Эволюция географии

Перлов Л.Е.
(«ХиЖ», 2020, №2)

А зачем она вообще нужна, география?

pic_2020_02_44.jpg

Земная полусфера (в представлении древних индийцев)

Помните, чем занимался Географ в «Маленьком принце» Антуана де Сент-Экзюпери? Записывал карандашом в толстую книгу рассказы путешественников о далеких землях, в которых они побывали. И разумеется, проверял достоверность этих рассказов, а также моральный облик путешественника — а вдруг он, например, пьяница. Говорит, что видел две горы, а на самом деле гора была одна, а у него просто двоилось в глазах…

При такой узкой специализации этот географ сегодня точно остался бы без работы. Практически каждый квадратный километр земной поверхности сегодня подробно описан, изучен и нанесен на многочисленные карты. Если бы географическая наука исчерпывалась бы только задачей землеописания, как следует из значения слова «география», ее можно было бы смело «закрывать» еще в начале прошлого века. По счастью, это не так. С развитием общества появляются новые задачи, которые необходимо решать. с развитием техники, технологии, смежных наук становятся доступными для изучения природные объекты, процессы и явления, которые раньше, в эпоху «классической» географии, либо вообще не замечались, либо не считались стоящими времени и сил. Вот новый материк открыть — это да! Ну или, по крайней мере, обнаружить затерянный в песках пустыни гоби забытый город Хара-Хото. А кому, кроме нескольких узких специалистов, интересна стратиграфия вод черного моря или, скажем, палеогеографическая реконструкция территории Западной Сибири?

На самом деле, разумеется, беспокоиться о судьбе географии не приходится. Чем больше мы узнаём о нашей планете, тем больше вопросов появляется. да и общество постоянно порождает новые проблемы, требующие зачастую не просто решения, но и прогноза развития территории на больший или меньший временные периоды. Так что сегодняшняя география находится не на завершающем этапе своего существования, а, наоборот, в начале нового, очередного. Так что тем, кто пожелает стать географом, предоставляется все более широкий выбор специализации – геоморфология, геоурбанистика, криолитология, океанология, гляциология, гидрография, геоботаника и зоогеография, геоэкология, этногеография и множество других, для перечисления которых потребовалось бы несколько страниц. И без работы сегодняшний географ не останется. Логистика и дорожное строительство, туризм, пространственная организация территории, экономический и социальный прогноз – все эти направления деятельности требуют серьезных географических знаний. А для изучения, например, динамики атмосферных процессов вообще никакой жизни не хватит — уж очень эта атмосфера динамична. Тем более что мировое сообщество, озабоченное глобальным потеплением и одновременно перспективой столь же глобального похолодания, живо интересуется исследованиями в этой области…


Вот она — эволюция

Понятие эволюции подразумевает развитие; стало быть, где-то в глубине веков должно быть начало всего. В нашем случае — начало науки, которая две с половиной тысячи лет назад обрела собственное название. Спасибо Эратосфену, название получилось настолько удачное, что благополучно сохранилось до наших дней. А сама география, как область знания, появилась, конечно, задолго до него. Вероятно, даже задолго до строительства Александрийской библиотеки, директором которой был знаменитый грек. Во всяком случае, такой непременный инструмент географии, как карта, был известен шумерам как минимум в 2700 году до н. э.

«Любопытство. С него все и начиналось». Так определили стартовую точку американские географы Джеффри Мартин и Престон Джеймс в своей, давно ставшей классической, книге «Все возможные миры» («All possible worlds»). Лучше, по-моему, и не скажешь. Уж чего-чего, а любопытства человеку всегда хватало. Это замечательное качество человечество унаследовало, наверное, от своих лохматых и хвостатых предков. И, по счастью, не утратило до сих пор.

pic_2020_02_45-1.jpg

Петроглифы — им от пяти до семи тысяч лет. Сцена охоты (Карелия)

Два неразрывно связанных вопроса сопровождали человека тысячи лет: что и где? Любопытство любопытством, но предки наши избытком времени для его удовлетворения не располагали. А потому, надо полагать, ответы на вышеназванные вопросы имели жизненно важное прикладное значение. Охотиться нужно? Разумеется. Где и на кого? А прадедушка это, оказывается, не только давно узнал, но и карту нарисовать не поленился, на скале. И на ней особо отметил место, где олени реку переплывают, а значит, наиболее уязвимы.

Война без разведки местности неизбежно закончится поражением. Характер рельефа, источники воды, тип и особенности растительности, наличие или отсутствие болот, их потенциальная проходимость — все это требовалось выяснить до того, как смело, потрясая оружием и наводя ужас на врага боевыми воплями, вторгаться на чужую территорию. Тем более это важно, если командуешь не полусотней разбойников, а многотысячным войском, включающим в себя кавалерию и огромный обоз. То-то же Александр Македонский, согласно легендам, одним из величайших своих сокровищ почитал кипарисовый сундук с картами и описаниями земель, которые предполагалось завоевать.

А вот Ксеркс, отправляясь в Грецию, рассчитывал, очевидно, на невероятную численность своего войска и географической информацией пренебрег, что в конечном счете дорого ему обошлось.

pic_2020_02_46-1.jpg

Марко Поло дал описание своих путешествий по Азии и Африке, совершённых в период между 1276 и 1291 годами, в «Книге о разнообразии мира». Ее еще называют «Книга чудес света»

Как правило, задолго до марширующих армий, на неизвестные дотоле земли проникали торговые караваны. Именно с них, наверное, началось то, что мы теперь называем экономической географией. Всё те же вопросы, где и что, но с иными ответами. И в дополнение к ним еще несколько, принципиально важных. Например, как туда попасть и вернуться обратно живым, да еще и с товаром. И за каким именно товаром следует отправляться в те или иные далекие земли, а то и за моря. И что нужно взять для продажи, учитывая потребности местного населения. Семейство Поло (XIII век) отправилось на Восток вряд ли из чисто научного интереса, однако описание этого многолетнего странствия, «Книга Марко Поло», не одно столетие оставалось для европейцев главным источником географической информации о странах и народах Центральной и Восточной Азии. Не случайно в «Хождении за три моря» Афанасия Никитина, написанном без малого два столетия спустя, сюжеты и акценты примерно те же: профессии авторов совпадали.

pic_2020_02_46-2.jpg

Маршрут Афанасия Никитина

Изначально география как наука развивалась в двух направлениях. Как правило, до сих пор она ассоциируется с описанием тех или иных, особенно далеких и экзотических, территорий и стран. Бесчисленное множество туристических справочников и путеводителей на полках книжных магазинов — прямое потомство этих описаний: «О разнообразии мира» Марко Поло, «Хождения за три моря» Афанасия Никитина и даже знаменитого письма Америго Веспуччи к Лоренцо Медичи, благодаря которому в лексиконе географов появилось понятие «Новый Свет». Поскольку основой для этих описаний, как правило, были и остаются личные впечатления, их «прародителем», наверное, следует считать Аристотеля, с его знаменитым напутствием ученикам: — «Иди и смотри». По крайней мере, один из них, Александр Македонский, уроки своего великого учителя усвоил, судя по результатам, очень хорошо.

Второе направление можно условно назвать «математической географией». Форма и размеры Земли, определение, измерение и фиксация направлений и расстояний, а также указание местоположения того или иного объекта на земной поверхности — все это было предметом осмысления и изучения с тех же незапамятных времен, когда шумеры рисовали на глиняных табличках свои первые карты. Фалес Милетский, один из основоположников греческой философии (V век до н. э.), был, вероятно, первым, кто применил математические методы для решения географических задач. А понятиями географических долготы и широты мы обязаны жившему во II веке до н. э. астроному, математику и, разумеется, географу Гиппарху Никейскому.


Эволюция идей

Их, этих идей, изначально было предостаточно. Например, многочисленные варианты представления о форме и размерах Земли. Классический плоский диск на спинах слонов сменился идеальной сферой еще во времена Аристотеля. Впрочем, сфера эта, как известно, тоже не висела свободно в пространстве, а удерживалась на плечах Атланта. Сторонников идеи плоского мира и сейчас предостаточно, особенно после выхода в свет книжной серии «Плоский мир» замечательного английского писателя Терри Пратчетта. Но, поскольку предки наши не могли не заметить, что с подъемом по склону горы горизонт отодвигается, плоский диск довольно быстро превратился в полусферу. С плоским, разумеется, основанием, чтобы слонам было удобнее ее удерживать — рук-то у них, в отличие от Атланта, нет.

pic_2020_02_46-3.jpg

Форма Земли — не шар, не эллипсоид; для нее придумали специальное название: геоид. Австралийские картографы изобразили дружеский шарж на этот уникальный объект.

Впрочем, по мере совершенствования средств измерения Аристотелева идеальная сфера превратилась в сфероид, затем в эллипсоид, а теперь, как правило, именуется геоидом, поскольку аналогов нашей планете с точки зрения ее формы пока не обнаружено.

Много веков продержалась идея Южного материка, «Terra Australis Inkognita», поскольку отсутствие его, по мнению древнегреческих географов, обязательно привело бы к переворачиванию планеты с соответствующими, весьма грустными, последствиями для всех ее обитателей. Идею почти похоронил великий Джеймс Кук, не найдя суши к югу от 65-й параллели. Однако материк все же оказался вполне реально существующим, что и было успешно доказано Беллинсгаузеном и Лазаревым.

Не всем географическим открытиям повезло так, как Антарктиде. С тех пор как люди научились пересекать океаны, «великие» открытия посыпались одно за другим. Среди наиболее известных – острова Бразил и Семи городов, Эльдорадо (Страна Золотого Касика) и Кивира. Острова вообще открывали и наносили на карту практически ежегодно. Вот только впоследствии их по указанным координатам так никто и не нашел. Возможно, некоторые из этих островов, например, впервые открытый англичанином Фробишером большой и мрачный остров Бусс (1578 год), действительно существовали, но впоследствии были поглощены океаном. Во всяком случае, по координатам этого острова двумя сотнями лет позже капитан Ричард Пикерсжил обнаружил в Атлантике обширные мели.


Прогресс средств и методов

Будучи учителем географии в физико-математическом лицее, знакомство с предметом для новых учеников я, как правило, начинаю с формулировки: современная география — это наполовину математика, на четверть физика и остальное — романтика. Формулировка, разумеется, сильно приблизительная, но имеющая отношение к реальности.

Разумеется, в арсенале географа остаются средства и методы, пережившие тысячелетия, — личные наблюдения, инструментальная съемка местности, анализ источников информации. С накоплением базы данных к ним, естественным путем, добавилась возможность сравнительного анализа. Так, например, геологическое сходство индийского плоскогорья Декан и Среднесибирского плоскогорья весьма облегчило в свое время поиск якутских алмазоносных трубок. Появление морских судов, которые могли пересекать океаны, а также способов относительно точного определения географической долготы (с широтой управились значительно раньше) сделали возможным открытие и освоение Нового Света. Аэрофотосъемка и, позднее, космическая съемка принципиально изменили процесс картографирования земной поверхности, а возможность компьютерной обработки данных привела к появлению геоинформационных систем (ГИС). Лазерные геодезические инструменты, например теодолиты и нивелиры, значительно облегчили трудоемкие процессы топографической съемки, значительно увеличив к тому же ее точность. А постоянное наблюдение за поверхностью планеты с расстояния в несколько сотен или даже тысяч километров, да еще и в различных частях спектра позволяет решать не только научные, но и хозяйственные проблемы в диапазоне от прогноза погоды до предупреждения об опасности цунами и состояния лесных массивов.

Достаточно рано появилась и такая полезная вещь, как географическое моделирование. Первоначально — чисто эмпирическое, конечно. В «Утопии» Томаса Мора (XVI век) и «Городе Солнца» Томмазо Кампанеллы (XVII век) географические элементы являются непременным элементом повествования, хотя основное их содержание, конечно, социально-философское.

Отличный пример географического моделирования такого рода, особенно для использования в школьной географии, автобиографический роман Льва Кассиля «Кондуит и Швамбрания». Читатели старшего поколения несомненно его помнят, а нынешние школьники с удовольствием читают, если найдется кто-то, кто эту книжку им порекомендует. Персонажи книги придумали целый остров с береговой линией, рельефом и гидрологической сетью, а также политической картой.

pic_2020_02_48-1.jpg

Модель Иоганна фон Тюнена. 1 – город, 2 –лес, 3 – молочное животноводство, 4 –зерновое хозяйство, 5 – животноводство, 6 – свободные земли. По мнению автора, вокруг круглого города должны располагаться кольцевые хозяйственные зоны

Математические модели в географии тоже имеют долгую историю. Еще в начале XIX века появился «идеальный город» Иоганна Генриха фон Тюнена.

При построении своей модели Тюнен впервые применил принцип однородности пространства, сознательно проигнорировав все многообразие природных и социальных факторов, а также их динамику. Его «идеальный город» размещен в центре скучной, абсолютно плоской равнины, лишенной даже речной сети. Хозяйственные зоны Тюнена связаны между собой только радиальными дорогами, по которым могучие мекленбургские лошади неторопливо волокут телеги с продукцией соответствующей зоны — строительным лесом, дровами, зерном или овощами. Как и следует быть, модель получилась условная. Но при внесении в нее тех или иных вводных можно получить очень интересные результаты. Попробуйте, скажем, мысленно добавить туда реку с двумя притоками и представить, какую форму приобретут «круги Тюнена». Интересно также получается, если поместить город Тюнена в межгорную долину.

pic_2020_02_48-2.jpg

Череповецкий металлургический комбинат построили в 1950-х годах в полном соответствии с теорией размещения производств Лаунхардта

В появившемся несколько позже «локационном треугольнике Лаунхардта» рассматривались варианты размещения промышленных предприятий в зависимости от транспортных издержек. Прочие факторы при этом признавались равными для всех возможных пунктов размещения (источники и себестоимость добычи сырья, рынки сбыта продукции). Хороший пример реализации этой модели, для своего времени, конечно, — Череповецкий металлургический комбинат «Северсталь».

Однако настоящий «бум» математического моделирования начался в 60-х годах прошлого века с появлением технической возможности обработки больших массивов данных. Модели концептуальные и формализованные, описательные и нормативные, детерминистические и стохастические, функциональные и структурные, континуальные и дискретные — одной терминологии достаточно, чтобы собственно география растворилась там без следа. Построив, скажем, континуальную (пространственную) модель территории, можно в дальнейшем, привнося в неё экзогенные (внешние) или эндогенные (внутренние) изменения, прогнозировать развитие этой территории.


Эволюция целей и задач

Цель любой науки — поиск ответа на вопросы. Собственно, главные вопросы географии — «где?», «что?» и «почему?» — сопровождают эту науку на протяжении всей ее истории. Даже уже полученные, казалось бы, исчерпывающие ответы на первые два вопроса таковыми не являются. Да и не под силу уже одной науке отвечать на эти вопросы на современном уровне. Нынешняя география — синтетическая, пограничная наука, включающая в себя смежные области других — физику (геофизику), химию (геохимию), филологию (топонимику) и множество других. А уж без математики и информатики сегодня не обходится ни одна наука, и география не является исключением. Планета — динамическая система, и изменения, которые на ней происходят, необязательно занимают миллионы лет. Эверест, разумеется, свое местоположение изменил не сильно, а вот высота его, как выяснилось, меняется. Причем в пределах, вполне доступных современным методам измерения. Уголковый лазерный отражатель, установленный на Луне, позволяет с точностью до миллиметров измерить, например, смещение тектонических плит. А Северный и Южный магнитные полюса меняют свое местоположение вообще со скоростью нескольких километров в год, и Япония подползает под наш материк со скоростью несколько сантиметров в год.

В Тихом океане, недалеко от островов Тонга, несколько лет назад появился новый, с иголочки, остров, размером с Бельгию. Поскольку остров вулканический, для его обнаружения даже не потребовалась информация со спутника — он и так не остался незамеченным. Весьма вероятно, что он так же быстро исчезнет, но, может, и сохранится. Во всяком случае, на карты его нанести пришлось, чтобы избежать внезапного причаливания к нему какого-нибудь танкера или круизного лайнера. Так что, можно, наверное, сказать, что основная цель географии — расширение и пополнение наших знаний о планете, на которой живем, — эволюционировала не сильно.

pic_2020_02_48-3.jpg

Географы по-прежнему открывают новые острова и архипелаги, которые могут вдруг вырасти из океанического дня. Одно из таких открытий в 2015 году – остров в архипелаге Тонга (Полинезия, к востоку от Австралии). Сам архипелаг был открыт в 1616 году


Что же касается задач, дело другое. Общество эволюционировало, и, в соответствии с его растущими и изменяющимися потребностями, менялись и задачи, которые решали географы. В основном эти изменения были связаны с появлением новых направлений человеческой деятельности. Так, Иоганн фон Тюнен разработал свою модель, желая оптимизировать хозяйство в собственном имении. Промышленная революция потребовала решения целого ряда задач, связанных с обеспечением предприятий рабочей силой, топливом и сырьем. «Треугольник Лаунхардта» стал одним из решений этой задачи.

Фургоны с переселенцами, не торопясь, ползли по бескрайним просторам Северной Америки, имея в качестве ориентира только общее направление — на запад. Но очень скоро в том же направлении потянулись сначала гужевые, а потом и железные дороги. Строительство их было бы невозможно без детальных географических исследований. Экспедиции Льюиса и Кларка (1803–1806), Кинга (1867–1872), Уилера (1861–1865) обеспечили необходимую картографическую базу для этой работы. Джордж Уилер, руководивший Государственной геологической съемкой территорий к западу от меридиана 100° западной долготы, помимо топографической съемки еще и классифицировал новые земли по критерию пригодности для хозяйственного использования.

В Европе к этому времени пустующих земель практически не оставалось. Но быстро растущее население, урбанизация и развитие дорожной сети потребовали систематизации и упорядочения природопользования в этом густонаселенном регионе. Классические примеры решения этой задачи — «теория центральных мест» немецкого географа Вальтера Кристаллера и созданная на ее основе «теория экономического ландшафта» Августа Лёша.

pic_2020_02_49-2.jpg

Структура территории по теории Вальтера Кристаллера («решетка Кристаллера»). Автор теории полагал, что при проектировании хозяйственной деятельности, территория должна быть разбита на вот такие ячейки

В теории Кристаллера, как и в созданной ранее модели Тюнена, рассматривалось идеально однородное пространство. «Центральные места» представляют собой центры по предоставлению населению тех или иных товаров и услуг. Причем чем выше ранг центрального места, тем более сложные и дорогостоящие товары и услуги оно предоставляет. И так — от газетного киоска до крупного промышленного центра. Человек удаляется от своего дома в поисках необходимого ровно до тех пор, пока транспортные расходы и потеря времени не перевешивают потребность в том, что он ищет.

Согласно теории Лёша, объем продаж и спрос обратно пропорциональны расстоянию от центрального места, где производится этот товар или услуга.

Теории Кристаллера и Лёша актуальны и в наши дни. Городская планировка, разработка маршрутов городского, пригородного и междугородного транспорта, размещение транспортных терминалов и крупных торговых центров — все эти задачи решаются более или менее успешно с учетом этих моделей.

Погодные катаклизмы, землетрясения, глобальное потепление и прочие неприятности, угрожающие жителям отдельных регионов и планеты в целом, имеют самое непосредственное отношение к главному объекту географической науки — земной поверхности. Целый комплекс задач, связанных с ними, решает или пытается решать география. До решения их, конечно, пока еще далеко, однако иногда удается прогнозировать и предупреждать.

«Гугл» на запрос «Ледовый патруль» выдает множество ссылок с картинками боевых ледоколов, газодобывающих платформ и голодающих белых медведей. К сожалению, собственно география здесь уступает место политике.

pic_2020_02_49-1.jpg

Исследовательское судно службы Ice Patrol. Патрульная команда ищет лед на морских путях в Северной Атлантике. Ежегодно с 1 февраля по 31 августа США несет ответственность за эти морские пути, а в остальное время — Канада. Начиная с 1913 года, когда патруль начал свою работу, ни одно судно, которое внимательно относилось к предупреждениям патруля, не столкнулось с айсбергом

Впрочем, поиск по запросу Ice Patrol дает более обнадеживающий результат. Например, айсберги, бич мореплавателей на протяжении сотен лет, сегодня взяты под наблюдение, и передвижение их контролируется орбитальными локаторами высокого разрешения — канадского спутника RADARSAT-2, немецких TerraSAR-X и Tandem-X, итальянских COSMO-SkyMed-1-4. Международная программа слежения за айсбергами существует с 1914 года. Располагая специализированными судами, орбитальными системами и мощной компьютерной базой, программа позволяет значительно снизить риск повторения трагедии «Титаника», после которой, собственно, она и была создана.

Успешно действуют уже многие годы Службы предупреждения об угрозе цунами, региональные и международные.

Поскольку сейсмические волны в земной коре распространяются значительно быстрее, чем волна-цунами, есть возможность, используя данные сейсмодатчиков, предупредить людей в прибрежной полосе об угрозе прихода волны-убийцы. Правда, при скорости волны в открытом океане до 1000 км/ч предупреждение срабатывает только в тех случаях, когда от эпицентра подводного землетрясения до побережья достаточно далеко.

Сложные задачи интереснее решать, это подтвердит любой шахматист или, скажем, математик. Уровень сложности системы определяется множеством факторов — числом и характером составляющих ее элементов и их взаимосвязей, сложностью и количеством переменных, порядком их проявления, масштабностью рассматриваемой системы и техническими возможностями ее изучения. С этой точки зрения планета Земля, ее географическая оболочка — система неимоверной сложности. А значит, существует бесконечный простор и для развития географии — одной из древнейших, но при этом одной из современнейших наук. И очень интересно было бы увидеть, какой она станет в будущем. Жаль только, что эволюция географии, как и любая эволюция, дело долгое. Впрочем, наряду с эволюцией в любой науке случаются и революции, а для них много времени не требуется. Скажем, будет создан инструмент, способный проникнуть в толщу планеты на глубину в сотни километров, и мы наконец сможем достоверно узнать, что происходит в мантии Земли, и даже получить образцы с разных глубин. Пока, к сожалению, раздобыть образец лунной или марсианской породы значительно проще.

123

Разные разности

20.07.2021

Кристофер Хансон, старший лектор Университета Мальмё, давно изучает различные «стыдливые» фобии шведов. С недавних пор среди них оказалось и поедание кипрского сыра халуми.

>>
06.07.2021 17:00:00

…исследователи выяснили, как будет меняться скорость астероида Апофис после 2029 года, что позволит использовать гравитационный маневр и избежать столкновения астероида с Землей в 2051 году…

…специально натренированные собаки учуивают коронавирус в образцах мочи с вероятностью 95%…

…неинвазивный метод стимуляции мозга с помощью сфокусированного ультразвука позволяет включать и выключать определенные типы нейронов и может быть использован при лечении нейродегенеративных заболеваний…

>>
29.06.2021 17:00:00

Болезни желудка и кишечника превратились в этакий бич для человечества. На помощь могут прийти братья наши мельчайшие – бактерии. Нет, речь не идет о правильном питании с использованием пробиотиков.

>>
23.06.2021 17:00:00

Оказывается, консолидацию разрозненных экстремистов в организованную группу можно отследить по динамике нарастания определенного содержания в Сети: ее удалось описать единым уравнением, используемым в физике при изучении морских волн.

>>
16.06.2021 16:00:00

…летучие мыши живут в пространстве, где расстояния измеряются временем, например – насекомое находится в девяти миллисекундах, а не в полутора метрах…

…совместные усилия программного обеспечения и нейронного интерфейса позволяют преобразовать мысленный процесс написания текста парализованными пациентами в текст на экране компьютера

… раны у мышей заживают почти на треть быстрее при внесении бета-изоформы очищенного рекомбинантного белка теплового шока

>>