Космонавт, наблюдающий Землю с Луны, даже на фотографиях не обнаружит следов деятельности человека. Только с орбит околоземных стационарных лабораторий и искусственных спутников с помощью специальной чувствительной аппаратуры и увеличенных фотографий обращают на себя внимание массивы полей, некоторые каналы и искусственные водоемы, крупные города и промышленные центры. Так что в целом, как это подтверждают и космонавты, летавшие вблизи Земли, наша планета имеет пока естественный облик. Но это взгляд из космоса. С нашей же, наземной точки зрения, уже сегодня техническая деятельность приобрела планетарные масштабы.
По приближенным оценкам за последние пять столетий человечество извлекло из недр Земли не менее 50 млрд тонн углерода, 2 млрд тонн железа, 20 млн тонн меди, 20 тыс. тонн золота. Тем самым благодаря технике началась искусственная миграция химических элементов – «вихрь», создаваемый жизнью и становящийся все сильнее. Лишь за последнее столетие промышленные предприятия выбросили в атмосферу около 360 млрд тонн углекислого газа. Ныне ежегодно сжигается 2,5 млрд тонн каменного угля, 1,5 млрд тонн нефти (наряду с другими горючими материалами). Это означает, что каждый год в земную атмосферу добавляется 8 –10 млрд тонн углекислоты. Такие количества ничтожны для земного шара или даже для литосферы и атмосферы в целом, зато весьма ощутимы для непосредственно окружающей человека среды.
Загрязняет воздух не только углекислый газ, но и производственная пыль, хорошо знакомая каждому жителю крупного города. Так, на территории Великобритании ежегодно осаждается 4,5 млрд тонн этой пыли, а в Нью-Йорке на каждую квадратную милю ежемесячно выпадает 112 тонн сажи. На Земле создано более 10 тыс. искусственных водоемов общей площадью около 500 тыс. км2, что составляет уже 1/5 общей площади всех естественных озер. Тем не менее проблема получения пресной воды для питья и промышленных целей становится достаточно острой. Например, уже к 1980 году в США используемые ныне ресурсы пресной воды могли быть исчерпаны. Надо, однако, заметить, что на всем земном шаре содержится 30,5 млн км3 пресной воды, но из них 97 % сосредоточены в горных ледниках, полярных шапках и пока человеком не используются. В резерве – и неопресненные, соленые воды морей, океанов, и солоноватые воды подземных источников. Так что человечество использует пока лишь сотые доли процентов запасов воды на земном шаре, равных примерно 1,5 млрд км3. Однако это не умаляет угрозы водного кризиса.
Человек создал новый тип осадконакопления, например промышленные отходы разного вида. Искусственная порода – цемент – ежегодно вырабатывается в количестве около ¼ млрд тонн. Появилось, как плод человеческой техники, и огромное множество других новых пород (силикатных, керамических). Человек создает искусственные алмазы, кварц, слюду. Синтетические материалы заполняют не только рынок. Они стали постоянным, растущим в процентном отношении элементом «второй природы».
Развитие промышленности неизбежно связано с нагревом окружающей среды. Сегодня это энерговыделение в ходе промышленных процессов составляет около одной сотой доли процента той энергии, которую получает Земля от Солнца. Но, как считают некоторые ученые, через 50–60 лет оно может возрасти (при существующих темпах развития промышленности) до 1 %, тогда средняя температура тропосферы возрастет на 1–2 °C, что вызовет таяние больших масс льда и нежелательные изменения климата всей планеты.
Сегодня человечество освоило всю без исключения земную поверхность. Даже в Антарктиде работают постоянные научные станции – первый признак начавшегося на наших глазах заселения суровейшего из материков. Морские и океанские просторы пересекает множество кораблей, в атмосфере летают самолеты, вертолеты, а за ее пределами – космические ракеты. Человек стал на Земле почти вездесущим. А там, где есть человек, присутствует и техника.
Человек заметно изменил облик своей планеты. Он покрыл ее поверхность городами и сельскими поселения ми, густой сетью железных и шоссейных дорог, прорыл каналы, создал искусственные водохранилища и зеленые насаждения, засеял поля. Так возникли небывалые прежде искусственные ландшафты. С помощью техники человек создал «вторую природу», т. е. мир искусственных насаждений, водотоков, бассейнов, сооружений – всего того, чем техника видоизменила окружающую среду. Эта новая среда жизни человека по-новому определяет и его взаимоотношения с естественной природой. Все говорит о том, что человек способен в дальнейшем коренным образом преобразовать природу планеты.
Глоссарий
Атмосфера Земли (от греч. atmos – пар и sphaira – шар) – газовая оболочка, окружающая Землю. Атмосферой принято считать ту область вокруг Земли, в которой газовая среда вращается вместе с Землей как единое целое. Атмосфера обеспечивает возможность жизни на Земле и оказывает большое влияние на разные стороны жизни человечества.
Атмосферное давление – гидростатическое давление, оказываемое атмосферой на все находящиеся в ней предметы. Атмосферное давление – важнейшая характеристика состояния атмосферы; в каждой точке атмосферы оно определяется весом вышележащего воздуха.
Атмосферное электричество – совокупность электрических явлений и процессов в атмосфере. Раздел физики атмосферы, изучающий электрические явления в атмосфере и ее электрические свойства. При исследовании атмосферного электричества изучают электрическое поле в атмосфере, ее ионизацию и проводимость, электрические токи, объемные заряды, заряды облаков и осадков, грозовые разряды и многое другое. Все проявления атмосферного электричества тесно связаны между собой, и на их развитие сильно влияют метеорологические факторы – облака, осадки, метели и т. п. К области атмосферного электричества обычно относят процессы, происходящие в тропосфере и стратосфере.
Атмосферные осадки – вода в жидком или твердом состоянии, выпадающая из облаков или осаждающаяся из воздуха на земную поверхность в виде дождя, росы, инея, града, снега и снежной крупы. Различают обложные осадки, связанные преимущественно с теплыми атмосферными фронтами, и ливневые осадки, связанные с холодными массами. Осадки измеряются толщиной слоя выпавшей воды в миллиметрах. В среднем на земном шаре выпадает около 1000 мм осадков в год, а в пустынях и в высоких широтах – менее 250 мм в год. Осадки – одно из звеньев влагооборота на Земле. Многолетнее, среднемесячное, сезонное, годовое количество осадков, их распределение по земной поверхности, годовой и суточный ход, повторяемость, интенсивность являются определяющими характеристиками климата, имеющими существенное значение для сельского хозяйства и многих других отраслей народного хозяйства.
Влагооборот – круговорот воды в природе (гидрологический цикл) – процесс циклического перемещения воды в земной биосфере. Постоянный обмен влагой между гидросферой, атмосферой и земной поверхностью состоит из процессов испарения, передвижения водяного пара в атмосфере, его конденсации в атмосфере, выпадения осадков и стока. Атмосферные осадки частично испаряются, частично образуют временные и постоянные водостоки и водоемы, частично просачиваются в землю и образуют подземные воды. Вода непрерывно циркулирует на земном шаре, при этом ее общее количество остается неизменным, так как моря теряют из-за испарения больше воды, чем получают с осадками, а на суше баланс обратный. Три четверти поверхности земного шара покрыты водой. Водную оболочку Земли называют гидросферой. Большую ее часть составляет соленая вода морей и океанов, а меньшую – пресная вода озер, рек, ледников, грунтовые воды и водяной пар. На Земле вода существует в трех агрегатных состояниях: жидком, твердом и газообразном. Без воды невозможно существование живых организмов. В любом организме вода является средой, в которой происходят химические реакции, без которых не могут жить живые организмы. Вода является самым ценным и самым необходимым веществом для жизнедеятельности живых организмов.
Вода – химическое соединение оксида водорода с формулой Н2O. При комнатной температуре – прозрачная жидкость без цвета, запаха и вкуса. В твердое состояние льда и снега переходит при температуре ниже нуля Цельсия, кипит при нормальном атмосферном давлении в точке ста градусов Цельсия, при этом интенсивно переходит в газообразную форму водяного пара. Около 71 % поверхности Земли покрыто водой в виде океанов, морей, озер, рек, грунтовых вод и полярных ледников. Как оксид водорода, вода является хорошим сильнополярным растворителем и в природных условиях всегда содержит в себе различные соли и газы. Вода – одно из главных условий для рождения и поддержания жизни на Земле, она служит важнейшей химической основой строения живых существ, из нее состоит около двух третей организма человека. Водная среда – гидросфера – определяет глобальные климатические зоны и формирует планетарную погоду.
Воздушные массы – части нижнего слоя атмосферы – тропосферы, горизонтальные размеры которых соизмеримы с большими частями материков и океанов. Каждая воздушная масса обладает определенной однородностью свойств и перемещается как целое в одном из течений общей циркуляции атмосферы. При этом они разделены пограничными зонами – атмосферными фронтами. Расчленение тропосферы на воздушные массы непрерывно меняется: в сложной системе воздушных течений они перемещаются из одних областей Земли в другие, меняя при этом свои свойства, исчезая и формируясь заново.
Гидросфера (от греч. Yδωρ – вода и сфера) – совокупность всех водных запасов Земли, включая ее водную оболочку. Около 97 % массы гидросферы составляют соленые океанические воды, причем средняя глубина океана составляет 3,8 км, а максимальная в тихоокеанской Марианской впадине – 11,034 км. Ледники составляют 2,2 % гидросферы, остальная часть приходится на подземные, озерные и речные пресные воды. Область биосферы в гидросфере представлена во всей ее толще, однако наибо