География на пальцах
Шрифт:
Наклон оси вращения Земли к плоскости орбиты и движение Земли вокруг Солнца приводят к неравномерному освещению земной поверхности. По условиям освещенности делится на пять поясов освещенности или поясов освещения, различающихся по высоте стояния полуденного Солнца над горизонтом, продолжительности дня и, соответственно, по тепловым (климатическим) условиям.
• Один жаркий – экваториальный или тропический пояс.
• Два умеренных.
• Два холодных полярных.
Границами между поясами освещенности служат тропики – параллели, расположенные на широте 23° 30’ [9] к югу и северу от экватора, и полярные круги, расположенные на широте 66° 30’. Тропики отличаются от находящихся между ними параллелей тем, что на них солнце оказывается в зените [10] только 1 раз в год – в день июньского или декабрьского солнцестояния. В более высоких широтах солнце в зените никогда не оказывается.
9
Если совсем точно, то 23°26’16”.
10
Зенитом в астрономии называют наивысшую воображаемую точку небесной сферы, находящуюся над головой наблюдателя.
На полярных кругах один раз в год, также в день июньского или декабрьского солнцестояния бывает полярный день [11] или полярная ночь [12] .
Экваториальный или тропический пояс освещенности отличается самым теплым климатом, потому что солнечные лучи падают здесь на землю перпендикулярно. Смены времен года на экваторе не происходит совсем, а при удалении от экватора она проходит без резких различий. Продолжительность дня и ночи в тропическом поясе практически одинакова в течение всего года.
11
Полярный день – это период, когда Солнце не заходит за горизонт дольше 1 суток.
12
Полярная ночь – это период, когда Солнце более 1 суток не появляется из-за горизонта.
В умеренных поясах солнечные лучи падают на земную поверхность с наклоном (чем дальше от экватора, тем наклон больше) и вследствие этого слабее нагревают поверхность. В результате меньше нагревается и воздух, получающий тепло от земной поверхности. Поэтому в умеренных поясах холоднее, чем в жарком и смена времен года четко выражена. Чем ближе к полярному кругу, тем холоднее и длительнее зима. Солнце здесь никогда не оказывается в зените.
Холодные полярные пояса лежат выше полярных кругов. Лучи солнца там падают на поверхность Земли под большим углом, весьма слабо согревая ее. Вдобавок зимой Солнце по нескольку месяцев не появляется над горизонтом во время полярных ночей. Зимы в полярных поясах длительные и холодные, а лето короткое и не жаркое, несмотря на то, что во время полярных дней солнце вообще не заходит за горизонт. Продолжительность полярных дней и ночей увеличивается по мере продвижения от полярных кругов к полюсам. На Северном и Южном полюсе день и ночь длятся по шесть месяцев в году. Выше было сказано о том, что угол падения солнечных лучей для нагревания земной поверхности важнее продолжительности светового дня. Поэтому даже во время шестимесячного полярного дня температура на Северном и Южном полюсах остается невысокой. Летом температура на Северном полюсе в среднем составляет около 0 °C, а на Южном около – 12 °C [13] .
13
Южный полюс холоднее Северного по ряду причин. Во-первых, Антарктида – это суша, которая не получает тепла из океана как ледяной покров Арктики. Во-вторых, Антарктида является самым высоким континентом Земли (средняя высота поверхности Антарктиды над уровнем моря превышает 2000 м) и потому воздух здесь холоднее, чем в Северном Ледовитом океане, льды которого находятся на уровне моря.
Глава 5
Строение Земли. Земная кора и литосфера
Наука, изучающая внутреннее строение, состав и историю развития Земли, называется геологией. В переводе с греческого «геология» означает «наука о Земле». Но если сказать точнее, то геология изучает не всю Землю, а только земную кору – самый верхний слой нашей планеты. До более глубоких слоев человек пока еще не добрался и все знания о них строятся на основе данных, полученных косвенным путем. Например – при помощи сейсмического метода исследования (сейсморазведки), который основан на регистрации искусственно созданных упругих волн. Распространяясь в какой-либо среде, например – в недрах планеты, упругие волны изменяются и по этим изменениям можно делать выводы о среде, через которую проходили волны. Но ни один косвенный метод, насколько бы точным и информативным он ни был, не может заменить непосредственного изучения вещества или предмета. Но получить образцы веществ из глубоких недр Земли человечество пока еще не в силах. На сегодняшний день самым глубоким вторжением человека в земную кору является Кольская экспериментальная сверхглубокая скважина, находящаяся в Мурманской области близ города Заполярный. Глубина скважины составляет 12 262 метра (более 12 километров!). Бурили такую глубокую скважину более 20 лет, правда с небольшими перерывами.
Полярный радиус Земли равнен 6 356 863 м, а экваториальный радиус – 6 378 245 м. Вспомните, что Земля имеет форму эллипсоида. Полярный радиус – малая полуось этого эллипсоида, а экваториальный – большая. Средний же радиус Земли считается равным 6 371 302 м. Если мы разделим это число на глубину Кольской скважины, то получим примерно 520. То есть на сегодняшний день человек смог проникнуть в недра Земли только на одну пятьсотдвадцатую или на 0,2 %.
Вот интересный факт, показывающий как опытным путем опровергаются умозаключения, сделанные на основе косвенных данных. При изучении образцов пород, полученных из Кольской скважины, не было установлено границы раздела между гранитным и базальтовым слоями земной коры, хотя по косвенным данным она должна была быть.
В чем заключается главная особенность нашей планеты как физического тела?
В том, что Земля неоднородна. Ее состав, а значит – и физические свойства, изменяются от поверхности к центру. Причем изменяются весьма существенно – от твердой земной коры до раскаленной массы ядра.
Планета Земля образовалась около 4,5 миллиардов лет назад из газов и пыли, оставшихся от образования Солнца. Собственно из этих «остатков» образовались все планеты Солнечной системы. Большая часть Земли находилась в жидком расплавленном состоянии, но постепенно планета остыла и образовала твердую кору.
Обратите внимание! Считается, что от поверхности к центру Земли возрастает не только температура недр, но и плотность образующего их вещества.
С внутренним строением Земли мы ознакомились в общих чертах, когда говорили о географической оболочке. Теперь давайте углубим это знакомство. На ядре Земли останавливаться не будем, поскольку о нем было сказано достаточно. Поговорим подробнее о мантии и земной коре.
Мантия Земли, расположенная между земной корой и ядром, занимает более 80 % объема планеты. Как и внутреннее ядро Земли мантия состоит из раскаленного, но твердого расплава. Удивительно – как при температурах от 500–900 °C (у границы мантии с корой) до 4000 °C и выше (у границы мантии с ядром) вещества могут находиться в твердом агрегатном состоянии? И почему внутренняя часть ядра, наиболее глубокая и наиболее горячая часть планеты, твердая, а не жидкая? Такой «парадокс» объясняется высокой плотностью вещества. Земная кора, несмотря на свою относительно малую толщину, очень крепка и оказывает сильное давление на низлежащие слои.
Мантию Земли разделяют на нижнюю и верхнюю. В верхней мантии, около границы с земной корой, есть слой астеносферы, в котором вещество находится в вязком, пластичном состоянии. Название «астеносфера» переводится с греческого как «податливая сфера».
Обратите внимание! Астеносфера расположена вблизи земной коры, но не граничит с ней. От коры астеносферу отделяет твердый слой мантии.
Верхний твердый слой мантии, расположенный над астеносферой, вместе с земной корой составляют литосферу. «Литос» в переводе с греческого означает «камень». Литосфера – это твердая оболочка Земли.
Сверху литосфера ограничена атмосферой, а снизу – астеносферой.
Различают два типа литосферы: океаническую литосферу и материковую литосферу. Океаническая литосфера связана с немного плотнее континентальной литосферы, а материковая литосфера, гораздо толще океанической (точно так же и земная кора толще на материках). Толщина океанической литосферы от 50 до 100 км, а толщина материковой литосферы доходит до 200 км и выше.
Литосфера представляет собой не единое целое, а совокупность отдельных плит огромного размера, которые называются литосферными плитами.
Существует 13 крупнейших литосферных плит, которые покрывают более 90 % поверхности нашей планеты и несколько десятков мелких. Плиты не спаяны между собой, а соединены своими неровными краями. Условно это соединение плит можно сравнить с зубчатым соединением столярных деталей.
Благодаря отсутствию жесткого соединения, литосферные плиты находятся в постянном и медленном движении. Движение плит происходит под воздействием конвекции мантийного вещества, то есть под воздействием потоков, вызванных разностью температур внутренних и наружных слоев мантии. Породы нагретые вблизи от ядра, где температура мантии максимально высока, расширяются, плотность их уменьшается и благодаря этому они всплывают вверх, а на их место опускаются более холодные и, следовательно, более тяжелые породы из верхних слоев мантии.