В состав биосферы входят лишь немногие из химических элементов Земли. В основном она состоит из углерода, водорода и кислорода с примесью, в гораздо меньших количествах, фосфора, азота, серы и железа. Используя энергию солнечных лучей, биосфера осуществляет химический обмен веществ как внутри самой себя, так и с другими тремя сферами. Этот обмен носит различный характер, однако очевидно, что наиболее активно участвует в обмене кислород. И неудивительно, что местом этого обмена и движения является поверхность суши Земли.
Как в природе, так и в области человеческой деятельности, граница между двумя средами - место наибольшей активности. Такую границу представляет собой берег моря или большого озера, отмеченный зоной прибоя, внутри которой волны обрушиваются на береговые скалы, разрушают их и образуют пляж из частиц горных пород. Другим примером границы может служить берег реки, подвергающийся воздействию потока. Подмываемый берег реки и морской пляж - продукты "граничных условий", где происходит столкновение двух сил или воздействие силы на противостоящую ей инертную массу. Твердая поверхность земли - это область, где сосуществует множество различных типов природной среды, каждый из которых характеризуется определенным сочетанием четырех оболочек, равно как и отличается по строению каждой оболочки. Именно поэтому так разнообразны на поверхности Земли "границы" и взаимодействия различных сред.
Взаимодействие внешних и внутренних процессов
Существует множество границ, на которых происходит столкновение различных сил. Наиболее выражен этот граничный характер у верхней границы литосферы, которая является зоной столкновения динамических процессов, действующих внутри земной коры, и процессов, происходящих в атмосфере и гидросфере. Большая часть этих последних процессов действует на поверхности литосферы или непосредственно над ней, поэтому мы называем их внешними. Изменения, вызываемые всей совокупностью внутренних и внешних процессов, а также возникающие в результате взаимодействия отдельных процессов, обусловливают в основном разнообразие ландшафтов - то, что представляет интерес для людей, населяющих Землю.
Внутренние процессы. Существует три вида основных процессов, происходящих внутри земной коры: движение вещества твердых пород, движение разогретого вещества расплавленных горных пород и преобразование пород, находящихся глубоко под поверхностью Земли, под действием большого давления и высокой температуры. Мы знаем обо всех этих процессах или потому, что можем наблюдать их в действии (излияние лавы из вулкана), или потому, что видим результаты этих процессов (смещение одного большого массива породы вверх, вниз или вбок относительно другого).
На рисунке 3А показано, каким образом перемещения масс твердых пород обычно выражаются на поверхности. Масштаб процесса при этом не важен: глыбы пород могут быть шириной в один километр или десятки километров. Существенно то, что под действием внутренних сил произошло перемещение пород вверх, по крайней мере относительное, вызвавшее в одном случае изгиб, а в другом - движение по четко выраженному разлому. Таким образом, эти внутренние силы вызвали увеличение уклонов поверхности, создав в одном случае почти вертикальный уступ.
Рисунок 3Б показывает два обычных способа воздействия на земную поверхность расплавленных пород, движущихся снизу вверх. В левой части изображена масса расплавленной породы, которая медленно поднялась из глубин земной коры, проделав многокилометровый путь; она деформировала вышележащие пласты, но остыла и затвердела, не достигнув земной поверхности. Справа показано, как расплавленная масса под давлением поднималась по трубкообразному каналу и разливалась по поверхности, образовав последовательность слоев лавы, каждый из которых затвердевал раньше, чем перекрывался следующим. При этом существовавшие ранее породы не были деформированы, а было создано новое конусообразное сооружение - слоистый вулканический конус (стратовулкан). Некоторые из таких конусов превышают 6 километров и имеют крутые склоны. Особенно много их на морском дне.
Наконец, на рисунке 3В показано, что может произойти с породами, подвергшимися не поднятиям, а погружению. Местами слои пород, которые образовались на поверхности Земли, были перемещены вглубь в результате прогибания земной коры. На глубине 10-20 километров эти породы попадают в такие условия, где давление вышележащих слоев (а в некоторых случаях и боковое) настолько велико, что вызывает текучесть породы, придавая ей облик, совершенно отличный от первоначального.
Рис. 3. Примеры действия внутренних (эндогенных) процессов
Все эти три вида внутренних процессов - результат действия существующей внутри Земли тепловой энергии, которая активизирует эти процессы в больших масштабах и настолько велика, что противодействует силе тяжести. Следовательно, как мы видели на рисунках, внутренние процессы местами приподнимают или надстраивают поверхность Земли.
Внешние процессы. Для большей части (хотя и не для всех) внешних процессов движущими силами являются подвижные оболочки, которые мы называем гидросферой и атмосферой. Воздух и вода, даже если они не находятся в движении (особенно воздух, содержащий водяные пары), создают среду, в которой химический обмен между горными породами и водой вызывает распад породы, ослабляя в ней внутренние связи и способствуя ее разрушению. Это химическое взаимодействие происходит повсюду, где горная порода соприкасается с влажным воздухом. Но, более того, вода и воздух постоянно находятся в движении; перемещаясь по поверхности Земли, они вовлекают в движение разрушенные породы, унося с собой их частицы. Движение воздуха - ветер - воздвигает из частиц пород, которые несет с собой, песчаные дюны; движущаяся вода - река - отлагает наносы в своем русле, а морские волны сооружают вдоль берегов пляжи из продуктов разрушения горных пород, смытых с суши. Движущийся лед - ледник - (также представляющий собой часть гидросферы, хотя и в твердом состоянии) несет обломки пород и отлагает их при таянии. Даже подземная вода, медленно просачивающаяся через мелкие поры в породах, уносит с собой в растворенном виде минеральные вещества горных пород.
За немногочисленными местными исключениями, внешние процессы происходят под влиянием силы тяжести (Но к "немногочисленным местным" исключениям относятся повсеместные и могущественные химические процессы. - Прим. ред). Они измельчают твердые горные породы и уносят продукты их разрушения. Поскольку деятельность процессов, о которых идет речь, контролируется силой тяжести, они переносят материал с более высоких участков Земли на более низкие. Благодаря этому переносу материала горных пород возвышенности постепенно разрушаются и становятся все ниже и ниже. Рано или поздно продукты разрушения отлагаются на участках, первоначально бывших понижениями, в виде тонких слоев, накапливающихся один поверх другого. Таким образом, понижения "надстраиваются", в то время как возвышенности срезаются. Между ними повсюду происходит постоянное движение вниз по склонам продуктов разрушения пород.
Внешние процессы черпают свою энергию в солнечной радиации, поступающей на земную поверхность. Механизмы, посредством которых солнечное тепло приводит в движение потоки воздуха и воды и другие динамические агенты, кратко упомянуты в главе второй.
Взаимодействие процессов. Таким образом, существуют два вида процессов: внутренние, приводящиеся в действие внутренним теплом Земли и действующие в основном в направлении, противоположном направлению силы тяжести, и внешние, приводящиеся в действие солнечным теплом и протекающие под непосредственным влиянием силы тяжести. Эти две группы процессов непрерывно сталкиваются на границе, которой служит твердая поверхность Земли. Представим себе твердую землю гладкой, как бильярдный шар. Сила тяжести на этой гладкой поверхности была бы везде одной и той же. Вода не могла бы течь с одного места на другое. Однако поверхность реально существующей Земли не такова. Внутренние процессы создали на ней возвышенности и низменности, а следовательно, и уклоны. Вода стекает по склонам с высоких участков на низкие и несет с собой частицы пород. Это течение воды, содержащей частицы пород, представляет собой один из внешних процессов.
