Как зарождались и развивались науки о Земле

Как зарождались и развивались науки о Земле

Науки, изучающие нашу планету, формировались тысячелетиями. Фундамент был заложен в античное время.

Выдающийся политик, полководец и ученый Птолемей (его биография великолепно описана Иваном Антоновичем Ефремовым в бессмертном романе «Таис Афинская»), соратник Александра Македонского, после боевых походов взошел на египетский престол. Власть он использовал с толком. В III веке до н. э. он своим повелением создал Александрийскую библиотеку и специальное учреждение для ученых — Музеон (Мусейон). То были самые крупные в тогдашнем мире центры научных знаний. Благодаря их возникновению появились профессиональные научные работники как социальный слой. Пользуясь поддержкой власти, они энергично приступили к научно-исследовательской работе. Сотрудник библиотеки и один из самых разносторонних ученых античности, Эратосфен решил сложнейшую для того времени задачу — определил форму и размеры Земли. Поняв, что Земля может быть только круглой, он измерил расстояние от Александрии до нильских порогов (где сейчас находится Асуанская плотина) и в обоих пунктах в одно и то же время с помощью своих сотрудников определил угол стояния Солнца. Дальше — задача из области тригонометрии — науки, уже вполне развитой в Древнем Египте. Разумеется, Эратосфен не знал расстояния от Земли до Солнца. Но он свободно мог приравнять его к бесконечности и решить задачу. В конечном итоге ошибка оценки величины нашей планеты составила около 1 %. Необыкновенная точность для науки того времени!

Общая методика работ Эратосфена нам понятна, и проделанный им расчет может повторить успевающий ученик 6-го класса. Но для того, чтобы додуматься до этого впервые, нужно быть гением. Именно гении и двигают человечество вперед!

Оценив размеры Земли, ученые уже могли задуматься над глобальными проблемами из области тех наук, которые мы называем геофизикой, климатологией, экологией.

Вскоре после работ Эратосфена, во II веке до н. э. древнегреческий астроном Гиппарх из Никеи ввел понятие «климат», которое означало «наклон». В понятие был заложен тот правильный факт, что погодные условия в основном определяются углом Солнца над горизонтом на той или иной широте.

Много лет спустя, при переходе от Средневековья к Новому времени, начались великие географические открытия, которые окончательно обрисовали облик Земли. Были составлены достаточно точные карты всех континентов. Протонауки и натурфилософия трансформировались в науки современного понимания.

К XVII веку кончились великие географические открытия, но описание Земли продолжалось. На смену простому географическому обследованию пришло исследование и математизация законов, свойственных нашей планете и окружающей ее атмосфере. В начале XVII века английский ученый Джон Гилберт основал учение о земном магнетизме, издав на эту тему большой трактат.

В XVIII веке науки о Земле развивали такие гиганты, как М. Ломоносов и А. Лавуазье.

В 1809 году французский естествоиспытатель Ж. Ламарк издал книгу «Философия зоологии», которая заложила идею научного понимания эволюции живого мира. Книга произвела впечатление, по крайней мере, на специалистов (хотя в полной мере ее значение удалось оценить после выхода работ Чарльза Дарвина). Книгой зачитывался сам Наполеон. Следующий труд Ламарк посвятил созданию теоретической метеорологии. Реакция читателей, включая Наполеона, была отрицательной. Стало ясно, что до серьезного предсказания изменения погоды и создания на эту тему работоспособной теории еще далеко. Но вопрос был поставлен. Существенно, что геофизический подход к проблемам климата Ламарк смог объединить с биологическим. Именно у Ламарка впервые прозвучал термин «биосфера» как живая оболочка планеты. Так закладывалась наука экология, объединившая географию с биологией.

Окончательно экология вошла в мировое сознание с 1866 года благодаря введению этого понятия немецким биологом Э. Геккелем.

По-гречески экология — это наука о доме. Дом ученый понимал в самом широком смысле, впервые заявив, что наш дом — планета Земля. Определил он новую науку следующим образом: «Экология — область знаний, изучающая экономику природы — исследование общих взаимоотношений животных, как с живой, так и с неживой природой, включающей все как дружественные, так и не дружественные отношения, с которыми животные и растения прямо или косвенно входят в контакт. Одним словом, экология — изучение сложных взаимоотношений, составляющих по Дарвину условия борьбы за существование».

Международное сотрудничество в изучении Земли оформилось в конце XIX века.

В 1872 году австро-венгерский полярник Карл Вайпрехт (1838–1881) выдвинул идею проведения комплексной международной экспедиции для исследования Арктики. Идея шлифовалась в 1875 году в г. Граце (Австрия) на съезде естествоиспытателей и врачей.

В 1879 году на международном метеорологическом конгрессе в Риме уже была составлена конкретная программа Международного полярного года (МПГ). Лидером этой деятельности был Вайпрехт. Состоялось это грандиозное мероприятие в период с августа 1882 по август 1883 года. В Арктику единовременно направилось множество международных экспедиций, в том числе от Российской академии наук. Труды Международного полярного года составили 36 томов. Так науки о Земле получили факты, без которых развитие систематизированных знаний невозможно. Сам Вайпрехт к этому времени умер, не дождавшись ни исполнения своих планов, ни почестей.

Второй международный полярный год проходил в 1932–1933 годах при активном участии советской науки. В 1957–1958 годах были проведены еще более глобальные исследования в рамках Международного геофизического года (МГГ). Важнейшим фактом этого периода было начало космической эры — запуск Советским Союзом первого искусственного спутника Земли. Это позволило в последующие годы отработать технологию изучения Земли из космоса.

В память о героических усилиях ученых прошлого в период с 1 марта 2007 года по 1 марта 2009 года был проведен Третий международный полярный год, должный ознаменовать 125-летие первого МПГ и 50-летие МГГ. Было проведено два цикла исследований в Антарктиде и Арктике. Некоторые материалы этих исследований будут рассмотрены в следующих главах. Использованы также данные ВМО (Всемирной метеорологической организации), и особый упор сделан на материалы и архивы Европейского союза наук о Земле (European Geosciences Union), членом и активным участником ежегодных форумов которого, собирающихся в Австрии, является автор данной книги.

Так усилиями ведущих ученых-энтузиастов сформировалась система получения и осмысления знаний о нашей планете. Международное сотрудничество к началу XXI века стало нормой для проведения множества исследовательских мероприятий. Закончим эту главу теми определениями, которыми пользуется современная наука.

Экология — наука о взаимоотношении организмов с окружающей средой.

Погода — состояние атмосферы в рассматриваемом месте в определенный момент или за ограниченный промежуток времени. Погоду, по мнению известного американского метеоролога К. Орра, можно сравнить с непрерывно идущим спектаклем, на котором мы присутствуем в качестве зрителей поневоле. Сценой здесь служат нижние слои атмосферы, основными исполнителями — воздух и вода, а костюмами — облака. Действие же разворачивается на просторах всего земного шара. Рукопись написана Солнцем, постановка управляется вращением Земли, и ни одна сцена не повторяется в точности, каждое явление бывает сыграно погодой со своими индивидуальными особенностями.

Климат — статистический многолетний режим погоды. Условно выделяется шесть типов климата. Первый — умеренный. Это, в основном, климат территорий от 30 до 50 параллели как Северного, так и Южного полушария. Постепенно он переходит в климат субтропический, наиболее комфортный для проживания человека. Далее идет климат тропический с постоянными высокими температурами и большим числом осадков. Далее имеется полярный климат с низкими температурами, малопригодный для проживания. Существует климат пустынь, мало комфортный, к которому, однако, человек может адаптироваться. Выделяют климат высокогорий с разреженным воздухом и большими колебаниями температуры. При этом все виды климата в своем развитии и основных характеристиках хорошо изучены современной наукой о Земле. А вот о том, как типы климата взаимодействуют с человеческой культурой и мировой политикой, — об этом мы поговорим в последующих главах.