Ритмические процессы в географической оболочке

Ритмические процессы в географической оболочке


Географическая оболочка направленно развивается во времени. Но ей характерны ритмические колебания, при которых состояния геосистем временами (с большей либо наименьшей корректностью в чередовании ритмов) повторяются.

Понятие о ритмах.Ритмическими процессами (ритмикой) именуют повторяющиеся во времени явления, которые всякий раз развиваются в одном направлении. Это одна из закономерностей существования и развития географической оболочки, проявляющаяся в изменчивости всех процессов. Выделяют два вида ритмических движений: повторяющиеся и циклические.

Под периодами понимают ритмы схожей продолжительности (к примеру, время оборота Земли вокруг оси либо период воззвания ее вокруг Солнца). Ритмы различной длительности называют циклами. Числа временных интервалов у циклов означают только среднюю длительность изменчивости явления (к примеру, 11-летний цикл колебания солнечной активности). Таким макаром, периодичность значит равновеликий нрав временных интервалов, а цикличность — возвращение системы в начальное состояние через определенные промежутки времени. Как следует, ритмичность сразу включает характеристики цикличности и периодичности, не владея хронологической строгостью и не возвращая систему в начальное состояние.

Трудность исследования ритмических явлений состоит в том, что ритмов много, длительность их различная, происхождение неодинаково.

Проявляясь сразу, ритмы часто накладываются друг на друга, что приводит к усилению одних ритмов другими либо к их обоюдному ослаблению. Не считая того, скорость ответной реакции отдельных компонент географической оболочки на наружные ритмические воздействия различна. Зание законов ритмики нужно для разработки длительного прогнозирования географических процессов.

Изменчивость процессов в географической оболочке обусловливают наружные и внутренние источники. К ним относят астрономические (обусловленные взаимодействием Земли и ее оболочек с Солнцем и другими галлактическими телами, приемущественно Луной), тектоно-геологические, климатические и другие возмущения, которые конкретно оказывают влияние на процесс, вызывая обязанные колебания среды как ее ответную реакцию (к примеру, ветровое волнение). Кроме этого, в самих геосферах могут появляться автономные колебания, возникающие после прекращения деяния наружной силы (к примеру, волны зыби).

Систематизация ритмических движений.Колебания характеристик, характеризующих характеристики геосфер, обоснованы многими причинами. При их систематизации комфортно исходить из продолжительности географических процессов, изменчивость которых определяется надлежащими пространственно-временными масштабами. Посреди колебаний находится довольно циклов, длительность которых варьирует от нескольких сотен миллионов лет (гигациклы) до периодов случайных флуктуации продолжительностью в минутки, секунды и их толики. Необходимость такового условного подразделения явна, так как любая геосфера имеет собственный набор обстоятельств и следствий, проявляющихся в определенный отрезок времени.



Геологические циклы — самая большая единица установленной периодичности. Они отразились в смене режимов осадконакопления, вулканизма и магматизма, эрах расчленения и выравнивания рельефа, периодах формирования кор выветривания и элювиальных образований, в чередовании морских трансгрессий и регрессий, ледниковий и межледниковий, в изменении климата планетки и содержании атмосферных газов.

Вся популярная нам геологическая история Земли обнаруживает циклы в несколько сотен миллионов лет, служащих фоном для более маленьких (10-ки миллионов, миллионы, сотки тыщ лет и др.) циклов, природа которых различна. Более длительным астрономическим периодом является галактический год — время меж 2-мя поочередными прохождениями Солнца через одну и ту же точку галактической орбиты. Этот период составляет 180—200 млн лет. Колебательными движениями земной коры и обусловленными ими переменами рассредотачивания суши и моря определяется геологическая периодичность с ритмом 35—45 млн лет, который положен в базу выделения периодов. Обозначенные отрезки времени представляют собой типичные «сезоны» галактического года, к которому приурочены разные феномены планетной системы: большие тектоно-магматические циклы, эры трансгрессий ирегрессий, выравнивания и расчленения суши, появление глобальных ледниковых эпох и др. Существует цикл длительностью 85—90 млн лет (галлактическое полугодие, либо драконический период у астрологов), обусловленный сменой положения плоскости эклиптики Галлактики относительно таковой же плоскости Вселенной. При анализе больших деформаций земной коры и ее поверхности намечается периодичность в 500—570 млн лет (тройной галактический год), причина которого пока не ясна. История развития Земли за последние 570 млн лет делится на три шага: каледонский (кембрий, ордовик, силур), продолжительностью около 200 млн лет, герцинский (девон, карбон, пермь), продолжительностью 150— 190 млн лет, альпийский (мезозой, кайнозой), продолжительностью около 240 млн лет. Последний нередко делится на ранне-альпийский {киммерийский) длительностью около 170 млн лет и позднеальпийский (альпийский), начавшийся около 70—90 млн годов назад.

При неком различии в продолжительности эти этапы владеют общими чертами, которые позволяют гласить о цикличности: начало каждого шага ознаменовано общим опусканием земной коры, а окончание ее поднятием. В эру опускания властвуют морской режим и одинаковый климат, в эру поднятий обширно всераспространены суша, массивные складкообразовательные и горообразовательные движения, различные климаты. Средняя (170— 190 млн лет) длительность этих шагов приблизительно соответствует продолжительности галактического года. Прямого отражения во времени быть не может, потому что нужно учесть запаздывание отражения воздействия на определенный объект. Есть догадки о вероятном сравнении цикличности величавых обледенений, повторявшихся приблизительно через 150—160 млн лет, и продолжительности галактического года (рис. 7.17).

Сложность препядствия геологических циклов состоит не только лишь в установлении их обстоятельств, да и в степени достоверности их существования. Не считая того, отдаленные друг от друга регионы развиваются в тектоническом отношении по-разному. К примеру, в неких областях Южной Сибири проявления складчатости в каледонскую эру были разновременны: основная складчатость в Туве была в ранешном ордовике, в Западном Саяне — посреди силура, в Кузнецком Алатау — на границе среднего и позднего кембрия.

Механизм, управляющий ритмическими движениями земной коры, еще не выяснен и может быть связан с внутренними особенностями развития Земли либо обоснован продолжительностью галактического года.

Сверхвековые ритмы. Длительность сверхвековой ритмики составляет от нескольких сотен до нескольких тыщ лет. В особенности отлично выражен ритм длительностью 1800— 1900 лет (к примеру, смена мокроватого и засушливого климата Сахары). Согласно А. В. Шнитникову, в каждом цикле продолжительностью 1850 лет есть три фазы: трансгрессивная (фаза прохладно-влажного климата), развивающаяся очень стремительно и энергично, но относительно маленькая — 300 — 500 лет; регрессивная (фаза сухого и теплого климата) длительностью 600—800 лет, которая протекает медлительно и вяло; переходная, обхватывающая просвет в 700—800 лет. Переход от регрессии к трансгрессии — точный и резвый, а от трансгрессии к регрессии — сглаженный. В трансгрессивную фазу усиливается обледенение, возрастает сток рек, увеличивается уровень озер; в регрессивную ледники отступают, реки мелеют, уровень озер снижается. Кроме этого, в погодных рядах отлично выслеживаются колебания с периодами 3500—4500 лет, представляющие из себя двойные ритмы.


Загрузка...

Рис. 7.17. Последовательность ледниковых эпох и «теплых» периодов за последний млрд лет (по Б.Джону и др., 1982). Темные полосы демонстрируют предполагаемую длительность ледниковых периодов

Строго периодично меняются некие астрономические причины: периодичность пришествия равноденствий составляет 21 тыс. лет; изменение наклона эклиптики от 24°36' до 21°58' происходит с интервалом в 40 тыс. лет и оказывает влияние на положение тропиков и полярных кругов, что обусловливает приметные климатические циклы длительностью 40,4—40,7 тыс. лет.

Внутривековые ритмы. Многие исследователи (Г.Ф. Лунгерсгаузен, Е.В.Максимов, М.М.Ермолаев и др.) считают, что большая часть наблюдаемых в природе внутривековых ритмов имеет галлактическое происхождение, так как найдена связь с ритмами Солнца и отдельных небесных тел. Для годичных колебаний системы атмосфера—океан—суша выделены последующие циклы, любой из которых имеет свою природу: 111 лет, 80—90 лет, 44 года, 35—40 лет, 22 года, 19 лет, 11 лет, 6—7 лет, 3—4 года, 2 года.

Считают, что солнечная активность несет ответственность за появление в географической оболочке (через возмущение магнитного поля и циркуляцию атмосферы) ритмов средней длительностью в 2—3 года, 5—6 лет, 11 лет, 22—23 года, 44 года, в 80—90 лет, а может быть и поболее долгих. Они установлены в почти всех явлениях: толщине годовых колец у деревьев, периодичности снегонакопления в Антарктиде, размножении саранчи, повторяемости магнитных бурь и полярных сияний, изменчивости гидрометеорологических характеристик, урожайности зерновых культур, чередовании вспышек жизнедеятельности ряда организмов, заболеваемости людей, в геологических отложениях (глинах, торфах, кораллах) и др. Большой вклад в исследование гелио-геофизических связей занесли А.Л.Чижевский и В.Н. Купецкий.

В колебании солнечной активности более известен 11-летний цикл, хотя, как видно из табл. 7.6, его длительность может изменяться. В изменении интенсивности природных процессов (осцилляции горных ледников, активизация эруптивной деятельности вулканов и сейсмической активности, трагические наводнения больших равнинных рек и др.) наблюдается ритм длительностью около 90 лет. Считают, что он также связан с солнечной активностью, а конкретно с усилением каждого восьмого солнечного цикла (88—90 лет).

Таблица 7.6. Способ наложенных эпох солнечной активности (по В. Н. Купецкому)

Цикл Длительность цикла солнечной активности
Рост Максимум Спад
1986 14 1987 29 1988 103 1989 157 1990 142 1991 146 1992 94 1994 30 1995 18
1976 13 1977 28 1978 90 1979 156 1980 154 1981 141 1982 116 1983 67 1984 46 1985 18 1986 14
1964 10 1965 15 1967 94 1968 106 1969 106 1970 104 1971 67 1972 69 1973 38 1974 34 1975 16 1976 13
1954 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 1952 31 1953 14
1933 6 1934 9 1935 36 1936 80 1937 114 1938 110 1939 89 1940 68 1941 48 1943 16 1944 10
1923 6 1924 17 1925 44 1926 64 1927 69 1929 65 1930 36 1931 21 1932 11
1913 1 1914 10 1917 104 1918 81 1919 64 1920 38 1921 26 1922 14
1901 3 1902 5 1903 24 1904 42 1905 64 1906 54 1907 62 1908 48 1910 19 1913 1
1889 6 1891 36 1893 85 1894 78 1895 64 1896 42 1897 26 1899 12 1900 10 1901 3
1878 3 1879 6 1880 32 1881 54 1882 60 1883 64 1884 64 1885 52 1886 25 1887 13
1867 7 1868 37 1870 139 1871 111 1872 102 1873 66 1874 45 1875 17 1876 11 1877 12 1878 3

Примечания: 1. В графах совместно с годом приведены числа Вольфа. 2. Значения центрированы относительно среднегодового максимума солнечной активности.

Установлены ритмы, обусловленные переменами приливо-образующей силы в итоге обоюдного положения Земли, Луны и Солнца. Более известным из их является лунный деклинационный период в 18,6 лет (узнаваемый как «Сарос» очень издавна), также ритмы продолжительностью 1—2 года, 8—9 лет и около 111 лет.

Э.А. Брюкнер в 1890 г. установил, что практически всюду на земном шаре климат испытывает циклические колебания со средней длительностью 1-го цикла около 30—35 лет. За этот период времени серия мокроватых и холодных лет сменяется серией теплых и сухих. По другим данным (уровень озер, водоносность рек и горных ледников, ледовитость, температура воздуха и др.), длительность ритмов может колебаться от 20 до 45 лет.

В 20-е годы прошедшего века на широких территориях земного шара было отмечено потепление климата, усилившееся к 1940 г. Приметно потеплел атлантический сектор Арктики (это событие получило заглавие «потепление Арктики»): повысилась средняя температура зимы, уменьшилась ледовитость морей, погрузился уровень нескончаемой мерзлоты, отступили ледники, лоси распространились до побережий северных морей. Потепление не затронуло центральных районов Азии, севера Африки, Антарктиды, а в Австралии стало даже холодней. Считают, что предпосылкой обрисованных конфигураций являются нарушения в интенсивности общей циркуляции атмосферы. В 30-х годах XX в. В. Я. Вангенгеймом были начаты серьезные исследования общей циркуляции атмосферы. В непрерывном ходе метеорологических процессов Северного полушария он выделил простые синоптические процессы (ЭСП), обобщенные позднее в 3-х формах атмосферной циркуляции - западной (W) восточной (Е) и меридиональной (С). Общая циркуляция атмосферы является системой атмосферных макропроцессов безпрерывно изменяющихся в пространстве и времени. Развитие атмосферных макропроцессов проходит ряд стадий (эпох), отличающихся как нравом самого процесса, так и его пространственно-временным масштабом. Цепь развития атмосферных процессов в эре определяется доминированием соответственной циркуляционной формой переноса, которую А. А. Гире схематически представил в последующем виде:

Установлено, что в что в периоды увеличения солнечной активности в тропосфере активируются меридиональные формы циркуляции и слабеет зональный перенос.

Сейсмическая активность Земли также носит ритмический нрав при средней длительности ритмов в 22 —23 года.

Эль-Ниньо — аномальное продвижение теплых экваториальных вод южной ветки Межпассатного противотечения далековато на юг повдоль побережья Южной Америки при ослаблении юго-восточного пассата. Такие вторжения теплых вод резко меняют океанологические и метеорологические условия в прибрежных районах Перу и Чили и приводят к массовой смерти холоднолюбивых промысловых рыб, чертовским ливням и штормам большой силы Моменты (фазы) пришествия Эль-Ниньо различны, но отмечена периодичность в 2, 4—5 и 8 лет.

При исследовании этой трудности вместе рассматриваются колебания атмосферы, именуемые Южным колебанием, колебания океана, регистрируемые по его теплым фазам Эль-Ниньо и прохладным — Ла-Нинья, и колебания Земли, проявляющиеся через конфигурации скорости ее вращения и нутацию географических полюсов. Хронология фаз Эль-Ниньо и Ла-Нинья приведены в табл 7.7. Отмеченные эффекты отражаются далековато за пределами Тихого океана и омываемых им территорий.

Таблица 7.7. Хронология фаз Эль-Ниньо и Ла-Нинья, год

Прохладная фаза (Ла-Нинья) Нейтральная фаза Теплая фаза (Эль-Ниньо)

Непостоянность вращения Земли (конфигурации скорости ее вращения и колебания земной оси) порождает в океане и атмосфере полюсной прилив, который в свою очередь оказывает влияние на движения атмосферы и океана и протекающие в их процессы. Его амплитуда в океане составляет 0,5 см и находится в зависимости от величины смещения полюса. В системе атмосфера—океан—суша наблюдаются нелинейные колебания: атмосфера и океан раскачивают Землю, а Земля в свою очередь оказывает влияние на колебания атмосферы и океана. Нутационные движения Земли, атмосферы и океана при всем этом то слабеют, то усиливаются. Таким макаром, вся система Земля — атмосфера — океан совершает согласованные колебания с периодичностью 3 и 6 лет.

По воззрению И. В. Максимова, 6-летний ритм движений полюса вращения Земли является следствием наложения 14-месячного чандлеровского движения и 12-месячного движения моментального полюса вращения Земли.

Внутригодовые ритмы, характеризующие сезонные колебания, более выражены в больших и умеренных широтах и в неких тропических районах (к примеру, в муссонной зоне Индийского океана).

Внутригодовая, либо сезонная, ритмика проявляется в смене времен года, ходе погодных частей, гидрологических явлениях (ледостав, ледоход, половодье), почвообразовательных и геоморфологических процессах (усиление речных врезов при увеличении расходов воды в паводки и половодья и их затишье в межень, активизация термокарста летом и его замирание зимой, изменение величины плоскостной и почвенной эрозии в различные времена года) и др. Эта изменчивость характерна хоть какой географической зоне, но определяется разными причинами: в умеренных широтах — в большей степени ходом температуры, в субэкваториальных областях — режимом увлажнения, в полярных районах — световым режимом.

Внутримесячная ритмика, связанная с изменчивостью периода воззвания Солнца (см. табл. 3.1), конфигурацией фаз и склонений Луны, обусловливает надлежащие колебания атмосферных, гидрологических и био процессов. Внутримесячные колебания скорости вращения Земли обнаруживают периодичность в 27, 14 и 9 суток.

Внутрисуточная ритмика проявляется в изменении всех гидрометеорологических характеристик (температуры, влажности, атмосферного давления), приливо-отливных явлениях, фотосинтезе, био активности животных и др. Нагревание горных пород деньком и остывание их ночкой делает дневной ритм физического выветривания. Таковой же ритм присущ и процессам почвообразования.

Бризы и горнодолинные ветры — это проявление дневной ритмики движения воздуха, вызванной конфигурацией его плотности при нагревании и охлаждении. Под воздействием тех же обстоятельств наблюдается и «дыхание» гидросферы: ночкой прохладная вода поглощает газы, деньком теплая вода выделяет их, под воздействием освещенности происходят дневные передвижения планктона: деньком — на глубину, ночкой — к поверхности.

В систематизации А.С. Монина и других (1974) пространственно-временные масштабы явлений в атмосфере и гидросфере включают: мелкомасштабную (от толикой секунды до 10-ов минут), мезомасштабную (от часа до суток), синоптическую (от нескольких суток до недели — для атмосферных и до нескольких месяцев — для океанологических процессов) и крупномасштабную (многолетнюю) изменчивости. Эта систематизация полностью соотносится с выделенными ранее ритмами.

Общие замечания о ритмах.Закон целостности географической оболочки исключает возможность существования изолированной ритмики отдельных компонент. Ритмичность явлений — это форма типичного «дыхания» географической оболочки как целостной системы, и задачка исследователя состоит в поиске и установлении связи меж ритмами различных географических процессов.

Вследствие пространственной изменчивости собственной структуры географическая оболочка реагирует неодинаково на синхронные (одновременные) и повторяющиеся наружные возмущения. Потому наблюдается сдвиг фаз ритмов во времени и пространстве, что присваивает природе определенную мозаичность.

Ритмические процессы, как и круговороты вещества, не замкнуты. Всякий географический ландшафт меняется с годами, потому ритмические явления, протекающие на фоне непрерывного развития географической оболочки, не могут повторить в конце ритма первоначальное состояние — каждый географический процесс происходит только один раз. Потому при исследовании ритмики и установлении их средних величин к числовым значениям добавляют частицу «квази», что значит «как бы» ритм той либо другой длительности. Нужно учесть факты разновременных начал и окончаний ритмов различного происхождения и различной длительности, которые выделяются на основании разноплановых фактов и критериев. Иногда создается необычная интерференция (наложение) периодов и циклов, указывающая на своеобразную нестационарность явлений, либо сокрытую периодичность, которую не всегда можно расшифровать.

Способы и методы исследования ритмики различны и почти во всем зависят от длины временного ряда, который анализируется. При исследовании недолговременных ритмов дело обстоит лучше, так как репрезентативные ряды данных составляют до 100 лет. Длительные ритмы в большинстве случаев не фиксируются прямыми наблюдениями, но появляются при палеогеографических исследовательских работах либо их изучают по косвенным признакам. Их установлению ученым помогают уже выясненные закономерности функционирования природных систем, отраженных в объектах географической оболочки.





Возможно Вам будут интересны работы похожие на: Ритмические процессы в географической оболочке:


Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Cпециально для Вас подготовлен образовательный документ: Ритмические процессы в географической оболочке