Увлекательная география

Земля – магнит

Где бы на земном шаре вы ни находились, стрелка компаса, поколебавшись, установится в определенном положении, указывая в северном полушарии на север, в южном – на юг.

Земля – огромный магнит, имеющий, как всякий магнит, два полюса – северный и южный. Они соединены магнитными силовыми линиями, вдоль которых и выстраивается стрелка компаса. Это магнитные меридианы, которые не совпадают с географическими, так же, как и магнитные полюса.

Северный магнитный полюс находится в северном полушарии (на самом севере Канады, на полуострове Бутия), а южный – в южном полушарии (в Антарктиде на меридиане острова Тасмания).

Направление стрелки компаса на магнитный полюс (магнитный меридиан) земной поверхности не совпадает с направлением на географический меридиан. Между ними образуется угол, который называется магнитным склонением. Каждое место на земной поверхности имеет свой угол склонения. При отклонении магнитной стрелки на восток склонение считается восточным (положительным), при отклонении на запад – западным (отрицательным).

Зная склонение магнитной стрелки в данном месте, можно легко определить направление истинного (географического) меридиана. А если известна и широта, то определяют географические координаты, или местоположение точки.

Магнитная стрелка к горизонту. Угол этого наклона, т. е. угол между направлением силовых линий магнитного поля и горизонтальной плоскостью, называется магнитным наклонением. По мере приближения к магнитным полюсам угол наклонения увеличивается. На магнитном полюсе магнитная стрелка принимает вертикальное положение, и магнитное наклонение достигает на полюсах 90°. Вблизи магнитного экватора оно равно нулю.

Компас

Ни один корабль, ни один самолет и ни один геолог, прокладывающий путь к новым месторождениям полезных ископаемых, не может обойтись без компаса.

Магнитная стрелка компаса – одно из величайших изобретений человечества. С ее помощью можно ориентироваться в пространстве: на море, в воздухе и на суше.

Устройство компаса простое. В плоской цилиндрической коробке на острие стальной иглы подвешена магнитная стрелка. Острый конец иглы опирается на твердый камень, обычно агат, вправленный в середину компаса. Свободно лежащая стрелка принимает определенное положение, при котором один конец, окрашенный синим, указывает на север, другой, красный, – на юг. Положение стрелки можно закрепить, прижав ее к стеклянной крышке коробки с помощью рычага, который называется арретиром.

Если компас положить на магнит, то его стрелка всегда сориентируется по направлению к полюсам магнита, как бы мы ни поворачивали коробку с компасом. Планета Земля – это большой магнит, на поверхности которого стрелка всегда сориентируется по направлению к магнитным полюсам. Они не совпадают с географическими полюсами примерно на 11,3°.

Если магнитная стрелка компаса мечется, т. е. ведет себя странно, значит, поблизости находятся большие залежи железных руд. Именно так была открыта Курская магнитная аномалия.

Жидкое ядро Земли

Что находится в центре земли? Этот вопрос волнует ученых очень давно, но ответ на него может быть только предположительным, потому что добраться до центральной зоны планеты значительно труднее, чем до границ Солнечной системы.

Создавая волну искусственного (неопасного) землетрясения специальным взрывом, ученые следят за скоростью ее прохождения через различные слои земли. По изменению этой скорости определяют плотность проходимых пород, а по ней – их состав. Этот процесс называется сейсмозондированием (от греческого слова «сейсмос» – землетрясение). Вот с его то помощью и удалось «заглянуть» в самую середину земного шара.

Там, в центре Земли, находится самое плотное ее вещество. Сжатое чудовищным давлением, оно в 11 раз плотнее воды. И в то же самое время ядро Земли имеет жидкую оболочку. Это не вода, а расплав двух металлов – железа и никеля.

Ядро Земли обволакивает оболочка-мантия; вещества мантии и ядра постоянно перемешиваются: тяжелые элементы погружаются в расплав ядра, а легкие – поднимаются вверх. Ядро постепенно увеличивается в размерах.

Когда же разделение веществ прекратится, прекратится и построение земной коры.

Правда, до того момента, как «успокоится» Земля, протечет еще целых два миллиарда лет.

Два слоя мантии земли – «сима» и «сиаль»

Ниже земной коры, которую называют поверхностью Мохо (сокращение от фамилии открывшего ее ученого Мохоровичича), с глубины 15–75 км начинается мантия. Простирается мантия до глубины 2900 км. Плотность ее с глубиной меняется. В верхней части слои более мягкие, вязкие. Они в 3–6 раз плотнее воды. В астеносфере (так называется верхняя часть мантии) преобладают два химических элемента: силициум (кремний) и магний. Поэтому ее иногда называют «сима» – в отличие от вышележащей земной коры «сиаль», где преобладают силициум и алюминий.

В мантии, как и в Мировом океане, и в атмосфере, происходят движения по вертикали и горизонтали. Они вызывают грандиозные сдвиги в земной коре, в частности, горизонтальные перемещения материков. Землетрясения и извержения вулканов – также следы этих движений.

Строение недоступных недр планеты изучается по отзвукам землетрясений, по скорости сейсмических волн, отраженных на границах слоев. Используют и другие методы определения физических свойств пород: магнитные, электрические, радиоактивные, сейсмические, гравитационные (изменение силы тяжести).

Огнедышащая земля

«…Жара была невыносимой… Мы шли по неровной почве; на нее никогда не ступала нога человека; она едва лишь зародилась, она лишь недавно затвердела, от нее исходил жар огневых бездн… Эта твердая порода переходила в волшебное тесто, из которого слеплена Земля…»

Так описал свои впечатления от посещения кратера вулкана известный ученый и писатель, живущий в Бельгии, Гарун Тазиев. Это репортаж со дна вулканического кратера, с берега лавового озера. Другую свою книгу, тоже о вулканах, Тазиев назвал «Встречи с дьяволом», выразив в этом названии отношение к вулканам как к чему-то в высшей степени ужасному и бесчеловечному.

Вулкан – конусообразная гора с отверстием (кратером) на вершине, из которого (если вулкан действующий) извергаются потоки расплавленных пород (лава, или магма), ядовитые газы. Из жерла, соединяющего поверхность планеты с ее недрами, с огромной скоростью и грохотом вылетают многотонные камни («вулканические бомбы»). Слово «вулкан» происходит от имени бога огня и кузнечного дела Вулкана из древнеримских мифов.

В I в. произошло извержение вулкана Везувий, расположенного в Италии на берегу Неаполитанского залива. В результате извержения всего за два дня погибли город Помпеи и еще два города. В Третьяковской галерее можно увидеть картину К. Брюллова «Последний день Помпеи». Тучи пепла затмили солнце, потоки лавы, грязи и камней затопили города. Спустя много веков археологи откопали города, прекрасно сохранившиеся под вулканическим пеплом.

Все вулканы, извергавшиеся в историческое время, относятся к действующим. Их на Земле около 600. Те вулканы, которые сохранили свою форму, но не извергались на памяти человечества ни разу, называются уснувшими – они еще могут ожить. И лишь те, у которых разрушен и размыт конус, считаются потухшими.

При извержении жидкая магма поднимается по каналу – жерлу вулкана. При подъеме она может на каком-то участке застыть, и тогда образуются «пробки», приводящие к взрывам, к появлению трещин и новых побочных каналов извержения.

Вулканы располагаются там, где земная кора расколота глубокими трещинами – разломами, и где близко к поверхности залегают очаги расплавленной магмы. Высокое давление заставляет магму подниматься вверх. Газы, насыщающие расплав, взрываются, выбрасывая высоко вверх (на многие километры) обломки лавы и пепел.

Когда в 1883 г. произошло взрывное извержение вулкана Кракатау, выброшенный на высоту нескольких километров пепел почти дважды облетел весь земной шар. Повсюду наблюдалось сильное помутнение атмосферы, а утренние и вечерние зори отличались необычной яркостью. И это длилось на протяжении целого года.

Сильный взрыв произошел в 1956 г. на Камчатке при извержении вулкана Безымянный. Несколько кубических километров пепла было выброшено на высоту 45 км.

Со временем, вследствие какого-нибудь особенно сильного взрыва при очередном извержении может разрушиться часть вершины вулкана, тогда она просто провалится вниз, в магматический очаг. В таких случаях вместо обычного кратера образуется широкий провал до десятков километров в поперечнике – так называемая кальдера (это испанское слово означает «котел»).

Чтобы «вырос» конус вулкана, необходимо достаточно медленное течение лавы по склонам горы. Надо, чтобы лава успела остыть, затвердеть и, тем самым, задержаться на склоне. Но если лава жидкая, то она быстро сбегает по склону и растекается во все стороны у его подножия. В этом случае застывшая лава образует своеобразный щит, в кальдере которого возникает озеро кипящей лавы.

Существуют подводные вулканы. Когда они извергаются на дне океана, над ними возникают волны, известные как разрушительные цунами.

Вулканическое извержение часто оказывается подлинным бедствием для окружающего населения. В большинстве случаев его удается предсказать по появлению различных признаков того, что вулкан «просыпается»: усиливается выход газов и минеральных вод на его склонах, повышается их температура, слышится подземный гул.

Вулканическая деятельность свойствена всем планетам Солнечной системы. Лучше всего нам знакомы вулканы Марса. Там обнаружен гигантский вулкан Олимп высотой 24 км.

Географическая оболочка

В тонком слое у поверхности Земли соприкасаются и переходят друг в друга несколько земных оболочек-геосфер: литосфера, гидросфера, атмосфера, а также биосфера с важнейшей ее основой – почвой. Без почвы невозможна жизнь растений, а без растений исчезнет атмосфера, погибнут люди и животные. Толщина географической оболочки – несколько десятков километров.

В географической оболочке встречаются два потока энергий, идущих от Солнца и от земных недр. Между составными частями происходит непрерывный обмен веществами, энергией, информацией.

Неравномерное распределение энергии привело к тому, что географическая оболочка неоднородна в вертикальном и горизонтальном направлениях. Природные пояса, зоны сформировались потому, что разные участки Земли получают различное количество солнечной энергии. Условия климата меняются при переходе из одной зоны в другую.

Самые главные особенности любой точки Земли определяют сочетания воды и суши, удаленность от географических полюсов и высота над уровнем моря. При этом удаленность от океана часто оказывается важнее, чем та или иная географическая широта. Различия в климате юга Сибири и центральной Франции, находящихся на одной и той же широте, очень велики именно по этой причине.

Что же представляет собой географическая оболочка Земли? Очевидно, это и есть та самая «система жизнеобеспечения», без которой наша прекрасная планета превратилась бы в мертвое небесное тело.

Географическая оболочка формируется на границе основных природных сфер. Вот это пограничное положение и делает географическую оболочку уникальной и бесконечно сложной. Только в ее пределах оказались возможными возникновение и развитие жизни.

Шесть материков Земного шара

Крупные массивы земной коры, поднимающиеся над уровнем Мирового океана, называют материками (или континентами). К материкам относят мелководные прибрежные зоны морей (шельфы) и ближайшие к ним острова.

Когда-то все части света составляли один материк – Пангею. А в современную геологическую эпоху их, разделенных океанами, существует шесть: Евразия – 55 млн км², Африка – 30 млн км², Южная Америка – 18 млн км², Северная Америка – 20 млн км², Антарктида – 14 млн км², Австралия – 8,5 млн км². Эти цифры округленные, они включают и площади островов близ материков.

Самый большой материк – Евразия. Он омывается всеми океанами земного шара и расположен во всех географических поясах северного полушария. В его пределах лежат две части света – Европа и Азия.

Африка – второй по величине материк Земли. Крайние северная и южная точки его удалены от экватора почти на одинаковое расстояние. Материки Северная и Южная Америка расположены в западном полушарии по обе стороны от экватора. Соединенные узким Панамским перешейком, они, по существу, образуют один материк, сильно вытянутый по меридиану. Австралия – самый маленький из материков – почти целиком расположена в жарком поясе южного полушария. Почти посередине ее пересекает Южный тропик.

Частей света тоже шесть, но два материка Америки составляют одну часть света, а единый материк Евразия, напротив, разделен на две части света – Европу и Азию.

Самый высокий материк – Антарктида. (его средняя высота 2040 м над уровнем моря), самый низкий – Европа (300 м над уровнем моря). Азия возвышается в среднем на 950 м. В центральной ее части находятся самые высокие горы Земли, Гималаи, с высочайшей вершиной Джомолунгмой (Эверестом).

С каждого материка реки стекают в океаны, и больше всего воды они сбрасывают в моря, окружающие Евразию, – около 16 км³ в год, а меньше всего воды Мировому океану отдают Антарктида (хотя она почти целиком состоит из воды, только замерзшей) и Австралия – в 8 раз меньше Евразии.