Размышляя о нашей планете, мы видим ее как бы из космоса. Концентрические оболочки - ионосфера, атмосфера, земная кора и другие - последовательно обволакивают ядро Земли.
Реальные границы геосфер не четкие. Газы пронизывают и воду, и верхи земной коры; вода витает в атмосфере и сочится в подземных трещинах и порах; минеральные частички содержатся и в природных водах, и в воздухе. Земля, несмотря на различия слагающих ее геосфер, остается единым целым, словно круглый кочан капусты.
Это застывшая картина. Она заметно меняется, если представить движение геосфер "во времени". Так, облик человека, запечатленный на фотографии, обычно существенно отличается от живого лица, неуловимо изменчивого даже в покое, отзывающегося на все перемены вокруг и отражающего свою собственную внутреннюю жизнь. Особенно ярко проявляется внешность в периоды душевных волнений, ярости или печали, радости или раздумий.
MestoComforta.Ru - мебель для вашего дома.
Любитель статистики мог бы и в живом лице рассчитать среднее состояние. Скорее всего оно окажется маловыразительным, как сумерки - нечто среднее между днем и ночью. В научных изысканиях нередко происходит подобное. Мы привыкаем усреднять данные, избавляться от нетипичных состояний, вести средние линии среди целого облака точек на графике.
Переходя к облику нашей планеты, надо признать, что мы еще не всегда умеем разобраться, где, когда и в какой степени допустимо усреднение. Существенны ли отклонения от среднего, или именно они характеризуют суть явлений?
Нас более всего интересует географическая оболочка, область жизни, место взаимодействия и взаимопроникновения земной коры, гидросферы и атмосферы; область, пронизанная солнечными и космическими лучами и ныне заметно освоенная и преобразованная человеком. Она живет активно и изменчиво. Это показывает уже самый общий взгляд на нее: от полюсов к экватору меняются климаты, чередуются географические зоны, ландшафты мелькают с калейдоскопической быстротой и яркостью. А "во времени" - смены времен года, изменения климата, вековые колебания уровня океана.
Обилие причинно-следственных связей, характерное для процессов, бурлящих в географической оболочке, до сих пор не позволяет ученым провести окончательную формализацию и выразить жизнь Земли со всей полнотой и достоверностью с помощью формул, таблиц, графиков. Долгосрочные географические прогнозы находятся в разительном противоречии с прогнозами астрономическими, которые сбываются с необычайной точностью.
Процессы в космических сферах ("космос" - по-гречески порядок) подобны действию отлично отрегулированного часового механизма. Сферы Земли в своем поведении более сходны с живыми организмами, чем с машинами. Сложнейшее взаимодействие геосфер, создающее географическую оболочку, отличается от механизма, где выверено все до последнего винтика и на каждое внешнее воздействие можно ожидать вполне определенный, точно предвиденный ответ.
Впрочем, смена времен года в общем идет регулярно. Правда, и тут не обходится без неожиданностей. Отклонения от среднего, порой очень резкие, напоминают нам о том, что земным сферам недоступна астрономически стройная гармония, подобная той, которая характерна для сфер небесных.
Но почему мы умеем предсказывать солнечные затмения на века вперед, а ураган застает нас врасплох?
Вот ответ основателя кибернетики Норберта Винера: "Дело прежде всего в том, что метеорологическая система всегда содержит большое число приблизительно одинаковых частиц, причем некоторые из них очень тесно связаны между собой. Напротив, астрономическая, а именно солнечная система содержит лишь сравнительно небольшое число частиц, притом весьма различного размера и связанных между собой... слабо... В метеорологии число рассматриваемых частиц так велико, что точная запись их начальных положений и скоростей совершенно невозможна, а если даже и составить такую запись и вычислить будущие положения и скорости всех частиц, то мы получим лишь необозримое множество цифр, которые нужно было бы коренным образом переосмыслить, прежде чем мы смогли бы их использовать".
Трудность еще не означает невозможность. Если проблема усложняется изобилием фактов, подлежащих обработке, можно представить систему быстродействующих машин, способных справиться с подобными вычислениями. Географическая оболочка будет уподоблена в сущности механизму хотя и сложному, с замысловатой системой взаимосцепленных колес и рычагов.
Конечно, одно лишь знание начальных положений частиц и их скоростей дела не решит. Требуется определить величину, направление и динамику сил, действующих на географическую оболочку: вариации поступающей на Землю лучистой энергии Солнца, гравитационные воздействия соседних космических тел, сугубо земные факторы и влияние далеких звезд и галактик.
Проблема усложняется. Но по-прежнему она принципиально разрешима. Воздействующие на географическую оболочку силы можно классифицировать, выстроить в систему: по энергоемкости, периодичности, изменчивости, взаимо связи с другими силами.
Предположим, что все более или менее значительные силы, действующие на внешние геосферы (не глубже земной коры), нам известны и систематизированы. Сможем ли мы в таком случае уверенно рассчитать, скажем, метеорологические показатели для конкретного района (или для всей планеты) хотя бы на годы вперед?
Нет. Требуется дополнительно учесть "эффект рычага", понимая под этим место приложения той или иной силы. Скажем, на солнечную вспышку отзываются одни районы, на изменение скорости вращения Земли - другие и т. д.
Если о каком-то факторе мы не будем знать абсолютно все, тогда допустим вероятностный подход. Рассчитаем динамику системы для нескольких возможных случаев и вычислим вероятность того или иного исхода.
Однако мы еще не учли одну из самых главных трудностей. Каждая из геосфер (ионосфера, атмосфера, гидросфера, земная кора), а также их совокупность (географическая оболочка) имеют свои особенности, как бы сказать, личные качества, благодаря которым они очень непросто реагируют на внешние воздействия. Вспомним, к примеру, резонансные явления, которые подчеркивал А. В. Дьяков... Впрочем, и они, пожалуй, поддаются учету: в классификацию сил, действующих на геосферы, достаточно ввести графу "резонансный эффект".
Внешние оболочки Земли насыщены энергией, поступающей извне (главным образом от Солнца), и не только аккумулируют ее, но и в огромном количестве излучают. Они находятся как бы в перенапряженном состоянии, при постоянно неустойчивом равновесии.
Тут, пожалуй, аналогия с живым существом вполне оправданна. Ведь жизнь - это непрерывный обмен веществ (энергии) как внутри организма, так и организма с окружающей средой. В живом существе концентрируется значительное количество "свободной", "собственной" биохимической энергии, позволяющей бурно реагировать даже на очень слабый (по количеству энергии) сигнал и вовсе не отзываться на значительно более мощные воздействия. Животное испугается шороха шагов охотника, но не сдвинется с места от грохота водопада; оно убежит, заметив блеск ружья, но не шевельнется под яркими лучами солнца.
В геосферах постоянно идет перераспределение энергии, поступающей извне (внутренний обмен, круговорот веществ). Чуткость реакции геосферы на внешние воздействия во многом зависит от ее постоянно изменчивого, неустойчивого, напряженного внутреннего энергетического состояния. У животного есть некий постоянный набор сигналов, вызывающий в определенных условиях ту или иную реакцию (признаки опасности, запах пищи, крик врага и др.). Для геосфер не всегда можно наперед выделить подобные слабые воздействия, вызывающие крупные возмущения, катастрофы. При определенных условиях такими воздействиями окажутся солнечные вспышки, в другое время - мощные вулканические извержения или силы притяжения Луны...
Перечисленные выше многие трудности, возникающие при уподоблении географической оболочки механизму, приводят к выводу: в обозримом будущем вряд ли будет возможным достоверно прогнозировать некоторые процессы, протекающие в геосферах. Речь идет, конечно, не о средних показателях, более или менее выдерживающихся для данного района за достаточно долгий период. Скажем, среднегодовые температуры, осадки, скорость ветра.
Нас прежде всего интересует не норма, а отклонения от нее. Нам надо знать о "нетипичном" урагане, потому что именно он принесет больше всего бед, застигнув нас врасплох. Нам надо знать о будущей засухе или грядущем "потопе", потому что именно к ним наименее всего приспособлено наше хозяйство.
Создать обобщающую теорию географической оболочки, безусловно, очень непросто. Но ведь и познание живых существ сопряжено с огромными трудностями. Однако же очевидны успехи биологических наук, позволяющие не только постигать сущность жизни, но и увеличивать продуктивность биосферы, бороться с болезнями, продлевать жизнь человека, сохранять окружающую среду. Не будем забывать: трудность еще не означает невозможность.
Обилие гипотез и частных теорий, описывающих динамику и взаимодействие геосфер, необычайно усложняет выработку общей концепции, учитывающей все известные науке идеи и факты. Впрочем, в математике и кибернетике разрабатываются теории, позволяющие принимать наиболее верные решения при недостатке информации (теория игр, например). Со временем они могут войти и в географию.
Как бы ни была сложна динамика геосфер, как бы ни был резок, прерывист и непостоянен пульс земных стихий, нам придется постичь его без претензий на достижение абсолютной истины, но все-таки более полно, чем сейчас. Это увлекательнейшая научная головоломка и - что важнее - настоятельная практическая потребность.
По материалам книги Баландина Рудольфа Константиновича, Пульс земных стихий, издательство "Мысль", 1975.