Воды суши совершают различную работу созидательного и разрушительного характера. Созидательная работа заключается в аккумуляции. Под аккумуляцией понимают процесс накопления рыхлого минерального материала и органических остатков на поверхности суши и дне водоемов. Аккумуляция обычно происходит в понижениях рельефа, где толща накопленных осадков достигает мощности до нескольких километров. Помимо морской, ветровой и вулканической аккумуляции, различают речную, озерную, болотную и ледниковую аккумуляцию.
Речная аккумуляция. При движении потока вода ударяется в берега и дно русла, отрывая от них частицы грунта, разрушая горные породы. Перемешивание воды обеспечивает перенос их на значительные расстояния. При замедлении скорости течения частицы грунта осаждаются и накапливаются, то есть аккумулируются. В низовьях рек, где происходит интенсивная аккумуляция, русла рек могут оказаться выше окружающей местности. Подобная ситуация встречается в нижнем течении реки Хуанхэ и других рек Восточного Китая. Воды их насыщены частицами тонких, легко разрушаемых пород — лессов, смытых с окрестных территорий. Отлагая эти частицы на дне и по берегам, реки сами себя обносят «дамбами» и приподнимают свое русло. Грандиозные наводнения, возникающие при прорывах воды через них, наносят огромный ущерб. Так, например, в августе 1933 года из-за подобного наводнения в Китае прекратили работу почти 40 тыс. предприятий, были разрушены десятки тысяч зданий.
Речная аккумуляция проявляется на всем протяжении русла реки, но она наиболее ярко проявляется в устье рек. Здесь из года в год река мелеет из-за принесенных водой наносов. В устье возникают островки, которые потом соединяются, образуя равнину, на которой река делится на рукава. Эта равнина называется дельтой. Она является результатом аккумулятивной работы рек. Самые большие дельты в России имеют реки Лена, Волга. Большие дельты имеют также такие реки, как Нил, Миссисипи. Результатом аккумулятивной работы рек является и создание аккумулятивных террас— остатков бывших пойм реки. Они обычно сложены рыхлыми речными наносами. Речная аккумуляция способствует созданию островов в русле реки, мелей, пляжей, кос.
Озерная и болотная аккумуляция. В зависимости от климатических и ландшафтных условий в озерах и болотах накапливаются торф, ил, глина, различные соли. Порой аккумулятивная работа озер способствует созданию озерных террас — горизонтальной или слабонаклонной площадки, расположенной выше уровня водоема, ограниченной сверху и снизу уступами. При неоднократном изменении уровня озера терраса может иметь несколько ступеней. Сложены они полностью или частично породами, намытыми волнами и отложенными.
Ледниковая аккумуляция. Аккумулятивная работа ледника происходит в области питания его, где происходит накопление снега и превращение его в лед. Благодаря аккумулятивной работе его в области таяния происходит отложение им морены и формирование моренного рельефа — холмы, гряды, западины и другие.
Аккумулятивная работа любых вод суши приводит к формированию аккумулятивных форм рельефа, что играет большую роль в природе. Примером крупной аккумулятивной формы рельефа может быть Амазонская низменность, которая образовалась вследствие деятельности реки Амазонки.
Помимо созидательной работы, воды суши размывают горные породы. Этот процесс получил название эрозия. Эрозия происходит там, где не вся энергия потока расходуется на перенос частиц; если в потоке оказывается больше частиц породы, чем он может нести, происходит аккумуляция.
Речная эрозия.Она, как и речная аккумуляция, проявляется на всем протяжении русла реки. Однако соотношение речной аккумуляции и речной эрозии на разных стадиях развития долины реки различно. В начальной стадии скорость реки велика. В этот момент речная эрозия проявляется значительно сильнее, чем речная аккумуляция. На последующих стадиях речная эрозия идет не только вглубь, углубляя русло реки, но и вширь. При этом образуются глубокие и широкие речные долины с пологими стенками. С уменьшением уклона реки эрозия постепенно ослабевает. Благодаря речной эрозии и речной аккумуляции происходит образование изгибов русел рек — меандров.
Эти повторяющиеся на большом протяжении излучины реки получили свое название от Меандра — древнего названия сильно извилистой реки в Малой Азии. Они обычно возникают в долинах равнинных рек с медленным течением и с широкой поймой. Для возникновения меандров достаточно небольшого отклонения водотока, чтобы возник изгиб реки. Причиной этого могут быть неровности рельефа, залом, обвал берега и др.
При меандрировании река подмывает вогнутые берега излучин, а у выпуклых берегов откладываются наносы. Из-за подмыва вогнутых берегов меандры медленно
смещаются вниз по течению, и на пойме остаются следы прежних положений русла в виде вытянутых понижений, иногда заболоченных, залитых водой.
Иногда участок меандрирующей реки полностью или частично отделяется от ее прежнего русла, и в пойме остается замкнутый водоем в виде дуги. Он называется старицей.Иногда старицы образуются при спрямлении рекой своего русла, когда в половодье воды, идущие по пойме, успевают промыть более короткий путь. Старицы еще некоторое время сохраняются как озера, а затем они превращаются в болото или сырой луг.
В молодую стадию развития речной долины эрозия стремится дойти до такого уровня, ниже которого она невозможна. Этот уровень называется базисом эрозии. Общим базисом эрозии на Земле считается уровень Мирового океана, но есть и местные базисы эрозии. Это уровень озер, в которые впадают реки, или уровень главной реки для ее притоков. При достижении базиса эрозии устанавливается равновесие между эрозией и аккумуляцией. Это равновесие может существовать до тех пор, пока не произойдет тектоническое поднятие местности; если это случится, то река опять будет переживать стадии своего развития, совершать свою работу, В случае тектонического поднятия происходит «омоложение» речной долины и образование уступа. Этот уступ ограничивает речные террасы,которые могут иметь не только аккумулятивное, но и эрозионное происхождение, так как они могут быть выработаны рекой в породах коренного берега. Многие реки имеют несколько террас, что свидетельствует об этапах изменения базиса эрозии. Верхние террасы являются более древними, чем нижние.
Ледниковая эрозия.Она заключается в том, что масса льда, стекая по поверхности, способствует разрушению и выпахиванию горных пород. Ледники плейстоценового (см. «Оледенение») оледенения способствовали сглаживанию рельефа, выпахиванию котловин, которые впоследствии и превратились в озера, удалению коры выветривания и обнажению кристаллического фундамента, а также расширению долин, по которым ледник движется.
Склоновая, или плоскостная эрозия.Капли дождя или тающий снег собираются в небольшие струи и вымывают из поверхности суши растворенные вещества.
Эрозия оказывает очень большое влияние: из-за нее происходит образование оврагов, уничтожаются пашни и луга, удобные земли превращаются в неудобья, что приносит большой вред народному хозяйству, уничтожая плодородные почвы. Мерами борьбы с эрозией являются: лесонасаждение, полезащитные лесные полосы, различные способы задержания дождевых и талых вод, снегозадержание. На величину эрозии влияют не только свойства потока — важно и то, по каким породам он течет. Прочные горные породы очень трудно размываются.
Итак, аккумулятивная и эрозионная работа вод суши — это работа по накоплению и разрушению горных пород, которая всегда дополняет друг друга. Главное значение аккумуляции и эрозии — создание определенных аккумулятивных и эрозионных форм рельефа. Карст — одно из проявлений работы подземных вод
Рельефообразующая деятельность подземных вод, перемещающихся по трещинам и пустотам в горных породах, заключается в растворении горных пород, переносе веществ в растворенном виде и отложении их из раствора. К горным породам, растворимым водой, относятся известняк, мел, доломит, гипс, каменная соль и другие. Растворение этих горных пород вызывает целый ряд явлений, которые называются карстовыми.
Карстовые явления были впервые изучены на плато Карст (от названия которого и происходит название этого явления), расположенного на побережье Адриатического моря.
Замечательным явлением природы являются карстовые пещеры. Они состоят из тоннелей, галерей, гротов и залов, расположенных на разных уровнях и соединенных шахтами и колодцами. Нередко по тоннелям несется вода, а залы заняты глубокими озерами. Самая большая карстовая пещера на земном шаре — Мамонтова. Она находится в США, штат Кентукки. Одной из красивейших пещер в Европе считается Постойна Яма в Словении. Общая протяженность ее около 20 км, что в 10 раз меньше суммарной длины всех ответвлений Мамонтовой пещеры. В России знаменита Кунгурская пещера, которая находится в Предуралье. Длина ее около 6 км, в ней находятся более 30 озер.
Основным украшением карстовых пещер являются каменные сосульки, свисающие с потолка, — сталактиты — и каменные столбики — сталагмиты. Они образуются следующим образом. С потолка и стен пещер падают капли, которые содержат много углекислой извести (она образовалась в результате растворения известняков). Капли стекают медленно, частично испаряются, и углекислая известь постепенно осаждается на них, наращивая эти сосульки. Так образуются сталактиты. Со дна пещеры, куда время от времени срываются капли, навстречу им растут сталагмиты. Местами сталактиты и сталагмиты встречаются, что приводит к образованию причудливых столбиков — сталагнатов. Цвет их зависит от примесей, которые содержатся в горной породе. Они могут быть ярко-белыми, желтыми, коричневыми или бурыми. Иногда сталактиты нависают не сосульками, а имеют вид трубочек, гребней, бахромы. Сталагнаты иначе называются сталактоны.
Грунты с карстовыми явлениями ненадежны для любого вида инженерных сооружений, они осложняют земледелие, так как не только иссушают почву, но и нарушают поля провалами и воронками. Под влиянием карста происходит немало удивительных явлений: проваливаются реки, ручьи, озера. Известны случаи провалов домов в карстовые воронки, а иногда разрушались целые кварталы. Так, в ЮАР в 1962 году исчез под землей, в провале, целый завод, а чуть позже — жилой дом. Опасны провалы на железнодорожных путях, на трассах газо- и нефтепроводов, вдоль линий электропередач. С карстом можно бороться — нагнетать по скважинам цемент в подземные пустоты или засыпать воронки грунтом. Благодаря таким мероприятиям стало возможным вести строительство в карстовых районах, именно так были возведены гидроэлектростанции на реках Уфе и Днепре. Однако, карст может стать и помощником человека: по карстовым пещерам спелеологи (исследователи пещер) могут проникнуть далеко в глубь планеты для ее исследования.
В тропиках карст образует причудливые башни, конусы и купола высотой до 300 м и более. Нередко они смыкаются и порождают фантастические образования. Их поверхность изъедена каррами, а на склонах чернеют многочисленные устья пещер, пронизывающих их. Живописны ландшафты тропического карста во Вьетнаме, на Кубе, в Китае, где карстовые образования напоминают по форме фантастические деревья в «каменном лесу». Самая обширная карстовая область нашей планеты расположена на юге Китая. Она занимает площадь около 600 тыс. км2. Часть ее затоплена морем, а карстовые башни выступают над ее поверхностью в виде куполовидных островов.
Итак, явление, возникающее в растворимых водой горных породах, называется карстом. Он способствует формированию карстовых форм рельефа: воронок, шахт, пещер. Карстовые явления осложняют создание инженерных сооружений, земледелие.
7. Атмосфера— это воздушная оболочка Земли. Резкой верхней границы она не имеет и постепенно переходит в космическое пространство.
Атмосфера состоит из смеси газов (воздуха), водяного пара и примесей (аэрозолей). Воздух у подстилающей поверхности содержит (по объему) более 78% азота, около 21% кислорода и менее 1% остальных газов. Состав его почти везде одинаков и вследствие перемешивания сохраняется до высоты 90 — 100 км. Выше преобладают более легкие газы. Содержание углекислого газа в атмосфере непостоянно. Оно возрастает в связи со сжиганием все большего количества угля, нефти, природного газа. Озона в атмосфере очень мало, но вследствие фотохимических реакций он образует на высоте 20 — 30 км слой — озоновый экран, который задерживает губительную для живых организмов ультрафиолетовую радиацию. Выше этого слоя температура в атмосфере повышается.
Количество водяного пара в приземном слое сильно изменяется и с удалением от поверхности быстро падает. На высоте 2 км его уже в два раза меньше, чем у поверхности, а выше 70 — 80 км атмосфера практически сухая.
Твердые и жидкие примеси (аэрозоли) — пыль (в том числе и космическая), сажа, пепел, кристаллики льда и морской соли, капельки воды, микроорганизмы, пыльца растений и пр. Содержание их сильно меняется в зависимости от условий. Над пустынями много
пыли, над промышленными центрами — сажи. Аэрозоли служат ядрами, необходимыми для конденсации водяного пара в атмосфере.
Атмосфера имеет слоистое строение. В соответствии с изменением температуры с высотой выделяют четыре слоя: тропосферу (до 16 км), стратосферу (до 50 км), мезосферу до 80 км) и термосферу, постепенно переходящую в межпланетное пространство. В тропосфере и мезосфере температура с высотой понижается, а в стратосфере и термосфере, наоборот, повышается.
По степени ионизации в атмосфере выделяют нейтральный слой (нейтросферу) до высоты 90 км и слой сильно ионизированный (ионосферу) — выше 80 км.
Нижний слой атмосферы — тропосфера – содержит 90 % всей массы атмосферы. Его высота над экватором до 18 км.в полярных областях – 8-10 км. Температура в тропосфере с высотой понижается в среднем на 1 км на 6 гр. Происходящие в тропосфере процессы непосредственно влияют на подстилающую поверхность на жизнь и деятельность людей.
Атмосферные явления
| Солнечная радиация | ® | Неравномерное нагревание атмосферы | ® | Испарение воды, попадание пара в атмосферу | |||||||||||||||
| ¯ ¯ | |||||||||||||||||||
| Прямая | + | Рассеянная | Образование крупных воздушных масс | Конденсация пара, образование облаков | |||||||||||||||
| ¯ | ¯ | ||||||||||||||||||
| Давление | ® | Движение воздушных масс | ® | Перемещение облаков и выпадение осадков | |||||||||||||||
| ¯ | |||||||||||||||||||
| Ветры | Циклоны | Антициклоны | |||||||||||||||||
| ¯ | |||||||||||||||||||
| Оптические явления в атмосфере (мираж, гало, радуга, полярное сияние) | Электрические явления в атмосфере (грозы) | ||||||||||||||||||
Солнечная радиация — это вся совокупность солнечного излучения. Попадая в атмосферу, она частично (до 20%) поглощается ею и переходит в другие виды энергии. Около 30% радиации атмосфера рассеивает во все стороны, в том числе и к земной поверхности. Это рассеянная радиация. Та радиация, которая доходит до поверхности, не рассеиваясь и не поглощаясь в атмосфере, называется прямой радиацией. Вместе прямая и рассеянная радиации, дошедшие до земной поверхности, составляют суммарную радиацию. Количество суммарной радиации зависит от угла падения солнечных лучей на поверхность, продолжительности дня, облачности и прозрачности атмосферы. Годовая величина суммарной солнечной радиации в полярных широтах составляет 60 ккал/см2 , в тропиках же, где угол падения солнечных лучей значительно больше - 200 ккал/см2 .
Различная подстилающая поверхность по-разному отражает солнечные лучи. Способность поверхности отражать солнечные лучи, т.е. ее альбедо, зависит главным образом от цвета. Если свежевыпавший снег отражает до 90%, то темная пашня — всего 4%. Альбедо зеленого луга — 20%, песка — 35%. Водная поверхность в зависимости от угла падения на нее солнечных лучей отражает от 2 до 35%.
Температура подстилающей поверхности определяется тем количеством солнечной радиации, которое остается от суммарной радиации после вычета из нее отраженной и потерянной на излучение. Этот остаток называют радиационным балансом или остаточной радиацией. Если остаток увеличивается, температура поверхности повышается, если он уменьшается, температура понижается
Нагревание атмосферы (температура воздуха).
Атмосфера получает больше тепла от подстилающей земной поверхности, чем непосредственно от Солнца. Тепло передается атмосфере посредством молекулярной теплопроводности, конвекции, выделения удельной теплоты парообразования при конденсации водяного пара в атмосфере. Поэтому температура в тропосфере с высотой обычно понижается. Но если поверхность отдает воздуху больше тепла, чем за то же время получает, она охлаждается, от нее охлаждается и воздух над ней. В этом случае температура воздуха с высотой, наоборот, повышается. Такое положение называется температурной инверсией. Ее можно наблюдать летом в ночное время, зимой — над снежной поверхностью. Температурная инверсия обычна в полярных областях. Причиной инверсии, кроме охлаждения поверхности, может быть вытеснение теплого воздуха подтекающим под него холодным или стекание холодного воздуха на дно межгорных котловин.
В спокойной тропосфере температура с высотой в среднем понижается на 0,6° на каждые 100 м. При поднятии сухого воздуха этот показатель увеличивается и может достигать 1° на 100 м., а при поднятии влажного – уменьшается. Это объясняется тем, что поднимающийся воздух расширяется и на это затрачивается энергия (тепло), а при поднятии влажного воздуха происходит конденсация водяного пара, сопровождающаяся выделением тепла.
Понижение температуры поднимающегося воздуха — главная причина образования облаков. Опускающийся воздух, попадая под большое давление, сжимается, и температура его повышается.
Температура воздуха периодически изменяется в течение суток и в течение года.
В суточном ее ходенаблюдается один максимум (после полудня) и один минимум (перед восходом солнца). От экватора к полюсам суточные амплитуды колебания температуры убывают. Но при этом над сушей они всегда больше, чем над океаном.
В годовом ходе температуры воздуха на экваторе — два максимума (после равноденствий) и два минимума (после солнцестояний). В тропических, умеренных и полярных широтах — по одному максимуму и по одному минимуму. Амплитуды годовых колебаний температуры воздуха с увеличением широты возрастают. На экваторе они меньше суточных: 1—2°С над океаном и до 5°С — над сушей. В тропических широтах — над океаном - 5°С, над сушей - до 15°С. В умеренных широтах от 10—15°С над океаном до 60°С и более над сушей. В полярных широтах преобладает отрицательная температура, ее годовые колебания достигают 30—40°С.
Правильный суточный и годовой ход температуры воздуха, обусловленный изменениями высоты Солнца над горизонтом и продолжительностью дня, осложняется непериодическими изменениями, вызываемыми перемещениями масс воздуха, имеющих разную температуру. Общая закономерность распределения температуры в нижнем слое тропосферы — ее понижение в направлении от экватора к полюсам.
Если бы средняя годовая температура воздуха зависела только от широты, ее распределение в Северном и Южном полушариях было бы одинаковым. В действительности же на ее распределение существенно влияют различия в характере подстилающей поверхности и перенос тепла из низких широт в высокие.
Вследствие переноса тепла на экваторе температура воздуха ниже, а на полюсах выше, чем была бы без этого процесса. Южное полушарие холоднее Северного главным образом из-за покрытой льдом и снегом суши у Южного полюса. Средняя температура воздуха в нижнем двухметровом слое для всей Земли +14°С, что соответствует средней годовой температуре воздуха на 40° с.ш.
ЗАВИСИМОСТЬ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА ОТ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ШИРОТЫ
| Широта | 0° | 30° | 40° | 60' | 90° | |
| Температура без учета переноса тепла и характера поверхности | -11 | -35 | ||||
| Реальная средняя годовая температура, °С | Северное полушарие | 21,1 | 14,4 | 0,5 | -19,3 | |
| Южное полушарие | 19,4 | 13,1 | 0,4 | -33 |
Распределение температуры воздуха у земной поверхности показывают посредством изотерм — линий, соединяющих места с одинаковой температурой. Изотермы не совпадают с параллелями. Они изгибаются, переходя с материка на океан и наоборот.
Давление атмосферы
Воздух имеет массу и вес, поэтому оказывает давление на соприкасающуюся с ним поверхность. Давление, оказываемое воздухом на земную поверхность и все, находящиеся на ней предметы, называется атмосферным давлением. Оно равно весу вышележащего столба воздуха и зависят от температуры воздуха: чем выше температура, тем ниже давление.
Давление атмосферы на подстилающую поверхность составляет в среднем 1,033 г на 1 см2 (больше 10 т на м2). Измеряется давление в миллиметрах ртутного столба, миллибарах (1 мб = 0,75 мм рт.ст.) и в гектопаскалях (1 гПа = 1 мб). С высотой давление понижается: В нижнем слое тропосферы до высоты 1 км оно понижается на 1 мм рт.ст. на каждые 10 м. Чем выше, тем давление понижается медленнее. Нормальное давление на уровне океана – 760 мм. Рт.ст.
Общее распределение давления да поверхности Земли имеет зональный характер:
| Широты | Время года | Над материком | Над океаном | |
| На экваториальных широтах | Зима | Низкое | ||
| Лето | ||||
| На тропических широтах | Зима | Высокое | ||
| Лето | Низкое | Высокое | ||
| На умеренных широтах | Зима | Высокое | Низкое | |
| Лето | Низкое | |||
| На полярных широтах | Зима | Высокое | ||
| Лето | ||||
Таким образом, и зимой и летом, и над материками и над океаном чередуются зоны высокого и низкого давления. Распределение давления хорошо видно на картах изобар января и июля. Изобары — линии, соединяющие места с одинаковым давлением. Чем ближе они располагаются друг к другу, тем быстрее изменяется давление с расстоянием. Величина изменения давления на единицу расстояния (100 км) называется барическим градиентом.
Изменение давления объясняется перемещением воздуха. Оно повышается там, где воздуха становится больше, и понижается там, откуда воздух уходит. Главная причина перемещения воздуха — его нагревание и охлаждение от подстилающей поверхности. Нагреваясь от поверхности, воздух расширяется и устремляется вверх. Достигнув высоты, на которой его плотность оказывается больше плотности окружающего воздуха, он растекается в стороны. Поэтому давление на теплую поверхность понижается (экваториальные широты, материковая часть тропических широт летом). Но одновременно на соседние участки оно увеличивается, хотя температура там не изменялась (тропические широты зимой).
Над холодной поверхностью воздух охлаждается и уплотняется, прижимаясь к поверхности (полярные широты, материковая часть умеренных широт зимой). Наверху его плотность уменьшается, и сюда приходит воздух со стороны. Количество его над холодной поверхностью увеличивается, давление на нее возрастает. Одновременно там, откуда воздух ушел, давление уменьшается без изменения температуры. Нагревание и охлаждение воздуха от поверхности сопровождается его перераспределением и изменением давления.
В экваториальных широтах давление всегда пониженное. Это объясняется тем, что нагревающийся от поверхности воздух поднимается и уходит в сторону тропических широт, создавая там повышенное давление.
Над холодной поверхностью в Арктике и Антарктиде давление повышенное. Его создает воздух, приходящий из умеренных широт на место уплотнившегося холодного воздуха. Отток воздуха в полярные широты — причина понижения давления в умеренных широтах.
В результате формируются пояса пониженного (экваториальный и умеренные) и повышенного давления (тропические и полярные). В зависимости от сезона они несколько смещаются в сторону летнего полушария («вслед за Солнцем»).
Полярные области высокого давления зимой расширяются, летом сокращаются, но существуют весь год. Пояса пониженного давления весь год сохраняются близ экватора и в умеренных широтах Южного полушария.
Зимой в умеренных широтах Северного полушария давление над материками сильно повышается и пояс низкого давления «разрывается». Замкнутые области пониженного давления сохраняются только над океанами — Исландский иАлеутский минимумы. Над материками, наоборот, образуются зимние максимумы: Азиатский (Сибирский) и Северо-Американский. Летом в умеренных широтах Северного полушария, пояс пониженного давления восстанавливается.
Огромная область пониженного давления с центром в тропических широтах формируется летом над Азией — Азиатский минимум. В тропических широтах материки всегда нагреты несколько сильнее, чем океаны, и давление над ними ниже. Поэтому над океанами существуют субтропические максимумы: Северо-Атлантический (Азорский), Северо-Тихоокеанский, Южно-Атлантический, Южно-Тихоокеанский и Южно-Индийский.
Таким образом, из-за разного нагрева и остывания материковой и водной поверхности (материковая поверхность быстрее нагревается и быстрее остывает), наличия теплых и холодных течений и других причин на Земле кроме поясов атмосферного давления могут возникать замкнутые области пониженного и повышенного давления.
Вода в атмосфере