Земные ландшафты

Виктор Геннадьевич Смирнов, 2021

В книге дается полное описание Земли и ее деятельной поверхности с позиций физической географии. Книга отличается тщательно выверенной структурой и стройной последовательностью повествования, благодаря чему в рамках данного «очерка» успешно синтезируются основные сведения и положения всех отраслевых физико-географических наук. Написана простым языком; при этом ее характеризуют классический научный стиль изложения материала (с небольшими авторскими отступлениями) и обилие специальных терминов. Рассчитана на круг читателей, которые изучают природу поверхности Земли, опираясь на специфику физической географии – науки о земных ландшафтах.

Глава 1. Планета Земля

«Земля же была безвидна и пуста, и тьма над бездною…»

Все науки геоцикла (включая геологию, геофизику, геодезию и пр.) объединяет один единственный объект изучения — планета Земля. Физическая география изучает поверхность Земли, а именно ландшафтную оболочку. Но любая планетарная поверхность как таковая — не самостоятельная категория. И поэтому, прежде чем приступить к анализу физико-географических закономерностей, желательно иметь хотя бы общее представление о том, что такое Земля, какое она занимает положение в космическом пространстве и какое имеет строение.

Образование и развитие Земли

Праматерия. Число небесных тел, наполняющих Вселенную (по крайней мере — Метагалактику, т. е. часть Вселенной, которая доступна для современного наблюдения и изучения), настолько велико, что если хотя бы теоретически попытаться сосчитать количество таких астрономических единиц материи, то рано или поздно вся сумма, образно говоря, уйдет в бесконечность. Несмотря на это, согласно одной из гипотез, все космические тела когда-то на заре образования Метагалактики были составной частью единого «вещественно-энергетического облака». Облаком это первичное образование названо условно, поскольку с привычными для нас небесными облаками оно, скорее всего, не имело ничего общего.

Потребовалось очень много времени для того, чтобы в процессе эволюции облако, находившееся, судя по всему, в состоянии жидкого водорода (самого распространенного элемента во Вселенной), перешло в состояние резкого усиленного «распада» на первичные единицы материи, которые стали удаляться друг от друга во всех направлениях трехмерного пространства со скоростью, намного превышающей скорость света. Причиной такому положительно катастрофическому явлению послужил мощнейший энергетический «импульс», созревший, видимо, в центральной части облака.

Теоретически праматерия до «распада» не подавала никаких признаков высокой энергетической активности. Такой «парадокс» был преодолен в процессе, как уже говорилось, развития праматерии.

Что это было за «облако», как оно выглядело, из чего точно состояло, какими обладало размерами и т. д. — эти каверзные вопросы пока что отложены в долгий ящик. Помимо этого, неизвестно, существовало ли оно в «подвешенном» состоянии внутри уже сформированного «чистого пространства» (абсолютного вакуума), или же само по себе составляло «первичное пространство», которое до сих пор расширяется под действием неких сил.

На определенном этапе скорость взаимного удаления первичных единиц материи снизилась до «нормальных» (современных) значений. Астрофизическая обстановка в срединных, околопериферийных и периферийных секторах образовавшейся Вселенной стабилизировалась. Из «разбежавшихся» во все стороны частей праматерии образовались «туманности», впоследствии превратившиеся в современные галактики (эллиптические, спиральные, неправильные), галактические скопления (от нескольких сотен до нескольких тысяч галактик) и сверхскопления (от 10 тысяч галактик). Первичные (исходные) «туманности», по современным представлениям, не были похожи на диффузные и планетарные газопылевые туманности (внутригалактические облака) нашего времени, входящие в состав современных галактик наряду со звездами (одиночными, двойными, кратными) и звездными скоплениями (шаровыми и рассеянными). И тем более вещество их не могло, конечно, представлять собой некую туманообразную субстанцию. Повторимся: все эти названия и определения чрезвычайно условны и неоднозначны.

Помимо этого, не до конца выяснено, чем именно было заполнено межзвездное пространство эпохи первичных «туманностей» (в настоящее время оно заполнено разреженным межзвездным газом, межзвездной пылью, космическими лучами (потоками заряженных частиц, которые движутся со скоростями, близкими к скорости света), а также — гравитационными и магнитными полями).

Вот так в самой что ни на есть упрощенной (примитивной), грубой и, естественно, спорной схеме можно представить праматерию и последующую ее трансформацию в небесные тела, объекты и межзвездное пространство. Но это лишь одна из многих гипотез образования Вселенной, которая к тому же является недоказуемой. Подтвердить и опровергнуть эту модель невозможно.

Этапы развития Земли. Всю историю развития Земли можно разделить на три крупных этапа: добиогенный, биогенный, антропогеновый.

Добиогенный этап развития Земли. Праматерия содержала в себе материал, из которого через энное количество миллиардов лет сформировались все небесные тела, в том числе и Земля.

Земля появилась приблизительно 5 миллиардов лет назад из частиц газопылевого облака. Из него же сформировались другие планеты Солнечной системы, а также и само Солнце. В процессе вращения облака отдельные частицы вещества сталкивались, соединялись, укрупнялись. В итоге облако распалось на несколько отдельных вихрей, собственное вращение которых в конечном итоге завершило первую стадию формирования всех планет и Земли в частности.

Таким образом наращивались планетарные тела. Это длилось от 200 до 500 миллионов лет. Но сформировавшаяся Земля была только геодезически близка к своему современному состоянию. По остальным же параметрам она значительно отличалась от того, что мы знаем о ней сейчас.

Как известно, гравитация постепенно дифференцировала (разделяла) вещество Земли в течение нескольких миллиардов лет. Тяжелые элементы просочились к центру планеты и образовали ядро, относительно тяжелые элементы составили мантию и земную кору, легкие — гидросферу. Из самых легких элементов была сформирована атмосфера — физическая смесь газов. Поэтому после того, как процесс дифференциации был завершен, Земля представляла собой идеальную модель в плане гравитационного расчленения вещества. Проще говоря, вся поверхность Земли в то время была покрыта водой.

Позднее, когда Земля вошла в биогенную стадию, внутреннее развитие ядра и мантии дало начало ряду энергетических потоков, высоко поднявших дно тогдашнего всеобъемлющего Океана над уровнем воды. Так появилась суша. Она была представлена одним большим участком (сейчас он называется Пангеей), окруженным со всех сторон водами протоокеана Панталасса.

Биогенный и антропогеновый этапы развития Земли. Первые простейшие микроорганизмы появились, предположительно, в конце архея (но это спорно). Древний Мировой океан к тому времени по своему состоянию приблизился к настоящему — достаточно опреснился, обогатился всеми нужными элементами и избавился от ненужных, основательно аэрировался и т. п.

Биогенный этап сменился антропогеновым, продолжающимся и по сей день. Он начался с появления первых людей.

Структура геохронологической шкалы (основные черты). Более точное представление о развитии Земли дает геохронологическая шкала. Согласно ей, вся история Земли делится на несколько грандиозных временных промежутков, которые были названы эонами. Выделяют четыре эона: доархей, архей (AR), протерозой (PR), фанерозой.

Архей и протерозой объединяются в один геологический этап, называемый докембрием (криптозоем). По сути, докембрий — это мегаэон. В те далекие времена наша планета была практически пуста в плане жизни. Доархей в докембрий не включается.

Эон фанерозой начался с резкого появления первых более или менее развитых организмов, стремительного увеличения их числа и видового разнообразия. До этого времени существовали только примитивные организмы. Фанерозой продолжается и в наше время. Мы живем в эпоху фанерозоя. Закончится он, видимо, тогда, когда Земля вернется к абиогенной стадии существования. В теории такое событие может произойти, на практике же всё гораздо сложнее.

Возникает вопрос: если докембрий можно назвать мегаэоном, то почему фанерозой таковым в науке не считается?.. Дело в том, что докембрий длился очень долго — несколько миллиардов лет, а фанерозой начался всего лишь несколько сотен миллионов лет тому назад. Уже это обстоятельство говорит о том, что фанерозой пока не может называться мегаэоном. Спустя миллиарды лет, если полноценная жизнь всё же сохранится на Земле, фанерозой можно будет определить как мегаэон.

Все эоны делятся на эры. Доархей — самый древний эон. Он начался с образования Земли. Сколько он длился и что происходило в то время, никто не может знать наверняка, и поэтому этот эон на эры не делится. А вот архей уже насчитывает три эры: ранний архей, средний архей, поздний архей. В эти эры сформировались гидросфера и ядро Земли, появились первые микроорганизмы.

Протерозой делится на две эры: ранний протерозой, поздний протерозой, или рифей (RF). В протерозое атмосфера интенсивно развивалась, обогащалась кислородом, на суше развивались орогенные области и микроорганизмы.

Фанерозой делится на три эры: палеозойская (PZ), мезозойская (MZ), кайнозойская (KZ). В эти эры появляются животные и растения, а в конце кайнозойской эры — человек.

Эры делятся на периоды. В палеозое насчитывается шесть периодов: кембрийский (E), ордовикский (O), силурийский (S), девонский (D), каменноугольный (C), пермский (P).

В мезозое — три периода: триасовый (T), юрский (J), меловой (K). В кайнозое — три периода: палеогеновый (Pg), неогеновый (N), четвертичный, или антропогеновый (Q). Считается, что человек появился в четвертичном периоде; поэтому данный геологический отрезок еще называется антропогеновым.

Периоды кайнозойской эры делятся еще и на эпохи. Палеоген разделяется на: палеоцен (P1), эоцен (P2), олигоцен (P3). Неоген разделяется на две эпохи: миоцен (N1), плиоцен (N2). В антропогене — две эпохи: плейстоцен (Q1), голоцен (Q2). Таким образом, современный человек живет в эпоху голоцена.

Вышеописанная геохронологическая схема имеет и другой вариант. В альтернативной схеме геологическая история Земли делится на три эона: дорифей, рифей, фанерозой.

В дорифей входит архейская эра и ранний протерозой. Архейская эра на периоды не делится, а протерозойская эра в данном варианте состоит из следующих периодов: средний и нижний (ранний) протерозой, нижний рифей, средний рифей, верхний рифей, завершающий рифей (венд).

В рифейский эон входят, таким образом, четыре последних периода протерозойской эры — от нижнего рифея до венда.

Эон фанерозой состоит из трех эр: палеозойская эра, мезозойская эра, кайнозойская эра. Периоды этих эр имеют те же самые названия, что и в другой схеме (которая была описана ранее); и последовательность периодов — от кембрийского до антропогенового — полностью совпадает.

В некоторых случаях понятие «эон» сводится на нет и заменяется понятием «эра». Согласно такому взгляду существует архейская эра, протерозойская, палеозойская, мезозойская и кайнозойская. Подобное видение является положительно упрощенным, и хорошо подходит для начального изучения геохронологической истории Земли.

Такой этап в развитии Земли, как антропогеновый, когда на природу начал воздействовать человек, начался относительно недавно. За этот небольшой промежуток времени общество пока не успело дойти до такого состояния, когда человеческая деятельность может оказать сильное негативное воздействие на самые мощные природные факторы — вращение Земли, климат, эндогенные геологические процессы и пр. Конечно, вызывает много опасений ядерное и климатическое оружие, использование которого может спровоцировать развитие апокалиптического сценария с последующей постапокалиптической эрой.

Антропогеновый этап, в принципе, является частью биогенного этапа; но специфика этого временного интервала настолько уникальна, что не присвоить ему особый статус было бы нелогично.

Основные астрономические особенности Земли

Земля — это планета (третья от Солнца). Не каждое небесное тело заслужило право считаться таковой. Существуют как минимум три критерия, по которым можно отличить планету от любого другого космического образования: 1) планета должна вращаться вокруг звезды; 2) она должна иметь шарообразную форму; 3) третий показатель условный: планета обладает внушительными размерами (не меньше размеров среднего по величине спутника в Солнечной системе).

Земля отвечает всем этим требованиям. Отсутствие или наличие атмосферы, гидросферы, внутреннее устройство и прочее — всё это весомые показатели, но в данном случае они считаются маловажными. Самые главные критерии — это, конечно, вращение вокруг той или иной звезды и шарообразная форма. Например, в Солнечной системе существует пояс астероидов, включающий в себя миллионы астероидных тел. Все они вращаются вокруг Солнца, некоторые из них достигают размеров большого спутника, но ни один астероид не имеет форму типичного шара (если только в искаженном варианте). В то же время, например, Ио или Луна имеют шарообразный вид, достаточно обширные параметры, но вращаются вокруг планет, а не Солнца.

К основным астрономическим особенностям Земли (как и любой другой планеты) относятся: вращение Земли, форма Земли, размеры Земли.

Вращение Земли. Земля вращается вокруг Солнца по эллиптической орбите (эксцентриситет 0,017). Среднее расстояние от Земли до Солнца — 149,5 миллионов километров. В астрономических масштабах это немного.

Каждый год в январе наша планета, двигаясь по своей орбите, подходит на самое близкое расстояние к Солнцу — приблизительно 147 миллионов километров. В июле планета наиболее удалена от своей звезды — примерно 152 млн. км. Точка самого близкого расстояния от Земли до Солнца называется перигелием. Точка самого большого расстояния называется афелием. Такой значительный разброс в расстоянии от Земли до Солнца (5 миллионов километров) всё же не отражается на планете. В перигелии на Земле не становится теплее, а в афелии — холоднее. Но, как мы видим, такая климатическая стабильность оказывается верной только в пределах первых пяти миллионах километров. Совершенно очевидно, что разница, например, в пятнадцать миллионов уже нанесла бы серьезный удар по физико-географической ситуации на нашей планете. И такая ювелирная точность позволяет Земле жить и полноценно развиваться уже много-много миллионов лет.

Средняя скорость вращения Земли вокруг Солнца — чуть меньше 30 км в секунду. Чем ближе планета подходит к Солнцу, тем больше становится скорость ее орбитального вращения. С удалением от Солнца скорость снижается. И опять же такая разница в скорости не влияет практически никаким образом на Землю — во-первых, сам процесс происходит слишком плавно, а во-вторых, разброс здесь относительно небольшой. Полный круг Земля совершает за 365 дней и несколько часов.

Земля вращается не только вокруг своей Звезды, но и вокруг своей оси. Ось Земли — понятие абстрактное. Не существует, собственно говоря, никакого металлического или каменного стержня, протягивающегося через всю толщу планеты от Северного полюса к Южному. Но есть мнимая ось, достаточно стабильная (несмотря на нутации), вокруг которой за 24 часа Земля совершает полный оборот. Это обуславливает смену дня и ночи.

К счастью человечества, ось Земли не перпендикулярна плоскости своей орбиты. Угол между осью и плоскостью земной орбиты составляет 66,5 градусов. Следовательно, ось отклоняется от перпендикуляра на 23,5 градуса. Такая особенность вкупе с орбитальным вращением позволяет Земле попеременно «подставлять» Солнцу то Северное, то Южное полушарие. Это обуславливает смену времен года.

В некоторых источниках часто упоминается о 23,5 градусах. Якобы под таким углом находится земная ось по отношению к плоскости орбиты. Если бы это было так, то в Антарктиде произрастали бы тропические леса, а Северный Ледовитый океан по температурному режиму был похож на Индийский. На самом деле, конечно, под таким углом находится плоскость экватора к плоскости орбиты, а не ось. Это первое. Второе: 23,5 градуса — это, как говорилось выше, величина отклонения оси от перпендикуляра плоскости орбиты.

Угол наклона, естественно, обратимо меняется в течение года (нескольких десятилетий) под действием всевозможных факторов. Постоянные небольшие колебания угла наклона оси к плоскости орбиты называются нутацией. В основном она связана с воздействием на Землю ее спутника. Осевые колебания из-за своей незначительности не приводят к каким бы то ни было негативным изменениям в структуре земной природы. Наблюдаются лишь некоторые сдвиги, не влияющие кардинальным образом ни на смену времен года, ни на сам климат.

Существует еще одно интересное явление, связанное с земной осью, — прецессия. Так называют плавное конусообразное движение земной оси. Объясняется оно следующими причинами. Экваториальная выпуклость Земли постоянно испытывает на себе притяжение со стороны Солнца, которое старается выпрямить ось Земли, сделать ее перпендикулярной плоскости орбиты. Но из-за вращения планеты вокруг оси, Солнце не может этого совершить. При этом земная ось, сопротивляясь, описывает конус. Явление это чисто астрономическое. Из-за прецессии равноденствие (осеннее и весеннее) каждый год приходит чуть раньше, чем в предыдущем году.

Если мысленно соединить прецессию и нутацию, то их совместный геометрический рисунок будет представлять собой конус, круг которого имеет неровную линию, отдаленно напоминающую кардиограмму.

Форма Земли. Земля из Космоса выглядит как обычный шар. Но поскольку земной шар вращается, он, естественно, немного сжат у полюсов. Полюсное сжатие невооруженным глазом увидеть практически невозможно. Если бы наша планета вращалась вокруг своей оси со скоростью, превышающей сегодняшнюю хотя бы в двадцать раз, то Земля в профиле приобрела бы форму классического эллипса. Мы не знаем точно, что произошло бы с Землей в таком случае, но совершенно ясно, что вся климатическая (гидрометеорологическая) система, а также тектоническая система функционировали бы уже в несколько ином качестве.

Полюсное сжатие дает нам право назвать фигуру Земли сфероидом (эллипсоидом вращения). Но настоящая форма Земли далека и от шара, и даже от сфероида.

Дело в том, что шар и сфероид — геометрические фигуры с идеальной поверхностью. Земля же в этом отношении далеко не идеальна: поверхность суши испещрена крупными неровностями — разновысотными горными цепями и равнинами, в том числе впадинами (отрицательными равнинами). Поэтому в профиле Земля имеет крайне неправильную форму. Может показаться, что только поверхность Мирового океана свободна от рельефа. Но и здесь всё не так просто. В одних частях поверхность океанов опускается ниже остальных частей; в других — поднимается выше (это явление связано, судя по всему, с воздействием на Мировой океан двух противоположно направленных видов энергии — гравитации и притяжения Луны и/или Солнца).

Точнее всего фигуру Земли изображает, конечно, геоид — фигура, поверхность которой совпадает с усредненной поверхностью Мирового океана (в спокойном состоянии), мысленно продолженной под континентами. Геоид имеет много общего с эллипсоидом вращения, но, в отличие от последнего, характеризуется неровной поверхностью. Свою лепту в такую «неидеальность» геоида вносит неравномерное распределение масс внутри Земли.

Для изучения распределения физико-географических процессов по поверхности Земли и с точки зрения геосистемной дифференциации не принципиально важна истинная фигура планеты. Для ландшафтных исследований достаточно знать о том, что Земля пусть и не представляет собой идеальный шар, но, во всяком случае, она шарообразна.

Можно долго размышлять над тем, что произошло бы с планетой, если бы она приобрела кубическую форму, пирамидальную, коническую, цилиндрическую, параллелепипедную… Но это, конечно, всё фантасмагорические теории, не имеющие под собой ничего, кроме способности человека к абстрактному мышлению и фантазированию.

Размеры Земли. Невелики относительно размеров Юпитера, Сатурна и тем более Солнца. Земля по отношению к Солнцу настолько же мала, насколько мало маковое зернышко в сравнении с апельсином. Иными словами, наша планета имеет оптимальные размеры — достаточные для того, чтобы на ней могло существовать человеческое общество и недостаточные для того, чтобы быть еще одним громадным безжизненным шаром, «безнадежно» блуждающим вокруг Солнца.

Перейдем от размышлений к конкретике. Земля имеет следующие параметры. Экваториальный радиус — 6378, 2 километров, полярный — 6356, 9 километров. Полярное сжатие, как говорилось, объясняется вращением Земли вокруг своей оси. Разница в 21 километр практически не сказывается на развитии географической оболочки. Длина экватора — 40 074 км, длина меридиана 40 008 км. И вся площадь земной поверхности равна, следовательно, 510 млн. кв. км.

Подводя итоги вышесказанного, хотелось бы в очередной раз подчеркнуть, что все геофизические, геодезические и астрономические характеристики, которыми обладает Земля, подобраны таким образом, чтобы на ней могла существовать атмосфера, гидросфера, а значит и жизнь.

Строение Земли

Земля, как и другие планеты Вселенной, состоит из концентрических оболочек, называемых геосферами. Слоистое строение имеют практически все природные образования. И на самой Земле в мире живой и неживой природы почти любой природный объект обладает слоистой структурой — будь то обычный камень или дерево. Видимо, слоистость — это всеобщая особенность строения почти всех естественных материальных объектов.

Вещество Земли находится в четырех состояниях: твердом, жидком, газообразном, плазменном. В процессе изучения физико-географических закономерностей ландшафтной оболочки Земли последнее состояние — плазменное — редуцируется. И поэтому мы говорим, что Земля состоит из твердой части, жидкой части и газообразной. Твердая Земля занимает наибольшую часть объема и массы и ограничивается поверхностью земной коры (на суше и под океаном).

«Твердая» Земля

Эта часть нашей планеты состоит из трех геосфер: земной коры, мантии, ядра. Земная кора, объединяемая с верхней частью верхней мантии (до астеносферы), называется литосферой. Но часто под литосферой неправильно понимается только земная кора — без верхней части верхней мантии. Такое определение литосферы неполноценно, поскольку земная кора функционально объединяется с этой частью мантии, составляя с ней одно целое в тектоническом (динамическом) отношении. Именно верхняя мантия содержит в себе энергетические источники для азональных процессов в земной коре и на ее поверхности. А это очень важно.

Строение земной коры. Земная кора делится на четыре типа: 1 — материковая (континентальная) кора; 2 — океаническая; 3 — кора переходного (промежуточного, геосинклинального) типа; 4 — рифтогенная. Материковая кора составляет тело континентов (включая подводные окраины материков) и прилежащих к ним материковых островов. Океаническая кора образует ложе Мирового океана. Промежуточный (геосинклинальный) тип земной коры свойственен переходным зонам. Этот тип коры специалисты обычно делят на два подтипа: субокеаническая, субматериковая. Рифтогенная слагает срединно-океанические хребты.

Материковая земная кора. Материковая земная кора толще океанической из-за того, что последняя отличается отсутствием «гранитного» слоя. Наибольшей толщины континентальная кора достигает под горными системами, которые имеют мощные «корни» и сами по себе высоко поднимаются над уровнем Океана. «Корни» гор зеркально повторяют неровности внешнего рельефа.

Материковая земная кора состоит из трех слоев: осадочного, «гранитного», «базальтового».

Поверхность осадочного слоя (стратисферы) вместе с почвой образует дневную поверхность. На щитах древних платформ данный слой почти отсутствует (представлен незначительным покровом четвертичных пород в несколько сантиметров). То есть щиты — это места выхода на поверхность «гранитного» слоя, сильно метаморфизированного и состоящего из смятых в мелкие сложные складки горных пород докембрия.

Осадочный слой состоит из пластов осадочных горных пород различного возраста, кроме докембрийского. Все они «выпали» осадком на поверхность в водной или воздушной среде, а также накопились в результате химических реакций и отложения биогенного материала.

«Гранитный» слой состоит не только из гранита, но и из гнейсов, кристаллических сланцев и пр. То есть его составляют метаморфические и магматические породы.

При изучении «базальтового» слоя ученые испытывают большие трудности. Самая глубокая скважина пока не достигла и глубины 13 км. Этого абсолютно недостаточно не то что для детального изучения «базальтового» слоя, но и даже для «гранитного».

Электромагнитные исследования говорят о том, что «базальтовый» слой состоит из пород, которые близки к базальтам. Они являются магматическими по генезису, но намного сильнее метаморфизированы, чем породы вышележащего слоя.

Граница Мохо отделяет базальтовый слой от мантии. Здесь наблюдается резкое возрастание скорости сейсмических волн.

Континентальная земная кора имеет среднюю толщину 50 км. На равнинах — от 30 до 40, в горах — до 70 километров. Для сравнения: океаническая земная кора — от 5 до 10 километров.

Мощность осадочного слоя материковой земной коры колеблется от 0 до 25 километров. Остальную толщину земной коры этого типа занимают «гранитный» и «базальтовый» слои.

Мантия. Еще более труднодоступна для человека мантия. Она занимает приблизительно 83% от объема всей Земли (земная кора — 1%). Мантия граничит с ядром на глубине около 3000 км. Вся мантия делится на верхнюю, среднюю и нижнюю. О последних двух частях сказать что-либо существенное и полезное практически невозможно. Существует предположение, что они находятся в кристаллическом состоянии. Часть верхней мантии — астеносфера — разжиженная, вязкая оболочка, по которой «скользят» блоки литосферы (т. н. литосферные плиты) вместе со своими континентами.

Ядро. Это внутренняя оболочка «твердой» Земли. Занимает 16% от объема всей планеты. Оно состоит из двух частей — внешней и внутренней. Внутреннее ядро (субъядро) — твердое, внешнее ядро — вязкое. Теоретически ядро состоит из никелистого железа. Примерно такой же состав имеют железные метеориты. Но существует и другой взгляд, согласно которому ядро имеет в целом такой же состав, как и мантия, но вещество ядра находится из-за высокой плотности в ином состоянии — металлизированном. Температура ядра выше, чем температура верхних слоев Солнца — 10 000 К. В диаметре ядро достигает 7 тыс. км (внутреннее ядро — 4400 км).

Мы видим, что состояние вещества «твердой» Земли меняется от твердого к «жидкому» и обратно: литосфера — твердая, астеносфера — «вязкая», нижняя мантия — твердая, внешнее ядро — расплавленное, внутреннее ядро — твердое. В связи с этим рассматриваемую часть Земли можно дифференцировать на пять ступеней, чередующихся по фазовому состоянию вещества.

Основные модели развития земной коры

На сегодняшний день совершенно ясно, что континентально-океанический рисунок земной поверхности (распределение суши и моря) в том виде, в котором он предстает перед нами на космических снимках и на различных картах, — это результат длительного развития литосферы. Попробуем разобраться в моделях эволюции литосферы, которые предлагает нам современный комплекс наук о Земле.

Модель направленного геосинклинального развития земной коры. В доархейские времена вся поверхность земной коры находилась ниже уровня Мирового океана. Проще говоря, суши в те времена не было. Под толщей океанских вод скрывалась кора типично океанического типа (что наблюдается и в наше время).

Но земная кора никогда не была статичным образованием, тем более в доархейскую и архейскую эпоху. В то далекое время внутри Земли происходили определенные целенаправленные закономерные геологические процессы, которые в перспективе должны были неизбежно привести к появлению первой суши. Так и произошло. Континентально-океанический рисунок, изучаемый нами сегодня, — это результат многомиллионолетнего процесса развития литосферы.

Земная кора развивается непрерывно. Процесс ее геологического изменения наблюдается, конечно, и в наше время. Судя по тому, как развивалась литосфера в течение всех геологических эр, мы можем утвердительно сказать, что эволюция земной коры — это процесс, направленный на увеличение площади суши.

В будущем, скорее всего, эволюция литосферы пойдет вспять, и новые геологические эры будут ознаменованы процессами масштабной деградации материковой земной коры. Первые «сигналы» разрушения континентальных платформ фиксируются уже сегодня, и современные континентальные рифты, в которых происходит растяжение земной коры, — яркое тому подтверждение: в будущем на месте данных рифтов должна сформироваться кора океанического типа.

Итак, процесс развития земной коры, направленный на увеличение площади суши, делится на два цикла: геосинклинальный цикл, платформенный режим.

Геосинклинальный цикл развития. Формирование материковой коры. В архее (или раньше) по неизвестным до сих пор причинам в глубинах Земли произошли серьезные изменения, которые привели к тому, что на дне Океана образовался обширный прогиб земной коры. Появилась первая в геологической истории Земли геосинклиналь (подвижная область). Скорее всего, это была не одна геосинклиналь, а целая цепочка геосинклиналей — то есть докембрийский геосинклинальный пояс.

Прогибание морского дна — это первая стадия развития подвижного пояса. Далее уже на второй стадии развития геосинклиналь, продолжая опускаться, заполняла свой прогиб океаническими осадками. Накопив должную толщу осадков, геосинклиналь вступила в третью стадию развития — начала резко и усиленно подниматься сквозь толщу морской воды. При этом слои горных пород, которые накопились в прогибе, сминались в складки; породы слоев постепенно гранитизировались и метаморфизировались за счет внедрения магмы. Развитие геосинклинали привело к появлению архипелага вулканических островов, которые продолжали подниматься, постепенно вытесняя морские воды.

В итоге крупный участок земной коры поднялся выше уровня Океана — в виде огромного вала, уже частично расчлененного и раздробленного. Появился первый массив континентальной земной коры с гранитным слоем, который, как мы видим, сформировался на третьей стадии развития геосинклинали, когда слои сминались в складки и гранитизировались.

После этого начался размыв вала текущими водами (с последующим образованием горных долин и горных хребтов). Поскольку образовавшийся вал продолжал расти с большой скоростью, всё выше и выше поднимаясь над уровнем Океана, текущая вода прорезала в грунте глубокие ущелья, формируя типичный горный ландшафт — чередование высоких узковершинных водоразделов (хребтов) и понижений между ними (ущелий).

Из этого можно сделать вывод, что горный ландшафт формируется только на тех территориях, которые поднимаются с большой скоростью. Это связано с тем, что скорость поднятия территории в геосинклинальных областях, грубо говоря, выше скорости денудации: сами возвышения (хребты) разрушаются очень медленно; и продукты их разрушения просто не успевают заполнять понижения рельефа и тем самым выравнивать местность. Зато водотоки успевают быстро прорезать глубокие долины, поскольку линейно текущая вода обладает большой и быстрой разрушительной силой. Можно сказать иначе: в геосинклинальных частях материков скорость линейной водной эрозии в целом совпадает со скоростью поднятия территории, а скорость общей денудации, которая стремится сгладить все неровности, значительно отстает. И как только горы перестают расти с большой скоростью, местность начинает относительно быстро выравниваться.

Прямо противоположную картину мы наблюдаем на платформах. Поэтому в данных частях Земли нет такого контрастного рельефа, как в подвижных областях планеты (современных и относительно недавно закончивших развитие).

Так с течением времени появилась классическая горная страна, которая некоторое время всё еще продолжала подниматься, всё больше и глубже размываясь стекающими в Мировой океан водами. В это время горная страна сохраняла высокую магматическую и сейсмическую активность. Такой этап развития земной коры называется эпигеосинклинальным (постгеосинклинальным): горная страна уже была сформирована, появились долины и хребты, но она некоторое время сохраняла большую подвижность.

Следовательно, в конце любой складчатой стадии (и современной тоже) выделяется эпигеосинклинальный этап (по сути, переходный от геосинклинального цикла к платформенному). Он начинается с образования горной страны и заканчивается угасанием высокой подвижности внутренних геологических процессов (некоторые авторы включают в эпигеосинклинальный этап всю стадию складчатости; исходя из этого положения, весь Средиземноморский геосинклинальный пояс сегодня находится на эпигеосинклинальном этапе развития).

Временной промежуток от начала поднятия геосинклинали до тектонического, магматического и сейсмического «успокоения» возникшей горной страны называется складчатостью, или складчатой стадией. В истории геологического развития Земли было несколько эпох складчатости.

Итак, весь геосинклинальный цикл делится на три стадии: образование прогиба, накопление осадков в прогибе, поднятие земной коры (складчатость).

Повторимся: в конце третьей стадии геосинклинального цикла выделяется эпигеосинклинальный этап, который оканчивается полной остановкой (замиранием) геосинклинальных тектонических процессов. Третья стадия геосинклинального цикла, как было сказано, называется складчатостью.

Платформенный цикл развития (платформенный режим). После «успокоения» сформировавшаяся горная страна вошла в платформенный цикл развития. Но для того, чтобы вступить в стадию «полноценной» (полностью сформировавшейся) платформы, ей нужно было пройти еще две платформенные стадии.

На первой стадии шел процесс разрушения горных хребтов экзогенными агентами. Понижения рельефа (долины и прогибы) заполнялись продуктами денудации. Это длилось миллионы лет. После разрушения гор (пенепленизации) территория превратилась в пенеплен (первичную равнину, плоскую или слабохолмистую) и вступила во вторую стадию развития с последующим накоплением рыхлых континентальных осадков в медленно опускающихся участках образовавшейся платформы. Опускание прибрежных участков платформы привело к затоплению их морем. В этих местах накопились древние мелководные морские осадки. Иногда трансгрессии и регрессии происходили не один раз за всю геологическую историю платформы и могли охватывать всю ее площадь. Таким образом платформа наращивала осадочный чехол.

Надо заметить в скобках, что и в наше время все платформы характеризуются так называемым тектоническим «дыханием» — одни участки медленно поднимаются, другие — медленно опускаются. Соответственно, прибрежные опускающиеся участки уходят под морскую воду — происходит трансгрессия, а прибрежные поднимающиеся участки постепенно освобождаются от морской воды — происходит регрессия.

Но вернемся к «первой» платформе Земли. После того, как ее осадочный чехол был сформирован, территория вступила в последнюю третью стадию, которая называется режимом полностью сформировавшейся платформы. Например, Восточно-Европейская платформа сейчас находится на этой стадии развития.

Так образовалась первая докембрийская платформа Земли. Конечно же, представленная выше схема появления такой древней платформы является обобщенной. Само собой разумеется, что в архейские и протерозойские времена возникла не одна платформа, а несколько. Одни сформировались раньше, другие — немного позже. Это было связано с тем, что в пределах любого геосинклинального пояса (и современного тоже) различные его части заканчивают геосинклинальный цикл развития в разное время. Какая-то одна часть (или же группа территориально разрозненных частей) геосинклинального пояса, закончившая развитие, становится областью складчатости (или областями складчатости — если речь идет о разрозненных частях пояса, сформировавшихся в одно время).

И здесь необходимо сделать акцент на одной важной детали: не имеет значения, какой геоструктурой в наше время представлена та или иная складчатая область — превратилась ли она в «настоящую» платформу с мощным осадочным чехлом или долгое время находится в первой стадии платформенного развития (разрушение горной страны). Потому как вся поверхность спокойных участков суши — это совокупность складчатых областей того или иного возраста (начиная с докембрийских и заканчивая мезозойскими).

Вновь образовавшаяся складчатая область (то есть территория, вступившая в платформенный цикл развития) может некоторое время сохранять слабую тектоническую активность (землетрясений и извержений вулканов не наблюдается, но горы продолжают очень медленно расти). Такая активность, по существу, уже не относится к категории геосинклинальной подвижности.

Древние платформы (области докембрийской складчатости). Фундамент древних платформ сформировался в середине-конце протерозоя.

Все древние платформы — это области докембрийской складчатости. Но почему именно докембрийской?..

Докембрий — огромный временной промежуток, охватывающий две начальные эры — архейскую и протерозойскую. Как известно, фундамент древних платформ образовался во время третьей (складчатой) стадии геосинклинального цикла, который закончился в докембрийской эпохе. Именно по времени завершения образования фундамента и дается временная привязка складчатости (в данном случае — докембрийская складчатость).

В докембрии выделяют в основном пять эпох складчатости: саамская (конец раннего архея), кеноранская (конец архея), карельская (конец раннего протерозоя), готская (конец раннего рифея), гренвильская (конец среднего рифея).

Докембрийский структурный этаж (это и есть платформенный фундамент, цоколь) отражает третью (складчатую) стадию развития древней геосинклинали, когда в процессе ее поднятия сквозь толщу океанской воды происходило формирование гранитного слоя и образование земной коры материкового типа. Отсюда проистекает еще одна существенная деталь: фундамент древней платформы — это часть гранитного слоя земной коры.

Крупные древние платформы, образующие структурные ядра современных материков, располагаются на Земле двумя рядами. Северный ряд: Восточно-Европейская (Русская), Сибирская, Китайская, Северо-Американская. Южный ряд: Африкано-Аравийская, Индостанская, Австралийская, Южно-Американская, Антарктическая. Последняя платформа в некоторых случаях рассматривается отдельно от остальных.

Горы древних платформ. Древние платформы — это области, где первоначальный горный рельеф, сформированный в древних эпигеосинклиналях, был полностью уничтожен. Несмотря на это, на таких платформах в определенных местах мы можем видеть самые настоящие горы. Данный тип рельефа встречается здесь довольно редко и обусловлен он более поздними геологическими процессами (внешними и внутренними), происходившими уже после докембрия. Так в областях докембрийской складчатости наблюдаются низкие глыбовые горы (на щитах), которые возникли там, где какой-либо участок платформы в древности претерпел процессы эпиплатформенного орогенеза. Надо сказать, что до сих пор сохранились еще активные области на древних платформах (например, в Африке), где глыбовые горы продолжают расти. Следовательно, можно различать глыбовые горы: активных эпиплатформенных областей (поясов) и неактивных эпиплатформенных областей.

Помимо этого, на докембрийских платформах встречаются:

1. Эрозионно-тектонические (или просто эрозионные) горы. Это расчлененные водной эрозией различные поднятия. Среди них ярко выделяются: а) столовые горы (плато и различные платообразные поверхности, которые подверглись сильной глубокой эрозии — при общем тектоническом поднятии территории); б) сводовые горы (сильно и глубоко расчлененные водными потоками сводовые поднятия на щитах и антеклизах).

2. Останцы (древние одиночные остаточные горы; чаще всего — столовые останцы).

3. Структурно-денудационные горы. Это отпрепарированные денудацией (т. н. «обнаженные») магматические образования. Возникают в результате сноса денудационными агентами рыхлого осадочного материала — при общем тектоническом поднятии территории.

4. Древние вулканы (потухшие; в меньшем количестве — действующие).

Молодые платформы (области байкальской, каледонской, герцинской и мезозойской складчатости). Как можно заметить, все три стадии развития геосинклинали — от прогибания морского дна до полного затухания активности возникшей горной страны — объединяются в один тектонический геосинклинальный цикл.

Завершившийся в конце докембрия геосинклинальный цикл, в результате которого на Земле появились первые платформы, не был единственным циклом в геологической истории планеты. Каждая геологическая эра была ознаменована завершением хотя бы одного цикла; в палеозое таких событий было несколько (важно: в данном случае речь идет не о продолжительности цикла, которая могла охватывать несколько эр, а о времени завершения цикла).

В архее и протерозое закончился докембрийский (древнейший) геосинклинальный цикл (который уже был рассмотрен). В палеозое — байкальский (кембрийский), каледонский (раннепалеозойский), герцинский (позднепалеозойский) циклы. В мезозое — мезозойский цикл. В кайнозое наблюдается альпийский цикл, который еще не завершился.

Естественно, что в каждом тектоническом цикле была и своя стадия складчатости (третья стадия развития геосинклинали). На Земле, следовательно, было несколько эпох складчатости (название складчатых эпох совпадает с названиями геосинклинальных циклов): докембрийская складчатость, о которой говорилось выше), байкальская, каледонская, герцинская (варисская), мезозойская, альпийская, или кайнозойская.

Области байкальской складчатости: Прибайкальский регион, горная система Восточный Саян, Аравийский полуостров и др. Области каледонской складчатости: северо-запад Скандинавии, Шотландия, Гренландия, Забайкальский регион, запад Центрального Казахстана и др. Области герцинской (варисской) складчатости: Западная Европа, Урал, отчасти Тянь-Шань, Алтай, Саяны, Куньлунь и др. Области мезозойской (тихоокеанской) складчатости:

— киммерийская фаза складчатости (конец юрского периода — начало мелового): северо-восток России (Верхояно-Чукотский регион), Крым, частично Кордильеры Северной Америки и др.;

— ларамийская фаза складчатости (конец мелового — начало палеогенового периода): Скалистые горы Северной Америки, отчасти горы Южной Америки и др.

Складчатые области палеозоя занимают около 20% площади материков; мезозойские и альпийские (кайнозойские) области — 23% площади.

Складчатые области байкальского, каледонского и герцинского возраста сейчас мы называем молодыми платформами, так как их фундамент, в отличие от древних платформ, сформировался не в архее и протерозое, а в палеозое и мезозое. Молодые платформы постепенно присоединялись к древним, и таким образом происходило увеличение площади суши.

Области складчатости мезозойского возраста в наше время, в принципе, являются самыми молодыми платформами. По крайней мере, в тектоническом отношении они давно деактивированы. Но по традиции эти территории называют не платформами, а просто областями мезозойской складчатости, поскольку не все специалисты согласны с тем, что эти части Земли являются платформами.

Итак, все молодые платформы можно разделить на: эпибайкальские (некоторые специалисты не относят эти платформы к молодым), эпикаледонские, эпигерцинские, эпимезозойские. Приставка «эпи» в данном случае означает «после» (то есть платформа образовалась после завершения той или иной эпохи складчатости)

Горы молодых платформ. Каждая складчатая стадия оставляла после себя складчатые горы, которые высоко поднимались над уровнем Океана.

В областях байкальской, каледонской, герцинской складчатостей первозданные складчатые горы к «середине» кайнозоя были полностью разрушены денудацией. Остатков тех первоначальных гор в данных частях Земли практически нет. Но в «середине» кайнозойской эры определенные части этих областей были вовлечены в процесс эпиплатформенного горообразования, в результате чего на байкалидах возникли глыбовые горы (схожие с горами древних платформ), а на каледонидах и герцинидах — складчато-глыбовые горы.

С более молодыми, мезозойскими, областями складчатости дело обстоит несколько иначе. Изначальные складчатые горы мезозойских областей складчатости хоть и были существенно обработаны внешними силами природы, но всё же к началу и даже к «середине» кайнозоя сохранились в виде низкогорных территорий, некоторые из которых позже в эпоху разрастания эпиплатформенного орогенеза были приподняты на различную высоту и образовали достаточно высокие глыбово-складчатые (омоложенные) горы. Таким образом мезозойские низкогорья омолодились за счет новых поднятий.

Эпоха кайнозойского эпиплатформенного орогенеза до сих пор не завершилась, и поэтому глыбовые, складчато-глыбовые и глыбово-складчатые горы (то есть возрожденные) встречаются не только в тех местах, где активизация платформ давно закончилась (Аппалачи, Урал и др.), но и в тех местах, где она еще продолжается (Тянь-Шань, Куньлунь и др.). Таким образом, мы различаем возрожденные горы: активных эпиплатформенных областей, неактивных эпиплатформенных областей.

Итак, на молодых платформах встречаются следующие генетические типы гор, которые были созданы эпиплатформенным горообразованием: на байкальских структурах — глыбовые горы; на каледонских и герцинских — складчато-глыбовые горы; на мезозойских — глыбово-складчатые.

Конечно, не все древние и молодые складчатые области подверглись тектоническому оживлению в «середине» кайнозоя. Платформы (или участки платформ), которые не были задеты эпиплатформенным орогенезом, с течением времени нарастили мощный осадочный чехол, и в настоящее время эти территории характеризуются равнинным рельефом.

Эпохи эпиплатформенного орогенеза. Когда мы говорим о горах молодых платформ, то имеем в виду те горы, которые сформировались в пределах эпиплатформенных поясов, возникших в неоген-четвертичное время. Начало данной эпохи эпиплатформенного горообразования совпало с началом эпохи альпийской (новейшей) складчатости. На некоторых частях этих эпиплатформенных поясов процессы горообразования уже завершились, и сегодня эти части представляют собой горные территории, расположенные в пределах молодых и относительно молодых платформ. Другие части данных эпиплатформенных поясов в достаточной мере подвижны и в наше время.

Но, надо отметить, что неоген-четвертичная эпоха эпиплатформенного горообразования, вероятнее всего, не является единственной в истории развития земного шара. Начало каждой новой эпохи складчатости (байкальской, каледонской, герцинской, мезозойской и альпийской) было ознаменовано оживлением (активизацией) и соседних платформенных участков разного возраста. Этот вопрос, конечно, содержит в себе много спорных моментов и противоречий, но совершенно очевидно, что начало каждой новой складчатости не могло не отразиться на спокойных платформенных участках, примыкавших к тем геосинклинальным областям, которые вступали в складчатую стадию развития.

Следовательно, теоретически мы можем выделить эпохи эпиплатформенного орогенеза, которые соответствуют геосинклинальным эпохам складчатости: альпийская эпоха (которая еще не завершилась), мезозойская эпоха эпиплатформенного горообразования, герцинская, каледонская, байкальская.

Каждый раз одновременно с появлением на Земле новых складчатых гор (на месте геосинклинальных областей) на Земле появлялись и новые горы на платформах.

И, само собой, одни и те же участки могли не один раз подвергнуться эпиплатформенному горообразованию в течение всей геологической истории. Но в любом случае те горы, которые возникли во время прошлых (древних) эпох тектонической активизации (включая мезозойскую эпоху), до нашего времени почти не сохранились — точно так же, как не сохранились и складчатые горы, образовавшиеся на месте геосинклинальных областей в соответствующие эпохи складчатости. То есть складчато-глыбовые и глыбово-складчатые горы, которые мы видим сегодня на молодых платформах, являются продуктом последнего (неоген-четвертичного) эпиплатформенного орогенеза.

В принципе, то же самое можно сказать и о горах древних платформ (включая байкальские платформы), но с теми или иными поправками.

Геосинклинальные пояса. Сформировавшиеся в архее и протерозое докембрийские платформы были отделены друг от друга океаническими пространствами. В конце докембрия (или, по другим предположениям, в начале палеозоя) между древними платформами на месте обширных морских (океанических) бассейнов возникли пять геосинклинальных поясов: Урало-Охотский, Арктический, Северо-Атлантический, Средиземноморский, Тихоокеанский.

Целенаправленная эволюция этих поясов способствовала постепенному закрытию океанических пространств, которые отделяли древние платформы друг от друга. То есть развитие данных поясов привело к появлению новой (относительно молодой) суши между докембрийскими платформами.

Первые три пояса, как мы поняли, завершили свое развитие преимущественно в палеозое (и в начале мезозоя), и в настоящее время их складчатые области представлены молодыми платформами. Последние два пояса продолжают развитие и в наше время.

Но говоря, что три геосинклинальных пояса прекратили развитие, нельзя утверждать, что их уже нет. Они существуют, но в принципиально другом качестве — в виде различных сформировавшихся складчатых областей (байкальских, каледонских, герцинских, раннемезозойских). Сформировавшиеся складчатые области (от байкальских до мезозойских включительно) существуют и в пределах Тихоокеанского и Средиземноморского поясов, поскольку некоторые их части уже вступили в платформенный цикл развития.

В конечном итоге, когда все разрозненные участки древней суши (т. е. древние платформы, которые обособились после раскола древнейшего материка Протопангеи в конце докембрия) были вновь соединены между собой участками молодой суши, образовался единый континентальный массив — новая Пангея, который в начале палеозоя (в триасовом периоде) начал распадаться на суперконтиненты Лавразию и Гондвану. Последние блоки суши раскололись на материки, которые мы знаем сегодня. Так сформировались очертания и взаиморасположение современных материков и океанов.

О современных геосинклинальных поясах. На Земле в границах материковой суши существуют такие территории, которые в настоящее время находятся на эпигеосинклинальном этапе развития. Они называются поясами новейшей (альпийской) складчатости. В пределах материков существуют два эпигеосинклинальных пояса: Альпийско-Гималайский пояс; Пояс Анд и береговых хребтов Кордильер Северной Америки. Первый является частью Средиземноморского геосинклинального пояса. Второй — часть Тихоокеанского геосинклинального пояса.

Некоторые части этих геосинклинальных поясов, как было сказано, уже завершили развитие и в настоящее время представлены палеозойскими и мезозойскими складчатыми областями (начиная с областей байкальского возраста).

Горы современных эпигеосинклинальных поясов. В пределах двух эпигеосинклинальных поясов альпийской складчатости находятся предельно высокие и самые молодые горы Земли, которые не только не успели разрушиться, но и продолжают подниматься всё выше и выше (процесс роста этих гор сопровождается извержениями вулканов и землетрясениями). Здесь можно наблюдать уже полноценную смену высотных ландшафтных поясов.

Эры, периоды и складчатости

ЭРА (продолжительность)

Архейская (более 1000 млн. лет)

AR

Протерозойская (2000 млн. лет)

PR

Палеозойская (330 млн. лет)

PZ

Периоды:

*завершение байкальской складчатости (конец палеозоя — начало кембрия)

Кембрийский, E

Ордовикский, O

Силурийский, S

Девонский, D

*завершение каледонской складчатости (середина кембрия — середина девона)

Каменноугольный (карбон), С

Пермский, P

Мезозойская (165 млн. лет)

MZ

Периоды:

*завершение герцинской складчатости (конец девона — начало триаса)

Триасовый, Т

Юрский, J

Меловой, K

Кайнозойская (65 млн. лет)

KZ

Периоды:

*завершение мезозойской складчатости (юра — ранний кайнозой)

Палеогеновый, P

Неогеновый, N

Четвертичный, Q

Итоги. Итак, мы видим следующую картину. Согласно данной модели, материки (или один материк) наращивались постепенно за счет геосинклиналей и последующего превращения их в платформы. Процесс этот продолжается и сейчас в пределах двух геосинклинальных поясов, представленных выше.

Геосинклинальный цикл делится на три стадии: прогибание океанического дна, накопление осадков, поднятие земной коры (складчатость). После этого начинается платформенный цикл, который делится тоже на три стадии: разрушение горной страны (выравнивание рельефа — пенепленизация); накопление слоев осадочных горных пород поверх складчатого основания, возникшего на стадии складчатости; собственно платформенная стадия (режим сформировавшейся платформы).

Дальнейшая судьба платформы определяется опять-таки распределением энергии в земных недрах. По некоторым причинам любая платформа (как древняя, так и молодая) может вступить в фазу разрушения. И возраст платформы здесь не играет никакой роли. В этом случае на платформе образуется новый подвижный пояс, который уже называется не геосинклинальным (или эпигеосинклинальным), а эпиплатформенным. На месте разрушения платформы вновь вырастают горы, называемые возрожденными (глыбовые, складчато-глыбовые, глыбово-складчатые). Современные эпиплатформенные пояса возникли на месте областей складчатости различного возраста (от докембрийского до мезозойского включительно) в кайнозойской эре (предположительно в неогеновом периоде — одновременно с альпийской складчатостью).

Известно, что свою лепту в разрушение материковых платформ вносят зоны расхождения (растяжения) земной коры (как, например, в Африке). При этом на платформах образуются подвижные пояса другого рода — рифтовые зоны (в которых тоже встречаются глыбовые горы). Такое явление в пределах материков наблюдается достаточно редко; в основном рифты развиваются на дне Мирового океана.

Модель геосинклинального развития земной коры отражает только тенденции эволюции литосферы в целом. Причем в данной схеме, к сожалению, прослеживается односторонний подход к изменению литосферы — от геосинклиналей к платформам; при этом схема противоположно направленного процесса (разрушения платформ) затрагивается вскользь и очень осторожно. Помимо этого, геосинклинальная модель ничего существенного не говорит о том, почему в одних местах Земли (на суше и в Океане) существуют подвижные пояса, а в других местах Земли они отсутствуют. В частности, не изучаются причины появления и направленность развития подвижных поясов другого рода — рифтов (океанических и материковых) и эпиплатформенных поясов. Модель тектоники литосферных плит, которая будет рассмотрена ниже, в сущности, не противоречит геосинклинальной модели (за исключением некоторых нюансов), а только дополняет ее и объясняет причины возникновения подвижных поясов любого рода.

Модель тектоники литосферных плит. Данная модель объясняет появление и развитие подвижных поясов (древних и современных) движением и взаимодействием литосферных плит.

Земная кора с помощью разломов разделена на крупные отдельные части (блоки), называемые сейчас литосферными плитами. Такие плиты, по сути, не могут сохранять неподвижность — в силу того, что в верхней мантии наблюдаются постоянные конвективные течения. И, естественно, что блок литосферы, находясь в свободном (т. е. не скрепленном) состоянии, будет двигаться в горизонтальном направлении в ту или иную сторону — согласно конвективным потокам. При монолитном состоянии литосферы такое движение, конечно, было (бы) невозможным.

Основные литосферные плиты: Тихоокеанская (Пацифик) — океаническая; Индо-Австралийская, Африканская, Евразийская, Северо-Американская, Южно-Американская, Антарктическая (Антарктик), Наска — океаническая.

Подчиненные (относительно небольшие) плиты: Кокос (у берегов Центральной Америки) — океаническая; Хуан-де-Фука (запад Канады) — океаническая; Карибская плита (Карибское море), состоит из материковой части и океанической; Аравийская плита (Аравийский полуостров) — состоит практически из одной материковой коры; Иранская плита (Ближний Восток) — состоит из материковой части и морской; Китайская плита (Китай) — состоит из материковой части и океанической; Филиппинская плита (район Филиппинского моря) — океаническая.

Варианты взаимодействия литосферных плит. Тот факт, что плиты перемещаются относительно друг друга с разной скоростью (от 1 до 6 см в год), наводит на мысль, что в определенных местах они могут сталкиваться, а также — расходиться. Чтобы понять, какое значение для сухопутного и донно-океанического облика Земли имеет взаимодействие литосферных плит, следует иметь в виду, что: 1) одна плита может включать в себя как материковую, так и океаническую кору; 2) одна плита может состоять только из материковой или только из океанической коры.

Почти все основные плиты (которых восемь), кроме двух, составлены из двух частей — материковой и океанической (Тихоокеанская плита и Наска полностью состоят из океанической коры).

Повторимся: плиты взаимодействуют — сталкиваются и расходятся (место их взаимодействия называется шовной зоной). И здесь как раз самое важное заключается в том, какие именно части соседствующих плит (или какие плиты) контактируют — материковые или океанические. Следовательно, вариантов основных взаимодействий плит может быть несколько.

1. Геосинклинальное взаимодействие (столкновение плит), приводящее к образованию подвижных поясов геосинклинального рода: а) континентальное взаимодействие (часть материковой коры взаимодействует с другой частью материковой коры); б) континентально-океаническое взаимодействие (часть материковой коры взаимодействует с частью океанической коры); в) океаническое взаимодействие (часть океанической коры взаимодействует с другой частью океанической коры).

2. Рифтовое взаимодействие (расхождение плит), приводящее к образованию подвижных поясов рифтового рода: а) океаническое взаимодействие (часть океанической коры взаимодействует с другой частью океанической коры); б) континентальное взаимодействие (часть материковой коры взаимодействует с другой частью материковой коры).

Геосинклинальное взаимодействие плит. При столкновении части материковой коры с другой частью материковой коры (коллизия) на континентах образуются высокие складчатые горы по типу Гималаев. Соседние складчатые структуры различного возраста (древние и молодые платформы) могут при этом подвергнуться эпиплатформенному орогенезу с последующим образованием возрожденных гор. Но этот вопрос является дискуссионным.

Зоны столкновения континентальной коры с океанической корой называются зонами материково-океанической субдукции. При этом на периферийных частях материков возникают эпигеосинклинальные пояса, характеризующиеся высокими складчатыми горами (например, Анды). Непосредственно у берегов (под континентами) обнаруживаются глубоководные желоба (Перуанский желоб, Чилийский желоб).

Столкновение части океанической (морской) коры с другой частью океанической (морской) коры называется океанической субдукцией. При этом на дне морей и океанов образуются переходные зоны (современные геосинклинальные пояса), в наше время выраженные островными дугами и глубоководными желобами (например, Зондский желоб). В состав переходных зон включаются и котловины окраинных морей. Земная кора переходной зоны определяется как субматериковая и субокеаническая. Эти типы коры являются промежуточными стадиями превращения океанической земной коры в материковую (отсюда и название — переходная зона). В целом переходная зона характеризуется земной корой крайне сложного состава, структуры и динамики.

Развитие любой переходной зоны заканчивается появлением на ее месте эпигеосинклинального пояса. Если переходная зона развивается между материками, то в итоге они могут соединиться. Предполагается, что в будущем Южная Америка соединится с Северной, а Евразия — с Африкой и Австралией. Сейчас между этими материками располагаются переходные зоны.

Но, как мы поняли, эпигеосинклинальный пояс образуется не только в зоне чисто океанической субдукции (то есть на месте переходной зоны). Например, Анды Южной Америки, которые возникли в зоне материково-океанической субдукции, тоже являются эпигеосинклинальным поясом.

Рифтовое взаимодействие плит. Расхождение двух океанических частей разных плит (спрединг) формирует срединно-океанические хребты (СОХ), которые являются подвижными (активными) поясами Земли наряду с современными геосинклиналями (переходными зонами). Но между рифтами и геосинклиналями существует принципиальная разница. Океанические рифты — это зоны формирования коры океанического типа, в то время как переходные зоны являются зонами формирования материковой коры. Срединно-океанические хребты есть во всех океанах.

Расхождение двух материковых частей разных плит формирует на материках рифтовые зоны (на востоке Африки и в районе озера Байкал), которые характеризуются высокой тектонической и магматической активностью, явным сейсмизмом. Следовательно, материковые рифты тоже являются подвижными поясами планеты, но — особого типа. Но опять-таки в пределах материковых рифтов происходит разрушение (деградация) структуры континентальной коры, уменьшение ее мощности. На месте материковых рифтов должна возникнуть кора океанического типа.

Из всего сказанного выше следует простой вывод — подвижные пояса Земли делятся на два рода: геосинклинальные (в океанах — переходные зоны; на материках — эпиплатформенные и эпигеосинклинальные пояса) и рифтовые (океанические рифты, материковые рифты).

Сдвиговое взаимодействие плит. Существует еще сдвиговое взаимодействие литосферных плит, когда их края, частично соприкасаясь, смещаются относительно друг друга в горизонтальном направлении вдоль разлома. В таких местах образуются подчиненные подвижные пояса (входящие в состав основных поясов), направленность развития которых не ясна.

Типы зон субдукции. Можно заметить, что субдукция — это процесс поддвига одной литосферной плиты под другую. И это не только пододвигание легкой океанической коры под более тяжелую материковую; наравне с таким явлением существует чисто океаническая субдукция, когда участок океанической коры пододвигается под другой участок океанический коры. Такие зоны субдукции называются марианскими. Вообще, на Земле существует несколько типов зон субдукции:

1. Восточно-Тихоокеанский (океаническая кора, относительно молодая, активно исчезает в мантии под континентом). Наблюдается на западном берегу Южной Америки. 2. Западно-Тихоокеанский. Этот тип делится на три подтипа: марианский, японский, зондский.

Зондский подтип субдукции происходит в тех местах, где океаническая кора пододвигается под континентальную кору, находящуюся под океанской или морской водой. Японский подтип субдукции характеризуется пододвиганием коры океанического типа под островную дугу (Япония, Куба).

Выводы. Наиболее устойчивыми и, следовательно, пригодными для постоянного проживания людей являются центральные части тектонических плит. Края плит (зона взаимодействия) и прикраевые части — тектонически нестабильные зоны; там часто происходят землетрясения, извержения вулканов, цунами.

Логика рассмотрения земной коры в виде литосферной мозаики заключается в том, что Земля — это медленно пульсирующее небесное тело. По разным причинам объем Земли постоянно то уменьшается, то увеличивается. И естественно, что при таком факте было бы совсем нелогично изучать литосферу Земли как цельное образование. Возможно, именно расширение Земли на каком-то определенном этапе развития поспособствовало расколу земной коры на несколько частей.

Другое дело — движение литосферных плит. Некоторые исследователи отмечают невозможность движения плиты по шарообразной земной поверхности. Но эти доводы являются приемлемыми только в том случае, если мы рассматриваем Землю как эллипс (с полярным сжатием). И здесь действительно движение литосферных плит может показаться затруднительным явлением. Но, учитывая чрезвычайную пластичность литосферного вещества при медленных скоростях движения, можно заключить, что земной эллипс не является помехой для движения плит.

Итак, мы приходим к выводу, что современный вид континентально-океанического рисунка земной поверхности есть результат длительных вертикальных и горизонтальных движений частей земной коры. Вертикальные и горизонтальные движения тесно связаны друг с другом, и все они являются результатом подкоровых перемещений вещества и энергии тоже в разных направлениях — вертикальном и горизонтальном.

Но является ли перманентное превращение океанического дна в сушу (в материковые платформы) с помощью геосинклинальных поясов целенаправленным процессом, или это всё же случайное явление, результат хаотичного бесцельного движения и столкновения литосферных плит?.. Создается ощущение, вполне оправданное, что эволюция земной коры направлена на увеличение площади суши. Точного ответа на этот вопрос пока нет, и окончательные выводы сейчас делать рано. Но очевидно, что литосфера всё же к чему-то стремится и/или чему-то активно «сопротивляется», пытаясь урегулировать некие дисбалансы.

Время покажет, какими именно «нитями» связаны тектонические движения с такими геофизическими явлениями, как изостазия, приливное трение, замедление скорости осевого вращения Земли, увеличение полярного радиуса и сокращение экваториального, прецессии и нутации, возмущения магнитного поля. А пока что будем помнить самое важное: ни вертикальные, ни горизонтальные движения не могут иметь бесцельный характер, как и все остальные природные явления любого происхождения.

Определенный вклад, конечно, в современное очертание материков и океанов внесло длительное взаимодействие суши и моря, которое вот уже несколько миллиардов лет настойчиво разрушает береговую линию и, следовательно, изменяет конфигурацию материков (и океанов соответственно).

Современные материки и океаны: взаимное расположение, контуры и рельеф

Первое, на что нам стоит обратить внимание, относится к распределению океанской воды и суши относительно полушарий.

Особенности горизонтального профиля материков. Северное полушарие — преимущественно материковое, Южное — преимущественно океаническое.

Материки располагаются рядами: лавразийский (северный) структурный ряд: Северная Америка, Евразия (два материка находятся полностью в Северном полушарии); гондванский (южный) структурный ряд: Южная Америка, Африка, Австралия.

Австралия находится полностью в Южном полушарии. Антарктида занимает отдельную южную позицию — вокруг Южного полюса.

Очертания материков северного ряда отличаются обилием полуостровов различной формы, заливов и морей; берега Северной Америки и Евразии обильно украшены гирляндами больших и малых островов. Южные материки отличаются плавными очертаниями; прибрежных островов крайне мало.

Интересная общая географическая особенность крупных материков — в горизонтальном профиле они в той или иной степени заостряются (сужаются) к югу, в то время как их северные части расширены. Это, скорее всего, связано в первую очередь с особенностями раскола Пангеи. Хотя точное объяснение этому закономерному явлению до сих пор не найдено.

Надо сказать, что сужение Антарктиды в горизонтальном плане, в отличие от остальных континентов, направлено на север. Австралия же в этом отношении вообще отличается неопределенностью, хотя, в принципе, некоторое сужение горизонтального профиля этого материка к северу обнаруживается достаточно ясно.

У континентов северного ряда площадь материковой отмели (шельфа) намного больше, чем у южных материков.

Четыре материка образуют две пары: Северная Америка+Южная Америка. Евразия+Африка.

Есть еще один вариант парного расположения материков. Если разделить Евразию на две части света, то Африка объединяется с Европой, а Австралия — с Азией.

Южная Америка явно смещается на восток относительно Северной Америки. Закономерно не совпадают горизонтальные вогнутости и выступы этих материков. Наблюдается некоторое смещение южной половины Африки на восток по отношению к Западной Европе. Можно выявить (условно) смещение на восток Австралии относительно Азии.

Неровности восточной береговой линии двух Америк практически полностью совпадают с изгибами атлантического побережья Афразии (Африки и Евразии). Это чрезвычайно интересное явление. Если смоделировать совмещение этих материков с помощью компьютерной программы, то получится хоть и не идеальный, но в целом достаточно приемлемый материк для изучения теории раскола Пангеи, дрейфа материков. И, само собой, для Антарктиды и Австралии (и даже Индостана) тоже найдутся подходящие «места» в этой материковой мозаике.

Сам факт параллелизма континентальных контуров, конечно, не является доказательством раскола гипотетического праматерика в далеком геологическом прошлом. Но всё же…

Особенности вертикального профиля.Общий (глобальный) вертикальный профиль (т. е. рельеф) поверхности материков и дна океанов тоже имеет интересные закономерности. Горы на материках находятся в основном на окраинах; центральные части континентов — преимущественно равнинные территории. Это, по-видимому, связано с присоединением новых участков суши к краю древних и молодых платформ. Вновь присоединяющиеся участки всегда характеризуются горным рельефом.

На дне океанов наблюдается прямо противоположная картина: в центре — возвышения (срединно-океанические хребты), по краям — океанические равнины (котловины). Поверхностные причины этого явления объясняются относительно просто. В районах срединно-океанических хребтов наблюдается расхождение литосферных плит, сопровождаемое повышенным тектонизмом и вулканизмом. Эти явления и создают сетку данных хребтов.

Антиподальность. Материки расположены по отношению к океанам таким образом, что водному пространству на одном конце Земли противостоит континентальное пространство на другом конце Земли. То есть материки и океаны антиподальны. И здесь достаточно посмотреть взаимное расположение Антарктиды и Северного Ледовитого (Арктического) океана. Бывают и исключения из правил. Например, югу Южной Америки диаметрально противостоит центр восточной Азии.

Гидросфера («жидкая» Земля)

95% гидросферы занимает Мировой океан. Поэтому гидросферой часто называют только океаносферу, игнорируя остальные части этой оболочки — воды суши и ледники. Это не совсем правильно, а точнее — совсем неправильно. Водные скопления на суше и ледники являются неотъемлемой частью гидросферы — по той причине, что они имеют определенную форму, находятся в собранном состоянии, приобретенном в результате заполнения того или иного наземного углубления или подземного вместилища, а также в процессе замерзания воды.

Вообще, вода содержится везде — и в воздухе, и в грунте, и в живых существах. Атмосферную влагу называют рассеянной гидросферой, подземную — погребенной гидросферой, а содержащуюся в живых существах — биостромной гидросферой. Но эти составляющие нельзя отнести к гидросфере — хотя бы потому, что находится она в рассеянном состоянии. Хотя это опять-таки всё очень условно и сделано для удобства изучения природы Земли.

Гидросфера не делится на четкие слои, подобно «твердой» части Земли. В состав гидросферы входит Мировой океан вместе со льдом, наземные и подземные воды, ледники.

Многие из нас довольно часто путают два понятия — лед и ледники. Льдом называется ледяной покров, лежащий на поверхности водоемов и водотоков. Ледником называется ледяной покров, лежащий на тех или иных сухопутных участках. Ледники делятся на: покровные и горные.

Покровные (или материковые) ледники во всем своем суровом великолепии представлены в Антарктиде и в Гренландии, где они мощными щитами толщиной в несколько километров покрывают практически всю поверхность этих частей света. Хотя в последнее время наблюдается таяние ледников Антарктиды и Гренландии, причем достаточно интенсивное. А это чрезвычайно опасное природное явление для всего человечества.

Горные ледники находятся в высоких горах, выше снеговой границы, которая, например, в тропиках расположена на высоте 6 км. Этот тип ледников делится на три категории: долинные, склоновые и вершинные. Их названия соответствуют их расположению — в долинах, на склонах и на вершинах.

Все ледники движутся с очень медленной скоростью (и при этом не разламываются на части), повторяя изгибы рельефа земной поверхности. Наземный лед обладает чрезвычайной пластичностью, проявляющей себя при очень низких скоростях движения.

Атмосфера («газообразная» земля)

Внешняя геосфера Земли, на 99,99 процентов состоящая из газов, называется атмосферой. Она сразу начинается там, где заканчивается поверхность земной коры и водных объектов. Никаких плавных переходов между земной корой, водой и воздухом не существует: слишком уж контрастны эти три среды по своему агрегатному статусу. Воздушные пространства, располагающиеся в пустотах грунта (пещерах и пр.) или не относят к атмосфере как таковой, или считают их «погребенной» атмосферой.

Известно деление атмосферы на слои в зависимости от изменения температуры воздуха с высотой. Менее известно деление атмосферы на слои в зависимости от изменения газового состава, который при возрастании высоты тоже меняется, как и вообще любые другие параметры воздушной среды (и любой другой среды).

Итак, атмосфера по первому признаку (в зависимости от изменения температуры) делится на пять слоев: тропосферу стратосферу, мезосферу, термосферу, экзосферу.

Тропосфера иначе называется климатосферой, поскольку климат формируется в пределах именно этого слоя, непосредственно прилегающего к дневной поверхности. В полярных широтах данный слой имеет толщину 10-12 км, в тропических и экваториальных тропосфера достигает высоты 16 км. Температура понижается с высотой (0,6 градуса на 100 метров). Над тропосферой лежит переходный слой — тропопауза, отделяющий тропосферу от стратосферы. Температура в тропопаузе от — 56 до — 80 градусов.

В стратосфере понижение температуры становится очень умеренным, а то и вовсе исчезает, а в верхней ее части она начинает расти. В самой верхней части температура воздуха приближается к нулю. Над стратосферой находится стратопауза — промежуточный слой между стратосферой и мезосферой. Последняя сфера начинается от высоты 50 км и доходит до высоты 95 км. Температура здесь понижается (0,3 градуса на 100 метров). Мезосфера оканчивается мезопаузой, после которой начинается термосфера, и здесь температура снова начинает повышаться. Это происходит по причине поглощения ультрафиолета кислородом.

После термосферы начинается экзосфера — оболочка, которую можно считать практически межпланетным пространством со следами земной атмосферы.

По изменению газового состава атмосфера делится на: гомосферу и гетеросферу. Гомосфера простирается до высоты 100 километров, и ее газовый состав практически не меняется. А вот выше 100 км — в гетеросфере — на газы начинает воздействовать солнечное и космическое излучения, которые разлагают молекулы газов на атомы. Вследствие этого газовый состав атмосферы претерпевает существенную перестройку. При распаде молекул образуются ионы, которые вместе с нейтральными молекулами создают так называемую ионизированную плазму. Вся толща слоев атмосферы, насыщенная этой плазмой, называется ионосферой. Верхняя граница ионосферы доходит до высоты 500 километров.

На высоте 20-25 километров располагается еще один «дополнительный» слой — озоносфера. Этот слой насыщен озоном, который не пропускает к земле губительную для всех живых организмов часть солнечного излучения. Истощение озонового слоя наблюдается в наше время в связи с интенсивными промышленными выбросами в атмосферу вредных веществ. Дальнейшее сокращение мощности озонового экрана откроет путь ультрафиолетовым лучам с длиной волн менее 0,29 мкм. Это приведет к гибели биосферы.

Существуют еще подчиненные геосферы. К ним относятся педосфера (почвосфера), биосфера и, наконец, самое спорное образование — географическая оболочка.

Гравитационное и магнитное поля

Помимо вещественных геосфер, существуют еще энергетические. Это — гравитационное поле и магнитное поле.

Все рассмотренные вещественные геосферы характеризуются сферичностью. Такой же формой обладает и энергетическая оболочка Земли — гравитационное поле.

Гравитационное поле. Гравитационное поле Земли — это земное пространство (от центра Земли — до расстояния 36 тыс. км над поверхностью суши и Мирового океана), в пределах которого все предметы и явления подвергаются воздействию силы тяжести.

Сила тяжести — это геометрическая сумма силы притяжения Земли и центробежной силы. Как видно, сила тяжести и сила притяжения — это разные понятия, и на силу тяжести, таким образом, оказывает влияние соотношение двух факторов: сила притяжения Земли и центробежная сила. Рассмотрим первый фактор.

1. Сила притяжения Земли. Зависит от:

А. Влияния ближайших космических тел. Сила воздействия космических тел друг на друга зависит, во-первых, от расстояний между ними, во-вторых — от массы самих тел. Земля подвергается воздействию со стороны Луны и Солнца. Но поскольку они находятся достаточно далеко от нашей планеты, их влияние (которое всё же есть) в целом не учитывается.

Б. Распределения масс на поверхности Земли и внутри нее. Горы создают дополнительную нагрузку на верхнюю мантию, поэтому сила тяжести в этих местах должна быть больше, чем на равнинах. На поверхности океана наоборот — сила тяжести должна быть меньше, чем на равнинах, поскольку вода легче горных пород. Но измерения показывают, что сила тяжести на одной параллели везде (и на суше, и на поверхности океана) имеет одинаковую величину. Это говорит о том, что массы внутри Земли (под земной корой) и на поверхности планеты распределяются в общем равномерно. Объясняется такая равномерность следующим образом.

В местах большой нагрузки земной коры на мантию (в горах) породы мантии опускаются вниз. А там, где обнаруживается недостаток массы земной коры (дно океана), породы мантии подступают к поверхности.

Таким образом, земная кора, уравновешиваемая мантией, находится в состоянии изостатического равновесия. Как говорят, земная кора «плавает» в мантии. Следовательно, на земной поверхности сила тяжести практически везде одинакова. Отклонения (положительные аномалии) силы тяжести наблюдаются только в молодых горах, под которыми мантия еще не успела опуститься — должно пройти какое-то время; нарушенное равновесие восстанавливается не сразу. Процессы уравновешивания (компенсации) земной коры происходят на глубине от 100 до 150 км. Этот слой внутри Земли называется слоем изостазии.

2. Центробежная сила. Рассмотрим второй фактор, который влияет на силу тяжести.

На вращающейся Земле, имеющей форму шара (в грубом расчете), центробежная сила зависит от широты места. На полюсах эта сила равна нулю, на экваторе — достигает максимума. Чем меньше центробежная сила, тем больше должна быть сила тяжести. Так и получается: Северный и Южный полюса — это места, где сила тяжести на 0,6% больше, чем на экваторе. Из всего этого можно сделать вывод, что на полюсах сила тяжести равна силе притяжения.

Гравитационное поле характеризуется таким понятием, как ускорение свободного падения. На полюсах оно равно 9,83 м/с2, на экваторе 9,78 м/с2. Ускорение свободного падения постепенно уменьшается от полюсов к экватору на 55/1000 м/с2 — на каждый градус широты.

Анализируя всё вышесказанное, можно утвердительно сказать, что сила тяжести практически полностью зависит от силы притяжения Земли. Даже большая центробежная сила экватора не оказывает существенного воздействия на величину гравитации (разница в силе тяжести между полюсами и экватором — всего 0,6 процентов).

Существует такое понятие, как напряженность гравитационного поля. В данном случае напряженностью гравитационного поля Земли называется величина силы тяжести. В горизонтальном профиле напряженность постепенно и равномерно убывает от полюсов в сторону экватора. В вертикальном профиле (от поверхности Земли — вверх и вниз) напряженность поля уменьшается, соответственно, с высотой и глубиной. На высоте 36 тыс. километров от поверхности суши или Мирового океана, а также в центре Земли сила тяжести равна нулю.

Нетрудно подсчитать радиус сферического гравитационного поля — от центра Земли до 36 000 км над поверхностью геоида. Исходя из среднего радиуса Земли, приблизительный радиус гравитационного поля составляет 42 367 км.

Сила тяжести направлена по вертикали (отвесу) к земной поверхности.

Гравитационное поле без преувеличения можно назвать фундаментальной энергетической земной оболочкой. Сама Земля и все ее природные процессы, протекающие как на поверхности, так и на глубине, обязаны своим существованием гравитационному полю.

Значение гравитационного поля

1. Формирование фигуры Земли. 2. Удерживание атмосферы. 3. Атмосфера обеспечивает существование гидросферы. 4. Уплотнение внутриземного вещества и формирование плотного ядра. 5. Сила тяжести — двигатель гравитационной дифференциации земного вещества, которая создает давление масс на глубине, тем самым порождая тепловую энергию. Еще тепловая энергия высвобождается при радиоактивном распаде элементов (тория, урана, цезия). Тепловая энергия — причина тектонических процессов в глубине Земли и на ее поверхности. 6. Стремление земной коры к изостазии (к равновесию). 7. Силой тяжести обусловлены внешние гидрологические и геологические процессы: сток вод, выпадение осадков, склоновое перемещение вещества.

Гравитационное поле — не единственная энергетическая оболочка Земли. К такому невещественному типу геосфер можно отнести магнитное поле. Рассмотрим вкратце роль магнитного поля в природных процессах Земли.

Магнитное поле Земли. Геомагнитное поле — это энергетическая оболочка Земли, которая генерируется внутриземным веществом (на границе мантии и ядра). Одна из гипотез связывает появление магнитного поля вокруг Земли с кольцевыми электрическими токами во внешнем ядре.

Магнитное поле простирается от поверхности Земли до высоты нескольких земных радиусов (приблизительно до 100 000 км). До высоты 44 000 км поле постепенно убывает, от 44 тыс. до 80 тыс. км оно характеризуется неустойчивостью, а на высоте 90 тысяч километров магнитное поле теряет способность захватывать заряженные частицы.

Главная «задача» магнитного поля — захватывать (отклонять) заряженные частицы (электроны и протоны), идущие с большой скоростью к Земле от солнечной атмосферы в общем корпускулярном потоке солнечного ветра. Теоретически на небесном теле, которое не защищено магнитным полем, не может появиться высшая жизнь: мощный поток заряженных частиц оказывает губительное воздействие на живые организмы и исключают саму возможность зарождения жизни. Но это, конечно, не доказано.

Магнитное поле защищает Землю не только от солнечного ветра, но и от общего космического излучения, идущего из глубин Вселенной к Земле.

Геомагнитное поле — нестабильная энергетическая оболочка. Периодически его состояние меняется. Кратковременные изменения (возмущения) связаны с влиянием солнечной радиации на поле; долговременные инверсии — с изменением скорости и направленности процессов, протекающих на границе ядра и мантии.

Кратковременные усиления («порывы») солнечного ветра, выбрасываемого непосредственно солнечной короной, провоцируют сильные возмущения магнитного поля Земли — магнитные бури, которые могут длиться от нескольких часов до нескольких суток («порывы» солнечного ветра возникают и при вспышках в хромосфере Солнца, энергия которых передается солнечной короне). С магнитными бурями связывают и полярные сияния.

Магнитное поле периодически меняет свою полярность (период — от 100 000 до 1 миллиона лет). Смена магнитных полюсов сопровождается исчезновением магнитного поля на несколько тысяч лет. Естественно, солнечный ветер во время отсутствия геомагнитного поля свободно проникает в атмосферу и к земной поверхности. Озоновый экран при этом исчезает, и ультрафиолет получает свободный доступ к биосфере. Массовое вымирание некоторых животных в определенных геологических эпохах, по некоторым предположениям, связано со сменой магнитных полюсов.