Природные процессы

Фундаментальные свойства окружающей среды отра­жают объекты, связи между ними, процессы. Применительно к окружающей среде под процессом подразумевается ход, раз­витие какого-либо явления, последовательная смена состояний в развитии чего-либо. Изменение природных явлений сопровож­дается передачей или обменом веществом, энергией и информа­цией. Различают процессы образования, функционирования, ди­намики и развития природных явлений в окружающей геогра­фической действительности.

Земная поверхность находится под воздействием экзоген­ных (внешних) и эндогенных (внутренних) природных сил. Ин­тенсивность экзогенных процессов зависит от количества посту­пающей на поверхность Земли солнечной энергии и превраще­нии ее в энергию движения воздуха, воды, вещества литосферы. Кроме того, экзогенные процессы происходят под воздействием гравитационной энергии, а также жизнедеятельности организ­мов.

К природным процессам относится выветривание — про­цесс механического разрушения и химического изменения гор­ных пород и минералов земной поверхности и приповерхност­ных слоев литосферы под влиянием атмосферных агентов (осад­ков, ветра, сезонных и суточных колебаний температуры), грунтовых и поверхностных вод, жизнедеятельности организмов и продуктов их разложения. Различают физическое, химическое, биологическое выветривание.

Выветривание, механическая деятельность ветра, поверхно­стных и подземных вод, ледников, абразионная работа морей и озер приводят к образованию большого количества обломочного материала и растворенных веществ. Эти продукты разрушения или перемещаются под влиянием силы тяжести (в результате об­вальных, осыпных, оползневых и других склоновых процессов), или захватываются ветром, текучими водами, ледниками и сно­сятся в понижения рельефа, озера, моря, океаны.

Вся совокупность природных процессов выветривания гор­ных пород и сноса разрушенного материала называется денуда­цией, означающей обнажение, оголение породы, интенсивно про­являющееся на возвышенных участках суши и особенно в горах.

Природный процесс накопления продуктов разрушения на­зывается аккумуляцией. Различают гравитационные, речные (флювиальные), ледниковые, водно-ледниковые, озерные, эоло­вые, биогенные накопления минеральных или органических ве­ществ на поверхности суши (наземная аккумуляция) и накопле­ние осадков на дне морей и океанов (подводная аккумуляция).

Эндогенные процессы, происходящие внутри Земли, обус­ловлены гравитационной дифференциацией планетного вещест­ва, радиоактивным распадом, вращением Земли. Внутренняя (эндогенная) энергия вызывает вертикальные и горизонтальные тектонические движения земной коры. В результате изменения в земной коре внутренних напряжений, приводящих к разрыву глубинных масс и их смещению, возникают землетрясения. Следст­вием последних являются деформации земной поверхности, ог­ромные трещины (иногда шириной 12—15 м), вертикальные сме­щения (блоков до нескольких метров), провалы, оползни, обвалы. Так, специалистам-геофизикам удалось визуально наблюдать ги­гантский разлом длиной 60 км и шириной 4 м, образовавшийся из-за расхождения двух североафриканских тектонических плит менее чем через 3 недели после землетрясения, произошедшего в сентябре 2005 г. на северо-востоке Эфиопии, в пустыне Афар.

Под воздействием эндогенных сил происходят вулканические извержения. Существует два типа вулканических извержений: эф­фузивный (растекающийся) и эксплозивный (взрывной), в ре­зультате которых происходит излияние магмы, а также выбросы в атмосферу вулканической пыли и разных газов. В результате ох­лаждения и затвердевания из растекшейся по земной поверхности магмы (лавы) образуются излившиеся магматические горные по­роды (базальт, андезит, вулканическое стекло, пемза). При засты­вании внедрившейся магмы на той или иной глубине в земной ко­ре образуются интрузивные, или глубинные, магматические гор­ные породы (гранит, сиенит, диорит, габбро, дунит).

Все виды извержений взрывного типа сопровождаются вы­бросами в атмосферу вулканического пепла, водяного пара (Н₂0), углекислого (С0₂) и угарного газов (СО), серосодержа­щих газов (SО₂, H₂S, CS₂) и хлорфтористых соединений (НС1, HF), что имеет климатическое следствие. Обладая высокой тем­пературой, эти газы проникают в атмосферу на высоту 20 км и бо­лее, где серосодержащие газы образуют мелкодисперсный слой из капелек серной кислоты. Этот слой создает для солнечной ради ации своеобразный экран, частично поглощая ее, а частично отра­жая обратно в мировое пространство. Как известно, после силь­нейших извержений вулканов в XIX—XX вв. (Тамбора, Кракатау, Агунг — Индонезия; Катмай — США; Пинатубо — Филиппины) происходило уменьшение средней глобальной температуры воз­духа на 0,3—0,5 °С. Это природное явление использовано для обо­снования метода ослабления потока солнечной радиации слоем искусственного стратосферного аэрозоля, позволяющего ликви­дировать опасность потепления климата без необходимости ре­гулирования концентрации парниковых газов в атмосфере.

Рельеф земной поверхности формируется, как правило, в ре­зультате взаимодействия эндогенных и экзогенных естествен­ных (природных) процессов. Рельефообразующие экзогенные и эндогенные процессы, выражающиеся в геоморфогенезе, тесно взаимосвязаны путем обмена энергией и веществом. О масшта­бах перемещения вещества различными природными процесса­ми можно судить по данным, приведенным в таблице 9.

 

Таблица 9

Перемещение материала планетарными потоками

 

 

Потоки вещества	Масса вещества, млрд. т/год
Поступление материала в океан: твердый речной сток · вынос растворенных веществ поверхност­ным и подземным стоком · эоловый вынос · вынос обломочного материала покровными ледниками · вследствие абразии берегов · за счет береговых склоновых процессов · в результате техногенной деятельности	21,3 5,7   2,0 1,5   1,5 0,4 1,5
Вулканогенная аккумуляция: в океане на суше Мировое заиливание озер Мировое заиливание водохранилищ	2,5 1,8 4,8 13,4
Перемещение вещества в пределах суши: равнинными реками горными реками склоновыми процессами эоловым переносом производственной деятельностью человека	350-470 270-670 1350-3370 3000-3500 20 000-27 000
Мировой прирост городских зданий и сооружений	2,5
Мировая перевозка грузов транспортом	80,0

Жизнь и природа Земли отличаются не только большим внешним разнообразием, но и активным проявлением многочис­ленных природных процессов. В каждой из сфер Земли — атмо­сфере, гидросфере, литосфере, криосфере, биосфере — постоян­но происходят изменения разного масштаба, во многих случаях необратимые. Циркуляции атмосферы, ярким проявлением ко­торой служат сменяющие друг друга циклоны и антициклоны; круговорот природных вод, время от времени сопровождаемый засухами или, наоборот, наводнениями; области сильных зем­летрясений или вулканических извержений, широкими дугами опоясывающие многие окраины материков и срединные океани­ческие хребты; движения ледников и снежных лавин, дрейф морских льдов и айсбергов, свойственные снежно-ледовым явле­ниям; наконец, отступание лесов под натиском пустынь и об­ширные лесные пожары — все это характерные природные явле­ния современной эпохи, сопровождающие жизнь человечества на всех этапах его становления и развития.

Не все эти процессы носят угрожающий характер, но многие из них принадлежат к грозным явлениям, нередко вызывающим стихийные бедствия. В последнее время люди стали сталкивать­ся со стихийными природными явлениями все больше, при этом ущерб от них возрастает. Главным образом это связано с тем, что хозяйственная деятельность людей проникает все дальше и глуб­же в такие области (прежде всего, в высокогорные и полярные районы), где сила и частота проявления стихийных явлений вы­ше, чем на уже освоенных равнинных территориях.

По своей сущности стихийные процессы не являются ката­строфическими, но становятся такими при соприкосновении с хозяйством людей. Определение «катастрофический» обяза­тельно носит социально-экономический оттенок, а потому не мо­жет характеризовать природный процесс сам по себе. Изучение стихийных процессов имеет свои специфические задачи. Основ­ная цель заключается в прогнозировании времени и масштабов того или иного стихийного процесса. Но для этого нужно изу­чить механизм и причины его возникновения, распространения по территории и влияние на другие компоненты и природные процессы.

Важнейшей характеристикой стихийных процессов служит непериодичность их проявления, возникновение через неравные и, как правило, неизвестные промежутки времени: несколько раз в год (снежные и каменные обвалы, снежные заносы, сильные паводки), в отдельные годы (речные заторы, наводнения, засухи, сели), через много лет (подвижки ледников, землетрясения, цунами, вулканические извержения). Познание стихийных при­родных процессов и явлений основывается на изучении меха­низма и причин этих явлений, создании базы для их прогнозиро­вания, изучении последствий воздействия этих процессов на окружающую среду, разработке мер своевременного их предуп­реждения.

Осознание природных процессов существенно в установле­нии изменений свойств окружающей человека среды под влия­нием естественных факторов. К разрушительным природным процессам применяется термин «стихийное бедствие».

Стихийным явлением считается любое природное явле­ние, обычно значительной выраженности — от смены дня и ночи до тайфуна или засухи.

Природная катастрофа — это внезапное стихийное бед­ствие, событие, влекущее за собой тяжелые последствия.

Наиболее значительные землетрясения на рубеже столетий произошли в Афганистане, Индонезии, Иране, Колумбии, Рос­сии, Японии. По данным ООН, число погибших от землетрясе­ний в 1990 г. составило 52 тыс. человек, в 2003 г. — 33 тыс. человек.

Экстремальным наводнениям в результате проливных дож­дей подверглись США, Восточная Европа, Китай, Перу, Венесу­эла, Молдова. Цунами высотой 5 м отмечены в Японии (1993), высотой 60 м в 1994 г. на востоке о-ва Ява (Индонезия), высотой 7 м на северо-западе Гвинеи-Бисау (1998). Вызванные подвод­ным землетрясением в Индийском океане (26 декабря 2004 г.) волны цунами (на о. Суматра высотой до 30 м) в странах Юго-Восточной Азии унесли жизни около 300 тыс. человек. Смерчи, ураганы, снежные бури и другие атмосферные явления с человеческими жертвами происходили в разных регионах ми­ра. Среди опасных стихийных явлений наибольший экономиче­ский ущерб в мире приносят наводнения (32% от общей суммы ущерба), тропические ураганы (30%), засухи (22%) и землетря­сения (10%).

Рассматривая природные процессы в окружающей среде, не­обходимо иметь в виду образование естественным путем токсич­ных соединений. Так, недавно установлено, что под действием галобактерий возникают трихлорэтен, трихлорэтан (токсичный вид пестицида) и некоторые другие аналогичные летучие галоген-углеводороды, способные вызывать повреждения растительнос­ти. Природную сущность такого явления подтверждает присут­ствие продуктов разложения летучих галогенуглеводородов в антарктическом льду, образовавшемся около 250 лет назад (т. е. еще в доиндустриальный период).