Увлекательная география

Осенью частым гостем на ледяном куполе, где расположилась наша станция, был туман. Он то медленно наплывал снизу, с моря, то накатывался высоким валом откуда-нибудь с соседних ледников. Чаще всего мы принимали за туман обычные слоистые облака, проходившие немного ниже вершины нашего купола.

За туманом интересно было наблюдать со стороны, когда он, заполняя бухту, шевелился внизу подобно мохнатому фантастическому зверю или когда сплошной стеной неподвижно застывал на куполе всего в каких-нибудь ста шагах. Мир разделялся тогда на две половины: одна ослепительно сияла на солнце, другая казалась непроницаемой для света. Осенью солнце стоит низко над горизонтом, его лучи косо впиваются в туманную массу и окрашивают ее в цвета нежнейших, только в Арктике возможных оттенков, – розового, зеленоватого, голубого, бледно-фиолетового.

Стояла редкая в мире ледников тихая погода с легким морозцем. Термометры нашей метеостанции показывали не более 10 °C.

Над головой сияло ясное небо, низко, почти у самого горизонта, висело солнце. И вдруг на стене из тумана я увидел свою огромную увеличенную тень. Как и подобает тени, она повторяла за мной все мои движения.

Но в теневом моем изображении была одна странная деталь. Вокруг головы тени распространялось яркое разноцветное сияние. Оно состояло из белого ореола и двух концентрических колец. На внутренней стороне каждого кольца голубоватый отсвет постепенно переходил в зеленый, желтый, оранжевый и, наконец, красный цвета, сменявшиеся по законам светового спектра.

Это атмосферное оптическое явление называют «броккенским призраком» – по названию горы Броккен в Германии. В народе говорят, что на этой горе происходит шабаш ведьм. Но это явление объясняется довольно просто и знакомо каждому из нас. Попробуйте в комнате встать между стеной и настольной лампой. На стене тотчас же появится ваша тень, которая по размерам будет гораздо больше вас. Точно так же солнечные лучи, пробиваясь сквозь туман, освещают фигуру человека, и тень его падает на облако.

А радужный венец над головой получается, когда белый солнечный свет, проходя через мельчайшие капельки воды или льда, разлагается на составные части, как в радуге. Такой радужный венец вы можете увидеть зимой вокруг горящих уличных фонарей.

Метеорология – наука о погоде

Метеорология очень стара и очень молода. Зародившись давно, она начала развиваться лишь в последние 2–3 столетия, когда появились простейшие приборы, позволившие заглянуть в невидимые процессы в атмосфере. Миллионы раз в различных уголках планеты были измерены характеристики погоды: температура воздуха, влажность, давление воздуха, количество атмосферных осадков, величины солнечной радиации… Совсем недавно достижения метеорологии привели, наконец, к пониманию единой глобальной системы атмосферной циркуляции. Циркуляция – движение по кругу. Этот вид движения – основной в атмосфере. Невидимую атмосферную машину приводит в движение Солнце, от которого на поверхность Земли поступает энергетический поток мощностью в 32 квадриллиона киловатт (это цифра с 15 нулями). Значительная часть этой фантастически огромной энергии задерживается атмосферой.

Экваториальный пояс нагревается сильнее, чем полярные материки, а те, в свою очередь, нагреваются сильнее, чем моря и океаны, но водные просторы дольше сохраняют тепло и поэтому меньше остывают зимой. Горы вторгаются в атмосферу, нарушая ее тепловую структуру. Любой склон, камень и мельчайший комочек почвы нагревается больше, если он обращен к солнцу, и меньше, если находится в тени.

Циркуляция воздуха как бы призвана уменьшить эти контрасты: добавить тепла там, где слишком много холода, и слегка охладить места, достаточно богатые теплом.

Какой будет погода

Всех интересует, какой будет погода завтра, в воскресенье, летом… И мы смотрим на небо, потому что именно там, в окружающем Землю воздушном океане, и рождается погода.

Нет ничего более подвижного, изменчивого, чем воздух, образующий атмосферу. Ее состояние в том или ином месте земного шара мы называем погодой. А состояний этих может быть множество: тепло и холодно, пасмурно и ясно, влажно и сухо, ветрено и тихо (штиль)… Между этими крайними характеристиками очень много промежуточных, переходных.

Сезонные изменения происходят вследствие вращения Земли вокруг Солнца. Изменения внутри сезонов вызываются перемещением теплых, холодных, влажных и сухих масс воздуха. Особенно важны гигантские вихри в атмосфере – циклоны и антициклоны. С ними связаны самые резкие изменения погоды.

Предвидеть будущую погоду можно, если постоянно следить за всеми изменениями температуры воздуха, влажности, характера облачности, направления и скорости ветра. Этим занимаются метеорологи на метеорологических станциях, оборудованных специальными приборами.

Большую помощь синоптикам (специалистам по прогнозам погоды) оказывают метеорологические спутники; с них регулярно поступают данные о распределении облачности над планетой. На снимках, сделанных из космоса, хорошо видны циклоны, антициклоны и атмосферные фронты, разделяющие воздушные массы.

Как составляют прогноз погоды

На синоптической карте, которую составляют в Российском Гидрометеорологическом центре дважды в день для всего северного полушария, отмечают пути всех циклонов и антициклонов с момента их зарождения. Данные для этой обзорной карты (греческое слово «синоптикос» означает «обозримый») получают с десятков тысяч метеорологических станций и спутников. Данные о погоде дают также геофизические ракеты, запускаемые в верхние слои атмосферы, корабли погоды, летающие обсерватории, автоматические метеостанции. Огромная информация о состоянии погоды перерабатывается с помощью электронных вычислительных машин (ЭВМ). Прогнозы бывают краткосрочными (на 1–2 дня) и долгосрочными (на месяц, сезон, год). Конечно, достоверность первых значительно выше – оправдывается в среднем 9 прогнозов из 10.

Люди научились изменять ход процессов погоды в нужную сторону. Проводятся опыты по рассеиванию облачности и искусственному вызыванию дождя при помощи распыления с самолетов или ракет специальных химических веществ.

Однако такие действия могут иметь слишком серьезные последствия, поскольку все процессы в атмосфере тесно связаны. Поэтому Организация Объединенных Наций приняла в 1974 г. решение о запрещении воздействия на погоду в крупных масштабах, чтобы избежать вредных последствий.

Климат

Слово «климат» происходит от греческого «клима», что означает наклон. Климат действительно зависит от наклона солнечных лучей над поверхностью Земли. Отвесно падают они на экваторе, где жара стоит круглый год, и очень полого – на полюсах. Отвесные лучи несут с собой больше энергии, чем косые, сильнее нагревают поверхность Земли.

Климат – это многолетний режим погоды. Для каждого участка земного шара один и тот же характерный режим погоды повторяется из года в год. Климат складывается не только из средних за многие годы величин температуры, но и из давления, влажности воздуха и т. д., то есть из условий погоды в целом. Климат формируется в результате взаимодействия атмосферы с поверхностью Земли. Главная роль принадлежит солнечной радиации. Земля имеет форму шара, поэтому климат зависит от широты, а наклонное положение оси ее вращения определяет смену сезонов, тепловые пояса. Словом, климат Земли создают разнообразные взаимосвязи в атмосферных процессах.

На климат сильно влияет направление горных хребтов, служащих препятствием для ветра и воздушных масс, а также растительный и снежный покров. Лес, например, уменьшает перепады температуры почвы, а значит и окружающего воздуха. Снег зимой, как шуба, согревает почву, а весной тормозит ее прогревание.

Деятельность человека также сказывается на климате. В городах температура воздуха всегда немного выше, чем в окрестностях.

На климате отражаются массовые вырубки лесов, осушение болот, строительство плотин, водохранилищ, а также выбросы в атмосферу газообразных отходов производства. Углекислый газ, вырабатываемый всеми промышленными предприятиями, создает эффект «парника». Предполагается, что к 2030 г. температура воздуха в среднем для всего земного шара повысится на 0,5 °C, что скажется и на климате в разных частях Земли.

Иван Федорович Крузенштерн (1770–1846)

В Санкт-Петербурге на набережной Невы стоит памятник морскому адмиралу Ивану Федоровичу Крузенштерну, возглавившему первое путешествие российских моряков вокруг света.

7 августа 1803 г. два корабля – «Надежда» и «Нева» – снялись в Кронштадте с якоря. Начальником экспедиции был И. Ф. Крузенштерн, его помощником – командир «Невы» Ю. Ф. Лисянский. Они вместе учились в Морском кадетском корпусе. Это были хорошо образованные боевые офицеры, участвовавшие в крупных морских сражениях и дальних мирных плаваниях. Экспедиция должна была доставить товары на Аляску, принадлежавшую тогда России, и завязать торговлю с Японией и Китаем.

Впервые в истории русского флота корабли, перейдя экватор, обогнули мыс Горн и вышли в Тихий океан. На Маркизских островах в Полинезии, в Тихом океане, была сделана остановка. А у Гавайских островов корабли разделились: «Надежда» пошла к Петропавловску-Камчатскому и затем в Японию, а «Нева» – к берегам Аляски.

И. Ф. Крузенштерн первым начал исследовать глубины Мирового океана: измерялись температуры на разных глубинах, соленость и удельный вес воды, скорость и направление течений. Была составлена точная карта западного побережья Японии, южной части и восточного берега Сахалина, исследована часть Курильской островной гряды.

Обогнув Сахалин с севера, Крузенштерн пытался пройти между островом и материком, но не смог. Составляя карту, он ошибочно показал, что Сахалин соединен с материком перешейком.

В сентябре 1805 г. «Надежда» вышла в обратный путь и в китайском порту Кантон встретилась с «Невой», которая 16 месяцев плавала отдельно, исследуя острова Ситха, Кадьяк и побережье Америки. В августе 1806 г. экспедиция возвратилась в Кронштадт.

И. Ф. Крузенштерн открыл много островов, описал часть северо-западного побережья Тихого океана. Он составил самый первый атлас этого океана, в который вошло более 100 карт и рисунков.

Александр фон Гумбольдт (1769–1859)

С детства Александр фон Гумбольдт пристрастился к изучению заморских растений: их было много в парке, окружавшем замок, где жила его семья. Еще в юности он начал путешествовать. Служа в горнорудном управлении Германии, он посещал рудники Англии, Австрии, Швейцарии.

В 1799 г. ему удалось получить разрешение посетить испанские владения в Южной и Центральной Америке. С этого путешествия и берет начало его деятельность в качестве исследователя природы. Вместе с французским ботаником Э. Бонпланом он посетил в Венесуэле льяносы (разреженные леса типа саванны), которые красочно описал потом в своих воспоминаниях. Ученые побывали на Кубе, в Перу, Эквадоре, изучали вулканы в приэкваториальных Андах. В Мексике они продолжали изучать вулканы, знакомились с природой, населением, хозяйством и древней культурой страны. Путешествие продолжалось пять лет. Обработанные записи и рисунки заняли 300 томов.

Второе путешествие Гумбольдта состоялось в 1829 г. в Россию. Его интересовали полезные ископаемые и минеральные богатства российских недр. Из Петербурга Гумбольдт поехал в Москву, оттуда через Казань на Средний Урал, затем в Западную Сибирь, Барабинскую степь и к Алтаю, далее – на Южный Урал, по Волге проплыл до Астрахани. В декабре 1829 г. он вернулся в Германию. Две книги и ряд статей стали итогом его посещения России.

Гумбольдт был ученым-энциклопедистом, занимавшимся самыми разными науками: математикой, механикой, вулканологией, геологией, ботаникой, зоологией. Он стал одним из основоположников и современной географии. Гумбольдт разработал способы определения особенностей климата с помощью изотерм – линий, соединяющих места с одинаковой температурой; исследовал морские течения (одно из них названо его именем). Именем Гумбольдта названы горные хребты, ледники, некоторые виды растений, обозначено оно и на карте Луны.

«Патриарх» российской географии

Петр Петрович Семенов родился 2 января 1827 года в Рязанской губернии. В 1906 г. за заслуги в открытии и исследовании горной страны Тянь-Шань к его фамилии была сделана приставка – Тян-Шанский. Под этой фамилией он и стал известен во всем мире как один из самых замечательных путешественников, многие годы руководивший Русским географическим обществом.

Интерес к географии пробудила у него еще в детстве игра – географическое лото с названиями стран, материков, рек, городов. Особенно привлек мальчика мир растений. Богатое собрание книг по садоводству помогло ему самостоятельно разобраться в систематике растений в домашней оранжерее. Он придумывал им свои названия и старался узнать как можно больше, совершая все более далекие экскурсии за пределы усадьбы.

Правда, сначала ему пришлось учиться в военном училище, закончив которое он поступил в Петербургский университет на естественное отделение. Первой его экспедицией стал переход пешком из Петербурга в Москву через Новгород. Изучение растительности продолжилось затем в черноземной полосе России, в Воронежской губернии, в верхнем течении Дона. В результате была защищена диссертация на звание магистра ботаники. А потом – путешествие по Европе и продолжение учебы в Берлинском университете. Там Семенов познакомился с великим географом XIX столетия Александром Гумбольдтом, с которым поделился своими планами исследования Центральной Азии. «Привезите мне образец вулканической породы с Тянь-Шаня», – попросил его Гумбольдт.

Семенов поехал на Тянь-Шань, первым из европейцев поднялся на закованный в лед горный хребет, возвышающийся над горным озером Иссык-Куль. Но вулканических пород он там не нашел, и ему пришлось исправить ошибочное предположение Гумбольдта о нахождении гор в Средней Азии.

П. П. Семенов был разносторонним ученым. На протяжении более 40 лет он руководил Русским географическим обществом, организовывая экспедиции по исследованию необъятных просторов России. Он составил первый в России словарь по статистике, издал многотомные книги «Россия. Полное географическое описание нашего отечества» и «Живописная Россия», организовал самую первую в стране перепись населения, активно участвовал в проведении реформы 1861 г. по освобождению крестьян от крепостной зависимости.

П. П. Семенов-Тян-Шанский собрал богатейшую коллекцию жесткокрылых насекомых (жуков), а кроме того, коллекцию картин голландских художников, которой можно полюбоваться в Эрмитаже.

А на географической карте мира можно встретить названные его именем горные хребты, вершины, ледники.

Планете имя – океан

Всепланетный океан

Из космоса наша Земля кажется голубой планетой. И не только потому, что бо́льшую ее часть окутывают облака, отливающие голубоватым светом под лучами Солнца, но и потому, что бо́льшую часть поверхности планеты образуют океаны и моря. А они из космоса кажутся синими. Общая их площадь в 2,5 раза превышает территорию суши. Почти 3/4 поверхности земного шара покрывают океанские воды, и слой их имеет среднюю толщину около 4 км. Ученые предлагают даже выделить их в отдельную земную оболочку – океаносферу. Ведь воды морей и океанов очень сильно отличаются от вод рек и озер своими свойствами.

Главное их свойство – высокое содержание растворенных солей. В среднем в каждом литре морской воды растворено 35 г солей, в то время как в воде рек и озер их не более 1–2 г на литр. При этом солевой состав морских вод почти не меняется. От того, что в воде много солей, увеличивается ее плотность, а это дает возможность «проветривать» всю огромную толщу океанов. Кислород проникает очень глубоко, поэтому жизнь возможна и на очень больших глубинах. Она, собственно, и зародилась в океане.

Океан – мощный регулятор тепла на планете. Огромная масса воды, нагревшись, сохраняет тепло, полученное от Солнца. Ведь даже Северный Ледовитый океан не промерзает до дна. Зимой океан отдает атмосфере тепло, полученное летом. Летом океан всегда прохладнее суши, и чем он ближе, тем прохладней на материке.

Уровень мирового океана

Материки Земли – всего лишь острова в Океане, охватывающем всю планету. Важнейшая координата любой точки на суше – высота над уровнем Мирового океана. Считается, что этот уровень практически постоянен и един для всего земного шара. Между тем, строго говоря, уровень Мирового океана неизменным считать нельзя.

При каждом вулканическом извержении определенное (и немалое) количество водяных паров выносится на поверхность Земли. Вода эта рано или поздно попадает в океаны. Вулканолог Е. К. Мархинин подсчитал, что за 4,5 млрд лет вулканы вместе с магмой доставили из недр к поверхности Земли столько воды, что ее вполне хватило бы для заполнения существующих океанических впадин.

Однако уровень Мирового океана повышается так медленно, что эти изменения практически незаметны даже на протяжении столетий.

Оледенения распространялись по Земле неоднократно (примерно каждые двести миллионов лет), и всякий раз они сопровождались переходом многих кубометров воды в твердое состояние. Естественно, уровень воды в Мировом океане при этом понижался.

20 млн лет назад начал разрастаться ледниковый щит Антарктиды. До того времени уровень океана был очень высоким, что установлено по высоко поднятым волнами выровненным площадкам – морским террасам, протянувшимся вдоль берегов Мирового океана.

Сейчас ледники занимают площадь более 16 млн км, а общий запас льдов превышает 30 млн тонн. Это всего лишь одна двухмиллиардная часть объема Мирового океана. Однако если вся эта высвобожденная изо льда вода выльется в океаны, их уровень поднимется на 60 м. Громадные прибрежные территории окажутся под водой.

В истории Земли наблюдалось несколько эпох особенно быстрого углубления Мирового океана. За последние 60 млн лет объем Мирового океана увеличился на 200 млн км.

Приливы и отливы

Луна и Солнце воздействуют на океанские воды, как бы притягивая их. От движения светил зависят колебания уровня моря. Их называют приливами и отливами. При приливе уровень воды постепенно поднимается и, достигнув наивысшего положения, так называемой «полной воды», начинает падать. Самое низкое положение уровня при отливе называется «малой водой».

Величина прилива – это разница уровней малой и полной воды. В разных местах земного шара периодичность и величина приливов неодинаковы. В большинстве мест в течение суток уровень воды дважды поднимается и дважды падает. Это полусуточные приливы. Однако в некоторых местах наблюдаются суточные приливы, когда за сутки полная вода сменяется малой лишь один раз. А кое-где приливы меняют свою периодичность в течение месяца – их называют неправильными.

Если берега океана отлогие, граница суши и моря из-за приливов смещается на несколько километров. Такое можно увидеть, например, на Атлантическом побережье Франции. Когда отступает вода, то оголяются обширные морские отмели.

Наибольшие на земном шаре приливы наблюдаются в бухте Ноэль в заливе Фанди, расположенном у восточного берега Северной Америки. Здесь колебания уровня доходят до 18 м. К северу и к югу от залива Фанди приливы невелики. Но значительно севернее, у берегов Баффиновой Земли, они снова возрастают до 15,6 м. Высоки приливы у восточных берегов Патагонии (Южная Америка). В Магеллановом проливе они достигают 13,5 м.

Чего только нет в морской воде!

Горько-соленая на вкус вода, заполняющая огромные впадины Мирового океана, не годится для питья, хотя ее запасы пополняют реки, несущие в моря вполне пресную воду. Но, оказывается, именно реки, протекающие сквозь горные породы, сбрасывают в Мировой океан очень много всевозможных солей. По мере испарения воды с поверхности океана концентрация этих солей постепенно увеличивается.

Соли в Мировом океане столько, что если всю ее извлечь и равномерно распределить по суше, то получится слой толщиной около 150 м, а на каждый квадратный метр придется по 330 тонн соли.

А что представляет собой эта самая морская соль? Конечно, больше всего в ней обыкновенной поваренной соли. На втором месте – магний, чуть меньше – кальция и калия.

А вот металлов в воде еще меньше: урана содержится 20 млрд тонн, меди – 15 млрд тонн, серебра – 0,5 млрд тонн и золота – 8–10 млн тонн.

Эти величины соизмеримы с запасами полезных ископаемых на суше, и когда-нибудь встанет вопрос о добыче их из морской воды. Уже разработана технология такой добычи, но в ее применении нет необходимости, пока не исчерпаны месторождения полезных ископаемых на суше. Сейчас более выгодно получать пресную воду из морской. Делается это очень просто – в специальных опреснительных установках вода выпаривается, а пар, охлаждаясь, снова становится водой, но уже без соли.

Куда текут океанские воды

Огромна масса воды в Мировом океане – 1338 млн км3. И вся она находится в движении: поднимается, опускается, перемещается в разных направлениях, закручивается в вихри и спирали.