условиях погоды предприятия и транспорт должны резко уменьшать выбросы в атмосферу загрязняющих веществ. В районах страны, где господствуют антициклональные условия погоды, все промышленные и транспортные выбросы должны быть минимальными. По этой причине атмосферные загрязнения особенно опасны в межгорных котловинах Восточной Сибири. Но наблюдения показывают, что, несмотря на принимаемые меры, проблема загрязнения атмосферы в стране остается весьма острой. Так, например, выбросы вредных веществ в атмосферу промышленными предприятиями в первой половине 1989 г. составили 29 млн. тонн. Вот почему борьба с “грязным” производством приобретает все более широкий размах.

§ 6. Моря, омывающие Россию

Каждое море представляет собой природный комплекс, где, как и на суше, все компоненты природы находятся в тесной взаимосвязи и взаимообусловленности.

Как известно, в зависимости от географического положения моря подразделяются на окраинные и внутренние . Природа окраинных морей в большой степени определяется океаном, частью которого они являются. Внутренние моря в значительной мере отражают в своих природных особенностях влияние окружающей их суши. Во внутренних морях не бывает высоких приливов, в них обычно меньше соленость вод. В свою очередь, от степени солености морской воды зависят сроки замерзания морей, видовой состав и особенности обитания морских организмов. Очень многие природные особенности морей обусловливаются их положением в пределах определенных климатических поясов: температура воды, ледовитость, туманы, сила ветров, штормы и ураганы, течения. Все эти факторы оказывают прямое воздействие на условия судоходства, облегчают или усложняют его. Большое влияние на морские комплексы оказывают реки. Крупные реки приносят много пресной воды, поэтому в местах впадения их в моря соленость воды ниже. Речные воды содержат много разнообразных взвесей, в том числе органических веществ. Этими веществами питается планктон, который в свою очередь служит кормом для рыб. Поэтому наилучшие условия для размножения и нагула рыб - вблизи устьев рек, где находятся наиболее продуктивные участки морских бассейнов.

Территорию России омывают 13 морей трех океанов (табл. VIII.1, 2). Крупнейшие озера нашей страны - Каспийское и Байкал из-за большой величины их поверхности тоже очень часто называют морями, хотя по целому ряду свойств они отличаются от настоящих морей: Каспий и Байкал не связаны с Мировым океаном, уровень Каспия ниже океанического на - 28 м, скорость колебания их уровня намного больше. Однако у этого озера есть природные черты, которые сближают его с другими морями. По происхождению оно остаточное, недавно отделившееся от Мирового океана. На нем бывают сильные штормы, которым могут противостоять лишь настоящие морские суда. Рыбу ловить на нем возможно также лишь с применением морских кораблей. Все это и заставляет в хозяйственном отношении считать Каспий морем.

Таблица VIII .1

Соотношение площадей речных бассейнов

различных океанов в пределах территории России

Моря Северного Ледовитого океана. Они наиболее многочисленны. Их шесть: Белое, Баренцево, Карское, Лаптевых, Восточно-Сибирское и Чукотское.

Крайнее море на западе - Баренцево. Оно названо в честь голландского мореплавателя Баренца, который в ХVI веке возглавлял
три экспедиции по Северному Ледовитому океану в поисках северо-восточного прохода из Атлантического океана в Тихий. Баренцево море резко отличается от других северных морей: большая часть моря не замерзает, оно имеет значительную глубину - до 500-600 м, открыто на запад в сторону Атлантики, откуда в море заходит Норд-Капская ветвь теплого Северо-Атлантического течения. Проникновению в глубину Баренцева моря теплых вод способствуют и его большие глубины. От воздействия холодных вод Северного Ледовитого океана море защищено островами Шпицбергена и Земли Франца-Иосифа
на севере, а также Новой Землей и островом Вайгач на востоке.


Препятствует замерзанию и соленость его вод (32-35 промиллей). Отличается оно от других северных морей и характером своих побережий. Берега Кольского полуострова вдоль Баренцева моря скалисты и обрывисты, что обусловлено интенсивным тектоническим поднятием полуострова как в прошлые геологические эпохи, так и в настоящее время. В результате разломов земной коры его берега расчленены длинными, узкими, глубокими заливами - фьордами. Фьорды очень удобны для устройства гаваней, в них не бывает сильного волнения и судам не страшны никакие штормы. В глубине Кольского фьорда находится самый крупный в мире заполярный город-порт Мурманск. Температура воды в нем зимой +3...+4°С, летом +7...+12°С, поэтому Мурманский порт круглый год свободен ото льда.

Море имеет большое промысловое значение. Здесь ловят треску, пикшу, морского окуня, сельдь, камбалу, палтуса и др. рыбу. В Мурманске имеется крупный рыбоперерабатывающий комбинат. На скалистых побережьях Кольского полуострова, Земли Франца-Иосифа и Новой Земли многочисленны гнездовья морских птиц. Это так называемые “птичьи базары”, где обитают тысячи кайр, чистиков и чаек. На островах гнездятся гаги, пух которых высоко ценится.

На юге Баренцево море соединяется проливом Горло с Белым морем. Белое море глубоко врезано в глубь континента между полуостровами Канин и Кольский. Оно имеет лишь ограниченную связь с Баренцевым морем, поэтому теплые воды Атлантики в него не проникают. В результате вопреки более южному положению Белое море значительно холоднее Баренцева. Температура его воды на поверхности летом +7...+15°С, зимой -1,6°С. В море впадает ряд крупных рек: Северная Двина, Онега, Мезень. Они опресняют южную часть моря, где соленость не превышает 20-26 промиллей; пониженная соленость способствует замерзанию моря. Зимой оно покрывается дрейфующими льдами, а все заливы - сплошным ледяным покровом. Часто бывают штормы, небо большую часть года покрыто облаками. От этого вода имеет белесый оттенок, что и отражается в названии моря. В устье Северной Двины находится крупный город и порт - Архангельск. В ХVI и ХVII веках он был единственным портом России. Вода в порту зимой замерзает, судоходство в нем поддерживается с помощью ледоколов. Через порт проходит основной поток грузов для арктических районов нашей страны.

Баренцево море проливом Карские Ворота и Югорский Шар соединяется с Карским морем. Между Карским морем и морем Лаптевых располагается архипелаг Северная Земля. Море Лаптевых находится между полуостровом Таймыр и Новосибирскими островами. Оно названо в честь русских мореплавателей Дмитрия и Харитона Лаптевых, которые в ХVIII в. обследовали его берега. Между Новосибирскими островами и островом Врангеля находится Восточно-Сибирское море. Берега Чукотского полуострова омываются водами Чукотского моря. На юге Беринговым проливом оно соединяется с Беринговым морем Тихого океана. Все эти моря имеют общие черты природы. Они мелководны и располагаются в пределах шельфа. В четвертичное время после таяния покровных ледников произошел подъем уровня Мирового океана и его воды затопили низкие берега севера Евразии. Значительные участки долин многих северных рек оказались погруженными под уровень океана.

Все моря круглый год покрыты плавающими льдами. В конце лета на два месяца (август и сентябрь) освобождаются ото льда лишь их прибрежные части. И зимой и летом бывают густые холодные туманы и пурга. Все это создает большие трудности для судоходства. К тому же вблизи берегов моря мелководны и недоступны для крупных судов. Низкие плоские берега изобилуют многочисленными бухтами, но из-за мелководий вход в них крупным кораблям также затруднен. На удалении от берегов, где моря достаточно глубоки, круглый год наблюдаются ледяные поля с мощностью льда до 7 м, которые можно преодолевать лишь с помощью мощных ледоколов. Несмотря на неблагоприятные природные условия, по морям Северного Ледовитого океана осуществляется регулярное судоходство. Современные ледоколы большую часть года, даже во время полярной ночи, проводят караваны торговых судов по всему Северному морскому пути. Это самый короткий водный путь от западных до восточных окраин России. Суда преодолевают его менее чем за месяц. Расстояние от Санкт-Петербурга до Владивостока по Северному морскому пути 14280 км, а через Суэцкий канал - 23200 км. Для того, чтобы Северный морской путь превратился в регулярно действующую морскую магистраль, понадобились многие десятилетия героических усилий полярных исследователей. Первые плавания русских поморов по Баренцеву и Карскому морям начались еще в XI - XIII вв. В XVIII в. Петр I организовал экспедиции, которые приступили к систематическому изучению северных морей и морских побережий. Экспедиции осуществлялись и после смерти Петра I. Далекие плавания в условиях тяжелых льдов и сурового климата требовали огромного мужества от русских исследователей. Многие из них погибли. В результате экспедиций были составлены карты и сделаны географические описания всех морей Северного Ледовитого океана. Однако лишь в конце XIX в. шведская экспедиция под руководством Э.Норденшельда впервые прошла весь Северный морской путь. Плавание шведской экспедиции было осуществлено за две навигации с зимовкой. В 1932 г. экспедиция на ледокольном пароходе “Сибиряков” под руководством полярного исследователя О.Ю.Шмидта впервые прошла из Архангельска до Берингова пролива без зимовки. Этим было положено начало эксплуатации Северного морского пути. Для его освоения и изучения Арктики в советское время были организованы многочисленные высокоширотные полярные экспедиции. Первую научную станцию (СП-1) на Северном полюсе в 1937 г. возглавил И.Д.Папанин. Исследования Арктики продолжаются и в наше время. С конца 30-х годов Северный морской путь превратился в постоянно действующую водную транспортную магистраль. Во время Великой Отечественной войны по нему проводились дальневосточные боевые суда в Баренцево море и перевозились военные грузы из Соединенных Штатов Америки. В настоящее время Северный морской путь надежно соединяет дальневосточные и европейские порты нашей страны, а также устье судоходных рек Сибири. Навигация по нему продолжается четыре месяца. Проводка судов обеспечивается не только мощными ледоколами, но и работой многочисленных научных станций, составляющих прогнозы погоды и дрейфа морских льдов. Судоходству помогают летчики полярной авиации и космические наблюдения. Тем не менее плавание по северным морям продолжает оставаться очень трудным и требует больших усилий и мужества моряков и полярников. В будущем предполагается организация круглогодичной навигации. Суда пойдут непосредственно по Северному Ледовитому океану, минуя мелководные проливы северных морей.

Освоение Северного морского пути позволило развернуть работы по использованию богатейших природных ресурсов северных районов нашей страны, ускорить их хозяйственное развитие.

Природа Севера очень ранима и нуждается в особой защите. Для ее охраны на островах Белого и Баренцева морей организованы заповедники, где в естественных условиях сохраняются ландшафты тундры и лесотундры, места обитания белого медведя, овцебыка, лежбища моржей и гнездовья белого гуся. В связи с развернувшейся на Севере добычей разнообразных полезных ископаемых остро встали вопросы предотвращения загрязнений морей Северного Ледовитого океана.

Моря Тихого океана. Восток нашей страны омывается водами Тихого океана и его морей. Между полуостровами Аляской, Чукоткой, Камчатка и Алеутскими островами находится Берингово море. Оно названо в честь датчанина Витуса Беринга - капитана русского флота. В ХVIII веке он, проплыв между Чукоткой и Аляской, исследовал берега моря.

Между полуостровом Камчаткой, островами Сахалин, Хоккайдо и Курильскими островами находится Охотское море. Приморский край и южные берега острова Сахалин омываются водами Японского моря. Юго-восточные берега Камчатки и Курильские острова выходят к Тихому океану.

Моря Тихого океана находятся в полосе природных контрастов. Здесь взаимодействуют разнородные тектонические плиты земной коры, разнородные воздушные массы, теплые и холодные течения, в морях обитают холодноводные и тепловодные живые организмы. Многие природные процессы часто носят катастрофический характер.

На контакте материка и океана океаническая литосферная плита поддвигается под континентальную. Поддвиг сопровождается возникновением линейно-вытянутых впадин вдоль побережья, таких, как Курило-Камчатский желоб, глубины которого достигают 7-9 тыс. м. Все дальневосточные моря характеризуются контрастами рельефа дна, большими глубинами. Подвижки литосферных плит сопровождаются подводными и прибрежными землетрясениями. Они вызывают цунами - гигантские волны высотой до 30 м, движущиеся со скоростью 400-700 км/час. Цунами часто образуются на побережье Курильских островов. Погружение океанической плиты в мантию вызывает вулканические процессы. Поэтому по берегам морей на Курильских, Алеутских островах и полуострове Камчатка расположены цепочки вулканов.

Над дальневосточными морями находится зона контакта морских и континентальных воздушных масс. В этой зоне возникают мощные циклоны. Сюда проникают и тропические циклоны. С большой скоростью они проносятся над дальневосточными морями в виде разрушительных тайфунов. Во всех морях бывают сильные штормы. Взаимодействие различных по температуре и влагосодержанию воздушных масс сопровождается образованием густых туманов. Частые штормы, ураганы, туманы затрудняют судоходство.

Во всех морях имеются кругообразные течения, движущиеся в направлении против часовой стрелки. В результате вдоль берегов вода движется с севера на юг, вызывая охлаждение морей, поэтому все моря зимой покрываются льдом. Берингово и Охотское моря замерзают почти полностью, Японское море - лишь в северной части. Вдоль восточных берегов Японского моря движется с юга теплое Цусимское течение, а вдоль западных берегов с севера - холодное Приморское течение.

На всех морях наблюдаются высокие приливы. Особенно велики они в Пенжинской губе Охотского моря, где вода поднимается на 14 м.

Из-за низких температур воды морей богаты кислородом. Многочисленные реки приносят большое количество органических веществ. Все это создает благоприятные условия для обитания рыбы. Рыбопродуктивность дальневосточных морей очень высока. Особенно велика ценность лососевых (горбуша, кета, чавыча, нерка). Лососевые рыбы живут и кормятся в морях и океанах. Но на нерест они заходят далеко вверх по рекам. Помимо лососевых в морях вылавливается большое количество сельди, сайры, мойвы, камбалы, трески и др. видов рыб. Особенно разнообразны уловы рыбы в Японском море. Взаимодействие теплых и холодных течений создает условия для обитания в его водах как холодноводных видов (сельдь, треска, лососевые, навага, камбала, окунь), так и тепловодных (скумбрия, тунец, морские угри).

Также в морях добывают крабов, трепангов, устриц, креветок, морских гребешков, кальмаров. В Охотском море ведут ограниченный промысел нерпы и белухи. Водоросли используют для приготовления пищевых консервов (морская капуста) и для технических целей. В прибрежных районах на подводных фермах начато выращивание морских гребешков, устриц и морской капусты. Все шире используются и другие природные ресурсы дальневосточных морей. На шельфе вблизи Сахалина добывают нефть.

Большая часть морей окружена скалистыми берегами и горами. На участках, где горные хребты подходят перпендикулярно к береговой линии, располагаются глубокие заливы и бухты, удобные для строительства портов. В бухте Золотой Рог Японского моря находится крупнейший город и порт Дальнего Востока - Владивосток. Город и порт Магадан находится в бухте Нагаево Охотского моря, Петропавловск-Камчатский - на берегу Авачинской губы Тихого океана. Некоторые порты располагаются в районах низких равнинных берегов. Но в этом случае они построены в устьях рек. Таковы порты Советская Гавань Японского моря и Анадырь Берингова моря.

Моря Атлантического океана. Западная и юго-западная окраины России омываются морями Атлантического океана. Балтийское море образует у берегов страны заливы, на берегах которых располагаются крупные порты. В Финском заливе находится Санкт-Петербург, на реке Преголе, впадающей в Вислинский залив, - Калининград.

На юго-западе находится Черное и Азовское моря, где также имеются большие заливы. В Черном море - Каракинитский залив и Днепровско-Бугский лиман. В Азовском море - Таганрогский залив и заполненный горько-соленой водой мелководный залив Сиваш. Крупнейшие порты южных морей: Севастополь на Черном море, Ростов-на-Дону и Таганрог - на Азовском море.

Моря Атлантического океана являются внутренними и имеют лишь ограниченные связи с Атлантикой через сложную систему проливов. По этой причине для них характерны общие черты природы: во всех морях практически отсутствуют приливы; в них почти не проникают теплые Атлантические воды; множество рек приносят большое количество пресной воды. Поэтому соленость морских вод невелика и колеблется от 17 промиллей в центральных частях морей до 2-3 промиллей у берегов. В результате все моря зимой замерзают в прибрежных частях, за исключением Кавказского побережья Черного моря. Балтийское, Азовское и северная часть Черного морей находятся в пределах шельфа, а побережья в основном представлены низменными равнинами. У устьев рек во всех морях сформировались песчаные косы, лиманы и лагуны. Некоторые из них достигают сотен километров в длину. Таковы коса Арабатская стрелка в Азовском море, Куршская коса в Балтийском море, Тендровская коса в Черном море. Песчаные косы отделяют от морей длинные вытянутые заливы: Куршский залив на Балтике.

Наряду с общими чертами природы моря Атлантического океана имеют и различия. Так, южная часть Черного моря очень глубокая (свыше 2000 м), в Балтийском море - не более нескольких сотен метров, а в Азовском море - до 12 м. Глубоководная впадина Черного моря возникла в связи с тектоническими разломами и опусканиями участков земной коры. В глубоководных котловинах на глубине ниже 100-150 м вода насыщена сероводородом. Эти слои воды практически лишены живых организмов.

На юго-западном побережье Кавказа располагаются горы. Здесь реки выносят обломочный материал - продукты разрушения гор. Поэтому пляжи на Кавказе не песчаные, а преимущественно галечниковые.

Отличаются моря по температуре вод. Разница температур особенно велика летом. Балтийское море прохладное (+15...+18°С). Черное и Азовское моря находятся южнее, поэтому летом температура воды значительно выше: в Черном море до +22...+25°С, в мелководном Азовском море - до +25...+30°С.

Животный мир Балтийского и Черного морей беден. В Балтийском море ловят салаку, кильку, корюшку и камбалу. В Черном море - ставриду, хамсу, камбалу, тарань и кильку. Многочисленны дельфины, лов которых запрещен.

На берегах Балтийского моря добывают янтарь. Он используется для изготовления ювелирных изделий и разнообразных технических целей. В Балтийском море найдена нефть, природный газ.

Балтийское и Черное моря имеют большое значение для транспортных связей России со многими зарубежными странами. Из портов морей проходят морские трассы в Средиземноморье, Северную и Западную Европу, Атлантику.

Первостепенное значение для нашей страны имеют теплые пляжи Черного моря. Большие курорты располагаются и на пляжах Балтики. Купальный сезон продолжается на Черном море с июня по октябрь а на Балтийском не превышает 1,5 - 2 месяцев.

Азовское море еще недавно имело самую высокую биологическую продуктивность в мире. Оно мелководно, его глубины 3-12 м. Мелководье хорошо прогревается солнцем, а это крайне важно для быстрого роста молоди рыб. Крупные реки Дон и Кубань ранее приносили много пресной воды, обогащенной кислородом и органическими веществами, поэтому в море интенсивно развивался планктон - основной корм для рыб. В результате в Азовском море получали богатые уловы таких ценных видов рыбы, как осетровые, севрюга, судак, лещ, тарань, сельдь. В последние десятилетия воды Дона и Кубани во все больших размерах используются для орошения засушливых земель. На орошаемых землях получают высокие урожаи риса и других сельскохозяйственных культур. Но приток пресной речной воды в Азовском море сократился в несколько раз. По Керченскому проливу в Азовское море во все больших количествах стала поступать соленая черноморская вода. Соленость Азовского моря значительно возросла, а количество рыбы в море резко сократилось. Особенно сильно уменьшились наиболее ценные виды рыб.

Обширные песчаные отмели и пляжи, хорошо прогреваемые мелководные заливы Азовского моря используются в качестве первоклассных детских курортов.

К крупнейшим внутренним замкнутым бассейнам России относится Каспийское море-озеро. Каспий находится среди сухих степей, полупустынь и пустынь. В него впадают крупные реки, которые несут много пресной воды. Но море соленое, так как в условиях жаркого климата вода испаряется и концентрация солей в котловинах увеличивается. В Каспийском море соленость изменяется от 0,4 промиллей в устье Волги до 14 промиллей в его южной части.

Каспий состоит из трех впадин. Северная мелководная его часть располагается на затопленном крае Русской платформы и по своим природным свойствам близка к Азовскому морю. Здесь находятся основные рыбные запасы Каспийского моря, представленные такими ценными видами, как осетр, белуга, стерлядь, севрюга, судак, вобла, сельдь, килька. Водится и тюлень. Плотины, построенные на Волге, преградили путь на нерест многим видам рыб, и прежде всего осетровым. Для того, чтобы поддержать их численность, по берегам Каспия построены десятки рыборазводных заводов.

На юге Каспия находится впадина с глубинами, превышающими 900 м. Она образовалась в результате тектонических опусканий участка земной коры в пределах альпийского складчатого пояса. На перемычке, отделяющей эту впадину от срединной, находятся крупные морские нефтепромыслы, где нефть добывают со специальных платформ.

На востоке срединной впадины Каспия, среди жарких пустынь Средней Азии находится крупный залив Кара-Богаз-Гол. Залив очень мелкий 4 ‑ 7 м. Большое испарение с поверхности нагретого залива определяет высокую соленость его вод свыше 300 промилле. В заливе осаждаются соли, содержащие сульфат калия, магния, натрия, кальция и многих других веществ. Эти соли добываются и используются в химической промышленности и медицине. Уровень воды в Каспии испытывает значительные колебания. Они обусловлены климатическими изменениями в его бассейне и тектоническими подвижками дна. В течение последних десятилетий (с 1930 по 1978 г.) уровень постоянно снижался и достиг отметки - 30 м. Для того чтобы уменьшить скорость понижения уровня воды в море, в проливе Кара-Богаз-Гол была построена дамба. Она прекратила отток воды из Каспийского моря в залив. Однако в связи с отделением залива прекратилось образование самосадочной соли. Сейчас в дамбе сооружено пропускное устройство, которое обеспечивает приток в залив морской воды, необходимой для образования солей. С 1979 г. началось повышение уровня моря, которое продолжается и теперь. В Каспийском море приходится решать ряд сложных проблем охраны природы. Прежде всего остро стоит задача поддержания чистоты его вод. Без этого не удастся сохранить рыбные богатства, и прежде всего крупнейшие на земном шаре поголовье осетровых рыб. Для решения данной проблемы во многих городах бассейнов Волги и Урала сооружены сотни очистных сооружений, на Каспийском море постоянно работают суда - нефтесборщики. Совершенствуется безотходная технология добычи нефти на морских промыслах.

§ 7. Внутренние воды и водные ресурсы

Реки . Россия располагает значительными запасами пресных вод. Наиболее широко в народном хозяйстве используются речные воды. В пределах России насчитывается около 3 млн. рек общей длиной почти в 10 млн. км. По величине суммарного речного стока Россия находится на втором месте в мире после Бразилии. Средний многолетний сток всех рек 4290 км³ в год, что составляет 13% от годового стока всех рек мира. Однако объем речной воды оказывается не столь уж и значительным, если его пересчитать в среднем на одного жителя нашей страны. В 1980 г. в Бразилии на одного человека приходилось 150 тыс. м³ в год речного стока, в Финляндии - 23,9 тыс. м³ , в СССР - 17,5 м³ , в США (без Аляски) - 8 тыс. м³ , в России - 19 тыс. м³ в год.

Значительные трудности в организации рационального использования речных вод создает их неравномерное размещение по территории страны. К тому же сток большинства рек России очень неравномерный в течение года; устойчивый годовой сток составляет лишь 1400 км³ воды.

Примерно 15% всего стока рек России приходится на бассейн Балтийского и Черного морей, Каспия. Здесь сосредоточена основная часть населения и наиболее велики потребности в воде. К бассейну Северного Ледовитого и Тихого океанов , где проживает менее пятой части населения, приурочено 85% стока. Следовательно, в стране резко выражена территориальная диспропорция между количеством ресурсов пресных вод и их потреблением. Это вызывает серьезные трудности в ряде густонаселенных промышленно развитых районов.

Сток рек очень неравномерен и отличается не только по сезонам, но и по годам. В среднем 60% объема годового стока рек приходится на половодье. Эти относительно кратковременные подъемы уровня вод являются необходимым условием существования ряда природных комплексов. Половодья подпитывают грунтовые воды пойм, обеспечивая тем самым плодородие и влагозарядку пойменных почв, высокую продуктивность пойменных лугов. Талые воды, богатые кислородом и разнообразными питательными веществами, благоприятствуют нересту рыб. Половодья выносят из речных русел накопившиеся за зиму нечистоты и илы и тем самым поддерживают чистоту вод, обеспечивают существование речных организмов. Колебания водности рек России значительно выше, чем в большинстве стран мира. Это мешает рациональному использованию гидроресурсов, сопровождается большими трудностями в народном хозяйстве. В половодья и паводки огромное количество воды стекает неиспользованной. Задержав большую часть этой воды, можно улучшить водоснабжение ряда районов страны. Половодья и паводки затапливают населенные пункты, срывают мосты, затрудняют работу транспорта. Колебания водности рек мешают нормальной работе гидростанций, речного флота. Для регулирования стока на многих реках строятся и уже построены гидроузлы и водохранилища.

Большая часть рек России относится к бассейну Северного Ледовитого океана. Он составляет свыше 66% от площади страны, в его пределах выпадает до 80% атмосферных осадков. Реки, впадающие в северные моря, самые длинные и самые полноводные в России. Наиболее длинная река Лена - 4400 км. Самая полноводная река - Енисей (623 км³ в год). По площади водосбора первое место в стране занимает Обь (2975 км² ). Реки бассейна Северного Ледовитого океана замерзают. Зимой по ним примерно на четыре месяца устанавливается зимник - дороги для движения автомобилей и саней.

Крупнейшие реки Сибири берут начало на юге страны в горах Алтая, Саян и Прибайкалья. Питание рек бассейна Северного Ледовитого океана - снеговое и дождевое. Весной в связи с таянием снега на реках происходит подъем воды. Половодье начинается на юге, а на севере льды еще долго препятствуют стоку к океану талых вод. Поэтому на всех реках бассейна Северного Ледовитого океана в среднем и нижнем течении весной происходят высокие подъемы воды. В южных частях реки Сибири стремительны и порожисты. На этих отрезках долин построены и строятся крупные гидроэлектростанции: Красноярская и Саяно-Шушенская на Енисее, Новосибирская на Оби, Бухтарминская и Усть-Каменогорская на Иртыше, Иркутская, Братская и Усть-Илимская на Ангаре, на притоках Лены - Вилюе и Витиме - построены Вилюйская и Мамаканская ГЭС. На северных равнинах течение этих рек спокойное и плавное. Летом они используются для сплава леса и судоходства, соединяют южные и внутренние районы страны с Северным морским путем и Транссибирской железной дорогой.

Реки европейской части бассейна Северного Ледовитого океана - Печора, Мезень, Северная Двина и Онега значительно короче сибирских рек. Они полностью текут по равнинам и поэтому имеют спокойное течение.

К бассейну Тихого океана относится примерно 19% площади страны. Основная река этого бассейна - Амур и его притоки Зея, Бурея и Уссури. Реки имеют преимущественно дождевое питание. В условиях муссоного климата в бассейне Тихого океана выпадает мало снега зимой, поэтому не бывает весенних половодий, но зато очень значительны паводки в связи с летними муссонными дождями. Вода в Амуре и его притоках поднимается на 10-15 м и заливает обширные пространства. Катастрофические разливы обычно бывают в начале осени. В это время на дальневосточные районы страны часто обрушиваются внезапные и бурные ливни циклонов - тайфунов. Разливы рек достигают нескольких десятков километров и наносят огромный ущерб сельскому хозяйству, городам и поселкам.

Амур и его притоки имеют большое падение и богаты гидроэнергией. На реке Зее построена Зейская ГЭС. Амур - главная речная магистраль Дальнего Востока, по которой осуществляется связь внутренних отдаленных районов с морями. По рекам Аргунь, Амур и Уссури проходит государственная граница России с Народной Республикой Китай.

У рек Чукотки и бассейна Охотского моря преимущественно снеговое питание. Поэтому они полноводны в конце весны и начале лета, что благоприятствует движению лососевых рыб, поднимающихся на нерест вверх по рекам и речкам.

Бассейн Каспия называют бессточным, так как реки несут свои воды не в Мировой океан, а во внутренний бессточный водоем - в Каспийское море. Бассейн охватывает внутренние районы Восточно-Европейской равнины, Южный Урал, восточную часть Кавказа.

В Каспий впадают реки Волга, Урал, Аракс, Терек, Эмба и др. Наиболее крупная река - Волга. Ее бассейн занимает 34% Восточно-Европейской равнины. Большая часть притоков Волги располагается в умеренно-континентальном климате с достаточным увлажнением. Питание преимущественно снеговое. Весной, когда тают снега, происходит значительный подъем воды в реке. Летом основной источник питания - подземные воды и дожди. Некоторый подъем воды в русле происходит и осенью, когда значительно уменьшается испарение. Ниже устья крупного левого притока Камы Волга протекает через степную и полупустынную зоны, где выпадает очень мало осадков и поэтому нет и значительных притоков. Ниже Волгограда Волга не имеет никаких притоков и носит транзитный характер. Она лишь проносит воды и частично ее испаряет. Отсюда Волга распадается на рукава, крупнейший из которых - Ахтуба. Ниже Астрахани русло делится на 80 рукавов, образуя обширную дельту. Ныне почти вся Волга превратилась в каскад плотин и водохранилищ. На Верхней Волге недалеко от Твери находится Иваньковское водохранилище. От него начинается канал им. Москвы, по которому волжская вода перекачивается для водоснабжения Москвы. Ниже вся Волга до Волгограда превратилась в цепочку взаимосвязанных водохранилищ (Угличское, Рыбинское, Горьковское, Чебоксарское, Куйбышевское, Саратовское и Волгоградское). Они задерживают значительную часть воды весеннего половодья, которая используется для выработки электроэнергии, водоснабжения городов, орошения засушливых земель. Благодаря водохранилищам возможно движение крупных речных судов. Ныне река соединена Волго-Донским судоходным каналом с Черным и Азовским морями, Волго-Балтийским - с Балтийским и Белым морями. Половину всех речных грузов и пассажиров страны перевозят по Волге. Но водохранилища затопили большие площади плодородных пойменных земель. Плотины привели к замедлению течения Волги. В результате в водохранилищах стало накапливаться большое количество загрязняющих веществ, которые попадают сюда с полей, а также с промышленными и бытовыми стоками. Поэтому река в настоящее время сильно загрязнена.

Бассейн Атлантического океана занимает наименьшую площадь - около 5% от всей территории России. Реки текут на запад в Балтийское моря и на юг - в Черное и Азовское моря. На запад текут Западная Двина, Неман, Нева и др. На юг - Днепр, Дон и Кубань. Все реки бассейна Атлантического океана полноводны круглый год, так как большая часть их водосборов располагается на территории достаточного увлажнения. У них преимущественно снеговое питание, а летом - подземное и дождевое. У рек, текущих в Балтийское море, колебания стока очень невелики, так как осадки выпадают равномерно весь год. Отмечаются лишь небольшие весенние половодья и осенние паводки. Особое место занимает река Нева. Эта короткая река (74 км длиной) несет огромное количество воды - 79,7 км³ в год, в четыре раза больше, чем Днепр, имеющий длину свыше 2 тыс. км. Нева берет начало в Ладожском озере и поэтому сток ее постоянный в течение года.

Но почти каждый год она затапливает своими водами часть Санкт-Петербурга. Виновниками наводнений бывают нагоны воды из Балтийского моря, которые подпруживают Неву. В результате вода в реке поднимается на 2 - 3,5 м и выплескивается из гранитных набережных на улицы и площади города.

Реки южной части бассейна Атлантического океана получают воду в своих разветвленных верховьях. На нижних отрезках они носят транзитный характер, так как здесь реки пересекают зону степей с засушливым климатом. Питание Днепра и Дона преимущественно снеговое, поэтому у них бывают высокие весенние половодья. На южных реках построен каскад гидроузлов и водохранилищ. Водохранилища используются как для выработки электроэнергии так и для орошения засушливых земель юга Восточно-Европейской равнины. В Приазовье и Северном Кавказе благодаря водам Дона и Кубани выращивают рис и другие сельскохозяйственные культуры. На очень влажную и избыточно влажную зоны, а также горные области приходится 85% объема годового стока. Сток сухой и полусухой зон, занимающих площадь в 10% территории России, составляет менее 2% суммарного годового стока рек (табл. VIII.3, 4).

Таблица VIII .3

Водоносность рек России

Таблица VIII .4

Основные характеристики гидрохимического стока

некоторых рек России

Гидрохимический режим рек. Химический состав речных вод России зависит от комплекса физико-географических условий. Среди которых особое значение имеют климатические условия, состав почвенного покрова и геологических пород, слагающих бассейн, условия подземного питания рек, а также хозяйственная деятельность человека (количество и качество выбросов).

Характерной особенностью гидрохимического режима (состава) речных вод равнинных районов территории России является наличие широтной зональности, сущность которой заключается в том, что степень минерализации речных вод равнинных бассейнов увеличивается с севера на юг. От зоны тундр к зонам полупустынь и пустынь в Прикаспии. Класс речных вод изменяется от гидрокарбонатного (НСО₃ ) к сульфатному (SO₄ ) и далее к хлоридному (Cl ). С севера на юг увеличивается жесткость речных вод и уменьшается содержание органического вещества.

Реки России, протекающие в северных частях, характеризуются малой минерализацией воды, что обусловлено наличием хорошо промытых почв (бедных солями) и распространением многолетней мерзлоты. В южных частях содержание солей в почве возрастает, воды атмосферных осадков растворяют их и выносят в реки, чем увеличивают минерализацию водных масс. Значительное испарение в условиях засушливого климата также способствует увеличению минерализации речных вод.

Воды преобладающего большинства рек России относятся к гидрокарбонатному классу (91% территории). Реки хлоридного класса встречаются значительно реже: в полупустынях Прикаспия, степях Западной Сибири. Это главным образом временные водостоки. Их бассейны занимают около 6% территории засушливых частей.

Речные воды сульфатного класса встречаются также в засушливых степях Приазовья, Северного Кавказа. Кроме этого азональные речные воды сульфатного класса, обусловленные гидрологическим строением, встречаются в бассейнах рек Онеги, Камы, Белой, Бирюсы, Верхней Колымы. Бассейны рек сульфатного класса занимают всего 3% территории России. К гидрокарбонатному классу (HCO₃ ) относятся 96% рек территории России; 3% рек - к сульфатному классу (SO₄ ); 1% рек - к хлоридному классу (Cl ).

Мутность речных вод. Твердые частицы, переносимые водами, поступают в реки в результате смыва почвы с поверхности водосборного бассейна, а также в результате эрозийной деятельности потока в русле реки. Количество наносов, содержащихся в единице объема воды, определяет ее мутность, которую выражают в г/м³ .

Мутность рек в течение года изменяется в широких пределах, причем наибольшая мутность рек равнинных частей наблюдается во время весеннего половодья при интенсивном смыве почв со склонов речных водосборов, а наименьшая - в зимнее время, когда верхние горизонты почв находятся в мерзлом состоянии, а поверхность водосбора покрыта снегом. Тогда реки получают питание главным образом за счет подземных вод. На горных реках, вытекающих из ледников, наибольшая мутность наблюдается в период таяния ледников и снега в горах. При интенсивных ливнях горные реки нередко превращаются в селевые потоки, несущие большое количество обломочного материала разной крупности. На реках, зарегулированных озерами, мутность воды низкая, так как наносы осаждаются в водоемах-отстойниках. Величина стока взвешенных наносов некоторых рек России приведена в табл. VIII.5.

Таблица VIII .5

Сток взвешенных наносов некоторых рек России

§ 8. Водохранилища России

С каждым годом создается все больше искусственных озер-водохрани­лищ . В стране имеется свыше 1,2 тыс. водохранилищ объемом около 1 млн. м³ . В настоящее время на территории России, по неполным данным, насчитывается свыше 1200 водохранилищ (табл. VIII.6, 7). В таблице 6 (Авакян А.Б. и др. Водохранилища. М.: Мысль, 1987) учтены только паспортизированные и крупные водохранилища, не учтены еще многие небольшие и малые водохранилища, в связи с незавершившейся паспортизацией, особенно в Татарской, Удмуртской, Карельской и Дагестанской республиках, Краснодарском, Ставропольском и Алтайском краях, Воронежской, Смоленской, Новгородской и Ульяновской областях. Завершение паспортизации позволит уточнить их общее количество, объемы и назначение. Крупномасштабное гидротехническое строительство в СССР, в том числе и сооружение водохранилищ обусловлено тем, что реки в естественном состоянии не могут уже удовлетворять возросшие хозяйственные и социально-бытовые нужды. Создание водохранилищ в наиболее освоенной части страны (южные, центральные, северо-западные районы Европейской части России, Урале, Северном Кавказе) вызвано тем, что на эти районы приходится незначительная часть водных ресурсов, а также неравномерностью речного стока по сезонам года и между отдельными годами. На наиболее развитые экономические районы страны, занимающие около трети территории России, приходится всего лишь около 10% водных ресурсов (табл. VIII.2). Во многих районах России более половины годового стока приходится на 2 - 3 весенних месяца, а сток маловодных лет значительно меньше среднемноголетних значений. Водохранилища издавна используются как в узкоотраслевых, так межотраслевых целях. Главные виды использования - гидроэнергетика, теплоэнергетика, орошение и обводнение, водоснабжение, рыборазведение, а также рекреационное их использование. Большинство водохранилищ на равнинных реках (Волга, Кама, Дон и др.) имеют и большое воднотранспортное значение. А некоторые водохранилища на Дальнем Востоке, Северном Кавказе используются в борьбе с наводнениями. На 1.01.1979 г. в СССР действовало 385 ГЭС. Они вырабатывали более 170 млрд. кВт×ч очень дешевой и экологически чистой гидроэлектроэнергии, что составляло около 13% от общей ее выработки. Около 100 водохранилищ обеспечивают водой тепловые и атомные электростанции. В СССР орошалось и обводнялось за счет водохранилищ свыше 18 млн.га засушливых земель. Но возможности многих водохранилищ используются еще не полностью. На 80-е годы в СССР общая протяженность внутренних водных путей составила свыше 145 тыс. км, в том числе и по водохранилищам - 12 тыс.км. Создание водохранилищ позволило коренным образом улучшить водные пути главных речных систем страны (Волги, Дона, Камы, Днепра, Иртыша, Оби, Енисея, Ангары и др.). Строительство водохранилищ позволило образовать единую глубоководную систему водных магистралей Европейской территории страны и улучшить судоходные условия на больших по протяженности участках рек а также ниже регулирующих водохранилищ. За счет построенных водохранилищ, особенно в Карелии и Приуралье, улучшились условия по сплаву леса. Созданные водохранилища позволили повысить качество коммунального и промышленного водоснабжения больших городов и городских агломераций (Москвы, Екатеринбурга, Нижнего Новгорода, Нижнего Тагила и др.), крупных промышленных центров. Параметры водохранилищ страны колеблются в широких пределах: полный объем от 1 до 169 млн.м³ . Площадь водного зеркала от 0,2 - 0,5 до 5900 км² (а с учетом подпруженных озер - до 32966 км² ). Существенным образом различаются длина, ширина, наибольшая и средняя глубины. Максимальная длина крупных равнинных и плоскогорных водохранилищ достигает 400 - 565 км, горных 100 - 110 км, а ширина - до нескольких десятков километров. Самые глубокие водохранилища от 200 - 300 м находятся в долинах крупных горных рек (Ингурское, Чиркейское, Саянское) до 70 - 105 м - в плоскогорных и предгорных районах (Братское, Усть-Илимское, Красноярское, Богучанское, Бухтарминское и др.). В больших равнинных водохранилищах глубины не превышают 20 - 30 м. Особую категорию образуют озера-водохранилища, которых больше всего на северо-западе (Карелия, Мурманская, Вологодская, Новгородская области), зарегулированные лиманы в дельтах Волги, Терека и Кубани. У большинства озер уровни воды подняты незначительно, на 0,5 - 2 м, но есть озера, размеры которых резко изменились из-за подпора на 3 - 10 м (Выгозеро, Ковдозеро, Зайсан и др.).

Таблица VIII .6

Водохранилища России

Таблица VIII .7

Крупнейшие водохранилища России