Яндекс.Метрика

Земля из космоса

Когда началось освоение космического пространства, мало кто рассчитывал, что потраченные на это средства уже скоро начнут приносить реальные выгоды. Однако время доказало рентабельность затрат. Сегодня, пожалуй, и не перечислишь области науки и техники, отрасли народного хозяйства, которые в той или иной степени не одарены космосом. Наиболее щедрым космос оказался в отношении наук о Земле. Почти во всех разделах современного землеведения произошли серьезные перемены.
Геодезисты всегда стремились измерять на местности как можно более далекие расстояния. Но на равнине пределы прямой видимости ограничены 5-7 км. В горах видно дальше: на 20-30 км, иногда на 100. Расстояние же от столицы до Владивостока было измерено классическим методом триангуляции. Можно на местности построить треугольник и измерить его стороны и углы. Для этого нужно поставить недалеко друг от друга три геодезических знака и провести с них измерения. Соседний треугольник составить уже легче: требуется возвести еще один геодезический знак, который можно наблюдать со смотровых площадок двух других, уже готовых. Возникают два треугольника с одной общей стороной. Параметры первого известны, нетрудно определить те же данные и для второго.
Так была покрыта геодезической сетью вся территория Советского Союза, благодаря чему можно определять расстояние между двумя любыми пунктами страны.
Чтобы делать шаги больше тех, что позволяет триангуляционный метод, необходимо поднять как можно выше визирную цель.Как только полетели искусственные спутники Земли, геодезисты сразу же поняли: это визирные цели, вознесенные на недосягаемую высоту. Они могли их фотографировать в окружении звезд и по групповым портретам с искусственной звездой определять координаты точек съемки и расстояния между ними. Космическая геодезия не знала никаких ограничений по дальности: она могла измерить отрезок между двумя любыми точками на Земле.
Когда появились лазеры, искусственные спутники Земли стали снабжать уголковыми отражателями - прямоугольными призмами, у которых три грани пересекаются в одной точке под прямым углом. Луч света, попав на уголковый отражатель, устремится обратно в том же направлении, в каком и пришел. Спутники ловили лазерным лучом от импульсного рубинового лазера. Одновременно с ним туда же наводился телескоп со счетчиком времени. Он устанавливал, за сколько секунд свет пробежит туда и обратно. Так удалось измерить расстояние до спутника в 2-3 тыс. км с ошибкой менее 3 м.
Оптические методы космической геодезии неприменимы ночью, в облачную погоду. Поэтому в некоторых случаях прибегают к помощи радиоволн. Радиоволновые измерения определяют расстояние до космических аппаратов, параметры их маршрута, скорость полета и т. д. А на основании этих данных решают задачи по установлению земных координат.
Космическая геодезия осуществила давнюю мечту землеустроителей всех времен: построила всемирную геодезическую сеть. Она состоит из 45 пунктов, равномерно расположенных по всему земному шару. Расстояния между соседними пунктами достигают 4000-4500 км. Ученый И. Жонголович предложил проект геодезического хода «Арктика-Антарктида», который пройдет от города Баренцбург на острове Шпицберген, через подмосковный город Звенигород, Каир, Могадишо, острова Реюньон и Кергелен и закончится в поселке Мирный в Антарктиде. Этот проект стал частью Международной программы, и сейчас проводятся синхронные фотографические и лазерные дальномерные наблюдения спутников, на основании которых геодезисты свяжут Север и Юг Земли.
Построение геодезических сетей только часть работы геодезистов всех стран. Их всепланетная деятельность включает также измерение размеров земного шара, его гравитационного поля. Полярное сжатие, открытое Ньютоном, геодезисты изучали два с половиной века. Их кропотливая работа принесла свои плоды: величина сжатия была определена с точностью до 10 ~5, два первых советских спутника помогли провести измерения на порядок точнее.
На основании спутниковых данных составлена новая мировая карта геоида, благодаря чему человечество наконец узнает точные размеры своего собственного дома. Карта показывает, что геоид заметно отступает от той фигуры вращения, которую рассчитали теоретики и потом измеряли практики.
Геодезия доспутниковой эры предполагала неизменным земной шар, его геометрические размеры и гравитационное поле. Требуется, например, повторно определить географические долготу и широту какого-либо пункта. Для этого нужно измерить угол между отвесной линией и осью вращения земного шара. Но положение отвесной линии в данном месте может меняться из-за перераспределения масс внутри Земли. Значит, долгота и широта, полученные прежде, могут не совпасть с новыми данными, и ученые будут думать-гадать о причинах странного явления.
Геодезический досмотр из космоса способен сигнализировать о гравитационных изменениях сразу после того, как они произойдут. Это делает современную геодезию более мобильной-способной точно охарактеризовать состояние Земли в любой момент и в любой точке.
Тысячелетние земные науки обретают несвойственный им динамизм - это, пожалуй, одна из главных примет космической эры. Как, например, раньше собирала информацию классическая метеорология? На многочисленных метеорологических и аэрологических станциях каждые сутки проводились сотни тысяч измерений давления, температуры и влажности воздуха, направлений и скорости ветров, количества выпавших осадков и т. д. Собранные сведения поступали в метеорологические центры, где их изучали для составления сводок погоды.Скорость перемещения атмосферных возмущений очень высока-до 100 км в час. За сутки они могут продвинуться на 2000-3000 км. С какой стороны они придут и принесут тепло или холод, сушь или дожди-это важно знать синоптику, чтобы составить точный прогноз. Таким образом, судить о завтрашней погоде он может, имея в своем распоряжении сведения об атмосфере в радиусе до 3000 км, т.е. на площади полушария! А для более длительных прогнозов нужна глобальная информация-по всему земному шару!
Как сложно, а то и просто невозможно было это сделать обычными способами в короткий срок. К тому же метеорологические и аэрологические станции расположены в основном в хорошо освоенных районах мира, которые занимают примерно 115 поверхности планеты. Остальные 4Is -это необжитые области и водные пространства Мирового океана.
А на космических снимках метеорологи могут два раза в сутки видеть облачный покров всего земного шара! Видеть и делать выводы о его предстоящем изменении и о последствиях этого изменения.
Космические изображения получают обычно двумя телевизионными камерами, установленными на каждом спутнике системы «Метеор». Одна камера снимает левую сторону трассы полета, другая-правую. С высоты 600-700 км в их поле зрения попадает полоса шириной 1000 км, на которой они замечают все объекты не мельче 1,25x1,25 км. Изображения облачности, суши или водной поверхности, уловленные телеобъективами, запоминаются специальными бортовыми устройствами. Пролетая над пунктом приема, спутник получает команду освободиться от информации, собранной за один виток. В распоряжении метеорологов оказываются телефотоснимки. Следуя один за другим, они показывают все, что попало на 1000-километровую полосу обзора, опоясывающую через полюсы земной шар.
На облачном рисунке выделяются детали, которые различаются по форме, размерам, оттенкам цвета, структуре. На основании этого устанавливаются границы полей, контуры снежных и ледовых покровов, сплоченность льда и ряд других данных, имеющих значение для прогноза будущей погоды.На снимках опознаются облачные системы, протягивающиеся иногда на тысячи километров. Каждая такая система порождена определенной формой циркуляции в атмосфере.
За годы космической эры метеорологи научились безошибочно выделять внетропические облачные системы, облачные вихри ураганов и тайфунов, внетропические и тропические облачные полосы, конвективные волнообразные, слоистые, кучевые, кучево-дождевые, перистые облака и т. п.
Особое внимание уделяется циклонам — основным виновникам резких изменений погоды. Сейчас мы знаем несколько стадий образования этих гигантских вихрей, которые выделяются по характерным элементам облачного рисунка: начальная стадия, развитие, зрелость и распад. Установлены различия между циклонами умеренных широт и тропическими. Если метеоролог видит на космоснимке гряды кучевой облачности, то уверенно обещает хорошую погоду в определенном районе. К такому же выводу приходит он, определив, что за циклоническим вихрем нет облачных полос-спиралей и облака разбросаны отдельными островками.Телевизионные камеры способны «видеть» только освещенную сторону земного шара. На ночном полушарии в действие вступает инфракрасная аппаратура, которая различает объекты по их разному тепловому излучению. Более нагретые предметы получаются на инфракрасном изображении темнее, чем объекты с пониженной температурой. Это позволяет судить о мощности облаков, выделять области, покрытые высокими облаками с холодной поверхностью, и области с низкими и более теплыми облаками, холодную сушу и теплое море зимой, а летом, наоборот, замечать крупные океанские течения, акватории с теплыми или холодными массами воды.
Космические изображения, полученные метеорологическими спутниками, неожиданно заинтересовали геологов. Что могли увидеть на них специалисты, которые привыкли рассматривать земную поверхность с близкого расстояния?
Чем выше поднимется точка съемки, тем меньше деталей содержит снимок. С высоты 5 км еще видны дома, дороги, поля. С 20 км выявляются горы, кряжи, междуречья, заливы, большие озера. Космонавты фотографировали земную поверхность с высоты 250 км. На каждом снимке умещалась территория до 50 тыс. кв. км. Метеорологические спутники летают на высоте до 900 км, и оттуда телеобъектив может сразу осмотреть до 500 тыс. кв. км.
На космических фотографиях получались только крупные географические и геологические объекты: горы слились в цепи, разрозненные геологические структуры объединились в единые системы. На космических изображениях геологи увидели такие картины, которые им не увидеть ни на каких других видах земной поверхности.
Обнаружилось одно особенное достоинство снимков, сделанных с космической высоты. На них неожиданно стали заметны глубинные структуры Земли. Они проступали сквозь чехол рыхлых отложений, как проступают очертания статуи, закрытой тканью до торжественного момента открытия.
Некоторые специалисты говорят о том, что земная кора как бы просвечивает. Они назвали это свойство рентгеноскопичностью. Но в любом случае геологи воочию увидели постройки «подземного этажа» коры Земли, ее скелет,- увидели, не углубившись в недра, а поднявшись в космос.
Геологи стали критически относиться ко многим устоявшимся научным концепциям, и в первую очередь к проблеме строения, возраста и положения крупных складчатых систем, глубинных разломов, океанических впадин, вулканических зон. Например, есть предположение, что Уральская складчатая система протягивается далеко на юг, она, по-видимому, проходит под пустынями Средней Азии, затем пересекает южные горные сооружения и выходит к Персидскому заливу.
Сколько лет геологи ходили по плато Устюрт и не находили там разломов. Слишком мощным чехлом известняков, глин, мергелей была перекрыта в этом районе земная кора. На космических изображениях сквозь чехол проступили разрывные нарушения. Они меняют геологическую картину плато Устюрта, составленную по результатам прежних исследований.
К подобным переменам не раз приводило геологов изучение космических фото- и телеизображений, которые сейчас охватывают территорию в десятки миллионов квадратных километров: полуостров Мангышлак, Кавказ, Тянь-Шань, Приаралье, Кызылкумы, Туранскую и Западно-Сибирскую плиты и т. д.
Изучая снимки, сделанные с искусственных спутников Земли, советские геологи составили тектоническую карту Западной Сибири - карту ее геологического строения. На ней впервые удалось обнаружить зону разломов длиной 500 км. Эта зона расположена в широтном направлении и идет с юга Сибири через Урал. Ее пересекают разломы меридионального направления. В местах пересечения, возможно, находятся скопления нефти и газа. Так космическая геология помогает разведчикам недр искать полезные ископаемые. Это касается и поисков угленосных районов, и залежей подземных вод в пустынях, и рудных месторождений.
...Мы рассказали только о трех земных дисциплинах, в которых космические методы вызвали революционные перемены. Но и по ним уже можно судить о силе космического воздействия на современное землеведение. Космическая эра в науках о Земле только началась, и, судя по началу, она обещает многое.




 

 
  • Комментарии отсутствуют