Земля. — Описание З. разделено в настоящей статье на три главные части: астрономическую (З. как планета), геологическую и физико-географическую.
I. З. как планета. З. представляет огромный и по фигуре близкий к шару сфероид, свободно движущийся в пространстве вокруг Солнца по почти круговой орбите, называемой эклиптикою. Доказательствами обращения З. около Солнца служат: 1) обращение около Солнца прочих планет, по величине и больших, и меньших З., причем З. составляет одну из промежуточных планет между Венерою, обращающеюся ближе, и Марсом — дальше от Солнца, 2) годовой параллакс звезд, представляющий периодическое перемещение ближайших к З. звезд на небесном своде и 3) аберрация света (см. Аберрация). — Время обращения З. около Солнца (см. Год) составляет 365,2563 средних суток; среднее расстояние З. от Солнца равно 148680000 км, но так как орбита ее не круг, а эллипс, эксцентриситет которого равен 0,0168, то зимою З. приближается к Солнцу на расстояние 146190000 км, а летом, наоборот, удаляется на расстояние 151180000 км. В среднем З. каждые сутки пробегает пространство в 2557700 км, или каждую секунду почти 29,6 км. Величина эксцентриситета (е), долготы перигелия (π) и наклонности экватора к эклиптике (ε) медленно изменяются. Относя эти элементы к началу 1800 г., величины их для произвольного года t можно выразить следующими уравнениями:
| е | = 0,01679207 | − (0,0000004135 | − 0,0000000000123t)t |
| π | = 99° 30′ 21,″77 | + (60,″674 | + 0,″000185t)t |
| ε | = 23° 27′ 54″ | − (0,″4738 | + 0,″0000014t)t |
Кроме годового обращения около Солнца, З. еще вращается около оси, наклоненной к плоскости орбиты под углом в 66° 33′. Время оборота З. около оси называется звездными сутками и равно 23 ч. 56 м. 4,09 с. (см. Время). Доказательствами вращения З. около оси служат: 1) Невероятность обращения около З. всей вселенной: чтобы отдаленнейшие звезды могли обращаться около оси мира в 24 часа, они должны бы иметь чрезвычайно огромные линейные скорости. 2) Наблюдаемое в зрительные трубы вращение около осей прочих планет солнечной системы. 3) Уклонение тел, падающих на З. с больших высот, к востоку, причем по мере приближения к экватору величина уклонения увеличивается (на полюсах оно должно быть 0). Специальные опыты Бенценберга в 1804 г. на башне св. Михаила в Гамбурге и Рейха в 1831 г., в глубокой шахте «Трех братьев» в Фрейберге, подтвердили, что уклонения согласуются по направлению и по величине с теориею. 4) Уклонение брошенных тел, напр. снарядов орудий, нажатие на рельсы движущихся поездов железных дорог, уклонение ветров (пассатные ветры), течения рек и проч. Все эти уклонения, согласно теории, совершаются в северном полушарии вправо, а в южном — влево. 5) Опыты со свободным маятником, плоскость качания которого не остается неподвижною, как бы должно было быть на неподвижной З. (см. Маятник Фуко). 6) Сферическая фигура З.; некогда жидкая З. должна бы принять фигуру правильного шара, вздутие же под экватором могло образоваться только под влиянием вращения около оси. 7) Существование центробежной силы, обнаруживаемое постепенным уменьшением силы тяжести по мере приближения от полюсов к экватору.
Фигура и размеры З. Древние считали З. плоским диском, со всех сторон окруженным океаном; однако еще в древности появились предположения, что она должна быть шарообразна; таковы были взгляды Анаксимандра, Пифагора и др. Аристотель пытался даже дать доказательство шарообразности З.; по его словам, вода занимает всегда наиболее низкие места и потому все точки океана должны иметь одинаковую высоту и, следовательно, одинаково отстоять от одного общего центра; такую фигуру имеет только шар, а потому океан, а следовательно, и вся З. должны иметь шарообразную форму. Затем, под влиянием неверно понимаемых мест Священного Писания и описаний Косьмы, посетившего Индию и передавшего в составленной им книге баснословные сказания индусов, ученые вернулись к дискообразной фигуре и не только оспаривали шарообразную форму, но и доказывали нелепость ее невозможностью существования жителей по другую сторону (см. Антиподы). В конце XV в., с возрождением наук в Европе, вновь пробудилась мысль о шарообразности З., а после кругосветных путешествий явилось даже наиболее убедительное доказательство если не шарообразности, то по крайней мере того, что по направлению с В. на З. З. представляет непрерывную замкнутую поверхность. В настоящее время доказательствами шарообразности З. служат: 1) всегда кругообразная фигура горизонта в океане и в открытых низменностях или плоскогорьях; 2) постепенное появление или исчезание высоких предметов по мере приближения или удаления от них, с какой бы стороны приближение или удаление ни происходило: сперва появляется верхняя часть, затем середина и, наконец, основание; при удалении сперва скрывается основание, затем середина и, наконец, верхняя часть. Внимательное рассматривание удаленных высоких предметов в зрительные трубы показывает, что они скрываются не от тумана или самой отдаленности, а именно от закрывания их выпуклостью промежуточных частей водной или земной поверхности; 3) кругосветные путешествия: при возвращении в то же место наблюдается потеря или выигрыш целых суток, что было бы совершенно немыслимо, если бы З. имела фигуру плоского или выпуклого диска; 4) аналогия со всеми другими небесными телами, которые не представляют ни одного исключения из сферической фигуры; 5) круговая тень З. во время лунных затмений; только шар может при всех положениях отбрасывать круглую тень; 6) последовательное и правильное изменение высот звезд по мере передвижения наблюдателя с С. на Ю. или обратно (выпуклость по меридианам); 7) различие во временах восхода и захода солнца и других небесных светил в точках, расположенных под разными долготами (выпуклость по параллелям) и 8) теоретические соображения в связи с предположением об огненно-жидком образовании З. По законам механики жидкое тело под влиянием одной только силы притяжения между частицами должно принять форму шара.
Более подробные исследования и точные измерения показали, что истинная фигура З. довольно неправильная (геоид), но из всех геометрических тел ближе всего выражается она фигурою эллипсоида вращения или сфероида. Помимо теоретических исследований о фигуре жидкого вращающегося шара, такое заключение вполне подтверждается постепенным удлинением градусов меридианов по мере удаления от экватора к полюсам (см. Градусные измерения) и изменением напряжения силы тяжести под разными широтами (см. Маятник). По новейшим и наиболее полным изысканиям английского геодезиста Кларка, общая фигура З. выражается сфероидом со следующими числовыми размерами:
| Большая полуось (радиус экватора) | α = 6378, 25 км |
| Малая полуось (половина оси вращения) | b = 6356, 52 км |
| Сжатие сфероида | (а − b) : а = 1 : 293,466 км |
| Длина окружности экватора | = 40075,72 км |
| Длина окружности меридиана | = 40007, 47 км |
| Поверхность сфероида | = 510064916 кв. км |
| Объем сфероида | = 1083205000000 куб. км |
Плотность З. Для вычисления плотности необходимо определить ее массу; плотность равна массе, деленной на объем. Для определения же массы З. нужно сравнить ее с какою-нибудь известною массою. Существует несколько способов определения массы З.: 1) первая по времени попытка определения массы и плотности З. принадлежит английскому астроному Маскилайну. Он определил в 1774 г. отклонение, производимое на отвесную линию притяжением горы Шихалион в Шотландии. Под влиянием притяжения З., вообще, грузик отвеса принимает определенное положение нормали к сфероиду. Но каждая гора или другая посторонняя масса притягивает к себе отвес, который поэтому уклонится (хотя и весьма незначительно) от нормали к поверхности сфероида. Если уклонение совершается в плоскости меридиана, то оно выразится несогласием наблюденной географической широты с широтою, вычисленною для того же места по окружающим пунктам триангуляции. Зная величину уклонения отвеса, можно найти отношение масс всей З. и исследуемой горы, а вычислив массу горы по точным нивелировкам и исследованию плотностей составляющих ее горных пород, можно найти массу горы, а следовательно, массу всей З. и ее среднюю плотность. Хуттон из наблюдений Маскилайна нашел для плотности З. величину 4,71 (принимая плотность воды за 1). Подобные же наблюдения, сделанные у горы Артур-Сит близ Эдинбурга в 1832 г., дали для плотности величину 5,32. Так как масса притягивающей горы по самой сущности дела не может быть определена с большою точностью, то В. Струве предлагал наблюдать перемены широт в прибрежных пунктах узкого пролива, подверженного сильным приливам и отливам, а Петерс — наблюдать широты по сторонам Хеопсовой пирамиды. Массы воды или искусственной постройки могут, конечно, быть вычислены с большою точностью, но вследствие их незначительности само уклонение отвеса будет ничтожно, и потому эти предложения до сих пор не были осуществлены; 2) масса З. может быть определена по наблюдениям перемен силы тяжести на разных высотах. Первая попытка такого рода была сделана Плана и Карлини в 1821 г. Они наблюдали напряжение тяжести, при помощи маятника, на вершине и у подошвы горного прохода Монсени и получили для средней плотности З. величину 4,84. Из подобных же наблюдений на вершине и у подошвы известного японского вулкана Фудзияма (на о-ве Ниппон) Менденхол нашел 5,77, Эйри в 1843 г. наблюдал силу тяжести у начала шахты Harton Colliery и на глубине 366 м и получил для средней плотности З. величину 6,57. Штернек по наблюдениям в Прибрамской шахте (в Богемии) глубиною 972 м в 1882—83 гг. получил более близкую к другим определениям величину 5,77. Из наблюдений в шахтах получился, между прочим, любопытный результат; именно по мере углубления вниз сила тяжести не уменьшается, как следовало бы по теории в однородном сфероиде, а наоборот — увеличивается. Этим вполне подтвердились прежние выводы, что общая средняя плотность З. гораздо больше плотности всех горных пород, составляющих на значительную глубину наружную земную кору; 3) неопределенность вычислений массы горы, уклоняющей отвес, или массы слоев, уменьшающих или увеличивающих напряжение тяжести, побудила применить к определению плотности З. крутильные весы, с таким успехом служащие для определения притягательного действия магнитных и электрических сил. Еще Кавендиш в 1798 г. употребил огромные крутильные весы, состоявшие из свободно повешенного горизонтально деревянного стержня, на концах которого были привешены небольшие свинцовые шарики. К этим шарикам подносились другие большие свинцовые шары и наблюдалось происходящее от этого уклонение стержня. Величина уклонения, очевидно, зависит от силы притяжения больших шаров и кручения нити, которой противодействует сила притяжения всей З. Из таких наблюдений Кавендиш нашел для средней плотности З. величину 5,48. Впоследствии Рейх в 1837—47 гг. получил 5,58, Бэли в 1842 г. (из 2000 опытов) — 5,66, а Корню и Байль в 1872 г., при помощи более совершенного прибора, составленного из алюминиевого стержня, маленьких платиновых шариков и больших стеклянных шаров, наполненных ртутью, — 5,50—5,56; 4) все рассмотренные способы не отличаются большою точностью, что подтверждается разногласиями полученных результатов, почему мюнхенский физик Жолли в 1880 г. решился употребить с тою же целью наиболее совершенный физический прибор — обыкновенные весы. К точным и весьма чувствительным весам он подвесил по две чашки: у самого коромысла и на длинных нитях, ниже верхних на 25 м. Если равные грузы положить один на верхнюю чашку, а другой на противоположную, нижнюю, то весы уклоняются, указывая, что нижняя чашка перевешивает. Перекладывая грузы на ту или другую сторону и усиливая притяжение поднесением к нижним грузам больших металлических шаров, Жолли нашел, что его способ может дать наиболее точные результаты. Для средней плотности З. он получил 5,692 ± 0,068. Почти такой же результат получил потом таким же прибором Пойнтинг в Манчестере; 5) наконец, новейшие определения средней плотности З. сделаны в 1887 г. Вильзингом в Потсдаме. Вместо горизонтального стержня, отклоняемого тяжелыми шарами в опытах Кавендиша и др., он употребил вертикальный, центр качания которого расположен очень близко к точке опоры. Из своих наблюдений Вильзинг получил для средней плотности З. величину 5,58. Принимая число 5,6 как среднее из всех последних определений и зная объем земного сфероида, вес всей З. должно выразить числом 6 × 1014 кгр. Таким образом, если бы могла осуществиться мысль Архимеда, что, имея точку опоры, один человек может сдвинуть З., легко рассчитать, что, принимая усилие человека равным 100 кгр., чтобы сдвинуть З., необходимо употребить рычаг, одно плечо которого равно 1 м, а другое такой длины, что свет, распространяющийся со скоростью 300000 км в секунду, достиг бы его конца лишь через 6500000 лет. Так как плотность земной коры в среднем не превосходит величины 2,5, а средняя плотность всей З. оказывается равною 5,6, то внутренность З. должна иметь весьма значительную плотность и, вероятно, состоит из расплавленных металлов.
II. Земля (в геологическом отношении). — Современное геологическое строение З. представляет результат последовательных изменений, которые претерпела эта планета в продолжительные периоды своего существования, и потому описание геологического строения есть в то же время изложение истории З. Все крупные фазы этой истории запечатлены в пластах горных пород, слагающих земную кору. Внимательно изучая их при помощи плодотворного метода знаменитого английского ученого Ч. Лайэлля — метода, сущность которого заключается в том, чтобы для выяснения явлений, происходивших в давно минувшие эпохи, прилагать деятельность тех же законов, тех же сил, которые действуют и в настоящее время, словом, объяснять минувшее, исходя из настоящего, — геолог воссоздает историю давно минувших периодов. Но недра земного шара почти недоступны нашему наблюдению, и вообще, чем далее отступаем мы в глубь геологических веков, тем ничтожнее, отрывочнее становится доступный фактический материал, тем с большей осторожностью мы должны прилагать вышеупомянутый метод исследования, тем больше, наконец, приходится отводить места догадкам, аналогиям и гипотезам, заимствуя их из других соприкасающихся наук: астрономии, физики, химии и физической географии. Астрономия учит, что З. есть ничтожная точка вселенной, одна из многочисленных планет солнечной системы, а потому естественно имеет одинаковое с другими планетами происхождение и переживает последовательно одинаковые с ними фазы. Согласно гипотезе Канта-Лапласа, наиболее удовлетворительно объясняющей развитие солнечной системы, эта последняя первоначально представляла туманность, обладавшую быстрым вращательным движением и чрезвычайно высокой температурой. Все элементы этой туманности находились в газообразном или парообразном состоянии. Вследствие постепенного охлаждения произошло разделение туманности на Солнце и тяготеющие к нему планеты, к которым принадлежит и наша З. При движении в холодном пространстве вселенной тела солнечной системы, все более и более охлаждаясь, должны были перейти из парообразного в огненно-жидкое и затем в твердое состояние. Без сомнения, через эти фазы охлаждения прошла и З. Хотя в настоящее время она с поверхности и представляется вполне отвердевшею и охлажденною, но шарообразная форма служит неопровержимым свидетельством некогда бывшего капельножидкого ее состояния, а наблюдения в рудниках и колодцах, вулканы и горячие источники дают понятие об огромных количествах тепла, которые до сих пор заключены внутри З. как остатки прежней высокой температуры ее. Но далеко еще не может считаться удовлетворительно разрешенным вопрос, в какой именно стадии охлаждения находится земной шар в настоящее время. Доступные нашему наблюдению наружные части твердой земной оболочки составляют ничтожную часть радиуса земного шара, и потому о состоянии внутренних частей существует целый ряд лишь остроумных гипотез, более или менее удовлетворительно объясняющих известные группы явлений природы; каждая из этих гипотез имеет много приверженцев и не менее противников. Лишь немногие видят в Земле твердое, вполне остывшее тело; большинство ученых считает вполне доказанной высокую температуру внутренних ее частей, причем одни допускают, что весь земной шар находится в твердом состоянии; по другим — З. представляет твердое тело, в котором в виде разобщенных бассейнов уцелели расплавленные огненно-жидкие массы; третьи полагают, что З. состоит из твердой коры и расплавленного огненно-жидкого ядра; четвертые допускают существование твердой коры, твердого ядра и промежуточного между ними пояса; наконец, пятые доказывают что внутренность З. находится в газообразном состоянии. Непосредственные измерения температуры воздуха, воды и горных пород на различной глубине в рудниках и артезианских колодцах показали, что температура поверхностных горизонтов земной коры находится в непосредственной зависимости от температуры атмосферы; ниже следует пояс постоянной температуры, равной средней температуре воздуха данного места; а еще ниже всюду наблюдается возрастание температуры в глубину. В зависимости от целого ряда побочных причин в различных местах земного шара и особенно в верхних горизонтах земной коры возрастание температуры неодинаково, но в среднем принимают возвышение температуры на 1° Ц. с углублением на 30—33 м, причем, однако, на больших глубинах температура возрастает медленнее, чем в верхних горизонтах. Основываясь на этих наблюдениях, мы должны прийти к выводу, что на известной, не особенно значительной глубине температура повысится настолько, что все известные нам горные породы будут находиться в расплавленном состоянии, и следовательно, вся З. представляет огненно-жидкое ядро, окруженное твердой оболочкой — земной корой. Однако против этого воззрения высказаны многочисленные возражения. Основываясь на наблюдении прецессий и нутаций, Гопкинс пришел к выводу, что внутренность З. или совсем отвердела, или, по крайней мере, земная кора имеет толщину не менее 1/4—1/3 земного радиуса. К такому же выводу привели Томсона исследования над приливными волнами. Напротив, Цёпприц, основываясь на свойствах газов выше критической температуры, высказывается в пользу центрального газообразного ядра, окруженного поясом диссоциированных газов, поясом веществ, переходных от газа к жидкости, поясом огненно-жидкой магмы и, наконец, твердой земной корой. С другой стороны, признавая З. твердым телом, допуская толстую земную кору с расплавленным ядром или изолированными бассейнами, нельзя объяснить многих вулканических, геотермических и дислокационных явлений; допущение же газообразного состояния внутренности З. не согласуется с ее значительной плотностью и обычной последовательностью охлаждения. Поэтому за последнее время приобретает все более и более сторонников, особенно среди немецких ученых, гипотеза Лазо, Рейера и др., согласно которой З. состоит из твердого ядра и коры, разделенных промежуточным поясом — жидким, пластичным или даже вследствие значительного давления твердым, но обладающим очень высокой температурой. Конечно, и эта гипотеза представляет обширное поле для возражений, но, вместе с тем, она довольно удовлетворительно объясняет многие группы явлений и не противоречит астрономическим и физическим наблюдениям. Не выходит из области гипотетических предположений и вопрос о химическом составе внутренности З. Долгое время полагали, что там в виде равномерной смеси распределены те же химические элементы и в тех же пропорциях, как в изверженных горных породах земной коры, представляющих отвердевшие отпрыски внутреннего содержимого З. В последнее время, однако, почти общим признанием пользуется взгляд, по которому химические элементы должны были распределиться внутри земного шара по их плотностям и что в центре должны были поэтому сосредоточиться тяжелые металлы: золото, серебро, железо, платина, медь, свинец и др., в периферических частях — легкие силикаты, а срединный пояс, как предполагает Лазо, должен быть близок по составу к минералу оливину. Таким распределением элементов объясняется весьма значительная плотность З., доходящая в среднем до 5,6, тогда как удельный вес большинства изверженных и осадочных горных пород земной коры не превышает 2,5.
Ввиду неполноты наших знаний о состоянии внутренности З. и толщина твердой земной оболочки не может быть установлена с точностью. Исходя из различных точек зрения, применяя самые разнообразные методы вычисления, мощность земной коры определяют в 40—120 км, т. е. в среднем 80000 м. При этом одни считают толщину ее одинаковой во всех точках земного шара, другие (Пилар) полагают, что она должна быть толще под хорошими проводниками тепла (материками) и тоньше под дурными (океанами), тогда как некоторые (Фай) допускают, наоборот, большую мощность под океанами и меньшую под материками. Обращаясь к изложению наших знаний о первых стадиях образования земной коры, мы и здесь не выходим из области предположений. Допуская, согласно гипотезе Канта-Лапласа, что на известной степени охлаждения наша планета представляла огненно-жидкий шар, окруженный раскаленной атмосферой и несущийся в холодном небесном пространстве, мы вместе с тем должны допустить, что с течением времени температура поверхностных ее частей понизилась настолько, что отдельные элементы и соединения сообразно точке плавления каждого начали мало-помалу отвердевать. Часть их вследствие своего высокого удельного веса тонула в расплавленной массе, часть, состоявшая из более легких веществ, плавала по поверхности, сливаясь постепенно в одну общую корку. Отвердевание нарастающей земной коры сопровождалось сжатием. При этом тонкая твердая оболочка трескалась, распадалась на отдельные участки, и расплавленная масса изливалась на земную поверхность. С увеличением толщины земной коры такие массовые излияния становились все реже и реже и не достигали значительных размеров, но вследствие продолжающегося охлаждения внутреннее ядро З. постепенно уменьшалось в объеме, вследствие чего образовался как бы избыток земной коры, которая стала морщиться, собираться в складки; одни участки ее поднимались, другие опускались — и вместо первоначальных горизонтальных слоев образовался целый ряд вздутий, впадин, изгибов и искривлений, которые мы наблюдаем теперь в породах архейской группы, представляющих, по мнению некоторых, остатки первичной земной коры. Конечно, в этот период жизни З. воды в жидком состоянии еще не существовало, и только со временем, по мере утолщения и охлаждения земной коры, водяные пары сгустились, упали на З. горячими дождевыми ливнями и покрыли большую часть земной поверхности громадным океаном, из которого там и сям выдавались первые незначительные участки суши. Но и после выпадения части водяных паров состав атмосферы существенно отличался от современного изобилием водяных паров и углекислоты. С образованием морей и океанов в формировании земной коры принимает участие новый важный деятель — вода, частью размывающая первоначально образовавшиеся твердые массы и отлагающая их в виде осадочных пород, частью, как посредник при гидрохимических процессах, изменяющая их первоначальный состав. Через некоторое время на З. появляется и органическая жизнь, продукты которой в виде мощных толщ известняков, в свою очередь, вносят новый элемент в строение земной коры. Вулканизм, дислокационные явления, вода и организмы продолжают действовать до наших дней, изменяется же только их относительное значение. По мере охлаждения З. и утолщения земной коры вулканическая деятельность заметно ослабевает, зато усиливается деятельность воды. Дальнейшая история земной коры заключается в непрерывном отложении рыхлых механических и органических осадков на дне рек, озер, морей и океанов, переходящих с течением времени под влиянием давления и метаморфизма в разнообразные слоистые осадочные горные породы. Вследствие продолжающегося охлаждения земного ядра продолжается и сморщивание земной коры, следствием которого, в свою очередь, является образование новых впадин, новых возвышенностей. Водные бассейны при этом медленно и постепенно перемещаются, отложившиеся на дне их осадки делаются сушей и часто образуют вершины высочайших гор, а осадки начинают отлагаться на опустившихся под уровень воды частях суши. Вследствие тех же дислокационных явлений происходят в земной коре многочисленные трещины, по которым поднимаются расплавленные массы, то выполняющие эти трещины и образующие жилы, то внедряющиеся среди пластов земной коры, то, наконец, изливающиеся на земную поверхность при посредстве вулканов. С появлением организмов начинается естественно-исторический период жизни З. Изучая внимательно слои земной коры с заключенными в них органическими остатками, можно проследить шаг за шагом последовательность отложения осадков, физико-географические условия каждой отдельной геологической эпохи и, наконец, историю развития органической жизни на З. Конечно, до сих пор в наших познаниях имеются значительные пробелы, частью по недоступности для нас многих геологических образований, частью потому, что геология — наука очень молодая, лишь недавно вступившая на путь точных наблюдений, а поле для ее исследований неизмеримо велико. Однако и теперь уже мы можем привести в систематическом расположении главнейшие группы геологических образований и дать общую их характеристику. Хотя в настоящее время после Лайэлля никто из ученых уже не сомневается, что отложение осадков и развитие органической жизни совершалось и прежде так же медленно и постепенно, как ныне, тем не менее, из времен младенчества геологии перешло деление истории З. на несколько периодов и соответственно этому — деление отложений земной коры на столько же систем. Прежде полагали, что каждый такой период являлся совершенно обособленным от соседних и заканчивался катастрофой, уничтожавшей всю органическую жизнь, которая в последующем периоде возникала вновь, но уже в иных формах. Теперь старое деление на периоды и системы удерживается лишь для удобства изучения и сравнения различных геологических отложений. Различают нижеследующие крупные периоды в истории развития земной коры и делят слагающие ее геологические образования на следующие системы. Архейская группа и эра, отложения которой достигают 30000 метров мощности. Нижние горизонты этой группы представляют, по мнению некоторых, первичную земную кору и состоят из кристаллических пород: гранитов, гнейсов, сиенитов и др.; в более высоких горизонтах господствуют кристаллические сланцы и известняки с сомнительными остатками органической жизни в виде водорослей и корненожек. Палеозойская группа и эра (около 15000 м мощностью) разделяется на следующие системы и периоды: 1) Силурийская система и период (нижний отдел ее выделяется в последнее время многими учеными в особую кембрийскую систему). Пласты осадочных пород, глинистых сланцев, кварцитов и известняков с включенными в них изверженными породами — гранитами, диабазами, порфирами, порфиритами. Органическая жизнь чрезвычайно разнообразна. Из растений встречаются водоросли и тайнобрачные; из животных характерны кораллы, иглокожие, плеченогие и головоногие моллюски, ракообразные трилобиты, а в конце периода появляются первые рыбы. 2) Девонская система и период — известняки, песчаники и доломиты с включенными изверженными породами (граниты, диабазы, порфириты). К ранее существовавшим растительным группам присоединяются хвойные; из животных особенно характерны плеченогие моллюски и панцирные рыбы. 3) Каменноугольная система и период, представляющая особый практический интерес по своему богатству каменным углем, слагается разнообразными глинистыми и известковыми породами, которым подчинены изверженные массы кварцевых порфиров, диабазов и мелафиров. Из растений необычайным развитием пользуются наземные тайнобрачные, хвойные и появляются односемядольные. Из существенных перемен в животном мире следует указать исчезновение трилобитов и развитие насекомых. Из позвоночных сохраняют преобладание рыбы, но появляются земноводные, а может быть, и пресмыкающиеся. 4) Пермская система и период — известняки, доломиты, песчаники и мергели с подчиненными залежами каменной соли, гипса и медных руд, покровами и жилами изверженных диабазов, порфиров и порфиритов. Из растений особого развития достигают хвойные; фауна беспозвоночных носит тот же характер, как и ранее, из позвоночных, кроме рыб, очень распространены земноводные, появляются ящерицы. Мезозойская группа и эра (около 3000 м мощностью): 1) Триасовая система и период — песчаники, известняки и мергели, местами богатые каменной солью, и разнообразные изверженные породы. Органическая жизнь значительно отличается от предыдущей группы. Из растений — тайнобрачные вытесняются хвойными и саговыми. Появляются головоногие моллюски-аммониты. Значительным распространением пользуются морские ящеры, панцирные гады, крокодилы. Первые сумчатые млекопитающие. 2) Юрская система и период — песчаники, глины, известняки; изверженные породы мало распространены. Высшей степени развития достигают головоногие аммониты и белемниты, из позвоночных появляются костистые рыбы, чрезвычайно разнообразные морские, наземные и летающие ящеры, сумчатые млекопитающие; первые несомненные остатки птиц. 3) Меловая система и период — мел, мергели и песчаники; незначительные извержения пикритов и тешенитов. Из растений впервые появляются лиственные деревья и пальмы. Из животных в бесчисленном количестве встречаются корненожки, губки; развернутые формы аммонитов. Костистые рыбы, гигантские морские ящеры, птицы. Кайнозойская группа и эра: 1) Третичная система и период — пески, песчаники, глины и известняки. Вулканические извержения базальтов, андезитов, трахитов и фонолитов. Флора и фауна постепенно приближаются к современным; последовательные слои содержат от 3 до 90% ныне живущих форм организмов. Намечаются все крупные отряды современных млекопитающих. Климат умеренный. К концу периода являются вполне сформированными все наиболее высокие современные горные хребты: Альпы, Анды, Гималаи и др. 2) Четвертичная система и период разделяется на ледниковую и современную эпохи. Рыхлые наносные образования; изверженные породы: разнообразные лавы. Начало периода характеризуется обширным развитием ледников; затем климат, постепенно смягчаясь, доходит до современного состояния. Выдающуюся особенность органического мира составляет появление человека. В нижнем, ледниковом отделе фауна беспозвоночных мало отличается от современной, но из млекопитающих многие формы не существуют уже в настоящее время.
III. Земля (в физико-географическом отношении). Эта часть статьи состоит из след. главных подразделений: Суша и вода; Распределение теплоты; Климаты.
Поверхность нашей планеты состоит из материков и морей, или суши и воды, расположенных так, что (по новейшим исследованиям Тилло, «Средняя высота материков и глубина морей», в «Изв. И. Р. геогр. общ.», 1889) суша занимает всего 26,5%, а море — 73,5% всей поверхности З. Хотя неизвестна вся поверхность Земли, в особенности значительные пространства высоких широт южн. полушария, но они невелики сравнительно с пространством всей Земли, и общий результат в количественном отношении останется неизменным: море занимает гораздо большее пространство, чем суша, причем замечается еще большее различие между обоими полушариями. Так, в северн. суша занимает 40%, а в южн. всего 14%.
Процентное содержание суши:
| широты | полушария | |
|---|---|---|
| сев. | южн. | |
| 75° | 29 | 4? |
| 65° | 71 | мен. 1 |
| 55° | 57 | 1 |
| 45° | 51 | 8 |
| 35° | 43 | 11 |
| 25° | 37 | 23 |
| 15° | 26 | 22 |
| 5° | 23 | 23 |
В таблице дается группировка суши и моря по отдельным широтам. Из нее видно, что не только по двум полушариям, но и по параллелям они распределены весьма неравномерно. В широтах от 45 до 70° с. ш. суша занимает более половины пространства (до 71% под 65°); затем в общем количество ее идет, все уменьшаясь, приблизительно до пространства между 55° и 70° ю. шир., где она занимает 1% и менее, т. е. где нет ни материков, ни больших островов, а лишь самые незначительные из последних. Среднее положение занимают тропические страны обоих полушарий, где в круглых числах приходится приблизительно такое же распределение, как и для всего земного шара, т. е. 1/4 суши и 3/4 моря. Это преобладание морей даже в низких широтах имеет очень большое влияние на многие условия жизни земного шара, между прочим, и на климаты. Суша и моря группируются в отдельные единицы, из которых самые крупные единицы первой называются материками, а второй — океанами. Но самого поверхностного взгляда на карту достаточно, чтобы указать и существенное различие между группировкой суши и морей. Части первой действительно и резко разъединены между собою, т. е. окружены со всех сторон морями, и в этом отношении можно сказать, что есть только острова разной величины, из которых самые большие называются материками, следовательно, тут только различие наименований. Моря же все находятся в непрерывном сообщении между собою и притом, за исключением тех, которые можно назвать средиземными и островными, они сообщаются широкими и глубокими частями; вследствие этого и подвижности жидкости — между всеми морскими водами земного шара поддерживается постоянное общение, системой разных движений, из которых более правильные и постоянные называются течениями. Морские водные пространства по величине разделяются на так называемые океаны (самые обширные части) и моря. Старая классическая классификация принимает пять океанов: Атлантический, Тихий, Индийский, Северный и Южный Ледовитые. Но в последнее время стала преобладать новая, более рациональная классификация Крюммеля, принимающая за океаны лишь первые три, как самые обширные, глубокие и имеющие самостоятельную систему течений. Он справедливо отвергает выделение особого Южного Ледовитого океана, потому что границы его нигде провести нельзя. Чем далее к Ю. до высоких южных широт, тем более расширяются океаны и уменьшается % суши. Здесь никаких естественных границ нет, и так называемый Южный Ледовитый океан приходится распределять по долготам между тремя большими океанами. Северный Ледовитый океан исключается по другой причине — он имеет характер скорее моря, окруженного землею, чем настоящего океана, и притом глубина его, за немногими исключениями, весьма мала; по классификации Крюммеля, это одно из его четырех средиземных морей.
Три другие средиземные моря по этой классификации разделяют то, что он называет северными и южными материками: море, обыкновенно называемое Средиземным, с Мраморным, Черным и Азовским отделяет Европу от Африки и Азии; море между Азией и Австралией, называемое им Азиатско-Австралийским средиземным морем, отделяет эти два материка; наконец, Мексиканский и Караибский заливы, которые он называет Американским средиземным морем, отделяет материки Сев. и Юж. Америки. Кроме океанов и средиземных морей, Крюммель принимает еще так называемые окраинные моря, к которым относятся, например, Немецкое море, Калифорнийский залив, Охотское море, Восточно-Китайское, Японские, Берингово море и т. д. Но будет более удобным признавать средиземными морями лишь те, которые отделены от океанов и окраинных морей сравнительно очень узкими и мелкими проливами до такой степени, что вся система равновесия их вод, распределение температуры и т. д. находятся под весьма слабым влиянием океана. Таким образом, эти настоящие средиземные моря являются как бы переходными к большим соленым озерам, нашему Каспию и Аралу, которым обыкновенно присваивается также название морей. По такой классификации средиземных морей на земном шаре всего семь, из которых четыре составляют одну общую, т. е. связанную между собою, систему, а с океаном связаны лишь посредством самого крайнего из них. Я разумею настоящее так называемое Средиземное море с морями Мраморным, Черным и Азовским. Это — центральное и наиболее типическое по своим свойствам средиземное море земного шара. Затем, к С. от него находится Балтийское море, к Ю. — Красное море и Персидский залив. Заметим, что настоящие средиземные моря находятся лишь в западной части Старого Света и нигде более. Они связаны с океаном не только сравнительно узкими и неглубокими проливами, но и немногочисленными: Средиземное море одним, Красное море и Персидский залив двумя, Балтийское — тремя. Следующею ступенью отличия от океанов будут моря, которые лучше всего означить островными. Они связаны с океаном более многочисленными и более глубокими проливами между целыми рядами островов, все-таки в общем довольно резко разделяющими их от океанов и окраинных морей. Наиболее типическими островными морями можно считать Крюммелевы средиземные моря, Американское и Азиатско-Австралийское (последнее само распадается на несколько тоже островных морей), затем моря Охотское и Японское. Остаются еще три моря, которые можно назвать переходным типом от островных к настоящим береговым морям; они тоже не только богаты островами, но в значительной степени отделены ими от океанов, однако, не вполне; соединение их происходит гораздо более широкими и глубокими частями, чем соединение островных морей с океаном (Сев. Ледовитый океан, обыкновенно так называемый, со своими заливами: Белым морем, Карским морем, Гудзоновым заливом и т. д., и гораздо менее обширные — Берингово и Восточно-Китайское моря). Наконец, настоящими окраинными морями или заливами океанов можно назвать такие, которые не отделены от океанов проливами. В них даже обыкновенно часть, ближайшая к океану, шире остальной. Таковы моря: Немецкое, Ла-Манш, Бискайский залив, Калифорнийский и т. д.
Пространство океанов и морей по приведенной выше классификации:
| Название | Тысячи квадратных километров | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Океаны (с заливами) |
Переходн. моря |
Островные моря |
Средиземн. моря |
Всего | |
| Атлантический | 79721 | — | — | — | 102900 |
| Сев. Ледовитый | — | 15292 | — | — | |
| Средиземное (с Черным и т. д.) | — | — | — | 2886 | |
| Балтийское | — | — | — | 415 | |
| Американское средиземное | — | — | 4586 | — | |
| Тихий | 171531 | — | — | — | 185880 |
| Берингово | — | 2323 | — | — | |
| Восточ.-Китайское | — | 1228 | — | — | |
| Охотское | — | — | 1508 | — | |
| Японское | — | — | 1044 | — | |
| Азиатско-Австралийское | — | — | 8246 | — | |
| Индийский | 78445 | — | — | — | 79131 |
| Красное | — | — | — | 449 | |
| Персидский залив | — | — | — | 237 | |
| Всего | 329697 | 18843 | 15384 | 3987 | 367911 |
Южн. Ледовитый океан на 1/2 причислен к Тихому, и на 1/4 — к Атлантическому и Индийскому.
Как выше замечено, части суши составляют более индивидуальные единицы, так как они резко отделены друг от друга морями. Сохраняя обычное название материков за наиболее значительными из этих единиц, мы находим, что они распределяются следующим образом по величине: азиатско-европейский материк, америк. материк, африканский материк и австралийский материк.
| Тысячи кв. км | ||
|---|---|---|
| Материки | азиатско-европейский | 53300 |
| американский | 38600 | |
| африканский | 29125 | |
| австралийский | 7460 | |
| Острова | Гренландия | 2100 |
| Новая Гвинея | 785 | |
| Борнео | 741 | |
| Мадагаскар | 592 | |
Отсюда видно, что резкой границы провести нельзя, и является большее различие между Африкой и Австралией (отношение 391:100), чем между последней и наибольшим из островов — Гренландией (отношение 356:100), следоват., массы суши расположены так, что резкой границы нет или же она скорее существует между Африкой и Австралией. До прорытия Суэцкого канала было более резкое различие между наибольшим материком, включавшим и Африку и имевшим пространство 82425 тыс. кв. км, и американским (они относились как 213:100), а если б удалось прорыть Панамский канал, то вторым материком стала бы Африка, затем Северная Америка (20600 тыс. кв. км) и Южная Америка (18000 тыс. кв. км). До сих пор взяты материки, отделенные друг от друга морями. Но известно, что нет резкой границы между Европой и Азией. Они несомненно в физическом отношении составляют один материк и не могут быть разграничены даже так, как Сев. Америка от Южной, так как нет нигде сколько-нибудь узкого перешейка, ни даже сплошной цепи гор. При таком искусственном разделении и границы между ними проводились различным образом, но ни одна из них не резка и потому в собственном смысле не оправдывается.
Гипсометрия уже давно дала цифры относительно высоты или рельефа земного шара, или, как обыкновенно выражаются, высоты суши и глубины морей, измеряемых обыкновенно от среднего уровня стояния морской воды. Принятие этого основания оправдывается тем, что моря занимают почти 3/4 пространства земного шара, т. е. чрезвычайно распространены. Однако совершенно точным и неизменным это водное основание назвать нельзя, так как в настоящее время доказано, что материки, в особенности высокие и гористые, притягивают к себе воду морей, а ввиду изменения очертания высот материков, накопления и таяния на них льдов и т. д. и самый уровень морей вблизи их, конечно, должен изменяться. Помимо этого, несомненно, изменяется и самое количество воды, обращающейся в жидкий или газообразный вид в пределах земной коры, океанов и атмосферы. Поэтому хотя и не в короткое время, уровень океанов может измениться и от различия количества воды. Рассмотрим некоторые явления, которые могут иметь влияние в этом отношении. Часть воды, обращающейся на земной коре, может опускаться на такую значительную глубину, что она, так сказать, извлекается из обращения, т. е. не возвращается в атмосферу в виде водяного пара, ни в моря и озера в виде речной воды. Затем вода из значительных глубин земного шара, где господствует высокая температура, появляется вновь при вулканических извержениях в виде водяных паров или соединений воды с разными другими телами. Количество морской воды уменьшается еще тем, что вода вступает в химические соединения с разными телами, особенно с кремнекислыми соединениями (силикатами), следов., не только переходит из жидкого состояния в твердое, но и в весьма прочные соединения, и этим, можно сказать, совсем извлекается из обращения в виде воды. Затем количество морской воды и уровень моря могут изменяться еще тем, что образуются ледники и материковые ледяные покровы быстрее, чем тают, или же, обратно, — тают быстрее, чем образуются. В первом случае некоторое количество водяного пара, испарившегося с поверхности морей, извлекается из обращения надолго, не поступая вновь в речную воду, питающую моря; во втором случае, напротив, количество речной воды, питающей моря, увеличивается. Затем уже не вследствие уменьшения или увеличения количества воды, а вследствие других причин тоже может измениться уровень морей, именно вследствие прибавки или уменьшения растворенных в воде солей. Может показаться, что лишь первая причина постоянно действует, так как известно, что реки постоянно приносят в море некоторое количество растворенных солей и тем, конечно, способствуют увеличению массы, а поэтому и повышению уровня морей, действительно это — процесс непрерывный; но есть другой процесс, который способствует некоторому уменьшению количества солей, растворенных в морской воде, именно — в случае понижения уровня моря или поднятия суши в местах с сухим климатом от моря отделяются более или менее значительные пространства, обращающиеся в соляные озера или сухие солонцы. Этот процесс особенно хорошо исследован знаменитым Бэром на берегах Каспийского моря, но он встречается и вблизи океанов и морей (см. Каспийское море). Последний процесс, влияющий на изменение уровня моря, — принос реками твердых, взмученных в воде осадков, которые отлагаются на дне моря, повышает его и тем самым при одинаковом количестве морской воды способствует повышению уровня последней.
Посмотрим теперь, каковы высоты суши над уровнем моря и глубины морей. Наибольшая высота отдельных гор над уровнем моря и наибольшая глубина океана могут быть названы почти одинаковыми. Наибольшие выс.: Гауризанкар (Эверест) в Гималаях, 8845 м, и Дапсанг в Каракоруме, 8660 м н. у. м, а наибольшая глубина (так назыв. глуб. Тускароры) в сев. Тихом океане под 45° с. ш. и 152½ в. д. — 8513 м. Гораздо более расходятся цифры, если вместо крайних величин возьмем средние, тогда получим следующее: средняя высота материков 686 метров, а глубина морей — 3804 метра, или для северного полушария 713 и 3627, для южного — 634 и 3927. Ввиду того, что как та, так и другая величина определены далеко не точно, мы имеем полное право округлить эти цифры и сказать, что средняя высота материков над уровнем моря 700 метров, а средняя глубина морей 3800 метров или в 5½ раз более, чем средняя высота материков. Приведем еще след. заметку А. А. Тилло. «На счет симметрии между водою и сушею понятия довольно сбивчивы. По исчислениям Крюммеля выходило следующее: если вычислить вес воды всего шара, и если определить вес суши, считая ее высотою = 440 метров (среднее превышение суши над уровнем океана) + 3440 (средняя глубина моря) = 3880, принимая удельный вес суши = 2,5, то получится, что по этим сочетаниям вес воды довольно близко равен весу всей суши, поднимающейся от дна среднего океана. Но, как заметил Богуславский, соотношение чувствительно должно измениться, если взять сушу не отвесно ниспадающею в океан, как принял Крюммель и чего в действительности не существует. Я нашел, что для уравновешения всей воды земного шара для суши, считаемой от средней глубины морей, придется принять плотность около 1,5, если же взять 2,5, то для уравновешения всех вод достаточно взять сушу не до уровня 3800 (средняя глубина морей), а лишь до 2130 м под уровнем моря. Выяснение этих соотношений принадлежит будущему». Объем суши над средним уровнем моря и объем всей морской воды земного шара относятся, по вычислению Лаппарана, как 1:19, а по Тилло — как 1:15. Если всю эту сушу распланировать по всему объему земного шара, то получится толщина всего в 186 м. Если таким же образом распределить воды равномерно по всему земному шару, то средняя глубина была бы 2700 м, а соотношение всех вод ко всему весу земного шара = 1:800. Следующая таблица дает понятие о распределении высот материков и глубин морей по широтам от 10 до 10°.
Эти высоты и глубины находятся направо таблицы. Кроме того, дается среднее пространство ступеней высот и глубин и средняя высота и глубина каждой из них. Границы ступень глубин моря: 1 — до 183 м, II — от 183 до 914 м, III — от 914 до 1828 м, IV — от 1828 до 3656 м, V — от 3658 до 5486 м, VI — от 5486 до 7315 и VII — более 7315 м. Границы ступеней высоты материков: 1 — до 183 м, II — от 183 до 457 м, III — от 457 до 914, далее — такие же, как для морей. Последние 2, самые высокие, в таблице не помещены; они занимают всего 0,3% пространства суши, и средняя высота 6096 м
Среднее пространство ступеней в % материков.
| Широты | 61 метр. | 274 м | 610 м | 1219 м | 2438 м | 4267 м | Средняя высота поясов в метрах | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| С. | Ю. | С. | Ю. | С. | Ю. | С. | Ю. | С. | Ю. | С. | Ю. | С. | Ю. | |
| 80—70° | 39 | ? | 17 | ? | 10 | ? | 34 | ? | 0 | ? | 0 | ? | 550 | ? |
| 70—60° | 41 | 11 | 31 | 12 | 16 | 77 | 12 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 360 | 510 |
| 60—50° | 37 | 13 | 28 | 53 | 16 | 27 | 16 | 7 | 3 | 0 | 0 | 0 | 470 | 400 |
| 50—40° [1] | 22 | 13 | 26 | 39 | 16 | 34 | 23 | 11 | 9 | 3 | ? | 0 | 770 | 540 |
| 40—30° [2] | 19 | 44 | 14 | 29 | 18 | 9 | 22 | 12 | 14 | 6 | 11 | 0 | 1350 | 470 |
| 30—20° | 23 | 22 | 24 | 45 | 26 | 14 | 17 | 14 | 8 | 3 | 2 | 2 | 740 | 600 |
| 20—10° | 17 | 17 | 41 | 26 | 28 | 26 | 11 | 23 | 3 | 4 | 0 | 4 | 520 | 830 |
| 10—0° | 18 | 36 | 28 | 23 | 28 | 17 | 18 | 20 | 8 | 3 | 0 | 1 | 690 | 550 |
Среднее пространство ступеней глубины морей в %.
| Широты | 91 метр. | 549 м | 1524 м. | 3048 м | 4877 м | 6705 м | 7315 м | Средняя глубина поясов в метрах | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| С. | Ю. | С. | Ю. | С. | Ю. | С. | Ю. | С. | Ю. | С. | Ю. | С. | Ю. | С. | Ю. | |
| 80—70° | 53 | 48 | 33 | 35 | 2 | 6 | 11 | 6 | 1 | 4 | 0 | 4 | 0 | 1 | 630 | 1580 |
| 70—60° | 51 | 5 | 18 | 11 | 13 | 14 | 17 | 54 | 1 | 7 | 0 | 6 | 0 | 3 | 890 | 2850 |
| 60—50° | 30 | 2 | 11 | 2 | 7 | 3 | 34 | 59 | 17 | 30 | 1 | 4 | 0 | 0 | 2130 | 3690 |
| 50—40° | 15 | 3 | 5 | 2 | 4 | 2 | 14 | 27 | 56 | 60 | 5 | 6 | 1 | 0 | 3650 | 4210 |
| 40—30° | 8 | 3 | 3 | 3 | 2 | 3 | 12 | 26 | 67 | 60 | 7 | 6 | 1 | 0 | 4150 | 4120 |
| 30—20° | 8 | 2 | 5 | 2 | 3 | 3 | 12 | 13 | 61 | 78 | 11 | 2 | 0 | 0 | 4150 | 4420 |
| 20—10° | 6 | 5 | 6 | 4 | 3 | 4 | 14 | 12 | 66 | 71 | 5 | 4 | 0 | 0 | 4100 | 4200 |
| 10—0° | 7 | 7 | 4 | 5 | 3 | 4 | 13 | 9 | 73 | 72 | 0 | 3 | 0 | 0 | 4020 | 4100 |
Общий вывод таков, как говорит Тилло, что как у экватора, так и ближе к полюсам высоты и глубины сравнительно малы, а наибольшие те и другие встречаются в широтах между ними, но ближе, однако же, к экватору, в сев. полушарии между 30—40°, в южн. высоты между 10—20°, глубины между 20—30° и пояса с наибольшими высотами суши и наибольшими глубинами морей совпадают с наибольшим средним атмосферным давлением и наибольшею соленостью и удельным весом морской воды. Кроме этого, можно сделать заключение, что тропические моря и вообще моря более низких широт значительно глубже морей более высоких широт, до такой степени, что средняя глубина более 4000 м встречается между 40° с. ш. и 50° ю. ш., а за 60° с. ш. уже менее 1000 м, за 70° ю. ш. менее 1600. Заметим еще, что глубины до 6000 м встречаются в тропических океанах на очень больших сплошных пространствах, между тем как более значительные, которым немцы придают теперь название Tiefen, т. е. глубин в собственном смысле, занимают сравнительно небольшие пространства, можно сказать, они сходны с горами суши земного шара. На материках высоты группируются вообще трояко: можно различать равнины, нагорья и горы, т. е. местности более или менее ровные, более или менее поднятые над уровнем моря, и, наконец, значительные неровности, несомненно происшедшие от поднятия некоторой части земной коры. Уже в этом отношении рельеф суши значительно отличается от рельефа моря, где даже так называемые глубины опускаются лишь весьма постепенно. Впрочем, самые значительные разности в рельефе не происходят от подъема некоторой части земной коры, т. е. образования гор: они — происхождения позднейшего и, главным образом, зависят от размывающего действия текучих вод и отчасти от влияний атмосферы с ее водяным паром и углекислотой. Эти влияния дают крупные горные пики, с одной стороны, и крутые долины оврагов, горных лощин, с другой, — со склонами, иногда доходящими до 90°. На дне моря нет ничего подобного, и потому там не встречается таких крупных склонов; напротив того, там постоянно находится в действии фактор, стремящийся сгладить неровности рельефа: в морской воде находятся взмученные частицы разного рода; чем слабее движение воды, тем скорее они оседают на дно; над глубинами движение воды слабее, чем над местами менее глубокими, поэтому и оседание частиц происходит там быстрее, и, таким образом, образовавшиеся более крутые склоны быстро заполняются. Это в особенности должно быть тогда, когда какая-либо часть материка или острова занимается морем.
Физическая география в собственном смысле возникла в Зап. Европе, в стране, имеющей довольно высокие, крутые горы, но не имеющей обширных и высоких нагорий, т. е. местностей более или менее ровных на значительной высоте над уровнем моря, поэтому до сравнительно недавнего времени не было достаточного понимания этой формы рельефа и ее значения для средней высоты целых материков и поясов. А каково это влияние, достаточно показывает следующий пример: если бы распределить всю массу Альп на европейский материк, то его уровень возвысился бы лишь на 27 м, а если распределить Пиренеи, то всего на 5 м, т. е. в первом случае всего на 9% средней высоты, а во втором случае менее чем на 2%, причем нужно заметить, что Европа после Австралии наименее высокий из материков. В начале столетия Лаплас полагал, что средняя высота суши не более 1000 м. Гумбольдт, занявшийся вычислением высот материков на основании тогдашних данных, пришел к гораздо менее высоким цифрам; дальнейшие вычисления все более и более возвышали среднюю высоту материков, особенно азиатского, и теперь считают его высоту почти равной приведенной цифре Лапласа, как видно из следующей таблицы:
| АВТОРЫ: | Средние высоты материков, метры | Средние глубины морей, метры | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Европа | Азия | Африка | Сев. Америка |
Южн. Америка |
Австра- лия |
Суша | Атлант. океан |
Тихий океан |
Индийск. океан |
Все моря | |
| Гумбольдт | 205 | 351 | — | 228 | 345 | — | 307 | — | — | — | — |
| Лаппаран | 292 | 875 | 612 | 595 | 537 | 362 | 646 | — | — | — | 4260 |
| Крюммель | — | — | — | — | — | — | — | 3887 | 3681 | 3344 | 3440 |
| Муррей | 286 | 972 | 616 | 575 | 633 | 245 | 686 | 4526 | 4087 | 4181 | 3804 |
| Пенк и Зупан[3] | 285 | 945 | 635 | 605 | 620 | 280 | 692 | 3870 | 3310 | 3595 | 3650 |
| Тилло | 317 | 957 | 612 | 622 | 617 | 240 | 693 | 4380 | 4022 | 3674 | 3803 |
Хотя Азия заключает самые высокие горные хребты земного шара, но ее средняя высота зависит, главным образом, от присутствия на этом материке самых высоких и обширных нагорий. Из других материков (мы здесь употребляем обыкновенную классификацию) форма нагорий преобладает довольно сильно в Африке, уже менее в Сев. Америке, еще менее в Южн. Америке, которая имеет самые высокие хребты после Азии, и еще менее в Европе и Австралии, самых низких материках земного шара. Но если вспомнить, что разделение Азии и Европы совершенно искусственно, и посмотреть, как распределяются на этом материке нагорья и равнины, то увидим, что можно разделить его, если исключить Зап. и Южн. Европу, главным образом, на два обширные пространства: в восточной, средней и южн. части Азии решительно преобладают нагорья, и средняя высота этой части материка значительно более 1000 м, к З. же находится самая обширная полоса равнин земного шара; она заключает в себе Зап. Сибирь, равнины Туркестана и Европ. России с сопредельными странами. Рядом с этою наибольшею полосой равнин заслуживают внимания только три: 1) южно-американская, к В. от Анд, лишь на небольшом пространстве прерываемая Бразильскими горами и Гвианским нагорьем, 2) равнина вост. части сев.-американского материка и 3) равнина, занимающая большую часть Австралии.
Уже давно известно, что главнейшие горные цепи и поднятия земного шара встречаются далеко не в одинаковом направлении, и в этом отношении особенно противополагаются материки европейско-азиатский, где главная ось поднятия идет с З. на В., и оба американские, где она идет с С. на Ю. Это далеко не единственное различие, а именно на нашем материке главные горы и нагорья находятся более или менее в середине, в Америке у зап. края материка; наибольшую же противоположность с Южн. Америкой представляет в этом отношении Австралия, где единственная цепь гор находится на В.; до некоторой степени и Африка, по крайней мере южная, находится в таких же условиях.
Два океана, имеющие непрерывную связь с полярными морями, Сев. и Южн., Атлантический и Тихий, самым резким образом отличаются характером окружающих их берегов. Тихий океан окружен почти непрерывным кольцом высоких гор протяжением около 40000 км, и, кроме того, как по окраинам идет пояс вулканов самых многочисленных и самых деятельных на земном шаре, так и по середине их тоже находится много; напротив того, Атлантический океан с подчиненными ему средиземными и окраинными морями, в том числе Северным Ледовитым, по большей части окаймлен равнинами, и его бассейн (т. е. область рек, вливающих в него свои воды) больше бассейнов Тихого и Индийского океанов, вместе взятых. Если еще причислить к бассейну Атлантического океана бассейны Каспия и Арала, которые не отделены от Атлантического бассейна горными цепями и в геологически недавнее время были с ним связаны, то получится еще большее пространство равнин и речных бассейнов в Атлантической области. Помимо того, что бассейны рек, впадающих в Атлантический океан, очень велики, в него же впадают и самые большие реки земного шара, как по размерам своих бассейнов, так и по количеству своих вод. Непосредственно в Атл. океан вливаются 3 самые большие реки, Амазонка, Конго и Ла-Плата, а в подчиненные моря: Миссисипи, Св. Лаврентий, Обь, Енисей, Лена, Нил и т. д. Казалось бы, такая масса пресной воды должна способствовать опреснению воды Атлантического океана, однако этого в действительности нет. Напротив, в средних широтах соленость Атлантического океана более, чем соленость других океанов. Это происходит оттого, что при громадности океанов речные воды имеют малое на них влияние; гораздо важнее осадки и испарение на самом океане.
Количество речной воды старались определить разными способами, но все они оставляют желать очень и очень многого. Следующая таблица дает разные предположения относительно этого явления.
| АВТОРЫ: | Колич. речн. воды | Сток воды, см. |
Соотв. колич. осадк., см. | |
|---|---|---|---|---|
| тыс. куб. м в секунду |
куб. км в год | |||
| Кейт Джонстон | 2000 | 56000 | 58 | 232 |
| Реклю | 1000 | 28000 | 29 | 116 |
| Муррей | 880 | 24600 | 25,5 | 102 |
| Воейков | 600 | 16800 | 17,4 | 69,6 |
Несомненно, что предполагаемое Джонстоном громадное количество 2 млн. куб. м в секунду, соответствующее осадкам на всей поверхности суши в 232 см, — вне границ возможного. Даже на равнинах тропического пояса вблизи моря очень редко выпадает такое количество дождя. Предположения Реклю и Муррея гораздо скромнее, но и они несколько преувеличены. Это можно видеть, между прочим, из следующего: вычисленное Реклю количество речной воды основывается на определении количества протекающей воды довольно большого числа рек и притом самых значительных, как то: Миссисипи, Амазонки, Конго, Ганга, больших рек Китая и т. д. Затем, принимая в расчет величину их бассейнов, Реклю предполагает, что с остальной части земного шара с единицы поверхности стекает такое же количество воды, как и с бассейнов рек, где оно было измерено. Но несомненно то, что остальная часть земного шара гораздо суше, дает гораздо меньшее количество ручной воды с единицы поверхности, чем бассейны тех рек, которые приняты в расчет Реклю и послужили основанием для его вычислений. Можно думать, что и последнее предположение, самое скромное, во всяком случае может считаться предельным высшим.
Помимо морей и океанов, главных скоплений воды на земном шаре, помимо рек, служащих передаточным механизмом от осадков к морям, существуют еще другие скопления воды на земном шаре, так назыв. озера. Эти скопления в некоторых, отношениях сходны с тем, что мы называем материками и островами, в том смысле, что как последние окружены водою, так первые окружены сушею. Это в особенности можно заметить об озерах непроточных, в которых всегда скопляется большее или меньшее количество солей, почему эти озера, за очень немногими исключениями, относятся к так назыв. соленым. Одни предполагают, что соли происходят с суши, что они растворены речными водами и принесены ими в море, другие, напротив, считают залежи соли на земном шаре образованиями морскими. Несомненно, что и то, и другое справедливо. Реки постоянно выщелачивают соли, приносят их в моря и озера. С другой стороны, большие залежи хлористого натрия (поваренной соли) и других солей несомненно образовались из испарившейся воды морей и озер. Но первоисточник солей тех и других несомненно существовал в атмосфере земли в то время, когда большая часть ныне жидких и твердых веществ была еще в газообразном состоянии.
Уже давно замечено, что как пресноводные, так и соленые озера являются обыкновенно группами: есть страны на земном шаре, необычайно богатые ими, но есть и такие, где они совершенно отсутствуют или встречаются очень редко и в малых размерах. Наибольшие соленые озера земного шара, Каспий и Арал, окружены целыми тысячами и даже десятками тысяч меньших соленых озер. Многие из них справедливо считаются, как и эти большие озера, остатками прежнего моря.
Пресноводные озера, или проточные, еще чаще являются группами. Три самые значительные из групп: 1) пять больших так называемых Канадских озер и множество мелких в Северн. Америке, 2) в средней полосе Восточной Африки, 3) на С. и С.З. Европы (Ладога, Онега, озера Финляндии, Швеции, Пруссии и т. д.). Меньшие по величине, но очень многочисленные озера встречаются в горных странах средних и высоких широт, бывших когда-то под ледниковым покровом, каковы, напр., Альпы, зап. берег Сев. Америки к С. от 45°, зап. берег южн. Америки в высоких широтах южн. полушария, южн. остров Новой Зеландии и т. д. Ввиду сходства и постепенного перехода от средиземных морей к большим, особенно соленым озерам самые замечательные скопления внутренних вод земного шара встречаются около 40° сев. шир. на материке Старого Света. Теперь это — средиземные моря от Средиземного до Азовского, Каспия и Арала. Геология показывает нам, что сравнительно в недавнее время воды было здесь гораздо больше; Каспий и Арал были гораздо обширнее, в предгорьях высоких хребтов Азии тоже было много озер, наконец, в самом центре Азии, на нынешнем нагорье Вост. Туркестана, были обширные озера или скопления озер в местности, ныне китайцами называемой Ханхай, или песчаным морем. Таким образом умерялись и отчасти умеряются крайности сухости в тех широтах самого большого материка, где они особенно заметны. Нечто подобное имеется и еще в больших размерах имелось в сравнительно недавнее время в широтах 40—50° на сев.-американском материке. Здесь мы имеем заливы Фунди и Св. Лаврентия, 5 больших озер и далее за горами — Большое Соленое озеро. Американские геологи показали, что в недавнее время последнее было гораздо больше, его назвали озером Боннвиль, а далее на З. нашли следы тоже громадного озера Логонтан, в нынешнем шт. Невада. Довольно многие озера значительно ниже уровня океана (далее + означает выше, — ниже уровня океана). Так, напр., Байкал: высота поверхности его над ур. моря +476 м, глубина 1373 м, след., дно −897 м, Каспий выс. −26 м, гл. 772 м, след., дно −798; наконец, Мертвое море — 394 м, гл. 329 м, след., дно −723 м. Заметим, что при всем различии высот поверхности воды дно этих трех озер понижается почти одинаково глубоко под уровень моря; это самые глубокие понижения среди материков. Но помимо того, как известно, и некоторая часть суши на материках тоже находится ниже уровня океана. Так, подобные явления встречаются близ реки Колорадо и в так называемой Долине Смерти в зап. части Сев. Америки, в оазисах Ливийской пустыни и Тунисских соленых озерах (так назыв. шоттах), в Сев. Африке, затем оз. Ассал в Вост. Африке, близ экватора. Самыми замечательными из подобных понижений можно считать следующие три: 1) Каспийское, как наиболее обширное, хотя нигде суша здесь не имеет высоты ниже 50 м и даже последняя величина несколько сомнительна; но ввиду чрезвычайно ровной поверхности, окружающей сев. и сев.-зап. и часть вост. берега Каспийского м., пространство пониженных частей здесь довольно значительно; 2) котловина палестинская, заключающая Мертвое м., Тивериадское оз. (море Галилейское) и большую часть долины Иордана и опускающаяся почти до 400 м ниже уровня моря. Здесь пониженное пространство незначительно, но нигде суша так низко не опускается, как здесь. 3) Третья котловина, может быть, самая замечательная, лишь недавно открытая русскими путешественниками, Люк-Чун, в середине нагорья Вост. Туркестана, близ Турфана, к Ю. от одной из самых высоких горных групп Тянь-Шаня. Точно высота неизвестна, но несомненно она ниже уровня моря, может быть — 100 м. Наиболее замечательно здесь то, что это понижение находится почти в середине самого большого материка земного шара, в наибольшем отдалении от морей и вблизи некоторых из самых значительных гор и нагорий земного шара. До сравнительно недавнего времени были распространены весьма неверные сведения как о рельефе, так и о составе дна океанов и морей. Это произошло отчасти оттого, что рельеф часто обозначался профилями или гипсометрическими картами, причем вертикальное протяжение значительно преувеличивалось сравнительно с горизонтальным — не менее, чем в 10 раз, а иногда и в несколько сот. Что касается состава дна моря, то еще в начале семидесятых годов он не был нигде исследован на больш. глубинах, а так как на малых глубинах вблизи материков и островов на дне моря встречали те же породы, что и на суше, то по аналогии заключали, что и на больших глубинах должно быть то же самое. Новейшие исследования до 8000 метров глубины показали, что лишь местности, соседние с материками и островами и неглубокие, имеют приблизительно такой же состав дна, как и материки; но чем далее от них и чем глубже море, тем больше различие (см. Глубоководные отложения). Не только состав дна моря на больших глубинах совершенно отличен от того, что встречается в мелких морях, но и океанические острова не имеют тех осадочных формаций, которые встречаются на материках и морях малой глубины; здесь нет ни наших обыкновенных известняков, ни глин и глинистых сланцев, ни песчаника и лёссов, а эти острова состоят исключительно из пород или вулканических, или из обломков кораллов. Валласу (Wallace) удалось доказать это и опровергнуть предположения о когда-то существовавшем материке на месте нынешних островов Полинезии. Если бы этот материк существовал, то он оставил бы какие-нибудь следы в виде осадочных формаций, млекопитающих и земноводных или же птиц не водных и не очень далеко летающих. Отсутствие этих организмов, вообще бедность и своеобразность растительной и животной жизни резко отделяют эти уединенные океанические острова (напр. острова Полинезии, Св. Елены, Бермуды, Азорские острова и т. д.) от островов материковых, отделенных сравнительно неглубокими морями от материков и несомненно бывших еще очень недавно их составными частями. Типом подобных островов нужно считать Великобританию и Ирландию, с одной стороны, большие азиатские острова Борнео, Суматру и Яву, с другой. Многочисленные богатые осадочные формации, фауна и флора, сходные с материковыми, характеризуют эти острова (см. Великобритания и Малайский архипелаг). Из основных предположений как Канто-Лапласовой системы мира, так и новой системы Фая (Faye, «Sur l’origine du mondes») следует, что не только вода, но и металлы первоначально были в газообразном состоянии и лишь постепенно, по мере охлаждения земного шара, происходила перемена физического состояния составлявших его тел, и вместе с тем происходило и химическое соединение, которое было невозможно при прежде господствовавшей высокой температуре, при которой тела не соединяются и даже выделяются из соединений (так назыв. диссоциация — см. ст. Н. Бекетова «О земной атмосфере» в «Метеорологич. вестнике», 1891). По мере охлаждения тела соединялись между собою сообразно своему сродству и одно за другим переходили из газообразного состояния в жидкое и из жидкого в твердое. Большинство тел, как известно, составляют последние. В газообразном состоянии остались, главным образом, кислород и азот — важнейшие составные части нашей атмосферы, углекислота, распространенная в ней в меньшем количестве, а в жидком — вода, которая, как известно, при давлении и температуре нашей атмосферы переходит и в газообразное и в твердое состояние; вода при ее большом распространении и постоянном движении по земному шару, наконец, при ее необходимости для всех органических существ может считаться жизненным телом Земли по преимуществу. Вода в настоящее время единственное жидкое тело, находящееся в значительном количестве на Земле (при давлениях и температурах ее оболочки и верхней части коры). Кроме нее, можно упомянуть разве о нефти, но количество ее во много миллионов раз менее количества воды.
В первой части статьи «З.» было упомянуто о том, что большой удельный вес всего земного шара (5,5) сравнительно с малым уд. вес. земной коры (около 2,5) и морских вод (немного более 1) заставляют предполагать, что внутри Земли решительно преобладают тяжелые металлы, особенно железо. Но во всей части Земли, доступной исследованию человека, решительно преобладает кислород. Только в воздухе кислорода менее 1/4 по весу, в водах же кислород составляет почти 9/10 веса, и главные составные части земной коры состоят приблизительно наполовину из кислорода. Он составляет 53% кремнезема, 47% — глинозема, 38% — углекислой извести и т. д., сверх того, почти везде в земной коре много воды. После перехода главных частей, составляющих кору земного шара, в твердое состояние одна вода осталась в жидком и очень немногие тела в газообразном; спрашивается, что ныне происходит внутри земного шара? Мнения по этому вопросу изложены в геологической части настоящей статьи. Во всяком случае нам глубокие слои З. остаются недоступными, а для познания той части земной коры, которую мы можем исследовать, важно то обстоятельство, что температура наружной оболочки земного шара теперь почти совсем не зависит от температуры его внутренности, а почти исключительно от отношения между получаемой солнечной теплотой и лучеиспусканием в холодное междупланетное пространство. Астрономы заключают о равновесии температуры земной коры, между прочим, и из того, что данные о длине дня с самых древних времен, за которые имеются наблюдения, не показывают никакого изменения, а между тем оно должно было бы быть, если бы земная кора теряла тепло и вследствие этого еще сжималась. Итак, вероятно, установилось равновесие температуры земной коры, и происходят лишь колебания в зависимости от суточного и годового периода и непериодических изменений и, может быть, некоторых иных периодов, в которых изменяется солнечное тепло.
Это равновесие установилось, однако, при весьма неодинаковых температурах поверхности земной коры. В самых теплых частях земного шара, в южной части Сахары напр., средняя температура поверхности суши значительно выше 30° и, вероятно, достигает 33°, может быть, даже 35°. Лишь при такой высокой температуре достигается равновесие между ежегодным притоком тепла от Солнца и расходом его на лучеиспускание. В более высоких широтах земного шара это равновесие достигается при более низких температурах года, напр. в окрестностях Петербурга около 5°, а в самых холодных частях сев.-американского материка — до −15° и ниже. Наблюдения показывают, что колебания температуры поверхности в ясные дни, при высоком стоянии солнца, очень значительны, до 40° в течение суток, но вследствие дурной теплопроводимости слоев земной коры эти колебания передаются очень медленно вглубь, быстро уменьшаются и на глубине 1—1½ м обыкновенно не превосходят 0,1°. Годовые колебания, более продолжительные, передаются вглубь далее, но и тут на глубине 10—30 метр. в зависимости от широты и теплопроводимости слоев они не превосходят 0,1°, т. е. наступает приблизительно слой постоянной температуры, а вниз уже идет постоянное приращение тепла. Оно исследовано посредством наблюдений в рудниках, артезианских колодцах и туннелях. Размер этого возрастания очень различен в зависимости от разных местных условий, но из многочисленных наблюдений принимают обыкновенно 3° на 100 метр. глубины, причем на основании опытов с расплавленными телами и некоторых наблюдений обыкновенно принимают, что это приращение вглубь несколько замедляется по мере углубления. Из того обстоятельства, что равновесие средней годовой температуры достигается в высоких широтах, особенно на материках, при температуре значительно ниже 0°, уже следует, что в этих местах мы должны встречать на некоторой глубине постоянно мерзлую почву, так назыв. мерзлоту, и действительно, она известна в Сибири и северной части Сев. Америки, начиная с путешествия Гмелина в первой половине XVIII ст.; в особенности мерзлота исследована русскими учеными, причем наблюдениями в Якутске доказано, что и в ней, начиная с слоя постоянной температуры, температура довольно быстро прибывает вглубь. Над мерзлотой на материках летом оттаивает некоторый слой, так что, напр., около Якутска растут высокоствольные деревья и даже возможно земледелие. Корни растений, встречая мерзлоту, распространяются вширь, так как они не могут проникнуть вглубь ее. Снег, как дурной проводник, защищает зимой почву от охлаждения и тем значительно уменьшает пространство страны, где встречается мерзлота. Таким образом, в Средней Сибири есть местности, где средняя годовая температура воздуха −7° и где мерзлоты не встречается (см. Ячевский, «О вечно мерзлой почве в Сибири», в «Изв. Имп. рус. географич. общ.», 1889).
В толщах вод морей и океанов распределение температуры совсем иное, чем в толщах земной коры. Это зависит от основных свойств жидкостей. Воды океанов, как известно, состоят из растворов солей; среднее содержание их ок. 3½%, причем около ⅔ этих солей состоят из хлористого натрия NaCl (поваренной соли). Такие растворы имеют температуру наибольшей плотности ниже точки замерзания; иначе сказать, пока находятся в жидком состоянии, то бывают тем плотнее, чем холоднее. Как только происходит охлаждение верхнего слоя, он опускается и на его место поднимается нижележащий слой и т. д. Когда же, напротив, верхний слой становится теплее, то равновесие вследствие этого еще устойчивее, тогда он не опускается, и теплота передается вниз лишь медленным процессом теплопроводности. Вследствие этих свойств морской воды является сравнительно высокая температура поверхности и сравнительно быстрое охлаждение всей массы вод. Отсюда же следующее явление: в соленых озерах и в средиземных морях, в которых сообщение с океаном очень несовершенно, мы встречаем на дне воду приблизительно такой же температуры, какая бывает на поверхности в самое холодное время года. Тип подобного рода морей — Средиземное, где на дне и в с лишком 4/5 всей массы воды температура колеблется от 12,5 до 13,5°. Открытые океаны и моря, находящиеся в свободном сообщении с ними, имеют иное распределение температуры; на больших глубинах она гораздо ниже и с лишком на 3/4 из них ниже 4°; для всей массы воды тропических частей Атлантического и Тихого океанов я получил среднюю температуру 4°, а на поверхности температура колеблется между 25—30°, на дне же почти везде между 0°—2°. Такая низкая температура не только дна, но и почти всей массы воды, очевидно, не может зависеть от охлаждения на месте, так как ничего подобного в тропиках никогда не бывает. Несомненно, что эта холодная вода должна была явиться из морей высоких широт, в особенности южн. полушария, где вся масса воды охлаждена до этих температур или даже ниже и с которыми тропические части океанов находятся в свободном сообщении посредством больших глубин. На атласе Атлантического океана Гамбургской морской обсерватории (Deutsche Seewarte Atlas des Atlant. Ozeans) проведены линии равной температуры воды на средних глубинах около 1000 м; из них видно, что температура около 8° встречается под 40° сев. ш. и около 3° под 40° южн. ш., причем охлаждение идет непрерывно и под экватором уже на этой глубине вода гораздо холоднее, чем в средних широтах северного полушария.
Следовательно, все океаны и открытые моря земного шара охладились чрезвычайно сильно благодаря свойствам жидкостей и свободному сообщению с морями высоких широт. Чем более глубина под уровнем моря, тем больше контраст с тем, что происходит на такой же глубине в толщах суши. Возьмем следующий пример: на одной из самых больших глубин Тихого океана, недалеко от о-вов Фиджи, на 8000 метрах, нашли температуру 0,9°, след., в круглой цифре 1°. Высшие вершины Гималаев поднимаются значительно выше 8000 м; но, приняв даже высоту гребня этих гор около 6000 метров, средняя годовая температура поверхности на этой высоте должна быть около −6°; какова же будет t° на 14000 м глубже, т. е. на глубине 8000 м ниже уровня моря? Возьмем даже приращение температуры не в 3° на 100 метров глубины, а ввиду большой глубины всего в 2½° мы имеем 350 — 6 = +344°, т. е. на той же глубине, где в Тихом океане мы имеем +1°, под Гималаем она должна быть на 344° выше, или круглым счетом на 340°, иначе сказать, такая температура, при которой (при давлении земной атмосферы) вода находится в газообразном состоянии и многие из наших твердых тел — в жидком.
Из этих явлений выходят очень важные последствия: очевидно, температура должна иметь очень большое влияние на плотность соседних частей земной коры; под дном океана, на таких глубинах, где под большими горами и нагорьями существует темп. 300—350°, мы имеем темп., близкую к 0°. Понятно, что и плотность земной коры здесь должна быть гораздо больше. Фай (Faye) объясняет этим различие, замеченное в продолжительности колебаний маятника. Вследствие плотности земной коры под большими глубинами океана эти колебания учащаются, а на той же высоте вблизи гор — замедляются. Другое последствие этих явлений тоже имеет большую важность. Существуют весьма веские данные для гипотезы о том, что земная кора уже достигла равновесия температуры и что в течение нескольких тысяч лет она существенно не изменилась. В земной коре наступило равновесие вследствие чрезвычайно дурной теплопроводности слоев, ее составляющих, и их неподвижности. Вследствие этого температуры поверхности весьма различны, а чем температура выше, тем лучеиспускание в небесное пространство идет скорее. Совсем другое происходит в океанах. Очень вероятно, что они и теперь теряют тепло через лучеиспускание поверхности в высоких широтах, но вследствие теплоемкости воды даже большая потеря тепла в калориях выражается лишь весьма малым изменением температуры в градусах. Еще важнее подвижность воды: как только охладился верхний слой, так он опускается, и на его место поднимается к поверхности более теплая вода; таким образом, продолжающаяся потеря тепла морями высоких широт может не выражаться существенным изменением температуры на поверхности, а лишь увеличением толщи холодной воды во всех океанах и понижением температуры дна. При громадной массе океанических вод понятно, что изменение в градусах будет крайне незначительно; так как при том вода почти не сжимаема, то и астрономические наблюдения не могли бы обнаружить потери тепла через океаны ввиду крайней незначительности ее в градусах. Весьма вероятно, что потеря тепла продолжается и теперь, но она совершенно незаметна на поверхности и вообще в верхних слоях тропических океанов и, следовательно, проходит почти незаметно там, где существует наиболее богатая растительная и животная жизнь.
Мы имеем очень многочисленные и довольно точные наблюдения над температурою океанических бассейнов до глубин, с лишком в пять раз больших, чем те наибольшие глубины в земной коре, которые удалось человеку исследовать. Вышеперечисленные свойства жидкости объясняют нам и богатую органическую жизнь до сравнительно значительных глубин. Твердые тела земной коры под сильными давлениями могут быть приведены в так назыв. жидкостное движение. Но это обстоятельство имеет мало значения для физической географии; важнее то обстоятельство, что встречаются тела мягкие или пластические и сыпучие. Из тел мягких и пластических наиболее важны глина с большим количеством воды; от присутствия этих тел на некоторой глубине зависят некоторые значительные движения, так назыв. сдвиги; но еще важнее присутствие на земном шаре льда. Он тоже, как известно, тело мягкое и пластическое, способное к жидкостному движению по склонам под влиянием давления. Сыпучими телами называются все более или менее мелкие, не связанные между собою частицы земной коры от гальки до мельчайших глин и ила — те же частицы, взмученные в воде рек, озер и морей или же взвешенные в воздухе в виде пыли, и, наконец, снег. Весьма замечательна способность воды принимать состояния мягкое, сыпучее, жидкое и газообразное (лед и ледники, снег, вода, водяной пар).
Сыпучие тела являются условиями изменчивости в коре земного шара, в его водах и на их дне; их образованием, временным скреплением под влиянием растительности, затем присутствием в водах и в воздухе и отложением на дне водных бассейнов и на поверхности суши объясняются многие весьма замечательные явления на земном шаре. Посредством сыпучих тел человек получает власть над земной корой, власть гораздо большую, чем над водами океанов, и в этом отношении растительность является важной его пособницей. Она уменьшает слишком большую подвижность сыпучих тел, останавливает их на месте, заставляет служить материалом для образования растительных тканей, столь необходимым вместе с тем и для всего животного мира. Наружная оболочка земного шара состоит из смеси газов; главные составные части — кислород и азот — находятся в ней в довольно постоянном количестве, в особенности второй. Несколько изменчивее кислород, не только потому, что его в воздухе меньше, но и потому, что он постоянно входит в соединения и освобождается от них. Всего важнее для всей жизни земного шара его соединение с углеродом — углекислота, которая выделяется дыханием животных и разлагается зелеными листьями растений. Эти же процессы имеют еще большее влияние на подвижное равновесие нашей атмосферной углекислоты, так как количество ее гораздо меньше, чем количество кислорода (см. Воздух). Чрезвычайно велико также значение водного пара не только как необходимого условия жизни, но и ввиду свойства воды переходить во все три состояния при условии давления и температуры нашей атмосферы. Поэтому вода находится в постоянном круговращении в ней и при ее большой теплоемкости, малой теплопрозрачности водяного пара сравнительно с кислородом и азотом и постоянных переходах из одного состояния в другое имеет весьма большое влияние, между прочим, и на распределение тепла на земном шаре.
Распределение тепла прежде всего зависит от центрального светила нашей планеты, Солнца; температура должна быть выше там, где получается большее количество солнечного тепла, но уже давно известно, что действительное распределение температуры далеко не совпадает с тем идеальным распределением, которого можно бы ожидать на поверхности земного шара или, как обыкновенно выражаются, астрономические климаты не совпадают с физическими. Главные причины этого явления, конечно, зависят от различной высоты поверхности суши над уровнем моря и теплопрозрачности воздуха. Последний получает лишь малое количество тепла прямым нагреванием солнечными лучами, а главное — сообщается ему нагретыми поверхностями суши и воды, горизонтальными и вертикальными течениями воздуха. Поэтому чем далее от поверхности суши и воды, тем при прочих равных условиях холоднее воздух.
Даже в том случае, если мы рассматриваем воздух, ближайший к поверхности суши, но находящийся на разных высотах над уровнем моря, и след., при разных давлениях, температура в более разреженном воздухе должна быть ниже; зависит это от того, что лучеиспускание чрез меньшую массу воздуха идет быстрее, в особенности потому, что главная масса водного пара, тела наименее теплопрозрачного, находится в нижних слоях атмосферы; поэтому мы замечаем понижение температуры по мере возвышения, т. е. удаления от уровня моря, не только в вертикальном направлении в свободный воздух, напр. при воздушных путешествиях, но и в горных странах и на горах. Это побудило ученых, проводящих линии равных температур (изотермы), принимать в расчет влияние высоты и вместо действительных изотерм проводить так называемые идеальные, т. е. такие, которые должны бы существовать у уровня моря (см. Изотермы). Но даже подобные, так сказать, идеальные изотермы далеко не показывают равномерного распределения тепла сообразно широте. Они идут не параллельно градусам широты, как следовало бы, если бы температура зависела всецело от количества получаемого солнечного тепла, но идут весьма неправильно, в особенности в северном полушарии, на котором преобладают материки с поверхностью, более нагреваемою днем и летом и более охлаждаемой ночью и зимой, чем поверхность морей. Особенно резкие различия мы видим зимой под полярным кругом. К З. от Норвегии, на Атлантическом океане, средняя температура января немного выше 0°, а под той же широтой в Верхоянске, в восточной Сибири −52°. Это обстоятельство давно обратило на себя внимание и повело к делению климатов на материковые, со сравнительно резкими колебаниями, и морские, со сравнительно небольшими. Рядом с влиянием морей и материков точно так же давно обращено внимание на морские течения; вследствие подвижности морской воды, ее большой массы и теплоемкости она несомненно является распределителем теплоты на больших расстояниях. Необычайно высокая температура Северного Атлантического океана вблизи берегов Европы несомненно зависит от мощного морского течения, Гольфстрима, который приносит теплую воду из тропических частей Атлантического океана не только северного, но даже и южного полушария и нагревает сравнительно незначительное пространство Северного Атлантического океана. Точно так же снег и лед являются большими регуляторами климата. Так как давно известно, что воздух получает свое тепло не прямо от солнца, а, главным образом, от поверхности суши и воды, над которой он находится, то является вопрос о том, существует ли равенство температур верхней поверхности суши и воды и нижних слоев воздуха? Наблюдения показывают относительно суши, что ночью подобное равновесие приблизительно устанавливается, но днем перевес температуры суши над температурою воздуха тем значительнее, чем сильнее нагревание солнцем и чем суше почва. То же самое, хотя в меньших размерах, относится до средней температуры теплых месяцев, а следовательно, и до средней температуры года: в теплых и сухих климатах этот перевес температуры поверхности почвы над температурой нижних слоев воздуха всего больше.
Что касается до вод, то разность между температурой воздуха и температурой поверхности воды никогда не бывает очень значительна именно вследствие того, что колебания температур воды идут очень медленно, но вообще температура поверхности воды почти всегда выше температуры воздуха. Более высокая температура воздуха, чем поверхности суши и воды, бывает в особенности при пасмурной погоде и теплых ветрах, напр. у нас поздней осенью, в Великобритании — зимою. Теплоемкость воздуха так мала в сравнении с теплоемкостью суши и воды, что она сравнительно очень мало влияет на них, а теплый воздух при этом прямо переносится вдаль. Рядом с температурой особенно большое значение имеет влажность во всех ее видах, в особенности в виде ниспадающего дождя и снега. Это — два жизненных явления для всей органической жизни земного шара, и в зависимости от широт и, так сказать, общего запаса тепла роль их значительно изменяется. В низших широтах тепла всегда достаточно, и роскошное развитие растительной, а от нее и животной жизни всецело зависит от достаточного запаса влаги: где ее нет, там образуются пустыни или, лучше сказать, сухие пустыни. Уже давно известно, что не свойства почвы производят пустыни; где достаточно тепла и влаги, там является растительность. Где ее не хватает, там последняя страдает и наконец совершенно исчезает при отсутствии осадков и вообще при недостаточном запасе влаги в почве. В странах с низкой температурой, обратно, — никакой запас влаги не достаточен для развития растительной и животной жизни, для этого необходимо повышение температуры до известных границ, различных для разных растений. Затем большая или меньшая густота растительности зависит от благоприятного распределения этих двух главных факторов.
В странах культурных человек очень сильно изменил вид природы, но в тех странах, которые еще не подверглись его воздействию или где культура очень слаба, мы замечаем при достаточном количестве тепла известную последовательность растительной жизни. При наиболее недостаточной влаге образуются пустыни; там, где ее очень мало, является редкая растительность, долгими годами при крайне неблагоприятных условиях приспособлявшаяся к борьбе с засухой (см. География растений). По мере увеличения количества влаги является более обильная растительность, напр. полынные и кустарные степи, а затем уже степи травяные и лес. При очень высокой температуре и очень большом запасе влаги мы имеем чрезвычайно густую растительность не только лесную, но и разных чужеядных растений. По мере понижения температуры растительность изменяется в несколько другом отношении, в случае, если влаги достаточно. Растения, зеленеющие в течение целого года, постепенно заменяются такими, которые нуждаются в менее продолжительном времени для своего развития, частью однолетними, которые совершают весь цикл своего развития в короткое время, частью многолетними, с опадающими листьями. На высоких горах при недостатке тепла, но при изобилии света и влаги также вырабатываются чрезвычайно благоприятные условия для пользования самым малым количеством тепла и для быстрого завершения растительных процессов. Но при дальнейшем понижении температуры и достаточном запасе влаги условия уже таковы, что никакие растения их не выдерживают. В этих случаях, как на южном полярном материке и на высоких горах даже тропических широт, З. постоянно покрыта снегом или льдом: там мы, так сказать, на другом конце растительной лестницы и имеем перед собой пустыни ледяные, столь же мало или даже еще менее приспособленные к какой-нибудь растительной жизни, чем пустыни сухие. Животная жизнь имеет меньшее влияние на главнейшие явления суши земного шара, чем жизнь растительная. Она здесь не является в таких больших массах и потому не столько влияет на распределение тепла и влаги, воздушные течения, на все сыпучие тела земного шара, как жизнь растительная, и там, где толща коры земного шара состоит из остатков животных (почти все известняки), эти отложения образовались в воде и лишь впоследствии появились на поверхности суши. В океанах же, обратно, животная жизнь не только разнообразнее, но и обильнее числом особей, чем растительная, и имеет гораздо большее влияние во всех отношениях. Животная жизнь объясняет, напр., почему большие количества растворенной углекислой извести, которую реки несут в море, почти не оставляют следа в составе морской воды; она почти вся поглощается различными животными организмами и идет на построение их панцирей, скорлуп и т. д., а затем является в виде отложений известняка, составляя громадные толщи. Точно так же многие из кремнеземистых отложений, в особенности на дне морей, состоят из остатков животных. Растительные остатки (так называемый диатомовый ил) встречаются на гораздо меньших пространствах.
Земля (сел.-хоз.): 1) наиболее ценная составная часть «имения», один из важных факторов производства и существенно необходимая принадлежность сельскохозяйственного промысла. Но далеко не все З. данного имения пригодны для сельскохозяйственного и лесного пользования, поэтому различают З. «удобные» от «неудобных», относя к последним болота, каменистые участки, сыпучие пески и т. п. Неудобные З. не следует смешивать с бездоходными: добывание на них торфа, камня, песка, извести, минеральных руд и т. п. может доставлять не меньший, а иногда и больший доход, чем при сельскохозяйственном или лесном пользовании ими. Точно так же многие неудобные участки могут быть обращены в удобные при применении к ним мер улучшения — «амелиорации», что почти всегда сопряжено с значительными затратами капиталов. К неудобным З. часто относят: дороги, лесные просеки, канавы, граничные межи, реки, ручья, озера, пруды и т. д., неудобство которых относительно пользования для сельского или лесного хозяйства далеко не абсолютное, а лишь условное — пока эти З. выполняют свое особенное специальное назначение. Ввиду этого при постоянном распределении З. на категории по наличному их состоянию и назначению правильнее следовало бы принимать во внимание вместо удобства производительность. Удобные З., или «земельные угодья», по теперешнему состоянию их и характеру производительности подразделяются: на усадебные, занятые жилыми и хозяйственными постройками (собственно «дворовое место»), к которым часто относят также и другие, наиболее ценные угодья, лежащие вблизи жилья, принимаемые при отдаленности за отдельные самостоятельные угодья, как, напр., плодовые сады, огороды, конопляники, хмельники, виноградники и т. п. [4]; полевые — находящиеся под пашней, или полем, причем различают: унавоживаемые от неудобряемых, ближние, или присельные, и дальние, удворные (Пермской губ.) и запольные и т. п.; сенокосные — полевые, лесные, степные, луговые, поемные или заливные, суходольные и болотные и проч.; выгонные — каковы постоянные выгоны (см. VII, 482), выпуски, пастбища, или пастовники (Полт. губ.) и друг., и лесные — состоящие из лесонасаждений древесных пород и кустарников или кустарных зарослей; к последним угодьям относят и «плавни», встречающиеся в южных губерниях. 2) При разведении различных экономических и декоративных растений необходимо иметь садоводу в запасе землю различных качеств. Наиболее употребительны: а) вересковая земля (VI, 23); б) дерновая земля (X, 474); в) древесная или щепная, получаемая от перепревания в сыром месте, при поливании по временам, мелкой щепы, стружек, тонких древесных и кустарных ветвей и т. п., сложенных в кучу; эта легкая земля, предварительно очищенная от неразложившихся частей просеиванием через грохот, может отчасти заменить г) листовую, или листовой перегной, собираемую в лиственных лесах или приготовляемую перегниванием в течение двух лет древесных листьев в кучах, при многократном перелопачивании; для большей рыхлости листовая З. смешивается с дерновой и употребляется на покрытие высеянных на грядах древесных семян и для удобрения там же черноземных почв; д) навозная З. состоит из перепревшего парникового навоза, перекапываемого в течение двух лет; она пригодна для удобрения плотных глинистых почв и для покрытия высеянных древесных семян, не исключая и хвойных; смешением коровьего, конского и птичьего помета с различного рода животными остатками, при поливании смеси жидким удобрением получается весьма сильная навозная З.; е) торфяная — приготовляется из мохового торфа, добытого на высохшем болоте и от влияния воздуха в течение нескольких лет легко рассыпающегося в порошок; торф из-под воды, образовавшийся от разложения различных видов осоки, бесплоден; З. эта употребляется при садовой культуре и в особенности при оранжерейной — разведении камелий, азалий, рододендронов и др., и ж) компостная, которая получается от разложения торфа, дерна, дорожной грязи, древесных опилок и т. п. веществами, ускоряющими этот процесс: известью и др. Наконец, 3) З. употребляется как подстилочное средство, т. е. для замедления разложения извержений домашних животных и задержания получаемых при этом летучих и растворимых продуктов.
Земля (инжен.) как материал для устройства всякого рода закрытий от пуль, снарядов и т. п. — играет первенствующую роль в военно-инженерном искусстве. Все полевые фортификационные постройки возводятся из З. — материала всегда подручного, и если на полях сражений и приходится иной раз складывать или находить готовыми закрытия из камня или дерева, то все же приходится усиливать их, обсыпая снаружи З. Ту же роль, особенно при настоящих необычайных успехах артиллерии, З. получает и в долговременных фортификационных постройках; в последних теперь нет места камню как закрытию, непосредственно принимающему на себя удары снарядов, а металлы в частных случаях (металлические закрытия, скрытые от взоров и вообще маскированные) хотя удовлетворяют своему назначению, но по сложности устройства и относительно дорогой стоимости не могут быть всегда применяемы с успехом. Поэтому ныне идеалом долговременного укрепления можно считать то, в котором, кроме охранительных каземат, нет ни одной постройки не из З. Всякое повреждение в постройке из З. легко исправляется в первую же передышку в огне, а в крайности — и под огнем; следовательно, за земляным закрытием возможна продолжительная и упорная оборона, чего нельзя ожидать не только от закрытий из камня, но и от закрытий металлических (броневые башни и пр.).
- ↑ Между 50—40° с. ш. 2% ступени высоты 0 м.
- ↑ Между 40—30° с. ш. 2% ступени ср. высоты 6096 м.
- ↑ Средняя из обеих, очень близких между собою величин, полученных этими немецкими учеными.
- ↑ Усадебные З. крестьян, образовавшиеся на основании Положения 19 февр. 1861 г., при недостатке удобрения часто временно засеиваются хлебом, или остаются под покосом, или служат выгоном.