География (Основы наук о Земле). Основы 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-временного 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

Система географической науки

Физическая география - греч. физис - природа, гео - Земля, графо - пишу. То же самое, дословно - описание природы Земли, или землеописание, землеведение.

Дословное определение предмета физической географии слишком общее. Сравните: «геология», «геоботаника».

Чтобы дать более точное определение предмету физической географии, надо:

показать пространственную структуру науки;

установить взаимоотношение данной науки с другими науками.

Из школьного курса географии вам известно, что география занимается изучением природы земной поверхности и теми материальными ценностями, которые созданы на ней человечеством. Другими словами, география - наука, которая существует не в единственном числе. Это, конечно, география физическая и география экономическая. Можно представить, что это система наук.

Системная парадигма (греч. пример, образец) пришла в географию из математики. Система - философское понятие, означающее совокупность элементов, находящихся во взаимодействии. Это - динамическое, функциональное понятие.

С системных позиций география - наука о геосистемах. Геосистема(ы), по В.Б.Сочаве (1978), - земные пространства всех размерностей, где отдельные компоненты природы находятся в системной связи друг с другом и как определённая целостность взаимодействуют с космической сферой и человеческим обществом.

Главные свойства геосистем:

а) Целостность, единство;

б) Компонентность, элементарность (элемент - греч. простейший, неделимый);

в) Иерархическая соподчинённость, определённый порядок построения, функционирования;

г) Взаимосвязь путём функционирования, обмена.

Выделяют связи внутренние, закрепляющие специфическое для данной науки строение, и через него - и присущий ей состав (структуру). Внутренние связи в природе - это, прежде всего, обмен веществом и энергией. Внешние связи - внутренний и взаимный обмен идей, гипотез, теорий, методов путём промежуточных, переходных научных подразделений (например, наук естественных, общественных, технических).

Подобно физике, химии, биологии и другим наукам, современная география представляет сложную систему обособившихся в разное время научных дисциплин (рис. 2).

Рис. 2. Система географической науки по В.А. Анучину

Экономическая и физическая география имеют свои различные объекты и предметы исследования, указанные в рис. 2. Но человечество и природа не только различны, но взаимно влияют, действуют друг на друга, образуя единство материального мира природы земной поверхности (на рис. 2 это взаимодействие обозначают стрелки). Люди, образуя общество, являются частью природы и относятся к ней как часть к целому.

Понимание общества как части природы начинает определять весь характер производства. Общество, испытывая воздействие природы, испытывает и воздействие законов природы. Но последние в обществе преломляются и становятся специфическими (закон размножения - закон народонаселения). Именно общественные законы определяют развитие общества (сплошная линия на рис. 2).

Общественное развитие осуществляется в природе земной поверхности. Природа, окружающая человеческое общество, испытывающая его воздействие, образует географическую среду. Географическая среда, благодаря техническому прогрессу, непрерывно расширяется и уже включает Ближний космос.

Человек разумный не должен забывать о существующей системной связи. Очень хорошо об этом сказал Н.Н. Баранский: «Не должно быть ни „бесчеловечной“ физической географии, ни „противоестественной“ экономической географии».

Кроме того, современный географ должен учитывать тот факт, что природа земной поверхности уже изменена человеческой деятельностью, поэтому современное общество должно соизмерять своё воздействие на природу с интенсивностью природного процесса.

Современная география - триединая наука, объединяющая природу, население, хозяйство.

Каждая из наук: физическая, экономическая, социальная география, в свою очередь, представляет комплекс наук.

Комплекс физико-географической науки

Физико-географический комплекс - одно из главных понятий физической географии. Он состоит из частей, элементов и компонентов: воздух, вода, литогенная основа (горные породы и неровности земной поверхности), почвы и живые организмы (растения, животные, микроорганизмы). Их совокупность образует природно-территориальный комплекс (ПТК) земной поверхности. ПТК можно рассматривать как всю земную поверхность, отдельные материки, океаны, так и небольшие участки: склон оврага, болотная кочка. ПТК - единство, которое существует в происхождении (в прошлом) и в развитии (настоящем, будущем).

Природу земной поверхности можно изучать в общем и в целом (физическая география), по компонентам (частные науки - гидрология, климатология, почвоведение, геоморфология и др.); можно изучать по странам и районам (страноведение, ландшафтоведение), в настоящем, прошедшем и будущем времени (общее землеведение, палеогеография и историческая география).

География животных (зоогеография) - наука о закономерностях распространения видов животных.

Биогеография - география органической жизни.

Океанология - наука о Мировом океане, как части гидросферы.

Ландшафтоведение - наука о ландшафтной среде, тонком, наиболее активном центральном слое географической оболочки, состоящей из природно-территориальных комплексов разного ранга.

Картография - общегеографическая (на уровне системы) наука о географических картах, методах их создания и использования.

Палеогеография и историческая география - науки о природе земной поверхности прошлых геологических эпох; об открытии, становлении и истории развития природно-социальных систем.

Страноведение физико-географическое, изучающее природу отдельных стран и районов (физическая география России, Азии, Африки и т. п.).

Гляциология и геокриология (мерзлотоведение) - науки об условиях возникновения, развития и формах наземных (ледники, снежники, снежные лавины, морские льды) и литосферных (вечная мерзлота, подземное оледенение) льдов.

Землеведение (собственно физическая география) изучает географическую оболочку (природу земной поверхности) как целостную материальную систему - общие закономерности её структуры, происхождения, внутренние и внешние взаимосвязи, функционирование для разработки системы моделирования и управления происходящими процессами.

Общегеографические (или синтетические) науки - физико-географические и экономгеографические одновременно.

Прикладные физико-географические науки (инженерная геоморфология, синоптическая метеорология и др.) изучают проблемы практического характера, связанные с отраслями народного хозяйства.

Современная география изучает земные пространства всех размерностей, их строение, движение, а также их взаимодействие в природе и обществе.

Развитие основных представлений о системе и комплексе географической науки

Из истории географии известно, что географы не сразу пришли к представлениям географии в нашем современном понимании - к географии, изучающей ПТК и ТПК в некотором взаимосвязанном единстве.

В развитии географии выделяют несколько хронологических эпох: географии древнего мира, Средневековья, Великих географических открытий, Нового и Новейшего времён, но все они группируются по целям и задачам исследований в два крупных этапа:

До середины - конца XIX в.,

Начала XX столетия по наши дни.

В первый этап география была всеобъемлющей, мировоззренческой наукой. Землеописание - вот её главная задача. В течение веков её цель - сбор сведений о земном шаре, его окружении - космосе, о народах, населяющих близкие и дальние уголки Земли, их территориях, занятиях, верованиях.

Главные вопросы, интересующие географию:

Что это такое? Где это находится? Это и есть вопросы описания. С ответа на них начинается любая наука.

К середине XIX в. сбор материала о земной поверхности, в основном, был завершён. Остались неоткрытыми только пространства крайнего севера и крайнего юга.

К этому времени единой науки уже не существовало, внутри неё возникли частные науки: ботаника (сначала в форме систематики растений), геология (сначала в виде рудознатства); выделились науки социальные и экономические. Эти новые науки с большей полнотой и глубиной, чем прежняя география, исследовали природу и общество. География, потеряв предмет своего исследования (единую, неделимую природу), вступила в полосу кризиса и потеряла былую славу. Из авангардной науки она превратилась в отсталую. Потребовались десятилетия, чтобы свершился переворот в познании, и возникла география в современном смысле слова (наука системная и комплексная). Успехи любой науки опираются на труды и достижения учёных всего мирового сообщества.

Среди предшественников этого научного переворота в географии следует назвать прежде всего русских и немецких географов. Германия в XIX в. - передовая промышленная страна с развитой наукой и культурой, перенимать опыт которой традиционно ездили русские учёные. Возвращаясь домой в Россию на богатую и разнообразную «почву», они создавали российскую географию, оригинальную, не похожую ни на какую другую.

Варений Бернхард (1622-1650). Основной труд - «Всеобщая география» (1650). Родился в Гамбурге. Окончил Гамбургский и Кёнигсбергский университеты, впоследствии жил в Голландии. С него начинает отсчёт времени современная география. По Варению, география изучает земноводный круг, образованный взаимопроникающими друг в друга частями - землёй, водой, атмосферой. Земноводный круг изучает всеобщая география, отдельные области - частная география. Это первый со времени 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.

Гумбольдт Александр (1769-1859). Немецкий естествоиспытатель, энциклопедист, географ и путешественник, поставивший перед собой цель создать единую картину мира. Исследуя природу Южной Америки, вскрыл значение анализа взаимосвязей как всеобщей нити всей географической науки. Он выявил биоклиматическую широтную зональность и высотную поясность, предложил употребить изотермы в климатических характеристиках, заложил основы сравнительной физической географии. В главной своей работе - «Космос, опыт физического мироописания» - он обосновал взгляд на земную поверхность (предмет географии) как особую оболочку взаимодействия воздуха, моря, Земли, - единства неорганической и органической природы. Ему принадлежит термин «жизнесфера», аналогичный содержанию биосферы, а в заключительных строках первой части «Космоса...» говорится о сфере разума, получившей много позже название ноосферы. Основные труды: «Картины природы» (1808, русский перевод в 1959 г.), «Центральная Азия» (1843, в трёх томах, русский перевод: Т. 1 - М., 1915), «Космос, опыт физического мироописания», 5 т. (1845-62).

Риттер Карл (1779-1859) работал в одно время с А. Гумбольдтом. Основные труды: «Землеведение в отношении к природе и к истории человека, или Всеобщая сравнительная география», «Идеи о сравнительном землеведении». Профессор Берлинского университета, основатель первой в Германии кафедры географии, которой руководил с 1820 г. до конца жизни. Блестящий преподаватель, которого слушали молодой Карл Маркс, Элизе Реклю, П.П. Семёнов-Тян-Шанский. Автор множества трудов, одно «Землеведение» охватывает 19 томов, в которых он противопоставлял пространственное и историческое развитие. В его трудах множество противоречивых суждений, поэтому одни географы восторгались его произведениями, другие подвергали их уничтожающей критике. Но главное его суждение ясно: Земля - предмет географии, «жилище рода человеческого». В географии Риттеру отводят такое же место, как Гегелю в философии.

Семёнов-Тян-Шанский Пётр Петрович (1827-1914) - выдающийся русский географ, исследователь Азии. С 1873 по 1914 гг. руководил Русским географическим обществом. Именно в этот период знаменитые экспедиции Н.М. Пржевальского, Н.Н. Миклухо-Маклая и других российских географов принесли всемирную славу отечественной географии. Основные труды: «Путешествие в Тянь-Шань в 1856-57 гг.» (впервые опубликован в 1946 г.; новое издание - М., 1958), «Предисловие к книге „Землеведение Азии“. Под его руководством написаны и изданы „Географо-статистический словарь Российской империи“, 5 томов, СПб., 1865-1885; „Россия. Полное географическое описание нашего отечества“, 1911, 1899-1914. Понимал географию как „целую естественную группу наук“, включающую гидрологию, климатологию, метеорологию, орографию, картографию, биогеографию, геогнозию (геоморфологию), а также ряд общественных дисциплин: антропологию, историческую географию, демографию, статистику, политическую географию. Соединив теоретические и практические вопросы освоения природной среды, создал оригинальную географическую школу.

Рихтгофен Фердинанд (1833-1905). Видный немецкий географ, путешественник. В различные годы был профессором в Боннском, Лейпцигском и Берлинском университетах. Один из создателей геоморфологии. Он считал, что география призвана раскрыть процесс взаимодействия многообразных явлений с рельефом земной поверхности. Решающее значение в выявлении сущности географического знания он придавал исследованию взаимодействия человека со всей совокупностью природных явлений, в пределах земной поверхности, а географию представлял наукой, пограничной между естественными и общественными науками. Основные труды: „Задачи и методы современной географии“ (1883); „Китай. Результаты собственных путешествий“, 5 томов с атласом (1877-1911); „Геоморфологические этюды Восточной Азии“, 4 тома (1903-11).

Докучаев Василий Васильевич (1846-1903). Естествоиспытатель, профессор Петербургского университета, основатель первой в России кафедры почвоведения (1895) и учения о природных зонах. В.В. Докучаев - явление исключительное в масштабе нашей страны и в мировой науке. Он и его ученики создали сильную и плодотворную научную школу, которая обогатила многие науки: геологию, минералогию, почвоведение, ботанику; в школе появилось учение о лесе. В числе наук, испытавших сильнейшее влияние Василия Васильевича, находится география. В среде учеников Докучаева были минералог и геохимик В.И. Вернадский, геолог и петрограф Ф.Ю. Левинсон, Лессинг, почвоведы Н.М. Сибирцев и К.Д. Глинка, ботаники и географы А.Н. Краснов, Г.И. Танфильев, Г.Н. Высоцкий, гидрогеолог П.В. Отоцкий, основоположник учения о лесе Г.Ф. Морозов. К числу докучаевцев второго поколения принадлежат почвоведы и географы Л.И. Прасолов, Б.Б. Поланов, С.С. Неустроев, Ю.А. Ливеровский, ботаники и географы В.Н. Сукачёв (ученик Г.Ф. Морозова), геохимики А.Е. Ферсман и А.П. Виноградов (ученики В.И. Вернадского). К числу докучаевцев третьего поколения относятся почвоведы и географы Ин.П. Герасимов, М.А. Глазовская, А.И. Перельман и другие. Учеником А.Н. Краснова был Г.Г. Григор, долгое время заведовавший кафедрой географии в Томском университете. Учениками и соратниками Г.Г. Григора являются профессора Л.Н. Ивановский, А.А. Земцов, А.М. Малолетко, П.А. Окишев. Географические идеи докучаевской школы сохраняются и развиваются до сих пор. Основные труды: „Русский чернозём“ (1883), „Наши степи прежде и теперь“ (1892), „К учению о зонах природы“ (1886).

География изучает происхождение и развитие земной поверхности на основе комплексных исследований, рассматривает природные процессы в пространстве и времени. Это есть сочетание теории и практики науки.

На первом этапе развития науки географы занимались сбором фактического материала: описанием того, что и где находится. Но к концу XIX столетия, когда сбор материала был завершён, они перешли к анализу и синтезу собранного, к изучению внутренних закономерностей природно-общественного развития. Теперь главные вопросы географии - почему? - объяснение, выявление причин существования и развития природных и социально-экономических комплексов, а также вопросы: следовательно? когда? - предвидение, предсказание, прогноз выявленных закономерностей развития. Это самое сложное, что может быть в науке. И, наконец, последний вопрос: для чего это нужно? - Для конструирования природных, социальных и экономических процессов, с целью управления ими.

Современная география давно уже не описательная наука. Она конструктивная - инженерно-преобразовательная, по Ин.П. Герасимову, и прогнозная, занимающаяся фундаментальными разработками задач современного взаимодействия природы и общества - ноосферы.

1. Можно ли в Северном полушарии к северу от Северного тропика наблюдать Солнце на севере?

При существующем угле наклона земной оси (66 градусов 30′), Земля бывает обращена к Солнцу своими приэкваториальными районами. Для живущих в Северном полушарии Солнце видно с Юга, а в Южном полушарии, с Севера. Но если быть более точным Солнце бывает в зените во всей зоне между тропиками, поэтому солнечный диск виден с той стороны, где Солнце в данный момент в зените. Если Солнце в зените над Северным Тропиком, то оно светит с Севера для всех находящихся южнее, в том числе и для жителей Северного полушария между экватором и тропиком. В России за полярным кругом в течение полярного дня Солнце не заходит за горизонт, совершая полный круг по небосводу. Поэтому, проходя через самую северную точку Солнце, находится в нижней кульминации, этот момент соответствует полночи. Именно за полярным кругом можно наблюдать Солнце на Севере с территории России в условно ночное время суток.

2. Если бы земная ось имела наклон к плоскости земной орбиты 45 градусов изменилось бы положение тропиков и полярных кругов и как?

Мысленно представим, что мы придадим земной оси наклон в половину прямого угла. В пору равноденствий (21 марта и 23 сентября) смена дней и ночей на Земле будет такая же, как и теперь. Но в июне Солнце окажется в зените для 45-й параллели (а не для 23½°): эта широта играла бы роль тропиков.

На широте 60 °, Cолнце не доходило бы до зенита только на 15°; высота Солнца поистине тропическая. Жаркий пояс непосредственно примыкал бы к холодному, а умеренного не существовало бы вовсе. В Москве, в Харькове и других городах весь июнь царил бы непрерывный, беззакатный день. Зимой, напротив, целые декады длилась бы сплошная полярная ночь в Москве, Киеве, Харькове, Полтаве…

Жаркий же пояс на это время превратился бы в умеренный, потому что Солнце поднималось бы там в полдень не выше 45°.

Тропический пояс много потерял бы от этой перемены, также как и умеренный. Полярная же область и на этот раз кое-что выгадала бы: здесь после очень суровой (суровее, чем ныне) зимы наступал бы умеренно-теплый летний период, когда даже на самом полюсе Солнце стояло бы в полдень на высоте 45° и светило бы дольше полугода. Вечные льды Арктики стали бы постепенно исчезать.

3. Какой вид солнечной радиации и зачем преобладает над восточной Сибирью зимой, над Прибалтикой летом?

Восточная Сибирь. На рассматриваемой территории все компоненты радиационного баланса подчиняются в основном широтному распределению.

Территория Восточной Сибири , лежащая к югу от полярного круга, располагается в двух климатических поясах – субарктическом и умеренном. В этом регионе велико влияние рельефа на климат, что обуславливает выделение семи областей: Тунгусской, Центрально-якутской, Северо-Восточной Сибири, Алтае-Саянской, Приангарской, Байкальской, Забайкальской.

Годовые суммы солнечной радиации на 200–400 МДж/см 2 больше, чем на тех же широтах Европейской России. Они изменяются от 3100–3300 МДж/см 2 на широте полярного круга до 4600– 4800 МДж/см 2 на юго-востоке Забайкалья. Над Восточной Сибирью атмосфера чище, чем над европейской территорией. Прозрачность атмосферы уменьшается с севера на юг. Зимой большая прозрачность атмосферы определяется низким влагосодержанием, особенно в южных районах Восточной Сибири. Южнее 56° с.ш. прямая солнечная радиация преобладает над рассеянной. На юге Забайкалья и в Минусинской котловине на долю прямой радиации приходится 55–60% от суммарной радиации. Благодаря длительному залеганию снежного покрова (6–8 месяцев) до 1250 МДж/см 2 в год расходуется на отражённую радиацию. Радиационный баланс увеличивается с севера на юг от 900–950 мДж/см 2 на широте полярного круга до 1450– 1550 МДж/см 2 .

Выделяются два района, характеризующиеся увеличением прямой и суммарной радиации в результате повышенной прозрачности атмосферы — озеро Байкал и высокогорье Восточного Саяна.

Годовой приход принятой солнечной радиации на горизонтальную поверхность при ясном небе (то есть возможный приход) составляет 4200 МДж/м 2 на севере Иркутской области и увеличивается до 5150 МДж/м 2 к югу. На берегу Байкала годовая сумма возрастает до 5280 МДж/м 2 , а в высокогорных районах Восточного Саяна достигает 5620 МДж/м 2 .

Годовые суммы рассеянной радиации при безоблачном небе составляют 800-1100 МДж/м 2 .

Увеличение облачности в отдельные месяцы года снижает поступление прямой солнечной радиации в среднем на 60% от возможной и в то же время увеличивает долю рассеянной радиации в 2 раза. В результате, годовой приход суммарной радиации колеблется в пределах 3240-4800 МДж/м 2 при общем увеличении с севера на юг. При этом вклад рассеянной радиации составляет от 47% на юге области до 65% на севере. В зимнее время вклад прямой радиации незначителен, особенно в северных районах.

В годовом ходе максимум месячных сумм суммарной и прямой радиации на горизонтальную поверхность на большей части территории приходится на июнь (суммарная 600 — 640 МДж/м 2 , прямая 320-400 МДж/м 2 ), в северных районах — сдвигается на июль.

Минимальный приход суммарной радиации повсеместно отмечается в декабре — от 31 МДж/м 2 в высокогорном Ильчире до 1,2 МДж/м 2 в Ербогачене. Прямая радиация на горизонтальную поверхность уменьшается от 44 МДж/м 2 в Ильчире до 0 в Ербогачене.

Приведем значения помесячных сумм прямой радиации на горизонтальную поверхность по некоторым пунктам Иркутской области.

Помесячные суммы прямой радиации на горизонтальную поверхность (МДж/м 2 )

Пункты

Для годового хода прямой и суммарной радиации характерно резкое увеличение месячных сумм от февраля к марту, что объясняется как возрастанием высоты солнца, так и прозрачностью атмосферы в марте и уменьшением облачности.

Суточный ход солнечной радиации определяется прежде всего уменьшением высоты солнца в течение дня. Поэтому максимум солнечной радиации объемно наблюдается в полдень. Но наряду с этим на суточный ход радиации оказывает влияние прозрачность атмосферы, что заметно проявляется в условиях ясного неба. Особо выделяются два района, характеризующихся увеличением прямой и суммарной радиации в результате повышенной прозрачности атмосферы – оз. Байкал и высокогорье Восточного Саяна.

В летнее время обычно в первой половине дня атмосфера более прозрачна, чем во второй, поэтому изменение радиации в течение дня несимметрично относительно полдня. Что касается облачности, то именно она является причиной занижения облучения восточных стен по сравнению с западными в городе Иркутске. Для южной стены солнечное сияние составляет около 60% от возможного летом и всего 21-34% зимой.

В отдельные годы в зависимости от облачности соотношение прямой и рассеянной радиации и общий приход суммарной радиации может значительно отличаться от средних величин. Различие между максимальным и минимальным месячным приходом суммарной и прямой радиации может достигать в летние месяцы 167,6-209,5 МДж/м 2 . Различия рассеянной радиации составляют 41,9-83,8 МДж/м 2 . Еще большие изменения наблюдаются в суточных суммах радиации. Средние максимальные суточные суммы прямой радиации могут отличаться от средних в 2-3 раза.

Приход радиации к различно ориентированным вертикальным поверхностям зависит от высоты солнца над горизонтом, альбедо подстилающей поверхности, характера застройки, количества ясных и пасмурных дней, хода облачности в течение суток.

Прибалтика. Облачность уменьшает в среднем за год приход суммарной солнечной радиации на 21 %, а прямой солнечной радиации на 60 %. Число часов солнечного сияния - 1628 в год .

Годовой приход суммарной солнечной радиации составляет 3400 МДж/м2. В осенне-зимнее время преобладает рассеянная радиация (70 -80% от общего потока). Летом возрастает доля прямой солнечной радиации, достигая примерно половины общего прихода радиации. Радиационный баланс составляет около 1400 МДж/м2 в год. С ноября по февраль он отрицателен, но потеря тепла в значительной мере компенсируется адвекцией теплых воздушных масс с Атлантического океана.

4. Объясните, почему в пустынях умеренного и тропического поясов температура ночью сильно понижается?

Действительно, в пустынях велики суточные колебания температуры. Днем при отсутствии облаков поверхность сильно нагревается, но быстро остывает после захода солнца. Здесь основную роль играет подстилающая поверхность, то есть пески, для которых характерен свой микроклимат. Их термический режим зависит от цвета, влажности, структуры и т.д.

Особенностью песков является то, что температура в верхнем слое очень быстро понижается с глубиной. Верхний слой песка обычно бывает сухим. Сухость этого слоя не вызывает затраты тепла на испарение воды с его поверхности, и поглощенная песком солнечная энергия идет главным образом на его нагревание. Песок при таких условиях днем очень сильно прогревается. Этому способствует еще и его малая теплопроводность, препятствующая уходу тепла из верхнего слоя в более глубокие слои. Ночью же верхний слой песка значительно охлаждается. Такие колебания температуры песка и отражаются на температуре приземного слоя воздуха.

Из-за вращения получается, что на земле циркулирует не 2 воздушных потока, а шесть. И вот в тех местах, где воздух опускается к земле он холодный, но постепенно нагревается и приобретает возможность вбирать в себя пар и как бы «выпивает» влагу с поверхности. Планету обвивают два пояса засушливого климата – это и есть место, где зарождаются пустыни.

Жарко в пустыне – потому что сухо. Низкая влажность влияет на температуру. В воздухе нет влаги, следовательно, солнечные лучи не задерживаясь, достигают поверхности почвы и нагревают ее. Поверхность почвы нагревается очень сильно, а отдачи тепла не происходит – нет воды, чтобы испарять. Поэтому так жарко. И в глубину тепло распространяется очень медленно – из-за отсутствия все той же теплопроводной воды.

Ночью в пустыне холодно. Из-за сухости воздуха. В почве нет воды, а над землей нет облаков – значит, нечему удерживать тепло.

Задачи

1. Определить высоту уровня конденсации и сублимации поднимающегося адиабатически от поверхности Земли воздуха не насыщенного паром, если известна его температура t =30º и упругость водяных паров е = 21,2гПа.

Упругость водяного пара – основная характеристика влажности воздуха, определяемая психрометром: парциальное давление водяного пара, содержащегося в воздухе; измеряется в Па или мм рт. ст.

В поднимающемся воздухе температура изменяется вследствие адиабатического процесса, т. е. без обмена теплом с окружающей средой, за счет преобразования внутренней энергии газа в работу и работы во внутреннюю энергию. Так как внутренняя энергия пропорциональна абсолютной температуре газа, происходит изменение температуры. Поднимающийся воздух расширяется, производит работу, на которую затрачивает внутреннюю энергию, и температура его понижается. Опускающийся воздух, наоборот, сжимается, затраченная на расширение энергия освобождается, и температура воздуха растет.

Сухой или содержащий водяные пары, но ненасыщенный ими воздух, поднимаясь, адиабатически охлаждается на 1° на каждые 100 м. Воздух, насыщенный водяными парами, при подъеме на 100 м охлаждается менее чем на 1°, так как в нем происходит конденсация, сопровождающаяся выделением тепла, частично компенсирующего тепло, затраченное на расширение.

Величина охлаждения насыщенного воздуха при подъеме его на 100 м зависит от температуры воздуха и от атмосферного давления и изменяется в значительных пределах. Ненасыщенный воздух, опускаясь нагревается на 1° на 100 м, насыщенный на меньшую величину, так как в нем происходит испарение, на которое затрачивается тепло. Поднимающийся насыщенный воздух обычно теряет влагу в процессе выпадения осадков и становится ненасыщенным. При опускании такой воздух нагревается на 1° на 100 м.

Так как воздух нагревается главным образом от деятельной поверхности, температура с высотой в нижнем слое атмосферы, как правило, понижается. Вертикальный градиент для тропосферы в среднем составляет 0,6° на 100 м. Он считается положительным, если температура с высотой убывает, и отрицательным, если она повышается. В нижнем, приземном слое воздуха (1,5-2 м) вертикальные градиенты могут быть очень большими.

Конденсация и сублимация. В воздухе, насыщенном водяным паром, при понижении его температуры до точки росы или увеличении в нем количества водяного пара происходит конденсация - вода из парообразного состояния переходит в жидкое. При температуре ниже 0°С вода может, минуя жидкое состояние, перейти в твердое. Этот процесс называется сублимацией. И конденсация и сублимация могут происходить в воздухе на ядрах конденсации, на земной поверхности и на поверхности различных предметов. Когда температура воздуха, охлаждающегося от подстилающей поверхности, достигает точки росы, на холодную поверхность из него оседают роса, иней, жидкий и твердый налеты, изморозь.

Чтобы найти высоту уровня конденсации, необходимо по псхрометрическим таблицам определить точку росы Т поднимающегося воздуха, вычислить на сколько градусов должна понизиться температура воздуха, чтобы началась конденсация содержащегося в нем водяного пара, т.е. определить разность. Точка росы = 4, 2460

Определяем разницу между температурой воздуха и точкой росы (t – Т) = (30 — 4,2460) = 25,754

Умножим эту величину на 100м и найдем высоту уровня конденсации = 2575,4м

Для определения уровня сублимации надо найти разницу температур от точки росы до температуры сублимации и помножить эту разницу на 200м.

Сублимация происходит при температуре — 10°. Разница = 14,24°.

Высота уровня сублимации 5415м.

2. Привести давление к уровню моря при температуре воздуха 8º С, если: на высоте 150 м давление 990,8 гПа

зенит радиация конденсация давление

На уровне моря среднее атмосферное давление составляет 1013 гПа. (760мм.) Естественно, что с высотой атмосферное давление будет уменьшаться. Высота, на которую надо подняться (или опуститься), чтобы давление изменилось на 1 гПа, называют барической (барометрической) ступенью. Она увеличивается при теплом воздухе и росте высоты над уровнем моря. У земной поверхности при температуре 0ºC и давлении 1000 гПа барическая ступень равна 8 м/гПа, а на высоте 5 км, где давление около 500 гПа, при той же нулевой температуре она возрастает до 16 м/гПа.

«Нормальным» атмосферным давлением называется давление, равное весу ртутного столба высотой 760 мм, находящегося при температуре 0°C, на широте 45° и на уровне моря. В системе СГС 760 мм рт. ст. эквивалентно 1013.25 мб. Основной единицей давления в системе СИ, служит паскаль [Па]; 1 Па = 1 Н/м 2 . В системе СИ давление 1013,25 мб эквивалентно 101325 Па или 1013,25 гПа. Атмосферное давление – очень изменчивый метеоэлемент. Из его определения следует, что оно зависит от высоты соответствующего столба воздуха, его плотности, от ускорения силы тяжести, которая меняется от широты места и высоты над уровнем моря.

1 гПа = 0,75 мм рт. ст. или 1 мм рт. ст. = 1,333 гПа.

Увеличение высоты на 10 метром ведет к уменьшению давлению на 1 мм ртутного столба. Приводим давление к уровню моря, оно =1010,55 гПа (758,1 мм. рт.ст.), если на высоте 150 м, давление = 990,8 гПа (743,1 мм.)

Температура 8º С на высоте 150 метров, то на уровне моря = 9,2º.

Литература

1. Задачи по географии: пособие для учителей/ Под ред. Наумова. - М.: МИРОС, 1993

2. Вуколов Н.Г. «Сельскохозяйственная метеорология», М., 2007 г.

3. Неклюкова Н.П. Общее землеведение. М.: 1976

4. Пашканг К.В. Практикум по общему землеведению. М.: Высшая школа.. 1982

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Понятие геогр афической оболочки и ее границы

географический оболочка круговорот зональность

Географическая оболочка - единая материальная система, в пределах которой взаимодействуют и взаимопроникают литосфера, гидросфера, атмосфера и биосфера. В нее входит верхняя часть литосферы, нижняя - атмосферы, вся атмосфера и вся гидросфера. Мощность ГО около 50 км.

Границы ГО четко неопределенны. За верхнюю границу ученые принимают озоновый экран в атмосфере, за пределы которого не выходит жизнь на нашей планете. Нижняя граница чаще всего проводится в литосфере на глубинах не более 1000 м. это верхняя часть земной коры, которая образована под совместным воздействием атмосферы, гидросферы и живых организмов. Если говорить о нижней части ГО в моровом океане, то ее граница будет проходить по океаническому дну.

В результате взаимодействия в ГО развиваются некоторые процессы:

o преобразование солнечной энергии в растениях.

o пребывание веществ в трех агрегатных состояниях

o наличие органических веществ и жизни.

Свойства ГО: целостность означает, что все компоненты географической среды тесно связаны друг с другом и изменение одного из них ведет к изменению остальных.

Ритмичность, повторяемость сходных явлений во времени (смена дня и ночи, фотосинтез, процессы выветривания, сезонная ритмика).

Зональность, изменение всех компонентов ГО от экватора к полюсам.

Азональность (высотная поясность).

Круговорот веществ и энергии, вносят изменения в процессы жизнедеятельности.

Полярная ассиметрия.

Структура ГО горизонтальная: проводится в зависимости от эндо - экзогенных процессов (выделяются климатические зоны и пояса).

2. Этапы э волюции географической оболочки

Естественные изменения в ГО происходили всегда. Но с ростом населения земли и - развитием общества естественный ход процессов, протекающих в природных комплексах, все больше нарушается, становится иным и все чаще вызывает нежелательные последствия. Современная ГО - результат ее длительного развития, в процессе которого она непрерывно усложнялась.

Ученые выделяют три этапа ее развития.

I этап - добиогенный продолжался 3 млрд. лет. Во время этого периода существовали только простейшие животные, которые принимали слабое участие в развитии и формировали ГО Земли. Атмосфера во время этого периода отличалась низким содержанием свободного кислорода и высоким углекислого газа.

II этап биогенный - продолжался около 570 млрд. лет. Для этого этапа характерна ведущая роль живых существ в развития и формирования ГО. Живые существа оказывали большое влияние на все природные компоненты. Происходило накопление горных пород органического, изменился состав воды и атмосферы, повышалось содержание кислорода, уменьшалось содержание углекислого газа. В конце этапа появился человек.

III этап - современный, начался 40 тыс. лет назад. Характеризуется тем, что человек начинает активное влияние на разные части ГО. Поэтому именно от человека зависит, будет ли она существовать т.к. человек на Земле не может жить и развиваться изолированно от нее.

3. Б ольшой геологический круговорот веществ. Малый биологический (гео графический) круговорот веществ

Большой геологический круговорот веществ обусловлен взаимодействием солнечной энергии с глубинной энергий Земли и осуществляет перераспределение веществ между биосферой и более глубокими горизонтами Земли. Осадочные горные породы погружаются в зону высоких температур и давления в подвижных зонах земной коры. Там они переплавляются и образуют магму - источник новых магматических пород. После поднятия этих пород на земную поверхность и действия процессов выветривания вновь происходит трансформация их в новые осадочные породы.

Большой круговорот включает также и круговорот воды между сушей и океаном через атмосферу. Влага, испарившаяся с поверхности с поверхности мирового океана, переносится на сушу, куда выпадает в виде осадков, которые вновь в океан в виде поверхностного стока и подземного. Круговорот воды происходит и по более простой схеме: испарение влаги с поверхности океана - конденсация водяного пара - выпадение осадков на поверхность океана. В круговороте воды ежедневно участвует более 500 тыс. куб. км. воды. Весь запас воды на Земле распадается и восстанавливается за 2 млн. лет.

Малый круговорот веществ (биогеохимический) совершается лишь в пределах биосферы. Сущность его заключается в образовании живого вещества из неорганических соединений в процессе фотосинтеза и в превращении органического вещества при разложении вновь в неорганические соединения. Этот круговорот для жизни биосферы - главный и является продолжением самой жизни. Изменяясь, рождаясь и умирая, живое вещество поддерживает жизнь на нашей планете, обеспечивая биогеохимический круговорот веществ. Главным источником энергии круговорота является солнечный свет, который обеспечивает фотосинтез.

Суть биогеохимического цикла заключается в том, что химические элементы, поглощенные организмом, в последствии его покидают и уходят в абиотическую среду, через некоторое время они вновь попадают в живой организм. В биогеохимических круговоротах принято различать резервный фонд, или вещества, несвязанные с организмами; обменный фонд, обусловленный прямым обменом биогенными веществами между организмами и их непосредственным окружением. Если же рассматривать биосферу в целом, то можно выделить круговорот газообразных веществ с резервным фондом в атмосфере и гидросфере и осадочный цикл с резервным фондом в земной коре в геологическом круговороте.

Круговороты целом обеспечивают выполнение следующих важнейших функций живого вещества в биосфере:

o Газовую: продукт разложения отмершей органики.

o Концентрационную: организмы накапливают многие химические элементы.

o Окислительно-восстановительную: организмы обитающие в водоемах, регулируют кислотный режим.

o Биохимическую: размножение, рост и перемещение в пространстве живого вещества

o Биогеохимическую деятельность человека: вовлечение природных веществ для хозяйственный и бытовых нужд человека.

Единственным на Земле процессом, который не расходует, а накапливает солнечную энергию - это создание органического вещества в результате фотосинтеза. В связывании и запасании солнечной энергии и заключается основная планетарная функция живого вещества на Земле. Наиболее важными биогенными веществами является углерод, азот, кислород, фосфор, сера.

4. Г еографические пояса, зоны и сектора. Полярная асимметрия

Географические пояса - самая крупная территориальная единица широтно-зонального деления ГО, характеризующаяся общностью термических условий.

Широтное расположение географических поясов определяется главным образом изменением количества солнечной радиации от экватора к полюсам Земли. Географические пояса отличаются друг от друга температурными характеристиками, а также общими особенностями циркуляции атмосферы. На суше выделяют следующие географические пояса: экваториальный; субэкваториальный, тропический, субтропический, умеренный в каждом полушарии; субантарктический и антарктический. Из-за различного соотношения тепла и влаги внутри поясов выделяют географические зоны и подзоны.

Природные зоны - крупные части географических поясов, закономерно сменяющиеся от экватора к полюсам и от океанов в глубь континентов. Положение физико-географических зон определяется главным образом особенностями соотношения тепла и влаги. Зоны обладают известной общностью почв, растительности и других компонентов природной среды (напр., зоны степей, зоны саванн). Природные зоны выражены как на суше, так и в океане, где проявляются менее отчетливо.

Природные зоны вытянуты в виде широких полос с запада на восток. Между ними нет четких границ, они плавно переходят из одной зоны в другую. Широтное расположение природных Зон нарушается неравномерным распределением суши и океанов, рельефом, удаленности от океанов.

Сектора - учитывается общая циркуляция атмосферы, управляющая переносом влаги. Выделяется три сектора: два океанических и континентальный. В холодном поясе секторы не выделяют, т.к. морская и континентальная области не имеют резких различий. По классификации А.Г. Исаченко целесообразно выделение пяти секторов: западный приокеанический, восточный приокеанический, слабо- и умеренно континентальный, континентальный, резко континентальный.

Полярная асимметрия выражается, в частности, в том, что Северное полушарие более материковое, чем Южное (39 и 19% площади суши). Кроме того, различаются географическая зональность высоких широт Северного и Южного полушарий и распространение организмов. Например, в Южном полушарии нет именно тех географических зон, которые занимают самые большие пространства на материках в Северном полушарии. На пространствах суши и океана в Северном и Южном полушариях обитают разные группы животных и птиц: для высоких широт Северного полушария характерен белый медведь, а для высоких широт Южного полушария - пингвин.

Ряд признаков полярной асимметрии: все зоны (горизонтальные и высотные) сдвинуты к северу в среднем на 10°. Например, пустынный пояс расположен в Южном полушарии ближе к экватору (22° ю.ш.), чем в Северном полушарии (37° с.ш.); антициклональный пояс высокого давления в Южном полушарии расположен на 10° ближе к экватору, чем в Северном полушарии (25 и 35°); большая часть теплых океанических вод направляется из экваториальных широт в Северное, а не в Южное полушарие, поэтому в средних и высоких широтах климат Северного полушария теплее, чем Южного.

5. Периодический закон географической зональности . Радиационный индекс сухости

Зональность - изменение природных компонентов и процессов от экватора к полюсам (зависит от шарообразности формы Земли, угла наклона земной оси к плоскости эклиптики (орбитальное вращение), размера Земли, расстояния Земли от Солнца).

Впервые термин ввел Гумбольд в начале 18 века. Основоположник учения о зональности Докучаев.

По Докучаеву проявление зональности в: земная кора, вода, воздух, растительность, почвы, животный мир.

Периодический закон географической зональности - это наличие однотипных ландшафтных зон в разных поясах связанное с повторением одинаковых соотношений тепла и влаги. Этот закон сформировали А.А. Григорьев и М.И. Будыко.

Согласно периодическому закону географической зональности в основе деления географической оболочки лежат: 1) количество поглощаемой солнечной энергии; 2) количество поступающей влаги; 3) соотношение тепла и влаги.

Климатические условия географических поясов и зон можно оценить с помощью показателей: коэффициента увлажнения Высоцкого-Иванова и радиационного индекса сухости Будыко. Значение показателей определяют характер увлажненности ландшафтов: аридный (засушливый) и гумидный (влажный).

Последняя величина, радиационный индекс сухости, колеблется от О до 5, трижды между полюсом и экватором проходя через значения, близкие к единице: в зонах лиственных лесов умеренного пояса, дождевых лесов субтропического пояса и экваториальных лесов, переходящих в светлые тропические леса.

Три периода радиационного индекса сухости имеют свои отличия. Вследствие возрастания в направлении экватора абсолютная величин радиационного баланса и осадков, каждое прохождение индекса сухости через единицу происходит при всё более высоком притоке тепла и влаги. Это приводит к увеличению от высоких широт к низким интенсивности природных процессов и особенно продуктивности органического мира.

Значение показателей могут повторяться в зонах, относящихся к разным географическим поясам. При этом величина коэффициента увлажнения определяет тип ландшафтной зоны, а величина радиационного индекса сухости конкретный характер и облик зоны.

Радиационный индекс сухости - показатель степени засушливости климата, разработанный отечественными учёными А.А. Григорьевым и М.И. Будыко в середине ХХ в. Радиационный индекс сухости рассчитывается по формуле:

R - радиационный баланс поверхности в ккал/см 2 за год,

L - скрытая теплота испарения в ккал/г,

r - сумма осадков в г/см 2 за год.

Числитель в данной формуле - это количество тепла, которое в конечном итоге получает земная поверхность и которое расходуется на прогрев атмосферного воздуха.

Знаменатель - сумма осадков (r) выражает влагообеспеченность территории. Влага, выпавшая в виде атмосферных осадков, испарятся лишь частично. Сколько именно влаги испарилось с земной поверхности можно оценить количеством солнечного тепла, затрачиваемого на испарение (количеством скрытой теплоты испарения). Поэтому знаменатель формулы состоит из произведения величины скрытой теплоты испарения на величину годового количества осадков.

При радиационном индексе сухости 0,8-1,0 тепла хватает на испарение большей части осадков, наблюдается умеренный сток, достаточное увлажнение и хорошая аэрация почвы, интенсивное выветривание и в целом наилучшие условия для развития органического мира, в частности - лесов.

При радиационном индексе сухости менее 0,8 увлажнение избыточно, тепла не хватает для испарения осадков, происходит заболачивание.

При радиационном индексе сухости более 1,0 увлажнение недостаточно, влага испаряется почти полностью и избыточное тепло тратится на перегрев почвы и атмосферы. В обоих крайних случаях органический мир угнетается.

Величина радиационном индексе сухости менее 0,3 соответствует зоне тундры, 0,3 -1,0 - лесной зоне, 1,0-2.0 - степи, 2,0 - 3,0 - полупустыне, более 3,0 - пустыне.

6. Физико-географические следствия вза имодействия океанов и материков

Взаимодействие материков и океанов обуславливается:

1. особенностями циркуляции атмосферы (у нас преобладает западный перенос воздушных масс). Пассаты в низких широтах между тропиками и экваторам. Муссоны дуют на восточном побережье материка.

2. Температура. Океаны сглаживают температуры на материках. Материки влияют на испарение.

3. Течения. Повторяют движение ветров. Самые распространенные течения - дрейфовые.

4. Соленость воды. Она везде неодинакова.

7. Понятие ноосферы В.И. Вернадского

Ноосфера - это современная биосфера, частью которой является человечество. Прослеживая развитие биосферы, обретающее геологическую мощь воздействие человека на биосферу, В.И. Вернадский формирует учение о ноосфере как особом периоде в развитии планеты и окружающего космического пространства. Становление ноосферы определяется социально-природной деятельностью человека, его трудом и знаниями, т.е. тем, что относится к космопланетарному измерению человека.

Ноосфера - это новое, эволюционное состояние биосферы, при котором разумная деятельность человека становится, решающим фактором ее развития. В.И. Вернадский был убежден, в том, что наша планета вступает в новую стадию своего развития, на которой определяющую роль будет играть человек разумный как сила невиданного масштаба. Гигантская геологическая деятельность человечества выражается в том, что сейчас нет такого быстротекущего геологического процесса, с которым можно было бы сравнить мощь человечества, вооруженного огромным арсеналом всяческих воздействий на природу, в том числе и фантастических, по мощности разрушительных сил.

Под ноосферой мы понимаем высшую стадию биосферы, связанную с возникновением и развитием человечества, которое, познавая законы природы и совершенствуя технику, начинает оказывать определяющее влияние на ход процессов на Земле и в околоземном пространстве, изменяя их своей деятельностью.

В работах В.И. Вернадского можно встретить разные определения и представления о ноосфере, которые менялись на протяжении жизни ученого. В.И. Вернадский начал развивать данную концепцию с начала 30-х годов после разработки учения о биосфере. Осознавая огромную роль и значение человека в жизни и преобразовании планеты, русский ученый употреблял понятие «ноосфера» в разных смыслах:

1) как состояние планеты, когда человек становится крупнейшей преобразующей геологической силой;

2) как область активного проявления научной мысли как главного фактора перестройки и изменения биосферы.

Ноосферу можно охарактеризовать как единство «природы» и «культуры». Сам Вернадский говорил о ней то, как о реальности будущего, то, как о действительности наших дней, что неудивительно, поскольку он мыслил масштабами геологического времени.

Понятие «ноосфера» предстаёт в двух аспектах:

1. ноосфера в стадии становления, развивающаяся стихийно с момента появления человека;

2. ноосфера развитая, сознательно формируемая совместными усилиями людей в интересах всестороннего развития всего человечества и каждого отдельного человека.

По мнению В.И. Вернадского, ноосфера только-только создается, возникает в результате реального, вещественного преобразования человеком геологии Земли усилиями мысли и труда.

Мы подходим к новой эре в жизни человечества и жизни на нашей планете вообще, когда точная наука как планетная сила выступает на первый план, проникая и изменяя всю духовную среду человеческих обществ, когда ею охватываются и изменяются техника жизни, художественное творчество, философская мысль, религиозная жизнь. Это явилось неизбежным следствием - впервые на нашей планете - захвата все растущими человеческими обществами, как единого целого, всей поверхности Земли, превращения с помощью направляемого разума человека биосферы в ноосферу.

Таковы объективные основы и последствия ноосферной глобализации по Вернадскому и ее кардинальное отличие от нынешней модели глобализации, осуществляемой в интересах государств и ведущей к дальнейшему разрушению природной среды и экокатастрофе.

Согласно теории Вернадского, человек, охватив научной мыслью всю планету, стремится двигаться в направлении постижения Божественных законов. В центре внимания Вернадского - биосфера и ноосфера Земли. Биосфера как совокупная оболочка Земли пронизана жизнью (сфера жизни), закономерно под воздействием деятельности человеческого общества переходит в ноосферу - новое состояние биосферы, которое несет в себе результаты человеческого труда.

Итак, Вернадский исходит из того, что исходным пунктом в познании Вселенной является человек, поскольку возникновение человека связано с главным процессом эволюции космического вещества. Описывая наступающую эпоху разума на энергетическом уровне, Вернадский указывает на эволюционный переход от геохимических процессов к биохимическим, и, наконец, к энергии мысли.

На определенном этапе своего развития биосфера, перерабатываемая научной мыслью человека, превращается в ноосферу, область человеческой культуры, тесно связанную с научным знанием. Порождение космических сил, ноосфера лежит вне космических просторов, где она теряется как бесконечное малое, и вне области микромира, где она отсутствует, как бесконечно большое.

Вернадский воспринимает ноосферу как неэнтропийный фактор. Снижение скорости процесса энтропии происходит за счет создания системы биосферы и перехода ее во все более самоорганизующуюся систему ноосферы. Именно ноосфера придает космосу идею, смысл и цель.

Таким образом, прорыв научной мысли подготовлен всем прошлым биосферы и имеет эволюционные корни.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Изучение особенностей географической оболочки, как материальной системы: ее границы, строение и качественные отличия от других земных оболочек. Круговорот вещества и энергии в географической оболочке. Система таксономических единиц в физической географии.

контрольная работа , добавлен 17.10.2010


Современное состояние географической оболочки как результат ее эволюции. Сущность геосистемы по В.Б. Сочаве. Общая характеристика комплекса физико-географической науки. Анализ развития основных представлений о системе и комплексе географической науки.

реферат , добавлен 29.05.2010


Понятие о геосфере и развитии земной поверхности. Распределение солнечной энергии и климатические пояса. Гидротермические условия и продуктивность биомассы. Географические пояса, динамика географической зональности. Проблемы ландшафтной дифференциации.

реферат , добавлен 31.01.2010


Общая характеристика, горизонтальная и поясно-зональная структура географической оболочки. Понятие зональности, содержание соответствующего периодического закона, формы проявления. Распределение тепла на Земле. Барический рельеф и система ветров.

курсовая работа , добавлен 12.11.2014


Эндогенные и экзогенные (космическая и солнечная энергия) энергетические источники географических процессов, их влияние на географическую оболочку. Соотношение различных потоков энергии. Циклы круговорота вещества и энергии. Формы динамики земной коры.

презентация , добавлен 01.12.2013


Основные предпосылки развития географической науки. Метод научного объяснения мира от Аристотеля, который основывается на использовании логики. География в эпоху Великих географических открытий. Становление современной географии, методы исследований.

реферат , добавлен 15.02.2011


Достижения вавилонской астрономии. Понятие системы географических координат (параллели и меридианы). Исторические представления о долготе и широте. Определение местного времени, часового пояса. Нахождение географической долготы места из уравнения времени.

контрольная работа , добавлен 20.10.2011


Геологическая история Земли. Основные закономерности цикличности изменений в географической оболочке. Виды и классификация ритмических движений. Влияние смены освещения и погодных условий на динамику биоты. Чередование ледниковых эпох и "теплых" периодов.

курсовая работа , добавлен 17.03.2015


Характеристика понятия о природном комплексе. Анализ объекта изучения физической географии - географической оболочки нашей планеты, как комплексной материальной системы. Особенности учения о природно-территориальном комплексе, географическом ландшафте.

реферат , добавлен 31.05.2010


История развития и становления географии как науки. Географические идеи древнего мира, античности и средневековья. Развитие географической науки в эпоху великих экспедиций. История русской картографии, вклад ученых в развитие теоретической географии.

Земля -- единственная известная в настоящий момент планета, способная поддерживать жизнь, и её природные особенности являются предметом многих научных исследований. Она является третьей по счёту от Солнца планетой Солнечной системы и крупнейшей по диаметру, массе и плотности среди планет земной группы. Основные климатические особенности Земли заключаются в наличии двух больших полярных регионов, двух относительно узких умеренных зон и одного широкого экваториально-тропического региона. Количество осадков на планете варьируется в широких пределах в зависимости от местоположения и колеблется от миллиметра до нескольких метров осадков в год. Около 71 % поверхности Земли занимает океан. Остальная часть состоит из континентов и островов, причём бомльшая часть суши, населённой людьми, находится в северном полушарии.

Эволюция Земли происходила посредством геологических и биологических процессов, которые оставили следы первоначальных условий. Поверхность планеты разделена на несколько непрерывно движущихся литосферных плит, которые приводят к периодическому слиянию и разъединению континентов. Внутренняя часть Земли состоит из толстого слоя расплавленной мантии и железного ядра, генерирующего магнитное поле. атмосфера география тектонический океан

Состав текущей атмосферы был существенно изменён по сравнению с первоначальной посредством жизнедеятельности различных форм жизни, которые создают экологическое равновесие, стабилизирующее условия на поверхности. Несмотря на значительные различия в климате в зависимости от широты и других географических факторов, средний глобальный климат достаточно стабилен во время межледниковых периодов, а изменение на 1-2 градуса средней глобальной температуры исторически имели серьёзное влияние на экологический баланс и географию Земли.

Геология

Основная статья: Геология

Три типа границ тектонических плит

Геология -- комплекс наук о составе, строении земной коры и размещённых в ней полезных ископаемых. Комплекс наук в составе геологии занимается изучением состава, структуры, физических свойств, динамики и истории земных материалов, а также процессов, посредством которых они образуются, перемещаются и изменяются. Геология -- одна из основных академических дисциплин, которая помимо прочего имеет важное значение для добычи минерального и углеводородного сырья, прогнозирования и смягчения последствий стихийных бедствий, расчётов в геотехнических областях (англ.) и изучения климата и окружающей среды в прошлом.

История

Основные статьи: История Земли, Эволюция

Анимация разделения суперконтинента Пангея

По мнению учёных Земля образовалась 4,54 миллиарда лет назад из межзвёздного газопылевого облака, наряду с Солнцем и другими планетами. Луна сформировалась примерно на 20 миллионов лет позже в результате столкновения массивного тела с Землёй. Расплавленный наружный слой Земли со временем охлаждался, в результате чего сформировалась твердая оболочка -- кора. Выделение газов и вулканическая активность привели к возникновению первичной атмосферы. Конденсация водяного пара (большинство которого образовалось изо льда комет) привела к возникновению океанов и других водных ресурсов. После чего считается, что высокоэнергетическая химия привела к возникновению самовоспроизводящейся молекулы около 4 миллиардов лет назад.

Поверхность Земли менялась на протяжении сотен миллионов лет, время от времени объединяясь в суперконтинент, а затем снова распадаясь на отдельные континенты. Примерно 750 миллионов лет назад начал разделяться самый древний из известных суперконтинентов -- Родиния. Через некоторое время континенты снова соединились и сформировали Паннотию, которая разъединилась около 540 миллионов лет назад. Затем образовался последний суперконтинент -- Пангея, который разделился около 180 миллионов лет назад.

Предполагается, что во время Неопротерозойской эры было масштабное оледенение Земли, во время которого льды достигали экватора. Эта гипотеза получила название "Земля-снежок" и представляет особый интерес, поскольку это время предшествовало кембрийскому взрыву, произошедшему около 530--540 миллионов лет назад во время которого начали распространяться многоклеточные формы жизни.

После кембрийского взрыва было пять чётко выраженных массовых вымираний. Последнее массовое вымирание произошло около 65 миллионов лет назад, когда, вероятно, столкновение Земли с метеоритом вызвало вымирание динозавров и других крупных рептилий. Следующие 65 миллионов лет привели к возникновению большого разнообразия млекопитающих.

Несколько миллионов лет назад человекообразные обезьяны в Африке приобрели способность к прямохождению. Последующее появление человека, развитие им сельского хозяйства и цивилизации явились причиной влияния на Землю быстрее, чем все предыдущие формы жизни и затрагивало как природу, так и глобальный климат.

Современная эпоха рассматривается как часть массового вымирания, называемого Голоценовым вымиранием (англ.) и являющегося наиболее быстрым из всех вымираний. Некоторые учёные, например Э. О. Уилсон из Гарвардского университета, считают, что разрушение человеком биосферы может привести к исчезновению половины всех видов в ближайшие 100 лет. Масштабы текущего вымирания всё ещё изучаются, обсуждаются и рассчитываются биологами.

Атмосфера, климат и погода

Синий свет рассеивается газами в атмосфере сильнее, чем другие длины волн, тем самым придавая Земле синий ореол

Атмосфера Земли является ключевым фактором в поддержании планетарной экосистемы. Тонкий слой газов, окружающий Землю, удерживается под действием силы тяжести планеты. Сухой воздух атмосферы состоит из 78 % азота, 21 % кислорода, 1 % аргона, углекислого газа и других соединений в незначительных количествах. Также воздух содержит непостоянное количество водяного пара. Атмосферное давление снижается постепенно с увеличением высоты и на высоте около 19--20 км уменьшается до такой степени, что начинается кипение воды и межтканевой жидкости в организме человека. Поэтому с точки зрения физиологии человека, "космос" начинается уже на высоте 15--19 км. Атмосфера Земли на высоте от 12 до 50 км (в тропических широтах 25--30 км, в умеренных 20--25, в полярных 15--20) имеет так называемый озоновый слой, состоящий из молекул O3. Он играет важную роль в поглощении опасного ультрафиолетового (УФ) излучения, тем самым защищая всё живое на поверхности от губительного излучения. Атмосфера также сохраняет тепло в ночное время, уменьшая перепады температур.

Планетарный климат -- мера долгосрочных тенденций в погоде. На климат планеты влияют различные факторы, в том числе океанические течения, поверхностное альбедо, парниковые газы, изменение солнечной светимости и изменения орбиты планеты. Согласно заключениям учёных, Земля в прошлом претерпевала кардинальные изменения климата, включая ледниковые периоды.

Климат региона зависит от ряда факторов и прежде всего от широты. Диапазон широт с подобными климатическими признаками образует климат региона. Существует несколько таких регионов, начиная от экваториального климата и заканчивая полярным климатом южного и северного полюсов. На климат также влияют сезоны, которые возникают вследствие наклона земной оси относительно плоскости орбиты. Из-за наклона летом или зимой одна часть планеты получает большее количество солнечной энергии, чем другая. Это ситуация меняется по мере того как Земля перемещается по орбите. В любой момент времени северное и южное полушария имеют противоположные сезоны.

Торнадо в центральной Оклахоме

Земные погодные явления происходят почти исключительно в нижней части атмосферы (тропосфере) и служат конвективной системой перераспределения тепла. Океанические течения являются одним из важнейших факторов, определяющим климат, особенно крупные подводные термохалинные циркуляции, которые распределяют тепловую энергию от экваториальных зон к полярным регионам. Эти потоки помогают смягчить температурные различия зимы и лета в умеренных зонах. Кроме того, без перераспределения тепловой энергии с помощью океанских течений и атмосферы, в тропиках было бы гораздо жарче, а в полярных регионах намного холоднее.

Погода может иметь как положительные, так и отрицательные последствия. Экстремальные погодные условия, такие как торнадо, ураганы и циклоны могут выделять большое количество энергии по пути следования и причинять сильные разрушения. Поверхностная растительность развила зависимость от сезонных изменений погоды, и резкие изменения, продолжающиеся всего несколько лет, могут оказать существенное влияние, как на растительность, так и на животных, которые потребляют растительность в пищу.

Погода является хаотической системой, которая легко меняется вследствие небольших изменений в окружающей среде, поэтому точные прогнозы погоды в настоящее время ограничиваются лишь несколькими днями. В настоящее время по всему миру происходят два процесса: средняя температура возрастает и региональный климат претерпевает заметные изменения.

Вода на Земле

Капли воды

Вода -- химическое вещество, состоящее из водорода и кислорода и необходимое для жизнедеятельности всех известных форм жизни. В обычном понимании термин вода соотносится только с жидкой формой или состояниям, однако вещество также имеет твёрдое состояние (лёд) и газообразное -- водяной пар. Вода покрывает 71 % поверхности Земли и сосредоточена главным образом в океанах и других крупных водоёмах. Помимо этого приблизительно 1,6 % воды находится под землёй в водоносных горизонтах и около 0,001 % в воздухе в виде пара и облаков (образованных из твёрдых и жидких частиц воды), а также атмосферных осадков. Океаны содержат 97 % поверхностных вод, ледники и полярные шапки около 2,4 %, реки, озёра и пруды -- оставшиеся 0,6 %. Кроме того, незначительное количество воды на Земле содержится в биологических организмах и выпускаемой человеком продукции.

Океаны

Атлантический океан с высоты птичьего полета

Океан вмещает основную массу солёной воды Земли, а также является основным компонентом гидросферы. Хотя общепризнанным является разделение водного пространства Земли на несколько отдельных океанов, но вместе они составляют один глобальный, связанный между собой массив солёной воды, часто называемый Мировым океаном или глобальным океаном. Около 71 % поверхности Земли (площадью 361 млн квадратных километров) покрыто Мировым океаном. Глубина на большей части территории Мирового океана превышает 3000 метров, а средняя солёность составляет около 35 частей на тысячу (ppt), т.е 3,5 %.

Основные границы океанов определены континентами, различными архипелагами и другими критериями. На Земле выделяют следующие океаны (в порядке убывания размера): Тихий океан, Атлантический океан, Индийский океан, Южный океан и Северный Ледовитый океан. Части Мирового океана, окружённые сушей или возвышениями подводного рельефа называют морями, заливами, бухтами. На Земле также существуют солёные водоёмы, которые имеют меньший размер и не связаны с Мировым океаном. Два характерных примера -- это Аральское море и Большое Солёное озеро.

Озеро Мапурика в Новой Зеландии

Озеро -- компонент гидросферы, представляющий собой естественный или искусственно созданный водоём, заполненный в пределах озёрной чаши (озёрного ложа) водой и не имеющий непосредственного соединения с морем (океаном). На Земле водоём считается озером в том случае, когда он не является частью Мирового океана, при этом он больше и глубже, чем пруд, а также питается водами рек. Единственным известным местом, помимо Земли, где осуществляется подпитка озёр внешними источниками является Титан -- крупнейший спутник Сатурна. На поверхности Титана учёными обнаружены озёра этана, скорее всего, смешанного с метаном. Сейчас точно не известны источники подпитки озёр Титана, однако его поверхность вырезана многочисленными руслами рек. Естественные озёра на Земле, как правило, находятся в горных районах, рифтовых зонах, а также в зонах с продолжающимся или недавним оледенением. Другие озёра находятся в бессточных областях или вдоль направления течения больших рек. В некоторых частях земного шара озёра присутствуют в большом количестве вследствие хаотической структуры дренажа, оставшейся со времён последнего ледникового периода. Все озёра являются временными образованиями по геологическим масштабам времени, поскольку они будут медленно заполняться отложениями или выливаться из содержащих их бассейнов.

Пруд Перекошка на Слобожанщине

Пруд -- водоём со стоячей водой, естественного или искусственного происхождения, с размерами, меньшими, чем у озера. Прудами являются разнообразные искусственные водоёмы: водные сады (англ.), предназначенные для эстетического украшения, рыбные пруды (англ.), предназначенные для коммерческого разведения рыбы и солнечные пруды (англ.) для хранения тепловой энергии. Пруды и озёра отличаются от ручьёв скоростью течения воды.

Реки

Нил в Каире -- столице Египта

Река -- природный водный поток (водоток), текущий в выработанном им углублении -- постоянном естественном русле и питающийся за счёт поверхностного и подземного стока с его бассейна. Обычно река впадает в океан, море, озеро или другую реку, но в некоторых случаях она может теряться в песках или болотах, а также полностью пересыхать, не достигнув другого водоёма. Ручей, протока, родник, источник, ключ считаются малыми реками. Река является частью гидрологического цикла. Вода в реках, как правило, собирается из осадков посредством поверхностного стока, таяния естественного льда и снежных покровов, а также из подземных вод и родников.

Ручьи

Ручей в Архангельской области

Ручей -- небольшой водоток, обычно шириной от нескольких десятков сантиметров до нескольких метров. Ручьи важны в качестве каналов в круговороте воды, инструментов глубинного дренажа, а также коридоров для рыб и миграций в дикой природе. Биологическая среда обитания в непосредственной близости от ручьёв называется прибрежная зона. Учитывая статус происходящего голоценового вымирания (англ.), ручьи играют важную роль в соединении фрагментированных мест обитания (англ.) и, следовательно, в сохранении биоразнообразия. Изучением ручьёв и водных путей занимается поверхностная гидрология и является основным элементом экологической географии.

Учебник для 5 класса

При подготовке учебника использованы предложения и рекомендации учителей-географов экспериментальных школ:

Под редакцией кандидата географических наук И.П.Галая

Минск, 2000

К УЧАЩИМСЯ

Правила работы с учебным пособием

На уроках географии во время подготовки домашних заданий вам, кроме учебного пособия, необходимо иметь атлас по географии и набор контурных карт для 5-го класса, компас, тетрадь в клетку, цветные карандаши, циркуль, резинку.

Работайте дома над параграфами учебного пособия в такой последовательности:

Прочитайте текст.

Перескажите каждую часть параграфа, а затем весь параграф.

Читая текст, найдите на карте все географические объекты, упомянутые в нем.

Ответьте на вопросы и выполните задания, помещенные после каждого параграфа.

Запишите в словарик все выделенные в тексте параграфа слова (например, география) и запомните, как они пишутся.

Если какой-то термин, встретившийся в тексте, вам непонятен, обратитесь к краткому словарю географических понятий и терминов (в конце учебного пособия).

Введение &1. Что изучает география

Вспоминаем: Что вы знаете о нашей планете из курсов «Вселенная» или «Природоведение»? Почему на одних территориях земного шара тепло, а на других холодно?Почему идет дождь?

Ключевые слова: география, природные условия, население, хозяйство, охрана природы. 1. География как наука. Г е о г р а ф и я - наука, которая изучает природные условия земной поверхности, население Земли и его хозяйственную деятельность. Эта наука - одна из самых древних.

География в переводе с греческого языка означает землеописание (по-гречески “ге” - Земля, “графо” - пишу, описываю).

*Название "география" впервые было употреблено Эратосфеном еще до начала нашей эры в книге "Географика". В ней рассматривались форма и величины Земли, океаны, суша, климат, описывались отдельные страны, история географии.

На протяжении длительного времени (вплоть до конца XVIIIв.) главной задачей географии было открытие и описание новых земель, стран, народов, ликвидация белых пятен на географической карте. Имена первооткрывателей и исследователей - смелых и мужественных людей - запечатлены в географических названиях на карте.

Первыми географами были путешественники и мореплаватели. Они открывали новые земли, страны, народы, материки, острова, океаны, моря, заливы, горы, равнины, реки и озера, составляли карты, где изображали маршруты путешествий и новые земли, описывали природные условия, жизнь и занятия населения. Маршруты их путешествий и экспедиций проходили по знойным пустыням и холодным ледникам, в заоблачных высях гор, по стремительным рекам и бурным водам океана.

** О древнейших путешествиях люди узнавали не только по описаниям, но и по обрывкам папируса или обломку глиняной таблички с нанесенными на них знаками.

Географы раскрыли и продолжают раскрывать многие тайны природы. Благодаря их исследованиям и наблюдениям мы уже можем ответить на многие вопросы. Например: почему идет дождь или дует ветер? В каких районах Земли надо искать уголь, нефть или другие полезные ископаемые? Но природа таит еще много загадок, над раскрытием которых работают географы совместно с другими учеными.

География делится на две крупные части: физическую и экономическую. Физическая география изучает природу поверхности земного шара; экономическая география -- население, его хозяйственную деятельность, закономерности размещения населения и хозяйства.

2. Значение географии. Описательной география была в прошлом. Сейчас основная задача географии – изучать разнообразие природы, населения, его хозяйственной деятельности и объяснить их развитие и размещение.

Современная география выясняет причины процессов и явлений, происходящих на поверхности земного шара, и закономерности их изменения. Одна из важнейших задач географии – прогноз развития явлений. Так как природа Земли стала изменяться исключительно быстро, то необходимо предвидеть те изменения в окружающей среде, которые могут произойти в результате хозяйственной деятельности человека.

Любое освоение территории и строительство не начинается без предварительного изучения местности. Так, при строительстве гидроэлектростанции на реке нужно определить, где строить плотину, изучить, из каких пород сложены берега реки, какая местность после строительства плотины будет затоплена водой.

Например, был предложен проект сооружения на реке Оби, которая протекает по Западно-Сибирской равнине, очень крупной гидроэлектростанции. Но, когда этот проект всесторонне рассмотрели географы, оказалось, что в результате строительства плотины гидроэлектростанции образуется огромное водохранилище, которое затопит значительную часть равнины. Вокруг водохранилища образуются болота, что приведет к изменению местного климата, произойдут другие неблагоприятные изменения в природе. Проект этот не был принят.

3. География и охрана природы. География дает ответы на вопросы, как лучше использовать богатства природы, что делать, чтобы природа не обеднела, чтобы не исчезли леса, не истощились плодородные почвы, не иссякли реки, как восстанавливать и преобразовывать природу в интересах человека и самой природы.

В государственных документах нашей страны постоянно подчеркивается необходимость рационального использования и охраны почв, недр, воздушного и водного бассейнов. Нужно усилить комплексные исследования природы в целях разумного хозяйствования.

Особенности природы, населения и хозяйства многих частей земной поверхности еще недостаточно изучены. Не всегда люди могут предсказать, как изменится природа в результате их воздействия на нее. Поэтому географы продолжают исследовать поверхность Земли. Они участвуют в различных экспедициях на суше и в океанах, ведут длительные наблюдения на научных станциях.

1.Что называется географией? 2. На какие две части делится география? 3. Что изучает физическая география? Экономическая география? 4. В чем значение географической науки?