Ни мороз, ни дождь, ни жара не останавливают работы морских следопытов. Часто волны окатывают их с головы до ног, но думать об этом не время, пока корабль на станции. В море опускаются сети, термометры, дночерпатели и другие приборы.

В лабораторию передают баночки с богатым уловом морских обитателей, образцы грунта и воды, но хочется добыть их еще больше.

Работа настолько увлекает всех, что незаметно проходят долгие часы ночи на холоде, в мокрой одежде.

Не всегда все идет гладко: приходится и повторять работу. То волна помешала хорошо нацепить прибор и он не закрылся на нужной глубине, то прибор задел за борт судна, то неожиданно около опускающегося прибора начнет резвиться дельфин. Беда, если любопытный зверь ударит прибор!

В каждый сезон года море имеет свои особенности. Поэтому экспедиции для исследования морей устраиваются по нескольку раз в течение года.

Ученые установили в морях специальные маршруты (разрезы), по которым регулярно совершают рейсы и проводят исследования. Таким образом удается выявить сезонные и годовые изменения происходящих в море процессов.

Для успеха исследований на корабле нужна строжайшая дисциплина.

Если каждый начнет «удить» своим прибором, где ему понравится, то перепутаются все тросы и ничего хорошего из этого не выйдет. Обычно рабочие места специалистов располагаются по обоим бортам корабля. Но одновременно приборы могут опускаться только с одного борта. Подходя к станции, прежде чем остановить корабль, вахтенный штурман развернет судно как раз этим бортом на ветер.

Работа станции начинается с определения глубины моря при помощи эхолота. Этот прибор посылает вниз звуковую волну. От дна моря звук отражается, а эхо улавливается и записывается прибором. Чем глубже, тем дольше надо ждать эхо. Но даже на большой глубине каждое измерение глубины при помощи эхолота продолжается всего несколько секунд. Во время плавания эхолот ведет беспрерывную автоматическую запись глубины моря.

Когда вдоль борта корабля свисают тросы с опущенными в море приборами, корабль превращается в своеобразного удильщика. Надо быть ловким «рыбаком», а то поймаешь прибор соседа или перепутаешь несколько сот метров троса.

Гидрологи измеряют температуру воды на разных глубинах. Дело это не простое. Ведь если обыкновенный термометр поднимать с глубины, то он покажет температуру поверхностного слоя. Поэтому пришлось изобрести особый глубоководный термометр, который показывает температуру того слоя воды, в котором было произведено измерение. Этот термометр обычно прикрепляют к прибору, берущему одновременно и пробу воды, — батометру. Батометр представляет собой металлический сосуд в форме цилиндра, который закрывается сверху и снизу. В открытом виде он крепится на трос винтовым зажимом снизу, а наверху зацепляется особой защелкой. Когда батометр опущен на нужную глубину, лебедка останавливается, по тросу спускается небольшой грузик, который ударяет по рычагу верхней защелки, и верхняя часть батометра отделяется от троса. Батометр описывает полукруг и повисает на нижнем винтовом зажиме. Одновременно с этим поворачиваются верхний и нижний краны, запирающие внутри прибора пробу воды. Подъема батометра из глубины ждут и гидрохимики. Получив свою порцию воды, они прежде всего исследуют газовый состав ее.

Особенно важно зафиксировать количество кислорода, растворенного в воде. Содержание его может сильно влиять на распространение организмов.

После определения кислорода принимаются за исследование солености и других свойств морской воды.

Немало трудностей встречают в своей работе бактериологи: им нужно взять пробу воды так, чтобы в нее не попали бактерии из воздуха, с рук или с окружающих предметов. Перед началом станции бактериологи тщательно стерилизуют колбочки, пробирки и аппарат для взятия проб.

Наступает время и для лова планктона.

Длинные шелковые конусы планктонных сетей красиво опускаются в море. Планктонные сети устроены так, что их, как и батометр, можно закрыть на любой глубине. Таким образом, в улове будет только тот планктон, который находится в исследуемом слое воды.

Для улова мелких водорослей и животных применяют очень частую сеть: на одном квадратном сантиметре у нее более пяти тысяч ячеек. Но существуют планктонные организмы, которые так мелки, что проходят и через эту сеть. Поймать их можно, только зачерпнув воду батометром. Через несколько дней все содержимое пробы осядет на дно. В такой осадочной пробе можно найти самый мелкий планктон размером всего в несколько микрон х. Обычно этих организмов так много, что достаточно одного литра воды, чтобы узнать состав их в данном участке моря.

Подсчет содержимого уловов даст представление о количестве планктона, а так как планктон — основная пища многих рыб и китов, то станет понятным, почему в таком-то месте мы можем поймать много сельди, сардин, других рыб и китов.

Если иногда громадные потоки теплых и холодных воздушных течений подходят близко друг к другу, тогда на карте погоды между ними можно провести четкую линию раздела, или, как говорят метеорологи, линию фронта.

Вот с такими фронтами непосредственно и связана ненастная погода, обложные дожди или снегопады.

Граница между теплой и холодной воздушными массами представляет собой поверхность.

Эта поверхность почти горизонтальная и лишь слегка, совсем незаметно, опускается к линии фронта.

Холодный воздух находится под фронтальной поверхностью; он имеет форму, напоминающую лезвие топора, а теплый воздух расположен выше этой поверхности. Там, где фронтальная поверхность опускается до самой земли, т.

е. вдоль «лезвия топора», проходит линия фронта.

Так как воздушные массы все время находятся в движении, то и граница между ними сдвигается то в сторону теплого воздуха, то в сторону холодного.

На любой карте погоды можно подметить одну очень важную и характерную особенность: через центр области пониженного давления обязательно проходит линия фронта, и, наоборот, через центры областей повышенного давления фронты никогда не проходят.

Человек пока не в состоянии непосредственно исследовать внутренние слои Земли: самая глубокая из пробуренных скважин достигает 8 км. Поэтому наука вынуждена свои представления о «конструкции» нашей планеты строить на косвенных данных. Так, изучение различий в скорости распространения сейсмических волн, возникающих при землетрясениях или вызываемых искусственно, позволило предположительно выделить внутри Земли разнородные оболочки — правильные концентрические слои с характерными свойствами и составом.

Наружная оболочка —земная кора. Ее средняя мощность около 50 км. Далее до глубины 2900 км располагается так называемая мантия. В центре планеты помещается огромное ядро с поперечником около 7000 км, что превышает половину диаметра земного шара. В ядре выделяется еще внутреннее ядро («ядрышко»), радиус которого оценивают в 1270 км.

Земная кора (ее называют литосфера от греческого слова litos — камень) — это как бы скорлупа, облекающая планету. По объему (приблизительно 3 млн. куб. км) она составляет не более 1,2%, а по массе — 0,7% всей Земли. Плотность ее возрастает с глубиной от 2,7 до 3,0 гДуб. см, а температура увеличивается примерно на 3° на каждые 100 м. Слагающие земную кору горные породы включают все элементы таблицы Менделеева. Наибольшая весовая доля приходится на кислород — 47,2%; далее идут кремний —27,6, алюминий —8,8, железо — 5,1, кальций — 3,6, натрий — 2,6, калий —2,6, магний —2,1%; все остальные элементы составляют менее одного процента.

Строение литосферы под материками и океанами неодинаково.

Материковая кора отличается и большей мощностью, и более сложным устройством. Она состоит из трех разнородных по составу и толщине слоев: верхнего — осадочного, среднего — гранитного и нижнего — базальтового.

Верхний, наиболее тонкий слой слагается из глин, песчаников, известняков и других осадочных пород разного геологического возраста. Именно в нем сосредоточены залежи угля, нефти, газа, битума, торфа. Их происхождение связано с накоплением и изменением в недрах Земли органического вещества, остатков живших когда-то организмов.

Особенно важную роль в образовании осадочного покрова планеты играет так называемая кора выветривания, простирающаяся до глубины в 200 м. Здесь активно протекают процессы разрушения горных пород — выветривание, как механическое (под воздействием воды, ветра, смены температур), так и химическое (под воздействием кислорода, солей, кислот, щелочей, содержащихся в воде и в воздухе).

Мощность осадочного слоя местами (например, в дельте Ганга) достигает 15 км; местами же он сходит на нет (например в Скандинавии, на Кольском полуострове, в Гренландии). Там на поверхность выходит средний слой материковой коры, сложенный горными породами, близкими по составу к граниту. Средняя мощность его 15 км, но под высокими горами она возрастает до 30—40 км. В гранитном слое сосредоточена большая часть руд ценных металлов. В нем же находится и большинство радиоактивных элементов Земли.

Гранитный слой подстилается базальтовым мощностью 15—20 км, в который не проникла еще ни одна буровая скважина. О его составе мы можем судить лишь на основании косвенных данных, которые говорят, что этот слой состоит главным образом из базальта и других основных (т.

е. щелочных) пород. В этом самом нижнем слое материковой коры сосредоточены большие запасы тяжелых металлов — железа, титана и др.

Ниже базальтов лежит уже мантия. Раздел между ними называют поверхностью или границей Мохоровичича, по имени известного югославского геофизика, который, изучая отражение сейсмических волн, впервые (в начале XX в.) установил существование этой поверхности.

Значительно проще строение земной коры под океанами. Мощность ее — 7—10 км, и в ней отсутствует гранитный слой, а рыхлые осадки лежат непосредственно на слое базальта, который в 3 раза тоньше, чем под материками.

Установлено, что земная кора может иметь материковый тип не только на суше, но и под морскими водами, если глубина их не превышает примерно 1,8 км. При глубине большей 3,5 км кора обязательно имеет океанический тип. В промежуточной полосе она носит переходный характер.

Мантия отличается от коры многими свойствами. Состоит она из окислов кремния, железа и магния. Давление, нарастая с глубиной, достигает на границе мантии с ядром фантастической величины — 1,3 млн. атмосфер, плотность вещества увеличивается от 3,5 до 5,5 г/куб. см, а температура — до 2900°. Недаром именно в мантии лежат «корни» вулканов.

Под внешним слоем ее, под верхней мантией мощностью 800—850 км, расположен промежуточный слой. Особенность его — повышенная текучесть вещества, вследствие чего скорость распространения сейсмических волн в пределах этого слоя несколько меньшая, чем в верхней и нижней мантиях. Слой этот получил название астеносферы (слабая сфера). Он играет особую роль в современных физико-географических процессах.

Дело в том, что, несмотря на очень высокую температуру, вещество мантии плотное, с повышенной вязкостью. Только в астеносфере оно находится в размягченном состоянии, и как только в земной коре образуется трещина, идущая к поверхности Земли, давление под ней резко падает, и вещество слабой сферы, разжижаясь, изливается на поверхность; иногда магма может застыть и не достигнув ее.

Именно в верхней мантии происходит преобразование вещества, а также генерация энергии — процессы, вызывающие вулканизм и землетрясения, определяющие стабильность одних участков земной коры и подвижность других.

Ядро составляет 34% массы Земли. Раньше предполагалось, что оно железное. Сейчас большинство ученых склоняется к тому, что ядро состоит из силикатов, которые под влянием высоких температур переходят в металлическое состояние. Существует мнение, согласно которому внутреннее ядро железное, а внешнее сложено силикатами.

Однако независимо от состава для ядра характерно полное вырождение свойств его вещества: температура и давление здесь так велики, что оно переходит в так называемую металлическую фазу — электронные оболочки атомов разрушаются, и возникают гигантские кольцевые вихри электронов. Эти кольцевые вихри и порождают постоянное магнитное поле нашей планеты.

Разделение вещества Земли по плотности — сложный процесс, который продолжается и в настоящее время.

Наиболее вероятно, что активнее всего он происходит на границе ядра и мантии, на глубине около 3 тыс. км. Здесь под влиянием энергии радиоактивного распада вещество нижней мантии частично расплавляется, при этом более тяжелый материал как бы тонет и присоединяется к ядру, а более легкий поступает в верхние мантийные слои.

Таким образом, в процессе эволюции Земли происходит, с одной стороны, рост ядра, а с другой — рост верхней мантии; и то и другое — за счет нижней мантии.

Строение земного шара тесно связано с тремя видами энергетических полей, которые, с одной стороны, сами порождены особенностями этого строения, с другой — определяют многие его свойства. Это гравитационное, магнитное и электрическое поля.

Гравитационное поле определяет и сферическую форму Земли, и ту скорость, которую надо придать ракете, чтобы она стала ее спутником, и ту, которая дает возможность ракете вырваться в космическое пространство (так называемые первая и вторая космические скорости); гравитация определяет и орбиту искусственных спутников.

Гравитационное поле порождает силу тяжести, равную гравитационному притяжению, за вычетом центробежной силы, развивающейся в результате вращения нашей планеты. Масса Земли, обусловливающая силу тяжести, составляет 5,976 • 1021 т. Если бы Земля была легче, она не могла бы удержать воздушную и водную оболочки. Напротив, если бы масса земного шара была значительно больше, на ней в большем количестве удерживались бы такие легкие газы, как водород, гелий, метан; следовательно, и состав, и мощность атмосферы были бы иными. Средняя плотность нашей планеты — 5,52 г/куб. см, т. е. Земля более чем в 5,5 раза тяжелее, чем если бы она вся состояла из воды.

Проявление силы тяжести очень многообразно, оно сказывается буквально на всех процессах, происходящих на Земле. От силы тяжести, как уже говорилось, зависит и существование земной атмосферы, и ее мощность, движение воды в реках и воздушные течения, перемещение рыхлых горных пород и океанических масс, приливы и отливы, характер залегания полезных ископаемых. Существенно влияет она и на развитие органической жизни. Недаром в космических экспериментах специально изучают, как ведут себя различные организмы в непривычных условиях невесомости. Да есть ли на Земле процессы, безразличные к силе тяжести?

Не меньшее влияние на жизнь планеты оказывает ее магнитное поле. Земля — магнитный диполь — двухполюсный магнит. Магнитное поле заставляет стрелку компаса поворачиваться в направлении магнитных силовых линий.

Рождение магнитного поля Земли, как уже упоминалось, связано с перемещением вещества во внешнем ядре. Направление токов в нем параллельно экватору, так как силовые линии магнитного поля протягиваются почти перпендикулярно направлению осевого вращения планеты. В результате магнитное поле Земли имеет похожую на бублик (тороидальную) форму. Но ось земного диполя несколько смещена относительно оси вращения Земли, так что магнитные полюса ее не совпадают с географическими: северный магнитный полюс располагается в Канадском Арктическом архипелаге под 75° с. ш. и 159″ в.

д., а южный — в Антарктиде — под 68° ю. ш. и 140° в. д. Там, где залегают скопления магнитных руд (например, Курская магнитная аномалия), и в тектонически активных областях наблюдаются аномалии магнитного поля.

Магнитное поле Земли — причина возникновения вокруг нее зон повышенной радиации, которые представляют собой пояса заряженных частиц. Не будь магнитного поля, космическое излучение, губительное для органической жизни, беспрепятственно достигало бы поверхности планеты. Когда через это поле, через нашу защитную броню все же прорываются потоки заряженных частиц, на Земле разыгрываются магнитные бури, нарушается радиосвязь, вспыхивают полярные сияния.

Такие изменения магнитного поля приводят к возникновению электрических токов в ионизованных (проводящих) слоях атмосферы. При этом сама Земля несет отрицательный электрический заряд и создает вблизи своей поверхности радиально направленное электрическое поле. Отрицательный заряд Земли компенсируется положительным зарядом атмосферы, так что в целом Земля, по-видимому, электронейтральна.

Вследствие существования электрического поля возникают и молнии — разряды между облаками или между облаками и земной поверхностью, и так называемые огни св. Эльма — тихие электрические разряды в виде светящихся пучков, и полярные сияния.

После сравнения результатов работы экспедиций выяснилось, что полярный градус длиннее экваториального. Следовательно, Кассини действительно ошибался, а Ньютон был прав, утверждая, что Земля имеет форму мандарина. Так кончился этот затянувшийся спор, и ученые признали правильность утверждения Ньютона о форме Земли.

В наше время существует особая наука — геодезия, которая занимается определением величины Земли при помощи точнейших измерений ее поверхности. Данные этих измерений позволили точно определить действительную фигуру Земли.

Геодезические работы по измерению Земли проводились и проводятся в различных странах. Такие работы выполнены п в нашей стране. Еще в прошлом веке русскими геодезистами была проделана очень точная работа по измерению «русско-скандинавской дуги меридиана» протяжением более 25°, т. е.

длиной почти в 3 тыс. км. Это знаменитая «дуга Струве», названная так в честь основателя Пулковской обсерватории (под Ленинградом) Василия Яковлевича Струве, который задумал эту огромную работу и руководил ею.

Градусные измерения имеют большое практическое значение, прежде всего, для составления точных карт. Как на карте, так и на глобусе вы видите сеть меридианов — кругов, идущих через полюсы, и параллелей — кругов, параллельных плоскости земного экватора.

Карта Земли не могла быть составлена без длительной и кропотливой работы геодезистов-астрономов, определявших шаг за шагом на протяжении многих лет положение разных мест на земной поверхности и затем наносивших полученные результаты на сеть меридианов и параллелей.

Чтобы иметь точные карты, требовалось знать действительную форму Земли. Результаты измерений Струве и его сотрудников послужили очень важным вкладом в эту работу.

Впоследствии другие геодезисты с большой точностью измерили длины дуг меридианов и параллелей в разных местах земной поверхности.

По этим дугам при помощи вычислений удалось определить длину поперечников Земли в плоскости экватора (экваториальный диаметр) и в направлении земной оси (полярный диаметр). Оказалось, что экваториальный диаметр длиннее полярного примерно на 43 км. Это еще раз подтвердило, что Земля сжата с полюсов. По последним данным советских ученых, полярная ось на 1/298 , короче экваториальной.

Положим, мы хотели бы изобразить отклонение формы Земли от шара на глобусе с поперечником в 1 м. Если шар по экватору имеет поперечник точно 1 м, то его полярная ось должна быть всего лишь на 3,35 мм короче! Это столь малая величина, что на глаз ее нельзя обнаружить.

Богат и разнообразен животный мир земного шара. Число видов животных на Земле огромно. Ученые насчитывают около 1 млн. видов насекомых, 80 тыс.

видов моллюсков, пауков — 27 тыс. видов, раков — 20 тыс., рыб — 18 тыс., червей — 15тыс., птиц — 8,5 тыс., иглокожих — 5 тыс., губок — 5 тыс., рептилий — 4 тыс.

видов, млекопитающих — 3,5 тыс.

Нам придется говорить здесь только о самых главных представителях животного мира. Изучая животных, населяющих различные материки 2, можно заметить, что в близких природных условиях обитают животные, очень схожие между собой, а иногда и резко отличные. Поэтому, чтобы понять распространение животных на Земле, надо знать, прежде всего, условия, в которых они обитают, а также историю развития животного мира на Земле.

Климат, почвы, растительность образуют на земном шаре пояса, или зоны.

В пределах каждого такого пояса животный мир имеет много общего. Животные, населяющие тундру Европы и Азии, очень схожи с обитателями тундры Северной Америки. Тайга Европы, Азии и Северной Америки населена тоже близкими видами животных.

Прошлая история материков также проливает свет на особенности распространения со временных животных. Миллионы лет назад, как предполагают ученые, Восточная Азия и Северная Америка были соединены, и поэтому в их фауне много общего.

Южная Америка и

Австралия также были соединены. Этим объясняется, что сумчатые животные встречаются теперь только на этих материках.