загрузка...
загрузка...
На головну

Ритмічні процеси в географічній оболонці

  1. I Основні інформаційні процеси і їх реалізація за допомогою комп'ютерів
  2. I. Основні і допоміжні процеси
  3. Z1.2. КОМУНІКАТИВНІ ЯВИЩА І ПРОЦЕСИ В УПРАВЛІНСЬКОЇ ДІЯЛЬНОСТІ 437
  4. Автоколивальні БІОХІМІЧНІ ПРОЦЕСИ
  5. Адаптаційні процеси, обумовлені тренуванням з обтяженнями
  6. Активні електричні процеси
  7. Атрибутивні процеси. Фундаментальна помилка атрибуції.

Географічна оболонка направлено розвивається в часі. Однак їй властиві ритмічні коливання, при яких стану геосистем періодично (з більшою або меншою правильністю в чергуванні ритмів) повторюються.

Поняття про ритмах.ритмічними процесами (Ритмікою) називають повторювані в часі явища, які кожен раз розвиваються в одному напрямку. Це одна з закономірностей існування і розвитку географічної оболонки, що виявляється в мінливості всіх процесів. Виділяють два види ритмічних рухів: періодичні і циклічні.

під періодами розуміють ритми однаковою тривалості (наприклад, час обороту Землі навколо осі або період обертання її навколо Сонця). Ритми різної тривалості називають циклами. Цифри тимчасових інтервалів у циклів означають тільки середню тривалість мінливості явища (наприклад, 11-річний цикл коливання сонячної активності). Таким чином, періодичність означає рівновеликий характер тимчасових інтервалів, а циклічність - повернення системи в початковий стан через певні проміжки часу. Отже, ритмічність одночасно включає властивості циклічності і періодичності, не володіючи хронологічній строгістю і не повертаючи систему в початковий стан.

Труднощі вивчення ритмічних явищ полягає в тому, що ритмів багато, тривалість їх різна, походження неоднаково.

Проявляючись одночасно, ритми нерідко накладаються один на одного, що призводить до посилення одних ритмів іншими або до їх взаємного ослаблення. Крім того, швидкість реакції окремих компонентів географічної оболонки на зовнішні ритмічні впливу різна. Пізнання законів ритміки необхідно для розробки довгострокового прогнозування географічних процесів.

Мінливість процесів в географічній оболонці обумовлюють зовнішні і внутрішні джерела. До них відносять астрономічні (обумовлені взаємодією Землі і її оболонок з Сонцем та іншими космічними тілами, головним чином Місяцем), тектоно-геологічні, кліматичні та інші обурення, які безпосередньо впливають на процес, викликаючи вимушені коливання середовища як її реакцію (наприклад, вітрове хвилювання). Крім цього, в самих геосфері можуть виникати автономні коливання, виникають після припинення дії зовнішньої сили (наприклад, хвилі брижів).

Класифікація ритмічних рухів.Коливання параметрів, що характеризують властивості геосфер, обумовлені багатьма причинами. При їх класифікації зручно виходити з тривалості географічних процесів, мінливість яких визначається відповідними просторово-часовими масштабами. Серед коливань виявляється досить циклів, тривалість яких варіює від декількох сотень мільйонів років (гігацікли) до періодів випадкових флуктуації тривалістю в хвилини, секунди і їх частки. Доцільність такого умовного підрозділи очевидна, оскільки кожна геосфера має свій набір причин і наслідків, що виявляються в певний відрізок часу.

геологічні цикли - Найбільша одиниця встановленої періодичності. Вони відбилися в зміні режимів накопичення опадів, вулканізму і магматизму, епохах розчленування і вирівнювання рельєфу, періодах формування кір вивітрювання і елювіальний утворень, в чергуванні морських трансгресії і регресій, льодовикових і межледниковий, в зміні клімату планети і зміст атмосферних газів.

Вся відома нам геологічна історія Землі виявляє цикли в кілька сотень мільйонів років, службовців фоном для більш коротких (десятки мільйонів, мільйони, сотні тисяч років і ін.) Циклів, природа яких різна. Найбільш тривалим астрономічним періодом є галактичний рік - час між двома послідовними проходженнями Сонця через одну і ту ж точку галактичної орбіти. Цей період становить 180-200 млн років. Коливальними рухами земної кори і зумовленими ними змінами розподілу суші і моря визначається геологічна періодичність з ритмом 35-45 млн років, який покладено в основу виділення періодів. Зазначені відрізки часу являють собою своєрідні «сезони» галактичного року, до якого приурочені різні феномени планетної системи: великі тектоно-магматичні цикли, епохи трансгресії ирегрессий, вирівнювання і розчленування суші, виникнення глобальних льодовикових епох і ін. Існує цикл тривалістю 85-90 млн років (космічне півріччя, або драконічний період у астрономів), обумовлений зміною положення площини екліптики Сонячної системи відносно такої ж площині Всесвіту. При аналізі великих деформацій земної кори і її поверхні намічається періодичність в 500-570 млн років (потроєний галактичний рік), причина якого поки не ясна. Історія розвитку Землі за останні 570 млн років ділиться на три етапи: каледонский (Кембрій, ордовик, силур), тривалістю близько 200 млн років, герцинский (Девон, карбон, перм), тривалістю 150 190 млн років, альпійський (Мезозой, кайнозой), тривалістю близько 240 млн років. Останній часто розділяється на ранньо-альпійський {Кіммерійський) тривалістю близько 170 млн років і позднеальпійскій (альпійський), почався близько 70-90 млн років тому.

При деякому розходженні в тривалості ці етапи мають загальні риси, які дозволяють говорити про циклічність: початок кожного етапу ознаменовано загальним опусканням земної кори, а завершення її підняттям. В епоху опускання панують морської режим і одноманітний клімат, в епоху підняттів широко поширені суша, потужні складкообразовательние і горотворні руху, різноманітні клімат. Середня (170- 190 млн років) тривалість цих етапів приблизно відповідає тривалості галактичного року. Прямого відображення в часі бути не може, так як треба враховувати запізнювання відображають вплив на конкретний об'єкт. Існують припущення про можливе зіставленні циклічності великих зледенінь, повторявшихся приблизно через 150-160 млн років, і тривалості галактичного року (рис. 7.17).

Складність проблеми геологічних циклів полягає не тільки у встановленні їх причин, а й певною мірою достовірності їх існування. Крім того, віддалені один від одного регіони розвиваються в тектонічному відношенні по-різному. Наприклад, в деяких областях Південного Сибіру прояви складчастості в каледонскую епоху були різночасові: основна складчастість в Туві була в ранньому ордовике, в Західному Саяне - в середині силуру, в Кузнецькому Алатау - на межі середнього і пізнього кембрію.

Механізм, керуючий ритмічними рухами земної кори, ще не з'ясовано і може бути пов'язаний з внутрішніми особливостями розвитку Землі або обумовлений тривалістю галактичного року.

Сверхвековие ритми. Тривалість сверхвековой ритміки становить від кількох сотень до кількох тисяч років. Особливо добре виражений ритм тривалістю 1800- 1900 років (наприклад, зміна вологого і посушливого клімату Сахари). Згідно А. В. Шнітнікову, в кожному циклі тривалістю 1850 років є три фази: трансгресивного (Фаза прохолодно-вологого клімату), що розвивається досить швидко і енергійно, але відносно коротка - 300 - 500 років; регресивна (Фаза сухого і теплого клімату) тривалістю 600-800 років, яка протікає повільно і мляво; перехідна, охоплює проміжок в 700-800 років. Перехід від регресії до трансгресії - чіткий і швидкий, а від трансгресії до регресії - згладжений. У трансгресивного фазу посилюється заледеніння, збільшується стік річок, підвищується рівень озер; в регресивну льодовики відступають, річки міліють, рівень озер знижується. Крім цього, в кліматичних рядах добре простежуються коливання з періодами 3500-4500 років, що представляють собою подвоєні ритми.

Мал. 7.17. Послідовність льодовикових епох і «теплих» періодів за останній мільярд років (по Б. Джону і ін., 1982). Чорні смуги показують передбачувану тривалість льодовикових періодів

Строго періодично змінюються деякі астрономічні фактори: періодичність настання рівнодення становить 21 тис. Років; зміна нахилу екліптики від 24 ° 36 'до 21 ° 58' відбувається з інтервалом в 40 тис. років і впливає на стан тропіків і полярних кіл, що обумовлює помітні кліматичні цикли тривалістю 40,4-40,7 тис. років.

Внутрівековие ритми. Багато дослідників (Г. Ф. Лунгерсгаузен, Е. В. Максимов, М. М. Єрмолаєв та ін.) Вважають, що більшість спостережуваних в природі внутрівековие ритмів має космічне походження, оскільки виявлений зв'язок з ритмами Сонця і окремих небесних тіл. Для річних коливань системи атмосфера-океан-суша виділені наступні цикли, кожен з яких має свою природу: 111 років, 80-90 років, 44 роки, 35-40 років, 22 роки, 19 років, 11 років, 6-7 років, 3-4 роки, 2 роки.

Вважають, що сонячна активність відповідальна за виникнення в географічній оболонці (через обурення магнітного поля і циркуляцію атмосфери) ритмів середньою тривалістю в 2-3 роки, 5-6 років, 11 років, 22-23 роки, 44 роки, в 80-90 років, а можливо і більше тривалих. Вони встановлені в багатьох явищах: товщині річних кілець у дерев, періодичності снігонакопичення в Антарктиді, розмноженні сарани, повторюваності магнітних бур і полярних сяйв, мінливості гідрометеорологічних параметрів, врожайності зернових культур, чергуванні спалахів життєдіяльності ряду організмів, захворюваності людей, в геологічних відкладеннях (глинах, торфу, коралах) і ін. Величезний внесок у вивчення геліо- геофізичних зв'язків внесли А. Л. Чижевський і В. Н. Купецкий.

В коливанні сонячної активності найбільш відомий 11-річний цикл, хоча, як видно з табл. 7.6, його тривалість може змінюватися. У зміні інтенсивності природних процесів (осциляції гірських льодовиків, активізація вулканічної діяльності вулканів і сейсмічної активності, катастрофічні повені великих рівнинних річок та ін.) Спостерігається ритм тривалістю близько 90 років. Вважають, що він також пов'язаний з сонячною активністю, а саме з посиленням кожного восьмого сонячного циклу (88-90 років).

Таблиця 7.6. Метод накладених епох сонячної активності (по В. Н. Купецький)

 цикл  Тривалість циклу сонячної активності
 Зріст  максимум  спад
     1986 14  1987 29  1988 103  1989 157  1990 142  1991 146  1992 94  1994 30  1995 18  
     1976 13  1 977 28  1978 90  1979 156  1980 154  1981 141  1982 116  1983 67  +1984 46  1985 18  1986 14  
   +1964 10  1965 15  тисяча дев'ятсот шістьдесят сім 94  1968 106  1969 106  1970 104  тисяча дев'ятсот сімдесят один 67  тисячі дев'ятсот сімдесят два 69  1 973 38  1 974 34  +1975 16  1976 13
     1 954 4  1955 38  1956 142  1957 190  1958 184  1959 159  1960 112  1961 54  1962 38  1963 28  +1964 10  
     1944 10  1945 33  1946 93  1947 152  1948 136  1949 135  1950 84  1951 69  тисяча дев'ятсот п'ятьдесят-дві 31  1953 14  
   1933 6  тисяча дев'ятсот тридцять чотири 9  1935 36  +1936 80  1937 114  1938 110  1939 89  1940 68  тисячу дев'ятсот сорок одна 48  1943 16  1944 10  
 тисячу дев'ятсот двадцять три 6  1 924 17  1925 44  1 926 64  1927 69  1929 65  1930 36  тисяча дев'ятсот тридцять один 21  тисяча дев'ятсот тридцять дві 11      
   1913 1  1914 10  1917 104  1918 81  1919 64  1920 38  1921 26  один тисяча дев'ятсот двадцять дві 14    
   1901 3  1902 5  1903 24  1904 42  1905 64  1906 54  1907 62  1908 48  1910 19  1913 1
   1 889 6  тисяча вісімсот дев'яносто один 36  1893 85  тисячу вісімсот дев'яносто чотири 78  1895 64  1 896 42  тисячу вісімсот дев'яносто сім 26  +1899 12  1900 10  1901 3
 тисячу вісімсот сімдесят вісім 3  1 879 6  1880 32  тисяча вісімсот вісімдесят один 54  тисячу вісімсот вісімдесят два 60  1883 64  тисяча вісімсот вісімдесят чотири 64  +1885 52  1886 25  1887 13    
     +1867 7  1868 37  1870 139  1871 111  1872 102  1 873 66  +1874 45  1875 17  1876 ??11  тисячу вісімсот сімдесят сім 12  тисячу вісімсот сімдесят вісім 3

Примітки: 1. У графах разом з роком наведені числа Вольфа. 2. Значення центровані щодо середньорічного максимуму сонячної активності.

Встановлено ритми, обумовлені змінами приливо-утворює сили в результаті взаємного положення Землі, Місяця і Сонця. Найбільш відомим з них є місячний деклинаціонним період в 18,6 років (відомий як «Сарос» дуже давно), а також ритми тривалістю 1-2 роки, 8-9 років і близько 111 років.

Е. А. Брюкнер в 1890 р встановив, що майже всюди на земній кулі клімат відчуває циклічні коливання з середньою тривалістю одного циклу близько 30-35 років. За цей час серія вологих і прохолодних років змінюється серією теплих і сухих. За іншими даними (рівень озер, водоносність річок і гірських льодовиків, ледовитость, температура повітря та ін.), Тривалість ритмів може коливатися від 20 до 45 років.

У 20-ті роки минулого століття на великих територіях земної кулі було відзначено потепління клімату, що підсилився до 1940 р Помітно потеплішав атлантичний сектор Арктики (це подія отримала назву «потепління Арктики»): підвищилася середня температура зими, зменшилася ледовитость морів, опустився рівень вічної мерзлоти, відступили льодовики, лосі поширилися до узбереж північних морів. Потепління не торкнулося центральних районів Азії, півночі Африки, Антарктиди, а в Австралії стало навіть холодніше. Вважають, що причиною описаних змін є порушення в інтенсивності загальної циркуляції атмосфери. У 30-х роках XX ст. В. Я. Вангенгейма були розпочаті грунтовні дослідження загальної циркуляції атмосфери. У безперервному ході метеорологічних процесів Північної півкулі він виділив елементарні синоптичні процеси (ЕСП), узагальнені пізніше в трьох формах атмосферної циркуляції - західної (W) східній (Е) і меридіональної (С). Загальна циркуляція атмосфери є системою атмосферних макропроцесів безперервно змінюються в просторі і часі. Розвиток атмосферних макропроцесів проходить ряд стадій (епох), що відрізняються як характером самого процесу, так і його просторово-тимчасовим масштабом. Ланцюг розвитку атмосферних процесів в епосі визначається переважанням відповідної циркуляційної формою переносу, яку А. А. Гирі схематично представив в наступному вигляді:

Встановлено, що в що в періоди підвищення сонячної активності в тропосфері активізуються меридіональні форми циркуляції і слабшає зональний перенос.

сейсмічна активність Землі також носить ритмічний характер при середній тривалості ритмів в 22 -23 роки.

Ель-Ніньо - Аномальне просування теплих екваторіальних вод південної гілки Міжпасатним протівотеченія далеко на південь уздовж узбережжя Південної Америки при ослабленні південно-східного пасату. Такі вторгнення теплих вод різко змінюють океанологічні і метеорологічні умови в прибережних районах Перу і Чилі і призводять до масової загибелі холоднолюбівих промислових риб, катастрофічним злив і штормів великої сили Моменти (фази) настання Ель-Ніньо різні, але відзначена періодичність в 2, 4-5 і 8 років.

При вивченні цієї проблеми спільно розглядаються коливання атмосфери, звані Південним коливанням, коливання океану, реєстровані по його теплим фазами Ель-Ніньо і холодним - Ла-Нінья, і коливання Землі, проявляються через зміни швидкості її обертання і нутацію географічних полюсів. Хронологія фаз Ель-Ніньо і Ла-Нінья наведені в табл 7.7. Зазначені ефекти відображаються далеко за межами Тихого океану і омиваються їм територій.

Таблиця 7.7. Хронологія фаз Ель-Ніньо і Ла-Нінья, рік

 Холодна фаза (Ла-Нінья)  нейтральна фаза  Тепла фаза (Ель-Ніньо)
 
 
 
 
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

нестабільність обертання Землі (зміни швидкості її обертання і коливання земної осі) породжує в океані і атмосфері полюсной і можуть в свою чергу впливає на рухи атмосфери і океану і що протікають в них процеси. Його амплітуда в океані становить 0,5 см і залежить від величини зсуву полюса. В системі атмосфера-океан-суша спостерігаються нелінійні коливання: атмосфера і океан розгойдують Землю, а Земля в свою чергу впливає на коливання атмосфери і океану. Нутаціонние руху Землі, атмосфери та океану при цьому то слабшають, то посилюються. Таким чином, вся система Земля - ??атмосфера - океан здійснює узгоджені коливання з періодичністю 3 і 6 років.

На думку І. В. Максимова, 6-річний ритм рухів полюса обертання Землі є наслідком накладення 14-місячного Чандлеровскоерух і 12-місячного руху миттєвого полюса обертання Землі.

Внутрішньорічні ритми, характеризують сезонні коливання, найбільш виражені в високих і помірних широтах і в деяких тропічних районах (наприклад, в мусонної зоні Індійського океану).

Внутригодовая, або сезонна, ритміка проявляється в зміні пір року, під час кліматичних елементів, гідрологічних явищ (людства, льодохід, повінь), почвообразовательних і геоморфологічних процесах (посилення річкових вріз при збільшенні витрат води в паводки і повені та їх затишшя в межень, активізація термокарста влітку і його завмирання взимку, зміна величини площинний і грунтової ерозії в різні пори року) і ін. Ця мінливість властива будь-якій географічній зоні, але визначається різними причинами: в помірних широтах - переважно ходом температури, в субекваторіальних областях - режимом зволоження, в полярних районах - світловим режимом.

Внутрімесячние ритміка, пов'язана з мінливістю періоду обертання Сонця (див. табл. 3.1), зміною фаз і відмін Місяця, обумовлює відповідні коливання атмосферних, гідрологічних і біологічних процесів. Внутрімесячние коливання швидкості обертання Землі виявляють періодичність в 27, 14 і 9 діб.

внутрісуточних ритміка проявляється в зміні всіх гідрометеорологічних параметрів (температури, вологості, атмосферного тиску), приливо-відливних явища, фотосинтезі, біологічної активності тварин і ін. Нагрівання гірських порід днем ??і охолодження їх вночі створює добовий ритм фізичного вивітрювання. Такий же ритм притаманний і процесам грунтоутворення.

Брізи і горнодоліни вітри - це прояв добової ритміки руху повітря, викликаної зміною його щільності при нагріванні і охолодженні. Під впливом тих же причин спостерігається і «дихання» гідросфери: вночі холодна вода поглинає гази, вдень тепла вода виділяє їх, під впливом освітленості відбуваються добові міграції планктону: вдень - на глибину, вночі - до поверхні.

У класифікації А. С. Монина та інших (1974) просторово-часові масштаби явищ в атмосфері і гідросфері включають: дрібномасштабними (Від часток секунди до десятків хвилин), мезомасштабна (Від години до доби), синоптичну (Від декількох діб до тижня - для атмосферних і до декількох місяців - для океанологічних процесів) і великомасштабну (Багаторічну) мінливості. Ця класифікація цілком співвідноситься з виділеними раніше ритмами.

Загальні зауваження про ритмах.Закон цілісності географічної оболонки виключає можливість існування ізольованої ритміки окремих компонентів. Ритмічність явищ - це форма своєрідного «дихання» географічної оболонки як цілісної системи, і завдання дослідника полягає в пошуку і встановлення зв'язку між ритмами різноманітних географічних процесів.

Внаслідок просторової мінливості своєї структури географічна оболонка реагує неоднаково на синхронні (одночасні) і періодичні зовнішні обурення. Тому спостерігається зрушення фаз ритмів в часі і просторі, що надає природі певну мозаїчність.

Ритмічні процеси, як і кругообіг речовини, не замкнуті. Всякий географічний ландшафт змінюється з віком, тому ритмічні явища, що протікають на тлі безперервного розвитку географічної оболонки, не можуть повторити в кінці ритму первісний стан - кожен географічний процес відбувається тільки один раз. Тому при дослідженні ритміки і встановленні їх середніх величин до числовим значенням додають частинку «квазі», що означає «як би» ритм тієї чи іншої тривалості. Необхідно враховувати факти різночасових почав і закінчень ритмів різного походження і різної тривалості, які виділяються на підставі неоднозначних фактів і критеріїв. Часом створюється химерна інтерференція (накладення) періодів і циклів, яка вказує на своєрідну нестационарность явищ, або приховану періодичність, яку не завжди можна розшифрувати.

Методи і способи вивчення ритміки різні і багато в чому залежать від довжини тимчасового ряду, який аналізується. При дослідженні нетривалих ритмів справа йде краще, оскільки репрезентативні ряди даних складають до 100 років. Тривалі ритми найчастіше не фіксуються прямими спостереженнями, але проявляються при палеогеографічних дослідженнях або їх вивчають за непрямими ознаками. Їх встановлення вченим допомагають вже з'ясовані закономірності функціонування природних систем, відображених в об'єктах географічної оболонки.



Попередня   32   33   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   Наступна

Загальні риси будови земної поверхні | нуклеарні структури | контактні зони | Бар'єри в географічній оболонці | ландшафтні системи | Простір і час в географічній оболонці | ГЛАВА 7. ДИНАМІКА ГЕОГРАФІЧНОЇ ОБОЛОНКИ | Джерела енергії в географічній оболонці | Радіаційний баланс Землі | Тепловий баланс Землі |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати