Наука о Земле

- грани, или поверхности;

- ребра - пересечение двух граней;

- гранные углы - пересечение трех и более граней.

В природной обстановке наиболее легко выделяются поверхности, ограничивающие ту или иную форму рельефа. Они имеют разные размеры и различно наклонены по отношению к горизонтальной плоскости (уровню моря).

По величине наклона их делят на:

- субгоризонтальные поверхности (с углами наклона до 2°);

- склоны (углы наклона 2° и более).

Ребра и особенно гранные углы сохраняют свою геометрическую четкость лишь при определенных условиях. Как правило, под воздействием ряда агентов (вода, ветер, вечная мерзлота) они теряют свою морфологическую выраженность и превращаются в округлые сглаженные поверхности. Следствием этого являются часто наблюдаемые переходы (перегибы склонов) как между гранями одной формы, так и смежными формами рельефа.

Существует несколько классификаций форм рельефа Земли, имеющих разные основания. Согласно одной из них различают две группы форм рельефа:

· положительные - выпуклые по отношению к плоскости горизонта (материки, горы, возвышенности, холмы и др. );

· отрицательные - вогнутые (океаны, котловины, речные долины, овраги, балки и др. ).

Морфометрическая классификация. По этой классификации все формы рельефа подразделяются по размерам, по их высоте и горизонтальной протяженности.

Мегарельеф -- крупнейшие формы рельефа, горизонтальные размеры которых измеряются сотнями километров при резком или слабом колебании высот. Площади этих форм рельефа занимают сотни тысяч квадратных километров (Уральские горы, Русская равнина, Западна-Сибирская низменность и т. д. ). Разница в абсолютных отметках над уровнем моря находится в пределах 500. . . 4000 м и более.

Макрорельеф -- крупные формы рельефа, горизонтальная протяженность которых колеблется от 10 до 200 км. Разность высот измеряется десятками метров (водоразделы, террасы и поймы речных долин и др. ). Некоторые исследователи понятия «мегарельеф» и «макрорельеф» объединяют в один термин -- «макрорельеф».

Мезорельеф -- средние формы рельефа, протяженность которых измеряется десятками, реже сотнями метров. Разность высот составляет 10. . . 20 м, иногда более 30 м, например балки, овраги, песчаные гряды и др.

Микрорельеф -- малые формы рельефа с колебаниями высот в пределах 1 м и протяженностью до нескольких десятков метров (небольшие понижения и повышения, степные блюдца, невысокие холмики др. ).

Нанорельеф -- мельчайшие формы рельефа в виде шероховатостей и неровностей поверхности с разницей относительных высот в несколько сантиметров и протяженностью менее 1 м (кочки, борозды, небольшие промоины, песчаная рябь).

Генетическая классификация. Эта классификация основана на объединении форм рельефа в группы в зависимости от их происхождения и наиболее активного фактора рельефообразования в данных условиях. Основные рельефообразующие факторы -- тектонические движения земной коры и климат. Эндогенные процессы создают неровности земной поверхности, а климат влияет на экзогенные процессы, которые стремятся выровнять эти неровности.

Эндогенные процессы создают формы рельефа, обусловленные молодыми тектоническими движениями (вулканические, грязе-вулканические формы и др. )

Экзогенные процессы образуют формы рельефа, обусловленные деятельностью поверхностных текучих вод, силами гравитации, деятельностью снега и льда, талых ледниковых вод, морских, озерных и подземных вод, развитием вечной мерзлоты, деятельностью ветра, животных, растений, человека.

40. Происхождение материков

В 20-е годы XX века Альфредом Вегенером была предложена гипотеза дрейфа материков. Он заметил, что некоторые материки имеют сходные очертания по береговой линии, как будто раньше они представляли единое целое. Изначально гипотеза столкнулась с большим количеством критики, а потому долгое время не признавалась, однако, во второй половине прошлого века с развитием технических средств появились доказательства, подтверждающие её правомерность. На сегодняшний день измерения, производимые со спутников, подтверждают, что отдельные участки земной коры движутся относительно-друг-друга со скоростью несколько сантиметров в год. Эти небольшие расстояния, конечно же, неощутимы на протяжении человеческой жизни и даже всей истории цивилизации, однако, за миллионы лет литосферные плиты перемещаются на столь значительные расстояния, что география планеты меняется до неузнаваемости.

Считается, что около 200 миллионов лет назад на Земле существовал единый суперматерик - Пангея. Он включал в свой состав все современные материки, однако, постепенно он начал раскалываться. В начале он раскололся на два материка: Лавразию (в её составе оказалась современная Северная Америка и Евразия) и Гондвану (она включала Африку, Южную Америку, Индостан, Австралию и Антарктиду). За последующие миллионы лет материки постепенно приняли современные очертания и месторасположение, однако, они не прекратили своего движения. В будущем они продолжат перемещаться, пока рано или поздно снова не образуется новая Пангея, но это произойдет не раньше, чем еще через 200-250 миллионов лет.

Не стоит думать, что материки всегда имели такую форму, как сейчас. Если обратить внимание на карту геологических складчатостей, то можно заметить, что разные участки материков сформировались в разные временные промежутки. В будущем существующие сейчас горы превратятся в равнины, при столкновении литосферных плит на материках сформируются новые горы, а очертания континентов полностью изменятся. По всей видимости, движение литосферных плит происходит из-за циркуляции раскаленной мантии нашей планеты и будет продолжаться до полного её остывания.

41. Тектонические гипотезы. Тектоника литосферных плит. Географические следствия движения литосферных плит

1)_Первая гипотеза возникла во второй половине 18 века и получила название гипотеза поднятий. Ее предложили М. В. Ломоносов, немецкие ученые А. фон Гумбольдт и Л. фон Бух, шотландец Дж. Хаттон. Суть гипотезы в следующем - поднятия гор вызваны подъемом из глубин Земли расплавленной магмы, которая на своем пути оказывала раздвигающее действие на окружающие слои, приводившее к образованию складок, пропастей разной величины. Ломоносов впервые выделил два типа тектонических движений - медленные и быстрые, вызывающие землетрясения.

2) В середине 19 века на смену этой гипотезе пришла гипотеза контракции французского ученого Эли де Бомона. В ее основе была космогоническая гипотеза Канта и Лапласа о происхождении Земли как первоначально раскаленного тела с последующим постепенным охлаждением. Этот процесс приводил к уменьшению объема Земли, и в результате Земная кора сжималась, и возникали складчатые горные сооружения подобные гигантским «морщинам».

3) В середине 19 века англичанин Д. Эйри и священник из Калькутты Д. Пратт открыли закономерность в положениях аномалий силы тяжести - высоко в горах аномалии оказывались отрицательными, т. е. обнаруживался дефицит массы, а в океанах аномалии были положительными. Чтобы объяснить это явление предложили гипотезу, согласно которой земная кора плавает на более тяжелом и вязком субстрате и находится в изостатическом равновесии, которое нарушается действием внешних радиальных сил.

4) Космогоническую гипотезу Канта-Лапласа сменила гипотеза О. Ю. Шмидта о первоначальном твердом, холодном и однородном состоянии Земли. Возникла необходимость иного подхода в объяснении формирования земной коры. Такую гипотезу предложил В. В. Белоусов. Называется она радиомиграционная. Суть этой гипотезы:

1. Основной энергетический фактор - радиоактивность. Разогрев Земли с последующим уплотнением вещества происходил благодаря теплу радиоактивного распада. Радиоактивные элементы на начальных этапах развития Земли распределялись равномерно, и поэтому разогрев был сильным и повсеместным.

2. Нагревание первичного вещества и его уплотнение привело к разделению магмы или ее дифференциации на базальтовую и гранитную. В последней концентрировались радиоактивные элементы. Как более легкая, гранитная магма “всплывала” в верхнюю часть Земли, а базальтовая погружалась вниз. При этом происходила и температурная дифференциация.

Современные геотектонические гипотезы разрабатываются, используя идеи мобилизма. В основе этой идеи лежат представления о преобладании в тектонических движениях земной коры горизонтальных движений.

5) Впервые для объяснения механизма и последовательности геотектонических процессов немецким ученым А. Вегенером была предложена гипотеза горизонтального дрейфа континентов.

1. Сходство очертаний берегов Атлантического океана, особенно в южном полушарии (у Ю. Америки и Африки).

2. Сходство геологического строения континентов (совпадение некоторых региональных тектонических простираний, сходство в составе и возрасте пород и др. ).

гипотеза тектоники литосферных плит или новую глобальную тектонику. Главные положения этой гипотезы:

1. Земная кора с верхней частью мантии образует литосферу, которая подстилается пластичной астеносферой. Литосфера разделена на крупные блоки (плиты). Границами плит являются рифтовые зоны, глубоководные желоба, к которым примыкают разломы, глубоко проникающие в мантию - это зоны Беньофа-Заварицкого, а также зоны современной сейсмической активности.

2. Литосферные плиты горизонтально перемещаются. Это движение определяют два основных процесса - раздвигание плит или спрединг, погружение одной плиты под другую - субдукция или надвигание одной плиты на другую - обдукция.

3. В зону раздвига периодически поступают из мантии базальты. Доказательством раздвига служат полосовые магнитные аномалии в базальтах.

4. В районах островных дуг выделяются зоны скопления очагов глубокофокусных землетрясений, которые отражают зоны погружения плиты с базальтовой океанической корой под континентальную земную кору, т. е. эти зоны отражают зоны субдукции. В этих зонах, вследствие дробления и плавления, часть материала погружается, а другая в виде вулканов и интрузий проникает в континент и тем самым происходит наращивание мощности континентальной коры.

Тектоника литосферных плит (plate tectonics) - современная геологическая теория о движении литосферы. Согласно данной теории, в основе глобальных тектонических процессов лежит горизонтальное перемещение относительно целостных блоков литосферы - литосферных плит. Таким образом, тектоника плит рассматривает движения и взаимодействия литосферных плит. Впервые предположение о горизонтальном движении блоков коры было высказано Альфредом Вегенером в 1920-х годах в рамках гипотезы «дрейфа континентов», но поддержки эта гипотеза в то время не получила. Лишь в 1960-х годах исследования дна океанов дали неоспоримые доказательства горизонтальных движении плит и процессов расширения океанов за счёт формирования (спрединга) океанической коры. Возрождение идей о преобладающей роли горизонтальных движений произошло в рамках «мобилистического» направления, развитие которого и повлекло разработку современной теории тектоники плит. Основные положения тектоники плит сформулированы в 1967-68 группой американских геофизиков - У. Дж. Морганом, К. Ле Пишоном, Дж. Оливером, Дж. Айзексом, Л. Сайксом в развитие более ранних (1961-62) идей американских учёных Г. Хесса и Р. Дигца о расширении (спрединге) ложа океанов. 1). Верхняя каменная часть планеты разделена на две оболочки, существенно различающиеся по реологическим свойствам: жесткую и хрупкую литосферу и подстилающую её пластичную и подвижную астеносферу. 2). Литосфера разделена по плиты, постоянно движущиеся по поверхности пластичной астеносферы. Литосфера делится на 8 крупных плит, десятки средних плит и множество мелких. Между крупными и средними плитами располагаются пояса, сложенные мозаикой мелких коровых плит. 3). Различают три типа относительных перемещений плит: расхождение (дивергенция), схождение (конвергенция) и сдвиговые перемещения. 4). Объём поглощённой в зонах субдукции океанской коры равен объёму коры, возникающей в зонах спрединга. Это положении подчёркивает мнение о постоянстве объёма Земли. 5). Основной причиной движения плит служит мантийная конвекция, обусловленная мантийными теплогравитационными течениями.

Источником энергии для этих течений служит разность температуры центральных областей Земли и температуры близповерхностных её частей. При этом основная часть эндогенного тепла выделяется на границе ядра и мантии в ходе процесса глубинной дифференциации, определяющего распад первичного хондритового вещества, в ходе которого металлическая часть устремляется к центру, наращивая ядро планеты, а силикатная часть концентрируются в мантии, где далее подвергается дифференциации. 6). Перемещения плит подчиняются законам сферической геометрии и могут быть описаны на основе теоремы Эйлера. Теорема вращения Эйлера утверждает, что любое вращение трёхмерного пространства имеет ось. Таким образом, вращение может быть описана тремя параметрами: координаты оси вращения (например, её широта и долгота) и угол поворота.

Географические следствия движения Лит плит(Повышается сейсмическая активность, образуются разломы, появляются хребты, и так далее). В теории тектоники плит ключевое положение занимает понятие геодинамической обстановки -- характерной геологической структуры с определённым соотношением плит. В одной и той же геодинамической обстановке происходят однотипные тектонические, магматические, сейсмические и геохимические процессы.

42. Материки и части света

Материки и части света. Всю сушу поверхности Земли подразделяют не только на материки, но и на части света. В обыденных разговорах их часто путают. Возможно, потому, что материков, как и частей света, шесть. Однако понятия «материки» и «части света» совершенно различны не только по смыслу, но и по времени возникновения. Делить сушу на части света люди стали ещё в античную эпоху, значительно раньше, чем на материки. Части света -- участки суши, которые выделялись учёными на основе их знаний об истории, культуре и географии этих районов Земли. Сколько сейчас частей света? Количество частей света менялось по мере того, как человек, изучая свою планету, открывал всё новые и новые земли. Сейчас выделяют шесть частей света: Европа, Азия, Африка, Америка, Австралия и Антарктида. Границы частей света проводятся таким образом, что они включают в себя материки или их части, а также прилегающие острова. Материки и части света Понятие «часть света» иногда считают устаревшим. Но это далеко не так. Оно продолжает играть очень большую роль в жизни людей. Например, в Европе многие государства, оставаясь независимыми, объединились в Европейский союз для совместной хозяйственной деятельности. У этого союза есть даже своё правительство -- Европейский парламент. Страны, находящиеся в других частях света, не могут быть приняты в этот союз. Есть и другие объединения государств, основанные по принципу принадлежности к определённой части света. В Америке это Организация американских государств, включающая 35 стран. В Африке -- Африканский Союз, в который входят 53 страны.

43. Горные страны

Горные страны (или горные системы) -- крупные горные сооружения, которые состоят из горных хребтов -- линейно вытянутых горных поднятий, пересекающихся склонами. Точки соединения и пересечения горных хребтов образуют горные узлы. Это обычно наиболее высокие части горных стран. Понижение между двумя горными хребтами называют горной долиной.

Нагорья -- участки горных стран, состоящие из сильно разрушенных хребтов и высоких равнин, покрытых продуктами разрушения. По абсолютной высоте выделяют три типа гор. 1. Низкие горы -- абсолютная высота от 500 до 800 м, крутизна склонов 5-10°, округлые, сглаженные формы вершин, склонов. Но встречаются и резкие, скалистые формы. Округлые горы -- Среднего Урала, Предуралья, Кольского полуострова и Карелии, с резкими формами -- отроги Тянь-Шаня, хребты Закавказья, предгорья Главного Кавказского хребта. 2. Средневысотные горы (среднегорья) высотой от 800 до 2000 м. Средняя крутизна склонов 10-25°, формы рельефа очень разнообразные. Мягкие формы рельефа характерны для гор Южного и Северного Урала, Крымских, Копет-Дага и др. Остроконечные, пикообразные вершины, острые гребни, крутые скалистые вершины -- горы Полярного Урала, Новой Земли и др. 3. Высокие горы (высокогорья) -- выше 2000 м, крутизна склонов более 25°. Высокогорная зона сплошь скалистая, гребни зазубрены, характерны острые вершины и ледники. Особенно высоко поднимаются отдельные вершины гор. Например, наибольшей высоты достигают в Гималаях Джомолунгма (Эверест) -- 8848 м, Чогори -- 8611 м.

44. Равнины. Классификации равнин

Равнины -- самый распространенный тип рельефа земной поверхности. На суше равнины занимают около 20% площади, наиболее обширные из них приурочены к платформам и плитам. Все равнины характеризуются малыми колебаниями высот и незначительными уклонами (склоны достигают 5°). По абсолютной высоте различают следующие равнины: низменности -- абсолютная высота их от 0 до 200 м (Амазонская); возвышенности -- от 200 до 500 м над уровнем океана (Среднерусская); нагорные, или плоскогорья -- свыше 500 м над уровнем океана (Средне-Сибирское плоскогорье); равнины, лежащие ниже уровня океана, называются депрессиями (Прикаспийская). По общему характеру поверхности равнины бывают горизонтальные, выпуклые, вогнутые, плоские, холмистые. По происхождению равнин различают следующие типы: морские аккумулятивные (см. Аккумуляция). Такова, например, Западно-Сибирская низменность с ее осадочным чехлом из морских молодых напластований; материковые аккумулятивные. Они образовались следующим образом: у подножия гор отлагаются выносимые с них потоками воды продукты разрушения горных пород. Такие равнины имеют небольшой наклон к уровню моря. К ним чаще всего относят краевые низменности; речные аккумулятивные. Они образуются вследствие отложения и накопления рыхлых пород, принесенных рекой (Амазонская); абразионные равнины (см. Абразия). Они возникли в результате разрушения берегов волноприбойной деятельностью моря. Эти равнины возникают тем быстрее, чем слабее горные породы и чаще волнения, сильнее ветры; структурные равнины. Они имеют очень сложное происхождение. В далеком прошлом они были горными странами. В течение миллионов лет горы разрушались внешними силами, иногда до стадии почти равнин (пенепленов), затем в результате тектонических движений в земной коре возникли трещины, разломы, по которым излилась на поверхность магма; она, как броня, прикрыла прежние неровности рельефа, ее же собственная поверхность сохранилась ровной или ступенчатой в результате излияния траппов. Это и есть структурные равнины.

Примером служит Большая пустыня Виктория. Нагорные плато высотой выше 500м, такие, как плато Устюрт, Великие равнины Северной Америки и другие. Поверхность равнины бывает наклонной, горизонтальной, выпуклой или вогнутой. По типу поверхности различают равнины: холмистые, волнистые, увалистые, ступенчатые. Как правило, чем выше равнины, тем больше они расчленены. Виды равнин также зависят от истории развития и их строения: аллювиальные долины, такие как, Великая Китайская равнина, пустыня Каракумы и т. д. ; ледниковые долины; водно-ледниковые, например Полесье, предгорья Альп, Кавказа и Алтая; плоские низменные морские равнины. Такие равнины представляют собой узкую полосу вдоль побережий морей и океанов. Это такие равнины, как Прикаспийская и Причерноморская. Есть равнины, которые возникли на месте гор после их разрушения. Они сложены твердыми кристаллическими породами и смяты в складки. Называются такие равнины денудационными. Примерами их могут служить Казахский мелкопесочник, равнины Балтийского и Канадского щитов.

Равнины по структуре

По структуре равнины классифицируют на плоские и холмистые.

Плоские равнины

Если участок суши имеет ровную поверхность, то говорят, что это плоская равнина (рис. 64). Примером плоской равнины могут служить отдельные участки Западно-Сибирской низменности. Плоских равнин на земном шаре мало.

Холмистые равнины

Холмистые равнины (рис. 65) встречаются чаще плоских. От стран Восточной Европы до Урала протянулась одна из самых больших холмистых равнин земного шара -- Восточно-Европейская, или Русская. На этой равнине можно встретить и холмы, и овраги, и плоские участки.

45. Карстовые формы рельефа. Зональные типы карста

Карст-- совокупность процессов и явлений, связанных с деятельностью воды и выражающихся в растворении горных пород и образовании в них пустот, а также своеобразных форм рельефа, возникающих на местностях, сложенных сравнительно легко растворимыми в воде горными породами -- гипсом, известняком, мрамором, доломитом и каменной солью.

Карстовый рельеф существенно различается в умеренных и тропических широтах. В умеренных широтах карстовые процессы зависят от глубины залегания грунтовых вод, которая для карста является базисом денудации. По этому признаку выделяют мелкий и глубокий карст. Для мелкого карста характерны быстрые темпы развития, но меньшая пересеченность местности. Глубокий карст развивается дольше, но при этом образуются глубокие понижения на поверхности и многочисленные пещеры.

По месту расположения карстовых форм различают поверхностный и глубинный (подземный) карст. В свою очередь, поверхностный карст в зависимости от обнаженности на поверхности карстующихся пород подразделяется на два типа: открытый (голый, средиземноморский), когда карстующие-ся породы залегают непосредственно на поверхности, присущ горным территориям, где лучше обнаженность коренных пород; и покрытый (восточноевропейский), когда карс-тующиеся породы залегают на некоторой глубине под рыхлыми некарстующимися отложениями.

К поверхностным формам карста относятся карры (шратты), воронки, котловины (увала), полья.

Карры -- комплекс узких борозд глубиной 1--2 м, отделенных друг от друга острыми гребнями. Карры -- формы микрорельефа, которые образуются за счет растворения и механического разрушения поверхностными водами трещин пород.

Воронки широко распространены в условиях и голого, и покрытого карста, как на междуречьях, так и по днищам балок. Это округлые, обычно конусообразные понижения разного размера (до десятков, реже сотен метров в диаметре) и разной глубины (от первых метров до десятков метров). Маленькие плоскодонные воронки называются блюдцами. При соединении множества воронок за счет разрушения перемычек между ними образуются обширные замкнутые понижения -- котловины, или увала. У них обычно крутые фестончатые склоны, неровное дно, большие размеры: в длину -- километры, в ширину -- сотни метров, глубиной -- первые десятки метров.

Самые крупные карстовые формы -- по-лья напоминают грабен в миниатюре. Это обширные продолговатые замкнутые понижения площадью более 200--300 км , глубиной сотни метров, с крутыми склонами, с холмами-останцами на днище, с ручьями и даже деревнями. Самые крупные полья -- Ливанское площадью 379 км2 в Боснии, Попово -- 180 км в Герцеговине. По-видимому, они образуются при слиянии котловин вдоль линий тектонических разломов, т. е. предопределены тектоникой.

Подземные формы карста -- колодцы, шахты, пропасти, пещеры.

Карстовые колодцы образуются в результате обрушения кровли над подземной пропастью. Колодцы имеют цилиндрическую форму и размеры до 20 м в ширину и глубину.

Шахты -- узкие, глубокие (сотни метров) каналы-трубы. Стволы их могут быть прямолинейные, ломаные, изогнутые. Образуются в результате расширения каналов-трещин, причем нередко закладываются на пересечении нескольких систем трещиноватости.

Комбинации естественных шахт с горизонтальными и наклонными пещерами обычно называют карстовыми пропастями. Глубочайшая карстовая пропасть мира -- Жан-Бернар глубиной 1535 м в Савойских Альпах Франции.

Пещеры -- полости разнообразной формы и величины внутри горных пород, открывающиеся на земную поверхность одним или несколькими отверстиями. Образование пещер связано с интенсивной растворяющей способностью воды в трещинах породы. Расширяя их, вода создает сложную систему каналов.

. По структурным условиям выделяются два класса современного карста: равнинный и горный. В пределах этих классов в зависимости от геологического строения, истории развития территории карст и связанные с ним формы рельефа подразделяются на ряд По составу пород выделяются карбонатный, сульфатный, галоидный (соляной) и переходные между ними типы карста (карбонатно-сульфатный и др. ). Внутри литологических типов выделяются подтипы, например, в карбонатном карсте выделяется известняковый, меловой,

доломитовый и др. На основании того, развивается ли карст в настоящее время на поверхности или под покровом каких-либо отложений, выделяют в первом случае голый, или средиземноморский, карст, а во втором -- покрытый, или восточно-европейский (русский), карст.

По возрасту карст разделяется на современный (развивающийся) и древний (не развивающийся), или ископаемый. Все представленные классы и типы карста развиты во всех климатических поясах земного шара. Широко они распространены и на территории Русской равнины, где выделяется восемь карстовых областей, включающих ряд провинций и округов с различными типами карста. На карте видно, что на большей части Русской равнины развит карбонатный карст, преимущественно известняковый. На меньшей площади и, главным образом, в южных районах развит меловой карст. Несмотря на разнообразие типов карста, для всех них характерны одни и те же или близкие формы рельефа.

46. Физические и химические свойства воды в Мировом океане

Химические свойства вод океана

Теоретически не растворимых в воде веществ не существует, поэтому в морской воде содержатся почти все элементы таблицы Менделеева. Правда, некоторые элементы находятся в столь малых количествах, что их присутствие обнаруживается только в морских организмах, собирающих эти элементы из окружающей их морской воды. Таковы, например, кобальт, никель и олово, найденные в крови голотурий, омаров, устриц и других животных. Присутствие некоторых других элементов доказывается лишь их наличием в морских отложениях.

Среднее количество растворенных в водах Мирового океана твердых веществ составляет около 3, 5% по весу. Больше всего в морской воде содержится хлора -- 1, 9%. натрия -- 1, 06%. магния -- 0, 13%, серы --0, 088%, кальция -- 0, 040%, калия -- 0, 038%, брома - 0, 0065%, углерода -- 0, 003%. Содержание остальных элементов, в том числе биогенных и микроэлементов, ничтожно мало, менее 0, 3%. В водах океана обнаружены драгоценные металлы, но концентрация их незначительна, и при общем большом количестве в океане (золота -- 55 * 105 т, серебра -- 137 * 106 т) добыча их нерентабельна. Главным признаком, отличающим воды Мирового океана от вод суши, является их высокая соленость. Количество граммов веществ, растворенных в 1 литре воды, называют соленостью. Морская вода -- это раствор 44 химических элементов, но первостепенную роль в ней играют соли. Поваренная соль придает воде соленый вкус, а магниевая -- горький. Соленость выражается в промилле (%о). Это тысячная доля числа. В литре океанической воды растворено в среднем 35 граммов различных веществ, значит, соленость будет 35%о.

Соленость воды в Мировом океане не везде одинакова. В открытой части она изменяется в пределах 33--37°/оо и зависит от климатических условий (разности испарения и количества выпадающих осадков). Поэтому в ее распределении четко проявляются черты широтной зональности, что позволяет картировать эту характеристику (карты изогалин). В отдельных районах широтная зональность нарушается влиянием переноса солей течениям. Средняя соленость на поверхности океанов различна. Наибольшую среднюю соленость имеет Атлантический океан -- 35, 3°/0о, наименьшую -- Северный Ледовитый -- 32%о (в приустьевых районах до 20°/оо).

Газы в воде океана. Вода поглощает (растворяет) газы, с которыми она соприкасается. Поэтому в океанической воде содержатся все атмосферные газы, а также газы, приносимые водами рек, выделяющиеся при химических и биологических процессах, при подводных извержениях. Общее количество растворенных в воде газов невелико, но они играют решающую роль в развитии всей органической жизни морей и океанов.

Углекислый газ, в отличие от кислорода и азота, находится в воде океана в основном в связанном виде, в виде углекислых соединений -- карбонатов и бикарбонатов. Запасы углекислоты в океане поддерживаются дыханием организмов и растворением известковых пород дна и берегов, а также современных органогенных отложений (скелетов, раковин и т. д. ). Значительные количества углекислого газа поступают в океан при подводных вулканических извержениях. Как и кислород, углекислый газ растворяется быстрее в холодной воде. При повышении температуры вода отдает углекислый газ атмосфере, при понижении -- поглощает его, поэтому в тропиках вода выделяет углекислый газ в атмосферу, в полярных широтах, наоборот, углекислый газ из атмосферы поступает в воду.

Физические свойства вод океана

Плотность. Одной из важнейших характеристик морской воды является плотность. Плотностью морской воды в океанографии принято называть отношение массы единицы объема воды при той температуре, которую она имела в момент наблюдений, к массе единицы объема дистиллированной воды при 4° С, т. е. при температуре ее наибольшей плотности. Плотность морской воды существенно растет с увеличением солености. Возрастанию плотности поверхностных слоев воды способствует охлаждение, испарение и образование льда. В открытом океане плотность, как правило, определяется температурой и поэтому от экватора к полюсам растет. С глубиной плотность воды в океане увеличивается.

Давление и сжимаемость. Вода значительно плотнее воздуха. Поэтому изменение давления с увеличением глубины в океане происходит гораздо быстрее, чем в атмосфере. На каждые 10 м глубины давление увеличивается на 1 атм. Нетрудно подсчитать, что на глубинах порядка 10 км давление достигает 1 тыс. атм.

Однако воздействие давления воды на живые глубоководные организмы незаметно, так как чрезвычайно мало сжатие воды, т. е. Уменьшение ее удельного веса.

Оптические свойства морской воды. Лучистая энергия Солнца, проникая в толщу воды, рассеивается и поглощается. От степени ее рассеивания и поглощения зависит прозрачность воды. Под прозрачностью воды понимают глубину, на которой белый стандартный диск диаметром 30 см (диск Секки) перестает быть видимым с поверхности моря. В Саргассовом море эта глубина достигает 67 м, в Средиземном -- 50 м, в Черном -- 25 м, в Азовском -- Зм. Прозрачность зависит от содержания взвешенных частиц в морской воде. Поэтому наименьшая прозрачность наблюдается в прибрежной части, особенно после штормов. Значительно уменьшается прозрачность воды в период массового развития планктона, а также во время таяния льдов.

Распространение звука в океане. Скорость звука в океане зависит от сжимаемости воды, которая определяется температурой, соленостью и давлением. А так как соленость и температура воды в Мировом океане меняются от места к месту и от сезона к сезону, то и условия распространения звука в море меняются. Скорость звука в океанах может колебаться от 1400 до 1550 м/с- Максимальные скорости приурочены к глубинам 1200--1300 м. На этом уровне в воде существует своеобразный “звуковой канал”, в котором звук распространяется, как в “трубе”, на очень большие расстояния без потери энергии. Так, во время опытов в Атлантическом океане сигналы от взрывов бомб массой 0, 2, 1, 8, и 2, 7 кг прослушивались на оси звукового канала соответственно на расстоянии 750, 2300 и 3100 миль.

47. Движение вод в океане. Волны, приливы, течения

Движение вод. Это движение вызывают различные причины и прежде всего ветер. Он возбуждает поверхность течения в океане, которые переносят огромные массы воды из одних районов в другие. Однако непосредственное влияние ветра распространяется на сравнительно небольшое (до 300 м) расстояние от поверхности. Подвижность вод океана проявляется и в вертикальных колебательных движениях - таких, например, как волны и приливы. С последними связаны и горизонтальные движения воды - приливные течения. Ниже в толще воды и в придонных горизонтах перемещение происходит медленно и имеет направления, связанные с рельефом дна.

Поверхностные течения образуют два больших круговорота, разделенных противотечением в районе экватора. Водоворот северного полушария вращается по часовой стрелке, а южного - против. Баланс между вращающей парой сил среднего поля ветра и результирующими течениями складывается на площади всего океана. Кроме того, течения аккумулируют огромное количество энергии. Поэтому сдвиг в поле среднего ветра не приводит автоматически к сдвигу больших океанических водоворотов.

Морская волна.

Волна (Wave, surge, sea) -- образуется благодаря сцеплению частиц жидкости и воздуха; скользя по гладкой поверхности воды, поначалу воздух создаёт рябь, а уже затем, действует на ее наклонные поверхности, развивает постепенно волнение водной массы. Опыт показал, что водяные частицы не имеют поступательного движения; перемещается только вертикально. Морскими волнами называют движение воды на морской поверхности, возникающее через определённые промежутки времени.

Структура морской волны

Высшая точка волны называется гребнем или вершиной волны, а низшая точка -- подошвой. Высотой волны называется расстояние от гребня до её подошвы, а длина это расстояние между двумя гребнями или подошвами. Время между двумя гребнями или подошвами называется периодом волны. Сила непрерывно разбивающихся волн по-разному изменяет форму берега. Разливающиеся и накатывающиеся волны намывают берег и поэтому называются конструктивными. Волны, обрушивающиеся на берег, постепенно разрушают его и смывают защищающие его пляжи. Поэтому они называются деструктивными.

4. Океанические течения. Ветровые течения Плотностные течения Морские течения В океанах и морях в определенных направлениях на расстояния в тысячи километров перемещаются огромные потоки воды шириной в десятки и сотни километров, глубиной в несколько сотен метров. Такие потоки -- «реки в океанах» -- называются морскими течениями. Движутся они со скоростью 1-3 км/ч, иногда до 9 км/ч. Причин, вызывающих течения, несколько: например, нагревание и охлаждение поверхности воды, осадки и испарение, различия в плотности вод, однако наиболее значимой в образовании течений является роль ветра. Течения по преобладающему в них направлению делятся на зональные, идущие на запад и на восток, и меридиональные -- несущие свои воды на север или юг. В отдельную группу выделяют течения, идущие навстречу соседним, более мощным и протяженным. Такие потоки называют противотечениями. Те течения, которые изменяют свою силу от сезона к сезону в зависимости от направления прибрежных ветров, называются муссонными. Среди меридиональных течений наиболее известен Гольфстрим. Он переносит в среднем каждую секунду около 75 млн. тонн воды. Для сравнения можно указать, что самая полноводная река мира Амазонка переносит каждую секунду лишь 220 тысяч тонн воды. Гольфстрим переносит тропические воды к умеренным широтам, во многом определяя климат, а значит, и жизнь Европы. Именно благодаря этому течению Европа получила мягкий, теплый климат и стала землей обетованной для цивилизации, несмотря на свое северное положение.

48. Реки. Исток, устье, эстуарий и дельта реки. Типы речных долин. Меандр. Географическая зональность в питании рек

Реки -- постоянные или временные потоки воды, текущие в выработанном ими углублении рельефа, питающиеся за счет стока с их водосбора. Всякая река имеет исток, то есть то место, где она начинается. Истоком реки может быть выход подземных вод (Волга), родник, болото, озеро (Ангара). В высоких горах реки, как правило, начинаются с ледников (Амазонка). Место впадения реки в другую реку, озеро или море называют устьем. река течет в понижении в рельефе, которое называется речной долиной. На дне ее есть углубление, по которому течет река. Это углубление называется руслом. Во время разлива река выходит из берегов и затопляет пониженную часть речной долины, которая называется поймой реки.

Исток реки - начало реки, соответствующее тому месту, с которого начинается постоянное течение воды в русле. Истоком реки часто является родник, болото, озеро или ледник.

Исток Волги, самой крупной реки Европы, находится на Валдайской возвышенности, где она вытекает из ключа в поселке Волговерховье Осташковского района Тверской области. Но Валдайская возвышенность является истоком и для других крупных рек.

Например, исток реки Западная Двина (Даугава) находится в болотах Валдайской возвышенности, примерно в сорока километрах южнее истока Волги, в небольшом озере Корякино около поселка Щеверово Пеновского района Тверской области.

Устье реки -- это место, где река заканчивается, впадая в другой, более крупный водоем: реку, озеро, море, океан. Русло - путь, углубление, по которому течет водный поток. Русло относительно фиксировано, так как река со временем может частично менять свое русло, оставляя пустые ямы, впадины -- меандры.

Эстуамрий - обобщённое название полузакрытых водоёмов в устьях рек, которые связывают реку и её дельту с морем и в которых пресные речные воды смешиваются с солоноватыми или солёными морскими. Наличие такой зоны смешения - главная черта эстуариев. К эстуариям относятся узкие морские заливы, лиманы, лагуны, собственно приливные эстуарии.

Термин «эстуарий» происходит от латинского слова «aestuarium», означающего «затопляемое устье реки», которое само является производным от «aestus» -- «кипение», «волнение», «прилив». По-видимому, впервые этот термин применили римляне, наблюдавшие бурное течение во время приливов в устьях рек Галлии и Британских островов.

Эстуарий часто отделён от открытого моря крупной аккумулятивной формой - береговым баром, косой, пересыпью, барьерными островами. Поэтому водообмен эстуария с открытым морем нередко затруднен.

Демльта -- сложенная речными наносами низменность в низовьях реки, прорезанная разветвлённой сетью рукавов и протоков. Дельты, как правило, представляют собой особую миниэкосистему как на планете в целом, так и в бассейне конкретной реки в частности.

Дельта, находящаяся не у устья реки, а, например, в среднем, или верхнем её течении, называется внутренняя дельта.

Морфологические типы речных долин.

При интенсивном врезании возникают долины типа теснины, ущелья или каньона. Теснина - глубоко врезанная эрозионная форма в почти вертикальными склонами. Ущелье отличается от теснины V-образным профилем, а каньон от ущелья - ступенчатостью склонов.

От них резко отличаются ассиметричные речные долины, образование которых часто связано с моноклинальным залеганием пород.

В более поздние стадии развития долины образуется ящикообразный поперечный профиль с широким плоским дном, где русло занимает лишь его небольшую часть.

Сквозная долина - резкое сужение речной долины при пересечении ею горного хребта или крупной возвышенности.

Погребенная долина - бывшая долина реки. Погребенные долины не находят прямого отражения в рельефе, а оказывают косвенное воздействие на его облик.

Тектонические типы долин:

А--синклинальная долина; Б-- антиклинальная долина; В -- моноклинальная долина; Г -- долина, заложившаяся вдоль линии разлома; Д--долина-грабен



Также в зависимости от соотношения осей геологических структур и направления долин различают продольные, поперечные и диагональные.

Меамндр (от греч. МбЯбндспт -- древнее название извилистой реки Большой Мендерес в Малой Азии, сейчас в Турции) -- плавный изгиб русла (равнинной) реки.

Вогнутый (внешний) берег меандра обычно более крутой, а выпуклый (внутренний) -- более пологий [1]. Иногда река спрямляет своё русло, и тогда на месте прежнего русла образуется старица. Тип русловых процессов, заключающийся в закономерном развитии речного русла с меандрами, называется меандрирование.

ПИТАНИЕ РЕКИ (русск. ) -- приток воды в реку (водоток) от разных источников. Главные типы питания рек: 1. Дождевое -- типичное для всех рек экваториального географического пояса и большинства в субэкваториальном, тропическом и субтропическом поясах. 2. Снеговое -- основное для рек в умеренном и субарктическом поясах. 3. Ледниковое -- для арктического и антарктического поясов и высокогорий. 4. Подземное (грунтовое) -- для областей, в умеренно континентальных зонах, для рек предгорий. 5. Озерное -- для рек, вытекающих из крупных озер (Ангара, Нева, Маккензи и другие). 6. Смешанное -- дождевое, снеговое, грунтовое -- для многих областей умеренных поясов и муссонных.

Водный режим

Закономерно повторяющиеся изменения во времени взаимосвязанных характеристик водного потока - расхода и уровня воды, уклона водной поверхности, скоростей течения - определяют водный режим реки. В водном режиме выделяются годовые циклы, отражающие внутригодовое изменение климатических элементов и неравномерность поступления воды в течение года, а также изменения от года к году, обусловленные многолетними колебаниями стока.

. На равнинной территории природные факторы изменяются зонально. Соответственно зонально изменяется водный баланс и режим рек. Различают следующие гидрологические зоны (по В. А. Троицкому): очень влажная (тундровая), избыточного увлажнения (лесная), переменного увлажнения (лесостепь), полусухая (степная и полупустынная) и сухая (пустынная).

В горных областях ясно выражена высотная поясность климатов и ландшафтов и соответственно вертикальная гидрологическая зональность. В каждой зоне можно выделить районы, внутри которых однородность гидрологического режима проявляется более четко, чем во всей зоне.

В пределах каждой зоны или гидрологического района реки имеют общие черты водного режима, обусловленные общностью условий формирования стока. Эта общность проявляется в закономерном чередовании периодов повышенной и пониженной водности внутри года, называемых фазами водного режима. Вместе с тем отдельные реки, протекающие в пределах зоны, могут существенно отличаться по режиму, что обусловлено особенностями речного бассейна, являющимися азональными.

Азональные факторы режима рек. К числу их относятся: рельеф бассейна, геологическое строение, степень облесенности, озерность и заболоченность. Известное влияние оказывает также размер бассейна, его форма, а в горах - ориентация склонов по отношению к странам света и влагоносным воздушным потокам. Влияние всех этих факторов сказывается на режиме двояко: они изменяют климатические условия - осадки, температуру воздуха, испарение, а с другой стороны, влияют на добегание воды со склонов в русла и потери на инфильтрацию. Ниже будет показано влияние факторов подстилающей поверхности на отдельные фазы водного режима.

49. Подземные воды. Грунтовые воды. Артезианские воды

Подземные воды -- это воды, находящиеся в верхней части земной коры (до глубины 12-16 км) в жидком, твердом и парообразном состояниях. Основная масса их образуется вследствие просачивания с поверхности дождевых, талых и речных вод.

Глубина их залегания, направление и интенсивность движения зависят от водопроницаемости пород. К водопроницаемым породам относят галечники, пески, гравий. К водонепроницаемым (водоупорным), практически не пропускающим воду -- глины, плотные без трещин горные породы, мерзлые грунты. Слой горной породы, в котором заключена вода, называется водоносным.

Классификация подземных вод по типу водонасыщенных грунтов: -поровые, залегающие в песках;-трещинные, наполняющие пустоты твердых скальных пород;-карстовые, находящиеся в известняках, гипсах и подобных им водорастворимых породах. Вода, универсальный растворитель, активно поглощает вещества, входящие в состав пород, и насыщается солями и минералами. В зависимости от концентрации растворенных в воде веществ различают пресную, солоноватую, соленую воду и рассолы. На подземные воды приходится около 2 % от объема всей гидросферы планеты. Под термином «запасы подземных вод» подразумевается: Количество воды, содержащееся в водонасыщенном слое грунта -- естественные запасы. Пополнение водоносных горизонтов происходит за счет рек, атмосферных осадков, перетока воды из других водонасыщенных пластов. При оценке запасов подземных вод учитывается среднегодовой объем подземного стока. Объем воды, который может быть использован при вскрытии водоносного горизонта -- упругие запасы. Еще один термин -- «ресурсы» -- обозначает эксплуатационные запасы подземных вод или объем воды заданного качества, который возможно добыть из водоносного горизонта в единицу времени.

Грунтомвые воды образуют водоносный горизонт на первом от поверхности водоупорном слое. В связи с неглубоким залеганием от поверхности уровень грунтовых вод колеблется по сезонам года: то повышается после выпадения осадков или таяния снега, то понижается в засушливое время. В суровые зимы грунтовые воды могут промерзать. Эти воды в большей мере подвержены загрязнению. Они образуются за счет насыщения атмосферными осадками, водами рек и озер, притоком поверхностных вод. Из всех видов грунтовых вод особое место занимает так называемая "верховодка" - сезонное скопление вод в верхнем водонасыщенном слое грунта над водоупорными глинистыми или суглинистыми породами.

Уровень грунтовых вод определяется весной, когда он наиболее высокий, когда таяние снега, выпадавшего всю зиму, происходит очень интенсивно. Высокий уровень грунтовых вод может возникнуть и осенью, во время затяжных дождей. Уровень грунтовых вод определяется замером расстояния от поверхности грунта до зеркала воды в ближайших колодцах или в скважинах. В отдельных случаях, грунтовая вода выходит в виде ключей на поверхность. В зависимости от уровня подземных вод пучинистые явления проявляются в течение сезона по разному. Высокий уровень грунтовых вод мешает и обустройству участка, его озеленению. Грядки приходится поднимать, фруктовые деревья - высаживать на возвышении. Высокий уровень грунтовых вод мешает строительству и эксплуатации сооружений. Если подошва фундамента находится ниже уровня грунтовых вод, то в процессе выемки грунта он начинает размываться, теряя свою несущую способность. При высоком уровне грунтовых вод кессоны погребов или подвалов загружаются силами гидростатического давления, и весьма значительными. От этих сил стенки и пол кессонов могут разрушиться, потеряв свою герметичность.

Артезианские воды - это подземные воды, заключённые между водоупорными слоями и находящиеся под гидравлическим давлением. Поэтому их часто называются напорными. Обычно встречаются в пределах определенных геологических структур (впадин, мульд, флексур и др. ), образуя артезианские бассейны. При вскрытии буровой скважиной или шурфом артезианские воды поднимаются выше кровли водоносного пласта, иногда фонтанируют. Источники артезианского типа относятся к важнейшим полезным ископаемым. Обычно залегают на глубине от 100 до 1000 метров. Артезианские воды проходят в почве длинный путь, фильтруются, освобождаются от микробов, обогащаются минеральными солями, имеют довольно постоянную температуру, зависящую от глубины залегания водоносного пласта, постоянный минеральный состав. Артезианские воды наиболее безопасны для употребления человеком. А также детьми, потому что интенсивность водообмена у детей гораздо интенсивнее, чем у взрослого человека. Вода на Земле - это замкнутая система, поэтому на качество воды и ее свойства влияет наличие в зоне скважины промышленных предприятий, атомных электростанций, автодороги, свалок, химических предприятий, химчисток, АЗС, животноводческой деятельности, сельскохозяйственной.

Отличие артезианской воды от грунтовой:

1. глубина залегания грунтовых вод составляет от пяти до пятидесяти метров, что во много раз меньше залегания артезианских вод (от ста до трехсот метров);

2. грунтовые воды чаще всего соленые или загрязненные, артезианская вода всегда чистая и пресная;

3. артезианская вода из скважин идет самотеком, прилагать усилия для ее добычи обычно не нужно, грунтовые воды нужно выкачивать насосом и, при исчерпании определенного объема, ждать нового наполнения резервуаров.

4. артезианские воды не участвуют в водообмене с поверхностью земли;

5. состав артезианской воды зависит только от состава пластов земной коры и времени залегания между ними, в то время как на грунтовые воды влияют атмосферные осадки, климатические изменения и загрязнения окружающей среды.

50. Минеральные и термальные воды

Скважины, где добываются минеральные воды, составляют отдельную группу источников подземных вод. Минеральная вода отличается повышенным содержанием активных элементов минерального происхождения и особыми свойствами, обусловливающими их лечебное воздействие на человеческий организм. Минеральные воды Крыма различны по солевому (ионному) у. газовому составу: некоторые из них термальные -- теплые и горячие (термы). Они представляют значительный интерес как в научном, так и в практическом отношении. Воды могут быть использованы в качестве питьевых лечебных вод и в бальнеологических целях. Однако пока они используются еще в малой степени. По геолого-структурным условиям и составу присутствующих в недрах Крымского полуострова минеральных к термальных вод выделены три крупные гидрогеологические области:

А. Гидроминеральная складчатая область горного Крыма с преимущественным развитием сульфатных и хлоридных, частью термальных (в глубине) минеральных вод, газирующих азотом, в подчиненном значении метаном, сероводородом и редко углекислотой.

Б. Керченская гидроминеральная область распространения сероводородных, азотных и метановых холодных вод в третичных и нижележащих отложениях (в отдельных источниках содержится углекислота).

В. Гидроминеральная область равнинного Крыма сероводородных, азотных, метановых и смешанного газового состава солоноватых и соленых вод, холодных в верхних и термальных в глубоких частях артезианских бассейнов.

Термальные и гипертермальные (с температурой свыше 400 С) воды залегают в регионах с активной подземной вулканической деятельностью. Термальные воды используются в качестве теплоносителя для систем отопления жилых домов и промышленных зданий и на геотермальных электростанциях. Отличительной особенностью термальных вод считается повышенное содержание минералов и насыщенность газами.

Термальные воды выходят на поверхность в виде многочисленных горячих источников (температура до 50-90 °С), а в районах современного вулканизма проявляют себя в виде гейзеров и паровых струй (здесь скважинами на глубине 500-1000 м вскрываются воды с температурой 150-250 °С), дающих при выходе на поверхность пароводяные смеси и пары (Паужетка на Камчатке, Большие Гейзеры в США, Уайракей в Новая Зеландии, Лардерелло в Италии, гейзеры в Исландии и др. ).

...