Науки о Земле. Геосферные оболочки Земли

Гидрология  суши по объектам изучения подразделяется на гидрологию рек (речную гидрологию, потамологию), озероведение (лимнологию), болотоведение, гляциологию.

Основной метод гидрологии суши — стационарное изучение гидрологического режима на опорной сети станций, важное значение имеют экспедиционные исследования отдельных территорий и объектов, всё большее значение приобретают лабораторные работы.

Выводами  гидрологии суши в отношении гидрологического режима водных объектов и территорий пользуются для осуществления водохозяйственных  мероприятий (строительства водохранилищ и мелиоративных систем, промышленного  и бытового водоснабжения, канализации  стоков, развития рыбного хозяйства, судоходства и др.).

13. Лимнология (греч. λίμνε — озеро, λόγος — учение) или озерове́дение — раздел гидрологии, наука о физических, химических и биологических аспектах озёр и других пресных водоёмов, в том числе иводохранилищ. Лимнология, например, изучает пигментацию воды, биологическое разнообразие представленных видов, изменение химического состава воды.

14. Потамология (от др.-греч. ποταμός — река, λόγος — учение) — буквально наука о реках, один из крупнейших разделов гидрологии. Предмет изучения — гидрологические процессы рек, морфометрия речных бассейнов, строение речных сетей; русловые процессы, режим устьевых областей рек; испарение и инфильтрация воды в речном бассейне; водный, термический, ледовый режим рек; режим наносов; источники и виды питания рек, различные химические и физические процессы в реках.

15. Русловедение – географическая наука о русловых процессах на стыке геоморфологии и гидрологии.

Функция русловедения — прогноз русловых деформаций для потребностей практики. Предметом русловедения являются русловые процессы, а также причины, закономерности и виды русловых процессов, которые предполагается исследовать многофакторными эволюционными моделями.

16. Океанология или океанография изучает крупномасштабное взаимодействие океана и атмосферы и его длиннопериодную изменчивость, химический обмен океана с материками, атмосферой и дном, биоту и её экологические взаимодействия, геологическое строение дна, устанавливает местные или локальные процессы, происходящие за счет обмена энергией и веществом между различными районами океана. Океанология представляет собой, по существу, совокупность дисциплин, изучающих физические, химические и биологические процессы, протекающие в океане в целом, в его отдельных регионах (региональная океанология), в окраинных и внутренних морях. В России понятие «океанография» обычно подразумевает тот же предмет, но без биологической составляющей.

Океанологию можно  подразделить на следующие семь частей:

• Морская биология или биологическая океанография, изучает растения и животных (биоту) океанов и их экологические взаимодействия.
• Химическая океанология, изучает химию океана.
• Морская геология или геологическая океанография, изучает геологию и минеральные ресурсы океанического дна, а также тектонику плит
• Взаимодействие океана и атмосферы
• Физическая океанология, изучает физические свойства морской воды (термодинамика, акустика, оптика), динамические процессы в океане (течения, волны, приливы, турбулентные движения), а также структуру вод в океане (водные массы)
• Техническая океанология, изучает приборы, используемые в океанологии; их применение в научных экспедициях и их ремонт.
• Промысловая океанология, прикладная наука, изучающая влияние среды обитания на воспроизводство, распределение и поведение скоплений промысловых объектов с целью рациональной эксплуатации биологических ресурсов Мирового океана.

17. Гляциология (от лат. glacies - лед, греч. λόγος — слово, учение) — наука о природных льдах во всех их разновидностях на поверхности земли, в атмосфере, гидросфере и литосфере. Единым природным объектом изучения гляциологии являются гляциосфера и составляющие её нивально-гляциальные системы.

Отрасли и направления гляциологии

По основному  объекту исследований гляциология  делится на несколько отраслей:

• ледниковедение
• снеговедение
• лавиноведение
• ледоведение водоемов и водотоков
• палеогляциологию.

По взаимосвязям со смежными науками и специфическим  методам в гляциологии выделяется ряд направлений:

• гляциоклиматология
• гляциогидрология
• структурная гляциология
• динамическая гляциология
• изотопная и геохимическая гляциология
• четвертичная гляциогидрология

Вместе с геокриологией (мерзлотоведением), изучающей многолетнюю криолитозону, гляциология объединяется в криологию Земли, объектом которой служит криосфера в целом.

18. Картография  — (от греческого χάρτης - «карта» и γράφειν – «рисовать») наука об исследовании, моделировании и отображении пространственного расположения, сочетания и взаимосвязи объектов и явлений природы и общества. В более широкой трактовке картография включает технологию и производственную деятельность.

Объектами картографии являются Земля, небесные тела, звёздное небо и Вселенная. Наиболее популярными плодами картографии (понятными большинству людей) являются образно-знаковые модели пространства в виде: плоских карт, рельефных и объёмных карт, глобусов. Они могут быть представлены на твёрдых, плоских или объёмных материалах (бумага, пластик) или в виде изображения на видеомониторе.

Разделы картографии

- Картоведение

- Математическая картография изучает способы отображения поверхности Земли на плоскости. Поскольку поверхность Земли (приблизительно сферическая) имеет конечную кривизну, её нельзя отобразить на плоскость с сохранением всех пространственных отношений одновременно: углов между направлениями, расстояний и площадей поверхностей. Можно сохранить только некоторые из этих соотношений. Важное понятие в математической картографии — картографическая проекция, то есть функция, задающая отображение географических координат точек на поверхности Земли на декартовы координаты на плоскости. Другой значительный раздел математической картографии — картометрия, которая позволяет по данным карты измерять расстояния, углы и площади на реальной поверхности Земли.

Составление и оформление карт — область картографии, область технического дизайна, изучающая наиболее адекватные способы отображения картографической информации. Эта область картографии тесно взаимосвязана с психологией восприятия, семиотикой, и т. п. гуманитарными аспектами.

Поскольку на картах отображается информация, относящаяся  к самым различным наукам, выделяют также такие разделы картографии  как историческая картография, геологическая картография, экономическая картография, почвоведческая картография и т. д. Эти разделы относятся к картографии лишь как к методу, по содержанию они относятся к соответствующим наукам.

Относительно  недавно появилась цифровая (компьютерная) картография, занимающаяся компьютерной обработкой картографических данных. Цифровая картография является не столько самостоятельным разделом картографии, сколько её инструментом, обусловленным современным уровнем развития технологии. Например, не отменяя способов пересчёта координат при отображении поверхности Земли на плоскости (изучается таким фундаментальным разделом, как Математическая картография), цифровая картография изменила способы визуализации картографических произведений (изучаются разделом Составление и оформление карт).

Так, если раньше авторский оригинал карты чертился тушью, то на сегодняшний момент он вычерчивается на экране монитора компьютера. Для этого используют Автоматизированные картографические системы (АКС), созданные на базе специального класса программного обеспечения (ПО). Например, GeoMedia, Intergraph MGE, ESRI ArcGIS, EasyTrace, Панорама и др.

При этом не следует  путать АКС и Географические информационные системы (ГИС), т. к. их задачи различны. Однако, на практике один и тот же набор ПО является интегрированным пакетом, используемым для построения и АКС, и ГИС (яркие примеры — ArcGIS, GeoMedia и MGE).

19. Климатология (от климат и логия) — наука, изучающая вопросы климатообразования, описания и классификации климатов земного шара, антропогенные влияния на климат. Ранее, будучи подразделом метеорологии, относилась к географическим наукам, т.к. изучение климата сводилось к рассмотрению его с географической точки зрения. Сейчас климатология представляет собой мультидисциплинарную науку - самостоятельный раздел наук об атмосфере.

20. Кристаллография — наука о кристаллах, их структуре, возникновении и свойствах. Она тесно связана с минералогией, физикой твёрдых тел и химией. Исторически кристаллография возникла в рамках минералогии, как наука, описывающая идеальные кристаллы.

21. Литология — наука об осадочных породах и современных геологических осадках, их вещественном составе, строении, закономерностях и условиях образования и изменении.

Более строго литологию можно определить как отрасль объективного знания о составе, отношениях и связях между геологическими телами и слагающими их породами, образованными при процессах, происходящих вгидросфере, атмосфере и биосфере. Породы, образованные при этих процессах, называют (не совсем точно) осадочными породами. В. Т. Фролов (16 марта 1923 г. в дер. Сухотинке Ефремовского района Тульской области) называет их экзолитами.

В свете этого  выделяются главные задачи литологических исследований:

1. изучение особенностей и закономерностей пространственного распределения на Земле осадочных горных пород;
2. на основе выявленных закономерностей поиски месторождений полезных ископаемых генетически, парагенетически и пространственно связанных с осадочными породами.

Прямая и обратные задачи

В Литологии единственным образом выделяются непересекающиеся задачи, всегда игнорируемые геологами:

Прямая задача — определение особенностей формирования осадков, из которых образуются в дальнейшем осадочные горные породы, в различных физико- механических и физико-химических условиях. Большой вклад в решение этой проблемы внёс Н. М. Страхов (1900—1976).

Обратная задача — на основе анализа наблюдаемых свойств осадочных пород — восстановление условий их образования. Существенный вклад в решение этой проблемы внёс Л.В.Пустовалов , а также практически все геологи и, в частности, литологи, которые занимаются изучением осадочных пород. Методологической основой этих работ является метод (принцип) актуализма (понятие введено ещё Ч.Ляйелем (1797—1875) в 30 годах XIX века). Сыграв существенную роль в развитии геологических наук, этот метод в настоящее время является тормозом в их развитии. Дело в том, что метод актуализма по своей сущности является методом аналогий, а метод аналогий не является методом доказательства. Метод аналогий является основой формирования гипотез. Поэтому все положения, полученные на основе применения метода актуализма, в настоящее время необходимо рассматривать как научные гипотезы, требующие проведения специальных процедур доказательства. А это как раз то, что геологи, и литологии в том числе, никогда не делают и не хотят делать.

22. Метеорология (от греч. μετέωρος, metéōros, атмосферные и небесные явления и -λογία, -логия) — наука о строении и свойствах земной атмосферы и совершающихся в ней физических процессах. Во многих странах метеорологию называют физикой атмосферы, что в большей степени соответствует её сегодняшнему значению. Значительная часть метеорологов занимается моделированием прогноза погоды, климата, исследованием атмосферы (с помощью радаров, спутников и др.). Другие работают в правительственных и военных организациях и частных компаниях, обеспечивающих прогнозами авиацию, мореплавание, сельское хозяйство, строительство, а также передают их по радио и телевидению.

Разделы метеорологии

• Климатология
• Динамическая метеорология (изучение физических механизмов атмосферных процессов)
• Физическая метеорология (разработка радиолокационных и космических методов исследования атмосферных явлений)
• Синоптическая метеорология (наука о закономерностях изменения погоды).

Предметы исследования

• физические, химические процессы в атмосфере
• состав атмосферы
• строение атмосферы
• тепловой режим атмосферы
• влагообмен в атмосфере
• общая циркуляция атмосферы
• электрические поля
• оптические и акустические явления.
• циклоны
• антициклоны
• ветра
• фронты
• климат
• погода
• облака

23. Минералогия — наука о минералах — природных химических соединениях.

Минералогия изучает состав, свойства, структуры и условия  образования минералов. Минералогия — одна из древнейших геологических наук. Первые описания минералов появились у древнегреческих философов. В дальнейшем развитию минералогии способствовало горное дело. В настоящее время интенсивно развиваются генетическая и экспериментальная минералогия.

В минералогии активно  используются достижения физики, химии и других естественных наук. Так, минералогическое изучение метеоритов и образцов с других планет позволило узнать много нового об истории Солнечной системы и процессах формирования планет. Изучением минерального состава и минералов комет, метеоров, и других небесных тел, а также астрономической спектроскопией астероидов, комет и пыли околозвёздной среды в целом, занимается молодая наука на стыке минералогии, физики и астрономии — астроминералогия (astromineralogy).