Открытие Земли из космоса

Только теперь, с высоты… полета, мы открываем истинную основу нашей земли, фундамент из скал, песка и соли, на котором, пробиваясь словно мох среди развалин, зацветает жизнь.

Антуан де Сент-Экзюпери. Планета людей. 1939

Главная цель метеорологических наблюдений — прогноз погоды. Для этого собирают и анализируют сведения о температуре и влажности воздуха, атмосферном давлении, скорости и направлении ветра, воздушных течениях, облачном покрове, циклонах и т. д. Около 10 тыс. метеорологических станций и около 800 станций вертикального зондирования атмосферы проводили такого рода наблюдения. Дополнительная информация собиралась с коммерческих судов (их примерно около 2000) и самолетов (около 1500) вдоль маршрутов их следования. Несмотря на обилие «точек» сбора данных о метеорологических процессах, получаемых сведений все же недостаточно. Ведь сеть наблюдательных пунктов, размещенных на Земле, весьма неравномерна. На территории Европы, США она густая. В океанах, в горах, в пустынях — весьма разреженная. В России в последние десятилетия она сильно сократилась. Недостаток информации — одна из причин ошибок в прогнозах.

Спутники позволяют не только обозревать огромные территории, но и следить за быстро протекающими явлениями в атмосфере. На космических изображениях прослеживаются огромные фронтальные облачные системы. А ведь они нередко протягиваются на расстояние свыше 1000 км. Такая фронтальная облачная система обычно выглядит на снимке в виде лентовидной полосы. Она может, например, пересекать почти всю территорию Европейской части России. Снимки из космоса неоценимы также для обнаружения и прослеживания динамических атмосферных образований, какими являются циклоны и антициклоны.

С помощью обычных наблюдений очень трудно изучать огромные вихревые образования, диаметр которых составляет сотни километров, а у некоторых из них достигает 1000—1500 км. Этому препятствуют большие скорости их перемещения. Такие трудности преодолеваются при использовании космической информации.

Рис. 4.13. Огромный циклонический вихрь над Тихим океаном, двигающийся к берегам Камчатки. Космическое изображение.

Давно и успешно используется «космическая» разведка тропических циклонов, воздействию которых подвергаются восточные побережья Центральной и Северной Америки. Снимки из космоса позволяют вовремя, заблаговременно выявить их зарождение в Атлантике, определить траекторию их движения. А это дает возможность определить, через какие государства пройдет путь разрушительного вихря, подготовиться к встрече с ним. Так в 1969 г. с помощью информации со спутников удалось вовремя предупредить население юга США о приближающемся урагане «Камилла». Сведения о нем позволили вовремя и срочно эвакуировать около 75 тыс. человек из густонаселенных районов штатов Луизиана и Миссисипи. Полагают, что своевременный прогноз пути следования ураган и принятые меры помогли спасти от гибели около 50 тыс. человек.

Рис. 4.14. Шлейф от извержения подводного вулкана вблизи острова Беннет (Новосибирские острова). Снимок Арктики, полученный с высоты около 1000 км. Океан покрыт льдом. Видны трещины и разводья.

С помощью спутников стало возможным слежение за особенностями загрязнений атмосферы, в том числе за перемещением дымовых шлейфов от вулканов. Как оказалось, такого рода загрязнения иногда достигают субконтинентальных масштабов. Так, например, дымовой шлейф от вулкана Килауэа (на одном из Гавайских островов) на третий день после начала его извержения (16 сентября 1977 г.) простирался над акваторией Тихого океана на расстояние около 1700 км от источника. Его площадь в этот день, судя по данным съемок с геостационарного спутника ГМС-2, составляла около 250 тыс. кв. км. Слежение за подобными крупномасштабными замутнениями атмосферы весьма важно. Ведь они препятствуют проникновению к земной поверхности солнечной радиации, вызывают — и это уже доказано — понижение температуры воздуха. Оно может быть небольшим и все же оказывать неблагоприятное воздействие, например, на урожаи сельскохозяйственных культур даже в отдаленных районах планеты.

Большие пространства, которые открываются взгляду с высоты полета самолета и, тем более, космического корабля, позволяют заново познавать мир.

Да, конечно, самолет — машина, но притом какое орудие познания! Это он открыл истинное лицо Земли…

Антуан де Сент-Экзюпери. Планета людей. 1939

Космические исследования оказались весьма результативными для изучения ее рельефа. Новые сведения получены о разнообразных типах и формах рельефа, образованных как внешними (экзогенными) факторами (ледниками, реками…), так и внутренними, глубинными (эндогенными) процессами. В пустынях Северной Африки хорошо прослеживаются удивительные, чаще всего дугообразные изогнутые полосы. Это — следы ветра, который он оставил, вытачивая поверхность пустыни. Ветер, как известно, не только образует аккумулятивные (насыпные) формы — песчаные гряды, барханы… В каменистых пустынях он вытачивает породы, оставляет борозды, образует ниши выдувания… Однако никто даже не предполагал, что полосы вытачивания могут протягиваться на сотни километров.

По снимкам из космоса обнаружены также ранее неизвестные крупные линейные образования — линеаменты. Как правило, они связаны с различными геологическими феноменами, чаще всего к разрывам и зонами дробления горных пород. Оказалась, что вся территория России и сопредельных стран буквально испещрена линейными образованиями. Некоторые из них протягиваются на сотни, а иногда даже на тысячи километров. Линеаментам соответствуют на местности спрямленные участки речных долин, вытянутых понижений с цепочками озер, болот…

Они обнаружены даже на равнинах Западной Сибири. Получается, что трещины в горных породах как бы просвечивают сквозь толщу наносов, которые распространены в этом районе. Конечно, это происходит не в буквальном смысле. По глубоким трещинам в горных породах происходят подвижки целых блоков равнины. По ним же поднимаются вверх подземные воды. Все это и влияет на поверхностные особенности рельефа, растительности, которые как бы «подчиняются» глубинным элементам местности.

Неожиданная информация получена из космоса о так называемых кольцевых структурах. На местности они выражены повышениями или понижениями кольцевой, округлой формы. Они «подчеркиваются» кольцевым распределением болот, озер, иногда — растительного покрова. Диаметр таких колец составляет многие десятки, иногда даже сотни километров. В Кольско-Карельском районе и на Алдане в Сибири известны кольцевые структуры диаметром около 1000 км. Происхождение их не ясно. Возможно, некоторые из них связаны с падением огромных космических тел, которые «зарылись» глубоко в Землю. Согласно другой гипотезе, это, скорее, формы проявления глубинных геологических структур. Интересно отметить, что некоторые из газоконденсатных месторождений Оренбургской области приурочены к кольцевым структурам диаметром от 300 до 1200 км.

Рис. 4.15. Кольцевая структура — впадина Маникагуан.

диаметром 80 км (в 500 км к ССЗ от г. Квебек, Канада) метеоритного происхождения, окруженная замерзшим водохранилищем.

Космический снимок с «Чэлленджера-7». Апрель, 1984.

По космическим снимкам выявлены реликтовые формы рельефа, т. е. такие, которые остались от прошлых геологических эпох. Так, оказалось, что возле Волги в ее низовьях есть еще одна древняя долина. Сейчас она засыпана наносами и не видна на поверхности Земли. Тысячелетия назад Волга впадала в Каспий не с севера, как сейчас, а с запада. Сейчас здесь сухая степь, население которой остро нуждаются в воде. Не исключено, что пресную воду можно будет найти на дне «потерянного» древнего русла Волги, обнаруженного из космоса.

С началом космической эры наметился резкий перелом в изучении океана. Мировой океан занимает около 70% поверхности планеты. Его бороздят десятки научно-исследовательских судов. Исследования океана ведутся со специальных станций наблюдения, на островах, наконец, с помощью автоматически работающих буев, с которых измеряются некоторые характеристики воды. Однако сведения, получаемые таким образом, в определенной степени имеют точечный или линейный (вдоль маршрутов судна) характер.

На космических снимках изображаются зоны мелководий, появление или исчезновение островов (рис. 4.16). По снимкам, выполненным из космоса, отчетливо прослеживаются океанические течения, фронты, вихри и ринги (кольца). О существовании таких явлений было известно и раньше, но непосредственно наблюдать их не удавалось. Из космоса же фиксируются вихревые образования диаметром от десятков до сотен километров (рис. 1.22). Вблизи Антарктиды, например, еще с советского спутника Космос-184 были обнаружены океанические вихри, диаметром от 30 до 200 км. В их движение был вовлечен ледовый покров. Поэтому вихри «прорисовывались» на снимках особенно четко. При этом прослеживались вихри двух типов. Одни из них — циклонические, которые вращались в этом районе (в южном полушарии) по часовой стрелке. Другие — антициклонические с противоположным направлением перемещения.

Рис. 4.16. Космическое изображение Большой Багамской банки (светлый тон) с глубинами 2—20 м, прорезанной рытвинами, вытянутыми в направлении океанической впадины (темный тон). Получено с высоты.

около 200 км Один из крупнейших океанических вихрей размером 400 на 600 км был обнаружен из космоса в 1978 г. у побережья Африки в зоне Соломонова течения. Известно, что вихревые структуры диаметром 50—200 км проникают до глубины несколько сотен метров. Вихри большего размера в своем диаметре по глубине распространяются до 1 км и глубже.

С помощью наблюдений из космоса значительно расширились наши знания о меандрах (извилинах) течений. Они, как оказалось, хорошо выражены у течения Гольфстрим. Это течение, по существу огромная река в океане, начинается у берегов Центральной Америки и несет свои воды к побережью Северной Европы. Со спутников удалось проследить, как изгибается и деформируется ее течение на всем его протяжении.

На специальных, инфракрасных тепловых изображениях фиксируются температурные неоднородности (поля) разного размера и происхождения. В 1973 г. у побережья Антарктиды из космоса была обнаружена огромная полынья. Как показали спутниковые наблюдения, даже в суровые антарктические зимы она не всегда покрывалась льдом. Полынья существовала несколько лет и затем исчезла. Корабельными исследованиями в этом районе был выявлен на глубине около 150 м «столб» теплой воды. По-видимому, он проник туда, ответвляясь от теплого Антарктического течения, которое опоясывает Южное полушарие.

Рис. 4.17. Один из крупнейших айсбергов (длиной в 74 км), который оторвался от ледяного щита Антарктиды. Снимок с метеорологического.

спутника с высоты 900 км. Январь 1977. Курьер ЮНЕСКО, март, 1978.

Вода — это, как известно, природный ресурс, который необходим для хозяйственной деятельности человека и определяет ее особенности в разных районах Земли. За последние десятилетия в связи с обострением проблемы нехватки воды, в особенности пресной, потребовались новые подходы в ее изучении. Спутниковые методы оказались полезными и в этой области знаний о водах суши. В 1973 г. они широко использовались для слежения за разливом вод на реке Миссисипи. Длительные дожди в верховьях реки привели к небывалому наводнению. Великая американская река вышла из берегов. Ее уровень поднялся намного выше, чем обычно. Позднее было определено, что такой подъем уровня бывает только раз в столетие. Это была национальная катастрофа. Водой затопило окрестности многих городов, поселков, Были также разрушены линии коммуникаций, затоплены поля.

Так продолжалось около трех месяцев. Взгляд из космоса давал очень важную информацию о всем районе бедствия: о районах затопления, сходе воды… Инфракрасные изображения позволяли определять затопленные и увлаженные участки более точно. Одновременно для уточнения сведений применялись и более детальные аэроснимки. Были выявлены недостатки в дамбах, защищающих поселения от разлива вод, участки застройки на опасных, подверженных затоплению местах.

Много новых сведений получено из космоса о ледниках. Пролетая над Памиром, космонавты с «Союза-6» по предложению гляциологов наблюдали пульсирующие ледники. Анализ по снимкам подобного ледника в долине реки Гармо позволил предсказать его движение вниз по долине. Это открыло перспективы спутникового слежения за пульсирующими ледниками. Они весьма коварны. Как известно, с ними нередко связано образование напорных озер, что чревато катастрофическими паводками. Вот почему несомненной удачей космонавтов и гляциологов было обнаружение таких ледников в горах Памира, в том числе в бассейне реки Вахш.

В другом районе Земли, в Южной Америке, с помощью космических изображений были подтверждены сведения о деградации Южного Патагонского ледникового поля.

Космические съемки открыли новые возможности постоянного слежения за изменениями береговой линии озер и некоторых морей. Как свидетельствуют космические изображения, за последние десятилетия постоянно изменяются очертания Каспийского моря. До 1978 г. море на своих северных, северо-восточных берегах местами отступило на 40—50 км. Катастрофическая осушка нанесла урон не только фауне и флоре. Пострадали многие города, населенные пункты, портовые сооружения, которые оказались далеко от берега. В 1978 г. падение уровня моря сменилось его повышением.

Сказанное в этом параграфе убеждает, что из космоса сплошь и рядом были сделаны настоящие географические открытия.