#img_0.png

 

Что такое природа?

Это слово употребляется достаточно часто, и интуитивно его смысл ясен. Если попытаться определить его точно, то окажется, что природа — это все, что нас окружает, исключая то, что мы создали. Солнце, камни, вода, воздух, птицы, бабочки, растения — все это части природы. Мы говорим о частях природы, но на самом деле ни одна из этих частей не может существовать отдельно. В природе все связано со всем и при этом постоянно изменяется.

На языке естественных наук объекты, перечисленные в предыдущем абзаце, следовало бы назвать телами. Чем более живыми вещами занимается наука, тем обычно более сухие термины используются в ее языке. Все тела состоят из веществ, утверждает наука. Это означает всего лишь, что лужа сделана из воды, а глина содержит алюминий и другие химические элементы.

Все, что происходит в природе, называется явлением. «И я иду, и снег идет» — вот точное определение явления, данное Винни—Пухом. Восход и закат, извержение вулкана, рождение теленка, гроза и шторм, созревание яблока — вот несколько природных явлений. Иногда явление бывает очень непродолжительным, как вспышка молнии, или может занимать несколько дней, как, например, таяние снегов или осеннее уменьшение длины светлой части дня.

Некоторые из происшествий в природе случаются только в определенное время года.

Снег тает весной, а выпадает зимой, плоды созревают осенью, тогда же опадают листья и вянут травы, птицы улетают на юг, а медведь залезает в берлогу.

#img_1.png

Извержение вулкана — это природное явление

Сезонные явления — довольно важная часть жизни человека. Если удается предсказать их наступление, можно избежать многих проблем. Например, очень важно знать заранее наступление весеннего половодья, приближение урагана или туч с градом, начало землетрясения. Часто от точности таких прогнозов зависит жизнь многих людей.

То, что кажется нам простым и понятным, выработалось в течение довольно долгого времени. Прошли века, прежде чем люди стали задумываться о том, из чего состоят и как устроены предметы. Этот переворот в головах людей открыл пути для бурного развития науки, но и привел к тому, что хорошо описывается поговоркой «за деревьями леса не видно». Разум заменил чувства и стал основным инструментом познания окружающего мира.

Природа существует сама по себе и, вероятно, существовала бы еще лучше, если бы один вид не принялся ее изменять из всех своих сил, получая от нее воздух, воду, пищу, топливо, лекарства, материал для постройки жилищ — словом, все что считает нужным получить. Как правило, он особенно не задумывается о том, как это отражается на жизни миллионов других видов, не столь бесцеремонных, как Человек Разумный.

 

Инструменты естествоиспытателя

Наблюдения позволяют спланировать многие дела. Довольно важным в разных областях человеческой жизни является прогноз погоды. Сегодня можно получить прогноз погоды практически для любой точки планеты благодаря сети спутников и компьютеров.

Для того чтобы изучить какое–то отдельное явление или получить ответ на какой–то вопрос, ставят опыт, или, другими словами, эксперимент.

#img_2.png

Старинные микроскопы

Как во время опытов, так и во время наблюдений приходится делать много измерений.

Инструменты для изучения природы могут быть очень сложными или очень простыми. Линейку используют в самых разных исследованиях, так же как и часы. Во времена, когда не было механических или электронных часов, пользовались песочными или солнечными.

Все, что кажется привычным и может быть найдено в каждом доме, на самом деле — приборы естествоиспытателя, например, весы, термометр.

Для того чтобы рассматривать очень маленькие детали или очень далекие предметы, нужны оптические приборы. Микроскоп, телескоп, бинокль — оптические приборы. Первые микроскопы обеспечивали увеличение в 200 раз. Современные электронные микроскопы дают удивительные изображение с увеличением в сотни тысяч раз.

#img_3.png

Современный оптический микроскоп

#img_4.png

Электронный микроскоп

Приборы могут измерять практически все: скорость оседания снега, скорость ветра, глубину рек и морей, с их помощью изучают морское дно и атмосферу. Некоторые приборы запускают в космос. Все эти приспособления позволяют вести наблюдения, и исследователю не обязательно находиться в этот момент в месте, где разворачиваются события. Приборы помогают собрать гораздо больше информации и не подвергать опасности жизнь исследователя.

 

Как устроена Земля?

Над равнинами и горами, над океаном располагается огромный воздушный океан. Воздушная оболочка Земли называется атмосферой. Атмосфера — слой газа, окружающий планету. Атмосфера Земли состоит в основном из азота и кислорода, но атмосферы разных планет отличаются по составу. В Солнечной системе лишь атмосфера Земли пригодна для дыхания.

Воздух, окружающий Землю, постоянно двигается и изменяется, а вслед за ним изменяется и погода. От состояния атмосферы зависит, пойдет ли снег или дождь, будет туман или ясно, тепло или холодно.

Большая часть Земли покрыта водой. Вода надета на земной шар как толстое, мокрое пальто — эта оболочка называет гидросферой. Вся вода в природе составляет гидросферу: и моря, и океаны, и реки, и озера.

Твердая часть земной поверхности тоже может считаться отдельной оболочкой, ее называют литосферой. Вообще границы между всеми оболочками условны, мы говорим о них потому, что так удобнее воспринимать все, что происходит на планете в целом.

Все живые существа Земли могут считаться членами биосферы, то есть живой оболочки. Жизнь есть и в нижней части воздушного океана — атмосферы, и в воде (гидросфере) и почве (литосфере).

#img_5.png

Геосферы Земли

Довольно неплохо все эти оболочки видны на фотографии Земли, сделанной из космоса. Атмосфера видна как легкая оболочка, темными выглядят океаны, а светлыми — континенты.

Что находится внутри Земли? Этот вопрос мучает любопытных, которым жизнь не в радость без сложных вопросов и малоубедительных ответов. Полезные ископаемые — лишь часть огромных недр планеты. Какие–то таинственные процессы и неизвестные явления происходят глубоко внутри Земли, проявляясь на поверхности с колоссальной силой в виде извержения вулканов и землетрясений.

Идея добраться до центра Земли привлекает людей давно. Скважина, доходящая до центра Земли, вероятно, помогла бы разрешить многие неясные моменты в строении нашей планеты, но, к сожалению, ее невозможно сделать.

Человек смог пробиться в толщу земной коры на глубину чуть более 15 километров.

Расчеты показали, что расстояние от центра до поверхности Земли (ее радиус) составляет 6370 километров, а длина экватора — 40 000 километров.

По мере продвижения к центру Земли температура возрастает примерно на 3 °C на каждые 100 метров. Через 40 километров температура превышает 1000 °C, и многие горные породы становятся жидкими, плавятся.

#img_6.png

Строение Земли

Вулканы убедили людей в том, что недра Земли не только разогреты, но и расплавлены. Строение Земли удается изучать при помощи специальных взрывов. В зависимости от того, через какие породы распространяется взрывная волна, можно построить примерную картину земной коры. Чем более плотная порода, тем больше скорость распространения взрывной волны.

Строение земного шара включает земную кору, по которой мы передвигаемся, мантию и ядро. Ядро — самая горячая часть Земли. Его температура достигает 5000 °C.

Поверхность Земли неровная. Впадины заполнены водой, образующей океаны, моря, озера и реки, возвышенности заняты растительным покровом, и лишь самые высокие горы, покрытые снегом и льдом, лишены следов жизни, если не считать альпинистов. Сушу нашей планеты принято делить на шесть материков, или континентов, — Евразию, Африку, Австралию, Северную Америку, Южную Америку и Антарктиду.

Считается, что Земля начала разогреваться уже после того, как образовалась. Сила тяжести привела к тому, что более тяжелые вещества стали тонуть в толще газопылевой туманности, из которой образовалась планета, а более легкие всплывали. Это привело к тому, что внутренняя часть планеты начала разогреваться.

Земная кора не сплошная, а состоит из огромных блоков, которые называются литосферными плитами. Размеры этих плит не одинаковы, а их границы не совпадают с границами материков и океанов. Плиты постоянно двигаются, но так медленно, что мы не замечаем этого.

#img_7.png

Основные литосферные плиты:

1,3 — Евразийская; 2 — Североамериканская; 4 — Африканская; 5,9 — Антарктическая; 6 — Южноамериканская; 7 — Наска; 8 — Тихоокеанская; 10 — Индоавстралийская

Столкновение плит вызывает образование гор. Этот процесс приводит к тому, что горные породы, образовавшиеся на дне древних океанов, сейчас оказываются на вершинах высоких гор.

В некоторых местах движение плит приводит к тому, что расстояние между ними увеличивается. В этих разрывах медленно поднимается и застывает вещество мантии, и там образуются новые участки земной коры, а там, где плиты сталкиваются, одна плита может надвигаться поверх другой. Все это похоже на огромный, очень медленный ледоход. Скорость движения плиты всего несколько сантиметров в год, но за миллионы лет материки сильно изменили свое положение, двигаясь по поверхности Земли. До сих пор не до конца понятно, что заставляет плиты двигаться. Возможно, это происходит из–за разницы в температуре горячих недр Земли.

Идея о том, что материки двигались, была высказана довольно давно. Одним из важных наблюдений, натолкнувших ученых на эту мысль, стало удивительное совпадение береговых линий Африки и Южной Америки. В этом нетрудно убедиться при помощи карты и ножниц. В далеком прошлом материки находились рядом и составляли единый материк — Пангею.

Отдельные участки земной коры не только двигаются горизонтально, но могут также опускаться и подниматься. Финляндия поднимается примерно на 1 метр в сто лет, а Копенгаген опускается со скоростью 1 миллиметр в год.

#img_8.png

В далеком прошлом материки находились рядом и составляли единый материк — Пангею

 

Что такое землетрясение?

Землетрясение возникает внезапно. Никакие знания или научные достижения не способны остановить сотрясение земной коры. За считанные минуты землетрясение способно разрушить огромный город, расколоть земную поверхность, разрушить горный хребет.

На побережье землетрясение может вызывать появление огромной смертоносной волны — цунами, обрушивающейся на берег и оставляющей после себя хаос и разрушение. Мгновение спустя там, где была суша, может надолго обосноваться море.

В древности люди считали, что землетрясение устраивают огромные подземные существа.

#img_9.png

Цунами

#img_10.png

Распространение сейсмических волн по Земле

В Индии таким существом был слон, в Японии — сом, в Киргизии — рыба. В Древней Греции считали, что причина землетрясения — вода, которая раскачивает на своих огромных волнах сушу.

Ученые же считают, что землетрясения вызываются движением литосферных плит. При столкновении или расхождении огромных частей суши происходят сдвиги или разрывы такой силы, что возникают землетрясения. Точка, в которой происходит разрыв или сдвиг земной коры, называется очагом землетрясения. Очаг может располагаться на разной глубине. Обычно это несколько десятков километров, но известны землетрясения с центром, лежащим на глубине более 700 метров.

Точка прямо над очагом землетрясения называется эпицентром. В эпицентре разрушения сильнее всего. Сильные землетрясения причиняют страшный ущерб и служат причиной гибели тысяч людей.

Вслед за землетрясениями приходят и другие бедствия, например оползни. Оползнем называют неожиданное сползание большой массы грунта со склона. Оползень может также возникнуть и в результате таяния снегов.

Чаще всего землетрясения происходят там, где земная кора подвижна. Эти территории называются сейсмическими зонами. Жизнь в такой зоне требует готовности к спасательным работам и специальных, особо прочных строений.

Землетрясения приносили бы гораздо меньше горя, если бы существовал способ надежно предсказать их. Несмотря на круглосуточную работу нескольких сотен сейсмических станций по всему свету, землетрясения обычно приходят неожиданно.

#img_11.png

Оползни

Предсказать землетрясения помогают животные, которые предчувствуют его наступление. Это было известно еще в древности. Крики птиц, необычайно активный клев рыбы, вой собак могут оказаться предвестниками подземных ударов. И дикие, и домашние животные реагируют на приближение землетрясения и ведут себя обеспокоенно. Много лет наблюдения за ящерицами как предвестниками землетрясений ведутся в Крыму, в Никитском ботаническом саду.

 

Как устроен вулкан?

Вулкан — огнедышащая гора. Обычно вулканы имеют форму правильного конуса с пологими склонами в нижней части и крутыми стенами у вершины. На вершине вулкана находится большое углубление с отвесными стенками — это кратер.

Раскаленное вещество, скрытое от нас твердой земной корой, на границах плит способно подниматься высоко к поверхности и становиться жидким, превращаться в магму. Ее температура так высока, что порода расплавляется и открывает магме путь к поверхности. В виде горячей густой пены магма поднимается все выше, пока не начинает переливаться через край кратера.

Постепенно водяной пар и газы выходят из магмы, она становится более плотной и вязкой, и тогда ее называют лавой. Лава — это расплавленные камни. Температура лавы около 1000 °C. Вулкан правильной формы образуется из застывших лавовых потоков. Скорость течения лавы зависит от ее густоты и условий извержения. Иногда она течет медленно, так что человек может уйти от потока пешком, иногда лавовый поток несется со скоростью более 100 км/ч.

#img_12.png

Схема строения вулкана

Если вулкан раз в несколько лет или чаще извергается, его называют действующим. Много действующих вулканов находится на полуострове Камчатка. Некоторые вулканы действовали в далеком прошлом, и очень давно из них не изливалась лава. Это потухшие вулканы. Они есть в Крыму, Забайкалье и других районах.

Некоторые вулканы находятся в океане, а не на суше. Многие острова образовались исключительно благодаря вулканической деятельности. Вулканы и зоны землетрясений располагаются в определенных частях планеты, то есть вдоль границ литосферных плит там, где происходят наиболее бурные процессы в земной коре.

Высокая температура вулканов служит причиной образования в вулканических районах горячих источников и гейзеров — горячих фонтанов — природного происхождения. Время от времени гейзер выбрасывает в воздух струю горячей воды и пара. Температура водяного пара достигает иногда 250 °C.

#img_13.png

Схема строения гейзера

В некоторых гейзерах вода едва двигается. Рекордное расстояние, на которое гейзер выбрасывает горячую воду — более 80 метров.

Гейзеры образуются везде, где раскаленная магма подходит достаточно близко к поверхности. Кроме Камчатки, всемирной известностью пользуются гейзеры Исландии. Там запасов горячей воды хватает, чтобы отопить столицу этой страны — город Рейкьявик. Гейзеры обнаружены в Новой Зеландии, Америке, Японии и Китае.

 

Полярная звезда и вращение земли

Еще в древности жители Северного полушария замечали, что Полярная звезда неподвижна, а другие звезды вращаются вокруг нее. На самом деле это видимый эффект — вращается не звездное небо, а Земля. Несмотря на изменение картины звездного неба, очертания созвездий не меняются.

Неподвижность Полярной звезды сделала ее прекрасным ориентиром для путешественников, потому что по ней легко узнать направление на север. Это происходит потому, что на Полярную звезду указывает ось вращения Земли. На Северном полюсе, то есть в условной точке, вокруг которой оборачивается Земля, Полярная звезда находится точно над головой наблюдателя, в зените.

#img_14.png

Ось вращения Земли медленно изменяет направление своего наклона

Принято верить на слово тому, кто говорит, что Земля вращается вокруг своей оси. Возможно, как Винни—Пух и все–все–все, следовало бы отправиться и посмотреть на земную ось. К сожалению, если и удается добраться до полюсов, через которые проходит земная ось, ничего обнаружить там нельзя. Во всяком случае, там нельзя найти ось.

Земная ось — условная линия, вокруг которой происходит вращение нашей планеты. Наблюдая небо трудно понять, что вращается — Земля под неподвижным небом или небо вокруг Земли. Земля вращается мягко, без толчков, поскольку, как ни жутко это звучит, планета висит в пустоте.

Вращение Земли удалось доказать при помощи маятника. Известно, что если раскачать длинный маятник, он будет качаться в одной плоскости. Предположим, мы подвесим железный шарик к длинной нитке и раскачаем его. Если теперь мы повернем подставку, шарик продолжит качаться как прежде, а не повернется вместе с подставкой.

#img_15.png

Маятник Фуко

Леон Фуко подвесил под куполом парижского Пантеона маятник на длинной нити и раскачал его. Маятник был устроен таким образом, что при каждом движении он чертил острием на песке, которым был посыпан пол. Маятник качался достаточно долго, и Земля вместе с Пантеоном медленно вращалась. По следам на песке удалось установить, что пока маятник качался, Земля успела повернуться. Было бы замечательно удобно путешествовать над Землей, просто поднявшись над ее поверхностью и подождав не более суток, пока она провернется под нами, чтобы мы могли опуститься в нужную точку. Увы, это невозможно. Поднимаясь над Землей, например, на воздушном шаре, мы остаемся в атмосфере, которая тоже вращается вокруг Земли и уносит с собой все, что находится в воздухе, — самолеты, птиц и насекомых. Если бы воздух не вращался вместе с Землей, люди на ее поверхности постоянно жили бы при страшных ветрах, скорость которых достигала бы нескольких сотен метров в секунду. Неважно, дует ли ветер, или мы в безветренную погоду изо всех сил едем на велосипеде. И в том и в другом случае мы чувствуем силу встречного ветра.

 

Как измерять время?

Для измерения времени используется множество единиц, но одной из самых старых и популярных мер являются сутки. Сутки — это время, за которое наша планета один раз оборачивается вокруг своей оси.

#img_16.png

Песочные часы

Поскольку Земля подставляет Солнцу то один, то другой бок, на планете день сменяется ночью и так далее. Когда–то для измерения времени использовались солнечные, песочные или водяные часы. Сегодня не составляет труда узнать, прошли ли сутки или нет. Всюду часы, и даже если одни сломались, можно узнать время по другим.

Для измерения времени используется сила сжатой пружины, как в механических часах, электричество, как в электронных, существуют

#img_17.png

Китайские водяные часы

#img_18.png

Солнечные часы и атомные часы.

Однако в любой точке Земли нам доступны самые большие часы — сама Земля, исправно поворачивающаяся вокруг своей оси.

Стрелки этих гигантских часов создает Солнце. Такой стрелкой может служить любая тень в ясную погоду. По мере того как Солнце встает на востоке, двигается по небосводу и садится на западе, тени укорачиваются и перемещаются, а к вечеру, продолжая свое движение, вновь становятся длиннее.

Для того чтобы сделать солнечные часы, достаточно воткнуть в землю палку, верхним концом направленную на Полярную звезду. Тень от палки будет двигаться по кругу, показывая время в любой безоблачный день. Первые несколько дней придется потратить на то, чтобы разметить циферблат, зато потом никогда не придется заводить часы или менять в них батарейку. Работа таких часов гарантирована в течение примерно пяти миллиардов лет, после чего погасшее Солнце сделает наблюдения затруднительными.

Обычные часы с циферблатом могут служить также и компасом. Чтобы найти стороны света, нужно направить часовую стрелку на Солнце. Линия, мысленно проведенная посередине циферблата между часовой стрелкой и цифрой «1», укажет направление на юг. За спиной тогда окажется север, слева — восток, справа — запад. Если часы были переведены на летнее время, то на Солнце нужно направлять цифру «2».

#img_19.png

Обычные часы с циферблатом можно использовать и как компас

 

Что связывает орбиту земли и год?

Мы знаем, что год длится 365 дней. Точнее, он длится 365 дней, 5 часов 48 минут и 46 секунд. Этот «хвостик» за четыре года образует еще одни сутки, и каждый четвертый год в календаре появляется еще один, 333‑й день — 29 февраля. Такой год называется високосным.

Земная ось наклонена, поэтому по мере вращения Земли вокруг Солнца по орбите продолжительность дня к лету постепенно увеличивается, а к зиме сокращается. Орбитой называется путь искусственного или естественного спутника вокруг планеты. Время, которое нужно для того, чтобы завершить полный оборот, называется орбитальным периодом.

Самый длинный день и самая короткая ночь наступают 22 июня, в день летнего солнцестояния. День зимнего солнцестояния, 22 декабря, самый короткий. Два раза в год, в дни весеннего и осеннего равноденствия, день и ночь равны.

Из–за наклона земной оси летом за Полярным кругом солнце не заходит и светит днем и ночью, зато зимой оно вовсе не показывается — наступает полярная ночь. В городах, расположенных близко к Полярному кругу, солнце заходит за горизонт, но ночи светлые — это так называемые белые ночи, которые бывают, например, в Петербурге, Таллине, Хельсинки и других северных городах.

#img_20.png

Орбита и ось вращения Земли

 

Из чего состоит земная кора?

Твердая земная кора состоит из горных пород. Это словосочетание обозначает типы камней или сыпучих материалов, образующих нашу сушу. Одна из самых распространенных горных пород — гранит. Огромные горы и отдельные валуны могут целиком состоять из этой твердой горной породы. Гранит легко узнать по характерной зернистой структуре и блеску некоторых зерен в его составе. Слово гранит как раз и обозначает «зернистость». Гранит часто используют для облицовки зданий, станций метро и других нужд везде, где нужна прочность и спокойная красота.

Темно–серая, часто почти черная горная порода, образовавшаяся под действием вулканических сил, называется базальтом. Удивительная прочность этой горной породы послужила причиной того, что в прошлом базальт считали камнем вечности.

Граниты и базальты встречаются в большом количестве в земной коре потому, что в древние времена вулканическая деятельность была гораздо более бурной, и повсюду оставила после себя эти горные породы. Из–за того, что эти горные породы образовались в магме, их называют магматическими горными породами.

Некоторые горные породы образуются очень медленно. Они возникают по мере того, как различные остатки деятельности растений и животных медленно оседают на дне океанов и превращаются в камень. Эти породы называют осадочными горными породами. Иногда осадочные горные породы возникают и без участия живых существ, при медленном накапливании обломков твердых горных пород.

К осадочным горным породам относятся, например, известняки, образовавшиеся из бесчисленных панцирей, скелетов и раковин древних организмов, обитавших в морях миллионы лет назад. Известняк — довольно мягкий, светло–серый камень. Мелок, которым пишут на школьных досках и рисуют на асфальте, тоже образовался благодаря крошечным организмам. Под микроскопом можно рассмотреть остатки этих животных. Несмотря на то что осадочные породы накапливаются в морских впадинах за миллионы лет, они могут быть подняты на большую высоту, когда литосферные плиты сталкиваются или расходятся. Например, в Крымских горах известняки встречаются на значительной высоте над уровнем моря.

Песчаники и глинистые сланцы образовались без участия животных — медленное разрушение гор привело к тому, что мелкие частицы скапливались в одних и тех же местах и под действием времени, химических процессов и собственного веса превращались в камень.

Иногда геологические процессы приводят к тому, что горные породы погружаются в глубь Земли и подвергаются там чрезвычайно сильному нагреву и сжатию, и в результате изменяются. Так образуются горные породы, которые принято называть метаморфическими.

Например, рыхлый и мягкий известняк и твердый, плотный мрамор, служивший материалом скульпторам древности, начинали образовываться одинаково, ко мрамор образовался из известняка, подвергшегося сильным изменениям.

Даже самые твердые горные породы не вечны, потому что они испытывают воздействие

#img_21.png

Результат выветривания атмосферы — перепады температур, дожди и ветра. Процесс разрушения гор, их истирания в порошок называется выветриванием.

В состав горных пород входят различные минералы. Гранит кажется зернистым потому, что состоит из разных минералов — красноватого или серого полевого шпата, из блестящих пластинок слюды и полупрозрачных вкраплений кварца. Некоторые горные породы могут состоять и из одного минерала. Например, белый кварцевый песок состоит только из кварца.

Минералы могут быть не только твердыми, но и жидкими, например, вода. В мире очень много минералов. Некоторые можно узнать довольно легко по разнообразным признакам. Одни из них отличаются характерным цветом, как, например, золото или малахит, другие — необычайной твердостью, как алмаз. Прозрачная слюда, наоборот, легко узнаваема, по своей мягкости.

 

Как узнать о прошлом?

Осадочные горные породы часто сохраняют остатки животных и растений далекого прошлого. Многие из них давно исчезли с лица Земли. В некоторых местах планеты осадки

#img_22.png

Отпечаток растения накапливаются в течение сотен миллионов лет. Чем выше слой, в котором были обнаружены ископаемое животное или растение, тем меньше прошло времени после его гибели. Например, кости мамонтов обнаруживают ближе к поверхности, чем кости динозавров, которые жили гораздо раньше мамонтов.

Изучение ископаемых остатков позволило разделить все время существования жизни на Земле на несколько эр и периодов. В течение каждого периода условия были более или менее одинаковыми, а потом менялись, и вслед за ними менялись флора и фауна, а значит, и отпечатки тех, кто попадал в осадочные породы.

Долгие годы в самых нижних слоях не удавалось найти никаких ископаемых организмов, и лишь в последнее время в этих слоях были обнаружены следы существования существ без скелета. Возможно, они чем–то напоминали современных медуз.

Названия геологических периодов даны по местам, где впервые были обнаружены характерные ископаемые организмы. Пермский период назван по городу Перми, в окрестностях которого обнаружили животных этого времени, а юрский — в честь Юрских гор во Франции. По международной традиции каждый период на карте обозначается всегда одним и тем же цветом. Сначала ученые могли лишь определить, какие существа жили раньше, а какие — позже, но в наше время использование радиоактивного метода позволяет сказать, сколько миллионов лет назад жили те или иные организмы.

#img_23.png

Раковины вымерших головоногих моллюсков аммонитов были похожи на улиток

 

Что мы ищем в земле?

Люди постоянно пытались найти более удобные и дешевые материалы для того, чтобы обеспечить себе уют, комфорт и победу в войне. Все, что мы используем теперь, мы берем у живых организмов (например, древесину, молоко, хлопок) или выкапываем из земли, чтобы пустить в дело, как мы поступаем с гранитом, золотом и железом.

Железо, без которого сложно представить современный мир, рассеяно в земной коре неравномерно. В одних горных породах железа много, и не составляет большого труда его извлечь, в других так мало, что понадобилось бы специальное оборудование и немыслимые затраты, чтобы получить хотя бы килограмм железа.

Руда, в состав которой входят металлы, чаще всего встречается в магматических горных породах (например железо, олово, которым можно паять провода, медь, используемая в приборах, свинец, цинк и серебро). Это значит, что почти все рудные запасы, которые мы используем сейчас, доставлены в те места, где их обнаружили геологи, вулканическими силами.

Мы используем запасы земной коры для того, чтобы изготовить самые обычные вещи. Для производства стекла нужен кварцевый песок, для изготовления фарфоровой посуды нужен полевой шпат; нефть необходима для получения бензина и разнообразных материалов. Много тепла и электричества мы получаем, добывая и сжигая газ и каменный уголь.

Поисками залежей полезных ископаемых занимаются геологи. Очень точные сведения о расположении в земной коре разнообразных элементов удается получить благодаря космической съемке. Состав земной коры довольно заметно влияет на растения, которые могут быть обнаружены на поверхности. Известно, что сон–трава и горные маки указали геологам на залежи никелевой и медной руды.

#img_24.png

Растения помогают открыть месторождения

Ископаемое минеральное топливо — нефть, газ и каменный уголь — используется людьми очень давно. Несколько миллионов лет назад в земной коре не было этих минералов. Они появились благодаря деятельности живых организмов, однако этот процесс шел очень медленно.

Эти полезные ископаемые использовали еще в Древнем Вавилоне и Древней Персии после того, как все леса оказались уничтоженными. В Древнем Китае, известном как место многих изобретений, которыми пользуются сегодня все люди, применяли и уголь, и газ, и нефть. Еще до прибытия кораблей европейцев на Американский континент индейцы использовали залежи угля — «камня, который горит».

Долгое время богатства, содержащиеся в земной коре, приходилось добывать тяжелым, изнурительным трудом, при этом получаемый материал был довольно низкого качества. С изобретением паровых машин и других механизмов, добыча руд стала более эффективной.

Добыча полезных ископаемых наносит неизбежный урон природе, загрязняя окружающую среду и изменяя ландшафты. Ужасные результаты приносит разработка полезных ископаемых «открытым способом», когда огромные тяжелые машины вырывают в земле чудовищный котлован.

Сегодня сложно обойтись без добычи полезных ископаемых. Однако запасы многих из них подходят к концу, и необходимо подобрать замену тем, которых особенно мало, прежде чем добыча их станет невозможна. Немного замедляет наступление этих времен то, что многие вещи удается перерабатывать и использовать материалы, из которых они сделаны, второй раз.

#img_25.png

Долгое время полезные ископаемые добывали в ужасающих условиях

#img_26.png

Такой карьер остается после добычи полезных ископаемых открытым способом

 

Какая бывает суша?

Там, где нет гор, сушу занимают широкие и плоские равнины, которые протянулись на тысячи километров. Участок земли считался равниной, если на нем нет возвышенностей более 200 метров или слишком глубоких впадин. Но на равнине, конечно, есть и овраги, и долины рек, и небольшие холмы — равнина не бывает плоской, как стол.

На географических картах показано, насколько та или иная равнина находится высоко над уровнем моря. Если равнина находится достаточно низко, то на карте ее обозначают зеленым цветом, те, что расположены выше, — желтым.

Плоские участки поверхности Земли формировались в результате медленного, но неуклонного разрушения гор и превращения их в относительно ровные пространства. Порой равнины возникают, когда дно мелководного моря медленно поднимается и становится сушей. Иногда реки так сильно разливаются и уносят в моря столько грунта, что в их долинах тоже образуются равнины. Это произошло, например, в долинах рек Инд и Ганг, в Индии.

Равнины удобны для жизни — здесь можно заниматься сельским хозяйством, лучше климат и реже случаются стихийные бедствия. Поэтому множество людей на Земле живет на равнинах, которые занимают больше половины всей суши.

Давным–давно, когда равнины только образовались, они выглядели иначе, чем сейчас. Время оставляет след и на них, ветер и вода действуют не торопясь, но совершают очень многое. Небольшие ручейки воды захватывают крошечные частицы почвы и грунта, оставляя после себя узкие ложбинки. Дождь продолжается, и все больше воды скатывается по этой впадине. Потом две ложбины сливаются в одну, и в скором времени потоки размывают дно и образуют овраг.

#img_27.png

Со временем рельеф может выравниваться

Овраги собирают воду с достаточно больших территорий, поэтому они очень быстро увеличиваются в размерах, прибавляя обычно от одного до трех метров в год, но в некоторых местах скорость образования оврага может быть просто страшной — до 20 метров в год. Дороги, поля и даже улицы городов, оказавшиеся на пути оврага, быстро разрушаются. Образование оврагов, в конечном итоге, дело рук человека, который уничтожил лес, росший когда–то на большей части равнин: ведь деревья укрепляли почву корнями и не давали ей размываться.

 

Как растут горы?

В тех местах, где огромные литосферные плиты сталкиваются друг с другом, могут образовываться горы. Столкновение плит происходит очень медленно, как и рост гор, но за долгое время горы могут достичь большой высоты, если движение литосферных плит будет продолжаться. В горах породы обычно не лежат ровными слоями и смяты в чудовищные складки, разорваны и часто вынесены на большую высоту. Некоторые горы возникают благодаря деятельности вулканов — их легко узнать по характерной конической форме.

Горы редко стоят поодиночке, обычно они вытягиваются в линии, которые называются горными хребтами. Между ними располагаются долины, в которых и живет большая часть горцев.

Больше всего гор в Евразии, и здесь же расположены самые высокие горы в мире — Гималаи. Огромные горные системы Памир и Тянь—Шань так велики, что раскинулись на территории нескольких государств.

В горах очень чистый воздух, прекрасная вода, но климат часто очень суров, и изнурительная жара сменяется жестокими морозами, а снегопады приносят лавины. Смена температуры служит причиной того, что горы разрушаются и в некоторых местах осыпаются камнепадами.

Как и равнины, горы разрушаются под действием воды и ветров. Чем старше горы, тем более гладкими и плавными выглядят их склоны и вершины. Горы, которые образовались относительно недавно, обычно высокие, зубчатые, угловатые. Молодые горы, как правило, выше старых, к молодым горам относят Гималаи, Кавказ, Альпы. Условия для жизни человека в старых горах обычно более подходящие, чем в молодых. На карте горы можно легко найти по характерному коричневому цвету, причем чем он темнее, тем выше горы.

 

Откуда появились вода и воздух?

Вулканы изменяли поверхность Земли миллиарды лет. Но именно вулканическая деятельность стала причиной появления на Земле воздуха и воды, а значит, и жизни.

Высокая температура магмы, конечно, не позволяла воде сохраняться в жидком состоянии, но она была растворена в расплавленном камне так же, как углекислый газ растворяется в газированной воде. Давление не давало парам воды покинуть магму, так же, как газ не выходит из закрытой бутылки с газированной водой. Когда магма появлялась на поверхности в результате извержения, пары воды становились жидкостью. Со временем так сформировался Мировой океан.

Кроме паров воды в магме были растворены газы, которые составили воздушную оболочку Земли — атмосферу. Из вулкана выходит не только лава, стекающая по склонам огнедышащей горы, но и раскаленные газы. Более трех четвертей общего количества газа, вырывающегося из жерла вулкана, составляет водяной пар. Пар, попадая в более холодный воздух, быстро превращался в капли воды и проливался дождем.

#img_28.png

Пар, вырывавшийся из жерла вулкана, превращался в капли воды и проливался дождем

Вода, которую мы видим сегодня, миллиарды лет назад, когда еще не было планеты Земля, входила в состав газопылевой туманности. Потом лед космоса становился жидкостью и газом и растворялся в расплавленном камне горячей Земли, а когда вулканы выбрасывали пар на поверхность, вода остывала и опускалась на поверхность, где через миллионы лет попала в водохранилище и наконец в твой дом.

Когда атмосфера Земли только начинала зарождаться, она была совсем не похожа на современную. Если бы мы оказались тогда на Земле, то погибли бы от удушья. Тогда еще не было кислорода — он возник благодаря тому, что на Земле появились микроорганизмы. В дальнейшем развитие растительного покрова привело к увеличению количества кислорода. Таким образом, в прошлом на Земле воды было совсем немного, гораздо меньше, чем сейчас, а кислород вообще отсутствовал. Современное количество воды на Земле появилось около 2 миллиардов лет назад, а кислород появился около одного миллиарда лет назад. С самого начала заполнения низин водой в ней начали растворяться разнообразные соли. Вода океанов Земли никогда не была пресной.

 

Мировой океан

Большая часть нашей планеты покрыта водой. В Мировом океане содержится почти вся вода на поверхности Земли. Средняя глубина Мирового океана — почти 4000 метров, то есть на земной коре находится почти четырехкилометровый слой морской воды.

Пресной воды гораздо меньше, чем соленой, но именно пресная вода нужна людям. Предполагают, что запасы пресной воды исчерпаются гораздо быстрее, чем запасы полезных ископаемых.

Лишь одна тысячная часть воды Земли находится в воздухе в виде пара, образующего облака. Это единственный источник, питающий пресные водоемы. Основные запасы пресной воды на суше состоят из льда. Много воды просачивается в почву и скапливается над горными породами, которые не пускают воду глубже. Так образуются подземные водоемы.

Вода, проходящая через толщу почвы и горных пород, тщательно фильтруется и обогащается минеральными солями. Поэтому колодезная и родниковая вода кажется такой вкусной. Так же образуется минеральная вода. Конечно, в минеральных источниках вода не газирована, газ добавляют во время разлива воды по бутылкам.

Вода существует не только на поверхности Земли. Она входит в состав многих горных пород и даже в состав магмы.

Несмотря на кажущееся обилие воды, гидросфера — водная оболочка Земли — самая тонкая из всех. Вода очень редко бывает абсолютно чистой. В природе в воде растворяются разнообразные соли, и в зависимости от этого вода кажется более или менее вкусной. Горько–соленый вкус морской воды обусловлен растворенными в ней солями. Пресной называют воду, если в одном ее литре содержится менее одного грамма солей. В морской воде — около 35 граммов солей на литр.

Невозможно получить воду, в которой вообще не было бы примесей. В открытом сосуде в воде начинает растворяться газ или частицы воздуха, в стеклянной посуде — элементы стекла, в металлическом — металла. Способность серебра в очень небольших количествах растворяться в воде известна давно, и это свойство использовали для обеззараживания воды, так как серебро губительно для бактерий.

#img_29.png

Мировой океан

Раствор воды прозрачен, потому что примеси в нем распадаются на молекулы и перемешиваются с молекулами воды. Если в воде плавают пусть даже самые маленькие частицы, но более крупные, чем молекулы, то вода кажется мутной. Такая смесь воды и мелких нерастворимых частиц называется взвесью. Часто в воде есть одновременно и растворимые и нерастворимые примеси.

Вода постепенно испаряется с поверхности водоемов — морей, озер, рек. Чем выше температура воды, тем больше испарений. Очень много воды испаряют растения. Если взять полиэтиленовый пакет, надеть на кончик ветки любого растения и завязать его, то через некоторое время можно будет обнаружить, что на внутренних стенках пакета скопились капли воды. Это вода, которую испаряют листья. Даже небольшой лес испаряет огромное количество воды, ведь одно дерево испаряет 50–60 литров воды в сутки.

Испарение воды защищает растение от перегрева. Иногда испарение из листьев идет слишком сильно, и растение может погибнуть от недостатка воды. У многих растений засушливых областей выработались специальные приспособления, которые позволяют им экономить воду. Листья кактусов превратились в колючки, у многих растений листья покрыты восковым налетом.

В основном испарение происходит днем, когда много света; в тени оно меньше, чем на солнце, в ветреную погоду — больше, чем в штиль. Вода покидает лист через устьица — особые отверстия в листе, которые могут открываться и закрываться по мере необходимости. Несмотря на то что устьица очень маленькие, через них выходит почти вся вода из растения. На одном листе может быть несколько миллионов устьиц.

 

Путь воды

Почти вся вода, так или иначе попавшая в воздух в виде пара, сосредоточена в нижних пяти километрах воздушного океана. Если температура опускается, пар начинает превращаться в капельки воды, и в прозрачном воздухе появляются облака. Ветер переносит облака воды, испарившейся с поверхности океана, и тяжелые облака плывут над сушей, перенося воду, которая недавно была частью моря.

Всю испарившуюся воду обитатели суши получают в виде дождя, снега, града. Так пополняются водоемы, а растения получают воду, впитавшуюся в почву. Часто вода тут же снова испаряется, но часть ее проникает в глубь почвы и скапливается под землей, откуда снова стекает в океан. Реки собирают влагу и доставляют ее в моря. Так завершается путь воды, который ученые называют круговоротом воды в природе.

#img_31.png

Круговорот воды в природе

Считается, что первый живой организм появился на нашей планете в воде. Нет такого существа, которое могло бы существовать без воды. В организмах многих растений и животных содержится очень много воды: медуза, например, вообще состоит из воды более, чем на 90%, а в теле человека воды более половины всей массы. Вода есть и в костях человека. Отсутствие воды приводит к быстрой гибели. Человеку достаточно потерять одну пятую часть воды организма, чтобы наступила смерть.