Если вычертить на ровной поверхности Земли треугольник длиной в сотни километров и точно измерить его углы, то сумма их окажется меньше 180°. Это понятно: углы треугольника искажены, потому что вычертили его не на плоскости, а на поверхности шара. Надо чертить фигуры на плоской поверхности.
Но почему надо принимать за основу плоскую поверхность? В природе таких поверхностей мало. Любая прямая линия или плоскость являются частными случаями кривой линии или плоскости.
Эту мысль положил в основу своей геометрии Н.И. Лобачевский. Он воспользовался «подсказкой», которую дала ему шарообразная форма Земли. Так геометрия после долгого перерыва вновь обрела непосредственную связь с природой.
Во времена Лобачевского учёные считали, что космическое пространство евклидово, а путь луча света – идеальной прямой. Однако Лобачевский предложил эту гипотезу «проверить, подобно другим физическим законам», и провести соответствующие «Астрономические наблюдения» (так писал он – с заглавной буквы).
В ту пору почти никто не принял его предложение всерьёз. А в XX веке выяснилось, что Лобачевский был прав. Недаром он утверждал, что в основании математики должны лежать понятия, «приобретаемые из природы». Оказывается, луч света может отклоняться от прямой линии, например, когда пролетает мимо массивных небесных тел.
История с геометрией Лобачевского показывает, что география помогает познавать мир и совершать открытия в разных областях знаний. И другой вывод: надо уметь переходить от абстрактных понятий математики к реальной природе. Показательный пример – гипсометрическая кривая (от греческих слов «гипсос» – «высота» и «метрос» – «измерение»). Она изображает обобщённый рельеф Земли.
Гипсометрическая кривая ведёт нас от высоких гор до океанских глубин. На ней видны две отчётливые ступени: океаническая и материковая равнины. Абстрактная гипсометрическая кривая показывает фундаментальную особенность земного рельефа.
На карте земной поверхности площадь Мирового океана значительно больше площади суши. Гипсометрическая кривая показывает то, что с поверхности не увидишь: если к территории континентов добавить площадь шельфа и материкового склона (что вполне логично), то в сумме они будут немногим меньше площади дна океана. Что бы это значило?
Гипсометрическая кривая (сплошная линия) и рельеф дна Мирового океана
Гипсометрическая кривая превращается в вопросительный знак, если несколько иначе нарисовать профиль дна Мирового океана, приблизив его к реальности. Взглянем на окраины Тихого океана. Там перед горными хребтами Анд и Кордильер островными дугами зияют впадины глубоководных желобов.
Гипсометрическая кривая с учётом расположения глубоководных впадин и горных систем. Высоты и глубины в километрах
У меня есть свой вариант гипсометрической кривой, отражающий эту закономерность: высокие горы расположены сравнительно близко к океанам. Такова ещё одна географическая загадка. График наводит на мысль о возможности существования круговорота литосферы на границе континента и океана. Эту идею нам ещё предстоит обсудить.
…Географы давно перешли от описания Земли к её изучению. Принято считать, что в их ведении находятся процессы, происходящие на земной поверхности, в почве, морях и океанах, в атмосфере, а каменную плоть планеты исследуют геологи.
В действительности не получается так просто. Извергаются вулканы, сотрясается земная поверхность, врываются на берег цунами. Невозможно постичь такие явления, не учитывая то, что происходит в недрах планеты. А геологи, обдумывая динамику каменной тверди, подчас забывают о том, что она может зависеть от процессов, происходящих на земной поверхности.
Так сложилось исторически. Первые геологи были горняками, минералогами, палеонтологами. Они исследовали каменную твердь, оставляя жизнь земной поверхности в распоряжении географов. А те, в свою очередь, мало интересовались жизнью земной коры, предоставив это занятие геологам. Отчасти так продолжается до сих пор.
Гипсометрическая кривая вынуждает задуматься: почему поверхность Земли ступенчатая? Почему рельеф дна Мирового океана как бы зеркально отражает рельеф суши? Почему на планете нет гор выше 9 км? Почему наиболее глубок океан на границах с континентами или островными дугами? Почему глубоководные желоба не заполнены осадками?..