АСФАЛЬТИРОВАНИЕ, устройство асфальтобетонных покрытий на автомобильных дорогах, улицах, аэродромах и т. п. путём укладки и уплотнения асфальтобетонной смеси по предварительно подготовленному основанию. В зависимости от назначения покрытия асфальтобетонную смесь (асфальтобетон) укладывают в один или два слоя на основание из щебня, гравия (нежёсткое основание) или бетона (жёсткое основание). Нижний слой толщиной 4-5 см устраивают из крупно- или среднезерни-стой смеси с остаточной пористостью 5-10% ; верхний слой толщиной 3-4 см-из средне- или мелкозернистой смеси (остаточная пористость 3-5%). При тяжёлых нагрузках и интенсивном движении транспорта покрытия устраивают 3-4-слойными общей толщиной 12-15 см. АСФАЛЬТИРОВАНИЕ начинается с очистки основания от пыли и грязи механич. дорожными щётками и поливомоечными машинами, исправления неровностей основания, обработки его поверхности жидким битумом или битумной эмульсией. Асфальтобетонная смесь приготовляется в асфальтобетоно-смесителях на стационарных или полустационарных заводах (установках), доставляется на место автомобилями-самосвалами и загружается в приёмный бункер асфалътобетоноукладчика, к-рый укладывает, разравнивает и предварительно уплотняет смесь. Окончат. уплотнение осуществляется катками дорожными. .
КОММУНАЛЬНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО, отрасль строительства, занятая сооружением объектов, связанных с обслуживанием жителей городов, посёлков городского типа, районных сельских центров и населённых пунктов сельской местности. В числе этих объектов: системы водоснабжения и канализации с очистными сооружениями и сетями; сооружения городского электрического транспорта с путевым, энергетическим хозяйством, депо и ремонтными предприятиями; сети газоснабжения и теплоснабжения с распределительными пунктами, районными и квартальными котельными; электрические сети и устройства напряжением ниже 35 кв; гостиницы; городские гидротехнические сооружения; объекты внешнего благоустройства населённых мест, озеленения, дороги, мосты, путепроводы, ливнестоки; предприятия санитарной очистки, мусороперерабатывающие и др. Планомерное развитие КОММУНАЛЬНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА в СССР началось ещё в 1-й пятилетке и осуществлялось нарастающими темпами до начала Великой Отечеств, войны 1941-45. В годы 4-й пятилетки (1946-50) проводились работы по восстановлению объектов коммунального назначения, разрушенных во время нем.-фаш. оккупации. В последующие годы КОММУНАЛЬНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО велось высокими темпами в связи с бурным развитием промышленности, культуры, увеличением численности городов и посёлков городского типа .
ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВО, теория и практика планировки и застройки городов (см. Город). ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВО определяют социальный строй, уровень развития производственных сил, науки и культуры, природно-климатичие условия и национальные особенности страны. ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВО охватывает сложный комплекс социально-экономических, строительно-технических, архитектурно-художественных, а также санитарно-гигиенических проблем. Общим для ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВО досоциалистических формаций является большее или меньшее влияние на него частной собственности на землю и недвижимое имущество..
ЗЕЛЁНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО, составная часть современного градостроительства. Городские парки, сады, скверы, бульвары, загородные парки (лесопарки, лугопарки, гидропарки, исторические, этнографические, мемориальные), национальные парки, народные парки, тесно связанные с планировочной структурой города, являются необходимым элементом общегородского ландшафта. Они способствуют образованию благоприятной в санитарно-гигиеническом отношении среды, частично определяют функциональную организацию городских территорий, служат местами массового отдыха трудящихся и содействуют художественной выразительности архитектурых ансамблей. При разработке проектов садов и парков учитывают динамику роста деревьев, состояние и расцветку их крон в зависимости от времени года.
| но повреждаются
9
Опустошительное
Сильное повреждение и разрушение каменных домов
10
Уничтожающее
Крупные трещины в почве. Оползни и обвалы. Разрушение каменных построек. Искривление ж.-д. рельсов
11
Катастрофа
Широкие трещины в земле. Многочисленные оползни и обвалы. Каменные дома совершенно разрушаются
12
Сильная катастрофа
Изменения в почве достигают огромных размеров. Многочисленные трещины, обвалы, оползни. Возникновение водопадов, подпруд на озёрах, отклонение течения рек. Ни одно сооружение не выдерживает
Самое сильное 3. имеет магнитуду не более 9. Между числом 3. (N) и их магнитудой (М) существует зависимость, которая приближённо выражается формулой: [924-5.jpg] , где [924-6.jpg] и [924-7.jpg]- постоянные. Энергия 3. (Е) связана с магнитудой соотношением вида: [924-8.jpg] _ Для коэфф. [924-9.jpg] и [924-10.jpg] даются различные значения, но наиболее подходящими следует считать [924-11.jpg] близкое к 4, а [924-12.jpg]-к 1,6. Величина [924-13.jpg] _ иногда наз. энергетич. классом 3. При 3., для к-poro М=5, из очага выделяется энергия ~1012 дж, К = 12; при М=8,0 E-1017 дж, К = 17. Магнитуда (М), интенсивность (I0) и глуб. очага (h) связаны между собой. Для приближённого определения одной из этих величин по двум другим можно пользоваться табл. 2.
Табл. 2. - Примерное соотношение магнитуды и балльности в зависимости от глубины очага
h, км
Магнитуда
5
6
7
8
10 20 40
7 6 5
8-9 7-8 6-7
10 9 8
[924-14.jpg]
В последние десятилетия широкое развитие получили детально разработанные методы статистич. анализа 3. С их помощью составляются карты сейсмич. активности и карты сотрясаемости (ср. частоты 3. того или иного энергетич. класса в данном пункте), а также графики повторяемости (зависимость частоты 3. от их магнитуды). 3. распространены по земной поверхности весьма неравномерно (см. карту* на вклейке к стр. 225). Они связаны с участками земной коры, в которых проявляются новейшие дифференцированные тектонические движения.
*При составлении карты использованы материалы Н. Н. Николаева (совр. структура земной коры), Д. Д. Дормана и М. Баразанги (сейсмичность) и А. В. Введенской (векторы напряжений).
Табл. 3. - Сильнейшие землетрясения 20 в.
Дата по новому стилю (согласно времени по Гринвичу)
Местоположение эпицентра (страна, район, горная система)
Маг-нитуда
Сила, баллы
Примечание
Европа
1908, 28 дек.
Остров Сицилия (Италия)
7,5
Разрушен г. Мессина и ряд др. насел. пунктов на Ю. Италии. Волны цунами достигали 14м высоты; погибло 100 - 160 тыс. чел.
1927, 11 сент.
Южный берег Крыма, к Ю. от Ялты (СССР)
6,5
до 8
Повреждены многие постройки (от Севастополя до Феодосии)
1953, 12 авг.
Ионические о-ва (Греция)
7,5
Разрушены насел. пункты о. Кефалиння; часть острова погрузилась под уровень моря
1963, 26 июля
Город Скопле (Скопье, Югославия)
6
9-10
Почти 80% зданий города разрушено или повреждено; погибло св. 2 тыс. чел.
1969, 8 февр.
У юго-зап. берегов Португалии
8
Пострадали города Лисабон, Касабланка и др. Поверхность земли покрылась трещинами
1969, 27 окт.
Юго-зап. часть Югославии
6,4
9
Катастрофическое. Город Баня-Лука превращён в развалины
Азия
1902, 16 дек.
Ферганская долина, г. Андижан (СССР)
-
9
Погибло более 4,5 тыс. чел.
1905, 4 апр.
Гималаи
8
--
1905, 23 июля
Хребет Болнай (МНР)
8,2
В р-не оз. Сангийн-Далай-Нур - хр. Хан-Хухэй образовалась трещина длиной в 400 км
1907, 21 окт.
Юж. склон Гиссарского хр. (СССР)
9
Разрушен Каратаг и ок. 150 др. насел. пунктов; погибло 1,5 тыс . чел.
1911, 3 янв.
Долина р. Кебин, юж. склон хр. Заилийский Алатау (СССР)
8
9
Разрушен г. Верный (ныне Алма-Ата); обвалы, запруды на горных реках
1911, 15 июня
Острова Рюкю (Япония)
8,2
~
Огромные оползни и обвалы; погибло 100 тыс. чел.
1923, 1 сент.
Остров Хонсю (Япония)
8,2
Катастрофическое. Опустошены Токио, Йокохама; погибло ок. 150 тыс. чел. В бухте Сагами волны цунами достигали 10 м высоты
1927, 7 марта
Остров Хонсю (Япония)
7,8
Катастрофическое. Город Минеяма превращён в руины; погибло более 1 тыс. чел.
1938, 1 февр.
Море Банда (Индонезия)
8,2
-
1939, 26 дек.
Горы Внутренний Тавр (Турция)
8,0
Катастрофическое; погибло ок. 30 - 40 тыс. чел. На побережье Чёрного м. вода отступила на 50 м, а затем залила его на 20 м дальше обычного
1941, 20 апр.
Долина р. Сурхоб, пос. Гарм (СССР)
6,5
8-9
Разрушено более 60 насел, пунктов
1946, 2 нояб.
Сев. часть Чаткальского хр. (СССР)
7,5
9
Повреждены сотни зданий в Ташкенте и др. городах; деформация земной коры
1948,5 окт.
Ашхабад (СССР)
7
9
Катастрофическое. В течение 20 сек разрушена значит. часть города
Известно 2 главных сейсмич. пояса мира - Средиземноморский, простирающийся через юг Евразии от берегов Португалии на 3. до Малайского архипелага на В., и Тихоокеанский, кольцом охватывающий берега Тихого ок. Эти пояса включают молодые склад чатые горные сооружения, т. е. эпигеосинклинальные орогены (Альпы, Апеннины-Карпаты, Кавказ, Гималаи, Кордилье, ры, Анды и др.), а также подвижные зоны подводных окраин материков, к-рые-многими исследователями интерпретируются как совр. геосинклинальные области или складчатые системы в начальной стадии развития (зап. периферия Тихого ок. с островными дугами Алеутской, Курильской, Японской, Малайской, Новозеландской и др.; Карибское, Средиземное и др. моря). За границами указанных поясов в пределах материков эпицентры 3. приурочены к областям новейшей тектонич. активизации (эпиплатформенные орогены типа Тянь-Шаня), а также к рифтовым зонам, сопровождающимся образованием систем разломов (рифты Восточной Африки, Красного м., Байкальская система рифтов и др.).
(П родолженне)
Дата по новому стилю (согласно времени по Гринвичу)
Местоположение эпицентра (страна, район, горная система)
Маг-нитуда
Сила, баллы
Примечание
1949, 10 июля
Гиссаро-Алайская горная система, Хаит (СССР)
7,5
Св. 9
Пострадало более 150 насел. пунктов
1952, 4 нояб.
Курильские о-ва к Ю.-В. от п-ова Шипунский (СССР)
8,2
Катастрофическое. Цунами высотой до 18 м причинили крупные повреждения на берегах Камчатки и сев. части Курильских о-вов
1957, 27 июня
Забайкалье, Муйский хр. (СССР)
7,5
9-10
Разрушения в Чите , Бодайбо и др. насел. пунктах
1958, б нояб.
Курильские о-ва к Ю.-В. от о. Итуруп (СССР)
8,7
9
Цунами
1960, 24 апр.
Лар (Иран)
6
-
Город сильно разрушен; погибло 3 тыс. чел.
1962, 1 сент.
Среднеиранские горы (Иран)
7,8
Разрушительное. Полное разрушение насел. пункта Рудак; погибло более 12 тыс. чел.
1966, 25 апр.
Ташкент
5,3
8
Разрушения в центр. части города. Толчки повторялись в мае - июле 1966
1970, 28 марта
Западная Турция
7
Катастрофическое. Ряд насел. пунктов превращён в развалины; погибло более 1 тыс. чел.
1970, 14 мая
Дагестан
6,5
8
Большой ущерб нанесён насел. пунктам Буйнакского, Гумбетовского, Казбековского, Кизилъюртовского и др. р-нов
1971, 22 мая
Восточная Турция
6,8
-
Разрушены города Бингель и Генч; погибло более 1 тыс. чел.
1971, 5 окт.
Японское м.
7,3
-
Одно из самых сильных землетрясений в истории о. Сахалин
Австралия и Океания
1906, 14 окт.
Впадина Бугенвиль
8,1
-
1931, 2 февр.
Новая Зеландия (Сев. остров)
7,8
9
Катастрофическое . Разрушения и пожары
1966, 31 дек.
Острова Санта-Крус (брит.)
8
-
Африка
1960, 29 февр.
Город Агадир (Марокко)
6
-
Полностью разрушен г. Агадир; погибло 12 - 15 тыс. чел.
Северная Америка
1906, 18 апр.
Береговые хр. Кордильер (Калифорния, США)
8,2
-
Разрушена значит. часть г. Сан-Франциско
1964, 28 марта
Залив Принс-У ильям (США)
8,6
10-11
Цунами выс. до 9 м достигли побережья Канады, США, Гавайских о-вов и Японии
1971, 9 февр.
Калифорния (США)
6,7
Сильнейшее за последние 40 лет землетрясение в Лос-Анджелесе
Южная Америка
1906, 17 авг.
Береговая Кордильера (Чили)
8,4
В г. Вальпараисо сопровождалось поднятием береговой линии; цунами пересекли океан, достигли Японии и Гавайских о-вов
1960, 22 мая
Район г. Консепсьон (Чили)
8,8
Разрушительное. Цунами достигли США, Гавайских и Курильских о-вов , Австралии и Японии; погибло ок. 10 тыс. чел.
1961, 19 авг.
Бразилия
8
-
1970, 10 дек.
Побережье Перу
7,3
Разрушено ок. 5 тыс. домов. Св. 20 тыс. чел. остались без крова
В пределах океанов значит. сейсмич. активностью отличаются срединноокеанические хребты. На платформах и на большей части дна океанов 3. происходят редко и большой силы не достигают.
Тщательный анализ механизма возникновения подземного удара показывает, что 3. представляют реакцию вещества земной коры или мантии Земли на тек-тонич. напряжения, постоянно накапливающиеся в недрах Земли. При этом преобладают напряжения сжатия, хотя местами наблюдаются напряжения растяжения.
Анализ сейсмических, геологических и геофизич. данных позволяет заранее наметить те области, где следует ожидать в будущем 3., и оценить их макс. интенсивность. В этом состоит сущность сейсмического районирования. В СССР карта сейсмич. районирования - официальный документ, к-рый обязаны принимать в расчёт проектирующие орг-ции в сейсмич. р-нах. Строгое соблюдение норм сейсмостойкого стр-ва позволяет значительно снизить разрушит. воздействие 3. на здания и др. инженерные сооружения. В будущем, вероятно, удастся разрешить и проблему прогноза 3. Основной путь к решению этой проблемы - тщательная регистрация "предвестников" 3.- слабых предварительных толчков (форшоков), деформации земной поверхности, изменений параметров геофизических полей и др. изменений состояния и свойств вещества в зоне будущего очага 3.
3. начали описываться с древнейших времён. В 19 в. были составлены каталоги 3. для всего мира (Дж. Мили, Р. Малле), для Российской империи (II. В. Мушкетов, А. П. Орлов) и др., опубликованы монографии, посвящённые наиболее сильным и хорошо изученным 3. (особенно в Италии). В начале 20 в. основное внимание уделялось геологич. стороне 3. (работы К. И. Богдановича, В. Н. Вебера, Д. И. Мушкетова и мн. др. в России; Ф. Монтессю де Баллора, А. Зиберга и мн. др. за рубежом), разработке сейсмометрич. аппаратуры и созданию сейсмич. станций (Б. Б. Голицын, П. М. Никифоров, А. В. Вихерт, Д. А. Харин, Д. П. Кир нос и др.). 3. стали объектом изучения специальной отрасли знания - сейсмологии.
В сейсмологии получили развитие физич. и математич. методы, с помощью к-рых изучаются не только 3., но и внутр. строение Земли, а также ведутся поиски месторождений полезных ископаемых. Наблюдения над 3. осуществляются спец. сейсмической службой.
Лит.: Тутенберг Б. и Рихтер К., Сейсмичность Земли, пер. с англ., М., 1948; Саваренский Е. Ф.,Кирнос Д. П., Элементы сейсмологии и сейсмометрии, М., 1955; Атлас землетрясений в СССР, М., 1962; Сейсмическое районирование СССР, М., 1968.
Г. П. Горшков, В. И. Ковригина
ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВО в СССР, система гос. мероприятий, включающая организацию наиболее полного, рационального и эффективного использования земли, создание условий для повышения культуры земледелия, охрану земель, осуществление решений гос. органов в области землепользования. 3. проводится в отдельных с.-х. предприятиях, в с. х-ве как отрасли и во всём нар. х-ве. Незыблемым фундаментом 3. и всего земельного строя в СССР является гос. социалистич. собственность на землю, утвердившаяся в результате национализации земли. Задача 3. - охрана гос. собственности на землю, обществ. земель колхозов и совхозов от расхищения, расточительства и укрепление социалистич. земельных отношений. Большое значение имеет наведение должного порядка в пользовании земельными угодьями в с.-х. предприятиях, чёткое отграничение обществ. земель от приусадебных участков, точный земельный учёт. 3. обеспечивает систематич. контроль за правильностью использования земли. Очень важно тщательно изучить природные и экономич. условия устраиваемой территории, правильно решить вопрос о рациональных размерах землепользования вновь организуемых и устранить недостатки в землепользовании существующих х-в. При проведении 3. разрабатывают мероприятия по более интенсивному использованию земли и улучшению качества угодий. Содержание 3. на каждом этапе обусловливается хо-зяйственно-политич. задачами в развитии с. х-ва и всего нар. х-ва.
Совр. задачи 3. определяются решениями 22-го, 23-го и 24-го съездов КПСС, Мартовского (1965) и Майского (1966) пленумов ЦК КПСС и последующими решениями партии и правительства по сельскому хозяйству. 3. приобрело комплексный характер, высокий инженерно-экономич. уровень. При 3. районов, подверженных ветровой и водной эрозии почв, разрабатывается комплекс организационно-хозяйств., агротехнических, агролесомелиоративных и гидротехнич. мероприятий по водосбору, овражно-балочной системе и т. д. 3. проводится в соответствии с нар.-хоз. планом и планами развития конкретных социалистич. предприятий. 3. тесно связано с организацией всего произ-ва в х-ве, способствует повышению культуры земледелия, внедрению прогрессивных форм организации труда, эффективному применению техники, удобрений. Рациональное 3. невозможно без учёта экономич. и природных условий районов и х-в. Прежде всего изучают размеры произ-ва, специализацию х-в и их подразделений, финанс. возможности, обеспеченность рабочей силой и техникой, расположение населённых пунктов и производств. центров, связь с пунктами сдачи с.-х. продукции и др. экономич. и культурными центрами. При проведении 3. необходимо стремиться, чтобы затраты на строительство, сделанные х-вами ранее, а также новые капитальные вложения были использованы наиболее эффективно. Все капитальные затраты обосновывают необходимыми расчётами.
3. подразделяется на 2 основных вида: межхозяйственное и внутрихозяйственное, тесно между собой связанные. Межхозяйственное 3. проводится в связи с образованием землепользовании колхозов, совхозов и др.с.-х.предприятий, организаций и учреждений; образованием землепользовании пром., строит., транспортных и др. несельскохозяйств. предприятий, орг-ций и учреждений; упорядочением существующих землепользовании с устранением чересполосицы и др. неудобств в расположении земель; уточнением и изменением границ землепользовании на основе схем районной планировки; выявлением новых земель для с.-х. и иного нар.-хоз. освоения; отводом и изъятием земельных участков; установлением и изменением гор. черты, поселковой черты и черты перспективных сел. населённых пунктов. Межхозяйств. 3. проводится одновременно на терр. группы х-в, а иногда и целого р-на, области, на основе схем районной планировки.
Для строительства пром. объектов, дорог, линий электропередач и др. несельскохозяйств. нужд в первую очередь отводятся земли, непригодные для с. х-ва, либо с.-х. угодья худшего качества. Отвод из с.-х. угодий земель колхозов и совхозов производится в установленном законом порядке.
Внутрихозяйственное 3. проводят в границах отдельных с.-х. предприятий в увязке со смежными х-вами на основе гос. планового задания, перспективного плана развития х-ва и организационно-хозяйств. плана. Внутрихозяйств. 3. носит комплексный характер, отражающий вопросы повышения интенсивности использования земли, борьбы с эрозией почв, мелиорации, водоснабжения, дорожного стр-ва, планировки сел. населённых пунктов и др.; охватывает все виды с.-х. угодий. Осн. землепользователями на землях с.-х. назначения являются колхозы и совхозы. 3. проводят с учётом их социально-экономич. и организа-ционно-производств. особенностей. Внутрихозяйств. 3. включает ряд взаимосвязанных составных частей.
3. в колхозах начинают с составления проекта, в к-ррм предусматривают размещение населённых пунктов, массивов бригад и производственных центров. При этом определяют перспективные населённые пункты, уточняют кол-во и размеры производств. бригад, распределяют земельные угодья между бригадами, определяют виды и кол-во производств. центров, местоположение обшехозяйств. дворов, животноводч. ферм и т. п. В совхозах составной частью 3. является размещение отделений и хоз. центров. При этом определяют размеры и кол-во отделений (ферм); местоположение центр. усадьбы и усадеб отделений; распределение терр. между отделениями. Размещение населённых пунктов и производств. подразделений колхозов и совхозов должно создавать условия для лучшей организации произ-ва и правильного руководства им при наименьших затратах на стр-во, оборудование и благоустройство, для наименьших ежегодных издержек произ-ва, а также для лучшего культурно-бытового обслуживания населения.
Для экономич. обоснования размещения дорог рассчитывают капиталовложения на стр-во дорог и дорожных сооружений, ежегодные транспортные расходы, срок окупаемости капиталовложений.
Организация с.-х. угодий и севооборотов включает установление состава и соотношения с.-х. угодий, типов, видов, кол-ва и площадей севооборотов ; обоснование проектируемой трансформации угодий и разработку мероприятий по их улучшению; рациональное размещение с.-х. угодий и севооборотов. Всё это должно обеспечить создание условий для успешного развития всех отраслей х-ва в соответствии с перспективным планом; наиболее рациональное использование земли, техники, лучшую орг-цию производственных процессов, получение макс. кол-ва продукции на каждые 100 га с.-х. угодий при наименьших затратах на единицу продукции. Организация территории севооборотов заключается в согласованном размещении полей, бригадных участков, полевых станов, защитных лесных насаждений, полевых дорог, водных сооружений. При этом учитывают: рельеф местности, почвенный покров, эродированность почв, направление вредоносных ветров, конфигурацию, равновеликость полей и др. Организация территории садов и виноградников включает размещение пород и сортов плодовых насаждений, кварталов и бригадных участков, защитных лесных насаждений, подсобных хоз. центров, дорожной сети, водных сооружений и оросит. сети. Организация территории пастбищ включает размещение гуртовых и отарных участков, введение пастбищеоборотов, разбивку на загоны очередного стравливания, размещение летних лагерей, скотопрогонов, сооружений для пастбищного водоснабжения, разработку мероприятий по улучшению пастбищ и т. д. Организация территории сенокосов - это введение сенокосооборотов, размещение бригадных участков и дорожной сети. В зависимости от конкретных природных и экономич. условий х-в не всегда нужны все перечисленные составные части 3.
Установленная в порядке 3. внутрихозяйств. организация территории обязательна для колхозов, совхозов и др. с.-х. предприятий. На стр. 475 приведена схема 3. совхоза "Гигант" Ростовской обл.
Землеустроит. работы осуществляются земельными органами. Инженерные кадры землеустроителей готовит Моск. ин-т инженеров землеустройства, землеустроительные ф-ты с.-х. вузов, а техников-землеустроителей - землеустроительные техникумы и землеустроит. отделения с.-х. техникумов.
Лит.: История земельных отношений и землеустройства, под ред. И. В. Бочкова, М., 1956; Землеустроительное проектирование, под ред. С. А. Удачина, 5 изд., М., 1969; Удачин С. А., Научные основы землеустройства, М., 1965; Бурихин Н. Н., ервова Е. Н., Цфасман Я. М.. Экономическое обоснование землеустройства колхозов нечерноземной зоны РСФСР, М., 1967. С. А. Удачин.
ЗЕМЛЕЧЕРПАТЕЛЬНЫЙ СНАРЯД, плавучая землеройная машина с черпаковым устройством для извлечения грунта из-под воды; один из типов судов технич. флота. 3. с. применяют в основном при дноуглубительных работах, для устройства подводных котлованов, добычи полезных ископаемых. В последнем случае на 3. с. устанавливаются обогатит. устройства; такой 3. с. называют драгой. Совр. типы 3. с.: одночерпаковый штанговый, грейферный, многочерпаковый. Грейферные 3. с. (с трюмом длягрунта) и морские многочерпаковые 3. с. обычно самоходные.
Одночерпаковый штанговый 3. с. представляет собой плавучий экскаватор с черпаком ёмкостью до 12 м3; иногда снабжается скалодробильным устройством. Предназначается гл. обр. для извлечения каменистых (тяжёлых) и засорённых грунтов. Перемещается при помощи подъёмных свай. Извлечённый грунт подаётся непосредственно в отвал или погружается в грунтоотвозную шаланду.
Грейферные 3. с. имеют от 1 до 4 поворотных грейферных кранов. В зависимости от свойств грунта, подлежащего извлечению, и грузоподъёмности кранов применяют 2- или 4-створчатые грейферы ёмкостью 1-4 м3. Грейферные 3. с. приспособлены в основном для дноуглубит. работ у причалов; они перемещаются на тросах с помощью судовых лебёдок. Извлечённый грунт перевозится в собств. трюме или грунтоотвозной шаландой.
Многочерпаковый 3. с. - машина непрерывного действия , извлекающая грунт черпаками ёмкостью до 1,2 м3, соединёнными в замкнутую цепь; последняя охватывает 2 барабана, верхний из к-рых имеет привод. Перемещается снаряд при помощи судовых лебёдок. Производительность современных многочерпаковых 3. с. при разработке лёгкого грунта достигает 1500 м3/ч, тяжёлого - до 750 м3/ч. Извлечённый грунт перемещается грунтоотвозными шаландами, грунтовыми насосами или конвейерными устройствами.
Лит.: Краковский И. И., Суда технического флота, Л., 1968. В. Н. Песочинский.
ЗЕМЛЯ (от общеславянского зем - пол, низ), третья по порядку от Солнца планета Солнечной системы, астрономич. знак [924-15.jpg] или[924-16.jpg]
Содержание:
I. Введение .
II. Земля как планета.
III. Строение Земли.
Магнитосфера.Атмосфера . Гидросфера."Твёрдая" Земля.Биосфера. Географическая оболочка.
IV. Геологическая история и эволюция жизни на Земле. Геологическая история Земли. История развития органического мира.
V. Человек и Земля
I. ВВЕДЕНИЕ
3. занимает пятое место по размеру и массе среди больших планет, но из планет т. н. земной группы, в к-рую входят Меркурий, Венера, Земля и Марс, она является самой крупной (см.
Планеты). Важнейшим отличием 3. от др. планет Солнечной системы является существование на ней жизни, достигшей с появлением человека своей высшей, разумной формы. Условия для развития жизни на ближайших к 3. телах Солнечной системы неблагоприятны; обитаемые тела за пределами последней пока также не обнаружены (см. Внеземные цивилизации). Однако жизнь - естественный этап развития материн, поэтому 3. нельзя считать единственным обитаемым космич. телом Вселенной, а земные формы жизни - её единственно возможными формами.
Согласно совр. космогонич. представлениям, 3. образовалась ~4,5 млрд. лет назад путём гравитационной конденсации из рассеянного в околосолнечном пространстве газо-пылевого вещества, содержащего все известные в природе хим. элементы (см. Космогония). Формирование 3. сопровождалось дифференциацией вещества, к-рой способствовал постепенный разогрев земных недр, в основном за счёт теплоты, выделявшейся при распаде радиоактивных элементов (урана, тория, калия и др.). Результатом этой дифференциации явилось разделение 3. на концентрически расположенные слои - геосферы, различающиеся химич. составом, агрегатным состоянием и фи-зич. свойствами. В центре образовалось ядро Земли, окружённое т. н. мантией (см. Мантия Земли). Из наиболее лёгких и легкоплавких компонентов вещества, выделившихся из мантии в процессах выплавления (см. Зонное плавление), возникла расположенная над мантией земная кора. Совокупность этих внутренних геосфер, ограниченных твёрдой земной поверхностью, иногда называют "твёрдой" 3. (хотя это не совсем точно, поскольку установлено, что внешняя часть ядра обладает свойствами вязкой жидкости). "Твёрдая" 3. заключает почти всю массу планеты (см. табл. 1). За её пределами находятся внешние геосферы - водная (гидросфера) и воздушная (атмосфера), к-рые сформировались из паров и газов, выделившихся из недр 3. при дегазации мантии. Дифференциация вещества мантий 3. и пополнение продуктами дифференциации земной коры, водной и воздушной оболочек происходили на протяжении всей геологич. истории и продолжаются до сих пор.
Большую часть поверхности 3. занимает Мировой океан (361,1 млн. км2, или 70,8%), суша составляет 149,1 млн. км2 (29,2% ) и образует шесть крупных массивов - материков: Евразию, Африку, Сев. Америку, Южную Америку, Антарктиду и Австралию (см. табл. 2), а также многочисленные острова. С делением суши на материки не совпадает деление на части света: Евразию делят на две части света - Европу и Азию, а оба американских материка считают за одну часть света - Америку, иногда за особую "океаническую" часть света принимают о-ва Тихого ок.- Океанию, площадь к-рой обычно учитывается вместе с Австралией.
Табл. 2. - Материки (с островами)
Название материка
Площадь , млн. км2
Средняя высота, м
Наибольшая высота гор на материке,
м*
Евразия
53,45
840
8848
Африка
30,30
750
5895
Сев. Америка
24,25
720
6194
Юж. Америка
18,28
590
6960
Антарктида
13,97
2040
5140
Австралия (с Океанией)
8,89
340
2230
* Сверху вниз по колонке вершины: Джомолунгма (Эверест), Килиманджаро, Мак-Кинли, Аконкагуа, массив Винсон, Косцюшко. Наиболее высокая вершина Океании - г. Джая, 5029 м (на о. Н. Гвинея).
Мировой океан расчленяется материками на Тихий, Атлантический, Индийский и Северный Ледовитый (см. табл. 3); некоторые исследователи выделяют приантарктич. части Атлантического, Тихого и Индийского океанов в особый, Южный, океан.
Табл. 3. - Океаны
Название океана
Поверхность зеркала, млн. км2
Средняя глубина, м
Наибольшая глубина, м
Тихий
179,68
3984
11022
Атлантический
93,36*
3926
8428
Индийский
74,92
3897
7130
Северный Ледовитый
13,10
1205
5449
* По др. данным, 91,14 млн. км2.
Северное полушарие 3.- материковое (суша здесь занимает 39% поверхности), а Южное - океаническое (суша составляет лишь 19% поверхности). В Западном полушарии преобладающая часть поверхности занята водой, в Восточном - сушей. Обобщённый профиль суши и дна океанов образует две гигантские "ступени" - материковую и океаническую.
Табл. 1. - Схема строения Земли (без верхней атмосферы и магнитосферы)
Геосферы
Расстояние нижней* границы от поверхности Земли, км
Объём, 1018 м3
Масса, 1021 кг
Доля массы геосферы от массы Земли, %
Атмосфера, до высоты
2000**
1320
~0,005
~ 10-6
Гидросфера
до 11
1,4
1,4
0,02
Земная кора
5-70
10,2
28
0,48
Мантия
до 2900
896,6
4013
67,2
Ядро
6371 (центр 3.)
175,2
1934
32,3
Вся Земля (без атмосферы)
1083,4
5976
100,0
*Кроме атмосферы. ** Атмосфера в целом простирается до выс. ~ 20 тыс. км.
Первая поднимается над второй в среднем на 4670 м (cp. высота суши 875 л; ср. глубина океана ок. 3800 м). Над равнинной поверхностью материковой "ступени" возвышаются горы, отдельные вершины к-рых имеют высоту 7-8 км и более. Высочайшая вершина мира - г. Джомолунгма в Гималаях - достигает 8848 м. Она возвышается над глубочайшим понижением дна океана (Марианский глубоководный жёлоб в Тихом ок. 11 022 м) почти на 20 км. См. Гипсографическая кривая.
3. обладает гравитационным, магнитным и электрич. полями. Гравитационное притяжение 3. удерживает на околоземной орбите Луну и искусственные спутники. Действием гравитационного поля обусловлены сферич. форма 3., многие черты рельефа земной поверхности, течение рек, движение ледников и др. процессы.
Магнитное поле создаётся в результате сложного двилсения вещества в ядре 3. (см. Земной магнетизм). В межпланетном пространстве оно занимает область, объём к-рой намного превосходит объём 3., а форма напоминает комету с хвостом, направленным от Солнца. Эту область наз. магнитосферой.
С магнитным полем 3. тесно связано её электрич. поле. "Твёрдая" 3. несёт отрицат. электрич. заряд, к-рый компенсируется объёмным положит. зарядом атмосферы, так что в целом 3., по-видимому, электронейтральна (см. Атмосферное электричество).
В пространстве, ограниченном внешним пределом геофизич. полей 3. (гл. обр. в магнитосфере и атмосфере), происходит последовательное и глубокое изменение первичных космических факторов - поглощение и преобразование солнечных и галактич. космических лучей, солнечного ветра, рентгеновского, ультрафиолетового, оптич. и радиоизлучений Солнца, что имеет важное значение для процессов, протекающих на земной поверхности. Задерживая большую часть жёсткой электромагнитной и корпускулярной радиации, магнитосфера и особенно атмосфера защищают от их смертоносного воздействия живые организмы.
3. получает 1,7*1017дж/сек (или 5,4Х1024 дж/год) лучистой энергии Солнца, но лишь ок. 50% этого количества достигает поверхности 3. и служит главным источником энергии большинства происходящих на ней процессов.
Поверхность 3., гидросферу, а также прилегающие слои атмосферы и земной коры объединяют под названием географической, или ландшафтной, оболочки. Географическая оболочка явилась ареной возникновения жизни, развитию к-рой способствовало наличие на 3. определённых физич. и химич. условий, необходимых для синтеза сложных органич. молекул. Прямое или косвенное участие живых организмов во многих геохимич. процессах со временем приобрело глобальные масштабы и качественно изменило гео-графич. оболочку, преобразовав химич. состав атмосферы, гидросферы и отчасти земной коры. Глобальный эффект в ход природных процессов вносит и деятельность человека. Ввиду громадного значения живого вещества как геол. агента вся сфера распространения жизни и биогенных продуктов была названа биосферой.
Совр. знания о 3., её форме, строении и месте во Вселенной формировались в процессе долгих исканий. Ещё в глубокой древности делалось много попыток дать общее представление о форме 3. Индусы, напр., верили, что 3. имеет форму лотоса. Вавилоняне, как и мн. др. народы, считали 3. плоским диском, окружённым водой. Однако ещё ок. 3 тыс. лет назад начали формироваться и правильные представления. Халдеи первыми заметили на основании наблюдений лунных затмений, что 3.- шарообразна. Пифагор, Парменид (6-5 вв. до н. э.) и Аристотель (4 в. до н. э.) пытались дать этому научное обоснование. Эратосфен (3 в. до н. э.) сделал первую попытку определить размеры 3. по длине дуги меридиана между городами Александрией и Сиеной (Африка). Большинство античных учёных считало 3. центром мира. Наиболее полно разработал эту геоцентрическую концепцию Птолемей во 2 в. Однако значительно раньше Аристарх Самосский (4-3 вв. до н. э.) развивал гелиоцентрические представления, считая центром мира Солнце. В ср. века представления о шарообразности 3. и её движении отрицались, как противоречащие священному писанию, и объявлялись ересью. Идея шарообразности 3. вновь завоевала признание лишь в эпоху Возрождения, с началом Великих географич. открытий. В 1543 Коперник научно обосновал гелиоцентрическую систему мира, согласно которой 3. и др. планеты обращаются вокруг Солнца. Но этому учению пришлось выдержать длительную жестокую борьбу с геоцентрич. системой, к-рую продолжала поддерживать христианская церковь. С этой борьбой связаны такие трагические события, как сожжение Дж. Бруно и вынужденное отречение от гелиоцентрич. представлений Г. Галилея. Окончательное утверждение гелиоцентрич. системы обязано открытию в нач. 17 в. И. Кеплером законов движения планет и обоснованием в 1687 И. Ньютоном закона всемирного тяготения.
Структура "твёрдой" 3. была выяснена гл. обр. в 20 в. благодаря достижениям сейсмологии.
Открытие радиоактивного распада элементов привело к коренному пересмотру многих фундаментальных концепций. В частности, представление о первоначально огненно-жидком состоянии 3. было заменено идеями о её образовании из скоплений холодных твёрдых частиц (см. Шмидта гипотеза). На основе радиоактивного распада были разработаны также методы определения абс. возраста горных пород, позволившие объективно оценивать длительность истории 3. и скорость процессов, протекающих на её поверхности и в недрах.
Во 2-й пол. 20 в. в результате использования ракет и спутников сформировались представления о верхних слоях атмосферы и магнитосфере. 3. изучают многие науки. Фигурой и размерами 3. занимается геодезия, движениями 3. как небесного тела - астрономия, силовыми полями - геофизика (отчасти астрофизика), к-рая изучает также физич. состояние вещества 3. и физич. процессы, протекающие во всех геосферах. Законы распределения химич. элементов 3. и процессы их миграции исследует геохимия. Вещественный состав литосферы и историю её развития изучает комплекс геологич. наук. Природные явления и процессы, происходящие в географич. оболочке и биосфере, являются областью наук географич. и биологич. циклов. Земных проблем касаются также науки, изучающие законы взаимодействия природы и общества.
II. ЗЕМЛЯ КАК ПЛАНЕТА
3.- третья по расстоянию от Солнца большая планета Солнечной системы. Масса 3. равна 5976*1021кг, что составляет 1/448 долю массы больших планет и 1/330 000 массы Солнца. Под действием притяжения Солнца 3., как и др. тела Солнечной системы, обращается вокруг него по эллиптической (мало отличающейся от круговой) орбите. Солнце расположено в одном из фокусов эллиптич. орбиты 3., вследствие чего расстояние между 3. и Солнцем в течение года меняется от 147,117 млн. км (в перигелии) до 152,083 млн. км (в афелии). Большая полуось орбиты 3., равная 149,6 млн. км, принимается за единицу при измерении расстояний в пределах Солнечной системы (см. Астрономическая единица). Скорость движения 3. по орбите, равная в среднем 29,765 км/сек, колеблется от 30,27 км/сек (в перигелии) до 29,27 км/сек (в афелии). Вместе с Солнцем 3. участвует также в движении вокруг центра Галактики, период галактич. обращения составляет ок. 200 млн. лет, средняя скорость движения 250 км/сек. Относительно ближайших звёзд Солнце вместе с 3. движется со скоростью ~ 19,5 км/сек в направлении созвездия Геркулеса.
Период обращения 3. вокруг Солнца, называемый годом, имеет несколько различную величину в зависимости от того, по отношению к каким телам или точкам небесной сферы рассматривается движение 3. и связанное с ним кажущееся движение Солнца по небу. Период обращения, соответствующий промежутку времени между двумя прохождениями Солнца через точку весеннего равноденствия, наз. тропическим годом. Тропич. год положен в основу календаря, он равен 365,242 средних солнечных суток.
Плоскость земной орбиты (плоскость эклиптики) наклонена в совр. эпоху под углом 1,6° к т. н. Лапласа неизменяемой плоскости, перпендикулярной гл. вектору момента количества движения всей Солнечной системы. Под действием притяжения др. планет положение плоскости эклиптики, а также форма земной орбиты медленно изменяются на протяжении миллионов лет. Наклон эклиптики к плоскости Лапласа при этом меняется от 0° до 2,9°, а эксцентриситет земной орбиты от 0 до 0,067. В современную эпоху эксцентриситет равен 0,0167, убывая на 4*10-7 в год. Если смотреть на 3., поднявшись над Сев. полюсом, то орбитальное движение 3. происходит против часовой стрелки, т. е. в том же направлении, что и её осевое вращение, и обращение Луны вокруг 3.
Естественный спутник 3.- Луна обращается вокруг 3. по эллиптической орбите на ср. расстоянии 384 400 км (~60,3 ср. радиуса 3.). Масса Луны составляет 1 : 81,5 долю массы 3. (73,5*1021 кг). Центр масс системы Земля - Луна отстоит от центра 3. на 3/4 её радиуса. Оба тела - 3. и Луна- обращаются вокруг центра масс системы. Отношение массы Луны к массе 3.- наибольшее среди всех планет и их спутников в Солнечной системе, поэтому систему 3.- Луна часто рассматривают как двойную планету.
3. имеет сложную форму, определяемую совместным действием гравитации, центробежных сил, вызванных осевым вращением 3., а также совокупностью внутренних и внешних рельефообразующих сил. Приближённо в качестве формы (фигуры) 3. принимают уровенную поверхность гравитационного потенциала (т. е. поверхность, во всех точках перпендикулярную к направлению отвеса), совпадающую с поверхностью воды в океанах (при отсутствии волн, приливов, течений и возмущений, вызванных изменением атм. давления). Эту поверхность наз. геоидом. Объём, ограниченный этой поверхностью, считается объёмом 3. (т. о., в него не входит объём той части материков, к-рая расположена выше ур. м.). Ср. радиусом 3. наз. радиус шара того же объёма, что и объём геоида. Для решения многих научных и практич. задач геодезии, картографии и др. в качестве формы 3. принимают земной эллипсоид. Знание параметров земного эллипсоида, его положения в теле 3., а также гравитационного поля Земли имеет большое значение в астродинамике, изучающей законы движения искусственных космич. тел. Эти параметры изучаются путём наземных астрономо-геодезич. и гравиметрич. измерений (см. Геодезия, Гравиметрия) и методами спутниковой геодезии.
Вследствие вращения 3. точки экватора имеют скорость 465 м/сек, а точки, расположенные на широте ф,- скорость 465соsф (м/сек), если считать 3. шаром. Зависимость линейной скорости вращения, а следовательно, и центробежной силы от широты приводит к различию значений ускорения силы тяжести на разных широтах (см. табл. 4).
Вращение 3. вокруг своей оси вызывает смену дня и ночи на её поверхности. Период вращения 3. определяет единицу времени - сутки. Ось вращения 3. отклонена от перпендикуляра к плоскости эклиптики на 23° 26,5' (в сер. 20 в.); в совр. эпоху этот угол уменьшается на 0,47" за год. При движении 3. по орбите вокруг Солнца её ось вращения сохраняет почти постоянное направление в пространстве. Это приводит к смене времён года. Гравитац. влияние Луны, Солнца, планет вызывает длительные периодич. изменения эксцентриситета орбиты и наклона оси 3., что является одной из причин многовековых изменений климата.
Период вращения 3. систематически увеличивается под воздействием лунных и в меньшей степени солнечных приливов (см. Вращение Земли). Притяжение Луны создаёт приливные деформации как атмосферы и водной оболочки, так и "твёрдой" 3. Они направлены к притягивающему телу и, следовательно, перемещаются по 3. при её вращении. Приливы в земной коре имеют амплитуду до 43 см, в открытом океане-не более 2 м, в атмосфере они вызывают изменение давления в неск. сот н/м2 (неск. мм рт. ст.). Приливное трение, сопровождающее движение приливов, приводит к потере системой Земля- Луна энергии и передаче момента количества движения от 3. к Луне. В результате вращение 3. замедляется, а Луна удаляется от 3. Изучение месячных и годичных колец роста у ископаемых кораллов позволило оценить число суток в году в прошлые геологич. эпохи (до 600 млн. лет назад).
Табл. 4 . - Геометрические и физические характеристики Земли
Экваториальный радиус
6378,160 км
Полярный радиус
6356,777 км
Сжатие земного эллипсоида
1:298,25
Средний радиус
6371,032 км
Длина окружности экватора
40075,696 км
Поверхность
510,2*106км2
Объём
1,083*1012км3
Масса
5976*1021кг
Средняя плотность
5518 кг/м3
Ускорение силы тяжести (на ур. м.)
а) на экваторе
9,78049 м/сек2
б) на полюсе
9,83235 м/сек2
в) стандартное
9,80665 м/сек2
Момент инерции относительно оси вращения
8,104*1037 кг*м2
Результаты исследований говорят о том, что период вращения 3. вокруг оси увеличивается в среднем на неск. мсек за столетие (500 млн. лет назад длительность суток составляла 20,8 ч). Фактич. замедление скорости вращения 3. неск. меньше того, к-рое соответствует передаче момента Луне. Это указывает на вековое уменьшение момента инерции 3., по-видимому, связанное с ростом плотного ядра 3. либо с перемещением масс при тектонич. процессах. Скорость вращения 3. неск. меняется в течение года также вследствие сезонных перемещений воздушных масс и влаги. Наблюдения траекторий искусств. спутников 3. позволили с высокой точностью установить, что сплюснутость 3. неск. больше той, к-рая соответствует совр. скорости её вращения и распределению внутр. масс. По-видимому, это объясняется высокой вязкостью земных недр, приводящей к тому, что при замедлении вращения 3. её фигура не сразу принимает форму, соответствующую увеличенному периоду вращения. Поскольку 3. имеет сплюснутую форму (избыток массы у экватора), а орбита Луны не лежит в плоскости земного экватора, притяжение Луны вызывает прецессию - медленный поворот земной оси в пространстве (полный оборот происходит за 26 тыс. лет). На это движение накладываются периодич. колебания направления оси - нутация (основной период 18,6 года). Положение оси вращения по отношению к телу 3. испытывает как периодические изменения (полюсы при этом отклоняются от ср. положения на 10-15 м), так и вековые (среднее положение сев. полюса смещается в сторону Сев. Америки со скоростью ~11 см в год, см. Полюсы географические).
[924-17.jpg]
Б. Ю. Левин.
III. СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ Магнитосфера
Самой внешней и протяжённой оболочкой 3. является магнитосфера - область околоземного пространства, физ. свойства к-рой определяются магнитным полем 3. и его взаимодействием с потоками заряженных частиц.
Исследования, проведённые при помощи космич. зондов и искусственных спутников 3., показали, что 3. постоянно находится в потоке корпускулярного излучения Солнца (т. н. солнечный ветер). Он образуется благодаря непрерывному расширению (истечению) плазмы солнечной короны и состоит из заряженных частиц (протонов, ядер и ионов гелия, а также более тяжёлых положит. ионов и электронов). У орбиты 3. скорость направленного движения частиц в потоке колеблется от 300 до 800 км/сек. Солнечная плазма несёт с собой магнитное поле, напряжённость к-рого в ср. равна 4,8*10-3 а/м (6*10-5 э).
При столкновении потока солнечной плазмы с препятствием - магнитным полем 3.- образуется распространяющаяся навстречу потоку ударная волна (рис.), фронт к-рой со стороны Солнца в среднем локализован на расстоянии 13-14 радиусов 3. ([924-18.jpg]) от её центра. За фронтом ударной волны следует переходная область толщиной ~ 20 тыс. км, где магнитное поле солнечной плазмы становится неупорядоченным, а движение её частиц - хаотичным. Темп-ра плазмы в этой области повышается примерно с 200 тыс. градусов до ~ 10 млн. градусов.
Переходная область примыкает непосредственно к магнитосфере 3., граница к-рой - магнитопауза - проходит там, где динамич. давление солнечного ветра уравновешивается давлением магнитного поля 3.; она расположена со стороны Солнца на расстоянии ~ 10- 12 [924-19.jpg] (70-80 тыс. км) от центра 3., её толщина ~ 100 км. Напряжённость магнитного поля 3. у магнитопаузы ~ 8*10-2 а/м (10-3 э), т. е. значительно выше напряжённости поля солнечной плазмы на уровне орбиты 3. Потоки частиц солнечной плазмы обтекают магнитосферу и резко искажают на значит. расстояниях от 3. структуру её магнитного поля. Примерно до расстояния 3 [924-20.jpg]от центра 3. магнитное поле ещё достаточно близко к полю магнитного диполя (напряжённость поля убывает с высотой [924-21.jpg]). Регулярность поля здесь нарушают лишь магнитные аномалии (влияние наиболее крупных аномалий сказывается до высот[924-22.jpg] над поверхностью 3.). На расстояниях, превышающих [924-23.jpg], магнитное поле ослабевает медленнее, чем поле диполя, а его силовые линии с солнечной стороны несколько прижаты к 3. Линии геомагнитного поля, выходящие из полярных областей 3., отклоняются солнечным ветром на ночную сторону 3. Там они образуют "хвост", или "шлейф", магнитосферы протяжённостью более 5 млн. км. Пучки магнитных силовых линий противоположного направления разделены в хвосте областью очень слабого магнитного поля (нейтральным слоем), где концентрируется горячая плазма с температурой в млн. градусов .
Магнитосфера реагирует на проявления солнечной активности, вызывающей заметные изменения в солнечном ветре и его магнитном поле. Возникает сложный комплекс явлений, получивший название магнитной бури. При бурях наблюдается непосредственное вторжение в магнитосферу частиц солнечного ветра, происходит нагрев и усиление ионизации верхних слоев атмосферы, ускорение заряженных частиц, увеличение яркости полярных сияний, возникновение электромагнитных шумов, нарушение радиосвязи на коротких волнах и т. д. В области замкнутых линий геомагнитного поля существует магнитная ловушка для заряженных частиц. Нижняя её граница определяется поглощением захваченных в ловушку частиц атмосферой на высоте неск. сот км, верхняя практически совпадает с границей магнитосферы на дневной стороне 3., несколько снижаясь на ночной стороне. Потоки захваченных в ловушку частиц высоких энергий (гл. обр. протонов и электронов) образуют т. н. радиационный пояс Земли. Частицы радиац. пояса представляют значит. радиационную опасность при полётах в космос.
Б. А. Тверской, Ю. Н. Дрожжин.
Атмосфера
Атмосферой, или воздушной оболочкой 3., называют газовую среду, окружающую "твёрдую" 3. и вращающуюся вместе с ней. Масса атмосферы составляет ~5,15*1018 кг. Ср. давление атмосферы на поверхность 3. на ур. м. равно 101 325 н/м2 (это соответствует 1 атмосфере или 760 мм рт. ст.). Плотность и давление атмосферы быстро убывают с высотой (см. Барометрическая формула): у поверхности 3. ср. плотность воздуха р = 1,22 кг/м3(число молекул в 1 м3 п = 2,55*1025), на высоте 10 км р = 0,41 кг/м3 (п = 8,6*1024), а на высоте 100 км р=8,8*10-7 кг/м3 (n=1,8*1018). Атмосфера имеет слоистое строение, слои различаются своими физич. и химич. свойствами (темп-рой, химич. составом, ионизацией молекул и др.).
Принятое деление атмосферы на слои основано гл. обр. на изменении в ней темп-ры с высотой, поскольку оно отражает баланс основных энергетич. процессов в атмосфере (см. Тепловой баланс атмосферы).
Нижняя часть атмосферы, содержащая ок. 80% всей её массы, наз. тропосферой. Она распространяется до высоты 16-18 км в экваториальном поясе и до 8-10 км в полярных широтах. Темп-pa тропосферы понижается с высотой в ср. на 0,6 К на каждые 100 м. Над тропосферой до выс. 55 км расположена стратосфера, в к-рой заключено почти 20% массы атмосферы. От тропосферы она отделена переходным слоем - тропопаузой, с температурой 190-220 К. До высоты ~25 км темп-pa стратосферы несколько падает, но дальше начинает расти, достигая максимума (~270К) на высоте 50- 55 км. Этот рост связан гл. обр. с увеличением в верхних слоях стратосферы концентрации озона, интенсивно поглощающего ультрафиолетовое излучение Солнца.
Над стратосферой расположены мезосфера (до 80 км), термосфера (от 80 км до 800 -1000 км) и экзосфера (выше 800 -1000 км). Общая масса всех этих слоев не превышает 0,5% массы атмосферы. В мезосфере, отделённой от стратосферы стратопаузой, озон исчезает, темп-pa вновь падает до 180-200К вблизи её верхней границы (мезопаузы). В термосфере происходит быстрый рост темп-ры, связанный гл. обр. с поглощением в ней солнечного коротковолнового излучения. Рост темп-ры наблюдается до выс. 200- 300 км. Выше, примерно до 800- 1000 км, темп-pa остаётся постоянной (~1000К), т. к. здесь разреженная атмосфера слабо поглощает солнечное излучение.
Верхний слой атмосферы - экзосфера - крайне разрежен (у его нижней границы число протонов в 1 м3составляет ~ 1011) и столкновения частиц в нём происходят редко. Скорости отдельных частиц экзосферы могут превышать критич. скорость ускользания (вторую космическую скорость). Эти частицы, если им не помешают столкновения, могут, преодолев притяжение 3., покинуть атмосферу и уйти в межпланетное пространство. Так происходит рассеяние (диссипация) атмосферы. Поэтому экзосферу наз. также сферой рассеяния. Ускользают из атмосферы в межпланетное пространство гл. обр. атомы водорода и гелия.
Приведённые характеристики слоев атмосферы следует рассматривать как усреднённые. В зависимости от географич. широты, времени года, суток и др. они могут заметно меняться.
Хим. состав земной атмосферы неоднороден. Сухой атмосферный воздух у поверхности 3. содержит по объёму 78,08% азота,20,95% кислорода (~10-6 % озона), 0,93% аргона и ок. 0,03% углекислого газа. Не более 0,1% составляют вместе водород, неон, гелий, метан, криптон и др. газы. В слое атмосферы до высот 90-100 км, в к-ром происходит интенсивное перемешивание атмосферы, относит. состав её основных компонентов не меняется (этот слой наз. гомосферой). В атмосфере содержится (1,3- 1,5)*1016 кг воды (см. Вода). Главная масса атмосферной воды (в виде пара, взвешенных капель и кристалликов льда) сосредоточена в тропосфере, причём с высотой её содержание резко убывает. Во влажном воздухе содержание водяного пара у земной поверхности колеблется от 3-4% в тропиках до 2*10-5 % в Антарктиде. Очень изменчивы аэрозольные компоненты воздуха, включающие пыль почвенного, органич. и космич. происхождения, частички сажи, пепла и минеральных солей.
У верхней границы тропосферы и в стратосфере наблюдается повышенное содержание озона. Слой макс. концентрации озона расположен на высотах ~21 - 25 км. Начиная с высоты ~ 40 км увеличивается содержание атомарного кислорода. Диссоциация молекулярного азота начинается на высоте ок. 200 км. Нарядус диссоциацией молекул под действием коротковолнового и корпускулярного излучений Солнца на высотах от 50 до 400 км происходит ионизация атмосферных газов. От степени ионизации зависит электропроводность атмосферы. На высоте 250-300 км, где расположен максимум ионизации, электропроводность атмосферы в 1012 раз больше, чем у земной поверхности.
Для верхних слоев атмосферы характерен также процесс диффузионного разделения газов под действием силы тяжести (гравитац. разделение): газы распределяются с высотой в соответствии с их молекулярной массой. Верхние слои атмосферы в результате оказываются обогащёнными более лёгкими газами. Совокупность процессов диссоциации, ионизации и гравитац. разделения определяет химич. неоднородность верхних слоев атмосферы. Примерно до 200 км основным компонентом воздуха является азот N2. Выше начинает превалировать атомарный кислород. На высоте более 600 км преобладающим компонентом становится гелий, а в слое от 2 тыс. км и выше - водород, к-рый образует вокруг 3. т. н. водородную корону.
Через атмосферу к поверхности 3. поступает электромагнитное излучение Солнца - главный источник энергии физич., химич. и биологич. процессов в географич. оболочке 3. Атмосфера прозрачна для электромагнитного излучения в диапазоне длин волн [924-24.jpg] от 0,3 мкм (3000) до 5,2 мкм (в к-ром заключено ок. 88 % всей энергии солнечного излучения) и радиодиапазоне - от 1 мм до 30 м. Излучение инфракрасного диапазона ([924-25.jpg]> 5,2 мкм) поглощается в основном парами воды и углекислым газом тропосферы и стратосферы. Непрозрачность атмосферы в радиодиапазоне обусловлена отражением радиоволн от её ионизованных слоев (ионосферы). Излучение ультрафиолетового диапазона ([924-26.jpg] от 3000 до 1800 А) поглощается озоном на высотах 15-60 км, а волны длиной 1800-1000А и короче- азотом, молекулярным и атомарным кислородом (на высоте от неск. десятков до неск. сот км над поверхностью 3.). Жёсткое коротковолновое излучение (рентгеновское и гамма-излучение) поглощается всей толщей атмосферы, до поверхности 3. оно не доходит. Т. о., биосфера оказывается защищённой от губительного воздействия коротковолнового излучения Солнца. В виде прямой и рассеянной радиации поверхности 3. достигает лишь 48% энергии солнечного излучения, падающего на внешнюю границу атмосферы. В то же время атмосфера почти непрозрачна для теплового излучения 3. (за счёт присутствия в атмосфере углекислого газа и паров воды, см. Парниковый эффект). Если бы 3. была лишена атмосферы, то ср. темп-pa её поверхности была бы -23°С, в действительности ср. годовая темп-pa поверхности 3. составляет 14,8 °С. Атмосфера задерживает также часть космич. лучей и служит бронёй против разрушительного действия метеоритов. Насколько велико защитное значение земной атмосферы, показывает испещрённая метеоритными кратерами поверхность Луны, лишённая атмосферной защиты.
Между атмосферой и подстилающей поверхностью происходит непрерывный обмен энергией (теплооборот) и веществом (влагооборот, обмен кислородом и др. газами). Теплооборот включаетперенос теплоты излучением (лучистый теплообмен), передачу теплоты за счёт теплопроводности, конвекции и фазовых переходов воды (испарения, конденсации, кристаллизации).
Неравномерный нагрев атмосферы над сушей, морем на разных высотах и в разных широтах приводит к неравномерному распределению атмосферного давления. Возникающие в атмосфере устойчивые перепады давления вызывают общую циркуляцию атмосферы, с к-рой связан влагооборот, включающий процессы испарения воды с поверхности гидросферы, переноса водяного пара воздушными потоками, выпадение осадков и их сток. Теплооборот, влагооборот и циркуляция атмосферы являются основными климатообразующими процессами. Атмосфера является активным агентом в различных процессах, происходящих на поверхности суши и в верхних слоях водоёмов. Важнейшую роль играет атмосфера в развитии жизни на 3.
Гидросфера
Вода образует прерывистую оболочку 3. Ок. 94% общего объёма гидросферы сосредоточено в океанах и морях; 4% заключено в подземных водах; ок. 2% - в льдах и снегах (гл. обр. Арктики, Антарктики и Гренландии); 0,4% - в поверхностных водах суши (реки, озёра, болота). Незначительное кол-во воды содержится в атмосфере и организмах. Все формы водных масс переходят одна в другую в процессе обращения (см. Влагооборот, Водный баланс). Ежегодное кол-во осадков, выпадающих на земную поверхность, равно кол-ву воды, испарившейся в сумме с поверхности суши и океанов. В общем круговороте влаги наиболее подвижны воды атмосферы.
Вода гидросферы содержит почти все химич. элементы. Ср. химич. состав её близок к составу океанич. воды, в к-рой преобладают кислород, водород, хлор и натрий. В водах суши преобладающими являются карбонаты. Содержание минеральных веществ в водах суши (солёность) подвержено большим колебаниям в зависимости от местных условий и прежде всего от климата. Обычно воды суши слабо минерализованы - пресные (солёность рек и пресных озёр от 50 до 1000 мг/кг). Ср. солёность океанич. воды ок. 35 г /кг (35°/оо), солёность морской воды колеблется от 1-2°/оо (Финский зал. Балт. м.) до 41,5°/оо (Красное м.). Наибольшая концентрация солей - в солёных озёрах (Мёртвое м. до 260°/оо) и подземных водах (до 600°/оо).
Совр. солевой состав вод гидросферы сформировался за счёт продуктов химич. выветривания изверженных пород и привнося на поверхность 3. продуктов дегазации мантии: в океаьич. воде катионы натрия, магния, кальция, калия, стронция присутствуют гл. обр. за счёт речного стока. Хлор, сера, фтор, бром, иод, бор и др. элементы, играющие в океанич. воде роль анионов, являются преим. продуктами подводных вулканич. извержений. Содержащиеся в гидросфере углерод, азот, свободный кислород и др. элементы поступают из атмосферы и из живого вещества суши и океана. Благодаря большому содержанию в океане биогенных хим. элементов океанич. вода служит весьма благоприятной средой для развития растительных и животных организмов.
Мировой океан образует самое большое скопление вод на земной поверхности.
Морские течения связывают отдельные его части в единое целое, вследствие чего воды океанов и морей обладают общими физико-химич. свойствами.
Поверхностный слой воды в океанах (до глубины 200-300 м) имеет непостоянную темп-ру, меняющуюся по сезонам года и в зависимости от темп-рного режима соотв. климатич. пояса. Ср. годовая темп-pa этого слоя постепенно убывает от 25 °С у экватора до О °С и ниже в полярных областях. Характер вертикального изменения темп-р океанич. вод сильно варьирует в зависимости от географич. широты, что объясняется гл. обр. неодинаковым нагреванием и охлаждением поверхностных вод. С др. стороны, имеются существ. различия в изменении темп-ры воды по глубине на одних и тех же широтах в связи с течениями. Однако для огромных экваториальных и тропических пространств океана в изменении темп-р по вертикали имеется много общего. До глубины- 300-500 м темп-pa воды здесь быстро понижается, затем до 1200- 1500 м понижение темп-ры происходит медленнее, глубже 1500 м она почти не изменяется. В придонных слоях темп-ра держится обычно между 2 °С и О °С. В умеренных областях изменение темп-ры с глубиной менее значительно, что связано с меньшим прогревом поверхностных вод. В приполярных областях темп-pa сначала понижается до глубин ок. 50-100 м, затем до глубин ок. 500 м несколько повышается (за счёт приноса более тёплых и солёных вод из умеренных широт), после чего медленно понижается до 0 °С и ниже в придонных слоях.
С изменением темп-ры и солёности меняется и плотность воды. Наибольшая плотность характерна для высоких широт, где она достигает у поверхности 1,0275 г/см3. В приэкваториальной области плотность воды у поверхности - 1,022 04 г /см3.
Характерной особенностью океана явл. циркуляция и перемешивание вод. В слое до 150-200 м циркуляция определяется гл. обр. господствующими ветрами, под влиянием к-рых образуются мощные океанич. течения. В более глубоких слоях циркуляция связана преим. с существующей в толще воды разностью плотностей, зависящей от темп-ры и солёности. Основными элементами циркуляции, определяемой воздействием ветров, явл. антициклональные круговороты в субтропич. широтах и циклональные - в высоких. Плотностная циркуляция участвует в вертикальном распределении водных масс и охватывает всю толщу вод. Планетарным видом движения вод служит приливо-отливное течение, вызванное влиянием Луны и Солнца.
Океан играет огромную роль в жизни 3. Он служит главным водохранилищем планеты и основным приёмником солнечной энергии на поверхности 3. Вследствие большой теплоёмкости воды (и малой теплоёмкости воздуха) он оказывает умеряющее воздействие на колебания темп-ры воздуха окружающего пространства. В умеренных и полярных широтах морские воды летом накапливают тепло, а зимой отдают его атмосфере. В экваториальных и тропических пространствах вода нагревается с поверхности круглый год. Тёплые воды переносятся отсюда течениями в высокие широты, утепляя их, а холодные воды возвращаются к тропикам в противотечениях. Т. обр. океан влияет на климат и погоду 3. Велика роль океана в круговороте веществ на 3. (влагооборот, взаимный обмен с атмосферой кислородом и углекислым газом, вынос на сушу растворённых в океанич. воде солей и прив-нос в океан реками материала с суши, биогеохимич. превращения).
Непрерывно движущиеся водные массы океана, взаимодействуя с горными породами дна и берегов, производят огромную разрушительную и созидательную (аккумулятивную) работу. Разнообразный обломочный и растворённый материал, полученный в результате разрушительной работы океанич. воды и благодаря речному стоку, осаждается на дне океана, образуя осадки, превращающиеся затем в осадочные горные породы. Отмершие растительные и животные организмы дают начало биогенным осадкам.
|
