Методы изучения географической оболочки: наблюдение, теоретические методы, эксперимент

Наблюдения. Следует различать понятия «наблюдение» и «измерение». Наблюдение с древних времён было первоисточником знания об окружающем мире – земном и небесном. Оно даёт сведения о географическом объекте действительно путём его непосредственного наблюдения в природной среде. К таким объектам относятся, например, радуга, извержение вулкана, т.е. такие явления, которые мы действительно наблюдаем. Но поскольку все географические объекты материальны, то они обладают определённым набором физических параметров, которые измеряют посредством инструментальных средств. Основные параметры географических объектов общеизвестны: температура, давление, скорость звука и т. д. В основе измерений лежат физические законы.

С развитием технологий сбора и обработки данных, приблизительно с конца 1970-х гг., измерения стали подразделять на контактные и бесконтактные.

К контактным относятся такие измерения, при которых измеритель имеет непосредственный контакт с измеряемым параметром, например, измерение температуры воды, почвы, воздуха при помощи как обычного термометра, так при использовании специальных датчиков. Контактные измерения составляют основу непосредственных наблюдений географических объектов, к ним относятся измерения, проводимые в научных экспедициях или поставляемые развёрнутыми в настоящее время метеорологической, геофизической и т. п. сетями.

К бесконтактным относятся такие методы, которые осуществляются с помощью дистанционных измерителей параметров, т.е. на расстоянии. К таким методам можно отнести фотосъёмку в видимом (оптическом) и невидимых для глаза (инфракрасном, ультрафиолетовом, СВЧ-диапазонах). При таких измерениях конкретный объект земной поверхности сканируется специальным датчиком космического аппарата, настроенным на работу в соответствующем диапазоне частот спектра электромагнитного излучения, после чего сканируемое изображение передаётся с летательного аппарата на наземные службы слежения.

Эксперименты. Экспериментами называют измерения в контролируемых условиях, осуществляемых по заранее составленной программе. Они способствуют научному прогрессу, получению новых данных, знаний. Вместе с тем это наименее разработанная часть методов изучения ГО. К их числу относятся натурные и модельные эксперименты.

Натурные эксперименты реализуются в природных условиях, имея целью наиболее приблизить географический объект к его естественному окружению. Натурные эксперементы проводяться только в пределах относительно небольших регионах. Широко используются эксперименты не с самими объектами, а с их аналогами. Иногда можно воспользоваться теми результатами, которые уже были получены ранее, в других местах, при сходных условиях.

Часто эксперименты ставит сама природа. Природными экспериментами можно назвать и все явления в географической оболочке, которые выходят за рамки средних значений.

Модельные эксперименты осуществляются на аналогах определённых природных систем в лаборатории или на компьютере. Модель – это упрощённое воспроизведение изучаемого объекта в виде физической конструкции, совокупности математических формул, карт, блок-диаграмм и др. Анализ модели позволяет получить новые знания. Географическая модель обычно строится на основе преобразования масштабов: пространственных и временных, в связи с чем она меньше воспроизводимого объекта. Каждая географическая дисциплина имеет свои приёмы моделирования.

Модели подразделяются на стационарные и нестационарные. Первые предполагают неизменность входных параметров, что часто вполне оправданно, вторые – их изменчивость и в пространстве и во времени, из-за чего результаты моделирования могут быть различны и корректируются при расчётах.

Моделирование – достаточно дорогостоящая часть исследования.

При моделировании используются не только географический, но и другие методы, в частности математическая статистика, позволяющая устанавливать связи между географическими процессами и явлениями, искать закономерности развития окружающего нас мира, прогнозировать и т. д.

Теоретические методы включают в себя:

· Абстрагирование, необходимое для того, что бы во множестве конкретных наблюдений обнаружить нечто общее, типичное.

· Анализ, состоящий в исследовании результата абстрагирования, часто изолированно от других явлений.

· Синтез, который объединяет в целостную систему множество частных абстракций.

Они пользуются правилами абстрактной логики, теорией подобия аналогии, а также различными общенаучными и конкретно-научными принципами. Большое значение для землеведения имеют различные принципы, все они дополняют друг друга, обеспечивая многосторонность исследования. Наряду с ними следует учитывать и другие подходы, которые вместе с фактами составляют сравнительно-описательный метод.
Принцип историзма. Определяет исследование природы земной поверхности через историю её развития. Принцип позволяет воспроизводить условия в прошлом. Разновидностью принципа историзма является метод возрастных рубежей – оценка временного положения исследоваемого объекта отноительно объектов с известными возрастами. Принцип не учитывает изменений географических процессов.

Принцип всеобщей связи явлений. Устанавливает невозможность независимого существования географических явлений. Ориентирует исследователя на поиски причин и позволяет успешнее осуществлять прогноз и регулировать функционирование геосистем. Частным выражением принципа всеобщей связи явлений является принцип целостности географической оболочки: изменение любой её части приводит к изменению всех других, хотя изменения в этой цепи происходят неравномерно в пространстве и во времени.

Принцип симметрии. Основу составляет сравнение симметрии объекта с потенциально возможной для объектов данного типа, что ориентирует исследование в определённом направлении.

Экологический принцип. Подход применяется, если один объект рассматривается в качестве среды для другого. В этом случае, ради кого (чего) изучается среда, называется субъектом рассмотрения. Им может быть организм, вид, биоценоз, атмосфера, океан и т.д. Объект – всё то что влияет на состояние объекта. В живой природе это совокупность абиотических и биотических факторов.

Принцип научной идеализации. Реальные объекты заменяют идеальными (моделями), если объекты изучения велики и их исследование большей частью невозможно. Идеальные объекты представляют собой подобие реальности и конструируются исследователем из набора основных свойств, второстепенные свойства не учитываются. Идеальные объекты отражают существенные стороны реального мира, являются необходимыми элементами научного познания.

Принцип аналогии. Для того что бы сократить время на исследование, является получение знаний по аналогии. В этом случае географическому объекту подбирают аналог в другой системе, которая достаточно изучена и знания о нём переносят на изучаемый географический объект.

Принцип балансов. В основе – закон сохранения вещества и энергии. Установив все возможные пути входа и выхода вещества и энергии, и, измерив потоки, исследователь по их разности можно оценить, что произошло в геосистеме: накопление или расходование данных субстанций.

Если измерения произведены достаточно корректно, то единственное объяснение невязки баланса – это существование потока, о котором в данный момент не известно. Принцип используется в землеведении в качестве средства исследования энергетики, водного и солевого режимов, газового состава, биологического круговорота и т.д.

Принцип информационного анализа. Многие исследования сторятся на основе представлений о передаче информации в географической оболочке.осуществляется в структуре – зафиксированной истории процессов. В геосистемах происходит не только передача информации, но и накопление, перекодирование.

Принцип структурного анализа. Основой является изучение взаимодействия составных частей Г.О. Анализ можно назвать кибернетическим, поскольку его основные элементы и аппарат заимствованы из кибернетики. Ключевым понятием этого анализа является обратная связь, которая может быть положительной и отрицательной. Положительные усиливают внешнее воздействие на объект, отрицательные: способствуют его погашению внешних воздействий.

Принцип позиционного анализа. В основе определение положения географического объекта относительно потоков вещества и энергии, энергетических полей. Природных или антропогенных тел. Знание где находиться географический объект помогает объяснить не вполне понятные обстановки.

Мониторинг. Это особая система сбора информации о состоянии природных объектов и явлений. Другая его функция – управление, обратная связь в системе «человек-природа», т. е. когда процесс отслеживается и на него может оказано влияние. Объединяет в себе теоретические и эмпирические знания. Включает несколько ступеней или блоков с разными функциями. В результате формируется общая картина состояния и динамики анализируемого процесса/ явления на конкретной территории или акватории. Накопленные материал сводиться в банки данных, которые включают блоки сбора информации, первичной обработки и накопления данных, что позволяет построить карты-выводы о протекании какого-то природного процесса или явления.

6.Сравнительно-описательный и картографический методы - самые старые методы в географии. А. Гумбольд (1769-1859) в «Картинах природы» писал, что сравнивать между собой отличительные особенности природы отдельных стран и представлять результаты этих сравнений - благодарная задача географии.

Сравнительно-описательный метод. Позволяет выявить наиболее характерные черты природных особенностей различных районов. Применяя данный метод, географ даёт не только качественную оценку факторов, но и анализ процессов образования географических ландшафтов. Качественные характеристики подкрепляются количественными. Примеры ярких и точных сравнительно-описательных характеристик имеются в работах Л.С. Берга, посвященных описанию природы географических зон СССР.

Картографический метод находит широкое применение в физической географии для научного описания, анализа, и познания явлений. Способы анализа карт разнообразны, наиболее распространенный из них – визуальный. С его помощью определяют форму объектов. Карта является важным источником для получения количественных характеристик. При совместном анализе карт разной тематики выявляют пространственные связи и зависимости между рельефом, почвами растительностью. Сопоставление топографических карт с тематическими позволяет установить приуроченность объектов к определенным условиям рельефа.

 

7.Географическая оболочка (Котляков, Комарова 2007)- сложный природный комплекс, в котором соприкасаются, взаимодействуют и взаимопроникают верхняя часть литосферы, вся гидросфера, нижние слои атмосферы и всё живое вещество на Земле.

Качественные отличия Географической оболочки от других оболочек Земли: Географическая оболочка

· формируется под действием как земных, так и космических процессов;

· исключительно богата разными видами свободной энергии;

· вещество присутствует во всех агрегатных состояниях;

· чрезвычайно разнообразна степень агрегированности вещества — от свободных элементарных частиц через атомы, ионы, молекулы до химических соединений и сложнейших биологических тел; концентрация тепла, притекающего от Солнца;

· наличие человеческого общества.

 

Основные вещественные компоненты Географической оболочки — это слагающие земную кору горные породы (с их формой — рельефом), воздушные массы, водные скопления, почвенный покров и биоценозы; в полярных широтах и высокогорьях существенна роль скоплений льда. Основные энергетические компоненты — гравитационная энергия, внутреннее тепло планеты, лучистая энергия Солнца и энергия космических лучей. При всей ограниченности набора компонентов сочетания их могут быть весьма многообразными; это зависит и от числа входящих в сочетание слагаемых и от их внутренних вариаций (поскольку каждый компонент — это тоже очень сложная природная совокупность), а главное — от характера их взаимодействия и взаимосвязей, т. е. от географической структуры.

Географической оболочке присущи следующие важные черты:

1) целостность Географическая оболочка, обусловленная непрерывным обменом вещества и энергии между её составными частями, поскольку взаимодействие всех компонентов связывает их в единую материальную систему, в которой изменение даже одного звена влечёт сопряжённое изменение и всех остальных.

2) Наличие круговорота веществ (и связанной с ним энергии), обеспечивающего многократность одних и тех же процессов и явлений и их высокую суммарную эффективность при ограниченном объёме исходного вещества, участвующего в этих процессах. Сложность круговоротов различна: одни из них — механические движения (циркуляция атмосферы, система морских поверхностных течений), другие сопровождаются сменой агрегатного состояния вещества, в-третьих происходит также и его химическая трансформация (биологический круговорот). Круговороты, однако, не замкнуты, и различия между их начальными и конечными стадиями свидетельствуют о развитии системы.

3) Ритмика, т. е. повторяемость во времени различных процессов и явлений. Она обусловлена главным образом астрономическими и геологическими причинами. Выделяется ритмика суточная (смена дня и ночи), годовая (смена времён года), внутривековая (например, циклы в 25—50 лет, наблюдаемые в колебаниях климата, ледников, уровней озёр, водоносности рек и т.п.), сверхвековая (например, смена за каждые 1800—1900 лет фазы прохладно-влажного климата фазой сухого и тёплого), геологическая (циклы каледонский, герцинский, альпийский по 200—240 млн. лет каждый) и т.п. Ритмы, как и круговороты, не замкнуты: то состояние, какое было в начале ритма, в конце его не повторяется.

4) Непрерывность развития Географической оболочки, как некоторой целостной системы под влиянием противоречивого взаимодействия экзогенных и эндогенных сил. Следствиями и особенностями этого развития являются: а) территориальная дифференциация поверхности суши, океана и морского дна на участки, различающиеся по внутренним особенностям и внешнему облику (ландшафты, геокомплексы); определяется пространственными изменениями географической структуры; особые формы территориальной дифференциации — географическая и высотная поясность; б) полярная асимметрия, т. е. существенные различия природы Географическая оболочка в Северном и Южном полушариях; проявляется в распределении суши и моря (подавляющая часть суши в Северном полушарии), климата, состава животного и растительного мира, в характере ландшафтных зон и т.п.; в) гетерохронность (по К. К. Маркову, метахронность) развития Географическая оболочка, обусловленная пространственной разнородностью природы Земли, вследствие чего в один и тот же момент разные территории либо находятся в различных фазах одинаково направленного эволюционного процесса, либо отличаются друг от друга направлением развития (примеры: древнее оледенение в разных районах Земли начиналось и кончалось неодновременно; в одних географических зонах климат становится суше, в других в то же время — влажнее и т.п.).

Географическая оболочка является предметом изучения физической географии.

К идее Географическая оболочка впервые подошли П. И. Броунов (1910) и Р. И. Аболин (1914). Самый термин «Географическая оболочка» ввёл и обосновал А. А. Григорьев (1932).