Факторы пространственной физико-географической дифференциации.

Географическая оболочка и ее географический фокус - ландшафтная сфера Земли неоднородны от места к месту. Эта неоднородность, или пространственная физико-географическая дифференциация, проявляется на глобальном, региональном и локальном уровнях. В основе неоднородности природно-территориальных комплексов и их пространственных сочетаний, выделяемых по принципу либо генетического единства, либо по функциональной целостности, либо однородности (типологии), лежат внешние факторы дифференциации.

Основные факторы физико-географической дифференциации на глобальном и региональном уровнях.

1. Суммарная солнечная радиация (лучистая и тепловая энергия Солнца). Ее распределение от полюсов к экватору характеризуется постепенным ростом от 2400 до 7200 МДж/(м2 ×год). Энергетический фактор в первую очередь определяет свойства воздушных масс, соответствующие физико-географическим (радиационно-термическим) поясом.  Принято подразделение земной поверхности на 13 таких поясов: арктический, субарктический, умеренный северный, субтропический северный, тропический северный, субэкваториальный северный, экваториальный, субэкваториальный южный, тропический южный субтропический южный, умеренный южный, субантарктический, антарктический.

2. Второй важнейший фактор пространственной физико-географической дифференциации - атмосферные осадки. В географическом распределении атмосферных осадков, с одной стороны, прослеживается тенденция их увеличения от полюсов к экватору. С другой стороны, орографические факторы и распределение суши и моря делают реальную картину распределения весьма пестрой. Сочетание тепла и влаги определяет широтную физико-географическую зональность равнинных ландшафтов.

 Периодический закон географической зональности

Рассмотрим по порядку все составляющие этого закона: факторы возникновения зональности, основания, на которых географическая зональность получила форму закона, и причины его периодического характера.

Географическая зональность. С античных времен география оперирует понятием зональности. Геродот (V в. до н. э.) разделял Землю на три пояса - холодный, умеренный и жаркий. Эвдокс Книдский (408-355 г. до н. э.) обосновал идею о климатических поясах, опираясь на предположение о шарообразности Земли, - он учел возрастающий наклон падения солнечных лучей по мере возрастания широты (интересно, что климат в переводе с греческого означает наклон).

Действительно, одинаковые порции солнечных лучей на экваторе приходятся на меньшую площадь и прогревают ее сильнее, чем в высоких широтах, где та же порция солнечной энергии распределяется на большую площадь за счет увеличения кривизны земной поверхности (рис. 4).

Описание: рисунок 3

 Идея о поясном различии природных условий была настолько популярна, что на ее основе развивались идеи географического детерминизма – хозяйство и даже нрав людей ставились в зависимость от зоны, В которой располагалось государство. Так, Гиппократ (460-377 гг. до н. э.) пишет о том, что ... в холодной Скифии люди угнетаются холодом и поэтому прозябают в дикости, обладают вспыльчивым характером. А в жарком Египте у людей более цветущий вид, здесь более развиты искусства, но люди ввиду изнеженности благоприятным климатом слабовольны ... .

В новое время к вопросу географической зональности вернулся великий ученый-географ Александр Гумбольдт (1769-1859). Изучая природу Латинской Америки, он сумел поставить изменение растительного покрова в жесткую зависимость от изменения температуры (для решения этой задачи он впервые создал карту изотерм).

Казалось бы, задача решена полностью, но являлась ли планетарной выведенная зависимость? Выполненный комплексный физико-географический профиль свидетельствует: не всегда определенному интервалу температуры соответствует свой тип растительного покрова, так как не учтен другой важный фактор увлажнение. Именно соотношение тепла и влаги определяет произрастание того или иного типа растительности, формирование определенного почвенного покрова. К этому научному выводу впервые пришел русский ученый В. В. Докучаев (1846-1903). В его трудах природная географическая зона получает комплексное понимание. Физиономически зона характеризуется типом растительности - тайга, степь, пустыня и проч., а фактически - всем комплексом физико-географических условий и процессов, - биологическим круговоротом, типом почвообразования и даже в какой-то мере типом рельефообразования.

Закон природной зональности. В учении о природных естественно-исторических зонах В. В. Докучаев выводит закономерность смены почвенно-растительного покрова в зависимости от изменения баланса тепла и влаги. Форму закона придали учению о зональности академик А. А. Григорьев и М. И. Будыко.

В качестве показателя теплообеспеченности территории учеными используется радиационный баланс. Радиационный баланс (выраженный в калориях или джоулях на квадратный сантиметр в год) считается как разница между приходящей суммарной солнечной радиацией, с учетом ее частичного отражения деятельной поверхностью, и эффективным излучением Земли.

В 1948 г. М. И. Будыко выводит формулу, в которой он соотносит годовой радиационный баланс с годовым количеством осадков. Но так как по законам физики нельзя сравнивать единицы энергии с единицами объема, М. И. Будыко берет энергетический эквивалент осадков, - количество энергии, необходимое для их испарения. Полученный таким образом показатель был назван им радиационным индексом сухости.

r = R/Lx,

где R - годовой радиационный баланс подстилающей поверхности, х - годовое количество осадков, L - скрытая теплота испарения.

Дальнейшие исследования показали, что многообразие географической оболочки и биологическая продуктивность тем выше, чем ближе значение индекса сухости к единице, а при равных значениях индекса - тем выше, чем больше годовой радиационный баланс.

В 1956 г. А. А. Григорьевым и М. И. Будыко была составлена карта распределения индекса сухости на земной поверхности и окончательно сформулирован закон, который получил название периодического закона географической зональности. Его сущность заключается в том, что при переходе от одного широтного пояса к другому повторяется сходство географических зон, обусловленное одинаковым соотношением тепла и влаги, наряду с их различиями, обусловленными абсолютными значениями радиационного баланса. Таким образом, любая природная географическая зона есть функция от r и R..

Периодичность закона зональности. Изменение по широте гидротермических показателей. Температура равномерно повышается от полюсов к экватору. Неравномерность хода температур может объясняться только пересечением меридианом крупных элементов рельефа, в этом случае вы проследите ее понижение с высотой. Зато ход среднегодовых осадков будет меняться синусоидально по профилю - от полюса к умеренным широтам количество осадков растет, затем к тропикам уменьшается, увеличивается вновь на экваторе и т. д.

Таким образом, осадки распределяются по земной поверхности зонально, но периодически - четыре зоны минимума периодически сменяются тремя зонами максимума. Это объясняется общей циркуляцией атмосферы, которая вследствие геофизических особенностей Земли (шарообразности, наклона оси, вращения) создает зоны повышенного давления в тропиках и на полюсах и зоны пониженного давления на экваторе и в умеренных широтах.

Таблица 2

Периодический закон географической зональности

(по М.И. Будыко )

Тепловая энергетическая база - радиационный баланс

Условия увлажнения – радиационный индекс сухости

Меньше 0 (крайне избыточное увлажнение)

От 0 до 1

Избыточное увлажнение

Оптимальное увлажнение 4/5-1

От 1 до 2 (умеренно-недостаточное увлажнение)

От 2 до 3 (недостаточное увлажнение)

Более 3 (крайне недостаточное увлажнение)

0-1/5

1/5-2/5

2/5-3/5

3/5-4/5

Меньше 0

(высокие широты)

I. Вечный снег

-

-

-

-

-

-

-

-

От 0 до 50 ккал/см2 в год (южно-арктические, субарктические и средние широты)

-

IIа. Арктическая пустыня.

IIб.

Тундра (на юге с островками редколесий)

IIв. Северная и средняя тайга

IIг. Южная тайга и смешанные леса

IIд.

Лиственный лес и лесостепь

III.

Степь

IV.

Пулупустыня умеренного пояса

V.

Пустыня умеренного пояса

От 50 до 75 ккал/см2 в год (субтропические широты)

-

-

VIа. Районы субтропической гемилеи со значительным количеством болот

VIб.

Дождевые субтропические леса

VIIа. Жестколиственные субтропические леса и кустарники

VIIб. Субтропическая степь

VIII. Субтропическая полупустыня

IX.

Субтропическая пустыня

Больше 75 ккал/см2 в год (тропические широты)

-

-

Xа.

Районы преобладания экваториальных лесных болот

Xб.

Сильно переувлажненный (сильно заболоченный) экваториальный лес

Xв.

Средне переувлажненный (средне заболоченный) экваториальный лес

Xг.

Экваториальный лес, переходящий в светлые тропические леса и лесистые саванны

XI.

Сухая саванна

XII.

Опустыненная саванна (тропическая полупустыня)

XIII.

Пустыня тропичекая

Согласно периодичности изменения осадков изменяется и индекс сухости, а вместе с ним - природные зоны.

Наглядной иллюстрацией действия периодического закона географической зональности служат данные табл. 2.