Общие закономерности географической оболочки
Характерные для географической оболочки общие закономерности ее функционирования являются следствием взаимопроникновения и взаимодействия географических сфер (литосферы, атмосферы, гидросферы и т. д.). Знание закономерностей позволяет объяснить территориальные особенности отдельных районов Земли, а также организацию природы, населения, хозяйства. К общим географическим закономерностям относятся зональность и азональность, целостность географической оболочки, круговороты вещества, ритмичность природных явлений.
Географическая зональность выражается в закономерной смене географических поясов от экватора к полюсам и распределении географических зон в пределах этих поясов. Самой крупной широтно-зональной единицей географической оболочки является географический пояс, который выделяется по особенностям радиационного баланса и общей циркуляции атмосферы. Под радиационным балансом понимается сумма прихода и расхода солнечной радиации. Приходная часть радиационного баланса состоит в основном из пришедшей на поверхность Земли солнечной радиации, расходная — из потери тепла земной поверхности за счет теплового излучения. Солнечная радиация доходит до земной поверхности прямо или рассеянно в виде электромагнитных волн (лучистая энергия Солнца). Это главный источник энергии для процессов, протекающих на земной поверхности и в атмосфере. Следовательно, в пределах пояса характерна относительная однородность климата, что отражается и на других компонентах природы (почвах, растительности, животного мира и др.).
На Земле выделяются следующие географические пояса: экваториальный, два субэкваториальных, два тропических, два субтропических, два умеренных, два субполярных, арктический и антарктический - всего 13. Форма и площади поясов зависят от множества факторов, основными из которых являются: рельеф, морские течения, близость моря. Наибольшая однородность присуща поясам над океаном.
Географические пояса делятся на географические (природные) зоны. Их выделение связано, в первую очередь, с неравномерностью распределения тепла и влаги на поверхности Земли. Они чаще вытянуты в широтном направлении (Евразия), но под влиянием орографических факторов или конфигурации материков могут иметь меридиональное направление (Северная Америка).
Идея широтной зональности впервые была высказана учеными античного времени (Евдокс, Аристотель, Эратосфен). Известно, что Эратосфен, который впервые предложил термин "география", составил сравнительно точную карту Земли, нанес на нее широтные полосы с разными "климатами" и попытался разделить Землю на физико-географические области. В дальнейшем идею поясности развивал Посидоний, выделивший 13 поясов, т. е. столько же, сколько выделяется и сейчас. Но они не являлись идентичными современным поясам, так как само представление о суше и море, вообще о Земле, было преимущественно гипотетическим, т. е. основанным на разных научных гипотезах, а иногда и фантазиях.
Большой вклад в развитие учения о географической зональности внесли В. В. Докучаев и Л. С. Берг. В основу учения о зонах природы В. В. Докучаев положил суждение о том, что каждая природная зона (тундра, тайга, степь, пустыня и другие зоны) представляет природный комплекс, в котором компоненты живой и неживой природы взаимосвязаны и взаимообусловлены. Это послужило основой классификации природных зон, разработанной Л. С. Бергом.
Дальнейшим развитием закона географической зональности стал периодический закон географической зональности, который был сформулирован в 1956 г. известными географами А. А. Григорьевым и М. И. Будыко. Суть периодического закона заключается в том, что географические зоны в разных широтах обладают рядом свойств, которые периодически повторяются (например, зона лесостепи и саванн, лиственных лесов умеренного пояса и лесов влажных субтропиков и т.д.) Согласно этому закону в основе дифференциации географической оболочки лежат: количество поглощенной солнечной энергии, (годовая величина радиационного баланса земной поверхности); количество поступающей влаги (годовая сумма осадков); отношение радиационного баланса к количеству тепла, необходимого для испарения годового количества осадков (радиационный индекс сухости). Величина индекса сухости в разных зонах колеблется от 0 до 4-5. Периодичность проявляется и в том, что величина индекса сухости близкая к единице повторяется между полюсом и экватором трижды.
Для этих условий характерна наибольшая биологическая продуктивность ландшафтов. Исключение составляют экваториальные леса (гилея).
Географическая зональность Земли в целом обусловлена воздействием двух факторов: лучистой энергией Солнца и внутренней энергией Земли. Если бы поверхность Земли была однородной, то зоны представляли бы собой правильные широтные пояса. Но в силу того, что в период длительного геологического развития Земли на ее пространствах протекали многочисленные процессы, действовали разные силы, образовывались разнообразные формы и неоднородный состав вещества, Земля приобрела очень сложное как внутреннее, так и поверхностное строение. Кроме того, для поверхности Земли характерно неравномерное распространение суши и моря, гор и равнин и т. д. Поэтому зональность имеет специфические черты и разную форму проявления. Это можно видеть на примере зонального распространения разных природных компонентов (климата, растительности, почв и др.).
Зональность осложняется разными местными условиями (условия увлажнения, литология, сложность рельефа и др.). В силу разных орографических условий на Земле выделяется высотная поясность. Широтная зональность лучше выражена на обширных равнинах, простирающихся на большие расстояния с севера на юг. Наиболее четко она прослеживается на континенте Евразия. Высотная поясность (синоним "высотная зональность") - это закономерная смена природных условий и природных комплексов с поднятием в горах снизу вверх.
Высотная поясность обусловлена, прежде всего, сменой климатических показателей (температуры, плотности воздуха, влажности, солнечной радиации и др.) при поднятии вверх. На высотную поясность влияют также экспозиция и крутизна склонов гор, удаленность от морей и океанов, широта местности. Высотные пояса при поднятии в горах снизу вверх сменяются в последовательности, близкой к смене широтных зон при продвижении от места расположения горного массива на север. Однако имеются и отклонения от данной аналогии. Например, такие высотные пояса, как альпийские луга и высокогорные пустыни, не имеют аналогов среди широтных зон.
Наряду с зональностью выделяют азональность или региональность.
Азональность означает распространение какого-либо географического явления вне связи с зональными особенностями данной территории. Основными причинами азональности являются геологическая структура, литологические и тектонические особенности, характер рельефа и т. д. При наличии указанных факторов крупные участки географической оболочки приобретают индивидуальные неповторимые черты, что усложняет ее структуру и нарушает схему зональности. Азональность наиболее часто и ярко проявляется в горах и предгорьях.
По отношению к почвам и растительности чаще употребляется термин интразональность (от лат. intra — внутри). Он означает распространение почв или растений на отдельных участках, образующих вкрапления вне связи с зональными особенностями данной территории. Они могут встречаться в пределах одной или нескольких географических зон без преобладания по площади. Например, сфагновые болота и луга в тундре и тайге и т. д.
Важной географической закономерностью является целостность географической оболочки. Суть ее заключается в том, что природные процессы, явления и компоненты (воды, растительность, почвы и т. д.) находятся в тесной взаимосвязи и изменение одного ведет к изменению других. Эта закономерность присуща как отдельным географическим объектам на небольших территориях (например, озеро, лесной массив, пойма реки и др.), так и всей географической оболочке, которая состоит из множества географических комплексов разного масштаба. Изменение одних природных комплексов вызывает изменение других, находящихся во взаимосвязи с первыми. Например, после осушения болота понижается уровень грунтовых вод не только на самом болоте, но и на прилегающих территориях. В результате меняется почва, видовой состав растений, активизируются эрозионные процессы на склонах, меняется микроклимат и т. д.
Суть географической закономерности круговорота вещества состоит в том, что всем природным комплексам от локальных до географической оболочки в целом присуща способность обмениваться веществом. Примером может быть круговорот химических элементов между почвой и растением в процессе его роста и отмирания, круговорот воды в природе, круговорот воздушных масс в атмосфере (между экватором и тропиками) и т. д. Круговорот вещества - очень важная закономерность, так как в результате его поддерживается генетическое единство живой и неживой природы, существует жизнь, получаются продукты питания и т. д.
Закономерность ритмичности природных процессов заключается в их повторяемости в течение суток (смена дня и ночи), года - (смена времен года). Сюда же относятся и сезонные изменения в природе. Установлены также глобальные закономерности колебаний климата, поверхностных и подземных вод. Доказано, что продолжительность циклов увлажнения планеты находится в пределах 1800-2000 лет. Согласно расчетам современный период развития Земли соответствует началу фазы повышенной увлажненности, которая началась после середины прошлого века и сопровождается обеднением суши водой и поднятием уровня океана.