Представления о геосферах в классической науке

Введение

Различные науки о Земле достигли уже такого уровня, когда становится все более актуальной задача рассмотрения всей нашей планеты в целом.

Земля входит в состав системы, где центром является Солнце, в котором заключено 99,87% массы всей системы. Характерной особенностью всех планет Солнечной системы является их оболочечное строение: каждая планета состоит из ряда концентрических сфер, различающихся составом и

состоянием вещества. Земля и окружающая ее среда сформировались в результате закономерного развития всей Солнечной системы. Около 4,7 млрд. лет назад из рассеянного в протосолнечной системе газопылеватого вещества образовалась планета Земля. Как и другие планеты, Земля получает энергию от Солнца, достигающую земной поверхности в виде электромагнитного излучения. Солнечное тепло — одно из главных слагаемых климата Земли, основа для развития многих геологических процессов. Огромный тепловой поток исходит и из глубины Земли. По новейшим данным масса Земли составляет 5,98 • 1021 т, объем - 1,083-1012 км3, площадь поверхности ~ 510 млн. км2. Размеры, а следовательно, и все природные ресурсы нашей планеты ограничены.

Форма Земли близка к шару, сплюснутому у полюсов. Такую форму называют сфероидом. Средний радиус 3емли равен 6371 км, при этом экваториальный радиус составляет 6378 км, а полярный—6357 км. В связи с тем, что земная поверхность усложнена глубокими океаническими впадинами и высокими горными хребтами, эту истинную, присущую только Земле форму, назвали геоидом.

На основании изучения характера распространения сейсмических волн, определения массы и плотности Земли, распределения водного и воздушного пространства установлено, что наша планета имеет неоднородное строение и так же, как другие планеты Солнечной системы, состоит из концентрических оболочек (геосфер) — внутренних и внешних.

К внутренним геосферам относятся: ядро, мантия и литосфера, к внешним - магнитосфера, гидросфера, атмосфера и биосфера.

Одним из самых важных элементов будущей теории Земли, несомненно, явится сложная проблема взаимодействия друг с другом различных геосфер.

Представления о геосферах в классической науке

Оболочечное строение Земли было установлено в глубокой древности. В виде эмпирического обобщения этот факт выступал уже в античной науке, а более отчетливое выражение он нашел в концепциях Р. Декарта, Г. Лейбница, Ж. Бюффона, А. Гумбольдта, Э. Зюсса и др. Зюсс явился создателем классической теории оболочечного строения Земли в той общей форме, которая легла в основу дальнейшего развития наук о Земле. В. И. Вернадский стал теоретиком современного, отчасти уже неклассического учения о таксономии, структуре, строении и взаимодействии геооболочек и геосфер как атрибутивных компонентов Земли. До настоящего времени основой геосферной проблематики остается разработка таксономии геосфер и оболочек, которая составляет контур всего геономического знания. Проведенная попытка таксономии геосфер и оболочек (Круть, 1973) показала исключительную ее сложность и трудность для восприятия. В предлагаемом изложении мы подойдем к той же проблеме двумя путями — историческим в этой главе и систематическим в следующих главах.

Геосферами будем называть главные компоненты и элементы Земли как целостной системы (соответственно и ряда других планетных тел), которые выделяются на разных уровнях ее организации. Геосферы представляют собой концентрические тела, частично образующие оболочечную структуру — геооболочки. В их пределах интегрально и дифференциально взаимодействуют геофизические, геохимические, геологические, географические и биологические объекты. В принимаемом значении геосферы это — тела-системы, а не просто области распространения, что часто смешивается.

Оболочечная структура мира нашла отражение во многих мифах древности, в которых Земля и Космос рассматривались в единой системе. Сходные мотивы этого рода проходят в сказаниях Индии, Китая, Вавилона, Египта и др. По древнегреческой космологии из первоначального Хаоса организуются Земля и Небо, в зияющей пустоте между которыми возникают различные природные объекты, включая органический мир.

В натурфилософии Анаксимандра (VI в. до н. э.) сферическую структуру образуют земля, вода, воздушный слой, огненная сфера. В гераклитовской динамической картине мира сферы циклически взаимопревращаются в круговороте циклического года. Не менее древнее пифагорейское учение о шарообразной Земле и гармонии небесных сфер детализируется Парменидом в виде сложной системы концентрических венцов. У Анаксагора, Эмпедокла, Левкиппа, Демокрита (V в. до н. э.) прослеживаются представления о происхождении главных сфер из атомного вихря. Платон (IV в. до н. э.) рассматривает Космос как живое целое, главные элементы-стихии которого (огонь, земля, вода, воздух) характеризуются специфическими формами и сложными пространственными отношениями; так, огненная сфера пронизывает небо и землю в виде светового столпа.

Аристотель ищет причину сферической структуры Земли и ее окружения в стремлении каждой из четырех стихий к «естественному месту» (о занявшей высшее положение сфере огня сохранилась память в слове «эмпйрейский», употреблявшемся поэтами многих веков); он добавляет также пятую сферу-субстанцию, которая проникает все другие, — эфир. Аристотелевская концепция внешних сфер нашла продолжение в расходящихся направлениях: 1) александрийской астрономии при уст