[nggallery id=373]
Одним из самых зрелищных фотоконкурсов в мире является National Geographic Photography Contest, в котором может принять участие любой житель планеты Земля. Ежегодно в его рамках представляются самые захватывающие и невероятные фотографии дикой природы.
Давайте посмотрим на самые лучшие фотографии этого года, которые в полной мере отражают всю красоту и многогранность нашей планеты:
 |
1. Марс |
Климат: Марс находится на границе так называемой «зоны жизни» (она же обитаемая зона). Это значит, что если бы каким-то волшебным образом Земля оказалась на орбите Марса, то она получала бы от Солнца ровно столько тепла, сколько необходимо для существования океанов из жидкой воды на экваторе. Однако из-за крайне разряженной атмосферы моря и реки на Марсе просто не могут существовать: вода частично замерзает, частично испаряется из-за низкого давления. Основная часть воды сконцентрирована под поверхностью планеты в районах полюсов. Тем не менее, видимые из космоса полярные шапки Марса состоят по большей части не из водяного льда, а из замерзшего углекислого газа, температура замерзания которого значительно ниже воды. Читать дальше>>
Колоссальное извержение вулкана Санторини, находящегося на одноименном острове, сыграло немаловажную роль в изменении атмосферы на нашей планете. На фотографии Вы видите жерло вулкана Санторини с высоты птичьего полета.
В 1999 г. Майк Бейли из Королевского университета Белфаста предложил радикально новую трактовку данных, полученных при сопоставлении дендрохро-нологических шкал по всему миру. В общей картине Бейли удалось разглядеть как минимум четыре ощутимых экологических катаклизма, каждый из которых длился по четыре-пять лет. Самое необычное, что эти катаклизмы происходили везде одновременно. Один из них связывали с Санторини: извержение вулкана в 1628 г. до н.э. (см. рис. 1). Теперь Бейли идентифицировал и другие сходные по масштабам — в 2345 г. до н.э., 1159 г. до н.э. и 536 г. н.э., а также, возможно, в 207 г. до н. э. и 44 г. до н. э. Сильно не повезло тем, кто жил в те лихие времена. Четыре-пять засушливых или холодных лет и последующие неурожаи грозили поставить любое сообщество на грань исчезновения. Что там говорить, даже нам в наш технологический век пришлось бы туговато.
Рис. 1. Кривые годичных колец у дубов, росших в Гэрри-Бог (Северная Ирландия) во время событий 1628 г. до н.э.
Однако сложно представить, что могло послужить причиной таких продолжительных катаклизмов. Совпадение их по времени в разных частях света означает, что события эти носили глобальный характер, а поскольку спад 1628 г. до н.э. приписывался извержению Санторина, первоначально предположили, что и в остальных случаях виноваты вулканы.
Теперь принято считать, что извержение не может спровоцировать катастрофические глобальные последствия подобного масштаба. Разумеется, супервулканы, например Йеллоустоунская кальдера в США, оказывали огромное влияние на окружающую среду, однако большинство извержений, даже таких катастрофических, как извержение Санторина, вряд ли способны вызвать продолжительный глобальный спад температуры на несколько градусов, о котором свидетельствуют годичные кольца. Кроме того, за исключением 1628 г. до н.э. истории не известны вулканические извержения, которые бы совпадали по времени с изменениями климата, которые выявил Бейли.
Обратившись к историческим источникам, описывающим события вокруг соответствующих дат, он выдвинул неожиданное предположение: кометы.
Иллюстрация, представляющая схематичное строение любого супервулкана
Земля ежесуточно подвергается бомбардировке космической пылью. Именно ее мы принимаем за падающие звезды, когда она сгорает в земной атмосфере. Однако ключевой вопрос в том, какова вероятность достичь земной поверхности для более крупных объектов, попадающих к нам из космоса. Упадут они на землю или взорвутся в воздухе, накрыв взрывной волной гигантские территории?
Последствия падения Тунгусского метеорита. Фотография сделана одним из членов экспедиции Л. Кулика, 1927 год
За наглядным примером бед, которые может повлечь появление незваного гостя из космоса, далеко ходить не надо — это падение Тунгусского метеорита в Сибири. Здесь 30 июня 1908 г. астероид около 40 м в поперечнике взорвался в 8 км от Земли. Взрыв опустошил территорию площадью свыше 2100 км2, повалив около 80 млн деревьев. Кратера не было. Европейцы наблюдали тогда необычайно светлую ночь, однако подходящего объяснения этому не нашли. Событие вошло в анналы только благодаря тому, что один бесстрашный исследователь отправился на пораженную территорию непосредственно после взрыва и зафиксировал увиденное на бумаге и на пленке.
Облако Оорта – основной источник всех комет, летящих к Земле
Однако, чтобы вызвать глобальное похолодание в указанных Бейли масштабах, потребовался бы метеорит куда крупнее Тунгусского. А вот кометам, состоящим из камня и льда, устроить такой катаклизм вполне по силам, считает Бейли. От астероидов, каменных или металлических, этого сложно ожидать. Бейли описывает кометы как «психопатические ледяные шары», которые мчатся со скоростью от 20 до 50 км в секунду. Большинство из тех, которые мы замечаем с Земли, попадают к нам с задворок Солнечной системы — либо из пояса Койпера за Нептуном, либо из еще более дальнего облака Оорта. Периодически их выбивает с насиженных мест, и они устремляются по новой орбите, которая может вести к пересечению с Землей. К счастью, большинство из них перехватывается Юпитером, самой крупной планетой нашей Солнечной системы, и его мощное поле притяжения служит нам отличным щитом. Например, в 1994 г. на южное полушарие Юпитера обрушился самый мощный кометный удар из когда-либо наблюдавшихся или прогнозируемых. С планетой столкнулись около 20 фрагментов кометы Шумейкеров-Леви 9. Сила удара одного осколка шириной всего 3 км в поперечнике равнялась 6 млн мегатонн — это в 600 раз больше, чем весь ядерный потенциал Земли.
Комета Шумейкеров-Леви 9 представляла собой группу космических тел, шедших друг за другом цепочкой
Однако для глобального похолодания вовсе не требуется прямой удар. Когда комета облетает вокруг Солнца, часть льда и пыли, испаряясь, образует за ней газовое облако, так называемый хвост. По последним данным, комета большей частью состоит из камня и пыли, а не льда. Эта пыль из достаточно широкого хвоста может попасть в земную атмосферу и, препятствуя проникновению солнечных лучей, вызвать похолодание. Что, несомненно, приведет к неурожаям, голоду, болезням и гибели людей. При этом кратера от удара не останется.
|
Автор: Admin |
2012-10-07 |
|
Ваша компания занимается строительством домов, и Вы находитесь в постоянном поиске надежного поставщика отопительных систем? Тогда прямо сейчас вбейте в поисковую строку Гугла запрос: «запорная арматура прайс «, который пренепременно приведет Вас на сайт kupiteplo.com, где Вы сможете приобрести все необходимое Вам по самым выгодным для Вас ценам!
Размывая юрские толщи горные реки создают удивительные по красоте ландшафты
Если мы отправимся в путешествие по долине реки Чепси, то недалеко от села Фанагорийское следует сделать первую остановку. Чем же примечательно это место? Спустившись к руслу, внимательно присмотримся к бесчисленным валунам, которые так идеально вписываются в окружающий ландшафт. Облизанные водой серые камни — юрские известняки. Образовались они на дне неглубокого моря, на северной окраине океана Тетис, из коралловых рифов, раковин моллюсков и извести, растворенной в морской воде. У нас появился прекрасный шанс познакомиться с обитателями легендарного океана, населявшими его более 150 млн. лет назад.
Это было время расцвета самого необычного, что когда-либо существовало на Земле. Появились новые, странные формы двустворчатых и брюхоногих моллюсков. Например, нериней (брюхоногие моллюски) обзавелись башенковидными раковинами, достигавшими внушительных размеров. Высота такой башенки могла доходить до полуметра, а вес моллюска при этом составлять около 3 кг. Необычна нерииея тем, что имела такое строение раковины, при котором внутри почти не оставалось места для нее самой.
Если бы у нас появилась возможность вынуть моллюска из раковины, то мы увидели длинный, сужающийся к одному концу, продольно-гофрированный шнурок. Из всех известных гастропод больше ни у кого нет такого причудливого строения мягкого тела. Название свое нериней получили в честь морского старца Нерея, сына Геи (Земли) и Понта (Моря), которого древние греки считали обитателем тихих и глубоких вод. Но вот неринеи-моллгоски явно отличались предпочтениями, заселяя неспокойные рифовые мелководья. От того и обладали большими прочными раковинами, которые позволяли противостоять сокрушительной силе волн.
Юрский период
Это этап в истории Земли продолжительностью в 73 миллиона лет, занимающий в геохронологической шкале отрезок от 225 до 152 млн лет назад.
Юрский период получил свое название по известняковым холмам Юра, расположенным на границе Фракции и Швейцарии. Эти известняки образовались из осадков, скопившихся на дне мелких морей, покрывавших Западную Европу в то далекое время. В этих породах в больших количествах находят ископаемые остатки морских организмов, большей частью аммонитов. Юрский период (в геологии — система)делят на три части: ранне-, средне-, и позднеюрский периоды (в геологии, соответственно: нижне-, средне-, и верхнеюрская системы). В горячем Ключе присутствуют средне-и верхнеюрские отложения.
Зимой, на водопаде Кесух, вырастают ледяные сталактиты высотой с трехэтажный дом
Брюхоногие
Гастроподы или просто улитки, как и двустворчатые моллюски, являются очень разнообразной группой мягкотелых животных, населяющих пресные, солоноватые и морские бассейны. Первые представители этой группы известны из кембрия, их массовое развитие началось в юрском периоде и достигло расцвета лишь в кайнозое. Тело животного делится на голову, ногу, висцеральный мешок и мантию. Мантия имеет особенное значение, поскольку она выделяет карбонат кальция, необходимый для постройки раковины, а ее специальные волокна выделяют пигментное вещество. И сегодня в Горячем Ключе можно встретить разнообразных представителей этой древней группы.
Заводя разговор о рифах, следует отметить, что эти юрские постройки были вполне похожи на современные. Возводили их склерактинии. Это были развитые формы кишечнополостных, намного совершеннее своих исторических предшественников кораллов-ругоз.
Продолжая путешествие по юрскому периоду Горячего Ключа, поднимемся выше по течению р. Чепси. Добравшись до ее правого притока – ручья Кесух, сделаем следующую остановку. Круто уходящее вверх ущелье завалено огромными глыбами известняка, достигающих порой внушительных размеров с целый дом. Это настоящий парк юрского периода. В плотных серых глыбах можно встретить отпечатки раковин обитателей Тетиса.
Брюхоногие моллюски — нериней были основными обитателями коралловых рифов неглубокого морского бассейна, занимавшего территорию Горячего Ключа около 155 млн лет назад. В известняках р. Чепси встречаются довольно крупные раковины, обладатели которых, достигали при жизни веса в два-три килограмма
В одной из таких глыб была сделана редкая находка — окаменелая раковина нериней, размер которой при жизни составлял более 30 см. При таких габаритах весить моллюск должен был не менее одного килограмма. Недалеко от реки Чепси находится ручей Ялтухов (правый приток Псекупса), в среднем его течении обнажаются титонские известняки. Глядя на них, появляется ощущение, что серые валуны исписаны загадочными символами. Так выглядят многочисленные фрагменты раковин брахиопод и моллюсков, замещенные белым кальцитом.
У подножия горы Кочканова сливаются Псекупс и Сосновая Щель
Последним объектом нашего путешествия по юрскому периоду будет подножие горы Кочканова, где река Сосновая Щель сливается с Псекупсом. На протяжении долгого времени бурные потоки совершали свою разрушительную работу, шаг за шагом вгрызаясь в древние толщи. В результате, в русле Сосновой Щели накопились большие массы известняков, в которых можно обнаружить ископаемую морскую фауну.
Сложившиеся к концу юрского периода благоприятные условия, позволили неринеям раздвинуть свой ареал обитания на сотни километров вдоль северного мелководья Тетиса.
Слева — неринея из Горячего Ключа; справа — неринея с плато Лаго-Наки
Ручей Кесух
Необычайной красоты природный памятник — ручей Кесух. Протяженность ручья невелика но, тем не менее, он занимает достойное место в списке достопримечательностей Горячего Ключа. Дно тесного ущелья завалено огромными валунами известняка. Со всех сторон его амфитеатром окружают непреступные скальные обнажения, сходящиеся в центре нависающим 15 метровым карнизом одноименного водопада. В летний зной водопад струится тонкой струйкой, подымая туман брызг, но стоит пройти дождю и с вершины карниза устремляется мощный поток, сметающий все на своем пути.
|
Автор: Admin |
2012-08-08 |
|
Если Ваш японский железный конь прихворал, а запчастей на него просто не водиться в фирменных магазинах, тогда остается одно место, где можно разжиться заветной деталькой по вкусной цене — разборка мотоциклов Go-moto, веб адрес которой www.go-moto.ru. Выбрать из представленных списков нужную деталь, Вы можете незамедлительно сделать онлайн-заказ и получить ее уже через несколько часов.
Если Ваш японский железный конь прихворал, а запчастей на него просто не водиться в фирменных магазинах, тогда остается одно место, где можно разжиться заветной деталькой по вкусной цене — разборка мотоциклов Go-moto, веб адрес которой www.go-moto.ru. Найдя нужную деталь, Вы можете незамедлительно сделать онлайн-заказ и получить ее уже через несколько часов.
Наши знания о естественных причинах изменений климата неполны. Как уже говорилось в предыдущих статьях, у ученых нет единого мнения относительно масштабов влияния солнечной активности на климат. То же самое касается солнечных пятен, которые время от времени также оказываются в центре внимания в связи с вопросом о причинах изменчивости климата.
В принципе низкочастотные колебания климата могут быть вызваны тремя разными процессами:
1. Внешний импульс. Этот аспект находится в центре внимания знаменитой теории сербского астронома Милутина Миланковича (1889-1958), Данная теория объясняет ледниковые периоды временными вариациями параметров орбиты Земли. Сегодня нам известно, что эти циклы могут объяснить лишь некоторую часть последовательности ледниковых периодов и потеплений. К внешним факторам также относятся космические и особенно солнечные процессы и изменения топографии Земли.
Вплоть до 1950-х годов внешние импульсы считались единственным объяснением изменений климата*.
2. Внутренняя «детерминистская» динамика, вызванная, в частности, (нелинейными) взаимодействиями внутри системы, может порождать очень любопытные временные зависимости и климатические типы. Впервые на это обратили внимание после сенсационного открытия американского метеоролога Эдварда Лоренца. К этой категории явлений относится, например, молодой дриас. Тем не менее, попытки объяснить естественные колебания климата в контексте «теории хаоса» пока выглядят неубедительно.
3. Самое простое объяснение было предложено гамбургским климатологом Клаусом Хассельманном (род. в 1931 г.). Согласно его теории, медленные вариации в линейных и нелинейных системах могут быть вызваны быстро меняющимися, чисто статистическими «помехами»**. В климатической системе изменчивость погоды играет роль «помех». Данное объяснение признано правильным для значительной части феноменов, относящихся к естественной изменчивости климата. Оно согласуется с отсутствием выраженных периодических циклов и с формой спектров климатической вариабельности.
————————————————————————————
*Этот подход к объяснению климатических изменений изложен, например, в: Huntington Е., Visher S. S. Climatic Changes. Yale University Press, New Heaven, 1922. P. 329 и далее.
**Hasselmann К. Stochastic climate models. Part I. Theory / / Tellus 28. 1976. P. 473-485.
————————————————————————————
Существуют разные подходы к изучению естественной изменчивости климата. Это, во-первых, анализ результатов наблюдений, а, во-вторых, построение приближенных к реальности моделей климатической системы. Эксперименты в прямом смысле этого слова в данной области невозможны, так как существует только одна климатическая система, которая, к тому же, является открытой, т. е. подвержена целому ряду неконтролируемых внешних воздействий. Кроме того, сложно определить «предел» или границу климатической системы. Что входит в нее, а что уже нет? Солнце, очевидно, не относится к климатической системе, а атмосфера Земли, разумеется, относится. А как быть с растениями и людьми?
При анализе эмпирических данных встает уже упомянутый вопрос их пространственной и временной репрезентативности. Наблюдения во всех регионах Земли начали проводиться около ста лет назад, но большие территориальные лакуны сохранились до сих пор. Так, например, нет данных о Южном океане; на протяжении многих лет отсутствовало судоходство во многих районах Тихого океана. Относительно полные базы данных, основанные на качественных наблюдениях и имеющие высокое пространственное разрешение, стали создаваться около 20 лет назад, когда для этих целей начали использовать спутники. Для описания климатических колебаний с характерной периодичностью с интервалом в несколько декад этих данных, разумеется, недостаточно.
Помимо инструментальных данных, собиравшихся на протяжении более 100 лет метеорологическими и океанографическими службами, существуют еще косвенные данные, как, например, уже упоминавшиеся ледяные керны. Толщина годовых колец на деревьях и характеристики осадочных отложений также информируют о климатических колебаниях, имевших место в прошлом. Расчет таких величин, как толщина годовых колец или изотопный состав известняковых отложений в океане, отнюдь не тривиален и довольно точен. Специалисты могут почерпнуть из такого рода данных разнообразную информацию о климатических колебаниях с интервалом в несколько сотен, тысяч и даже миллионов лет*.
Климатические модели — это сложные математические воплощения наших теоретических представлений о функционировании и взаимозависимости различных составляющих климата**. Это математическое приближение к фактической климатической системе. Лучше всего в моделях отражены такие составляющие климата, как атмосфера и океан, так как важная часть динамики, а именно гидродинамика***, полностью изучена, по крайней мере, в общих чертах. Это существенно упрощает описание атмосферы и океана. Впрочем, речь здесь идет о нелинейной гидродинамике, так что все пространственные шкалы оказываются взаимосвязанными.
————————————————————————————
*См. также; van Andel Т. New Views on an Old Planet. A History of Global Change: Cambridge University Press, 1994; Crowly T. J., North G. R. Paleoclimatology. Oxford University Press: New York, 1991. P. 330 и далее.
**Cp. Miiller P., von Storch И. Computer Modelling in Atmospheric and Oceanic Sciences — Building Knowledge. Springer Verlag Berlin-Heidelberg-New York, 2004.
***Гидродинамика описывает течение жидкости в условиях соблюдения законов сохранения массы, энергии и импульса.
————————————————————————————
Поскольку эти уравнения не могут быть решены аналитическим путем, ученые прибегают к методу математического приближения, т. е. в уравнениях дифференциальные операторы заменяются разностными операторами, а полное фазовое пространство аппроксимируется на конечномерном подпространстве. Из-за нелинейности системы это ограничение всего фазового пространства «значимой частью» неизбежно приводит к предположительно небольшой, но все же погрешности.
Итак, если гидродинамика пусть не безупречно, но, тем не менее, адекватно представлена в модели, моделирование необратимых термодинамических процессов (например, процессов смешения) более проблематично. Обычно эти процессы понятны при работе с малыми или минимальными пространственными шкалами. Однако в климатических моделях пространственные шкалы с минимальным разрешением на несколько порядков больше микрофизических шкал необратимых процессов. Приведем пример: взаимодействие между излучением и жидкой водой в облаках зависит от капельной части. Для климатической модели капельная часть важна не сама по себе, а важно ее воздействие на переменные атмосферной циркуляции. Такие процессы «параметризируются» в климатических моделях, т. е. оценивается их воздействие на переменные макроклиматического состояния. Эта параметризация проводится таким образом, чтобы полученные параметры не противоречили базовым физическим законам, соотносились с результатами инструментальных наблюдений и, самое главное, способствовали наилучшей симуляции глобального климата в климатической модели. В этом смысле любая параметризация оптимизируется таким образом, чтобы она отражала состояние климата на данный момент. В этом случае, коль скоро речь идет о небольших — в физическом масштабе — изменениях, можно надеяться, что проведенные параметризации будут работать и в случае незначительных изменений климата.
Способность климатических моделей отображать изменчивость климата можно проверить лишь условно. Один из возможных вариантов — это проверка того, насколько адекватно климатические модели отражают годовой ход. Возможность прогнозирования погоды и феномена Эль-Ниньо также свидетельствует о достоверности моделируемых показателей. Тем не менее, пока нельзя с уверенностью утверждать, что модели способны учитывать низкочастотную естественную вариабельность.
Климатические модели имеют первостепенное значение в климатологии. Это связано не только с их способностью создавать «сценарии» дальнейшего развития климатических процессов, о чем пойдет речь в следующем разделе, но прежде всего с тем, что с их помощью можно конструировать «виртуальную, управляемую реальность», где возможны целенаправленные (мысленные) эксперименты. В отличие от реальности, климатические модели представляют собой закрытые системы (хотя это отклонение от реальных условий может быть проблематичным) и в принципе могут рассчитываться сколь угодно часто и сколь угодно долго. Здесь, как и в классической физике, возможно несколько статически эквивалентных реализаций. С помощью климатических моделей можно проводить эксперименты, например, с целью определения того, какую роль играют перистые облака в общей климатической ситуации или как влияют осадки, связанные со штормами в северной Атлантике, на термическую компоненту океанической циркуляции.
Как и природная система климата, климатические модели, без каких-либо изменений во внешних импульсах, например, в солнечном излучении, сами порождают изменчивость на всех временных шкалах. За исключением дневного и годового хода, эта изменчивость не периодична. Она имеет статистический характер, и поэтому прогнозы в моделируемой реальности возможны только на небольшой промежуток времени (при условии, что погрешность в описании начальных состояний минимальна). И хотя пространственно-временные характеристики этой изменчивости не могут быть строго верифицированы на основе результатов наблюдений, можно в целом определить, совпадают ли полученные модельные данные с наблюдениями, а также выяснить динамический характер изменчивости. Таким образом можно, например, оценить стабильность Гольфстрима, понять природу североатлантического колебания, и так далее.
Однако успешность климатических моделей в имитации деталей зависит от их пространственного масштаба. В соответствии с пространственной градацией, о которой мы говорили выше, модели большего пространственного масштаба более успешны. С другой стороны, для небольших пространств часто удается лучше сымитировать детали.
|
Автор: Admin |
2012-03-15 |
|
Обожаете азартные игры, но опасаетесь мошенников, промышляющих на просторах веб-сети? Тогда Вам необходимо посетить сайт rucasino.ru, где представлены самые честные интернет казино, не замеченные ни в чем предосудительном и с огромным удовольствие выплачивающие выигрыши своим посетителям.
В климатических процессах океан — это не пассивный компонент, реагирующий на происходящее в атмосфере. Он сам тоже сильно влияет на атмосферу, определяя температуру в ее нижних слоях, а кроме того, являясь важнейшим источником водяных испарений. Вы только представьте: океан занимает 71% всей поверхности земли! Попадающий в атмосферу пар влияет на ее радиоактивность, а, следовательно, и на количество энергии, которую атмосфера получает от Солнца и которую она отражает в космос. Там, где водяные испарения конденсируются, т. е. превращаются обратно в воду, высвобождается термическая энергия. В этой связи применительно к пару говорят о скрытой энергии, так как сначала она никак не проявляется, а становится ощутимой только при переходе из газообразного состояния в жидкое. Конденсированный пар выпадает на землю в виде дождя или снега, проникает в почву и по рекам снова возвращается в море: круговорот замыкается.
Криосфера включает в себя ледниковые и снежные покровы Земли, которые в климатическом механизме выполняют две функции. Во-первых, они изолируют океан и поверхность земли от атмосферы, существенно ограничивая тепло- и влагообмен. Во-вторых, ледяные и снежные покровы имеют гораздо более высокий альбедо, чем другие поверхности — океан, пустыня или области с растительным покровом. Альбедо — это относительная доля отражаемого солнечного излучения. У свежевыпавшего снега альбедо достигает 95%, тогда как на морской поверхности этот показатель может не доходить до 10%.
Итак, атмосфера Земли — то, что в обыденной речи мы называем воздухом — не является изолированной физической системой, а состоит в разнообразных причинно-следственных связях с другими сферами Земли.
Как мы уже упоминали, динамика климата порождает отклонения в любых временных шкалах. Динамический механизм этого процесса отличается от других явлений. Если абстрагироваться от уже упомянутых внешних циклов суточного и годового хода, то окажется, что эта изменчивость в значительной степени обусловлена внутренними процессами. Ключевыми словами здесь являются «нелинейность», которая может мгновенно превратить ничтожно малое нарушение в большое последствие, и «бесконечное множество взаимосвязанных факторов». Первое явление известно как «эффект бабочки»: взмах крыльев бабочки можно кардинальным образом изменить ход развития системы. Второй эффект можно наглядно представить в виде существования несчетного множества бабочек, которые беспрерывно взмахивают крыльями, так что результат их действий невозможно отличить от случайного процесса. Динамика климатической системы трансформирует эту кажущуюся случайность в упорядоченную крупномасштабную структуру вариаций.
К обусловленным внешними причинами колебаниям в климатической системе относятся океанические и атмосферные приливы и отливы, а также колебания солнечного излучения, изменения оптических характеристик стратосферы вследствие извержения вулканов, изменения параметров земной орбиты, положение и топография континентов. Влияние приливов проявляется очень быстро, воздействие вулканов ограничивается одним-двумя годами. Масштаб воздействия солнечной активности пока до конца не изучен. Два других процесса охватывают период от нескольких тысяч до нескольких миллионов лет.
В завершение мы хотели бы указать на взаимосвязь глобального и регионального или локального климата*. В классической географической традиции знания о глобальном климате выводятся из знаний о совокупности региональных климатов. Однако с естественнонаучной точки зрения это отождествление неверно. Как мы видели, различные режимы излучения в высоких и низких широтах определяют общую структуру атмосферной (и океанической) циркуляции, включая тропические ячейки Хэдли, зоны западных ветров и штормовые зоны в средних широтах, где климатические процессы трансформируются под воздействием больших горных массивов и общего соотношения моря и суши. Чтобы показать, что в реальности значение имеют только действительно самые крупные структуры, заметим, что, например, исчезновение австралийского континента не привело бы к изменению глобального климата — по крайней мере, в математической модели, но, разумеется, повлияло бы на климат Австралии. Эта глобальная структура и есть «глобальный» климат, который практически не зависит от региональных данностей.
Региональный климат, в свою очередь, можно трактовать как глобальный климат, видоизмененный под воздействием региональных условий, т. е. специфического типа земной поверхности (пустыня, тропический лес, степь), региональных горных массивов (Альпы), морей (Средиземное море) и крупных озер (Каспийское море). Локальные климаты формируются на основе регионального климата в результате адаптации к местным (локальным) особенностям, таким как крупные города, небольшие озера (Боденское озеро) или горы (Гарц).
—————————————————————————————
*См. также: von Storch И. The global and regional climate system / / von Storch H., Floser G. Anthropogenic Climate Change. Springer Verlag, 1999. P. 3-36.
—————————————————————————————
Правильность такой «каскадной трактовки» климата подтверждена успешностью климатических моделей (см. также: von Storch et al., 1999). Такие модели всегда «дискретизируют» процессы, располагая их на конечной координатной сетке, а не в виде континуума, как это имеет место в реальности. Это означает, что можно отобразить только те процессы, которые на пространственной (или временной) шкале по масштабу больше, чем заданное дискретизацией минимальное значение. Поэтому в таких моделях не отображены локальные климаты, из которых можно было бы вывести картину регионального климата, и региональные климаты, как правило, тоже не представлены в полном объеме. Но, несмотря на это, данные модели успешно описывают глобальный климат. Практика показывает, что в прежних моделях структуры, величина которых варьировалась в районе нескольких тысяч километров, были отображены правильно. Развитие компьютерных технологий сегодня позволяет снизить порядок моделируемых величин до нескольких сотен километров. Если бы классическое отождествление глобального климата с совокупностью региональных климатов было верным, то все попытки успешно симулировать глобальный климат при помощи климатических моделей были бы обречены на неудачу.
И, наконец, мы хотели бы кратко рассказать о естественнонаучном понимании метеорологических событий, которые играют решающую роль в повседневной жизни, т. е. поговорить о погоде.
Типичное пространственное отображение актуального состояния атмосферы — это метеорологическая карта. На таких картах обычно отмечены важнейшие переменные погоды: атмосферное давление, направление и сила ветра и температура. На них можно изобразить большие циклоны и антициклоны, простирающиеся на несколько тысяч километров.
В крупномасштабные структуры включены более мелкие, такие как области дождей. Изменение отображенных на такой карте метеоусловий, в первую очередь образование, перемещение и стабилизация циклонов и антициклонов, кардинально отличается от определяемых внешними факторами суточных и годовых циклов. У метеоусловий нет четкой продолжительности цикла. Также невозможно выделить внешние факторы влияния, так что можно считать, что их возникновение обусловлено внутренними причинами. Причина переменчивости погоды в Европе заключается в динамике неустойчивого полярного фронта. Нормальная погода — это совершенно необычная ситуация. Вероятность наступления среднестатистической погоды очень мала. Средние величины маскируют высокую вариативность погодных явлений. Капризы погоды — это совершенно обычное явление. При отображении метеоусловий необходимо всегда помнить о взаимозависимости отдельных явлений. Антициклон образуется вследствие температурного градиента и его окружения, точно так же как сам температурный градиент обусловлен перепадами давления.
Господствующие в наших широтах циклоны и антициклоны можно предсказать на основании их собственной динамики только на период приблизительного цикла их существования, т. е. на несколько дней. Сложность прогнозирования растет вместе с нестабильностью макросиноптической ситуации, т. е. прежде всего там, где велико влияние полярного фронта. Для предсказания меньших образований, таких как дождевые или грозовые области, действует тот же принцип: прогноз возможен только на период их жизненного цикла.
Так что ненадежность погоды совершенно не противоречит вере в нормальное протекание климатических процессов в той или иной точке земного шара.
|
Автор: Admin |
2012-03-08 |
|
Если Вы считаете себя настоящим поклонником японской анимации, то, скорее всего, в закладках вашего браузера имеется несколько десятков сайтов с подписью: “аниме онлайн 2012”. Во главе этого списка я советую Вам поставить multikonline.ru, на котором Вы сможете найти самое свежее и популярное аниме этого года.
Поскольку Красная планета давно мертва в тектоническом отношении, то у нее не должно быть сейсмической активности. Она давно потеряла свой водород, стало быть, у нее не может быть астеносферы, и, соответственно, на Марсе не должно быть явления «изостазии». В данной связи нас не должны удивлять резкие аномалии в гравитационном поле и «вулканы» высотой до 28 км. Это очень много, даже с учетом того, что сила тяжести на Марсе составляет 0,38 от земной.
Концентрации радиоактивных элементов на Марсе ниже, чем на Земле, но все же они «в разы» больше метеоритных, и при мощной литосфере (с ее малой теплопроводностью) способны обеспечить разогрев планеты после ее тектонической смерти. Среди планет земной группы Марс получил наибольшую долю кислорода. По этой причине он оказался «обводнен» в гораздо большей степени в сравнении с другими планетами, расположенными ближе к Солнцу, что должно было также проявиться в большем содержании воды (гидроксильной, кристаллизационной, цеолитной) в породах его литосферы и осадочного чехла*.
————————————————————————————————————————————
* Сила тяжести на Марсе в 3раза меньше земной, но это сейчас. В давние времена, когда формировалась литосфера, сила тяжести на Земле была 3,5g. Расширением Марса можно пренебречь, и, следовательно, его литосфера создавалась при давлениях примерно на порядок меньших в сопоставлении с литосферой Земли. Это значит, что в марсианской силикатной оболочке могли образовываться минералы с меньшей плотностью, и прежде всего минералы, содержащие воду (гидроксильную, кристаллизационную…).
————————————————————————————————————————————
С началом «трупного разогрева» эта вода «отжималась» на поверхность планеты в виде термальных флюидных струй, для которых характерно стремление собираться в крупные «термогидроколонны». При выходе такой колонны наружу, где атмосфера очень разрежена, происходило бурное вскипание воды, вернее, водных растворов, они превращались в пену, объем которой катастрофически увеличивался.
Здесь будет уместно привести некоторые цифры. Давление марсианской атмосферы составляет 0,01 бара (в 100 раз меньше земного). Допустим, такая атмосфера была показательна и для прошлого времени мертвого Марса. Под давлением 0,01 бара вода закипает при температуре 6,7 0С, и из каждого см3 воды образуется 120 литров водяного газа (в условиях насыщения), т.е. происходит увеличение объема в 120 тысяч раз. Допустим, в верхней части термогидроколонны температура воды была порядка 100 0С, но она не кипела, будучи под давлением более 1 бара. После открытия дыры наружу вода оказывается сильно перегретой и вскипание должно быть очень бурным, больше похожим на взрыв. Однако парообразование весьма энергоемкий процесс, и там, где температура была 100 0С, всего лишь ~ 1/6 объема воды перейдет в пар, и температура уже упадет ниже точки кипения (6,7 0С). При увеличении объема пузырьков водяного газа происходило резкое охлаждение извергаемой пены, которая к тому же попадала в весьма холодную марсианскую атмосферу. В результате выброшенный материал быстро замораживался и выпадал на поверхность планеты в виде ледяной крупы и пыли. Выходное отверстие засыпалось этой же пылью, сильно охлажденной в атмосфере, и царящие на поверхности глубокие минусовые температуры быстро запечатывали его ледяной пробкой. Теперь должно пройти время, чтобы весь цикл повторился. По всей видимости, это было впечатляющее зрелище, чем-то напоминающее периодическую работу гейзера, только такого огромного, что его работу, пожалуй, можно было бы рассмотреть издалека (например, с Земли через хороший телескоп).
Так, раз за разом, возводились циклопические постройки — «вулканы» Марса («Олимп» и прочие), которые с нашей точки зрения могут оказаться наледями. Разумеется, они состоят не из чистого водяного льда, в нем должно быть много мусора в виде частиц дробленых пород, поскольку извержения должны были протекать весьма динамично (расширение газовой фазы в 120 тысяч раз!). Мне как-то довелось сидеть на кромке кратера (земного, разумеется), из которого била сверхзвуковая струя водяного газа с различными вонючими примесями. Диаметр этой струи был всего-то 50 метров. И что любопытно: такие скорости, но никакого свиста, только утробный рев на басах, и все вокруг трясется и осыпается. Как тут обойдешься без выброса мусора? Кроме того, жидкая фаза в фильтрующейся термогидроколонне наверняка содержала в растворенном виде разнообразные хлориды, карбонаты, сульфаты и др. соединения*.
————————————————————————————————————————————
* Температура кипения растворов несколько выше температуры кипения чистой воды. Но это никак не изменит сути описанного процесса.
————————————————————————————————————————————
Так что марсианские «вулканы», скорее всего, горькие на вкус и обладают сильным слабительным действием (вот будет подспорье для колонистов, у которых наверняка на первых порах будут проблемы с питанием).
В процессе дегидратации породы резко увеличивают свою плотность. Например, при переходе серпентина в оливин плотность увеличивается примерно на 27%. Поскольку объем дегидратированных пород многократно превышает объем «вулкана», то под ледяными вулканами Марса должна быть серьезная начинка с избыточной плотностью, которая в основном и создает мощные положительные аномалии в гравитационном поле. Расчеты возможных аномалий на основе этой модели показывают идеальное сходство с фактическими данными, полученными с орбитального спутника (спутник вращался на высоте 275 км и обнаружил над «вулканами» положительные аномалии до 1500 мгал).
Грандиозные ледяные «вулканы» на Марсе, скорее всего, могут быть только на континентах, вернее, на участках суши, торчащих из-под ледяной оболочки (застывшей гидросферы). Дело в том, что температура плавления водяного льда уменьшается с увеличением давления. И если мы подадим тепло из глубины и начнем плавить снизу марсианскую криосферу, то зона плавления будет распространяться по ее подошве (где максимальные давления), т.е. будет распространяться вширь по наибольшим глубинам. Вода из зон дегидратации будет просто растекаться по этим зонам плавления, и поскольку жидкая вода тяжелее льда, то у нее не будет никаких стимулов рваться наружу.
Могут ли марсианские «вулканы-гейзеры» порадовать нас извержениями в настоящее время? Это вряд ли, из-за существенного уменьшения генерации радиогенного тепла в связи с вымиранием радиоактивных элементов.
|
Автор: Admin |
2012-02-13 |
|
Вы всегда мечтали быть как Жак-Ив Кусто: бороздить морскую гладь, попутно изучая подводный мир, погружаясь на батискафе на невероятные глубины, куда не проникают солнечные лучи и обитают неведомые существа. И именно поэтому большую часть своего детства Вы проводили в бассейне, а повзрослев, начали погружаться в небольшие речушки, в которых Вам встречались лишь старые банки, худосочные рыбешки, да точно такие же, как Вы альтруисты, возомнившие себя великими исследователями подводного мира.
Этот необычный топ был написан специально для неунывающих смельчаков, верящих в то, что если как следует искать, то даже на дне мелководной речушки можно обнаружить удивительные и невероятные вещи.
И в этой логике есть доля истины: суша занимает всего 28% поверхности нашей планеты, а следовательно вероятность найти что-нибудь ценное под водой в несколько раз выше, чем под землей. К тому же процесс исследования морских глубин представляется мне более захватывающим, нежели копание в грязи.
10. Подводные озера и реки |
Группа спелеологов -любителей обнаружила в Мексике реку, по руслу которой неспешно текли водные потоки, а по берегам росли деревья, мох и другие растения… в общем, река, как река. Наверное, точно так же думали и исследователи, пока не осознали, что находятся под водой на глубине 8 метров.
Невероятно, но река действительно течет под водой. Это происходит в результате того, что речная вода представляет собой смесь из соленой воды и сероводорода, которая более плотная, чем морская вода, а, следовательно, оседает на дне, образуя своеобразную границу, разделяющую подводное царство от, протекающей по его дну реки. Читать дальше>>
Как ни странно, но миллионы людей по всему миру не пошли по нашим стопам и продолжили улучшать и совершенствовать свои навыки в лепке снежных баб и вывели искусство по созданию скульптур из снега на профессиональный уровень.
Неоспоримым доказательством этого является ежегодно проходящий в городе Харбин (Китай) фестиваль снежных скульптур.
Давайте посмотрим на 27 самых удивительных и невероятных скульптур из снега, представленных на этом фестивале в период с 2007 по 2010 гг.
Читать дальше>>
<<- ПЕРВЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ НА ЗЕМЛЕ. Часть I
Начало жизни на Земле может быть представлено в виде двух альтернатив:
1) Появление первых организмов — бактерий
или
2) Появление первых экосистем, включающих организмы и среду их обитания.
В такой постановке вопроса ложным является союз «или». По умолчанию обычно подразумевают появление первых организмов. Но они не могут существовать вне среды своего обитания, с которой они находятся в состоянии обмена веществом и энергией. Поэтому с самого начала следует рассматривать экосистему, а не организм в отдельности, как это обычно пытаются делать, отвлекая от сути проблемы детализирующими вопросами о составе организма и происхождении его частей-компонентов. Отсюда следует другой вопрос:
Что предшествует: условия обитания или же биота? На него нужно дать однозначный ответ:
обитаемость предшествует обитанию.
Условия обитания представлены географической оболочкой планеты. Географическая оболочка вмещает биосферу. Географическая оболочка есть порождение геосферы.
Начало жизни связано с бесконечными малопродуктивными спорами об определении жизни. Очевидно, что жизнь существует, когда есть первые организмы. Можно ли назвать жизнью то, что было до того, относится к области неопределенности. Если есть организмы, то есть и жизнь. Но попытка ограничить проблему такой постановкой явно несостоятельна, хотя и излюблена экспериментаторами. Организм в принципе способен существовать только в рамках экосистемы. Эти два понятия связаны между собой в единство и одно немыслимо без другого. Организм и экосистема связаны между собой обменом, без которого нет жизнедеятельности. Экосистема появляется с появлением жизнеспособного организма. Абстрагирование от экосистемы полностью лишает смысла все построения о природе первичных живых существ. Их можно сразу же откладывать в сторону как недостаточные.
Происхождение жизни имеет два аспекта. Для начала жизни на Земле можно построить дилемму, описывающую наблюдаемые или предполагаемые события: возникновение или появление жизни? Оба варианта дают в свою очередь ряд возможностей, которые следует обсуждать.
1. Возникновение жизни.
1.1. Возникновение жизни на Земле.
1.2. Возникновение жизни на ином космическом теле — «parent body» — молчаливо предполагающее всеобщность жизни во Вселенной.
1.2.1. Возникновение жизни в пределах Солнечной системы.
1.2.2. Возникновение жизни вне Солнечной системы.
2. Появление жизни на Земле.
2.1. Панспермия — перенос жизни из космического пространства на Землю.
2.1.1. Средство транспорта — космическая пыль, метеориты, кометы.
2.1.2. Время транспорта на астрономические расстояния.
2.1.3. Способ существования во время транспорта.
2.2. Совместимость условий на ином космическом теле («parent body») с условиями на примитивной Земле.
Появление жизни на Земле есть эмпирический факт, для которого установлено приблизительное время этого события не позже 3.5 млрд. лет назад. Очевидно, что появление жизни не рассматривает возникновения жизни вообще. Более того, возникновение жизни на ином космическом теле, возможно, при иных условиях, с необходимостью требует переноса на Землю и описания его возможностей. В течение XX столетия строились разные умозрительные гипотезы возникновения жизни на Земле, иллюстрируемые лабораторными моделями. В настоящее время эти гипотезы встречают две трудности. Во-первых, краткость времени для возникновения жизни от периода аккреции до появления первых экосистем с микроорганизмами. Период, в который можно поместить происхождение жизни, сокращается от 500 млн. лет до 200 млн. лет по разным оценкам. Достаточно ли это время для появления первых организмов? Во-вторых, представление о существовании внеземной жизни сейчас приобретает силу молчаливого консенсуса, и не только для оправдания дорогостоящих поисков жизни вне Земли с помощью космических аппаратов. Оно получает поддержку в находках бактериоморфных микрофоссилий в определенной группе метеоритов. Отрицать их существование невозможно, это факт, но интерпретации могут быть разными. Сходство микрофоссилий в метеоритах с заведомо биогенными микрофоссилиями, хорошо изученными в бактериальной палеонтологии, очень велико. Абиогенное происхождение бактерио-морфных минеральных образований требует -экспериментального обоснования, а не общих слов и субъективного нежелания признать их биогенную природу.
Биологами географическая оболочка Земли как открытая в космос не рассматривается. «Пришельцы из космоса» для эволюции макроорганизмов не относятся к числу рассматриваемых возможностей. Это справедливо и для прокариотной биосферы вплоть до ее возникновения. Биогеохимическая сукцессия представляется достаточным обоснованием для объяснения крупномасштабных явлений в биосфере и изучается на фактическом материале. Привнос извне микроорганизмов другого рода, чем существующие, например, архей в бактериальную биосферу, не относится к числу всерьез рассматриваемых. Исключение составляет гипотеза панспермии, касающаяся прокариот, прежде всего на стадии их появления. Она становится альтернативой земной форме биопоэза — происхождения организмов саморазвитием химической системы.
Основанием для нового всплеска интереса к космическим источникам служат:
— установление присутствия на космических телах органических веществ, согласующихся до известной степени с биохимией современных организмов;
— установление наличия морфологически распознаваемых микрофоссилий или минеральных псевдоморфоз по телам микроорганизмов на космических телах — метеоритах;
— выявление разнообразия космических тел с особым вниманием к ледяным телам. Предположение о вечности жизни во Вселенной допускает возможность ее появления
на Земле уже на стадии аккреции. По времени такое предположение проходит, поскольку жизнь регистрируется к концу метеоритной бомбардировки. Для аккреции, которая происходит очень быстро, с набором массы в течение около 100 млн. лет, есть разные варианты (рис. 1), которые можно интерпретировать и как гипотетические стадии от пылевого облака до планетезималей, в число которых с все большей убежденностью включают кометы как крупные глыбы «грязного льда». Из представленных схем в нашем рассмотрении наибольший интерес имеет последняя. Основным источником летучих на планетах-гигантах и их регулярных спутниках предполагаются ледяные планетезимали, образовавшиеся в околосолнечном протопланетном диске в зоне питания этих планет и содержавшие в своем составе конденсаты и клатраты различных газов. Эта гипотеза противопоставляется традиционной картине тепловой дегазации, которая имеет место на более поздних стадиях и наблюдается как факт. «Грязный лед», а затем не испарившаяся гидросфера предоставляют возможное место изначального поступления микробиоты.
Рис. 1. Варианты (или стадии) аккреции, ведущие к образованию гидросферы как условию развития биосферы. Гидросфера образуется либо при ударной дегазации, либо при привносе крупных ледяных тел. Условия для развития биосферы отсутствуют (а). Заключительная стадия аккреции с формированием в результате дифференциации атмосферы, гидросферы, поверхностных слоев литосферы, входящих в географическую оболочку планеты как вместилища биосферы (б).
Рис. 2. Коридор обитаемости для планет земной группы, определяемый возможностью фотосинтеза (Franck S., Zavarzin G.A., 2004. What are the necessary conditions for origin of life and subsequent planetary life support system? // Dahlem Konferezien 91. Earth System Analysis for Sustainability / Eds. H.J. Schellenhuber. P.J. Crutzen, W.C. Clark. M. Claussen, H. Held. MIT Press. S. 73-90).
В последнем случае гидросфера как часть географической оболочки появляется с самого начала существования планеты Земля. Отсюда возможность изначального поступления на Землю зародышей микроорганизмов более не представляется полностью исключенной. С такой последовательностью событий не согласуется предполагаемая термическая история Земли с ее стерилизующим разогревом около 4 млрд. лет назад. Впрочем, этот эпизод, введенный геологами для формирования коры, для географической оболочки Земли нельзя рассматривать как непротиворечивую картину; одним из осложнений служит неизбежный «убегающий парниковый эффект» из-за состава атмосферы. Чтобы избавиться от СО2, предполагается быстрая реакция с силикатами кальция и магния, возможная при высокой температуре, но при этом не рассматриваются пары воды в атмосфере. СН4 как существенный компонент атмосферы в пересчете на молекулу в 20 раз увеличивает парниковые проблемы. Кроме того, термический эпизод значительно сокращает время для возникновения жизни, оставляя слишком короткое окно для ее появления. Для Земли на основе парникового эффекта и светимости Солнца был рассчитан предполагаемый «коридор обитаемости» (рис. 2), из которого следует, что Марс вышел из этого коридора, а Венера не находилась в нем.
Как бы то ни было, после аккреции появляется гетерогенная земная система (рис. 3), подвергающаяся дальнейшей дифференцировке. Географическая оболочка этой системы представляет слоеный пирог между атмосферой и литосферой. Атмосфера получает энергию от Солнца в виде солнечного излучения. Кроме тепловых реакций, ведущих к циркуляции, в ней происходят фотохимические реакции. Поскольку химический состав примитивной атмосферы неизвестен, то моделировать происходившие в ней реакции очень трудно. Заведомо предполагается присутствие паров воды. Под действием солнечного излучения она должна была диссоциировать, и продукты ее фотохимической диссоциации давали окислительные и восстановительные эквиваленты. Водород диссипировал в космическое пространство, оставляя окислительные эквиваленты. На этом факте основано представление об «окислительной смерти планет». Гипотеза поддерживается сдвигом отношения D/H в атмосфере Венеры в пользу дейтерия.
|
Автор: Admin |
2011-12-24 |
|