Грушевицкая Т.Г., Садохин А.П. Концепции современного естествознания

Подождите немного. Документ загружается.

не

чно,

таких планет не может быть очень много, ведь и в нашей

Солнечной системе лишь одна такая планета. Тем не менее, при-

мерное

число планет, на которых не просто появилась жизнь, но

развилась до уровня появления высокоразвитой цивилизации,

сегодня

известно. Оно подсчитано по формуле Дрейка:

АГ»

К-

/• п

-к-

ё-

ц-

где

— число внеземных

цивилизаций

Галактике;

— скорость образования звезд в Галактике (10 звезд в год);

/— доля звезд с планетными системами;

я — среднее число пригодных для жизни планет в системе;

к — доля планет, на которых

действительно

возникла

жизнь;

— доля планет, на которых жизнь развилась до появления разума;

— доля планет, на которых разум вышел в космос;

I — средняя продолжительность жизни таких цивилизаций.

Безусловно, все эти величины (кроме первой) очень неопре-

деленны и носят субъективный характер. Поэтому эти оценки

весьма приблизительны. Тем не менее, из этой формулы следует,

что лишь у 1—2% звезд в Галактике могут бьпъ планетные систе-

мы, на которых появилась жизнь, а затем и цивилизация. При

самых оптимальных оценках таких звезд не более 1 млрд Песси-

мисты же считают, что такие звезды будут еще более редкими.

Редкость внеземных цивилизаций может быть одной из при-

чин, почему мы не фиксируем их существование. Другой причи-

ной может быть недостаток наблюдаемых данных. Кроме

того,

мы можем не осознавать, что получаемые нами сигналы имеют

искусственное происхождение. В таком случае неверны наши ис-

ходные теоретические представления о внеземных цивилизациях

и их возможностях. Также существует предположение, что жизнь

в космосе не является уникальной, но она возникла в разных

местах Вселенной примерно в одно и то же время, около 4 млрд

лег

назад. Тогда во Вселенной нет слишком большой разницы в

технических уровнях развившихся

цивилизаций,

и искать следы

этих цивилизаций просто бессмысленно, так как их еще нет.

Возможно, правы те ученые, которые утверждают, что цивилиза-

ции,

достигшие в своем развитии технологической фазы, быстро

гибнут от загрязнения окружающей среды или от ядерной войны.

И,

конечно, могут быть правы скептики, говорящие об уникаль-

ности жизни во Вселенной, считающие, что жизнь и разум поя-

вились только на нашей планете.

Тем не менее, поиск следов внеземных цивилизаций

не

пре-

крашается. Более того, ученые думают о том, как передать этим

цивилизациям информацию о, существовании земной цивилиза-

287

шш.

Так, в 1974 г. с помощью американского

радиотелесхопаи

Аресибо

(Пуэрто-Рико) было направлено радиопослание в

созвдЯ

дне Геркулеса.

Таи

есть несколько десятков звезд солнечного тип

а значит, есть шансы на существование разумной жизни, В

этЛ

послании были переданы

числа

] и 2, а также метки чисел;

атаЛ

ные номера водорода,

углерода,

азота и фосфора —

химическД

элементов-органогенов; химические формулы Сахаров и

осяовагеи

нуклеотидах

ДНК; число нуклеотидов в ДНК; двойная спирая

ДНК; человек, его рост и численность населения Земли;

Солнев

ная система;

радиотелескоп",

передавший послание, и его

диамети

Всего это послание содержало

1679

бит информации.

Информационные пластинки с записью звуковых и

видеосиЛ

налов бьии установлены на межпланетных станциях

«Лианер-1(Ш

«Вояджер-1»

«Вояджер-2»,

запущенных в 3970-х года*.

СейчЛ

эти станции уже покинули пределы Солнечной системы и летят я

межзвездной среде. Правда, им потребуется не менее 80 тысяч

лея

чтобы достичь ближайшей звезды. Поэтому шансы на то, что по-

слания будут кем-то получены

прочитаны, невелики. Но

наделся

на это живет. Поэтому разрабатываются самые разные сценарии

контактов. А население земного шара благодаря

многочисленным

книгам и фильмам готово признать факт существования

иньш

форм жизни, встретиться с иным разумом. Насколько оправдана

наши надежды — покажет будущее.

Раздел

Земля

как предмет

естествознания

Вопросы для обсуждения

1.Что такое сингулярность?

Мота

ли она быть началом нашей Все/

ной?

2. Что такое хаос? Как он описывается с точки зрения физики?

3. Что такое вакуум? Почему он не может

быть

пустым?

4. Каково содержание инфляционного этапа эволюции Вселенной?

5. Что такое реликтовое излучение? О чем оно

свидетельствует

современ>|

НЫЬА

ученым?

6. Какую роль

эволюции Вселенной сыграло нарушение симметрии?

7. Что такое «джинсовый размер» и

«джинсова

масса»?

8. Как идет процесс образования звезд?

Как появляются черные дыры?

Кзкнми

уникальными свойствами с

должны обладать?

10. Какие условия необходимы для образования планет у звезды?

11.

Что такое внеземные цивилизации?

Гла=а13

Развитие

представлений о Земле

История представлений о Земле неразрывно связана с

исто-^

рией

представлений об устройстве Вселенной в целом.

13.1. Форма и размеры Земли

Долгое время, пока господствовала мифологическая картина

мира, Земля считалась плоским диском, стоящим на трех

сло-

нах, китах или черепахе и покрытым сверху полукруглым

небес-!

ным

сводом.

Лишь

в VI в.

до

н.э.

один

из

основоположников

античной науки — Пифагор — высказал мысль о шарообразно-

сти Земли. Вслед за ним в

в. до н.э. выдающийся античный

философ Аристотель доказал, что Земля является шаром. В ка-

честве аргументов он использовал лунные затмения, которые

происходят из-за того, что Земля, встав между Солнцем и Лу-

ной, отбрасывает на Луну круглую тень. Кроме того, уже тогда

было известно, что в южных странах на небе появляются со-

звездия, невидимые на севере. Так, постепенно утвердилось

представление о том, что Земля — это шар, неподвижно вися-

щий в центре Космоса без всякой опоры, а вокруг него враща- ,

ются

по идеальным круговым орбитам Луна, Солнце и пять из-

вестных тогда планет. Неподвижные звезды замыкали сложив-

шуюся в античности геоцентрическую модель мира.

В 300 г. до н. э. географ

Эратосфен

достаточно точно опре-

делил размеры земного шара. Он заметил, что в день летнего

солнцестояния в городе Сиене Солнце находится в зените и ос-

вешает дно самого глубокого колодца. Затем он измерил угол па-

дения солнечных лучей в тот же день в Александрии. Зная рас-

стояние между городами, Эратосфен вычислил длину окружно-

сти земного шара.

Тем не менее, представления о шарообразности Земли во мно-

гом вытекали из чисто умозрительных рассуждений об идеальных

телах. В античности такими телами считались шар, сфера, круг.

290

Поэтому утвердилось убеждение, что в гармоничном, соразмер-

ном Космосе Земля должна иметь форму самой совершенной

фигуры — шара. Ничем другим она просто не могла быть.

Лишь с началом эпохи Великих географических открытий ша-

рообразность Земли была подтверждена. В

1522

г. португальский

мореплаватель

Фернан

Магеллан завершил первое кругосветное

путешествие, в ходе которого он обогнул всю Землю и доказал

наличие единого Мирового океана.

К концу

XVII

в. сложились две точки зрения по этому во-

просу. С одной стороны, И. Ньютон считал, что Земля имеет

форму сфероида, несколько сплющенного у полюсов вследствие

ее вращения и действия сил притяжения составляющих ее масс

{напоминает тыкву). С другой стороны, Р. Декарт, основываясь

на теории вихрей, утверждал, что Земля сплющена у экватора и

удлинена по направлению к полюсам (похожа на дыню).

Чтобы решить этот вопрос, надо было измерить кусочки дуг

меридиана на разных широтах и посмотреть, как соотносятся

расстояния, приходящиеся на один градус. В 1735 г. Парижская

академия наук отправила с этой целью две экспедиции — одну в

Перу, на экватор, другую — в Лапландию, к полюсу. Восемь лет

потребовалось ученым, чтобы измерить с помощью сосновых

жердей с выверенной длиной в десять метров дугу длиной в три

градуса восемь минут. Выяснилось, что чем ближе к полюсу, тем

длиннее становился градус.

С тех пор форма Земли уточнялась еще несколько

раз:

большой точностью ее удалось определить лишь в XX в. с помо-

щью приборов, установленных на искусственных спутниках Зем-

ли. Сегодня точно известно, что Земля — не вполне правильный

шар. Она немного сжата у полюсов и несколько вытянута к Се-

верному полюсу. Такая

фигур

называется геоид. Термин для обо-

значения фигуры Земли был введен в 1873 г. немецким физиком

И. Листингом. Сжатие у полюсов объясняется вращением Земли

вокруг своей оси.

Вытянутость

Земли к Северному полюсу до сих

пор окончательного объяснения не получила.

Окружность Земли по экватору равна 40 075,7 км, окружность

по меридиану — 40 008,5 км.

Масса Земли была вычислена на основе закона всемирного

тяготения в опытах /,

Кавендиша

с крутильными весами, на кото-

рых он измерял, с какой силой большой свинцовый шар притя-

гивает к себе „маленькие

свинцовые

шарики, а затем сравнивал

эту силу с силой притяжения маленьких шариков Землей, т.е. с

их весом. Этот опыт был проведен в 1798 г. Масса Земли оказа-

лась равной 5976 •

кг.

Из приблизительно 510 млн км

поверхности Земли на доли

суши приходится 149 млн км

, или около 29%, так что правиле

нее было бы назвать нашу планету не Землей, а Океаном.

13.2. Становление геологии как науки

Геология — комплекс наук а земной коре и более

глубоких]

сферах Земли. В узком смысле понимается как наука о составе,

строении, движениях и истории развития земной коры и разме-

щения в ней полезных ископаемых.

В современном понимании термин «геология» впервые

бы:

применен в 1657 г. норвежским ученым

М-

Эшолыпом

в работе !

крупном землетрясении в Норвегии. Окончательно этот

терми1

для обозначения науки о явлениях и объектах, находящихся

поверхности Земли стал использоваться с конца XVIII в. Выделе

ние же геологии как самостоятельной естественной науки

пра

изошло лишь во второй половине

XVIII

в. под влиянием роста

промышленности и ее потребностей в минеральном сырье. По-

этому главным занятием геологов в этот период было описание

свойств и условий залегания горных пород. Тем не менее уже то-

гда делались первые попытки научного объяснения генезиса гор-

ных пород, а также процессов, происходящих как на поверхности

Земли, так и в ее недрах.

Таким образом, с самого момента своего появления в геоло-

гии выделилось четыре основных направления:

• описательная геология — служит для описания минералов,

горных пород и их типов;

• динамическая геология — изучает геологические процессы и

их эволюцию;

• историческая геология — восстанавливает картину геологи-

ческого прошлого Земли;

• прикладная геология — занимается поисками и освоением I

месторождений полезных ископаемых.

Разделами описательной геологии являются:

геология минералогия, петрография, структурная гео-

логия и кристаллография.

Минералогия — наука о природных химических соединениях

(минералах), их составе, свойствах, особенностях строения и ус-

ловиях образования. Ее

глввная

задача — подведение научных ос-

нов под поиск и оценку месторождений полезных ископаемых.

Минералы и горные породы — основные объекты геологии.

Большинство минералов представляют собой твердые кристал-

292

пические тела. Сегодня известно около 3000 минералов. Из них

около 34% приходится на силикаты, около 25% — на окислы и

гидроокислы, около 20% — на сульфидные соединения и около

2\%

— на долю всех остальных.

По мере развития минералогии из нее в конце

XIX

в. выде-

лилась кристаллография.

Кристаллография — наука о формах и условиях залегания

кристаллических пород.

В начале XX века появились геохимия и кристаллохимия.

Структурная геология занималась изучением формы залега-

ния геологических тел.

Петрография

—

наука о горных породах, их составах,

уело-

виях залегания, закономерностях распространения и происхож-

дения.

Горные породы

—

это природные агрегаты минералов более

или менее постоянного

состава,

образующие геологические тела,

• слагающие земную кору.

Внутри них сегодня выделяются:

• магматические горные породы, образующиеся в результате

застывания и кристаллизации магмы;

• метаморфические горные породы, изменяющие свой состав

под влиянием новых физических и химических условий;-

• осадочные горные породы, содержащие основные запасы

полезных ископаемых на Земле, возникающие под воздей-

ствием атмосферы, гидросферы и биосферы на литосферу;

. породы, образовавшиеся из органических остатков.

Магматические {изверженные) горные породы образуются в

различных геологических условиях. В связи с этим выделяют ин-

трузивные и эффузивные горные породы. Интрузивные породы

возникли

в результате застывания крупных объемов магмы на

различной глубине. При этом она оказывала огромное воздейст-

вие на вмещающие породы высокой температурой, горячими рас-

творами и газами. Так возникли граниты. Эффузивные

породы

возникали при кристаллизации минералов в результате быстрого

охлаждения, снижения давления и потери газов. Поэтому эффу-

зивные породы с точки зрения их строения являются неполно-

ценными. К ним относится пемза.

Существуют

также вулканиче-

ские породы, образовавшиеся в результате извержения вулканов.

К ним относится базальт, из которого сложено дно современных

океанов, а также многие плато и плоскогорья на суше.

293

цсааонные

горные породы и осадки не имеют резкой

гранит

п.^1

и многие галечники, щебень, пески являются одновременно

тем, и другим. К числу осадочных горных пород относятся гли-

ны, глинистые породы, известняки, минеральные соли. Иногда

осадочные породы включают в себя органические остатки.

Метаморфические горные породы образовались ранее как осам

дочные или магматические породы, но претерпели изменения

недрах Земли под воздействием высоких температур и

давленЛ

или вблизи поверхности Земли под действием тепла

внедривший

ся масс. Примером таких пород служит мрамор, образовавшийся

из известняка.

Горные породы, образовавшиеся

органических остатков,

-Ш

это уголь, образовавшийся из окаменевших растительных

материа-

лов,

известняки, сложившиеся из остатков морской фауны. Жем-

чуг,

коралл, янтарь также имеют органическое происхождение.

пии^,.^,»,

Динамическая геология включает в себя

текМ

динамическая ,

„

геология тонику (изучает движения

земной

коры),

вп

каналогию

и сейсмологию (изучает

процеесыЛ

сопровождающие землетрясения). Данные процессы протекаю™

на огромных территориях и продолжаются в течение миллионов

и даже миллиардов лет. Поэтому именно в рамках

динамиче-Ш

ской геологии рождается эволюционный подход к

исследованию!

нашей планеты, идет поиск причин изменения облика Земли.

Первые концепции появления и дальнейшего развития

нашей!

планеты появились в Новое время в рамках космогонических

тео-1

рий. Так, Ж. Л. Бюффон считал, что планеты образовались

вслед-1

ствие сильного удара кометы о Солнце, отщепившего от Солнца I

часть его вещества. Вначале планеты пребывали в

расплавленном!

состоянии, затем постепенно остыли. Из водяных паров, захвачен- I

ных из солнечной атмосферы, образовался океан. Бюффон выде- 1

лял семь этапов в геологической истории Земли:

• когда Земля и планеты приняли свою форму;

• когда Земля отвердела;

• когда воды покрыли Землю;

• когда воды схлынули и начали извергаться вулканы;

• когда слоны и другие южные животные жили на северных

землях;

• когда произошло разделение континентов;

• период могущества человека.

Огромное влияние на формирование научной геологии ока-

зали работы

М.В.

Ломоносова, который считал, что решающую

роль в формировании облика Земли играют глубинные силы в

294

сочетании с внешними факторами (ветры, реки, дожди и т.д.).

Также он увеличил возраст Земли до 400 тыс. лет.

Очень важную роль в истории геологии сыграла ожесточен-

ная дискуссия между двумя противостоящими друг другу шко-

лами —

нептунистами

плутониапамц.

Их представителями

были саксонец А. Вернер и шотландец Д. Геттон. Их спор был

возобновлением дискуссии, начавшейся еще в античности. Неп-

гунистъь

античности считали, что все произошло из воды, плу-

тонисты же таким первоначалом считали огонь.

В конце

XVIII

в. нептунисты утверждали, что все горные по-

роды образовались как осадки из водной среды. Вулканическая

деятельность, по мнению Вернера, представляет собой результат

подземного горения каменного угля. Правда, ни Вернер, ни его

ученики так и не смогли ничего возразить тем, кто доказывал,

что той воды, которая есть на Земле, не хватит для растворения

в ней всего твердого вещества земной коры.

Плутонисты, напротив, говорили о вулканическом происхо-

ждении базальтов, об образовании гранитов из расплавленных

масс. Также Геттон говорил

поднятии морского дна за счет

инутреннего тепла Земли, называл вулканы предохранительны-

ми клапанами, выпускающими избыточное давление, накопив-

шееся в толщах пород.

В конце

XVIII

— начале ХТХ в. начался спор между сторон-

никами двух других концепций в геологии — сторонниками не-

прерывного течения геологических процессов (униформизм) и-

сторонниками прерывистости их развития

(катастрофизм).

Первое время огромной популярностью пользовался катаст-

рофизм, который

рассматривал-

геологическую историю Земли как

череду эпох относительного покоя, сменяющихся сравнительно

недолгими глобальными катастрофами, кардинально меняющи-

ми облик планеты. Большую роль в распространении этих идей,

находивших поддержку и со стороны церкви, сыграл

Ж.

Кювье,

который считал, что при смене геологических эпох происходила

и смена органического мира нашей планеты. Старые организмы

гибли в результате катастрофы, а вместо них в результате очеред-

ного акта божественного творения появлялись новые.

Ставший практически общепризнанным к началу 30-х годов

XIX в., катастрофизм был подвергнут сокрушительной критике

английским естествоиспытателем Ч. Лайелем в его книге «Основы

геологии».

Свое учение Лайель построил исходя из трех главных

положений:

1) единообразия протекающих на Земле процессов в течение

длительного геологического времени;

295

2) непрерывности действия природных явлений;

3) суммирования действия этих незначительных

процессе

приводящих

огромным преобразованиям лика Земли по

ист

чении огромного времени.

Эта точка зрения и получила название

униформизма.

рамщ

этого подхода был разработан метод

актуализма

— метод позн

ния процессов и явлений, имевших место на ранних

стадиях

ге

логической истории Земли, в соответствии с которым было

щи

нято

считать, что ключи к истолкованиям прошедших

событи

лежат в современных геологических событиях. Метод актуализм

основанный на отождествлении характера современных геолоп

ческих процессов и геологических процессов прошлого, стал

душим методом историко-геологических исследований.

В середине XIX в. униформизм также был подвергнут крити-

ке за отрицание качественных изменений, прогрессивного

раз*

вития в геологической истории Земли. Он был заменен

принци

пом эволюционного развития Земли и ее обитателей. В утвер

ждении новых взглядов в геологии огромную роль сыграли ра

боты Ч. Дарвина и его последователей.

Параллельно развитию общегеологических концепций раз

вивалась тектоника.

Тектоника — отрасль геологии, изучающая структуру земной

I коры и ее изменения под влиянием механических движений и де-

| формаций, связанных с развитием Земли в целом.

Еще в античности было известно, что земная поверхность не

находится в покое, а поднимается и опускается. Об этом свиде-

тельствовали найденные окаменелые морские раковины на зна-

чительной высоте над уровнем моря. Поэтому во второй полови-

не

Х[Х

в. было общепризнано, что ведущая роль в развитии зем-

ной коры принадлежит ее вертикальным движениям — подняти-

ям и опусканиям. Но к концу

XIX

в. появилась

контракционная

гипотеза,

предложенная французом Л. Эли де

Бомоном

и австрий-

цем Э. Зюссом. В ней рассматриваются горизонтальные движения

земной коры, совершающиеся вследствие постепенного умень-

шения радиуса Земли и поверхности земной коры, которые идут

из-за остывания Земли. Формирование горных хребтов связано с

неравномерным сокращением различных частей Земли. Верти-

кальные или радиальные движения вызывают изменения рельефа

значительно меньших масштабов.

В конце XIX — начале XX в. контракционная гипотеза поль-

зовалась всеобщим признанием, но в дальнейшем она утратила

296

свое значение, уступив место концепции геосинклиналей и плат-

форм, сформулированной в работах Дж. Холла, Дж. Дэна и Э. Ога.

Геосинклиналь — это узкий и глубокий прогиб земной коры

\ длиной в несколько сот километров.

Геосинклинали образуют систему прогибов и поднятий зем-

ной коры, отделенных друг от друга глубинными разломами. Они

объединяются в геосинклинальные пояса, располагающиеся ли-

бо между древними континентальными платформами, либо ме-'

жду платформами и ложем океана.

Платформы — это антиподы геосинклиналей, устойчивые

участки земной коры.

Таких геосинклинальных поясов на Земле существует пять:

• Тихоокеанский, кольцом окружающий Тихий океан и отде-

ляющий его ложе от платформ Северной и Южной Аме-

рики, Азии и Антарктиды;

• Средиземноморский, протянувшийся через юг Евразии и се-

веро-запад Африки до Гибралтара;

•

Урало-Монгольский,

огибающий Сибирскую платформу с за-

пада и юга и отделяющий ее от Восточноевропейской и

Китайско-Корейской платформ;

• Атлантический, окружающий побережья материков в се-

верной части Атлантического океана;

• Арктический — вокруг Северного Ледовитого океана.

В это же время появились новые модели развития Земли:

гипотеза расширения Земли О.

Хильгенберга,

пульсационная

ги-

потеза (поочередное сжатие и расширение Земли) М.А. Усова и

В.А. Обручева. Но особый интерес вызвала гипотеза дрейфа ма-

териков А.

Вегенера,

выдвинутая в

1912

г. Исходным фактом его

гипотезы стало удивительное сходство очертаний материков,

особенно Южной Америки и Африки, ныне разделенных

Атлан-

тическим океаном. Далее Вегенер обратил внимание на порази-

тельное сходство ископаемых флор и фаун этих материков, а

также Австралии и Индостана. Кроме того, он впервые обратил

внимание на принципиальную разницу континентальной коры,

сложенной из гранитов, и океанической коры, состоящей в ос-

новном из базальтов. Используя эту аргументацию, он пришел к

выводу, что около 225 млн лет назад все материки были объеди-

нены в один суперконтинент, который он назвал Пангеей. Затем,

примерно

180 млн лет назад, Пангея раскололась, а ее части под

влиянием вращения Земли и приливных сил заняли современное

положение. Так оформилось новое течение в теоретической тек-

297

тонике —

мобилизм,

отличающийся от

фиксизма,

который не

до|

пускал значительных перемещений участков земной коры.

В первое время идеи мобилизма пользовались огромной

им

пулярностью,

но в 30-е годы они были подвергнуты

серьезней

критике. Дело в том, что

низлежащие

слои континентов Земли

слишком неэластичны, чтобы дать возможность континента™

дрейфовать.

Южная Америка и Африка были твердо

зафиксирЛ

ваны на своих местах, и ни тот, ни другой континент не имел]

возможности дрейфовать по базальту.

Тем не менее, чем больше изучались континенты, тем

больЯ

ше ученые убеждались в том, что они когда-то были едины. Бы- |

ло бы наивным считать это обстоятельство простым

совпадений

ем, поэтому в 60-е годы ученые вернулись к идеям мобилизма.

Тогда они достигли больших успехов в изучении земной

коры!

При исследовании океанов была открыта мировая

система

сред-!

неокеанических хребтов и большой глобальной расщелины,

ко-1

торая делит земную кору на крупные пласты, достигающие в

некоторых случаях нескольких тысяч километров в

поперечнике!

и толщины от 70 до 150 км. Эти пласты и получили

название!

тектонических плит.

Обнаружение тектонических плит подтвердило дрейф

коити-1

неитов,

но не по принципу Вегенера. Континенты не плыли и

не!

дрейфовали по базальту. Определенный

континент

вместе с

час-1

тями прилегающего морского дна был неотъемлемой частью оп- 1

ределенной плиты. Континенты могли двигаться, если двигались 1

плиты, а было ясно, что плиты двигались. Причина их движения I

была открыта американским геологом Г.

Хэммондом.

Он доказал, 1

что горячий, расплавленный камень закипал и медленно всплы- I

вал с больших глубин и затвердевал на или около поверхности. 1

Это вскипание и затвердевание камня разделяло плиты и застав- 1

ляло их раздвигаться со скоростью от 2 до

см в год. Таким об- |

разом, например, разделились Южная Америка и Африка. Ины- 1

ми словами, континенты не дрейфуют, их толкают.

Естественно, если две плиты расталкиваются в разные сто- I

роны, другие концы этих плит должны толкать соседние плиты. 1

Когда тектонические плиты раздвигаются или соединяются,

поднимаются горы, опускается морское дно, расширяются океа-

ны, разделяются или соединяются континенты.

Большое значение для дальнейшего развития геологии имело '

учение о геодинамических процессах, совершающихся в недрах и на

поверхности Земли. Выделяются эндогенные процессы, связанные

с внутренней динамикой Земли. Это горообразование, тектоника

298

горных пород, вулканизм, метаморфизм, землетрясения, образова-

ние ловушек для нефти и газа и т.д. Процессы, связанные с внеш-

ней динамикой, порождаемые поступающей на Землю солнечной

энергией, называются экзогенными. К ним относятся: выветрива-

ние, заболачивание, работа ветра, деятельность атмосферных вод,

водных потоков, морей, озер, ледников, а также оползни, лавины,

обвалы, криогенные процессы и др.

Внешние экзогенные процессы происходят на поверхности

Земли при давлениях и температурах, близких к нормальным.

Поэтому они доступнее для изучения, чем эндогенные процессы,

происходящие в глубинных слоях земной коры и верхней ман-

тии. Поэтому изучение эндогенных процессов вызывает боль-

шие трудности. Долгое время геология могла изучать лишь экзо-

генные процессы.

Наиболее ярко выраженными эндогенными процессами яв-

ляются вулканизм и землетрясения.

Сдвиг тектонических плит — это грандиозный геологиче-

ский процесс, но он происходит очень медленно. Поэтому в те-

чение исторического времени движение континентов можно за-

фиксировать только с помощью особо точных измерений. Но

движение плит производит также эффекты, проявляющиеся в

форме бедствий и катастроф.

Линии, по которым стыкуются плиты, — это эквивалент

трещин в земной коре. Они называются «сдвигами» и

представ-

ляют собой слабые места, через которые тепло и расплавленный

камень, находящийся под корой, могут выйти наверх. Такое те-

пло может согревать грунтовые воды, образовывать выходы пара

и горячие источники. Иногда вода может нагреваться до тех

пор, пока давление не достигнет критической точки, после чего

она вырывается на поверхность, высоко в воздух. Так образуют-

ся гейзеры.

Но в некоторых районах вверх по трещинам поднимается и

застывает расплавленный камень. Новый расплавленный камень

вскипает сквозь возвышенность отвердевшего камня и увеличи-

вает ее высоту. Так образуется гора с центральным проходом, по

которому расплавленный камень, или лава, может подниматься

и оседать. Также этот камень может затвердевать на более или

менее длительный период, а потом плавиться снова.

Так образуются

вулканы,

которые могут быть действующими

или

недействующими. Если вулкан демонстрирует определен-

ную активность в течение длительных периодов времени, он не

очень опасен, хотя периодические извержения, в ходе которых

299

потоки лавы изливаются наружу, вынуждают эвакуировать

нах^Д

дящиеся поблизости населенные пункты.

Намного опаснее вулканы, длительное время являющиеся

н<Д

активными. У таких вулканов центральный проход, по

котородН

лава поднималась раньше, обычно затвердевает, и новые

потоке

лавы, поднимающиеся из глубин в период усиления

активностЛ

не находят себе прохода. В результате создается давление, под

возИ

действием которого верхушка вулкана прорывается. При

этхаИ

происходит резкий, неожиданный выброс газа, пара, твердых

кацЛ

ней и раскаленной лавы. Если вулкан долгое время оставался

н^Н

активным, и возле него возникли людские поселения,

неожиданЯ

ное извержение влечет за собой многочисленные человеческие

жертвы. Именно так произошло с вулканом Везувием в 79 г. н.э.

шШ

результате извержения были полностью уничтожены города

Пом-1

пей

и Геркуланум, располагавшиеся на его южном склоне.

Самое крупное извержение современности произошло на

ост-И

рове Кракатау 27 августа 1883 г. В результате извержения

остров!

был практически полностью разрушен. В воздух было

выброшенои

около 21 км

вулканического вещества. Пепел выпал на площади 1

800 тыс. юл

и погрузил в темноту прилегающие районы на два с I

половиной дня. Пыль достигла стратосферы и распространилась I

по всей Земле, вызывая эффектные закаты на протяжении

почтиЯ

двух лет. Звук взрыва был слышен на расстоянии 1/13

земного

шара, а сила извержения была в 26 раз больше, чем у самой Я

мощной водородной бомбы. Кроме того, взрыв вызвал волну

цу-

нами, которая достигла высоты 36 метров и уничтожила 163 де- I

ревни и почти 40 тыс. человек. На Кракатау все виды животных и I

растений были полностью уничтожены.

Еще более губительным следствием движения тектонических I

плит являются землетрясения. Их сложно предсказать, так как 1

они зарождаются по разным причинам, на разной глубине.

Не-

большие тектонические поднятия и опускания являются резуль- I

татом процессов, происходящих внутри земной коры на глубине I

10—20 км, а самые глубокие очаги землетрясений находятся на

глубине 700 км. В основном землетрясения происходят на гра- I

ницах

соединения тектонических плит, которые могут полни- 1

маться или опускаться друг относительно друга, а также дви- ]

гаться в разных направлениях.

Само землетрясение продолжается лишь несколько минут и I

состоит из нескольких толчков. Но за это время может быть на- 1

несен огромный ущерб обширному району. Сила землетрясений I

характеризуется по специальной шкале, предложенной в 1935 г. I

300

американским сейсмологом Ч. Рихтером и носящей его имя. В его

шкале 12 баллов. Каждая последующая цифра этой шкалы соот-

ветствует десятикратному увеличению количества энергии, высво-

бождаемой при землетрясении. Так, разрушение зданий начинает-

ся при 5 баллах. Землетрясение в 7 баллов считается сильным, а в

8 баллов и выше — катастрофическим.

Самое сильное землетрясение произошло в Китае в 1556 г.,

когда одновременно погибло 830 тыс. человек. В Западной Ев-

ропе очень крупным было землетрясение 1755 г. в Португалии.

При этом полностью была разрушена столица Португалии город

Лиссабон и погибло 60 тыс. человек. Часто случаются землетря-

сения в Сан-Франциско, который стоит на тектоническом раз-

ломе. Да и в нашей стране достаточно сейсмически опасных

зон. В 1988 г. произошло землетрясение в Армении, при кото-

ром погибло свыше 20 тыс. человек и более 500 тыс. остались

без крова. А в 1995 г. сильнейшее землетрясение полностью раз-

рушило город Нефтегорск на Сахалине.

Наиболее распространенным экзогенным процессом являет-

ся выветривание — процесс преобразования горных пород в

приповерхностной части земной коры под действием колебаний

температуры, химического воздействия воды, газов и органиче-

ских веществ.

Огромную роль в выветривании играет ветер, выдувающий и

разносящий рыхлые частицы горных пород. В результате образу-

ются пески, лёсс, барханы и т.д. Текучие воды, моря и океаны

способствуют осадконакоплению, эрозии, приводящим к форми-

рованию осадочных пород. Подземные воды растворяют некото-

рые горные породы, в результате чего образуются провалы на по-

верхности земли, а также

пешеры

и другие подземные полости.

Историческая геология включает в себя стра-

тиграфию, изучающую последовательности

отложения слоев горных пород в осадочной

оболочке Земли, и

палеографию,

восстанавливающую физико-ге-

ографические условия прошлых лет.

Последовательное изучение напластований осадочных горных

пород

рассматривается

как страницы «каменной

летописи»

Земли.

При этом, чем выше лежит геологический пласт, тем он счита-

ется моложе. Особое внимание обращается на изучение окаме-

невших остатков растительных и животных организмов, которые

сохраняются в пластах осадочных пород. В результате палеонто-

логических исследований было установлено, что каждой из эпох

в развитии Земли соответствовали определенные растения и жи-

301

Историческая

геология

вотные.

Это послужило основой для установления

относитель*

ного возраста толщ горных пород и позволило подразделить

и&|

торию последних 600 млн лет жизни Земли на последовательные

отрезки времени — периоды, эпохи и века. Таким образом, бы-

ла составлена стратиграфическая шкала, лежащая в основе более

детальной геохронологической шкалы. Этот период был назвав

фанерозоем и поделен на три эры: палеозой (240 млн лет), мезозоА

(163 млн лет) и кайнозой (67 млн лет). Эры в свою очередь де-

лятся на более мелкие периоды. Древнейший период в истории

Земли был назван

докембрийским,

или

криптозойским.

Он

со-

ставляет 5/6 всей геологической истории Земли и подразделя-

ется на архей (закончился 3,5 млрд лет назад) и протерозой (до

600 млн лет назад).

Таблица

13.1.

Геохронологическая шкала

фанерозоя

Группа

(эра)

Кайнозойская

(67 млн лет)

Мезозойская

(163

млн

лет)

Палеозойская

(240 млн

лет)

(период)

Антротюгеновая

(четвертичный)

Неогеновая

Палеогеновая

Меловая

Юрская

Триасовая

Пермская

Каменноугольная

Девонская

Силурийская

Ордовикская

Кембрийская

Начало,

млн лет

1,5

137

195

230

285

350

410

440

500

570

Продолжи-

тельность,

млн

лет

1,5

23,5

75-65

13.3. Становление географии как науки

География — система естественных и общественных наук,

изучающая природные и производственно-территориальные ком-

плексы и их компоненты.

Задачи и содержание географии неоднократно менялись на

протяжении ее многовековой истории, но географические

зна-

ния всегда занимали важное место в картине мира, так как

тру-

довая деятельность человека неразрывно связана с окружающей

средой. Поэтому изучение природных ресурсов, рациональное

размещение производства требовало тщательного анализа.

Такое знание было основой выживания человека в глубокой

лревности.

Поэтому накопление эмпирической информации об

окружающей среде началось еще в первобытную эпоху. Но пер-

вые попытки научного объяснения географических явлений —

смены суши и моря, землетрясений и разливов рек, а также сис-

тематическое описание известной части ойкумены, принадлежат

древним грекам.

Верцгиной

античной географии стали труды

Страбона и Птолемея

Т—II

вв. Страбону принадлежит книга

«География»,

в которой собраны самые полные материалы по

страноведению, содержатся топографические, этнографические

политике-исторические

данные. В

«Руководстве

по

географии»

Птолемея содержится

перечень

населенных пунктов с указанием

их географических координат, а также предложены способы

картографирования.

В Средние века географические представления складывались

из библейских догм и некоторых выводов античной науки. Даже

геоцентрические идеи отвергались большинством мыслителей

раннего Средневековья. Так, долгое время

важнейшим

географи-

ческим сочинением считалась «Христианская топография» Космы

Индикогыова,

написанная в

в. В ней утверждалось, что Земля

представляет собой плоский прямоугольник, омываемый океа-

ном. Солнце ночью скрывалось за горой, четыре крупнейшие

реки, известные тогда, брали свое начало в районе горы Арарат

(Тигр, Евфрат, Ганг и Нил), а центром Земли был Иерусалим.

Революция в географии началась с эпохой Великих географи-

ческих открытий. Так принято называть крупнейшие географи-

ческие открытия, сделанные европейскими путешественниками

с середины XV до середины

XVII

вв. Рост товарного производ-

ства в Европе, недостаток ресурсов сопровождались поиском

новых

земель и новых торговых путей на Восток, откуда везли

шелк, пряности и др.

Особую активность в открытии новых земель проявляли порту-

гальские мореплаватели, которые уже в XV веке обследовали все

западное и южное побережье Африки.

Васко

да Гама открыл мор-

ской путь вокруг Южной Африки в Индию. Колумб открыл Аме-

рику, побережье которой активно исследовалось как португаль-

303

скимк,

так и испанскими мореплавателями. С начала XVI в.

начз*

лось активное освоение вновь открытых земель, названных Новым

светом, и к середине столетия общее представление о нем была,

получено. В 1519—1522

гг.

Магеллан совершил первое

кругосветно^

путешествие, на практике доказав шарообразность Земли.

В это же время русские землепроходцы начали активно

ос*

ваивать Сибирь и Дальний Восток, доказали, что Азия не соеди-

няется с Америкой, открыли Аляску.

В XVII в. в процесс открытия новых земель включились гол-

ландские исследователи. Баренц обошел западные берега Новой

Земли и Шпицбергена, а

Янзон

и Тасман открыли Австралию,

Тасманию и Новую Зеландию.

В результате данных открытий были установлены очертания

обитаемых материков, исследована большая часть земной поверх-

ности. Вслед за путешественниками шли колонисты и торговцы,

осваивавшие эти территории, включавшие их в орбиту мировой

цивилизации, которая начала складываться с этого времени.

В результате Великих географических открытий человек смог ,

взглянуть на земной шар как на единое целое. Тогда же

нача-1

лось формирование планетарного взгляда на происходящие на ]

Земле процессы. Были выявлены приоритетные направления в '

географических исследованиях, определившие

д&1ьнейшее

раз- I

витие

географии вплоть до XX в. Главной целью ученых стало

достижение полноты представлений о Земле. Для этого нужно |

было заполнить все

«белые

пятна» на географической карте.

Данная задача была выполнена к середине XX в. после появле-

ния аэрофотосъемки и получения фотографий со спутников.

Кроме того, важно было понять, что представляют собой все

земные оболочки, как они связаны между собой, как они обу-

словливают природные явления. Такой подход позволил превра-

тить географию в строгую науку. В утверждении этих взглядов

огромное значение имели работы А. Гумбольдта, который одним

из первых понял, что география должна изучать природные яв-

ления в их взаимосвязи. При этом он отводил важнейшее место

космическим влияниям, так как считал, что именно они опре-

деляют динамику большей части земных процессов.

В своем развитии география прошла ряд этапов. Появление

в 1845 г. книги

А.

Гумбольдта «Космос» ознаменовало заверше-

ние этапа накопления эмпирической информации в географии

появление физической географии — одной из фундаментальных

естественных наук. В это же время большую роль начинают иг-

рать исследования в области экономической географии,

систе-

304

матизировавшей

сведения о населении, хозяйстве, администра-

гншо-политическом

устройстве, финансах, торговле, военном

потенциале различных стран, что относило географию к области

обшествознания.

Вторая половина XIX в. проходит под знаком дифференциа-

ции и интеграции наук, которая затронула и географию, вызвав

появление целого ряда специальных географических дисциплин.

Так появилась антропогеография Ф. Ратцеля, биогеография и

почвоведение В. Докучаева, сформировались климатология, гид-

рология, геоморфология, гляциология, мерзлотоведение, палео-

география и др. Также

возрастал^интерес

к комплексным физико-

сографическим и экономико-географическим исследованиям.

Поэтому в XX в. была осознана необходимость возрождения

единой географии как комплексной науки, занимающейся ис-

следованиями как естественных, так и общественных явлений и

процессов. Это в свою очередь привело к появлению многочис-

ленных пограничных дисциплин в этой области знания. Таким

образом, в наши дни побеждает второй подход к определению

географии.

13.4. Структура географического знания

Можно выделить четыре уровня географического

знания

;

• теоретическую географию и историю географии, образую-

щих теоретическое ядро данной науки;

. • «стволовые» науки (физическую географию, экономиче-

скую географию, картографию и страноведение);

• • отраслевые науки, появившиеся в результате дифферен-

циации географии и обладающие поисковыми функциями;

• пограничные, или стыковые науки, возникшие в результа-

те интеграции географии с другими науками.

Идея теоретической географии зародилась на Западе в

60-е

годы XX в. Главной целью этой науки стало выявление наибо-

лее общих законов и построений пространственно-временных

систем и структур, изучаемых географическими

науками.

Ее воз-

никновение можно рассматривать как результат развития всей

системы географических наук, а также активного применения

математических методов.

История географии изучает историю географических знаний,

географических открытий, формирования географической мысли.

чествен1[ых

географов В.П. Мак-

ая культура. — М„ 1998.