- •34А.П. Садохин концепции современного естествознания От автора
- •Глава 1
- •1.1. Наука среди других сфер культуры
- •1.2. Естественно-научная и гуманитарная культуры
- •1.3. Критерии научного знания
- •1.4. Структура научного знания
- •1.5. Научная картина мира
- •Глава 2. Структура и методы научного познания
- •2.1. Уровни и формы научного познания
- •2.2. Методы научного познания
- •2.3. Особенные эмпирические методы научного познания
- •2.4. Особенные теоретические методы научного познания
- •2.5. Особенные универсальные методы научного познания
- •2.6. Общенаучные подходы
- •2.7. Системный подход
- •2.8. Глобальный эволюционизм
- •Глава 3. Основы естествознания
- •3.1. Предмет и структура естествознания
- •3.2. История естествознания
- •3.3. Начало науки
- •3.4. Глобальная научная революция конца XIX — начала XX в.
- •3.5. Основные черты современного естествознания как науки
- •Глава 4 Физическая картина мира
- •4.1. Понятие физической картины мира
- •4.2. Механическая картина мира
- •4.3. Электромагнитная картина мира
- •4.4. Квантово-полевая картина мира
- •4.5. Соотношение динамических и статистических законов
- •4.6. Принципы современной физики
- •Глава 5
- •5.1. Структурные уровни организации материи
- •5.2. Движение и физическое взаимодействие
- •5.3. Концепции пространства и времени в современном естествознании
- •Глава 6
- •6.1. Космология и космогония
- •6.2. Космологические модели Вселенной
- •6.3. Происхождение Вселенной — концепция Большого взрыва
- •6.4. Структурная самоорганизация Вселенной
- •6.5. Дальнейшее усложнение вещества во Вселенной
- •6.6. Проблема существования
- •Глава 7
- •7.1. Форма и размеры Земли Комплекс наук о Земле
- •7.2. Земля среди других планет Солнечной системы
- •7.3. Образование Земли
- •7.4. Геосферы Земли
- •7.5. Геодинамические процессы
- •Глава 8
- •8.1. Специфика химии как науки Основные задачи химии
- •8.2. Первый уровень химического знания. Учение о составе вещества
- •8.3. Второй уровень химического знания. Структурная химия
- •8.4. Третий уровень химического знания. Учение о химическом процессе
- •8.5. Четвертый уровень химического знания. Эволюционная химия
- •Глава 9
- •9.1. Структура биологического знания Биология как наука
- •9.2. Структурные уровни организации жизни
- •Глава 10
- •10.1. Сущность жизни
- •10.2. Основные концепции происхождения жизни
- •10.3. Современное состояние проблемы происхождения жизни
- •10.4. Появление жизни на Земле
- •10.5. Формирование и развитие биосферы Земли
- •10.6. Появление царств растений и животных
- •Глава 11
- •11.1. Становление идеи развития в биологии Эволюционная теория и ее значение
- •11.2. Теория эволюции ч. Дарвина
- •11.3. Дальнейшее развитие эволюционной теории. Антидарвинизм
- •11.4. Основы генетики
- •11.5. Синтетическая теория эволюции
- •Глава 12
- •12.1. Концепции происхождения человека
- •12.2. Сходство и отличия человека и животных
- •12.3. Сущность человека. Биологическое и социальное в человеке
- •12.4. Этология о поведении человека
- •Глава 13
- •13.1. Сущность и истоки человеческого сознания
- •13.2. Эмоции человека
- •13.3. Здоровье, работоспособность и творчество человека
- •13.4. Биоэтика
- •Глава 14
- •14.1. Понятие и сущность биосферы Понятие биосферы
- •14.2. Биосфера и космос
- •14.3. Человек и космос
- •14.4. Человек и природа
- •14.5. Концепция ноосферы в.И. Вернадского Понятие ноосферы
- •14.6. Охрана окружающей среды
- •14.7. Рациональное природопользование
- •14.8. Антропный принцип в современной науке
Глава 7
Земля как предмет естествознания
7.1. Форма и размеры Земли Комплекс наук о Земле
В настоящее время Земля является объектом изучения многих наук — от геологии и географии до экономики и политологии. В совокупности этих наук выделяются отраслевые науки, изучающие отдельные части вертикальной и горизонтальной структуры Земли (геология, климатология, почвоведение и др.), а также системные науки, синтезирующие в себе всю совокупность знаний о Земле для решения теоретических или прикладных проблем (география, физическая география, социально-экономическая география и др.).
Среди отраслевых наук особое развитие получили геология (наука о литосфере), гидрология (наука о гидросфере), климатология (наука об атмосфере), геофизика (наука о Земле как физическом теле), геохимия (наука о естественных химических процессах, протекающих в пределах Земли), геоморфология (наука о рельефе Земли), почвоведение (наука о почвах), биогеография (наука о распределении живого вещества на поверхности Земли).
К системным наукам относится география, синтезирующая знания отраслевых наук применительно к поверхности Земли. При этом география подразделяется на физическую, изучающую естественные природные комплексы, формирующиеся на поверхности Земли, и социально-экономическую, предметом которой являются социально-экономические комплексы, формирующиеся на поверхности Земли в результате освоения человеком территорий. В рамках этих наук с древности развивались представления о Земле, неразрывно связанные с историей представления об устройстве Вселенной в целом.
История развития представлений
Долгое время, пока господствовала мифологическая картина мира, Земля считалась плоским диском, стоящим на грех слонах,
157
китах или черепахе и покрытым сверху полукруглым небесным сводом. Лишь в VI в. до н.э. один из основоположников античной науки Пифагор высказал мысль о шарообразности Земли. То, что Земля имеет шарообразную форму, доказал Аристотель в IV в. до н.э. В качестве аргументов он использовал лунные затмения, которые происходят из-за того, что Земля, встав между Солнцем и Луной, отбрасывает на Луну круглую тень. Кроме того, было известно, что в южных странах на небе появляются созвездия, невидимые на севере. Так, постепенно утвердилось представление о том, что Земля — это шар, неподвижно висящий в центре Космоса без всякой опоры, а вокруг него вращаются по идеальным круговым орбитам Луна, Солнце и пять известных тогда планет. Неподвижные звезды замыкали сложившуюся в античности геоцентрическую модель мира.
В 300 г. до н.э. географ Эратосфен достаточно точно определил размеры земного шара. Он заметил, что в день летнего солнцестояния в городе Сиене Солнце находится в зените и освещает дно самого глубокого колодца. Затем он измерил угол падения солнечных лучей в тот же день в Александрии. Зная расстояние между городами, Эратосфен вычислил длину окружности земного шара.
Тем не менее, представления о шарообразности Земли во многом вытекали из чисто умозрительных рассуждений об идеальных телах. В античности такими телами считались шар, сфера, круг, а потому в гармоничном соразмерном Космосе Земля должна иметь форму самой совершенной фигуры — шара. Ничем другим она просто не могла быть.
Лишь с началом эпохи Великих географических открытий шарообразность Земли была подтверждена на опыте. В 1522 г. португальский мореплаватель Фернан Магеллан завершил первое кругосветное путешествие, в ходе которого он обогнул Землю и доказал наличие единого Мирового океана.
Казалось бы, вопрос о форме Земли можно было считать закрытым. Но в это же время было опровергнуто античное учение об идеальных телах. Поэтому встал вопрос, насколько близка форма Земли к идеальной сфере. К концу XVII в. сложились две точки зрения по этому вопросу. С одной стороны, И. Ньютон считал, что Земля имеет форму сфероида, несколько сплющенного у полюсов, вследствие ее вращения и действия сил притяжения составляющих ее масс (напоминает тыкву). С другой стороны, Р. Декарт, основываясь на теории вихрей, утверждал, что Земля сплющена у экватора и удлинена по направлению к полюсам (похожа на дыню).
Чтобы решить этот вопрос, надо было измерить кусочки дуг меридиана на разных широтах и посмотреть, как соотносятся расстояния, приходящиеся на один градус. В 1735 г. Парижская акаде-
158
мия наук отправила с этой целью две экспедиции: одну — в Перу, на экватор, а другую — в Лапландию, к полюсу. Восемь лет потребовалось ученым, чтобы измерить с помощью сосновых жердей с выверенной длиной в десять метров дугу длиной в три градуса восемь минут. Выяснилось, что чем ближе к полюсу, тем длиннее становился градус.
С тех пор форма Земли уточнялась еще несколько раз. С большой точностью ее удалось определить лишь в XX в. с помощью приборов, установленных на искусственных спутниках Земли. Сегодня точно известно, что Земля — не вполне правильный шар. Она немного сжата у полюсов и несколько вытянута к Северному полюсу. Эта фигура называется геоидом. Термин для обозначения фигуры Земли был введен в 1873 г. немецким физиком И. Листингом. Сжатие у полюсов объясняется вращением Земли вокруг своей оси. Вытянутость Земли к Северному полюсу до сих пор окончательного объяснения не получила.
Окружность Земли по экватору равна 40 075,7 км, окружность по меридиану — 40 008,5 км.
Масса Земли была вычислена на основе закона всемирного тяготения в опытах Г. Кавендиша с крутильными весами, на которых он измерял, с какой силой большой свинцовый шар притягивает к себе маленькие свинцовые шарики, а затем сравнивал эту силу с силой притяжения маленьких шариков Землей, т.е. с их весом. Этот опыт был поставлен в 1798 г. Масса Земли оказалась равной 5976 • 1021 кг.
Поверхность Земли составляет приблизительно 510 млн. км2, при этом на долю суши приходится 149 млн. км2, или около 29%, так что правильнее было бы назвать нашу планету не Землей, а Океаном.