История исследований Начальный этап Наиболее древниекартографические изображения Земли созданы в Египте и Вавилонии в 3-1 тыс.до н. э. В 7 в. до н. э. в Месопотамии карты изготавливались на глиняныхтабличках. Чисто умозрительные представления об окружающем мире содержатсяв источниках - оставленных народами Древнего Востока. Однако, в этотпериод представления о Земле в основном определялись мифами и легендами.Ранняя античность (6-1 вв. до н. э.) Наибольших достижений в этот периоддостигли ученые Древней Греции, стремившиеся дать представление о Земле вцелом. Первую попытку создать карту всей Земли осуществил Анаксимандр, помнению которого представляет собой цилиндр (окруженный небеснойсферой), вокруг морского бассейна располагается суша, в свою очередь,опоясанная водным кольцом. Одна из первых географических работ -"Землеописание" Гекатея Милетского сопровождалась, по-видимому,географической картой, на которой кроме Европы и Азии, были показаныизвестные древним грекам моря: Средиземное, Черное, Азовское, Каспийское,Красное. Гекатей впервые ввел понятие ойкумены. Между 350 и 320 до н. э.Питеас (Пифей) достиг берегов Западной Европы, открыв Британские иИрландские острова. Ему принадлежит верное наблюдение о связи приливов иотливов в океане с движениями Луны. Предположение о шарообразности Земливпервые, по-видимому, было сделано Пифагором. Опытные мореплаватели,древние греки, обратили внимание на то, что при приближении корабля кнаблюдателю сначала видны паруса и только потом весь корабль, чтосвидетельствовало о сферичности планеты. В развитие этих представленийГераклитом была высказана идея о вращении Земли вокруг своей оси. В 340 дон. э. в книге "О небе" Аристотель привел доказательства шарообразностиЗемли: при лунных затмениях всегда отбрасывает на Луну круглую тень,а Полярная звезда в северных районах располагается выше над горизонтом,чем в южных. Оценив разницу в кажущемся положении Полярной звезды в Грециии в Египте Аристотель вычислил длину экватора, которая, однако, оказаласьпримерно вдвое больше реальной. Впервые достаточно точно диаметр земногошара определил Эратосфен на основе простого опыта - по разнице высотыСолнца в городах Сиена и Александрия, лежащих на одной полуденной линии, ирасстоянию между ними. Измерение выполнялось во время летнегосолнцестояния, вычисленная длина диаметра отличалась от действительнойтолько на 75 км. Геометрические принципы, которыми он пользовался, легли воснову градусных измерений Земли. Почти все труды этого ученого несохранились, о них известно по трудам более поздних греческих авторов. Во2 в. до н. э. древнегреческими учеными были введены понятия географическойшироты и долготы, разработаны первые картографические проекции, на которыхпоказывалась сетка параллелей и меридианов, предложены методы определениявзаимного расположения точек на земной поверхности. Античные ученыеобратили внимание на изменение поверхности Земли с течением времени врезультате действия воды и внутренних сил Земли, особенно вулканическихпроцессов. Эти идеи позднее легли в основу геологических концепцийнептунизма и плутонизма. Поздняя античность (1-2 вв.) В первые десятилетия1 в. утвердилась идея о шарообразности Земли. Уровень знаний об окружающеммире этого периода характеризует выдающийся труд Плиния Старшего"Естественная история" в 37 книгах, содержащая сведения по географии,метеорологии, ботанике, минералогии, а также истории и искусству.Своеобразным итогом географических знаний античности служит "География"Страбона в 17 книгах, где довольно подробно описаны Кавказ и Боспорскоецарство. Книга должна была служить практическим пособием для полководцев,мореплавателей, торговцев и поэтому содержала многочисленные бытовые иисторические сведения. Страбон высказал мнение о том, что в неизвестномокеане между западной оконечностью Европы и Восточной Азией вероятно лежатнесколько континентов и островов. Не исключено, что это предположение былоизвестно Х. Колумбу. Во 2 в. Птолемей в труде "География" дал сводкугеографических сведений, включающую карту мира и 16 областей Земли. Он ужевысказал предположение о центральном положении Земли во Вселенной(геоцентрической системе мира). В этот период наряду с правильнымипредставлениями, основанными на открытиях ученых, путешественников икупцов, были распространены легенды о неизвестных или исчезнувших областяхи странах, например Атлантиде. Средние века (конец 8-14 вв.) В 8-10 вв.викинги, совершавшие завоевательные походы, открыли Гренландию и первымииз европейцев достигли Северной Америки (так называемую страну Винланд,Маркланд, Хелуланд). В 9-11 вв. исследования неизвестных для европейцевземель, выполненные арабскими учеными и путешественниками (Масуди,Мукаддаси, Якуби), стали важным источником для изучения Востока. Бирунипервым на Среднем Востоке предположил, что движется вокруг Солнца.Он привел много интересных для своего времени топографических игеографических наблюдений, а также геологических и минералогическихсведений. В 12-13 вв. путешествия Плано Карпини и Марко Поло позволилисоставить представление о Центральной, Восточной и Южной Азии. Великиегеографические открытия (15 - середина 17 вв.) Усовершенствованиеприборов, позволявших ориентироваться в океане (компас, лаг, астролябия),создание морских карт, а также потребность в новых торговых связях,способствовали Великим географическим открытиям. Результаты этих открытийокончательно прояснили вопрос о шарообразности земли, прямымдоказательством которой послужило кругосветное путешествие Ф. Магеллана вначале 16 в. Плавания Х. Колумба, Васко да Гамы, А. Веспуччи и другихмореплавателей в Мировом океане, путешествия русских землепроходцев вСеверной Азии позволили установить контуры материков, а также описатьбольшую часть земной поверхности, животный и растительный мир Земли. Вэтот же период предложенная польским ученым Н. Коперникомгелиоцентрическая система мира ознаменовала начало новой эпохи вестествознании. Научный этап исследования Земли Первый период (17 -середина 19 вв.) Этот этап характеризуется широким использованиемфизических, математических и инструментальных методов. Открытие И.Ньютоном закона всемирного тяготения во второй половине 17 в. привело квозникновению идеи о том, что представляет собой не идеальный шар, асплющенный у полюсов сфероид. Исходя из предположений о внутреннемстроении Земли и основываясь на законе всемирного тяготения, Ньютон и Х.Гюйгенс дали теоретическую оценку величины сжатия земного сфероида иполучили столь различные результаты, что возникли сомнения всправедливости гипотезы о земном сфероиде. Чтобы рассеять их, ПарижскаяАкадемия наук в первой половине 18 в. направила экспедиции в приполярныеобласти Земли - в Перу и Лапландию, где были выполнены градусныеизмерения, подтвердившие верность идеи о сфероидичности Земли и законавсемирного тяготения. Р. Декарт и Г. Лейбниц впервые рассмотрели Землю какразвивающееся космическое тело, которое первоначально было в расплавленномсостоянии, а затем охлаждалось, покрываясь твердой корой. Расплавленная была окутана парами, которые затем сгустились и создали Мировойокеан, его воды частично ушли в подземные пустоты, создав сушу.Возникновение гор на Земле Р. Гук, Г. В. Рихман и другие связывали сземлетрясениями, либо с вулканической деятельностью. М. В. Ломоносов такжеобъяснял образование гор "подземным жаром". Открытия, исследования и идеи17 - первой половины 19 вв. подготовили почву для возникновения комплексанаук о Земле. К важнейшим из них относится, в частности, открытие У.Гильберта, заключающееся в том, что в первом приближении являетсяэлементарным магнитом. Ломоносов предположил, что значение силы тяжести наземной поверхности определяется внутренним строением планеты. Он же однимиз первых предпринял попытку измерить вариации ускорения силы тяжести, атакже совместно с Г. В. Рихманом исследовал атмосферное электричество. Вэтот же период была развита теория маятника, на основе которой сталипроизводиться достаточно точные определения силы тяжести, разработаныметеорологические приборы для измерения скорости ветра, количестваосадков, влажности воздуха. А. Гумбольдт установил, что напряженностьземного магнетизма меняется с широтой, уменьшаясь от полюса к экватору,разработал представления о закономерном распределении растительности наповерхности Земли (широтная и высотная зональность). Он одним из первыхнаблюдал магнитную бурю и обобщил накопившиеся к первой четверти 19 в.данные о строении Земли. Для изучения прохождения в земле сейсмическихволн Малле в 1851 осуществил первое искусственное землетрясение (взрываяпорох и наблюдая распространение колебаний на поверхности ртути в сосуде).В 1897 Э. Вихерт, основываясь на результатах изучения состава метеоритов ираспределении плотности в недрах планеты, выделил в Земле металлическоеядро Земли и каменную оболочку. В этот период установлена возможностьопределения относительного возраста пород по сохранившимся в них остаткамфлоры и фауны, что позволило позднее построить геохронологическую шкалу,осуществить палеореконструкции положения материков и океанов в разныегеологические эпохи, изучать историю геологического развития Земли. Второйпериод (середина - конец 19 в.) В это время происходило углубление знанийо строении нашей планеты на основе развивающихся магнитного,гравиметрического, сейсмического, электрического и радиометрическогометодов геофизики. Среди геологов получила широкое распространениеконтракционная гипотеза. В 1855 английский астроном Эйри высказалпредположение о равновесном состоянии земной коры (изостазии),подтвердившееся в 20 в. при изучении глубинного строения гор, когда былоустановлено, что более высокие горы имеют более глубокие корни. Третийпериод (первая половина 20 в.) Начало века было отмечено крупными успехамив исследовании полярных областей Земли. В 1909 Р. Пири достиг Северногополюса, в 1911 Р. Амундсен - Южного. Норвежские, бельгийские, французскиеи русские путешественники обследовали приполярные области, составили ихописания и карты. Позднее начато планомерное изучение этих областей спомощью антарктических научных станций и дрейфующих обсерваторий "Северныйполюс". В первой половине 20 в., благодаря дальнейшему усовершенствованиюгеофизических методов и, особенно, сейсмологии, были полученыфундаментальные данные о глубинном строении Земли. В 1909 А. Мохоровичвыделил планетарную границу раздела, являющуюся подошвой земной коры. В1916 сейсмолог Б. Б. Голицын зафиксировал границу верхней мантии, а в 1926Б. Гутенберг установил в ней наличие сейсмического волновода(астеносферы). Этот же ученый определил положение и глубину границы междумантией Земли и ядром. В 1935 Ч. Рихтер ввел понятие магнитудыземлетрясения, разработал совместно с Гутенбергом в 1941-45 Рихтера шкалу.Позднее на основе сейсмологических и гравиметрических данных быларазработана модель внутреннего строения Земли, которая остаетсяпрактически неизменной до наших дней. Начало 20 в. ознаменовалосьпоявлением гипотезы, которой в дальнейшем было суждено сыграть ключевуюроль в науках о Земле. Ф. Тейлор (1910), а вслед за ним А. Вегенер (1912)высказали идею о горизонтальных перемещениях материков на большиерасстояния (дрейфе материков), подтвердившуюся в 1960-х гг. после открытияв океанах глобальной системы срединно-океанических хребтов, опоясывающихвесь земной шар и местами выходящих на сушу (см. Рифтов мировая система).Выяснилось также, что земная кора под океанами принципиально отличается отконтинентальной коры, а мощность осадков на дне увеличивается от гребнейхребтов к их периферии. Были закартированы аномалии магнитного поляокеанского ложа, которые имеют удивительную, симметричную относительноосей хребтов структуру. Все эти и другие результаты послужили основаниемдля возврата к идеям дрейфа континентов, но уже в новой форме - тектоникиплит, которая остается ведущей теорией в науках о Земле. Значительныйобъем новой информации, особенно о строении атмосферы, был получен врезультате исследований глобальных геофизических процессов во времямаксимальной солнечной активности, проводившихся в рамках Международногогеофизического года (1957-58) учеными 67 стран. Четвертый период (втораяполовина 20 в.) Развитие методов радиометрического датирования горныхпород во 2-ой половине 20 в. позволило уточнить возраст планеты. Началосьинтенсивное развитие спутниковой геофизики. На основе измерений с помощьюспутников была изучена структура магнитосферы, а также выявлено наличиерадиационных поясов вокруг Земли. В конце 1970-х гг. с помощьюгеодезических спутников (GEOS-3), оснащенных высокоточными радарнымиальтиметрами, удалось достичь существенного прогресса в изучении геоида.Наряду со спутниковой геодезией широкое развитие получили методы изученияатмосферных процессов со спутников - спутниковая метеорология, чтозначительно повысило точность метеорологических прогнозов. С 1968 ведетсямеждународная программа глубоководного бурения в Мировом океане, пробуренооколо 2000 скважин, получено более 182 км керна. Это позволило существеннопродвинуться в понимании тектонического строения, в палеоокеанографии иосадконаполнении океанских бассейнов. На континентах изучение глубинногостроения Земли ведется с помощью сверхглубокого бурения, достигшего в 1984глубины свыше 12 км (Кольская сверхглубокая скважина).Для изучениямаксимальных глубин океана стали использоваться обитаемые глубоководныеаппараты. В 1960 швейцарец Ж. Пиккар и американец Д. Уолш в батискафе"Триест" достигли дна Марианского желоба - самого глубокого места Мировогоокеана (11022 м). С 1980-90-х гг. подводные аппараты с человеком на бортушироко используются для выполнения геологических, гидрологических ибиологических наблюдений в глубинах океана. С 1980-90-х гг. развиваетсягеофизическая томография, с помощью которой построены сейсмические разрезынижней и верхней мантии, что в совокупности с геотермическими и другимигеофизическими данными позволило осуществить качественное и количественноемоделирование мантийной конвекции - циркуляционного перемещения веществамантии. Запуски межпланетных космических аппаратов к Меркурию, Марсу,Венере, а также к более отдаленным планетам позволили также углубитьзнания о строении и эволюции Земли на основе сравнительного изученияпланет (сравнительная планетология). Полученные данные вместе сосведениями о структуре земной коры и глубинных недр планеты послужилиосновой для разработки моделей развития Земли, начиная с момента ееобразования из протопланетного облака.






Ссылка на выделенный текст