Как читать туристскую карту и ориентироваться на местности

Введение, определение предмета

Землеведение — одна из фундаментальных географических наук. Задачей общего землеведения является познание географической оболочки как динамической структуры, ее пространственная дифференциация. Следует понимать, что по сути своей землеведение это прелюдия к «настоящей» географии. Учение о географической оболочке — та призма, которая позволяет определить принадлежность тех или иных предметов и явлений к сфере интересов географии. Так, составные части географической оболочки изучаются отраслевыми науками, в частности земная кора — геологией, однако как составная часть географической оболочки она является предметом изучения землеведения; итак, землеведение — наука о наиболее общих закономерностях географической оболочки.
Общее землеведение тесно связано с ландшафтоведением, поскольку предметом изучения ландшафтоведения является ландшафтная сфера Земли — наиболее активная часть географической оболочки, состоящая из природно-территориальных комплексов (ПТК) различного ранга.
Объединение идей землеведения и ландшафтоведения возможно при применении регионального подхода, ввиду избранного масштаба (не отдельный ландшафт, но и не вся географическая оболочка) — это нашло отражение в появлении физико-географического страноведения (к примеру, С. Н. Рязанцев «Киргизия» (1946 г.), А. Боли «Северная Америка» (1948 г.) и др.).

События в области наук о земле

Другое важное событие в области естественных наук  о земле состоялось, когда эмпирически подтвердилась теория тектоники. Хотя более ранняя версия этой теории уже была сформулирована в начале XX века, никто не мог представить себе вид этой силы, которая толкала континенты и  гигантские тектонические плиты из которых состоит земная кора

Как стало ясно, твердая поверхность земли является сравнительно тонкой, идея, что кора состоит из нескольких довольно хорошо разделенных частей в относительном движения стала правдоподобной.

Расплавленная магма от земной мантии может сочиться вверх сжимая друг друга.

Явление спрединга (растягивания) морского дна было проверено в Атлантическом океане. Множество эмпирических фактов, касающихся геологических особенностей земли может быть объяснено. К ним относятся распространение вулканов и землетрясений, а также распространение животных и растений на разных континентах.

Науки о земле будут продолжать играть важную роль в диагностике и решении некоторых из наиболее насущных проблем, как изменение климата и определение устойчивых ресурсов с которыми сталкивается мировое сообщество.

Строение Земли

Модель Земли в разрезе

Земля имеет слоистое внутреннее строение. Она состоит из твёрдых силикатных оболочек и металлического ядра. Внешняя часть ядра — жидкая, а внутренняя — твёрдая. Геологические слои Земли по глубине от поверхности:

Земная кора — это верхний слой Земли. От мантии она отделена границей с резким повышением скоростей сейсмических волн — границей Мохоровичича. Толщина коры колеблется от 6 км под океаном, до 30—50 км на континентах, соответственно, различают два типа коры — континентальная и океаническая. В строении континентальной коры выделяют три геологических слоя: осадочный чехол, гранитный и базальтовый. Океаническая кора сложена преимущественно породами основного состава, плюс осадочный чехол.

Мантия — это силикатная оболочка Земли, сложенная преимущественно перидотитами — породами, состоящими из силикатов магния, железа, кальция и т. д. Мантия составляет 67 % всей массы Земли и около 83 % всего объёма Земли. Она простирается от глубин 5 — 70 километров ниже границы с земной корой, до границы с ядром на глубине 2900 км.

Ядро — наиболее глубокая часть планеты, находящаяся под мантией Земли и, предположительно, состоящая из железо-никелевого сплава с примесью других сидерофильных элементов. Глубина залегания — 2900 км. Средний радиус сферы — 3,5 тыс. км. Разделяется на твердое внутреннее ядро радиусом около 1300 км и жидкое внешнее ядро радиусом около 2200 км, между которыми иногда выделяется переходная зона. Температура в центре ядра Земли достигает 5000 °C, плотность около 12,5 т/м3,давление до 361 ГПа. Масса ядра — 1,932·1024 кг.

Виды карт

Карты отличаются друг от друга по нескольким критериям:

1. По масштабу
2. По содержанию
3. По охвату территории 

1. Карты по масштабу делятся на:

• крупномасштабные, 
• среднемасштабные, 
• мелкомасштабные.

Масштаб – соотношение реального размера территории к его изображению на поверхности.

Масштаб бывает численный, линейный (используется при измерении расстояния от точки А до точки В) и именованный.

Чем мельче масштаб карты, тем большую территорию на ней можно изобразить.  Карты полушарий, материков и океанов, карты государств это мелкомасштабные карты. Среднемасштабные карты в пределах от 1:200000 до 1:1000000. И крупномасштабные (топографические) карты (1:10 000, 1:25 000 и 1: 50 000).

По содержанию карты бывают: 

• общегеографические
• тематические

Среди тематических карт есть тектонические, климатические, карта «народы мира», а «Физическая карта полушарий» — это общегеографическая карта. Тематические в свою очередь подразделяются на физико-географические и социально-экономические. Соответственно на первых изображены природные явления, на вторых экономические. К примеру, «Карта господствующих ветров» относится к тематической физико-географической карте. Карта «Население мира» относится к тематической социально-экономической. 

3. По охвату территории:

• карта полушарий,
• материков и океанов,
• крупных регионов, государств, экономических районов.

Карты также бывают комплексные, синтетические и аналитические. Комплексные карты несут множество информации об изображенной местности. На синтетических картах показано целостное изображение, но не дается представления об отдельных объектах местности. На климатической карте изображены типы климатов, но мы не узнаем из этой карты ни температуры, ни господствующих ветров. Аналитические карты дают представление об одной характеристике территории, например, о распаханности земель.

Происхождение Земли и Солнечной системы

Солнечная система

Согласно современным научным представлениям, формирование Солнечной системы началось около 4,6 млрд лет назад с гравитационного коллапса небольшой части гигантского межзвёздного молекулярного облака. Большая часть вещества оказалась в гравитационном центре коллапса с последующим образованием звезды — Солнца. Вещество, не попавшее в центр, сформировало вращающийся вокруг него протопланетный диск, из которого в дальнейшем сформировались планеты, их спутники, астероиды и другие малые тела Солнечной системы.

Земля сформировалась около 4,54 млрд лет назад из протопланетарного диска пыли и газа, оставшегося после формирования Солнца.

Ядро планеты стремительно сжималось. Из-за ядерных реакций и распада радиоактивных элементов в недрах Земли выделялось так много тепла, что образующие её горные породы плавились: более легкие вещества, богатые кремнием отделились в земном ядре от более плотных железа и никеля и образовали первую земную кору. Спустя примерно миллиард лет, когда Земля существенно охладилась, земная кора затвердела и превратилась в прочную внешнюю оболочку нашей планеты, состоящую из твердых горных пород.

Остывая, Земля выбрасывала из своего ядра множество различных газов. В состав первичной атмосферы входили пары воды, метан, аммиак, углекислый газ, водород и инертные газы. В состав вторичной атмосферы — метан, аммиак, углекислый газ и водород. Часть водяных паров из атмосферы конденсировалась при охлаждении, и на Земле начали возникать океаны.

Предположительно 4 млрд лет назад, интенсивные химические реакции привели к возникновению самовоспроизводящихся молекул, и в течение полумиллиарда лет появился первый живой организм — клетка. Развитие фотосинтеза позволило живым организмам напрямую накапливать солнечную энергию. В результате в атмосфере стал накапливаться кислород, а в верхних слоях — формироваться озоновый слой. Слияние мелких клеток с более крупными привело к развитию сложных клеток. Настоящие многоклеточные организмы, состоящие из группы клеток, стали всё больше приспосабливаться к окружающим условиям.

Поверхность планеты постоянно менялась континенты появлялись и разрушались, перемещались, сталкивались и расходились. Последний суперконтинент распался 180 миллионов лет назад.

Общие сведения о планете

Вместе с Меркурием, Венерой и Марсом Земля является планетой земной группы. Это единственное известное людям место в Солнечной системе, галактике Млечный путь и Вселенной с пригодными для существования живых организмов условиями.

Земля имеет форму сплюснутого эллипсоида со средним диаметром в 12742 км, окружностью в 40000 км. Поскольку планета постоянно вращается, ее экваториальный диаметр больше полярного на 43 км: разница обусловлена силами тяготения. Площадь земной поверхности составляет 510 072 тысячи квадратных километров.

Внутреннее строение представляет собой совокупность трех слоев: коры, вязкой мантии и металлического ядра. При этом внутренняя часть ядра твердая, а внешняя — жидкая.

Внешняя оболочка — атмосфера — имеет газовый состав, включает кислород, азот, следовые количества водяного пара. Она определяет погоду на поверхности планеты, регулирует круговорот воды, перенос тепла, циркуляцию воздушных масс.

Географические модели

Поверхность Земли невозможно изобразить на бумаге, из-за её больших размеров, поэтому её изображают в виде моделей. 

К моделям Земли или поверхности относят:

• глобус, 
• карту, 
• план местности.

Наиболее точно изображена поверхность планеты на глобусе: 

• во-первых, глобус повторяет форму Земли; 
• во-вторых, искажения на глобусе меньше, чем при переносе поверхности на карту (переносим круглую поверхность на плоскую); 
• в-третьих, глобус дает представление о положении нашей планеты в космическом пространстве (угол наклона, траекторию вращения).  

С помощью картографической проекции земная поверхность изображается на глобусе, карте или .Карта и план местности изображаются на плоской поверхности, но они отличаются друг от друга. На карте изображаются крупные участки Земли, а на плане небольшие (несколько километров). Карты и планы отличаются масштабом.

Изображение Земли на карте

Чтобы изобразить поверхность земли на карте используется градусная сетка: это параллели и меридианы, расположенные перпендикулярно друг к другу. 

Параллели расположены горизонтально (параллельно экватору), меридианы вертикально протягиваются от северного полюса до южного.

Для удобства определили нулевой меридиан (Гринвичский) от которого идут меридианы на расстоянии 10° друг от друга, т.е. нулевой меридиан является началом полушарий, который протягивается до 180°( меридиан 180° является границей полушарий).

На восток считается восточная долгота, на запад – западная. Параллели также идут на расстоянии 10°. Для удобства экватор выбран нулевой параллелью.

К северу отсчитывается северная широта, к югу – южная.  С помощью градусной сетки можно наносить объекты на карту, а также находить их месторасположения, то есть координаты. Для определения координат необходимо знать долготу и широту местности.

Географические координаты

Географическая оболочка

Географическая оболочка — целостная и непрерывная оболочка Земли, в пределах которой соприкасаются, взаимно друг в друга проникают и взаимодействуют литосфера, гидросфера, нижние слои атмосферы и биосфера или живое вещество. Географическая оболочка включает в себя всю толщу гидросферы, всю биосферу, в атмосфере простирается до слоя озона, в земной коре охватывает область гипергенеза. Наибольшая мощность географической оболочки — около 40 км (ряд ученых за верхнюю границу принимает тропопаузу, за нижнюю — подошву стратисферы. Географическая оболочка отличается от других частей планеты наибольшей сложностью состава и строения, наибольшим разнообразием в степени агрегированности вещества (от свободных элементарных частиц через атомы, ионы до сложнейших соединений) и наибольшим богатством разными видами свободной энергии. На Земле только в географической оболочке есть организмы, почвы, осадочные породы, разные формы рельефа, концентрируется солнечное тепло, существует человеческое общество. Понятие географической оболочки сформулировал А. А. Григорьев. Близкими по значению понятиями являются ландшафтная оболочка (Ю. К. Ефремов), эпигеосфера (А. Г. Исаченко). Следует отметить, что в последнее время ряд ученых выдвигает тезисы о фактическом отсутствии географической оболочки, ее теоретическом характере (ввиду якобы обнаруженного отсутствия поверхности Мохоровичича (анализ данных с Кольской сверхглубокой скважины) и некоторых других свидетельств), однако это мнение не является устоявшимся и представляется не вполне удовлетворительно обоснованным.

Структура географической оболочки — внутренняя организация вещественного состава и энергетических процессов географической оболочки, проявляющаяся в характере взаимосвязей и сочетаний между различными ее компонентами, в первую очередь в соотношении тепла и влаги. Важнейшей структурной чертой географической оболочки в целом является её территориальная географическая дифференциация, подчиненная законам зональности, секторности, высотной поясности.

Составные части географической оболочки:

• Литосфера — внешняя сфера планеты, включающая земную кору до поверхности Мохоровичича.
• Гидросфера — прерывистая водная оболочка Земли, располагающаяся между атмосферой и земной корой и представляющая совокупность океанов, морей, континентальных водных масс. Гидросфера покрывает 70,8 % земной поверхностей. Объем гидросферы — 1370,3 млн км³, что составляет 1/800 общего объема планеты. Из общей массы гидросферы 98,31 % сосредоточено в океанах и морях, 1,65 % — в материальных льдах приполярных областей и лишь 0,045 % в пресных водах рек, озер, болот. Химический состав гидросферы приближается к среднему составу морской воды. Гидросфера находится в постоянном взаимодействии с атмосферой, земной корой и биосферой.
• Атмосфера — воздушная оболочка, окружающая земной шар и связанная с ним силой тяжести; принимают участие в суточном и годовом вращении Земли. Состав, движение и физические процессы в атмосфере являются предметом изучения метеорологии. Атмосфера не имеет четкой верхней границы; на высоте около 3000 км плотность атмосферы приближается к плотности вещества в межпланетном пространстве. В вертикальном направлении атмосферу подразделяют на : нижний слой — тропосферу (до высоты в 8-18 км), вышележащие — стратосферу (до 40-50 км), мезосферу (до 80-85 км), термосферу, или ионосферу (до 500—600 км, по другим данным — да 800 км), экзосферу и земную корону. Система движений атмосферы в общепланетном масштабе называется общей циркуляцией атмосферы. Практически единственный источник энергии атмосферных процессов — солнечная радиация. Из атмосферы, в свою очередь, уходит в космическое пространство длинноволновая радиация; между атмосферой и земной поверхностью происходит постоянный обмен теплом и влагой.
• Биосфера — совокупность частей земных оболочек, находящихся под воздействием живых организмов и занятая продуктами их жизнедеятельности.

Как изменялись представления о форме Земли

В те времена, когда у людей не было мощных телескопов, искусственных спутников и космических кораблей, им приходилось строить догадки относительно формы Земли, ее положения и размеров.

Так, жители древней Месопотамии считали, что профиль планеты напоминает бутерброд: нижним слоем, по их мнению, было темное подземное царство, центральным — плоская как лепешка Земля, а верхним — небо.

Египтяне думали, что наша планета — квадрат, 4 столба в углах которого поддерживают небо. Древние скандинавы описывали модель гигантского дерева Иггдрасиль, на одной из ветвей которого расположен человеческий мир. А первые греческие философы были уверены, что Земля — это плоский остров, дрейфующий по водам мирового океана.

Первые мысли о шарообразности Земли были озвучены в 500 году до нашей эры греческим мыслителем Пифагором. Позже — в 350 году — эту мысль подхватил и попытался доказать Аристотель, в 250 году до нашей эры — Эрастофен. А в 150 году грек Кратет Малльский уже соорудил первый глобус, снабдив его простейшей системой координат — схематичным планом из параллельных дуг.

В 1609 году итальянский ученый Галилео Галилей создал первый в мире телескоп и принялся изучать Луну. Его наблюдения показали, что:

• Земля схожа с Луной по сложности рельефа;
• она, как и другие небесные тела, имеет шарообразную форму;
• Земля движется вокруг Солнца.

Галилей сформулировал гелиоцентрическую теорию, подтвердил шарообразность Земли, смог дать научное обоснование принципам ее вращения вокруг собственной оси и движению относительно Солнца.

Связь наук о Земле с другими областями человеческой деятельности

Неспециалисты обычно считают, что единственным способом изучения Земли, ее внутреннего строения является бурение. Однако этот способ очень дорог, сложен, технически ограничен, требует много времени. Кроме того, совершенно очевидно, что даже самая глубокая скважина, скажем двенадцатикилометровая, ничтожна в сравнении с радиусом земного шара.

Самое глубокое бурение было в СССР на глубину в 12 262 метра на Кольском полуострове в 1991 году.

Изучение нашей планеты методом сравнительной планетологии

В геологических исследованиях и при геолого-разведочных работах бурение на глубину нескольких десятков, сотен или тысяч метров сложно.  Ясно, что структуру Земли как небесного тела нельзя изучать, не зная другие тела, и вот сравнительная планетология — новая, очень молодая дисциплина — показывает, как построены и устроены другие планеты. Такие исследования основаны на отличном знании физических свойств тел.
Поэтому, прежде чем рассказать о том, как человек изучает Землю посредством бурения глубоких скважин, посмотрим, что предшествует бурению и какими другими методами человек получает информацию о своей планете.
Изучение недр Земли приносит бесчисленное множество проблем. Одной из них, хотя на первый взгляд это кажется парадоксальным, является само определение положения Земли в Космосе.

Естественно, геолог встречается с астрономами и астрофизиками, чтобы понять, где Земля находится, какая судьба ожидает ее тяжести, тепловой поток, исследуются эластические свойства горных пород и минералов, включая те, которые человек никогда не видел собственными глазами, ибо они скрыты в глубине сотен и тысяч километров под поверхностью Земли.

Связь  с физикой

Связь науки о Земле с физикой весьма тесная: основные данные о слоистом строении Земли, ее внутреннем устройстве, о давлении и температурах внутри, о земном магнетизме получены из физики, точнее, геофизики. При изучении состава земных горных пород (но здесь нужно начать с состава Солнца) мы подходим к химическим или космохимическим данным, а если ограничимся только Землей — то геохимическим.

Метеорология, гидрология, палеонтология изучает Землю

Изучение самого верхнего слоя Земли — почвы и горных пород — тоже не только лишь геологическое дело, поскольку выветривание происходит при участии гидросферы и атмосферы, в нем принимают участие организмы и т.п.

Наука о Земле включает метеорологию, гидрологию, а там, где она пытается расшифровать вопросы прошлой жизни, опирается на биологию (палеонтологию). Биология же, наоборот, получает от геологии доказательства о развитии отдельных форм жизни.
Белых мест на Земле осталось уже немного, поэтому геологи среди нас были бы редким явлением, если бы изучали только их. Однако человечеству нужно сырье для промышленности, источники энергии и вообще земной шар, пригодный для жизни.

Для всего этого необходимы самые разнообразные геологические профессии: геолог как химик, в другом случае — как физик, в следующем — как палеонтолог, а иногда и как геолог-планетолог.

Над проблемой, какой является, например, открытие нового месторождения руды или нефти, необходимо сотрудничество многих специалистов — от геологов, составляющих карту, минералогов, петрографов до горных инженеров и экономистов.

Политика также играет роль

И, естественно, изучение Земли зависит от международного сотрудничества

А поскольку геологические границы, то есть границы между отдельными геологическими образованиями, нигде в мире не совпадают с границами государств, очень важно политическое сотрудничество всех, кто изучает Землю

Доказательства шарообразности Земли

Веками размышляя о форме нашей планеты, люди привели немало доводов в пользу ее шарообразности. Основными из них считаются:

1. Поднимающиеся из-за линии горизонта корабли. Если бы Земля имела плоский вид, то приближающиеся судна просто появлялись бы вдалеке и постепенно зрительно увеличивались в размерах.
2. Возможность увидеть разные созвездия с разных участков планеты.
3. Явление лунных затмений. Они возможны только при условии занятия Землей позиции между Луной и Солнцем. При этом тень, падающая от нашей планеты на Луну, является круглой.
4. Разница в длине теней: сравнив эти значения в разных городах в полдень, в день летнего солнцестояния, Эрастофен понял, что планета круглая, а не плоская.
5. Сведения о максимальной дальности обзора, составляющей около 5 км: на плоской поверхности видно было бы дальше.

Более поздние доказательства обеспечены кругосветными плаваниями, полетами самолетов, содержанием записей метеозондов, сведениями, собранными космической геодезией.

Условные обозначения

Для того чтобы уметь читать карту и находить на ней информацию, надо знать условные обозначения и уметь их правильно читать. Все карты изображены с помощью условных знаков. Для каждой карты характерны свой набор знаков. На карте полезных ископаемых, изображен рельеф с помощью изолиний и цветовой окраски. По цветовой окраске мы определяем вид рельефа, изолинии (линии соединяющие точки с одинаковой высотой) дают более точную информацию о высоте поверхности над уровнем или ниже уровня моря. Месторождения полезных ископаемых обозначаются специальными значками. 

можно разделить на: 

• цветовые
• графические 
• точечные
• цифровые 
• буквенные  

Цветовые обозначения — это сплошная и частичная цветовая заливка одного или нескольких цветов. 

Графическими условными знаками изображают границы, ареалы, автодороги, направления ветра, течений. 

Знаковые – обозначают полезные ископаемые, растительный и животный мир. 

Точечные обозначения применяются для обозначения плотности населения, городов. 

Цифровыми знаками могут обозначать высоту гор, глубину впадин, года, температуру и т.д. 

Буквенными знаками изображают название городов, рек, озер, стран и т.д.

Условные знаки на географических картах 

Условные знаки на географических картах передают количественные и качественные характеристики объектов, показывают явления, не воспринимаемые органами чувств (магнитные склонения), области, недоступные взору человека (строение земной коры на больших глубинах), представляют научные понятия, обобщения, абстракции. Чтобы правильно передать нужную информацию на карте картограф должен разбираться в способах отображения.

В настоящее время для передачи содержания на географических картах применяются следующие способы картографического изображения:

• значковый (локализованных значков, пунсонов);
• качественный и количественный фон;
• ареалов;
• знаки движения;
• точечный способ;
• изолинии (изолинии с послойной окраской);
• картодиаграммы;
• картограммы;
• локализованные диаграммы;
• линейные знаки.

Значковый способ

Используют для обозначения находящихся на местности, но не выражающихся в масштабе объектов: населённых пунктов, промышленных и сельскохозяйственных предприятий, залежей полезных ископаемых и др. Значковый способ чаще применяют на социально-экономических картах. Количественные характеристики передаются величиной значков, их линейными, площадными или объёмными размерами. Качественные характеристики передаются цветом, штриховкой и формой значков.

Используют три вида значков: