Библиотека путешествий и приключений. На суше и на море 1982

На суше и на море 1982(22)

МАРШРУТАМИ ПЯТИЛЕТКИ

ЗЕМЛЯ: ВЗГЛЯД ИЗ КОСМОСА

Было время, которое называли эпохой Великих географических открытий. Благодаря космонавтике, развитию космических исследований Земли и Вселенной, нам кажется, нужно говорить о веке космического землеведения, которое позволит нам открыть много нового. Мы вступаем в эру великих космических открытий в природе.

А ведь, когда ушли в полет первые космические корабли, естествоиспытателям, занимающимся земными природными процессами, и даже тем из нас, кто владел различными дистанционными аэрологическими методами изучения Земли, космонавтика представлялась областью физико-математических и технических наук. Тогда мы еще плохо представляли, что космические полеты окажут такое существенное воздействие на естественные науки. Прошло совсем немного времени, как мы осознали громадное значение космических исследовании для современной географии, геодезии и картографии, геологии, метеорологии, океанологии, изучения водных ресурсов, исследования растительного покрова, агрономии, экологии и многих других направлений научной и хозяйственной деятельности. Словом, результаты полетов космических аппаратов—и пилотируемых, и работающих в автоматическом режиме — существенно влияют на все науки о Земле.

Большая обзорность поверхности Земли из космоса и одновременность наблюдения ее при различных физических состояниях открывают исследователю ряд новых явлений. Появилось прежде всего то, что мы называем ныне эффектом интеграции признаков, т. е. при наблюдении из космоса отдельные, разрозненные элементы на поверхности Земли приобретают определенную закономерность в размещении. Появилась возможность как бы просматривать глубины суши и океана из космоса. Существенное значение для исследований имеет возможность одновременно наблюдать быстро протекающие процессы в атмосфере, гидросфере, почвенно-растительном покрове Земли. Все это создает самые благоприятные предпосылки для развития естествознания, с использованием методов дистанционного зондирования Земли из космоса. Естественные науки обретают новый характер, так как космонавтика дает новые методы познания, открывает новые горизонты развития науки, позволяя перейти от описательного фиксирования фактов и явлений к точным качественным и количественным оценкам. Мы теперь вправе говорить о космическом природоведении и космическом землеведении.

Рисунок. Вынос мутных вод в Черное море. Снимок может быть использован для оценки поступления наносов

Новый этап развития естествознания не случаен. Он подготовлен всем ходом развития науки и техники. В целом условия перехода естествознания в новое состояние можно сформулировать следующим образом:

1. Человек и созданная им аппаратура для исследования вышли за пределы Земли; планомерно осваивается околоземное космическое пространство, регулярно посылаются аппараты к другим планетам. Появилась возможность обзорно осмотреть Землю со стороны, охватив ее одним взглядом. Стало ясно, как мала наша Земля во Вселенной и как неравномерно освоена она человеком, как ранима природа и как важно теперь новое развитие естествознания.

2. В свою очередь уровень развития естественных наук стал ныне иным. Естественные науки давно уже перешли от инвентаризации и описания отдельных явлений и процессов природы к установлению общих для данной науки законов развития природного объекта. Резко возросло количество приборов в науках о Земле, и все больше информации выражается числом и мерой.

3. Информация, получаемая подобным путем, достигает такого объема, что может обрабатываться лишь новыми автоматизированными средствами, с применением математических методов. Это позволяет быстро оперировать большими объемами знаний.

4. Человечество все отчетливее осознает ограниченность природных ресурсов планеты и вместе с тем испытывает всевозрастающую потребность в них. Отсюда необходимость брать от природы так, чтобы, максимально удовлетворяя потребности, наносить ей при этом минимальный ущерб.

Все это, вместе взятое, выдвигает перед естествоиспытателями новые задачи, заставляет осмыслить современный этап прогресса естествознания на новом рубеже развития человеческой мысли. Нам представляется, что пора поднять на новый уровень наши науки о Земле, и в частности такую комплексную науку, как землеведение.

Ранее под этим понимался раздел физической географии, изучающий географическую оболочку Земли в наиболее общих особенностях ее состава, структуры и развития. Однако значительный прогресс естественных наук в конце Прошлого—первой половине нынешнего столетия привел к их большой дифференциации, нарушив связи внутри наук. Естествознание лишилось возможности рассматривать многие земные явления в целом. А ведь наша планета развивалась на протяжении 3,5 млрд. лет как единое целое—с ее атмосферой, гидросферой, литосферой и биосферой. Космический обзор Земли позволил нам рассматривать природные тела и явления как единое целое во взаимосвязи и взаимообусловленности естественных процессов, т. е. позволил снова вернуться к землеведению, но уже на новой основе — к космическому землеведению. Под этим мы понимаем раскрытие космическими методами природных процессов Земли в их взаимосвязи, взаимообусловленности, диалектическом единстве и противоречии. Хотелось бы еще раз подчеркнуть, что космическое землеведение предполагает единство дистанционных и контактных методов. Явления, установленные из космоса, должны быть непременно подтверждены на Земле. В приложении к изучению природных процессов на Земле в обиход вошел довольно емкий термин — «наземно-космическая этажерка». Он включает в себя комплекс исследований Земли из космоса, с высотных и низколетающих аппаратов, а также дешифрирование полученных изображений, при необходимости сопровождающееся геофизическими и буровыми исследованиями глубин континента, а для океана— комплексом глубинного зондирования водной оболочки.

Рисунок. Обская губа. Благодаря четкому изображению гидрографической сети снимок может использоваться для уточнения общей площади бассейна водосбора, густоты к протяженности сети малых рек

Космическое землеведение—это не космическое природоведение. Последнее мы понимаем как науку более широкую, включающую в себя не только Землю, но и всю природу в целом. Космическое землеведение, как нам представляется,— одна из фундаментальных наук о земных процессах, направленных в конечном итоге на удовлетворение нужд человечества.

Как и у любой науки, у космического землеведения свои методы и цели исследований. Как уже говорилось, главный метод космического землеведения— сочетание всего многообразия дистанционных методов с наземными исследованиями.

Цели новой науки представляются нам в общем виде следующими.

Интеграция закономерностей всех естественных наук о Земле (космической геологии, океанологии, географии, экологии и т. п.) для установления закономерностей общих процессов, происходящих в атмосфере, гидросфере, литосфере, биосфере Земли, раскрытие взаимосвязи и взаимообусловленности этих процессов и явлений. Бесспорно, что в дальнейшем формулировки целей, задач, как и сами методы исследования, буду.т уточняться и развиваться...

Мы не только начнем понимать взаимосвязь между природными явлениями на Земле, но и ранжировать (классифицировать) их по степени важности, взаимозависимости и приоритетности.

Можно было бы привести немало примеров этой взаимосвязи и взаимозависимости. Опираясь на свой геологический опыт, я ограничусь одним примером зависимости геологического строения рельефа, почв, растительности, водного режима поверхности от глубинных процессов в недрах Земли.

Уже давно установлено, что литосфера Земли имеет глыбовое строение, состоит из отдельных блоков разного ранга. Глыбовые поднятия, возникшие в результате глубинных тектонических процессов, определяют геоморфологические особенности поверхности Земли, ее рельеф, почвенный и гидрологический режим, а вслед за этим—распределение растительности и биогеоценозов. Это прекрасно выражено во взаимосвязи растительного покрова Земли с почвенными, гидрологическими и геологическими структурами каждого крупного блока Земли. Такая зависимость доказана для Субарктики, тайги Сибири, пустынь Средней Азии, равнин европейской части страны. Причинно-следственная зависимость между двумя диалектически противоречивыми процессами—глубинными эндогенными, происходящими в недрах Земли, и процессами, обусловленными климатическими условиями, которые отражаются в характере рельефа, в почвах, во влажности, растительности,— устанавливалась и 'ранее. Но особенно ярко выявляется она при космических исследованиях.

Например, на карте разломов хорошо видно, что гидрографическая сеть континентов—прямое следствие глубинных геологических процессов в недрах планеты. Русла рек, особенно крупных,— это отражение разломной тектоники Земли. Все крупные реки текут по законам разломов. В некоторых разломных зонах располагаются сейсмоактивные районы. Многие крупные озера возникают на месте опусканий крупных блоков. Горы—результат интенсивных тектонических процессов, складчатости и поднятий, т. е. глубинных процессов. Значительные площади равнин, а иногда и болот образуются на отдельных блоках Земли, имеющих длительное устойчивое положение.

Рельеф Земли обусловлен взаимодействием внешних и внутренних сил планеты. Климатические условия, накладывающиеся на рельеф, влияют на распределение влаги, растительности, т. е. на то, что называют ландшафтом.

Рисунок. Центральная Камчатка. Хорошо видна гидрологическая сеть и крупные разломы земной коры. Снимок использован для выявления геологических структур района

Связь между геологическим строением отдельных участков Земли, обусловленная геологическими процессами, рельефом поверхности, созданным сочетанием эндогенных и экзогенных процессов в определенных природно-климатических зонах, распределением воды и суши, распространением растительного и животного мира, в общем виде известна давно. Но на открытие ее ушло несколько десятилетий работы больших коллективов естествоиспытателей, а космический взгляд, космические изображения дают возможность осознать эту закономерность за несколько десятков витков вокруг Земли. Теперь эту общую закономерность связи различных элементов поверхности нашей планеты нужно разрабатывать, детализировать и внутри ее искать новые количественные и качественные закономерности на новой основе космической информации, в виде фото или другого изображения всех этих элементов ландшафта.

Не исключено, что вскоре мы обнаружим связь между физическими свойствами Земли и распределением атмосферных явлений на ее поверхности. Статистические данные о частоте повторяемости облачности разной степени интенсивности в определенных частях Земли — пустынях, полярных и горных областях и даже зонах разломов и зонах с аномальной гравитацией — уже начинают накапливаться. Выявление связей атмосферных явлений с геологическими структурами и климатическими законами вполне вероятно, так как космические исследования позволяют изучить одновременно и быстро протекающие процессы, а автоматизированные системы обработки позволяют оперативно обрабатывать большие массивы информации.

Примеров, доказывающих пользу космических методов изучения Земли, достаточно. Пора от отдельных примеров переходить к планомерным комплексным исследованиям природных явлений и процессов. Нам представляется, что здесь открываются большие возможности. Автоматизированная обработка космических изображений с применением математических методов позволяет выразить математическим языком соотношение между различными элементами лика Земли и показать роль геологических, геоморфологических, биогеологических и других процессов, которые создали современную поверхность Земли. А от количественных оценок того или иного природного явления на поверхности мы можем переходить к оценке скорости его прохождения и продолжительности, т. е. в конечном счете получить уравнения природных процессов, раскрыть их закономерность, наметить прогнозы.

Такой представляется мне главная цель космического землеведения. Я, как геолог, рассматривал новое направление в естествознании — космическое землеведение— главным образом с позиций геолога, искал связь между геологическими, почвенными, биологическими процессами. Но возможна постановка и других, не менее крупных и важных задач. Опыт указывает на необходимость разработки космических методов в приложении к сельскому хозяйству, мелиорации, рыбному хозяйству.

Космическое землеведение видится мне как наука, состоящая из двух-трех ярусов знания, в основании ее классиче-, ские земные науки — геология, география, экология, океанология и т. д. На следующем этапе эти науки приобретают космические методы, становясь космическими геологией, географией, экологией и океанологией. Интеграция выводов этих отдельных космических земных наук даст новое научное направление— космическое землеведение, которое становится вершиной пирамиды наук о Земле.

Закончить я хочу тем, с чего начал. Приступая к освоению космоса, мы считали, что это прежде всего техническая проблема, но время показало: космонавтика—не только дитя НТР. Космонавтика сама положила начало революции в естествознании. Таким образом, на новом этапе сливаются в единый процесс познания технические и естественные науки, и в этом нам видится большое будущее развития человеческой мысли.

Космонавтика почти во всех направлениях человеческого знания производит ныне такие коренные изменения, что есть все основания говорить о космической революции в технике и науке. Мы, вероятно, еще не в полной мере осознали тот новый этап познания, на который выводит нас космонавтика, и не сделали еще соответствующих выводов.

Александр Сидоренко, академик

Рисунок. Очаги лесных пожаров и выгоревших участков растительности в Западной Сибири. Снимки со спутников системы «Метеор», опубликованные в журнале «Природа», № 11, 1980 г.

КОРОТКО О РАЗНОМ

Четвероногие вездеходы

В министерстве, отвечающем в Индия за почтовые перевозки, предусмотрены статьи расходов на комбикорма, сено, ветки деревьев и каменную соль. Дело в том, что в труднодоступные районы страны доставка писем и посылок невозможна с помощью железнодорожных вагонов или автомобилей. В джунглях, горных и пустынных районах эта работа поручена живым вездеходам—слонам, верблюдам и мулам. И они перевозят почтовые грузы, которые по общему весу соперничают с теми, что перевозятся механизированными средствами транспорта.

Снова о падающей башне

Несмотря на огромное количество проектов по выпрямлению падающей Пизанской башни, ни один из них до сих пор не одобрен. О судьбе этого сооружения высказываются самые различные мнения. Некоторые специалисты считают, что положение ее стабилизировалось. Другую мысль проводит профессор Паоло Брунетто. Он утверждает, что башня обрушится через 23 года и 8 месяцев. Его диагноз базируется на самых последних измерениях скорости наклона башни за год.