Ритмические процессы географической оболочки

Целью исследования является изучение ритмических процессов в географической оболочке.

Давая определение географической оболочке, С.В. Калесник выделил: 1) её комплексность, 2) многокомпонентность - природная оболочка состоит из частей - земной коры, образующей формы рельефа, вод, атмосферы, почв, живых организмов (бактерии, растения, животные, человек); 3) объёмность. "Оболочка" - понятие трёхмерное.
Следует иметь в виду, что для географической оболочки отличителен ряд специфических особенностей. Она отличается прежде всего огромным разнообразием вещественного состава и видов энергии, характерных для всех компонентных оболочек - литосферы, атмосферы, гидросферы и биосферы. Через общие (глобальные) круговороты вещества и энергии они объединены в целостную материальную систему. Познать закономерности развития этой единой системы - одна из важнейших задач современной географической науки.
Географическая оболочка – это область взаимодействия внутрипланетарных (эндогенных) и внешних (экзогенных) космических процессов, которые исполняются при активном участии органического вещества.[3]
Динамика географической оболочки практически полностью находится в зависимости с энергетикой земных недр в зоне внешнего ядра и астеносферы и от энергетики Солнца. Определенную роль играют также приливные взаимодействия системы Земля – Луна.
Проекция внутрипланетарных процессов на земную поверхность и последующее взаимодействие их с солнечным излучением в конечном счете отражается в вырабатывании основных компонентов географической оболочки верхов земной коры, рельефа, гидросферы, атмосферы и биосферы. Современное состояние географической оболочки – итог ее долговременного развития, начавшегося с происхождения планеты Земля.
Ученые выделяют три этапа развития географической оболочки: первый, самый длительный (около 3 млрд. лет)[6], характеризовался существованием простейших организмов; второй этап длился около 600 млн. лет и ознаменовался появлением высших форм живых организмов; третий этап - современный. Он начался приблизительно 40 тыс. лет назад. Его особенность в том, что человек все активнее начинает влиять на развитие географической оболочки, причем, к сожалению, негативно (разрушение озонового слоя и др.).
Географическая оболочка характеризуется сложным составом и строением.[4] Основные вещественные составляющие географической оболочки — это слагающие земную кору горные породы (с их формой — рельефом), воздушные массы, водные скопления, почвенный покров и биоценозы; в полярных широтах и высокогорьях существенна роль скоплений льда. Главные энергетические компоненты — гравитационная энергия, внутреннее тепло планеты, лучистая энергия Солнца и энергия космических лучей. При всей ограниченности набора составляющих сочетания их могут быть весьма многообразными; это зависит и от числа входящих в сочетание слагаемых и от их внутренних вариаций (так как каждый компонент — это тоже очень сложная природная совокупность), а главное — от характера их взаимодействия и взаимосвязей, т. е. от географической структуры.[2]
А.А. Григорьев проводил верхний предел географической оболочки (ГО) на высоте 20-26 км над уровнем моря, в стратосфере, ниже слоя наибольшего сосредоточения озона. Ультрафиолетовое излучение, которое губительно для живого, перехватывается озоновым экраном.[5]
Атмосферный озон образуется в основном выше 25 км. В более низкие слои он поступает благодаря турбулентному перемешиванию воздуха и вертикальных движений воздушных масс. Плотность O3 мала вблизи земной поверхности и в тропосфере. Его максимум наблюдается на высотах 20-26 км. Общее содержание озона X в вертикальном столбе воздуха колеблется от 1 до 6 мм, если его привести к нормальному давлению (1013, 2мбар) при t = 0oC. Величину X именуют приведённой толщиной слоя озона или общим количеством озона.[6]
Далее рубежа озонового экрана имеется движение воздуха, предопределённое взаимодействием атмосферы с сушей и океаном. Нижняя граница географической оболочки, по Григорьеву, проходит там, где прекращают действовать тектонические силы, то есть на глубине 100-120 км от поверхности литосферы, по верхней части подкорового слоя, который влияет в сильной степени на создание рельефа.
С.В. Калесник помещает верхнюю границу Г.О. так же, как и А.А. Григорьев, на уровне озонового экрана, а нижнюю - на уровне залегания очагов обычных землетрясений, то есть на глубине не свыше 40-45 км и не менее 15-20 км. Данная глубина - так называемая зона гипергенеза (греч. гипер - над, сверху, гeнезис - происхождение). Это зона осадочных пород, которые появляются в процессе выветривания, изменения магматических и метаморфических пород, имеющих первичное происхождение.[2]
От этих представлений о границах ГО отличаются взгляды Д.Л. Арманда. Д.Л.Арманд в состав географической сферы включает тропосферу, гидросферу и всю земную кору (силикатную сферу геохимиков), находящуюся под океанами на глубине 8-18 км и под высокими горами на глубине 49-77 км. Кроме собственно географической сферы, Д.Л.Арманд предлагает различать "Большую Географическую Сферу", включая в неё стратосферу, которая простирается на высоту до 80 км над океаном, и эклогитовую сферу либо симу, то есть всю толщину литосферы, с нижним горизонтом которой (700-1000 км) связаны глубокофокусные землетрясения.[7]
Очевидно, с взглядами Д.Л. Арманда согласиться нельзя. Такое толкование ГО не отвечает содержанию этого понятия. Трудно видеть в этом конгломерате сфер - от стратосферы до эклогитовой сферы - единый комплекс, новую систему со своими особыми, индивидуальными свойствами. Предмет физической географии становится расплывчатым, лишённым конкретного содержания, а сама физическая география, как наука, утрачивает границы, объединяясь с другими науками о Земле.
Качественные отличия географической оболочки от остальных оболочек Земли: географическая оболочка создаётся под действием как земных, так и космических процессов; исключительно богата разными видами свободной энергии; вещество присутствует во всех агрегатных состояниях; очень разнородна степень агрегированности вещества — от свободных элементарных частиц через атомы, ионы, молекулы до химических соединений и сложнейших биологических тел; концентрация тепла, притекающего от Солнца; присутствие человеческого общества.

Закон целостности географической оболочки исключает возможность существования изолированной ритмики отдельных компонентов. Ритмичность явлений – это форма своеобразного «дыхания» географической оболочки как целостной системы, и задача исследователя состоит в поиске и установлении связи между ритмами разнообразных географических процессов.
Вследствие пространственной изменчивости своей структуры географическая оболочка реагирует неодинаково на синхронные (одновременные) и периодические внешние возмущения. Поэтому наблюдается сдвиг фаз ритмов во времени и пространстве, что придает природе определенную мозаичность.
Ритмические процессы, как и круговороты вещества, не замкнуты. Всякий географический ландшафт изменяется с возрастом, поэтому ритмические явления, протекающие на фоне непрерывного развития географической оболочки, не могут повторить в конце ритма первоначальное состояние – каждый географический процесс происходит только один раз. Поэтому при исследовании ритмики и установлении их средних величин к числовым значениям добавляют частичку «квази», что означает «как бы» ритм той или иной продолжительности. Необходимо учитывать факты разновременных начал и окончаний ритмов разного происхождения и различной продолжительности, которые выделяются на основании неоднозначных фактов и критериев. Порой создается причудливая интерференция (наложение) периодов и циклов, указывающая на своеобразную нестационарность явлений, или скрытую периодичность, которую не всегда можно расшифровать.
Методы и способы изучения ритмики различны и во многом зависят от длины временного ряда, который анализируется. При исследовании непродолжительных ритмов дело обстоит лучше, поскольку репрезентативные ряды данных составляют до 100 лет. Продолжительные ритмы чаще всего не фиксируются прямыми наблюдениями, но проявляются при палеогеографических исследованиях или их изучают по косвенным признакам. Их установлению ученым помогают уже выясненные закономерности функционирования природных систем, отраженных в объектах географической оболочки.