После успешного опыта посылки советских автоматических межпланетных станций к Луне в 1959 г., в начале 60-х гг. в нашей стране были предприняты первые запуски космических аппаратов к планетам Солнечной системы: в 1961 г. к Венере и в 1962 г. к Марсу. АМС «Венера-1» преодолела расстояние до Венеры за 97 суток, АМС «Марс-1» затратила на перелет Земля - Марс более 230 суток. В дальнейшем сроки перелета к Венере были увеличены до 117-120 суток, так как при этом скорость сближения с планетой была ниже, что облегчало спуск в атмосфере и мягкую посадку на планету.
Перелеты к Марсу, в зависимости от его положения на орбите, занимают от 6 до 10 месяцев.
Первая жесткая посадка на Венеру была осуществлена советской станцией «Венера-3» 1 марта 1966 г., плавный спуск в атмосфере с передачей большого комплекса научных данных впервые совершила АМС «Венера-4» 18 октября 1967 г., а мягкую посадку на поверхность Венеры произвела АМС «Венера-7» 15 декабря 1970 г. В октябре 1975 г. вышел на орбиту первый искусственный спутник Венеры - «Венера-9».
Первая передача изображений поверхности другой планеты (Марса) была осуществлена американским космическим аппаратом «Маринер-4» в июле 1965 г., первым искусственным спутником Марса стал «Мари-нер-9» (США) 14 ноября 1971 г., а спустя две недели искусственными спутниками планеты стали советские АМС «Марс-2» и «Марс-3». Первую мягкую посадку на поверхность Марса произвел спускаемый аппарат АМС «Марс-3» в начале декабря 1971 г.
Подлет к Меркурию с передачей изображений его поверхности с близкого расстояния был осуществлен американским космическим аппаратом «Маринер-10» в марте 1974 г., подлет к Юпитеру - «Пионером-10» (США) в декабре 1974 г. Фотографии Венеры с большого расстояния передал тот же «Маринер-10» в феврале 1974 г., первые панорамные изображения поверхности Венеры с нее самой передали советские АМС «Венера-9» и «Венера-10» в октябре 1975 г., а панорамные изображения поверхности Марса - американские спускаемые аппараты «Викинг-1» и «Викинг-2», начиная с 20 июля 1976 г.
Применение космических аппаратов намного расширило возможность исследования планет. Основными методами научных исследований при этом являются следующие:
1. Прямое фотографирование планеты с более или менее близкого расстояния или небольших участков ее поверхности как с орбиты или пролетной траектории, так и с самой поверхности планеты. Примеры применения этого метода уже приводились выше. Иногда съемка производилась с использованием светофильтров («Марс-3», «Маринер-10»).
Полученные изображения передаются на Землю методом, давно уже используемым в «земном» телевидении: изображение развертывается построчно в цепь сигналов, которые передаются антенной станции на Землю, а затем луч в электронно-лучевой трубке телевизора превращает полученный сигнал снова в изображение. Это изображение, фотографируемое с экрана телевизора, проходит затем длительную обработку, направленную на устранение помех, искажений и дефектов, а также специальных марок с экрана телевизора, служащих для ориентировки изображения, но ненужных при рассматривании вида поверхности планеты.
2. Измерение давления и температуры атмосферы планеты при спуске производится с помощью манометров (работающих по принципу барометра-анероида) и термометров сопротивления, плотность измеряется плотномерами различных типов (ионизационный, камертонный и др.). Подробное описание устройства этих приборов имеется в книге А. Д. Кузьмина и М. Я. Марова «Физика планеты Венера» (М.: «Наука», 4974) и в других книгах и статьях, перечисленных в списке литературы в конце книги.
Кроме прямых измерений, параметры атмосферы планеты и их изменение но высоте могут быть вычислены по скорости снижения аппарата, поскольку аэродинамические характеристики его известны. Опыт показал, что этот метод дает хорошее согласие с предыдущим.
3. Измерение химического состава атмосферы. Производится с помощью газоанализаторов различных типов. Обычно каждый газоанализатор предназначен для определения содержания какого-то определенного газа.
4. Изучение верхних слоев атмосферы по методу радиопросвечивания. Этот метод, состоит в том, что космический аппарат, заходя (для земного наблюдателя) за диск планеты или выходя из-за него, посылает радиоволну определенной длины (используются волны от 8 см до 6 м). Проходя сквозь атмосферу планеты, радиоволна испытывает преломление (рефракцию) и дефокусировку, связанную с тем, что показатель преломления атмосферы убывает с высотой. Поэтому волна, прошедшая сквозь более высокие слои атмосферы, преломляется меньше, чем проходящая через более низкие слои (рис. 18).
В результате весь пучок радиоволн расширяется и интенсивность сигнала ослабевает. В зависимости от показателя преломления меняется и частота сигнала.
Если планета имеет ионосферу, то в ионосферных слоях происходит, наоборот, фокусировка радиолуча и усиление сигнала.
Рис. 18. Метод радиопросвечивания (схема).
Поскольку космический аппарат движется, посланный им радиолуч, пересекая последовательно верхние и нижние слои атмосферы планеты (или в обратном порядке - при выходе из-за планеты), испытывает то усиления, то ослабления, что позволяет построить модель верхних слоев атмосферы, включая ионосферу (в нижних слоях луч ослабевает настолько, что принимать сигнал уже нельзя).
5. Спектральные наблюдения свечения газов атмосферы в ультрафиолетовых лучах позволяют регистрировать самые интенсивные,- так называемые резонансные спектральные линии. К ним относится знаменитая линия водорода (Лайман-альфа) на длине волны 1216 А, кислородный триплет с длиной волны 1302- 1305 А и ряд других. Исследование свечения этих линий Дает сведения о составе и плотности атмосферы до самых больших высот. Напомним, что ультрафиолетовый участок спектра совершенно недоступен для наблюдений с Земли.
6. Измерения содержания заряженных частиц в атмосфере и в околопланетном пространстве с помощью ионных ловушек; измерения скорости и потока заряженных частиц в магнитосфере планеты.
7. Измерения напряженности магнитного поля планеты и изучение структуры ее магнитосферы с помощью чувствительных магнитометров.
8. Различные методы изучения физических свойств и состава грунта планеты; определение содержания радиоактивных элементов с помощью гамма-спектрометров, определение диэлектрической проницаемости грунта с помощью бортового радиолокатора, химический анализ забираемых проб грунта приборами спускаемых аппаратов, измерение плотности грунта плотномером и т. д.
9. Изучение рельефа Марса по интенсивности полос поглощения главного компонента его атмосферы - углекислого газа.
10. Изучение гравитационного поля планеты по движению ее искусственных спутников или пролетающих мимо нее космических аппаратов.
11. Исследование собственного теплового и радиоизлучения планеты с близких расстояний в широком диапазоне длин волн - от микронных до дециметровых.
Этот перечень далеко не полон. Некоторые методы будут описаны или упомянуты ниже, при изложении результатов исследований планет. Однако уже из этого перечня можно видеть, насколько разнообразны методы космических исследований планет, какие богатые возможности они представляют ученым. Неудивительно, что за какие-нибудь 15 лет эти исследования дали нам колоссальный объем информации о природе планет.
При геологических изысканиях, проводимых с летательных аппаратов, фиксируется излучение или отражение электромагнитных волн природными объектами. Методы дистанционного зондирования условно подразделяются на методы изучения Земли в видимой и ближней инфракрасной области спектра (визуальные наблюдения, фотосъемка, телевизионная съемка) и методы невидимого диапазона электромагнитного спектра (инфракрасная съемка, радиолокационная съемка, спектрометрическая съемка и др.). Остановимся на краткой характеристике этих методов. Пилотируемые космические полеты показали, что, какой бы совершенной не была техника, нельзя пренебрегать визуальными наблюдениями. Началом их можно считать наблюдения Ю. Гагарина. Самое яркое впечатление первого космонавта-вид родной Земли из космоса: «Отчетливо вырисовываются горные хребты, крупные реки, большие лесные массивы, пятна островов… Земля радовала сочной палитрой красок…». Космонавт П. Попович передавал: «Хорошо видны города, реки, горы, корабли и другие объекты». Таким образом уже с первых полетов стало очевидно, что космонавт может хорошо ориентироваться на орбите и целенаправленно наблюдать природные объекты. Со временем усложнилась программа работ космонавтов, все длительнее становились космические полеты, информация из космоса делалась все более точной, детальной.
Многие космонавты отмечали, что в начале полета они видят меньше объектов, чем в конце полета. Так, космонавт В. Севастьянов рассказывал, что в первое время мало что различал с космической высоты, потом стал замечать суда в океане, затем суда у причалов, а в конце полета он различал отдельные постройки на прибрежных участках.
Уже в первых полетах космонавты видели с высоты такие объекты, которые видеть теоретически не могли, так как считалось, что разрешающая способность человеческого глаза равна одной угловой минуте. Но когда люди стали летать в космос, оказалось, что с орбиты видны предметы, угловая протяженность которых меньше минуты. Космонавт, имея прямую связь с Центром управления полетом, может обратить внимание исследователей на Земле на изменение каких-либо природных явлений и обозначить объект съемки, т. е. при наблюдении динамических процессов возросла роль космонавта-исследователя. А имеет ли значение визуальный обзор для изучения геологических объектов? Ведь геологические структуры достаточно стабильны, и поэтому их можно фотографировать, а затем спокойно рассмотреть на Земле.
Оказывается космонавт-исследователь, прошедший специальную подготовку, может наблюдать геологический объект под разными углами, в разное время суток, увидеть его отдельные детали. Перед полетами космонавты специально летали с геологами на самолете, рассматривали детали строения геологических объектов, изучали геологические карты и космические снимки.
Находясь в космосе и осуществляя визуальные наблюдения, космонавты выявляют новые, ранее неизвестные геологические объекты и новые детали ранее известных объектов.
Приведенные примеры показывают большую ценность визуальных наблюдений для изучения геологического строения Земли. При этом, однако, надо учитывать, что они всегда содержат элементы субъективизма и поэтому должны быть подкреплены объективными приборными данными.
Геологи с большим интересом отнеслись уже к первым фотографиям, которые доставил на Землю космонавт Г. Титов. Что привлекло их внимание в геологической информации из космоса? Прежде всего они получили возможность с совершенно другого уровня посмотреть на уже известные структуры Земли.
Кроме того, стала возможной проверка и увязка разрозненных карт, так как отдельные структуры оказались взаимно связанными на больших расстояниях, что объективно подтвердили космические изображения. Также стало возможным получение сведений о строении труднодоступных районов Земли. Помимо этого, геологи вооружились экспресс-методом, позволяющим быстро собрать материал о строении того или иного участка Земли, наметить объекты исследования, которые стали бы ключом к дальнейшему познанию недр нашей планеты.
В настоящее время сделано много «портретов» нашей планеты из космоса. В зависимости от орбит искусственного спутника и установленной на нем аппаратуры получены изображения Земли в различных масштабах. Известно, что космические изображения разных масштабов несут в себе информацию о различных геологических структурах. Поэтому при выборе наиболее информативного масштаба снимка надо исходить из конкретной геологической задачи. Благодаря высокой обзорности на одном космическом снимке отображается сразу несколько геологических структур, что позволяет делать выводы о взаимосвязях между ними. Преимущество использования космической информации для геологии объясняется также естественной генерализацией элементов ландшафта. Благодаря этому маскирующее влияние почвенного и растительного покрова снижается и геологические объекты «выглядят» на космических снимках отчетливее. Фрагменты структур, видимые на космических фотоснимках, выстраиваются в единые зоны. В отдельных случаях удается обнаружить изображения глубоко погребенных структур. Они как бы просвечивают сквозь покровные отложения, что позволяет говорить об определенной рентгеноскопичности космических изображений. Вторая особенность съемок из космоса - возможность сравнивать геологические объекты по суточным и сезонным изменениям их спектральных характеристик. Сопоставление фотографий одного и того же участка, полученных в разное время, позволяет изучить динамику действия экзогенных (внешних) и эндогенных (внутренних) геологических процессов: речных и морских вод, ветра, вулканизма и землетрясений.
В настоящее время на многих космических аппаратах есть фото или телеустройства, которые проводят съемку нашей планеты. Известно, что орбиты искусственных спутников Земли и аппаратура, установленная на них, различны, что определяет масштаб космических изображений. Нижний предел фотографирования из космоса продиктован высотой орбиты космического летательного аппарата, т. е. высотой около 180 км. Верхний предел определяется практической целесообразностью масштабов изображения земного шара, получаемых с межпланетных станций (десятки тысяч километров от Земли). Представим себе геологическую структуру, фотографию которой удалось получить в разных масштабах. На детальном снимке мы можем рассмотреть ее в целом и говорить о деталях строения. С уменьшением масштаба сама структура становится деталью изображения, его составным элементом. Ее очертания будут вписываться в контуры общего рисунка, и мы сможем увидеть связь нашего объекта с другими геологическими телами. Последовательно уменьшая масштаб, можно получить генерализованное изображение, на котором наша структура будет элементом какого-либо геологического образования. Анализ разномасштабных снимков одних и тех же регионов показал, что геологические объекты обладают фотогеничными свойствами, которые проявляются по-разному, в зависимости от масштаба, времени и сезона съемки. Очень интересно узнать, как будет меняться изображение объекта с увеличением генерализации и что собственно определяет и подчеркивает его «портрет». Ныне мы имеем возможность увидеть объект с высоты 200, 500, 1000 км и, более. У специалистов сейчас есть значительный опыт в изучении природных объектов с помощью аэрофотоснимков, полученных с высот от 400 м до 30 км. А что если все эти наблюдения проводить одновременно, включая наземные работы? Тогда мы сможем наблюдать изменение фотогеничных свойств объекта с разных уровней - от поверхности до космических высот. При фотографировании Земли с разных высот, помимо чисто информационной, преследуется цель повысить достоверность выявленных природных объектов. На самых мелкомасштабных изображениях глобальной и частично региональной генерализации определяют наиболее крупные и четко выраженные объекты. Средне- и крупномасштабные изображения служат для проверки схемы дешифрирования, сравнения геологических объектов на космических снимках и данных, полученных на поверхности индикаторов. Это позволяет специалистам давать описание вещественного состава пород, выходящих на поверхность, определять характер геологических структур, т. е. получать конкретные доказательства геологической природы изучаемых образований. Фотографические камеры, работающие в космосе, представляют собой съемочные системы, специально приспособленные для фотосъемки из космоса. Масштаб полученных фотографий зависит от фокусного расстояния объектива фотокамеры и высоты съемки. Главные достоинства фотосъемки заключаются в большой информативности, хорошей разрешающей способности, сравнительно высокой чувствительности. К. недостаткам космической фотосъемки можно отнести трудность передачи информации на Землю и проведения съемки только в дневное время.
В настоящее время большой объем космической информации попадает в руки исследователей благодаря автоматическим телевизионным системам. Их совершенствование привело к тому, что качество изображений приближается к космическому фотоснимку аналогичного масштаба. Кроме того, телевизионные изображения обладают рядом преимуществ: они обеспечивают оперативность передачи на Землю информации по радиоканалам; периодичность съемки; запись видеоинформации на магнитную пленку и возможность хранения информации на магнитной пленке. В настоящее время можно получать черно-белые, цветные и многозональные телевизионные изображения Земли. Разрешающая способность телевизионных снимков ниже, чем у фотоснимков. Телевизионная съемка проводится с искусственных спутников, работающих в автоматическом режиме. Как правило, их орбиты имеют большое наклонение к экватору, что позволяло охватить съемкой почти все широты.
Спутники системы «Метеор» запускают на орбиту высотой 550- 1000 км. Его телевизионная система включается сама после подъема Солнца над горизонтом, а экспозиция в связи с изменением освещенности в ходе полета устанавливается автоматически. «Метеор» за один оборот вокруг Земли может снять площадь, составляющую приблизительно 8% поверхности земного шара.
По сравнению с одномасштабным фотоснимком телевизионный снимок имеет большую обзорность и генерализацию.
Масштабы телеснимков бывают от 1: 6 000 000 до 1: 14 000 000, разрешающая способность составляет 0,8 - б км, а снимаемая площадь колеблется от сотен тысяч до миллиона квадратных километров. Снимки хорошего качества могут быть увеличены в 2-3 раза без потери детальности. Существует два вида телевизионной съемки - кадровая и сканерная. При кадровой съемке проводится последовательная экспозиция различных участков поверхности и передачи изображения по радиоканалам космической связи. Объектив камеры во время экспозиции строит изображение на светочувствительном экране, которое можно сфотографировать. При сканерной съемке изображение формируется из отдельных полос (сканов), получающихся в результате детального «просматривания» местности лучом поперек движения носителя (сканирования). Поступательное движение носителя позволяет получать изображение в виде непрерывной ленты. Чем детальнее изображение, тем меньше ширина полосы съемки.
Телевизионные снимки в большинстве своем слабоперспективные. Для увеличения полосы захвата на спутниках системы «Метеор» съемки производятся двумя телекамерами, оптические оси которых отклонены от вертикали на 19°. В связи с этим масштаб снимка изменяется от линии проекции орбиты спутника на 5-15%, что осложняет их использование.
Телевизионные снимки дают большой объем информации, позволяя выделить крупные региональные и глобальные особенности геологического строения Земли.
Каждая наука, изучающая Землю, применяет присущие ей методы, что позволяет получить комплексное знание о нашей планете.
Геологический метод сводится к изучению типов горных пород, которые обнаруживаются в обнажениях на поверхности Земли, вырытых шахтах и пробуренных скважинах. При нормальном напластовании слои осадочных пород в вертикальном разрезе располагаются по принципу, чем глубже, тем старше геологический слой. В настоящее время это кажется очевидным, но в XVII в. такая идея, обоснованная датчанином Н. Стёно (1638-1686), стала выдающимся открытием и первым шагом в создании научной геологической хронологии.
Палеонтологический метод - метод изучения возраста осадочных пород по окаменелым остаткам живых организмов.
Палеонтологический метод используется для анализа осадочных пород и пород, содержащих окаменелые следы живых существ. Слоям осадочных пород одинакового геологического возраста соответствуют окаменелые остатки живых организмов, соответствующих этому периоду. Принцип сформулирован английским ученым У. Смитом в 1817 г. Сегодня этот метод позволяет заглянуть в прошлое на 550-600 млн лет.
Изотопы - атомы определенного химического элемента с разными количествами нейтронов в ядрах.
Изотопные методы позволяют определять абсолютные возрасты ряда минералов. Они основаны на измерении содержания в минерале некоторых изотопов, накопившихся после его образования вследствие распада содержавшихся в нем радиоактивных веществ. Так, возраст свинцовых руд может быть оценен по отношениям радиоактивных изотопов свинца Pb 206 , РЬ 207 , РЬ 208 к нерадиогенному изотопу РЬ 204 . Если соотношение РЬ 2 °8 / РЬ 204 составляет 36,91, то возраст породы - 1,0 млрд лет, если 30,62, то - 4,0 млрд лет.
Геофизика - наука, изучающая физические свойства и состояния Земного шара.
Проникнуть глубоко внутрь Земли помогает система методов геофизики. Сейсмические методы используют акустические колебания. При взрывах и землетрясениях возникают упругие волны - продольные (разрежения и сжатия, звуковые волны в газе) и поперечные (сдвиговые, распространяющиеся только в твердых телах). Они распространяются в упругой среде с различной скоростью (продольные волны - около 8 км/с, поперечные - 4 км/с) и фиксируются с помощью приборов. Чем плотнее среда, тем выше скорость распространения упругих волн, тем слабее они затухают с расстоянием.
В случае однородности недр Земли сейсмические волны должны были, слегка ослабнув, дойти до любой точки поверхности Земли. Но Земля неоднородна, и эти волны, подобно волнам света и звука, отражаются и преломляются, а их траектории обычно искривлены. Через внутренние слои поперечные волны не проходят, поэтому ядро Земли, скорее всего, является жидким.
Гравиметрия изучает локальные изменения силы тяжести, которая возрастает от экватора к полюсам. На это распределение накладываются небольшие местные отклонения - гравитационные аномалии, обусловленные неодинаковой плотностью горных пород: над скоплениями тяжелых пород сила тяжести больше.
Магнитометрия изучает магнитное поле Земли. Магнитные аномалии указывают на залежи тех пород, которые способны намагничиваться. Яркий пример - Курская магнитная аномалия, самый крупный в мире железорудный бассейн с разведанными запасами богатых по содержанию руд - около 30 млрд т.
Электрометрия использует искусственно создаваемый электрический ток, силу которого измеряют в разных точках исследуемой площади для выявления пород с различной электропроводностью.
Космологические методы. Сравнительные методы изучения планет земной группы позволяют анализировать геологические процессы, которые могли происходить на Земле. К примеру, в качестве свидетельства практического завершения геологической истории Меркурия и Венеры рассматривают отсутствие на этих планетах вулканической и тектонической деятельности. В отличие от них на Земле такая деятельность продолжается.
Важную роль играет отождествление состава и структур геологических оболочек с составом и структурами метеоритов, образовавшихся из того же протопланетного вещества, что и наша планета.
Фотосъемка Земли с пилотируемых космических кораблей производится из ближнего Космоса (с высот до 500 км), с искусственных спутников - из среднего Космоса (от 500 до 3000 км), а с межпланетных автоматических станций - из дальнего Космоса (более 10 000 км).
На одном космическом снимке можно изучать одновременно крупные территории и выявлять важнейшие характеристики строения земного шара. При синхронном изображении на одном снимке атмосферы, гидросферы, литосферы, биосферы и др. становится возможным изучение взаимосвязи различных явлений природной среды. Инфракрасные изображения дают возможность судить о температурных различиях на разных участках земной поверхности и океана. Сопоставление изображений, полученных в волнах разной длины, позволяет анализировать минералогический состав залегающих пород, состояние посевов, загрязненность атмосферы и гидросферы и т.д.
Важнейшую роль в науках о Земле играет системный подход , который позволяет выявлять ее системные качества на разных уровнях исследования. Применительно к исследованию нашей планеты наиболее важны два системных уровня.
Первый уровень - Солнечная система. На этом уровне Земля рассматривается в качестве элемента этой системы. Такой подход позволяет выявить как сходство Земли с иными планетами и другими космическими объектами, так и обнаружить принципиальные различия между ними. Вне этого уровня невозможно решать проблемы происхождения Земли, поскольку она формировалась не автономно, а в составе Солнечной системы.
Второй уровень - планетарный. Здесь предполагается относительно обособленное исследование Земли, которая в этом случае сама предстает в качестве сложной системы. Такая система включает спектр подсистем, в первую очередь - геологических оболочек.
Обратимся к уровню Солнечной системы и рассмотрим этапы возникновения Земли как планеты.
"Использование космических методов при исследовании природных ресурсов."
"Мещанина Никифора Никитина за
крамольные речи о полете на Луну
сослать в поселение Байконур."
Московские губернские ведомости. 1848 год.
ПЛАН.
Введение
Взгляд из космоса
Космос и картография
Геология из космоса
Климат Земли - наблюдение из космоса
Заключение
Литература
К середине пятидесятых годов нашего столетия Сергею Павловичу Королеву стало ясно, что ракетная техника достигла уровня, позволяющего запускать искусственные спутники Земли. Тогда он обратился через президиум Академии наук СССР к ведущим ученым-специалистам в различных областях науки и техники с просьбой высказать свое мнение по такому вопросу: "Какую пользу могли бы принести искусственные спутники Земли?" Ответы были разные: от "Я фантазиями не занимаюсь" до "Не знаю". Некоторые, правда, отметили, что спутники могут изучать космос.
С тех пор прошло чуть больше тридцати лет, а положение изменилось кардинальнейшим образом: главная цель космонавтики сейчас не изучение космоса, а работа в чисто земных целях. Космонавтика стала очень важной и эффективной отраслью народного хозяйства. Спутники приобрели такое количество профессий, что только перечисление их заняло бы несколько страниц. Вот лишь основные направления: всестороннее комплексное изучение Земли, охрана природы и рациональное использование ресурсов, дальняя связь, космическая технология, изучение ближнего и дальнего космоса.
За час полета спутник осматривает 20-40 миллионов квадратных километров поверхности Земли. С космических высот производятся наблюдения за облаками, определяются границы снежного покрова, фиксируется ледовая обстановка на морях и океанах. По спутниковым фотографиям облачности составляются глобальные карты воздушных течений, исследуются процессы зарождения и развития циклонов. По данным космической съемки заблаговременно обнаруживаются тропические циклоны - ураганы и тайфуны, тем самым предупреждается, а следовательно, и уменьшается их разрушительное действие.
Карты температуры поверхности океана и намечаемые по ним районы лова рыбы, карты состояния сельскохозяйственных угодий, сведения о загрязнении атмосферы и океанов - примеры практического применения космической информации бесчисленны.
Космические аппараты дали в руки ученым новый метод видения самых различных явлений природы. Появилась новая точка зрения для изучения Земли.
Взгляд из космоса дает исследователю широкую глобальную картину явления в целом, выясняет его истинную величину, устраняет ненужные затемняющие детали. Здесь основной недостаток космической съемки - ее крупномасштабность - превращается в достоинство. Мелкие детали не различаются спутниковой аппаратурой, они "исчезают" на снимке. В исследуемом явлении в атмосфере, в океане, на земной поверхности - выявляется главное.
До последнего времени крупномасштабные физические карты мира, континентов, отдельных государств или крупных регионов создавались путем сведения и преобразования материалов топокарт крупных и средних масштабов, основанных на данных аэросъемочных и наземных топографо-геодезических работ. Такое обобщение контуров зависит от действующих инструкций и приемов картосоставления, а также от ряда чисто субъективных факторов. Благодаря региональным и глобальным космическим снимкам автоматически удалось получить новые объективные физические карты и сопоставить эти реальные изображения лика планеты со старыми сводными. Оказалось, что они не схожи: на прежних отсутствуют не только кольцевые структуры, но и следы движения ледников, границы ландшафтных зон, ряд вулканов, звездчатые структуры, русла древних рек и высохшие озера.
Так, например, взгляд из космоса выявил неизвестные ранее вулканы в Южной Аравии и Западной Сахаре, в Мексике и на юго-западе США, а также под льдами Земли Элсуорта, у 80 ю.ш. /Антарктида/. "С неба" были открыты древние вулканические постройки в Охотско-Чукотском регионе и газообразные выбросы над о.Беннета /северная часть Восточносибирского моря/, зафиксированные четырежды на протяжении 1983-1984 г.г.: направленная туда экспедиция обнаружила подводный вулкан.
Космические снимки позволяют получить объективную информацию об исчезнувшей в наше время гидрографической сети и высохших водоемах. По "небесным" данным на карты нанесены древние долины и дельты Сырдарьи и Амударьи, ряда притоков Амазонки, а так же очертания значительных озер, занимавших некогда замкнутые котловины в Восточном Казахстане, Северо-Западном Китае и Южной Монголии.
Немалое число "старых" наук обрело новые силы, получив эту новую "точку" изучения явлений природы. И что интересно: уход, удаление от объекта наблюдения на сотни километров позволил увидеть истинную сущность природных процессов, выявить их новые свойства.
Количество открытий в науках о Земле, связанных с появлением космонавтики, огромно, эти открытия имеют глобальный характер. Недавно, например, на спутнике были размещены радиотеплокационные приборы, которые принесли на Землю сведения о радиоизлучении ее поверхности. И вот оказалось, что если геологи, географы, почвоведы будут знать электрические свойства песка, глины, различных почв и грунтов, то они смогут по спутниковым данным увидеть картину состояния земной поверхности. Геологи смогут получить сведения о выходах полезных ископаемых, почвоведы получат данные о влажности почвы, о состоянии посевов. И это в масштабах всей планеты!
В конце 1950-х годов в учебниках географии, в разделе о запасах полезных ископаемых в Советском Союзе, говорилось о нефтяных богатствах Азербайджана, Северного Кавказа, о "втором Баку" - Татарии. Здесь же указывалось,что за Уральским хребтом нефть есть только на острове Сахалин. В эти же годы в Сибирь с берегов Волги был протянут тысячекилометровый нефтепровод. Тогда еще и не предполагали, что в наши дни нефтепромыслы Тюмени станут главной базой страны по добыче нефти и газа и будут давать более трехсот миллионов тонн "черного золота". Нефть непрерывным потоком идет отсюда в промышленные районы европейской части нашей Родины.
В непролазных болотах и топях Западной Сибири долгие годы геологические экспедиции упорно искали залежи нефти и газа. Геологи бурили сотни пробных скважин в различных районах Приобья в надежде обнаружить нефтеносные горизонты. Поиски только в одной Тюменской области, площадь которой составляет один миллион триста шестьдесят три тысячи квадратных километров и равна сорока пяти Бельгиям, было нелегким делом.
И вот в 1960 году близ поселка Шаим Ханты-Мансийского автономного округа наконец наткнулись на первый перспективный пласт. Забил долгожданный нефтяной фонтан!
Но даже этот первый крупный успех геологов только приоткрыл глубоко сокрытые тайны кладовых природы. Для того чтобы получить достаточно полное представление о залежах, сказать о возможности промышленной нефтедобычи, обнаружить, известные сейчас месторождения, потребовались еще многие годы работы разведчиков недр...
Но пришло время космонавтики...
Тридцать минут работы советского спутника "Метеор-Природа", семь снимков из космоса и... полная картина состояния огромной поверхности столь труднодоступной территории - космическая фотография всей Западной Сибири готова!
На этом снимке отсутствуют живописные детали ландшафта, на нем не видны холмы, низины, рощи, болота, поселки...
Снимок со спутника в единый момент времени объединяет обширные территории, позволяет выявить крупные черты строения Земли, он обладает свойством территориального обобщения. Снимок чрезвычайно напоминает геологическую карту. Он приоткрыл нам структуру планеты, строение земной коры.
Затем на космические фотографии были нанесены известные сейчас месторождения нефти и газа этого района. И что же? Стало ясно, что все эти от стоящие друг от друга на сотни километров нефтеносные пласты размещаются в строго определенных районах: они расположены в местах вертикальных сдвигов и изломов земной коры.
Так определялись области, перспективные на нефть и газ. Поисковые партии, направленные в эти места, обнаружили новые, неизвестные ранее залежи нефти и газа, подтвердили прогнозы, сделанные с помощью космической техники.
Снимок с орбиты практически помог выяснить богатства недр этого района.
Условие частого, многократного общения для улучшения хорошего знакомства с нашей планетой предоставляет нам космонавтика. За одни сутки искусственный спутник много раз совершает кругосветное космическое путешествие, при этом число витков вокруг Земли зависит от высоты его орбиты.
Спутнику открываются картины состояния планеты в их чередовании. Явления природы предстают при этом в их развитии, в динамике. Последовательно брошенные взгляды из космоса на один и тот же район планеты позволяют определить сущность многих земных явлений. Ученым становится ясным суточный и сезонный ход изменения ритмических процессов в природе. Появляется возможность фиксировать состояние облачных систем, перенос воздушных масс в атмосфере, исследовать земную поверхность, морские течения, определять состояние ледового покрова.
Все четырнадцать морей, омывающих территорию бывшего Советского Союза, в различной степени замерзают на некоторый период. Кратчайший путь из Европу в Японию, Канаду и США лежит, как известно, вокруг нашей страны, через Северный морской путь. Увы, путь этот через арктические моря закрыт льдами в течении почти всего года. Мощные атомные ледоколы прокладывают дорогу караванам судов. Растет поток грузов в районы Дальнего Востока и Крайнего Севера. Все больше и больше вовлекаются эти районы в экономику нашей страны. Продлеваются сроки навигации...
Ледовая обстановка на море быстро меняется. Под действием ветров и течений, приливов и отливов в море возникают пространства, свободные ото льда, ими можно воспользоваться для проводки судов. Однако определить с капитанского мостика оптимальный, самый удобный курс во льдах - задача не простая. Прямой путь из одной точки в другую не всегда является самым быстрым и самым коротким.
Оперативные карты, передаваемые российскими метеорологическими спутниками Земли, дают подробную картину ледовой ситуации, сообщают о сплоченности льда. Радиолокационные спутниковые измерения несут информацию и о структуре ледяного покрова. Морские льды, оказывается, совсем неодинаковы по своей толщине. Космические приборы позволяют выбирать слабые льды, наиболее подходящие для ледокольной проводки маршруты. Северное управление Государственного комитета РФ по метеорологии и контролю природной среды уже несколько лет составляет рекомендации для проводки судов в арктических морях. На первом этапе не все доверяли метеослужбе... Так, сомалийское судно "Дана" в конце мая 1969 года приняло решение следовать напрямик через сплошные льды от Архангельска до открытой воды. Оно затратило на переход десять суток. Суда, следовавшие рекомендованным курсом, преодолели этот путь менее чем за двое суток!
Спутниковые наблюдения - взгляд из космоса - продлили сроки навигации.
В "доспутниковую" эпоху для приема телепередач на больших расстояниях приходилось через каждую сотню километров сооружать ретрансляторы. Спутники обеспечивают уверенный прием на расстояниях в тысячи и десятки тысяч километров. Не все телезрители в наших отдаленных северных районах знают, что телевизионное изображение из Москвы к ним передается через специальный спутник, "неподвижно висящий" над Индийским океаном на высоте 36 тысяч километров.
С помощью спутников решена казавшаяся неразрешимой проблема одновременного комплексного изучения процессов на суше, в океанах, атмосфере и даже в глубинах Земли. Снята с повестки дня проблема составления крупномасштабных карт всего земного шара. Диапазон открытий с помощью спутников - от вихревых структур на суше до неизвестных ранее, затопленных ныне океаном древних пирамид.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Космическая география. Полиг.исследования. Берестовский И.Ф. Окорокова Н.А. и т.д. Издательство МГУ 1988г.
2. Космос открывает тайны Земли Сборник С-П Гидрометеоиздат 1993г.
3. Очерки по истории географических открытий Магидович И.П. Магидович В.И. Москва "Просвещение" 1986г.
игнал «бип-бип...» первого советского спутника 4 октября 1957 г. возвестил о начале новой, космической эры в истории человечества. А спустя почти четыре года, 12 апреля 1961 г. Юрий Алексеевич Гагарин совершил первый полет человека в космос, взглянув на Землю со стороны, и стал зачинателем ее изучения с орбиты. 6 и 7 августа того же года Герман Степанович Титов , 17 раз обогнув планету, сделал несколько снимков ее поверхности, - с этого началась планомерная космическая фотосъемка.
С тех пор количество дистанционных наблюдений растет лавинообразно; появились разнообразные фотографические и нефотографические системы, в том числе многозональные фотокамеры, телевизионные камеры со специальной передающей электронно-лучевой трубкой (видиконом), инфракрасные сканирующие радиометры,Сканирующей называется аппаратура, обеспечивающая получение изображений в видимой или инфракрасной областях электромагнитного спектра путем последовательного построчного прослеживания участка местности. микроволновые радиометры для радиотепловой съемки, различные радары для активного зондирования (т. е. посылающие сигналы и регистрирующие их отражение от поверхности Земли). Значительно возросло и количество космических летательных аппаратов - искусственные спутники, орбитальные станции и пилотируемые корабли. Передаваемая ими обширная и разнообразная информация используется в ряде отраслей знания, включая такие науки о Земле, как геоморфология и геология, океанология и гидрография. В результате возникло новое научное направление - космическое землеведение, изучающее закономерности состава и строения геосферы, в частности рельеф и гидрографию суши, акватории океанов и морей.
Информация о любом уголке Земли, получаемая с помощью космических методов землеведения, характеризуется уникальностью, обзорностью и относительной дешевизной на единицу исследуемой площади, большой достоверностью и оперативностью, может повторяться с требуемой периодичностью или быть практически непрерывной. Космические методы позволяют выявить частоту нахождения, ритмичность и силу природных процессов глобального, зонального, регионального и локального характера. С их помощью удается исследовать взаимосвязь всех составных частей геосферы и создавать карты слабо изученных в топографическом отношении субтропических и тропических областей. Наконец, эти методы дают возможность в короткие сроки получить снимки огромных территорий и выявить единство пространственно разобщенных крупных элементов рельефа - гигантских кольцевых и линейных структур. Ранее существование некоторых лишь предполагалось, в лучшем случае недооценивалось, многие же совершенно не были известны. Ныне уже ни у кого не вызывает сомнений, что они имеют самостоятельное значение и определяют основные черты строения земной поверхности.
Космос - картографам
До последнего времени мелкомасштабные физические карты мира, континентов, отдельных государств или крупных регионов создавались путем сведения и преобразования материалов топокарт крупных и средних масштабов, основанных на данных аэросъемочных и наземных топографо-геодезических работ. Такое обобщение контуров зависит от действующих инструкций и приемов картосоставления, а также от ряда чисто субъективных факторов. Благодаря региональным и глобальным космическим снимкам автоматически удалось получить новые объективные физические карты и сопоставить эти реальные изображения лика планеты со старыми сводными. Оказалось, что они не схожи: на прежних отсутствуют не только кольцевые структуры и линеаменты, что мы уже отмечали, но и следы движения ледников, границы ландшафтных зон, ряд вулканов, звездчатые структуры, русла древних рек и высохшие озера.
Так, например, взгляд из космоса выявил неизвестные ранее вулканы в Южной Аравии и Западной Сахаре, в Мексике и на юго-западе США, а также под льдами Земли Элсуорта, у 80° ю. ш. (Антарктида). «С неба» были открыты древние вулканические постройки в Охотско-Чукотском регионе и газообразные выбросы над о. Беннетта (северная часть Восточно-Сибирского моря), зафиксированные четырежды на протяжении 1983–1984 гг.; направленная туда экспедиция обнаружила подводный вулкан.
На космических снимках некоторых районов Скандинавского п-ова и Малой Азии, северо-запада Ирана и Канады, запада США и на востоке Австралии удалось выявить новую форму - звездчатые структуры. По внешнему виду они похожи на трещины в стекле, пробитом пулей. Они установлены также в других областях, например на востоке Западно-Сибирской равнины и в среднем течении Подкаменной Тунгуски, но имеют менее четкие очертания.
Космические снимки позволяют получить объективную информацию об исчезнувшей в наше время гидрографической сети и высохших водоемах. По «небесным» данным на карты нанесены древние долины и дельты Сырдарьи и Амударьи, прежние русла Зеравшана и ряда притоков Амазонки, а также очертания значительных озер, занимавших некогда замкнутые котловины в Восточном Казахстане, Северо-Западном Китае и Южной Монголии. Например, размерами поспорить с Аралом могло подковообразное Джунгарское море: его реликты разбросаны на обширной территории - это Зайсан, Улюнгур, Эби-Нур и ряд мелких джунгарских водоемов. Другим, менее значительным, было Хами-Турфанское озеро, вытянувшееся по параллели на 500 км; оно заполняло обе эти впадины и пространство между ними. Следы древнего озера открыты из космоса и в Западной Сибири, в северной части Кондинской низины, близ 60° с. ш. Оно имело форму вытянутого в широтном направлении овала (300х100 км), что подтвердили полевые исследования.
Наконец, благодаря космической информации уточнены контуры Аральского моря, залива Кара-Богаз-Гол, ряда современных озер в Передней Азии (в частности, Зерайе) и в Южном Тибете (Нгангларинг и Тарок); там же открыты небольшие высокогорные водоемы.
Открытие кольцевых структур
На поверхности Земли давно были известны округлые или овальные тела - вулканы, кальдеры, трубки взрыва, метеоритные воронки, массивы. Но их количество и размеры, не превышавшие первых десятков километров, не производили впечатления. Правда, геологи и географы еще в XIX в. описали довольно крупные образования округлых очертаний (например, Парижский бассейн), а в середине нашего века вихревые структуры подробно изучил китайский геолог Ли Сыгуан , в частности, в центре Малой Азии он выделил одну крупную структуру, а на северо-западе Китая - две. Позднее ряд советских геологов, применив обычные («земные») методы исследований, описали несколько значительных кольцевых форм на Украине и в Казахстане, на Дальнем Востоке и Чукотке.
Однако до начала космической эпохи такие образования считались исключением, хотя уже было доказано, что с ними связаны месторождения металлов, включая золото и серебро. Дешифрирование космических снимков (т. е. выявление круговых или овальных форм, созданных дугообразным или концентрическим строением рельефа, берегов морей и озер, гидросети или растительного покрова, а также круговыми аномалиями рисунка и тональности изображения) сразу же изменило представление о распространенности и габаритах образований, названных кольцевыми структурами. Выяснилось, что вся поверхность суши нашей планеты буквально испещрена «оспинами» и «буграми», имеющими в поперечнике в основном 100–150 км; встречаются и огромные - диаметром в сотни и даже тысячи километров; мелкие (30–50 км), количество которых просто не поддается учету, практически всегда «вложены» в более крупные. Из многообразия известных ныне типов кольцевых структур особенно широко представлены купольные и купольно-кольцевые, т. е. положительные формы рельефа.
Особняком стоят гигантские кольцевые структуры, точнее овоидно-кольцевые системы сложного строения, впервые выявленные геологом Маратом Зиновьевичем Глуховским в 1978 г. по результатам геолого-морфологического анализа. Они получили название нуклеаров и отчетливо проступают на космических снимках всех континентов Земли, за исключением Антарктиды; поперечник некоторых достигает почти 4 тыс. км.
Кольцевые структуры Европы
На Европейском материке М. Глуховский выделил Свеконорвежский (900 км),Здесь и далее в скобках приводятся размеры по максимальной оси. Свекофеннокарельский (1300 км) и Кольско-Лапландский (550 км) нуклеары. Они приурочены к Скандинавскому п-ову и отдешифрированы по космическим снимкам. Прибалтийский (500 км), установленный им же по геолого-геофизическим данным и «с неба», занимает большую часть акватории Балтики. Скифский и Сарматский гиганты, с поперечником 1 тыс. км каждый, выявленные советским геологом Вильямом Артуровичем Бушем по геолого-морфологическим материалам, расположены в Европейской части СССР.
Кроме перечисленных нуклеаров, в пределах континента В. Буш выделяет ряд крупных поднятий; к ним относятся Орденеское (около 600 км) на северо-западе Пиренейского п-ова с четырьмя довольно значительными сателлитами; Чешское (около 400 км), включающее Рудные горы, Чешский Лес, Шумаву и Судеты; Паннонское (более 500 км), осложненное несколькими положительными и отрицательными структурами. На территории нашей страны он же отдешифрировал три овала диаметром от 300 до 400 км (с севера на юг) - Онежский, Молодечненский и Волынский и пять куполов (около 300 км в поперечнике) - Архангельский, Ленинградский, Тихвинский, Рыбинский и Горьковский.
Из отрицательных структур заслуживают упоминания близкие по размерам (200–260 км) Сегурская (юг Испании), Лигуро-Пьемонтская (север Италии) и Парижская, а также более крупная Будапештская (до 400 км) и самая значительная (около 450 км) Мезенская. Южнее ее располагаются две структуры неясного генезиса - Сухонская и Вычегодская (обе до 400 км в поперечнике). В контурах этих крупных образований, а также вне их обнаружены многочисленные формы, диаметры которых обычно меньше 100 км.
Кольцевые структуры Азиатской части СССР
Впределах Сибири и Дальнего Востока советские геологи отмечают значительное количество кольцевых структур различного «формата». Так, Владимир Васильевич Соловьев , в начале 70-х гг. проведя геолого-морфологический анализ, впервые выделил гигантскую Обскую (1500 км) структуру, захватывающую междуречье нижней Оби и Енисея. Как установлено позднее при дешифровании космических снимков, она является нуклеаром и по периферии осложнена значительно уступающими ей многочисленными образованиями, диаметр которых колеблется от 250 до 400 км. Из них отметим Ханты-Мансийскую и Вартовскую (около 400 км), имеющие концентрическое строение, причем их внешний контур проявляется менее четко, чем внутренний. Восточнее расположен Хета-Оленекский нуклеар (1100 км), занимающий центр и север Среднесибирского плоскогорья; он отдешифрирован по космическим снимкам М. Глуховским. В пределах этой структуры находятся поднятия типа Путорана (300 км) и Анабарского (230 км), выделенные В. Соловьевым, и ряд более мелких.
Южнее, в бассейне Ангары, по геолого-морфологическим материалам В. Соловьев откартировал еще одну крупную форму - Ангарскую (900 км). Он же в бассейне Алдана при анализе топографических карт описал гигантскую морфоструктуру центрального типа, позже получившую название Алдано-Становой (1300 км). В междуречье Вилюя и Лены в 1978 г. М. Глуховский по космическим снимкам выявил Вилюйскую структуру (750 км) с центральным овалом и системой дуг все более увеличивающегося радиуса. Позднее установлено, что все три образования следует причислить к нуклеарам. Контуры еще одного нуклеара - Амурского (1400 км), включающего ряд структур-сателлитов, намечены в основном по космическим снимкам.
Вне пределов перечисленных гигантов обнаружено множество овалов, большей частью приуроченных к северо-востоку материка. Крупнейший из них - « Верхнеиндигирский (500х350 км) с четко вырисовывающимся ядром; Омолонский (400х300 км), открытый В. Соловьевым, имеет концентрическое вихревое строение. Следует отметить и крупную, почти изометричную (500 км) Верхнеянскую структуру, выделенную по морфологическим и геологическим признакам.
Количество куполовидных или кольцевых поднятий диаметром до 200 км, отдешифрированных на обширных пространствах Северо-Востока, составляет несколько сотен. Они четко выражены в рельефе и располагаются в центральных частях или на периферии более значительных образований. Кольцевые структуры до 60 км в поперечнике исчисляются многими сотнями; обычно они круглой формы, реже имеют овальные контуры.
Анализ космических снимков Казахстана и Средней Азии выявил широкое распространение аналогичных образований размером от десятков до нескольких сотен километров. Из складчатых овалов отметим Кокчетавский (около 600 км), ядро которого впервые обнаружено Гюльсем Зигановной Поповой в начале 60-х гг. по геолого-морфологическим признакам; позднее он описан В. Соловьевым. Среди поднятий заслуживают упоминания полукольцевая структура в Каракумах, Северо-Тяньшаньская (350 км), охватывающая наиболее высокогорную часть хребтов Кюнгёй- и Терскей-Ала-Тоо, а также Памирская (около 600 км), частично находящаяся в пределах зарубежной Азии. К отрицательным структурам относятся Северокаспийская (900х600 км) и менее крупные Южнокаспийская и Южноприбалхашская (до 400 км).
Кольцевые структуры зарубежной Азии
На территории зарубежной Азии В. Буш оконтурил восемь нуклеаров. Из них половина - «чисто» азиатских, расположенных на востоке материка: три (Синокорейский, Северокитайский и Индокитайский) имеют поперечник 600–800 км, а Южнокитайский крупнее - 1200 км. Они выявлены по геолого-геофизическим и геолого-морфологическим данным. Остальные представляют собой лишь обломки гигантских нуклеаров, разорванных при распадении материка Гондваны. Аравалийский является азиатской частью Сомалийско-Аравалийского, включающего также два осколка - п-ов Сомали и север Мадагаскара; Аравийско-Нубийский состоит из двух частей, меньшая расположена в Азии. К Дарваро-Мозамбикско-Пилбарскому нуклеару относится только юг п-ова Индостан, а к Индо-Австралийскому - участок, примыкающий к Бенгальскому заливу.
Кольцевые структуры меньшего размера, как и на других материках, накладываются друг на друга и пересекаются. Они характеризуются в основном почти округлой или овальной формой либо имеют незамкнутые контуры. Помимо овала в уже упоминавшемся Памирском поднятии, аналогичные образования дешифрированы в Южном Китае, в междуречье Ганга и Маханади, на севере и юго-востоке п-ова Индостан (Мадрасский овал, более 500 км), а также в Малой Азии (Киршехирский овал, 250 км).
К самым большим поднятиям континента В. Буш относит Хангай-Хэнтойское (до 1000 км) с незамкнутыми контурами. Более скромные по размерам образования того же типа: Шэньсийское (250 км) в Китае, Хамаданское (400 км), отвечающее наиболее приподнятым участкам горной системы Загроса, а также Диярбакырское (350 км), в междуречье верхнего Тигра и Евфрата.
Среди отрицательных структур выделяются три довольно значительные: Сирийская (750 км), Гильмендская (600 км) и Лхасская (500х250 км), полуовальной формы с извилистыми границами. Кроме них, выявлено несколько менее крупных в Малой Азии, Гоби, Монголии и на Аравийском п-ове.
Мелкие образования, представленные куполами или телами гранитных массивов диаметром менее 150 км, по подсчетам В. Буша, составляют более трех четвертей всех оконтуренных кольцевых структур Азии. Они уверенно выявляются во многих регионах материка, в частности на п-ове Индостан.
Кольцевые структуры Африки
Впределах Африканского континента советский геолог Евгений Дмитриевич Сулиди-Кондратьев в 1983 г. впервые выделил различные по размерам и происхождению кольцевые образования. К крупнейшим относятся семь нуклеаров: Западноафриканский, имеющий форму овала (3600х3000 км), Аравийско-Нубийский (2200 км), захватывающий часть территории Аравии; Центральноафриканский (2800 км), занимающий почти весь бассейн р. Конго; ТанзанийскийПриоритет в выделении этой гигантской структуры принадлежит советскому геологу Олегу Борисовичу Гинтову (1978), проанализировавшему геолого-морфологические материалы. (1400х850 км); Сомалийско-Аравалийский (1700 км) - примерно половина его находится в Индостане; Южноафриканский (2400 км); Дарваро-Мозамбикско-Пилбарский (1500 км), разорванный на четыре «куска», разместившихся на трех материках (Африка, Азия и Австралия), а также на о. Мадагаскар.
Кроме перечисленных гигантов, на Африканском континенте установлено множество положительных кольцевых структур меньшего диаметра, отнесенных к типу складчатых овалов. Из них самый значительный Габонский (1100 км), внутри которого размещаются два крупных купола - Северо-Габонский (около 500 км) и Шайю (300–350 км). Ахаггарский овал, имеющий поперечник более 1000 км, содержит пять куполов-сателлитов диаметром 300–400 км каждый. Немного уступает ему Северо-Суданский (около 1000 км по большой оси). В Западной Африке, близ атлантического побережья, выявлены три овала поменьше, в том числе Леоно-Либерийский, с нечетко проявляющимся концентрическим строением. В Центральной и Южной Африке отдешифрировано четыре структуры таких же размеров, включая описанный О. Гинтовым овал Зимбабве (с тремя сателлитами диаметром 300 км каждый) и Трансваальский с центральной впадиной.
Структуры типа куполов отдешифрированы не только в контурах овалов, но и за их пределами: на юге материка отмечаются два таких самостоятельных образования: Намаква (250 км) и Капский (200 км). Подавляющее большинство имеет поперечник менее 100 км; купола диаметром от нескольких километров до 20 км в основном соответствуют мелким массивам или вулканам - например Килиманджаро.
К наиболее крупным отрицательным кольцевым структурам относятся Таудени, Конго и Чадская - диаметр любой из них составляет около 1000 км. Менее значительные (450–650 км) впадины приурочены в основном к Северной Африке - Куфра, Алжиро-Ливийская и две к югу от Сахарского Атласа. Приблизительно таких же размеров депрессии выявлены на западе и юге материка, в том числе Калахари (до 600 км в поперечнике).
Кольцевые структуры Северной Америки
Американский геолог Джон Сол в 1978 г. описал самую грандиозную кольцевую структуру Земли - Североамериканскую (3700–3800 км), центр которой приходится на Гудзонов залив. В 1982 г. советский геолог Наталья Валентиновна Макарова отнесла ее к разряду нуклеаров.
В пределах этого гиганта Н. Макарова, кроме «наземных» материалов используя космические снимки, отдешифрировала множество кольцевых.структур-сателлитов различных типов и размеров. Отметим отчетливо выраженный в рельефе овал Слейв (более 500 км), расположенный между Большим Медвежьим и Большим Невольничьим озерами; овал Дубонт (около 350 км), выделенный по рельефу вокруг одноименного озера. Южнее намечены контуры двух крупных (400–500 км) форм - Атабасской и Виннипегской. К п-ову Лабрадор приурочено несколько образований: поднятия Центрально-Лабрадорское (750х550 км) и Унгава (около 500 км), а также две полукольцевые депрессии. Значительная (450 км) структура Уэйджер (по бухте того же названия) расположена у Северного полярного круга; ее северная часть низменная, а южная несколько приподнята. Большое количество куполов и депрессий от 50 до 400 км выделено между овалами и в их контурах; некоторые, наиболее отчетливо выраженные, были отмечены ранее американскими геологами, например горы Адирондак куполовидной формы, восточнее озера Онтарио.
На севере и юге материка Н. Макарова отдешифрировала еще два нуклеара. Северный (1500 км) охватывает весь Канадский Арктический архипелаг, за исключением трех четвертей Баффиновой Земли. В его пределах предположительно оконтурено несколько кольцевых структур, в основном соответствующих островам (например, Виктория, Элсмир) либо полузамкнутым акваториям типа бассейнов Фокс или Кейна. Основная площадь южного, Мексиканского нуклеара (1700–1800 км) приходится на одноименный залив; периферия структуры представлена сравнительно узкой полосой побережья от Флориды до Юкатана.
Колорадский нуклеар (1500х1300 км) на западе окаймлен береговыми хребтами, на востоке Скалистыми горами; центральная его часть является огромным сводом с просевшим ядром и дешифрируется как купол-сателлит, соответствующий Большому Бассейну; в его границах отмечено несколько сравнительно небольших (200–300 км) кольцевых образований.
Вне пределов нуклеаров Н. Макарова выявила ряд крупных форм; часть их хорошо выражена в рельефе, например Южноаляскинская (350 км), оконтуренная дугой Аляскинского хребта, Мичигано-Гуронская (500 км), имеющая почти безукоризненный контур. Другие проявляются лишь на космических снимках - к ним относятся Миссури-Иллинойсская (750 км), границами которой на юге и востоке служат давшие ей название притоки Миссисипи; Канзасская (600 км), на юге срезанная дуговыми нарушениями Уачитской полукольцевой структуры; Огайоская (около 500 км) с опущенной южной и приподнятой северной половинами. Два значительных поднятия отдешифрированы на мексиканской территории: Центральномексиканская (более 600 км), отличающаяся сложным строением, и кольцо Мехико (до 400 км).
Кольцевые структуры Южной Америки
Анализируя рельеф материка по топокартам и используя, правда, в меньшей мере, чем по другим континентам, космические снимки, советский геолог Яков Григорьевич Кац выделил ряд значительных структур. В первую очередь укажем на гигантский Амазонский нуклеар (3200 км), в пределы которого вошла вся северо-западная часть Южной Америки. Небольшие «обрывки» двух других, тяготеющие к атлантическому побережью, являются частями упомянутых ранее Центральноафриканского и Южноафриканского нуклеаров. Гвианское поднятие (1000–1200 км) отвечает одноименному плоскогорью, хорошо выраженному в рельефе и имеющему концентрическое строение.
К аналогичным, но менее крупным положительным образованиям отнесены Пираньяс (550 км) и Ресифи (500 км), приуроченные к восточному выступу материка. Далеко на юге, близ атлантического побережья, выделены еще два кольцевых поднятия - Уругвайское (600 км) и Буэнос-Айресское (450 км).
Четыре отрицательные кольцевые структуры диаметром от 300 до 550 км каждая отмечены в бассейне Амазонки, в том числе три - в ее долине. Восточнее низовьев этой реки расположена еще одна впадина - Мараньян (более 800 км), а к югу от нее другая - в верховьях р. Сан-Франсиску.
В системе Анд установлен ряд незначительных (10–50 км) форм, соответствующих либо вулканическим постройкам, либо мелким массивам.
Кольцевые структуры Австралии
Впервые кольцевые структуры материка установил советский геолог Анатолий Михайлович Никишин . В рельефе Северо-Западной Австралии четко вырисовывается поднятие, кольцевая форма которого хорошо очерчивается долинами пересыхающих рек Ашбертон и Де-Грей. Этот Пилбарский нуклеар всего лишь часть уже упоминавшегося нами Дарваро-Мозамбикско-Пилбарского. Он имеет четкое концентрическое строение благодаря нескольким «вложенным» овалам, а на юго-востоке осложнен кольцевой структурой Дисаппоинтмент (350 км).
На юго-западе континента выявлен нуклеар Ийлгарн, имеющий яйцевидный контур (1200х800 км). В его пределах обозначены три овала размером 100–300 км по большой оси, включая Остин. Значительная часть самой крупной из австралийских структур такого типа - Индо-Австралийской (около 2400 км) отмечена на севере; примерно треть ее приходится на п-ов Индостан. В пределах этого нуклеара выделено шесть овалов, в том числе Кимберли (400–600 км), с юга ограниченный дугообразными хребтами Дьюрак и Кинг-Леопольд. К центру Южной Австралии приурочен нуклеар Гоулер (около 1200 км), практически не проявляющийся в рельефе. Он осложнен двумя овалами и сравнительно крупной впадиной с наложенной на нее кольцевой структурой диаметром 300 км.
Помимо овалов-сателлитов, на континенте А. Никишин отдешифрировал три самостоятельных образования этого же типа, имеющих поперечник 200–250 км, - два на западе и один на востоке; в рельефе четко вырисовывается лишь полуовал Кеннеди, оконтуренный дугообразными участками русел ряда коротких рек бассейна Индийского океана.
В восточной Австралии по геолого-морфологическим данным выделены две крупные отрицательные кольцевые структуры: Эроманга (800 км), соответствующая Большому Артезианскому Бассейну, рассеченная параллельными долинами нескольких рек, и впадина Муррей (600 км), расположенная южнее и лишь на севере и юге не охваченная возвышенностями. В сердце материка выявлена гигантская структура Масгрейв-Макдоннелл (900 км), ядром которой служат системы одноименных хребтов.
Открытие и изучение линеаментов
На лике Земли - это давно отражено на ее физических картах - ясно видны гигантские прямые или слабо изогнутые линии: ровные контуры значительных по протяженности участков берега некоторых континентов и островов, водоразделов и горных систем, а также речных долин. Такие ориентированные в одном направлении контуры географических объектов американский геолог Уильям Хоббс в 1911 г. назвал линеаментами.Впрочем, еще в 1883 г. Александр Петрович Карпинский описал «зачаточный кряж» длиной 2300 км при максимальной ширине до 300 км, протягивающийся из Польши через Донбасс до Мангышлака. В 1892 г. французский геолог Марсель Бертран заложил основы учения о весьма протяженных линейных структурах, к которым тяготеют значительные формы рельефа, крупные нарушения земной коры, а также ровные побережья морей, проливов, заливов и т. д. Однако лишь в космическую эру они получили «права гражданства», более того - ныне с полным основанием считаются одной из главных особенностей структуры поверхности нашей планеты. На глобальных и региональных космических снимках, выполненных во все времена года и в разных зонах спектра, отчетливо дешифрируется огромное количество «штрихов», отсутствовавших на картах любого масштаба. При детальном изучении этих линий на локальных снимках вплоть до исследования их на местности («в поле») - выяснилось: их изображение складывается из хорошо выдержанных по простиранию границ ландшафтных зон, всевозможных уступов, цепочек озер и других понижений, линий дренажа поверхностных и подземных вод, ледниковых трогов, линий раздела различных типов почв или растительности. Протяженность наиболее крупных (глобальных) линеаментов достигает 25 тыс. км. ширина - первых сотен километров.
Линеаменты Европы и Азии
До начала космической эпохи были выделены лишь единичные гигантские линеаментные зоны (открывших их ученых мы отметим ниже). Дешифрирование космических снимков и обработка геолого-геофизических материалов дали возможность группе советских геологов во главе с В. Бушем охарактеризовать сеть крупнейших - глобальных и трансконтинентальных - линеаментов, выделив среди них пять групп.
Меридиональные, по В. Бушу, образуют равномерную систему сближающихся от экватора к полюсу линейных структур, расположенных в 600–800 км одна от другой и не отклоняющихся более чем на 15° от меридионального направления. Широтные приурочены в основном к северо-востоку Азии и находятся на расстоянии 800–1000 км друг от друга. К диагональным линеаментам отнесены структуры северо-западного, северо-восточного и дугообразного простирания (представители двух последних групп встречаются сравнительно редко).
К 1983 г. меридиональных линеаментов, или линеаментных зон, длина которых колеблется от 3500 до 18 000 км, по В. Бушу, было выделено 14. Самая западная, открытая в 1925 г. немецким геологом Хансом Штилле и получившая его имя, протягивается от Тронхейма, в Норвегии, на юг через озеро Мьёса, вдоль западного побережья п-ова Ютландия и меридиональную долину р. Рейна, где она выражена особенно отчетливо. Далее к югу по долине р. Роны зона прослеживается через о-ва Корсика и Сардиния на Африканский континент. Протяженность европейского отрезка «линии Штилле» составляет более 3500 км.
Заслуга выделения глобальной линейной Урало-Оманской структуры принадлежит А. Карпинскому: в 1894 г. он описал меридиональные нарушения, проходящие вдоль Уральского хребта и продолжающиеся до низовьев Амударьи. Французский геолог Раймон Фюрон доказал, что они тянутся через Иран далеко к югу - до о. Мадагаскар. По В. Бушу, эта линеаментная зона в виде широкой (более 300 км) полосы прослеживается от Пай-Хоя примерно по меридиану 60° по Уралу, через Каракумы и Иранское нагорье. За Оманским заливом зона отклоняется к югу-западу и достигает западного побережья Мадагаскара; длина ее определена в 15 000 км.
Енисейско-Салуэнский линеамент проходит от Карского моря по долине р. Енисей через стык Алтая и Западного Саяна. Затем он следует в Центральной Азии приблизительно по меридиану 95° в. д. через верховья Янцзы и вдоль сближенных долин Иравади, Салуина и Меконга. В Индийском океане линеамент представлен подводным Восточно-Индийским хребтом; общая длина его 9000 км.
К глобальным структурам В. Буш относит Верхояно-Марианскую (длина 18 000 км). В Ледовитом океане к ней принадлежит подводный хребет Гаккеля, далее она фиксируется на Новосибирских о-вах и через Верхоянское сооружение и хребет Сетте-Дабан прослеживается по Сахалину, Хоккайдо и Хонсю. Южнее линеамент проходит по о-вам Бонин и Марианским и, обойдя с востока о. Новая Гвинея, достигает акватории между Австралией и Новой Зеландией.
К категории наиболее четко дешифрируемых линеаментов принадлежит Чаунско-Олюторский (7500 км). От Чаунской губы он протягивается через весь северо-восток Азии примерно вдоль 170° в. д. до Олюторского п-ова. Здесь линеамент «ныряет» под воду (хребет Ширшова) и далее, почти не меняя направления, фиксируется в виде подводного Императорского хребта.
Группа широтных лииеаментов но количеству (шесть) и длине (7000–9500 км) уступает меридиональным. Самый северный из «широтников» начинается близ Воркуты и, проходя по стыку Полярного Урала и Пай-Хоя, устанавливается на севере Западно-Сибирской равнины и уверенно дешифрируется на плато Путорана. Далее он оконтуривает с юга Анабарское плато, пересекает Верхоянский хребет, а восточнее фиксируется в рельефе в виде кряжа Полоусный и хребта Улахан-Сис. Затем линеамент выявляется на Чукотском п-ове и прослежен на Аляске в виде широтного хребта Брукс; длина его - 7500 км.
Корякско-Ухтинский линеамент (7500 км) начинается от низовья Северной Двины и, пересекая Урал, оконтуривает с севера Сибирские Увалы. Затем он «заставляет» течь широтным курсом Нижнюю Тунгуску и Вилюй, а далеко на востоке проявляется в структурах Корякского нагорья того же направления.
Охотско-Московский линеамент, европейский отрезок которого выявлен советским геологом Дмитрием Михайловичем Трофимовым , начинается у Куршской косы (южное побережье Балтийского моря). Восточнее эта протяженная (9500 км) структура отмечается на Восточно-Европейской равнине широтными отрезками течения Волги и Камы. Не проявляясь на Урале, она проходит по центральной части Западно-Сибирской равнины, «диктует» широтное направление долин Ангары и Алдана, а также северного берега Охотского моря.
Из семи линеаментов северо-западной группы мы охарактеризуем три. Рекорд протяженности (25 000 км) принадлежит ныне Баренцевоморско-Тайваньской структуре, состоящей, по В. Бушу, из ряда параллельных ветвей, кулисообразно сменяющих одна другую. Западная прослежена от Нордкапа до Тимана (этот отрезок выявил X. Штилле). Затем она диагонально пересекает Средний Урал, Центральный Казахстан, всю Центральную и Юго-Восточную Азию и затухает на о. Калимантан. Более отчетливо проявляется восточная ветвь этого линеамента: она отмечена в Печорской низменности и на Западно-Сибирской равнине, выявлена в западной части Гоби и пустыне Алашань. Затем она достигает о. Тайвань и продолжается по дну Тихого океана.
Красноморско-Боденский линеамент (9000 км) берет начало на о. Ирландия и, проходя по Европейскому материку через Вогезы к Боденскому озеру, упирается в дугу Альп, где не проявляется. Снова линеамент дешифрируется далее к юго-востоку, в бассейне Савы. Затем он переходит на западное побережье Малой Азии и протягивается вдоль Красного моря в Индийский океан, вероятно, до Сейшельских о-вов.
Эльбско-Загросская структура (10 000 км) возникает у южного берега Исландии, по Фарерско-Исландскому порогу пересекает Атлантику и, возможно. Северное море, появляясь на континенте у основания Ютландского п-ова. Далее линеамент идет вдоль долин Эльбы и Одры, режет Карпаты (здесь он фиксируется в виде четкой зоны разломов) и выходит к Черному морю в низовьях Дуная; этот европейский отрезок структуры выявил X. Штилле. В Малой Азии линеамент дешифрируется в восточной половине Понтийских гор, вдоль хребта Загрос достигает Аравийского моря и протягивается параллельно всему западному берегу п-ова Индостан.
К группе «северо-восточников» принадлежит пять структур длиной от 4500 до 10 000 км. Одна из них, Алтынтагско-Охотская (8500 км) начинается на южном побережье Аравии и в море, возможно, соответствует подводному хребту Меррея. Выйдя на Азиатский материк, она определяет простирание нижних течений Инда и Сатледжа. В Гималаях, дешифрируясь лишь участками, линеамент отмечается в Тибете и четко проявляется в хребте Алтынтаг. Далее он пересекает в северо-восточном направлении пустыню Гоби и подходит к берегу Охотского моря близ Шантарских о-вов.
В группе дугообразных «состоят» четыре линеамента длиной от 3500 до 11000 км. Уже упоминавшаяся линия Карпинского (7500 км) начинается у гор Монтань-Нуар, на юге Франции. Огибая по дуге Альпы и Карпаты, она фиксируется в Свентокшиских горах, в районе Канева, Донецком кряже, Прикаспийской низменности и на п-ове Мангышлак. 3aтем линеамент проходит через Султан-Увайс, у 61° в. д., и прослеживается, по В. Бушу, до Сулеймановых гор.
Пальмиро-Барабинский линеамент (11 000 км), давно известный на отрезке Ливан - долина Куры, на юго-западе переходит в Африку. В Азии он прослежен через Апшерон, северное побережье Аральского моря и озеро Тенгиз в район юго-восточнее озера Чаны. На Среднесибирском плоскогорье он установлен вдоль широтного Московско-Охотского линеамента, а затем через Забайкалье и Приамурье достигает пролива Цугару.
Линеаменты других материков
Из-за относительно слабой изученности некоторых континентов (например, Южной Америки) и небольшой обеспеченности их территорий космическими снимками выделить сеть линеаментов, такую, как в Европе и Азии, пока не удается. Впрочем, это дело сравнительно близкого будущего. Ныне уверенно можно отметить лишь несколько единичных гигантских линейных структур. Так, на Африканском материке отдешифрировано продолжение меридиональной зоны Средиземное море - озеро Мьёса: от побережья Туниса оно пересекает Сахару на юг и достигает залива Биафра. Длина отрезка более 3500 км.
Атласско-Азовский линеамент, начинаясь на побережье Атлантики, проходит вдоль всей горной системы Атлас и через Сицилию и юг Апеннинского п-ова выходит к нижнему Дунаю. Далее он контролирует северный берег Азовского моря и долину нижнего Дона, заканчиваясь у Волгограда. Длина этой структуры на территории Африки 1500 км (общая протяженность - около 6000 км).
Широтный линеамент Бохадор-Рибат (около 5000 км), выделенный Я. Кацем, начинается у мыса Бохадор, на атлантическом побережье материка. Несколько отклоняясь к северу, он пересекает всю Сахару и достигает Суэцкого залива близ 30° с. ш. Далее, почти не меняя направления, структура протягивается через Аравийский п-ов и Иранское нагорье, заканчиваясь у 64° в. д.
К северо-восточной группе африканских линеаментов относится Леврие-Зоруг (около 3500 км). От бухты Леврие, у 21° с. ш., близ мыса Кап-Блан (ныне Нуадибу) он пересекает Сахару до мыса Зоруг, залив Сидра.
К северо-восточной группе африканских линеаментов относится Леврие-Зоруг (около 3500 км). От бухты Леврие, у 21° с. ш., близ мыса Кап-Блан (ныне Нуадибу) он пересекает Сахару до мыса Зоруг, залив Сидра. В Южной Америке по геолого-морфологическим данным Я. Кац выделил два линеамента - Амазонский (3500 км), контролирующий почти широтную долину Амазонки, и меридиональный Парагвайско-Паранский (2500 км). Их существование подтверждено дешифрированием космических снимков.
К линеаментным структурам, возможно, следует отнести и Долину МГГ в Антарктиде, открытую советскими исследователями.
Космос - океанологам
Изучение океана из космоса дало возможность впервые «окинуть взглядом» всю акваторию каждого из них, проследить поведение некоторых течений и ледового панциря в Арктике и Антарктике. Дистанционные наблюдения принесли ряд сюрпризов. Так, например, космические снимки с американского спутника, сделанные в течение августа - сентября 1964 г., убедительно показали, что у побережья Антарктиды от Берега Правды до Земли Эндерби постоянные полыньи встречаются значительно чаще, чем отмечала ледовая разведка с самолетов и судов. В начале 70-х гг. в Антарктике, Беринговом и Охотском морях были открыты крупные (до 200 км в поперечнике) ледовые вихри, твердые аналоги обнаруженных в 60-х гг. океанических вихрей.
Американским астронавтам с обитаемой орбитальной станции «Скайлэб» в 1973–1974 гг. удалось обнаружить искривление поверхности Атлантики типа провалов и воронок в акватории Бермудского треугольника. Исследованиями из космоса установлена прямая зависимость облачного покрова планеты от океанических течений (кстати, такая связь выявлена и с горными системами).
Наблюдениями «с небес» доказано, что упоминавшиеся ранее вихри - не единичное, а вполне обычное явление, обусловленное общим круговоротом океанических вод. Это открытие в 1978 г. сделал советский космонавт Владимир Васильевич Коваленок . Подлетая к Тиморскому морю, он четко зафиксировал искажение уровня Индийского океана, имеющее форму холма. Ряд океанологов воспринял эту информацию как ошибочную - ранее ничего подобного никто не отмечал. Вскоре, впрочем, сообщение В. Коваленка подтвердилось: в июле 1979 г. Владимир Афанасьевич Ляхов и Валерий Викторович Рюмин в северо-западной акватории Индийского океана, у 40° с. ш., при совершенно ясной погоде отметили водяную гряду широтного направления длиной не менее 100 км. Это локальное возвышение оказалось сравнительно высоким: тень от него образовала отчетливую зону вдоль северных скатов. Они же наблюдали участок подводного хребта к юго-западу от Гавайских островов. (Аналогичные сообщения поступали и ранее от советских и американских космонавтов, в частности В. Коваленок усмотрел отрезок Срединно-Атлантического хребта.) Впрочем, они все видели не сами подводные поднятия, а их «изображения», созданные планктоном или взвешенными в воде частицами, на расположение которых оказывает воздействие рельеф дна.
В. Ляхов с орбиты засек множество различных по габаритам водяных вихрей; удалось выяснить, что в экваториальной зоне доминируют вихри-антициклоны, а в более высоких широтах - их прямые противоположности.
В самое последнее время (1984) по данным, полученным с искусственных спутников, к югу от о. Шри-Ланка в Индийском океане открыта гигантская впадина - водная поверхность в ее пределах находится на 100 м ниже уровня окружающей акватории. Такие же «чаши» обнаружены близ Австралии и в Атлантике, у побережья Центральной и Южной Америки.
Веб-дизайн © Андрей Ансимов, 2008 - 2014 год