1.4.2. Вторинні структурні елементи

Вторинні структурні елементи залежать від генетичного типу рельєфу. Надалі розглядаємо вторинні структурні елементи флювіального рельєфу.

Усі види точок відповідають певним характерним лініям і граням рельєфу. Еліптичними є "командні" точки місцевості, тобто вершини додатних замкнутих форм рельєфу, гіперболічними - точки сідловин (перевалів). Сполученнями цих точок утворюються гребеневі лінії (лінії вододілів) рельєфу.

Параболічні точки створюють лінії перегинів схилу і лінії тальвегів.

Отже, звідси видно зв‘язок топології й метрики рельєфу: структурні лінії рельєфу – це впорядковані сукупності геометрично однотипних точок.

Зіставлення видів точок і типів ліній на поверхні дає можливість аналітичного виділення останніх по моделі рельєфу, щоб автоматизувати структурний аналіз. Як буде показано нижче, флювіальний рельєф можна ввести в комп‘ютер шляхом переліку апріорі визначених (за алгоритмом структурного аналізу) характерних точок (структурно-цифрова модель) або ж точок і ліній (структурно-каркасна модель), або описом таких ліній і точок на спеціальній мові (структурно-лінгвістична модель), що є основою відповідного структурного моделювання рельєфу.

1.4.3. Третинні структурні елементи

Третинними елементами, що є похідними від вторинних елементів, тобто структурних ліній, є грані рельєфу. Грані рельєфу є геометричним місцем точок поверхні літосфери, що знаходяться поміж двома структурними лініями різного типу. Отже, грані є залежними елементами флювіального рельєфу. Геометрично грані є або площинами, або, частіше, поверхнями, що мають довільну форму (тому вони зазвичай апроксимуються різними геометричними формами).

Функціонально грані рельєфу разом із мережею тальвегів є тією ареною, де, власне, відбувається рельєфоутворюючий процес, котрий детермінується положенням граней у просторі (тобто їхньою зовнішньою метрикою), чергуванням кривизн (елементом внутрішньої метрики). Але вирішальним є топологічне положення граней. За таким, їх можна поділити на три типи:

• грань поміж однопорядковими елементами мереж тальвегів і вододілів;

• грань поміж тальвегом вищого порядку і вододілом певного, нижчого за попередній, порядку;

• грань поміж вододілом вищого порядку і тальвегом нижчого, ніж попередній, порядку.

Рельєфотворний процес на кожній грані рельєфу ФГМС залежить від її структурної позиції щодо порядків тальвегів і вододілів, на які грань спирається. Найчастіше, як свідчить досвід, чим більшою є контрастність порядків структурних ліній, тим активнішим має бути рельєфоутворюючий процес. Знаючи це, можна апріорно передбачити, які ділянки рельєфу будуть розвиватися більш чи менш інтенсивно, незалежно чи, навпаки, у відповідності до зовнішніх факторів. Очевидно, що навіть в однорідних зовнішніх умовах буде спостерігатися диференціація темпів навіть однотипних рельєфоутворюючих процесів у залежності від топологічної позиції кожної конкретної ділянки, зокрема, кожної окремої точки ФГМС.

Звідси, приходимо до важливого висновку:

- саморозвиток рельєфу, рушійною силою якого, за нашим переконанням, є протиріччя між формою і рельєфоутворюючим процесом, є таким, що диференціюється і детермінується структурою ФГМС ⁴⁵.

1.4.4.Топологічні структури ФГМС

Топологічні структури відрізняються від елементів тим, що вони здатні до саморозвитку.

Характерні поєднання елементів 1,2,3-го порядків створюють топологічні структури ФГМС. Кожна топологічна структура самовідтворюється у флювіальному рельєфі будь-якого порядку. Саме через це формування наступного порядку флювіальної мережі не спотворює попередній рельєф, але ж підвищує на одиницю ранг усіх його елементів 2- та 3-го порядків (тобто ліній і граней). У сучасній світовій літературі існує потік праць з аналізу флювіальних мереж, але практично не звертається уваги на мережу вододілів. Зокрема, в роботі В. Ньюмена та Д. Таркотта ⁵⁵ досліджено й фізично описано каскадні флювіальні мережі двох регіонів Заходу США (за схемою А. Шейдеггера, що викладається нижче) з огляду на визначення енергетичної потужності флювіального процесу засобами спектрального аналізу. Фрактальному моделюванню водозбору присвячено одну з робіт С.В. Кострікова ¹⁴.

Нагадаємо деякі положення щодо значення топологічної структури флювіального рельєфу, що були викладені нами раніше.

Дерево тальвегів має дві інваріантні властивості: орієнтованість й упорядкованість. Перша проявляється в тому, що водний потік та твердий стік відбуваються лише в одному фіксованому напрямку. Друга властивість полягає в тому, що відрізки мережі і вузли мережі природно супідрядні, тому що вони творяться злиттям тих відрізків флювіальної мережі,, що розташовані вище за течією. Причому, кожне злиття двох тальвегів нижчого порядку, що творять тальвег більш високого порядку, утворює трійник. Трійник є основним структурним елементом ерозійної мережі флювіального рельєфу. Він є інваріантним утворенням щодо розміру й рангу системи, самоподібним сам до себе (тобто саме він має фрактальні властивості).

Досить часто структурний та функціональний аналіз зливаються в спряжений структурно-функціональний аналіз через те, що вони органічно взаємопов‘язані і самозалежні: структура визначає функцію рельєфу, а функція (тобто процес рельєфоутворення) створює структуру.

Топологічна структура ФГМС інваріантна. Вона зберігається незмінною незалежно від того, яким способом виражена чи в якій системі координат відображається. Завдяки властивості інваріантості, топологічна структура рельєфу проглядає "крізь" інші геофізичні чи геохімічні поля, задаючи їхню структуру, що є вторинною до структури рельєфу.

Ця обставина має зрозуміле фізичне пояснення: рельєф є організуючим, ведучим компонентом ландшафту, бо він перерозподіляє прямо чи модифікує побічно всі залежні від нього, більш слабкі, за термінологією ландшафтознавців, компоненти ландшафту: сонячну радіацію, поверхневий і внутрігрунтовий стік, мезо- і мікроклімат, а через них - біотичні компоненти.

Топологія рельєфу відносно стійка в часі. У процесі розвитку зберігаються колишні структурні елементи і відбувається нарощування нових структурних ярусів тальвегів і вододілів, що призводить до ускладнення структури і зростання на один порядок усіх попередніх структурних елементів. Зростання складності поліпшує властивості рельєфу як дисипативної структури.