Смекни!
smekni.com

Фрактальная теория пространственно-временных размерностей (стр. 2 из 3)

Исследователям с помощью космоснимков по разнообразным дуговым разломам удалось отрисовать в Амурской области 20 таких морфоструктур, имеющих важное значение для решения в дальнейшем прогнозно-поисковых, инженерно-геологических, гидрогеологических и других прикладных задач, связанных с выполнением Долгосрочной программы... изучения и освоения Дальневосточного экономического района. Однако автору по комплексу физико-географических подходов и методов удалось выделить 115 ландшафтных районов, о чем подробнее было ранее. Констатируется практическая невозможность дистанционными методами выявить иерархическую азональную неоднородность в горных районах, трудно они также определяются в областях значительных по мощностям осадочных пород, когда "... эта категория разломов выделяется не столь четко и в определенной степени подавляется разломами иных направлений". Однако, во всех случаях состав подстилающих рыхлых отложений, почвы и биота, особенно растительность, районированные при помощи теории размерностей, надежно выявляют эту и другие уровни МЦТ, что резко повышает прикладную значимость комплекса фундаментальных физико-географических подходов и методов, значительно дополняющих возможности дистанционных космических исследований.

Естественные предпосылки. Временной аспект. К настоящему времени надежно установлены циклические колебания климата Земли и увлажненности ее материков. Исследования последних лет показали, что одновременно действуют климатические циклы различных рангов. 2000 возрастных определений для Урала (общая относительная погрешность которых не превышала 3%) полученных калий-аргоновым, рубидиево-стронциевым, уран-торий-радиевым, свинцовым и др. изотопными методами, были обобщены М.А.Гаррис при участии автора. Эти определения дополнены автором хорошо датированными определениями абсолютного возраста для Ямайки, Мексики, Калифорнии, Аляски и других областей США, Франции, Вост.Гренландии, островов Мэйн, а также многочисленными параллельными определениями абсолютного возраста, полученными калий-аргоновым, уран-свинцовым и рубидий-стронциевым методами, пород Канадского щита. Кульминации магматизма, метаморфизма, тектогенеза и рудогенеза сопровождались крупными перестройками структуры геосистем разных масштабов. Выяснение последовательности, периодичности и длительности этих процессов, их сопряженности во времени и пространстве показало удивительную близость возраста (в пределах ошибки метода) их разнообразных проявлений в структуре земной коры, приуроченных к различным районам земного шара. Кульминационные глобальные процессы охватывают значительные пространства географической оболочки. В то же время своеобразие обстановки (гетерогенность среды), в которой протекают эти процессы, определяют сочетание единства возраста с их качественной неповторимостью. На основании всех данных получен ряд цифр (в млн.лет) 70, 110, 130, 170, 200, 225, 250, 270, 300, 320, 340, 360, 380, 400, 420, 440, 460, 480, 500, 520, 530, 550, 570, 620, 680, 970, 1100, 1160, 1360, 1420, 1450, 1620, 1680, 1740, 1790, 1960, 2010, 2070, 2130, 2250, 2470, 2640, 3100. Возраст Земли составляет около 4600 млн.лет. Интенсивность кульминаций, экстремумов или пароксизмов неодинакова. Наиболее мощные из них приводят к заметной перестройке в географической оболочке, к смене характера и объема магматизма, в некоторых случаях - к полному прекращению вулканизма и к стабилизации, и установлению покоя или медленного прогибания с накоплением тысячеметровых толщ осадочных пород, которые затем резко сменяются воздыманием горных систем. В меньшем масштабе ритмический характер имеют все процессы, так или иначе связанные с мобилизацией, транстортировкой и седиментацией осадков. Самым мощным пароксизмом является рубеж около 4600 млн. лет, вторыми по мощности - 3100 и 1620 млн.лет - границы архейского и рифейского мегациклов, следующие рубежи - 2640, 2130, 1100 и 570 млн.лет, разделяющие крупные циклы, затем 2470, 1960, 1790, 1450, 400, 225 млн.лет, разграничивающие отдельные циклы, такие как каледонский, герцинский, альпийский. Периоды внутри циклов имеют следующий возраст: 2590, 2250, 2070, 2010, 1748, 1680, 1420, 1360, 1160, 970, 680, 620, 520, 460, 340, 290, 170, 110 млн.лет, а этапы внутри периодов разделяются рубежами 550, 530, 500, 480, 440, 420, 380, 360, 320, 300, 270, 250, 200, 185, 130 млн.лет. Анализ временной структуры фанерезоя, последнего и максимально датированного макроцикла в истории Земли, показал, что средняя продолжительность наиболее коротких периодов состояний природных систем примерно равна друг другу. После завершения трех периодов низшего уровня следуют максимумы второго, более высокого ранга, последние через три интервала времени приводят к максимуму третьего ряда и т.д. Согласно критерию Вейнберга такие гармонические ряды являются волнообразными рядами ("белым шумом"), порожденным сложением случайных причин.

Имеется достаточное число доказательств, скажем, связи чередующихся процессов сжатия и расширения Земли, с циклическими изменениями яркости ряда переменных звезд, позволяющих высказать мысль о единстве из причин, которые обусловлены ритмами Космоса. Интересно сообщение в международной прессе о результатах исследований профессора из Израиля Дрора Саде самого быстрого из известных сейчас пульсаров из Галактики - в созвездии Рака. Ученый обратил внимание на то, что "пульсы звезды похожи на пульсы сердца..." Л.С.Берг причину оледенений материкового типа видел "... вовсе не в горных поднятиях, а в понижении температур воздуха. ... Так как есть основание думать, что понижалась температура воздуха одновременно на всем земном шаре, то почти не может быть сомнения в том, что причина - внеземного происхождения - она лежит или в деятельности Солнца, или в каких-то других, более отдаленных космических факторах". Эти мощные, случайные и непознанные факторы Космоса по отношению к Земле и Солнечной системе выступают в качестве внешних условий (внешних ритмов, по А.В.Шнитников, в отличие от ритмов, являющихся результатом взаимодействия отдельных компонентов природных систем между собой. Мощное интегральное воздействие набора случайных факторов в Космосе для Земли является постоянным, что дает возможность продлять в любую сторону , в прошлое или будущее, либо достроить недостающие звенья этих рядов. С этой целью мы проанализировали график изменчивости мощностей пароксизмов и получили их иерархию. Утроение древнейшей из датированных кульминаций - 4,6 млрд.лет, являющейся временем возникновения Земли дало цифру 13,9 млрд.лет. По расчетам c использованием константы Хаббла ( скорость разбегания туманностей, равная 75 км/сек. на 1 млн.парсеков), время с начала расширения Вселенной составляет около 13 млрд.лет. Это время мы приняли за пароксизм 0 ранга. А ритм в 12 лет является кульминацией XIX ранга. Именно этот, статистически обоснованный ритм был получен Н.В.Ловелиусом в результате обобщения дендрологического материала, собранного на обширной территории от Карпат до Камчатки. Таким образом, кроме длины, площади, объема и массы, основным показателем размерности геосистем является время. Оно оценивается возрастом, для современных геосистем исчисляемым от той временной ступени, на которой между компонентами геосистем начали устанавливаться связи, подобные действующим в настоящее время. Переход с одной временной ступени на другую знаменует их эволюцию. Как справедливо указывал В.Б.Сочава, геосистемы планетарной размерности имеют наибольший возраст, топогеосистемы - наименьший, а региональные - промежуточный. Необходимо уточнить, что речь должна идти не об абсолютном времени, а о соответствии ранга геосистемы рангу природного цикла (мегациклы, циклы, этапы, периоды и т.д.), в течении которого формировалась геосистема. Начало следующей кульминации того же ранга приводит к изменению в данной геосистеме и к смене инварианта геосистем более низкого ранга. Время существования географической оболочки, вероятно, близко возрасту самой Земли, т.е. около 4,6 млрд. лет. Время существования топогеосистем меняется от цикла менее 100 тыс. лет для округа, до цикла около 324 года для элементарных ареалов. Меньшие по длительности циклы, от векового цикла Е.Брикнера до цикла в 12 лет - Н.В.Ловелиуса, оказывают влияние на наиболее подвижные компоненты геосистем, не разрушая полностью их структуру. Амурское наводнение 1984 г. явилось началом нового 324 летнего цикла XVI ранга. Равного ему не было в этом столетии и за все время предшествующих наблюдений (остроту его уменьшило Зейское водохранилище). Оно резко изменило положение микросистем внутри элементарных ареалов на значительных площадях, что сказалось на деятельности сельского, а отчасти и всего народного хозяйства Приамурья. Более мощные пароксизмы могут создать серьезные трудности для хозяйства целых регионов. Мы сделали попытку сопоставить ритмы и кульминации определенного ранга с рядами геосистем разной размерности. Указанный возраст для геосистем разных рангов является номинальным. Это означает, что в период их существования не было пароксизмов более высокого ранга, которые бы неизбежно привели к катастрофическим изменениям их структуры. Цикл X ранга длительностью 236,2 тыс.лет начинает ряд региональных циклов - "звездных", по терминологии Н.Ф.Балуховского. Это наименьший цикл общестратиграфического содержания, отразившийся не только в колебаниях климата, но и в эволюции органического мира. По мнению того же Н.Ф.Балуховского, этот цикл проявляется в колебаниях уровня Мирового океана на протяжении всего кайнозея. Со следующим циклом IV ранга (708,6 тыс.лет), по В.А.Зубакову связана "длительность существования фаунистических комплексов млекопитающих...", что позволяет положить эту ритмику "...в основу стратиграфического подразделения плиоцена на звенья". Цикл VIII ранга длительностью 2,1 млн.лет по своему стратиграфическому объему соответствует подъярусу или ярусу. Исследования динамики природы последних 30 тысяч лет позволили В.А.Шнитникову выявить сложную картину мелкой климатической цикличности XIV и XV рангов ( от 2,9 тыс. до 972 лет), играющей важную роль в изменении биогидротермических компонентов внутри ландшафтов, в колебаниях сухостивлажности. Эти колебания климата тесно коррелируют с ледовотемпературным режимом арктических морей. С такими эпохами сопряжены колебания уровня озер, вплоть до таких, как Каспий и Арал, ингрессии дальневосточных морей в Амур, наступление горных ледников, частые и большие наводнения рек.