Giáo trình các quy luật địa lý chung của trái đất cảnh quan học phần 1

Lời tựa Giáo trình Các quy luật chung của Trái Đất - Cảnh quan học được bố trí trong 30 tiết, nhằm trang bị cho học viên những hiểu biết về các quy luật chung nhất - các quy luật địa lý

ĐẠI HỌC HUẾ TRUNG TÂM ĐÀO TẠO TỪ XA

các quy luật địa lý chung

của tráI đát cảnh quan học

Lời tựa

Giáo trình Các quy luật chung của Trái Đất - Cảnh quan học được bố trí trong 30 tiết, nhằm trang bị cho học viên những hiểu biết về các quy luật chung nhất - các quy luật địa lý - thống trị trong lớp vỏ địa lý tự nhiên của Trái Đất, đồng thời trang bị những kiến thức khái quát của cảnh quan học - một ngành quan trọng của Địa lý tự nhiên hiện đại Đây cũng là cơ sở cho việc nâng cao nội dung các học phần về Địa lý tự nhiên đại cương và Địa lý

tự nhiên khu vực, đồng thời củng cố và mở rộng thế giới quan duy vật biện chứng, nâng cao khả năng tự bồi dưỡng sau này của học viên

Cấu trúc của quá trình gồm 2 phần, 6 chương phù hợp với nội dung trên Sau những phần có những câu hỏi để hướng dẫn ôn tập

Phần A - Các quy luật địa lý chung của Trái Đất

Chương I: Quy luật về tính thống nhất và hoàn chỉnh của lớp vỏ

địa lý Chương II: Quy luật về sự tuần hoàn vật chất và năng lượng

Chương II: Phân vùng địa lý tự nhiên

* Nội dung: ở phần "Các quy luật địa lý chung", nội dung các quy luật

được trình bày một cách chung nhất, đề cập đến khái niệm, nguyên nhân, cơ chế cũng như những biểu hiện của nó trong lớp vỏ địa lý Mặc dù các quy luật được trình bày một cách riêng rẽ, nhưng cần hiểu rằng trong lớp vỏ

địa lý chúng xảy ra đồng thời và giữa chúng có mối quan hệ tương hỗ lẫn

nhau Đây là điều học viên cần lưu ý khi vận dụng các quy luật địa lý chung

ở phần "Cảnh quan học" - là một học thuyết về các thể tổng hợp Địa lý

tự nhiên - nội dung được trình bày ở 2 phần chính:

- Học thuyết về cảnh quan (hay là Cảnh quan học theo nghĩa hẹp của nó) với các chương đề cập đến thành phần, cấu trúc, động lực, hình thái và phân loại các cảnh quan địa lý

- Phân vùng địa lý tự nhiên với các chương lý luận về nguyên tắc phân vùng, hệ thống phân vị, các phương pháp phân vùng địa lý tự nhiên

* Phương pháp học tập: Trong điều kiện tự nhiên học, các học viên cần lưu ý một số điểm:

- Ngoài giáo trình tóm tắt này, học viên cần tham khảo thêm các tài liệu khác (xem danh mục tài liệu tham khảo)và các giáo trình về Cơ sở địa

lý tự nhiên đại cương, Địa lý tự nhiên khu vực để hoàn thiện thêm

- Học viên cần vững phần lý thuyết đã được trình bày trong các chương, đối chiếu với các sơ đồ và biểu đồ, thực hiện các bài tập ở phần câu hỏi hướng dẫn ôn tập cuối mỗi chương Những vấn đề nào được làm sáng tỏ và chi tiết hóa, học viên có thể đọc thêm ở tài liệu tham khảo Học viên cần vận dụng kiến thức một cách tổng hợp để giải quyết vấn đề, cần liên hệ với thực tiễn Việt Nam và thế giới Ngoài ra cũng cần chú ý vận dụng kiến thức đã học để giải thích, nghiên cứu các vấn đề thực tế ở địa phương

- Học viên cũng cần làm đề cương tóm tắt cho từng học phần, từng chương để nắm kiến thức một cách có hệ thống và dễ ghi nhớ Những vấn

đề nào còn chưa rõ, cần nêu ra để giáo viên giải đáp

Biên soạn giáo trình này cho học viên tự học theo phương thức đào tạo

từ xa là một việc làm mới mẻ, chắc không tránh khỏi những thiếu sót, chúng tôi mong được sự góp ý kiến của bạn đọc để lần biên soạn sau sẽ hoàn thiện hơn

Tác giả

Phần A các quy luật địa lý chung của trái đất

Khoa học Địa lý nói chung và Địa lý tự nhiên nói riêng đã giúp cho con người hiểu biết được các quy luật địa lý của tự nhiên và hướng con người cư

xử đúng đắn đối với môi trường địa lý là nơi sinh sống và lao động của mình

Trong các thời đại trước, nhiệm vụ chủ yếu của Địa lý học là tìm kiếm

và khám phá ra những miền đất mới, các điểm trắng trên bản đồ Ngày nay, các điểm trắng trên địa cầu hầu như không còn phải khám phá nữa Nhiệm

vụ của Địa lý nói chung và địa lý tự nhiên nói riêng là đi sâu vào cắt nghĩa bản chất của các quá trình và hiện tượng của các thể tổng hợp địa lý tự nhiên và kinh tế Thực tế chứng minh rằng Địa lý học đã đạt được những thành tựu lớn trong việc thu nhập các dữ kiện, phân tích và tìm ra các quy luật của đối tượng nghiên cứu

Khi nghiên cứu về lớp vỏ địa lý tự nhiên X.V.Kalexnik (1970) là một trong những người đầu tiên dựa trên phương pháp quy nạp bằng cách phân tích một khối lượng lớn các dữ kiện, đã nêu ra một số quy luật Địa lý - những quy luật chung chi phối đến các quá trình phát sinh và phát triển cũng như cơ thức hình thành của từng thành phần của lớp vỏ địa lý và cả bản thân lớp vỏ đó Có thể dẫn ra một số quy luật địa lý chung thống trị trong lớp vỏ địa lý quy luật về tuần hoàn vật chất và năng lượng, các hiện tượng có nhịp điệu, quy luật địa đới và phi địa đới

Điểm cần lưu ý khi vận dụng các quy luật địa lý là: Trong thực tiễn, cái riêng biệt của từng địa phương thực sự rất phong phú, còn các quy luật địa

lý là cái chung Tuy nhiên, cái chung (ở đây là các quy luật địa lý) và cái

riêng đều tồn tại khách quan và giữa chúng có mối quan hệ hữu cơ với nhau Bất kỳ cái riêng nào cũng nằm trong và tuân theo các quy luật chung, nhưng cái chung không bao giờ bao quát hết cái riêng Mặc dù các quy luật

địa lý được trình bày một cách riêng rẽ nhưng cần hiểu rằng chúng biểu hiện và tác động đồng thời trong lớp vỏ địa lý (Lê Bá Thảo, 1988)

lý là một hệ thống động lực

Xét các dấu hiệu trên có thể nhận thấy lớp vỏ địa lý là một hệ thống vật chất toàn vẹn Mỗi thành phần cấu tạo (hợp phần) của vỏ địa lý như khí hậu, địa hình, thổ nhưỡng, nước, thế giới hữu cơ tồn tại và phát triển theo những quy luật riêng của nó: quy luật hình thành khí hậu khác với quy luật hình thành địa hình cũng như không giống với quy luật hình thành và phát triển của thổ nhưỡng và sinh vật Tuy nhiên, không một thành phần nào trong số các thành phần đó lại tồn tại và phát triển một cách cô lập, nghĩa là không chịu ảnh hưởng của các thành phần khác và ngược lại không phát huy tác dụng ảnh hưởng của mình đến các thành phần khác Sự trao đổi không ngừng vật chất và năng lượng giữa các thành phần cấu tạo riêng lẻ

đó đã quy định tính hoàn chỉnh của lớp vỏ địa lý Sự phối hợp hoạt động, sự xâm nhập vào nhau, tác động lẫn nhau và cùng phát triển của tất cả những thành phần cấu tạo làm cho chúng thống nhất lại với nhau và trở thành một

hệ thống vật chất thống nhất và hoàn chỉnh, đó là lớp vỏ địa lý Tính thống nhất hoàn chỉnh của hệ thống này rất chặt chẽ và mang đặc tính chung đến

mức nếu một thành phần nào đó thay đổi thì tất cả các thành phần khác cũng thay đổi theo, chẳng hạn sự biến đổi của khí hậu từ khô hạn đến ẩm

ướt ảnh hưởng đến đặc tính và cường độ của các quá trình ngoại lực hình thành địa hình, đến tốc độ hình thành đất, đến chế độ dòng chảy

Trong các mối tác động qua lại giữa các thành phần tự nhiên, theo G.S

Lê Bá Thảo (1988), cần chú ý đến các mối quan hệ nghịch, nghĩa là tác

động trở lại, chẳng hạn nếu quá trình tạo núi làm thay đổi tổng hợp các quá trình ngoại lực thì các quá trình này có tác động trở lại đến sự tồn tại và biến dạng của địa hình do các lực bên trong trái đất tạo nên Cũng cần nhận thấy rằng con người cũng tham gia vào các mối liên hệ phổ biến ấy của tự nhiên Con người không triệt tiêu được bất kỳ lực lượng tự nhiên nào, nhưng bằng hoạt động sản suất của mình con người đã tham gia vào sự trao

đổi vật chất năng lượng với môi trường địa lý, đặc biệt trong giai đoạn hiện nay nhờ những thành tựu của cuộc cách mạng khoa học và kỹ thuật, con người đã gây một áp lực lớn lên tự nhiên đến mức có thể làm biến đổi nó, ví

dụ làm biến đổi cân bằng nước và tuần hoàn ẩm, phá hủy cân bằng sinh vật

và cân bằng nhiệt Tất cả những điều đó tác động đến các thành phần khác trong tự nhiên như là một chỉnh thể

Các hợp phần

Các luồng trao

đổi vật chất năng Lượng và thông tin trong nội bộ

Khí hậu

Sinh

vật

Địa hình

ii một số ví dụ về mối quan hệ tương hỗ giữa các thành phần của lớp vỏ địa lý

1 Hoang mạc Atacama và dòng biển En Nhinhiô

Các mối quan hệ tương hỗ giữa các thành phần trong lớp vỏ địa lý rất chặt chẽ được biểu hiện rất phong phú và đa dạng Sự thay đổi thành phần này kéo theo sự thay đổi các thành phần khác X.V.Kalexnik (1970) đã đưa

ra một dẫn chứng sinh động về dòng biển nóng En Nhinhiô và dòng biển lạnh Pêru ở vùng bờ biển phía tây hoang mạc Atacama để chứng minh cho mối quan hệ qua lại này (tuy chỉ biểu hiện trong một phạm vi không lớn và thời gian ngắn)

Tính chất hoang mạc của miền Atacama và sườn Tây dãy núi Anđơ

được quy định bởi dòng biển lạnh Pêru bao bọc bờ biển phía Tây lục địa Nam Mỹ vĩ độ 20

đối lưu phát triển và những cơn mưa rào nhiệt đới bắt đầu đổ xuống hoang mạc Atacama Lúc này sự sống trên hoang mạc bắt đầu sinh sôi nảy nở; xuất hiện vô vàn thực vật, sâu bọ , các lòng cạn biến thành các dòng sông sau đó chim muông từ ngoài bờ biển và chuỗi đảo ven bờ bay đến đây để kiếm thức ăn Tình trạng như vậy kéo dài đến ba bốn tháng, sau đó dòng En Nhinhiô lại lùi về phía xích đạo, dòng biển lạnh Pêru chiếm lĩnh lại vi trí bình thường của nó Atacama lại trở thành hoang mạc: thực vật bị cháy khô

đi, các dòng nước bị can kiệt, sâu bọ biến mất

Trong trường hợp trên đã có thấy sự thay đổi của một nhân tố kéo theo

sự thay đổi của hàng loạt các nhân tố khác và cả cảnh quan, mặc dù chỉ trong một thời gian ngắn đã chuyển sang trạng thái khác

2 Sự thay đổi của tự nhiên trong thời kỳ băng hà

Các mối quan hệ và tương hỗ lẫn nhau giữa các thành phần của lớp vỏ

địa lý cũng như giữa vỏ địa lý với môi trường bên ngoài đã luôn luôn tồn tại trong giai đoạn hiện nay mà ngay cả trong quá khứ địa chất Điều này biểu hiện rõ rệt ở thời kỳ băng hà đệ tứ

Vào thời kỳ băng hà, khí hậu Trái Đất lạnh đi đã tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của quá trình băng hà, các lớp băng hà rộng lớn được hình thành trên lục địa Vì băng hà được hình thành từ nước mưa khí quyển chuyển qua thể rắn do nhiệt độ thấp, nước mưa này lại do sự bốc hơi nước

từ bề mặt các đại dương thế giới, cho nên việc giữ lại nước trên đất liền dưới hình thức băng hà đã gây ra sự hạ thấp mực nước ở đại dương Theo Markôv và Xuetôva (1964) sự hạ thấp mực nước ở đại dương có thể đạt tới 110m Điều đó đã ảnh hưởng tới toàn bộ tự nhiên của bề mặt Trái Đất một cách trực tiếp hoặc gián tiếp

ảnh hưởng trực tiếp ở chỗ làm thay đổi ranh giới biển và lục địa Các

đại lục được mở rộng về mặt diện tích, một số đảo được nối lại với nhau thành quần đảo, một số đảo được nhập vào các đại lục, một số đại lục rời rạc được nối liền với nhau bởi những con đường cạn (do nước đại dương hạ thấp nên lộ ra), động vật đã theo con đường này để phát tán di cư, mở rộng phân bố từ vùng này sang vùng khác, trong lúc đó những con đường cạn này lại là vật chướng ngại cơ giới đối với sinh vật ở môi trường nước ảnh hưởng gián tiếp của sự hạ thấp mực nước đại dương ở chỗ đã làm hạ thấp mực xâm thực cơ sở của các con sông đổ ra đại dương, làm tăng cường mạnh mẽ các hoạt động xâm thực theo chiều sâu dẫn đến bề mặt các lục

địa bị chia cắt mạnh mẽ

Vào thời kỳ gian băng khí hậu Trái Đất ấm lên dẫn đến băng hà tan, nước do băng hà tan quay trở lại đại dương làm cho mực nước đại dương dâng lên thì xảy ra các quá trình ngược lại với các quá trình ở trên Các biển ven lục địa xuất hiện trở lại, các đại lục và các đảo lại bị phân rời ra, mực xâm thực cơ sở của các con sông được nâng cao dẫn đến giai đoạn

phát triển yếu của địa hình, hạn chế sự di cư của các hệ thực vật và động vật trên cạn, ngược lại sự di cư của sinh vật dưới nước được tự do hơn

3 ý nghĩa thực tiễn của quy luật về tính thống nhất và hoàn chỉnh

Giá trị thực tiễn của quy luật về tính thống nhất và hoàn chỉnh trong lớp vỏ địa lý rất lớn, đặc biệt đối với hoạt động của con người trên bề mặt Trái Đất Khi khai thác một lãnh thổ vào mục đích kinh tế, con người cần biết rằng giữa các thành phần cấu tạo nên lãnh thổ đó có mối quan hệ chặt chẽ, tác động lẫn nhau và cuối cùng thống nhất với nhau trong một hệ sinh thái tự nhiên hoàn chỉnh Một hệ sinh thái như vậy bao giờ cũng cân bằng Tuy nhiên tính cân bằng đó sẽ bị phá vỡ nếu như một thành phần hoặc một cặp quan hệ nào đó bị phá hủy Chẳng hạn việc thay thế thực vật tự nhiên bằng thực vật gieo trồng, việc đắp đập làm hồ chứa nước, việc dẫn thủy cho các vùng hạn hán, việc làm khô các đầm lầy nhất định sẽ ảnh hưởng đến toàn bộ tổng thể tự nhiên của cảnh quan và trải qua một thời gian có thể dẫn tới những hậu quả bất ngờ, trong đó có những kết quả trái với ý muốn con người Cũng có khi đối với hoạt động kinh tế này thì mối các quan hệ trong lãnh thổ không bị biến đổi bao nhiêu nhưng với dạng hoạt động kinh

tế khác thì gây tai họa Ngày nay cùng với việc dân số thế giới tăng nhanh kéo theo sự tăng nhanh về nhu cầu lương thực, thực phẩm và hàng hóa các loại, đồng thời tăng áp lực của con người lên môi trường tự nhiên Hầu hết mọi người đều cho rằng áp lực này đã tăng đến mức gây ra một cuộc

"khủng hoảng sinh thái" trong tự nhiên Chỉ cần lấy ví dụ sự hủy diệt giới sinh vật bởi con người, đặc biệt là phá hủy lớp phủ rừng đã đem lại những hậu quả nghiêm trọng (vì thực vật là nhân tố ổn định quan trọng nhất trong tổng thể tự nhiên) như: xói mòn đất đai, cạn kiệt nguồn nước, khí hậu thay

đổi, làm cho nạn sa mạc hóa có chiều hướng lan rộng dẫn đến một số nước ven sa mạc bị hạn hán nặng Như vậy chỉ một thành phần thay đổi song nó

đã làm rung chuyển cả hệ sinh thái tự nhiên; hạn hán làm cây cối bị khô héo, mùa màng thất bát, thiếu nước, nhiều động vật bị chết , ngay cả con người cũng phải rời bỏ quê hương đi nơi khác Hậu quả phụ của sự phá hủy rừng này là việc làm phá hủy cân bằng oxy trong khí quyển

Quy luật về tính thống nhất và hoàn chỉnh yêu cầu con người phải nghiên cứu cẩn thận và toàn diện cấu trúc địa lý của bất kỳ một lãnh thổ nào muốn đưa vào sử dụng trong hoạt động kinh tế dưới hình thức này hay hình thức khác, vì theo Armand, trong tự nhiên tồn tại không chỉ đơn thuần một loạt các nguyên nhân và hậu quả, mà còn là cả một mạng lưới về các mối quan hệ qua lại Chỉ có nhận thức được cấu trúc mạng lưới này mới có thể phán đoán được mối tương quan giữa các thành phần của tổng thể địa lý

sẽ thay đổi theo phương hướng nào dưới tác dụng của các biện pháp kinh tế

đổi của vật chất và năng lượng trong lớp vỏ địa lý diễn ra dưới hình thức các vòng tuần hoàn, nghĩa là có tính chất chu trình

I vòng tuần hoàn của các nguồn năng lượng Trong lớp vỏ địa lý

Năng lượng của lớp vỏ địa lý là động lực ban đầu của tất cả các quá trình xảy ra trong lớp vỏ đó Có hai nguồn năng lượng cơ bản: năng lượng bên trong của Trái Đất và năng lượng của mặt trời và vũ trụ

* Năng lượng bên trong Trái Đất:

Chủ yếu là năng lượng do sự phân hủy phóng xạ của các nguyên tố hóa học (như Uran và Thôri) đi lên đến bề mặt đất dưới dạng các dòng địa nhiệt, khoảng 3 x 1017 KCal/năm Ngoài ra, năng lượng bên trong Trái Đất còn có một số dạng khác như: năng lượng do sự phân dị trọng lực; nhiệt

được giải phóng do bán kính Trái Đất bị rút ngắn lại (vì sự nén chặt của vật chất trong bao Manti và sự chuyển từ trạng thái nguyên tử sang trạng thái hạt nhân của vật chất đó); năng lượng tự quay của Trái Đất, năng lượng ma sát thủy triều Nhìn chung các dạng năng lượng bên trong Trái Đất rất bé so với năng lượng Mặt Trời

KCal đến được bề mặt Trái Đất trong một năm Năng lượng vũ trụ dưới dạng các tia vũ trụ từ các hệ thống sao đến tầng trên của khí quyển là khoảng 1,4 x 1013 KCal/năm (không đáng kể so với các nguồn năng lượng khác)

Bức xạ Mặt Trời khi đến được bề mặt Trái Đất, một phần bị phản xạ vào khí quyển, phần lớn được thạch quyển và thủy quyển hấp thụ biến thành nhiệt của bề mặt Trái Đất Nhiệt của bề mặt Trái Đất chi chủ yếu cho bốc hơi nước và loạn lưu nhiệt Riêng thủy quyển đã hấp thụ khoảng 2,5 x

1020

KCal/năm để cho bốc hơi nước Nhiệt chi cho bốc hơi nước được tỏa vào khí quyển khi có quá trình ngưng kết xảy ra, đây là quá trình quan trọng để làm cho không khí nóng lên và chuyển động Như vậy, năng lượng Mặt Trời đến bề mặt của lớp vỏ địa lý đã thúc đẩy các quá trình tuần hoàn của khí quyển và thủy quyển (phối hợp với tác dụng của trọng lực), hoàn toàn biến thành nhiệt và sau đó cũng bằng bức xạ nhiệt quay trở về vũ trụ Vòng tuần hoàn của các nguồn năng lượng trên Trái Đất đã được thực hiện

ii vòng tuần hoàn của vật chất trong lớp vỏ địa lý Vật chất trong lớp vỏ địa lý cũng di chuyển theo những vòng tuần hoàn: vòng tuần hoàn nước, vòng tuần hoàn sinh vật, vòng tuần hoàn địa chất Các vòng tuần hoàn này bao gồm nhiều quá trình với bản chất khác nhau Theo A.G.Isatsenko (1979) cần phải phân biệt các quá trình di chuyển cơ giới của các khối, thí dụ trong thủy quyển và khí quyển (nghĩa là trong phạm vi của môi trường cùng loại), với những chuyển dịch vật chất từ

môi trường này sang môi trường khác đi kèm với những biến đổi phức tạp

về nguồn gốc vật lý, hóa học và sinh vật của nó Cả hai quá trình trên đều

có ý nghĩa địa lý quan trọng, nhưng các quá trình thuộc loại thứ hai đều biểu hiện sự tác động qua lại giữa các hợp phần và thường bao trùm các quyển trên địa cầu

1 Sự tuần hoàn của không khí trong khí quyển:

Hình thức lưu thông của không khí là toàn bộ những chuyển động chủ yếu có quy mô hành tinh của không khí trên Trái Đất tự quay, theo cách phát biểu của V.Suleikin, giống như cơ chế của một máy nhiệt Loại thứ nhất bao gồm những bộ phận đun nóng ở vùng các vĩ độ thấp và những bộ phận bị hóa lạnh ở vùng các vĩ độ cao (gần cực): Sự khác nhau về nhiệt độ giữa xích đạo và vùng cực gây ra sự thay đổi các khối không khí giữa các vĩ

độ theo chiều ngang cũng như theo chiều thẳng đứng đến độ cao khoảng 20

km của khí quyển (giới hạn của vỏ địa lý), loại máy nhiệt thứ hai là sự khác nhau về nhiệt độ giữa các lục địa và đại dương: Về mùa hạ nguồn lạnh là

đại dương, nguồn nóng là lục địa: về mùa đông nguồn lạnh là lục địa, nguồn nóng là đại dương Sự lưu thông tạo nên bởi máy nhiệt loại thứ hai này tuy kém mạnh mẽ hơn nhưng cũng biểu lộ ở sự thay đổi theo mùa của các dòng khí trên bề mặt Trái Đất

Những bộ phận không khí bị đun nóng hoặc bị hóa lạnh trên, không hoạt động trực tiếp mà thông qua hình thế khí áp: những diện khí áp thấp

được hình thành ở những miền bị đun nóng, những diện khí áp cao ở những miền bị hóa lạnh Bắt nguồn tự sự khác nhau về khí áp, sự vận động của không khí tự bản thân nó cũng gây ra sự thay đổi khí áp: khí áp thấp được hình thành ở các vùng có dòng không khí di chuyển đi và khi áp cao ở các vùng có không khí di chuyển đến Ngoài ra, sự vận động di chuyển lên của không khí là đặc tính của các hệ thống xoáy tụ và sự vận động đi xuống của không khí là đặc tính của hệ thống xoáy tản

Quan điểm cổ điển về sự lưu thông của không khí theo vĩ độ dưới hình thức các vòng quay được biểu thị như hình vẽ dưới đây:

Bề mặt trái đất

Sơ đồ 2: Sơ đồ đơn giản về sự lưu thông của không khí theo vĩ độ

Đ và T là hướng gió lên bề mặt Trái Đất, B và N là cực Bắc và cực Nam

Năm 1921, nhà khí hậu học NaUy V.B Jerknes đã nêu ra sơ đồ của lưu thông khí quyển Theo sơ đồ này ở mỗi bán cầu có ba vòng chuyển động của không khí:

* Vòng thứ nhất: bao trùm các vĩ độ nhiệt đới và bao gồm các dòng

thăng của không khí ở xích đạo (cực tiểu khí áp) Các khối khí của tín phong ĐB ở Bắc bán cầu và tín phong ĐN ở Nam bán cầu hội tụ ở xích

đạo ở đây không khí bị đốt nóng và thăng lên đến tầng đối lưu trên 15km) Trên cao các dòng thăng của không khí này được gió TTB ở Bắc bán cầu và gió TTN ở Nam bán cầu thổi về các chí tuyến, hạ xuống ở các vĩ

(10-độ khoảng 300

(cực đại khí áp) và được tín phong đưa trở lại xích đạo

* Vòng thứ hai: Bao gồm các vĩ độ ôn đới và bao gồm các gió Tây thổi

từ các cực đại khí áp (áp cao) chí tuyến ở đây không khí được nâng lên ở các front ôn đới và Bắc cực và bốc lên cao Trên cao, một phần không khí

di chuyển trở lại về lại chí tuyến, còn một phần khác di chuyển về phía cực

* Vòng thứ ba: vòng cực, gồm sự lắng xuống của không khí ở gần cực

và sự di chuyển của không khí ở đây về phía các front ôn đới

Theo V.Bjerknes, động lực chủ yếu của các hoàn lưu khí quyển là sự thăng lên của không khí xích đạo nóng Tuy sơ đồ trên đã nêu ra được

những nhận xét quan trọng của trường khí áp ở tầng đối lưu, nhưng chúng

đã được xây dựng trước khi tầng đối lưu được nghiên cứu tỉ mỉ ở tất cả các

độ cao nên chúng đã không phản ánh được tất cả những chuyển động phức tạp của các khối khí

Trong những năm gần đây, có nhiều công trình nghiên cứu về hoàn lưu khí quyển, những công trình này đã tỏ ra hoàn chỉnh hơn các sơ đồ cổ điển Thứ nhất, là nhờ sự phát triển của hải dương học đã cho phép xem xét khí quyển và thủy quyển như một hệ thống thống nhất, cho phép đánh giá vai trò bốc hơi của nước và vai trò của tiềm nhiệt hóa hơi trong hoàn lưu chung khí quyển Thứ hai, là việc sử dụng những phương pháp vũ trụ nghiên cứu Trái Đất đã cho phép giải thích gió trên Trái Đất theo cách mới Hai sự việc này đã cho phép nhận thức được động lực của sự lưu thông của không khí trong khí quyển

Ngày nay, người ta biết rằng sự trao đổi không khí giữa các vĩ độ thấp

và vĩ độ cao chủ yếu là do sự di chuyển của các khối khí theo hướng nằm ngang, còn di chuyển theo chiều thẳng đứng thì nhỏ hơn nhiều lần so với di chuyển ngang Sơ đồ mới về sự lưu thông của không khí trong khí quyển

được thiết lập và đã tạo nên một khung cảnh phức tạp và chính xác hơn dạng cơ bản của hoàn lưu có quy mô hành tinh của các khối khí là hoạt

động của xoáy thuận và xoáy nghịch, sự hình thành các xoáy lớn ở tầng đối lưu (đôi khi ở cả bình lưu dưới) Các xoáy thuận di động về phía các vĩ độ cận chí tuyến Chúng tạo nên các cực đại khí áp (áp cao) và cực tiểu khí áp (áp thấp) ở các xoáy thuận và xoáy nghịch có quá trình thăng lên của không khí và quá trình di chuyển theo chiều ngang của các khối khí Sự phân bố khí áp ở các dòng không khí thăng hoặc giáng, ở các khối khí di chuyển theo chiều ngang quy định độ ẩm của khí hậu và là một trong những nguyên nhân cơ bản cùng với sự phân bố nhiệt đã gây nên sự phân

hóa của lớp vỏ địa lý (sơ đồ 3)

2 Vòng tuần hoàn của nước

Trong lớp vỏ địa lý, nước luôn luôn tham gia vào các chu trình chuyển

động, nó không ngừng chuyển động từ trạng thái này sang trạng thái khác,

hoàn thành những vòng tuần hoàn lớn và nhỏ (sơ đồ 4)

Sơ đồ 3: Sơ đồ hoàn lưu chung của khí quyển theo G.Plôn Bên phải là mặt cắt theo kinh tuyết Các hướng gió thống trị bằng các kiểu

chữ - W: gió hướng Tây: E: gió hướng Đông Các đới khí lưu động được kẻ vạch B và H là áp cao và áp thấp

Sơ đồ 4: Sơ đồ tuần hoàn của nước trên Trái Đất (Theo X.V Kalexnik-1978)

Mở đầu cho sự chuyển động của nước là quá trình bốc hơi Sự bốc hơi nước từ bề mặt đại dương là nguồn cung cấp hơi nước ban đầu cho khí quyển (1), một phần hơi nước này ngưng kết tạo thành mây và rơi mưa xuống ngay trên bề mặt đại dương (2) tạo thành vòng tuần hoàn nhỏ Phần hơi nước khác được các còng không khí đưa vào lục địa (8), sự tuần hoàn của nước phức tạp hơn ở đây, hơi nước ngưng kết trong mây rơi xuống trên lục địa dưới dạng thể rắn hay lỏng (3); một phần nước mưa này bị bốc hơi và quay trở lại khí quyển (4), một phần bị hấp thu bởi sinh vật và toát hơi vào khí quyển, phần khác theo các con đường ở trên mặt đất hoặc ngấm xuống đất chảy vào những chỗ thấp của địa hình, cung cấp nước cho sông ngòi đổ ra biển (5), tùy điều kiện nhiệt độ của địa phương, dòng chảy có thể tồn tại ở dạng lỏng như sông ngòi hay cũng có thể ở dạng rắn như băng

hà Quá trình bốc hơi của nước và rơi xuống thành mưa trên lục địa có thể

được lặp lại nhiều lần, nhưng cuối cùng hơi nước từ đại dương được các dòng không khí chuyển vào lục địa rồi được quay trở lại đại dương theo các sông ngòi (6) và các dòng ngầm (7) đã hoàn thành vòng tuần hoàn lớn của mình

Trong các vòng tuần hoàn của nước có thể phân biệt ra các cấp sau: + Cấp đại dương - khí quyển: bốc hơi từ đại dương - ngưng kết - mưa trên đại dương tạo thành vòng tuần hoàn nhỏ

+ Cấp đại dương - khí quyển - lục địa: bốc hơi trên đại dương và lục địa

- hơi nước được chuyển từ đại dương vào lục địa - ngưng kết - nước rơi trên lục địa và chảy theo dòng chảy ra đại dương và chảy theo dòng chảy ra đại dương tạo thành vòng tuần hòa lớn Trong vòng tuần hoàn này tuy chỉ có một lượng nước nhỏ tham gia, nhưng theo M.Ilin, H.Janlan nó lại có ý nghĩa to lớn trong các quá trình địa lý tự nhiên, nhất là các quá trình sống trên bề mặt trái đất

+ Cấp Trái Đất - vũ trụ: đây là sự trao đổi nước giữa Trái Đất và vũ trụ Trong sự tuần hoàn chung của nước, nước trong khí quyển rất di động Trong khí quyển thường xuyên có khoảng 13.000 - 15.000 km3

nước,

nhưng lượng nước mưa hàng năm trên Trái Đất là 519.000 km, do vậy mà lượng nước trong khí quyển phải quay vòng 40 lần trong một năm, nghĩa là

cứ trong khoảng 9 - 10 ngày nước trong khí quyển lại được thay đổi 1 lần Phải chi dùng hơn 20% năng lượng bức xạ mặt trời đi đến trái đất để bốc hơi 519.000 km3

nước, lượng nhiệt chi dùng vào sự bốc hơi nước này (600 cal/g) biến thành tiềm nhiệt hóa hơi lại được giải phóng khi hơi nước ngưng kết trong quá trình nước rơi Như vậy sự tuần hoàn của hơi nước kéo theo

sự tuần hoàn của năng lượng nhiệt

Theo X.V.Kalexnik, trữ lượng nước nhất thời của các con sông là 1250

km3

, dòng chảy hàng tháng của tất cả các con sông trên Trái Đất là 36.000

- 37.000 km3

, do vậy trong vòng tuần hoàn, lượng nước ở các sông ngòi

được thay đổi vào khoảng 12 ngày 1 lần Nước ở các biển và đại dương ước chừng 1338 x 106

km3 thì vào khoảng 2600 - 3000 năm mới được thay đổi một lần

Tuy nhiên, có những trường hợp mà lượng nước lớn trong một thời kỳ nào đó bị loại ra khỏi sự quay vòng của nó như sự tích tụ nước mưa khí quyển ở thể rắn hoặc quá trình quan hợp của thực vật, hơi nước bị phân tích thành oxy và hydro Theo tính toán của G.K.Tusinxki, ở các băng hà núi dài hơn 10 km, nước dưới hình thức băng bị giữ lại trong thời gian từ 8 đến

125 năm (tùy thuộc vào tốc độ vận động của chúng), ở các khiên băng từ 20.000 đến 240.000 năm, tức là khoảng thời gian mà một phân tử băng thực hiện con đường trung tâm tới rìa ngoài của khiên băng Theo M.I.Livôvits,

sự trao đổi nước của băng hà ở Nam cực và ở Greenland xảy ra trung bình khoảng 15.000 năm 1 lần

Vòng tuần hoàn của nước không chỉ giới hạn trong phạm vi Trái Đất

mà còn có sự trao đổi nước giữa Trái Đất và vũ trụ Các phần tử hơi nước đi lên các lớp cao của khí quyển, dưới tác dụng của các tia tử ngoại của bức xạ mặt trời, chúng bị phân tách thành oxy và hydro Do nhiệt độ cao ở tầng

điện ly, vận tốc của hydro trở thành lớn hơn tốc độ vũ trụ và nó đi ra khỏi khí quyển và vũ trụ Ngược lại, vũ trụ cũng cung cấp nước cho Trái Đất theo con đường từ thiên thạch Theo V.F.Đergoltxa, lượng nước gia nhập

vào Trái Đất theo con đường này khoảng 80 m trong 1 ngày đêm, tức khoảng 25.000 đến 30.000 tấn trong 1 năm

Như vậy, vòng tuần hoàn nước là một trong những quá trình địa lý quan trọng nhất, nó thực hiện sự trao đổi vật chất và năng lượng giữa các quyển trong lớp vỏ địa lý và giữa vỏ địa lý với vũ trụ

3 Sự lưu thông của nước ở đại dương

Nước trong các biển và đại dương thế giới luôn luôn chuyển động, một trong những dạng chuyển động đó là hiện tượng chảy thành dòng được gọi

là các dòng biển hay hải lưu, đối với các dòng chảy lớn trong các đại dương người ta còn gọi là dương lưu Các dòng biển đã tạo thành những vòng lưu thông của nước ở các đại dương

trên một chiều dài 4.000 - 5.000 km Vòng vận chuyển của chúng ở phần trên mặt

đều bao quanh các miền có khí xoáy tản cố định cận nhiệt đới, hướng của chúng đi chệch với hướng gió một góc khoảng 45o về phía tay phải ở Bắc bán cầu và về phía tay trái ở Nam bán cầu

Theo L.P.Subaev có 10 hệ thống tuần hoàn lớn của nước ở các đại dương thế giới:

- Năm hệ thống nhiệt đới: hệ thống Bắc ĐTD, hệ thống Bắc TBD, hệ thống Nam ĐTD, hệ thống Nam TBD và hệ thống Nam AĐD

- Hệ thống xích đạo

- Hai hệ thống ôn đới Bắc bán cầu: hệ thống ĐTD, hệ thống TBD

- Hệ thống ấn Độ Dương gió mùa

- Hệ thống Bắc cực và Nam cực

Như vậy các hệ thống tuần hoàn nước đại dương trên chủ yếu trùng với các trung tâm tác động chính của khí quyển Đây là sự đồng nhất về nguồn gốc phát sinh

Có thể nêu ra một số ví dụ về các vòng vận chuyển của các dòng biển (theo X.V.Kalexnik - 1978):

 Vòng vận chuyển xung quanh biển Xacgat (ở Bắc Đại Tây Dương, giữa các vĩ tuyến 20oB - 40oB): Dòng biển ở miền tín phong Bắc xích đạo

ĐTD đi về phía Tây tạo thành hệ thống phức tạp của dòng Gơn Xtrim vận chuyển một lượng nước tới 75 triệu m3

/s, nhánh từ "tam giác châu" Gơn Xtrim đi về phía đông tới châu Âu là dòng biển Canari, sau đó dòng này đi

về phía Nam ven bờ biển Tây phi rồi nhập vào hoàn lưu miền tín phong Bắc xích đạo ĐTD, hoàn thành một hoàn lưu lớn trong Bắc ĐTD Từ vùng niufaolen một phần nước của dòng Gơn Xtrim bị lôi cuốn bởi gió Tây lên các vĩ độ cao dưới hình thức dòng nước trôi Bắc ĐTD

 Dòng biển ở miền tín phong bắc xích đạo Thái Bình Dương đi về phía Tây tạo thành dòng Curôxivô vận chuyển một lượng nước tới 60 triệu m3

/s, nhánh đi về phía Đông là dòng Calyfoocni, nhánh đi về phía Nam hòa nhập với dòng ở miền tín phong Bắc TBD hoàn thành một vòng hoàn lưu nước ở bắc TBD

Sơ đồ 6: Sơ đồ vòng lưu thông nước ở biển Xacgat (ĐTD)

 Dòng biển ở miền tín phong Nam Đại Tây Dương đi về phía Tây là dòng Brazin, nhánh đi về phía Tây Nam là dòng theo gió Tây, nhánh đi về phía Đông là dòng Begen, dòng đi về phía Bắc là dòng ở miền tín phong Nam đã hoàn thành một vòng hoàn lưu lớn ở Nam ĐTD

 Hệ thống tuần hoàn nước quanh Nam cực của Nam Đại Dương là một dòng biển: dòng gió Tây Đây là dòng biển mạnh nhất của đại dương thế giới Nó tạo nên một dòng chảy vòng tròn liên tục bao quanh Trái Đất từ

sự dị thường của trọng lực và do ảnh hưởng của các lực gây ra sự biến dạng

của Mặt Trăng và Mặt Trời nên mực nước của đại dương thế giới có bề mặt phức tạp, có những bộ phận riêng biệt có bề mặt nằm thấp hơn hoặc cao hơn mực trung bình Ngoài ra sự khác biệt giữa nhiệt độ nước biển ở các vĩ

độ khác nhau, nồng độ muối hòa tan cũng có những ảnh hưởng đến sự lưu thông các dòng biển

Trong sự lưu thông của nước ở các đại dương, đáng chú ý là các dòng nghịch bổ sung ở dưới sâu Các dòng nghịch này biểu hiện rõ rệt ở đới xích

đạo Ví dụ dòng Crôniven ở Thái Bình Dương hoạt động ở độ sâu từ 100

-400 m, đi từ Tây sang Đông, nghĩa là theo hướng ngược với hướng của dòng trên mặt ở miền tín phong Nam, và kéo dài tới 15.000 km đến tận phía ngoài các đảo Galapagot dưới hình thức một dải rộng 300 - 350 km giữa các vĩ độ 2o

Trong lớp vỏ địa lý với tính chất là một hệ thống, các dòng biển không chỉ là những dòng nước, mà còn là những dải di chuyển của các khối khí, những vật chất và năng lượng, những hướng trao đổi hoàn cảnh sinh vật, những con đường di cư của động vật

4 Vòng tuần hoàn của sinh vật

Vòng tuần hoàn sinh vật dưới dạng "đất - cơ thể sống - đất" đóng một vai trò rất quan trọng trong lớp vỏ địa lý, nó có ý nghĩa rất lớn về mặt chuyển hóa vật chất và năng lượng trong lớp vỏ đó và sự hình thành ra những chất mới (ví dụ chất mùn) Quá trình này nhấn mạnh đến vai trò của sinh vật trong sự hấp thụ các chất khoáng được hình thành ở trong đất do sự phân hủy các khoáng vật nguyên sinh của nham thạch và xác các sinh vật, những chất khoáng này rất đa dạng và được sử dụng phần lớn để tạo nên

chính cơ thể sinh vật Sau khi chết, xác của chúng lại trả về cho đất những thành phần khoáng đó Quá trình này, theo V.R.William gọi là: Tiểu tuần hoàn sinh vật Sơ đồ chung của sự tuần hoàn sinh vật như sau:

a Nhờ có đặc tính quang hợp mà thực vật tạo ra được vật chất hữu cơ

từ các chất vô cơ Dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời, trong quá trình quang hợp thực vật đã hấp thu nước và các chất khoáng ở trong đất, CO2trong khí quyển Trong quá trình này, nước bị phân tích trong các hạt diệp lục, hydro được sử dụng để tạo nên các chất hữu cơ, còn oxy được nhả bay vào khí quyển Quá trình quang hợp đi đôi với hiện tượng hấp thu một khối lượng lớn năng lượng bức xạ mặt trời, năng lượng này về sau được giải thích trong quá trình thối rữa hoặc chuyển sang cho cơ thể động vật trong quá trình dinh dưỡng

b Sau khi thực vật và động vật chết, vật chất hữu cơ trong cơ thể chúng

bị phân hủy bởi các vi sinh vật thông qua quá trình khoáng hóa thành những hợp chất khoáng đơn giản trả về lại cho đất; năng lượng được giải phóng; CO2, O2 và cả NH3, H2S, CH4 được nhả vào khí quyển

c Các hợp chất khoáng được giải phóng ra trong quá trình khoáng hóa theo con đường nói trên lại được hấp thu trở lại bởi sinh vật và lại đi vào thành phần của các hợp chất hữu cơ phức tạp

Như vậy, cũng những thành phần ấy nhiều lần đã tạo thành hợp chất hữu cơ của các cơ thể sống và nhiều lần lại chuyển sang trạng thái khoáng vật

Theo X.V.Kalexnik, nhịp điệu của tuần hoàn sinh vật quy định những nét quan trọng về sự di chuyển của các thành phần hóa học có nguồn gốc sinh vật và về đặc tính của các mối liên hệ giữa khí quyển, thủy quyển và thạch quyển

Cũng cần nhận thấy rằng vòng tuần hoàn sinh vật không phải bao giờ cũng được cân bằng một cách triệt để - các chất khoáng được giải phóng ra dưới hình thức các chất hòa tan không phải ngay tức khắc và toàn bộ được

đưa trở lại vào vòng tuần hoàn, một phần chất khoáng bị tác dụng của nước

mưa hòa tan rồi bị cuốn ra sông, ra biển ở đó chúng được tích lũy dưới dạng các trầm tích và bị loại ra khỏi vòng tuần hoàn sinh vật trong một thời gian dài Đến một lúc nào đó, nhờ các vận động địa chất quy mô lớn, các hoạt động kiến tạo, chúng mới có cơ hội lại nổi lên mặt đất để tham gia vào vòng tuần hoàn sinh vật

5 Vòng tuần hoàn của đá

Toàn bộ con đường dài và phức tạp của vật chất từ bề mặt lục địa chìm xuống biển, đại dương rồi nổi lên mặt đất trong thành phần các thành tạo

địa chất khác nhau gọi là vòng tuần hoàn của đá hay tuần hoàn địa chất lớn Các thành tạo trầm tích đáy đại dương thông qua các vận động địa chất và hoạt động kiến tạo đã hình thành lên nham thạch lộ ra trên mặt đất Các nham thạch này chịu tác dụng của quá trình phong hóa, chất khoáng trong

đá được giải phóng ra trong lớp vỏ thổ nhưỡng và trong lớp vỏ phong hóa Một bộ phận chất khoáng này được sinh vật hấp thụ để tạo thành cơ thể chúng, phần lớn chất khoáng còn lại bị tác dụng vận chuyển của nước, băng hà cuốn trôi ra sông và biển ở đó, chúng được tích lũy dưới hình thức các trầm tích vụn bở, về sau trầm tích này bị ép chặt lại thành các thành tạo trầm tích đáy đại dương Đến một lúc nào đó, nhờ các vận động địa chất có quy mô lớn chúng lại được nổi lên bề mặt đất rồi lại chịu tác động của quá trình phong hóa

Sự tuần hoàn của các mácma cũng có nét tương tự Các đá mácma được hình thành qua khối Alumin silicat nóng chảy ở sâu trong lòng trái đất khi

nó xuyên lên vỏ trái đất, bị nguội đi rồi đông đặc và rắn lại Các đá mácma kết tinh ở dưới sâu là các đá mácma xâm nhập, các đá ứa trào lên mặt là các đá mácma phún trào ở dạng dung nham núi lửa và sau đó rắn lại Khi lộ

ra trên mặt, đá này bị phá hủy bỏi quá trình phong hóa, vật liệu phong hóa

bị vận chuyển đi và lắng đọng lại ở đáy các bồn nước hình thành nên đá trầm tích Sự tích tụ các lớp trầm tích có thể có hậu quả làm lún đáy của chúng xuống khu vực có nhiệt độ và áp xuất cao trong vỏ trái đất Kết quả của sự kiện này làm biến chất đá và trong điều kiện nhiệt độ cao có thể làm chảy rữa đá - tức là làm quay trở lại trạng thái mácma ban đầu

III nhận xét chung về sự tuần hoàn

Tất cả các vòng tuần hoàn vật chất và năng lượng trong lớp vỏ địa lý không phải là vòng tuần hoàn khép kín Giai đoạn kết thúc của vòng tuần hoàn không trùng khớp với giai đoạn đầu của nó, vị trí này là khởi điểm của vòng tuần hoàn mới Giữa khởi điểm của vòng tuần hoàn thứ nhất và khởi điểm của vòng tuần hoàn thứ hai có một khoảng cách, thường ở vị trí cao hơn, nối liền chúng lại chúng ta sẽ có một vectơ của sự phát triển Ví

dụ, đá phún xuất có thể bị nung chảy nhưng không có thể tạo ra đá mácma ban đầu, vì mácma nguyên thủy khi bị kết tinh lại hóa thành vật thể rắn đã mất đi nhiều chất dễ bay hơi vào khí quyển và thủy quyển không còn quay trở lại Trái đất khi xoay xong một vòng quanh Mặt trời không trở về vị trí suất phát ban đầu vì toàn bộ hệ thống Mặt trời đã di chuyển trong vũ trụ với tốc độ 20 km/s Thực vật hoàn lại cho đất một số lượng vật chất lớn hơn số lượng nó thu nhập được của đất, vì khối lượng hữu cơ của nó được tạo thành về căn bản do khí cácboníc của khí quyển chứ không phải do yếu tố tiếp nhận được của đất do hệ thống rễ Vì vậy, các vòng tuần hoàn nên được xem như là những vòng xoáy trôn ốc luôn phát triển về một hướng

Thời gian lưu lại của các vật chất trong vòng quay, nghĩa là độ dài của các chu trình có thể rất đa dạng Ví dụ, cùng một lượng nước được chu chuyển nhiều lần trong khí quyển (nghĩa là bị bốc hơi, ngưng tụ, rơi xuống mặt đất, lại bị bốc hơi ) chỉ trong vòng một năm Trong khi đó các vòng tuần hoàn khác được đo bằng thời gian địa chất Ví dụ, vật chất rắn mạng đi khỏi đất nổi do sự bóc mòn, sau này có thể quay trở lại đất nổi sau khi đã trải qua giai đoạn trầm tích dưới đáy biển, bị nén chặt, bị lún chìm xuống dưới sâu trong quyển đá, bị nóng chảy và bị đưa lên bề mặt trái đất trong các đợt phun trào hay xuyên lên của các thể xâm nhập Quá trình này rất lâu dài, hơn nữa kết quả cuối cùng sẽ rất khác với trạng thái khởi đầu Theo mức độ phức tạp, các vòng tuần hoàn cũng rất khác nhau: sự lưu thông trong khí quyển, các dòng biển là những vòng chủ yếu hạn chế trong các vận động cơ giới theo vòng tròn Những vòng khác như vòng tuần hoàn

của nước thường kéo theo sự thay đổi trạng thái kết tụ của vật chất Sự tuần hoàn sinh vật gây ra sự biến đổi của vật chất về mặt hóa học

Theo X.V.Kalexnik (1970), cơ sở sâu xa của mọi quá trình tuần hoàn trong lớp vỏ địa lý là sự di cư và phân bố lại của các nguyên tố hóa học Khả năng di cư của các nguyên tố này lại phụ thuộc vào tính hoạt động của chúng Trong lớp vỏ địa lý, sự di cư của các nguyên tố hóa học rất đa dạng

có thể phân biệt ra các dạng: di cư cơ giới (như bị sông, gió, nước biển mang đi), di cư hóa - lý (trong dung dịch đất, kết tủa, oxy hóa ) và di cư sinh vật (sự hấp thu có chọn lọc của sinh vật các nguyên tố cần thiết hoặc

sự thải các nguyên tố ra môi trường do sinh vật) Ngoài ra, trong giai đoạn hiện nay còn có dạng di cư kỹ thuật do hoạt động sản xuất của con người tạo ra

Câu hỏi hướng dẫn ôn tập chương I & II

1 Hiểu như thế nào về mối quan hệ tương hỗ giữa các thành phần cấu tạo của lớp vỏ địa lý? Lấy các ví dụ thực tiễn để chứng minh

2 Quy luật về tính thống nhất và hoàn chỉnh của lớp vỏ địa lý có ý nghĩa thực tiễn như thế nào? Liên hệ với thực tế ở địa phương

3 Vòng tuần hoàn của các nguồn năng lượng trong lớp vỏ địa lý được diễn

ra như thế nào? Hãy phân tích và chứng minh

4 Phân tích đặc điểm của vòng tuần hoàn không khí trong khí quyển Giải thích động lực của vòng tuần hoàn đó

5 Phân tích đặc điểm của vòng tuần hoàn nước và sự lưu thông của nước ở

đại dương Giữa hai vòng tuần hoàn này có những điểm nào khác nhau?

6 Hãy nêu sơ đồ chung về vòng tuần hoàn sinh vật trong lớp vỏ địa lý Vòng tuần hoàn này có những điểm nào khác về chất so với các vòng tuần hoàn khác trong lớp vỏ địa lý

7 Hãy rút ra các nhận xét chung về các vòng tuần hoàn vật chất và năng lượng trong lớp vỏ địa lý

8 Vòng tuần hoàn sinh vật và vòng tuần hoàn địa chất lớn có mối quan hệ như thế nào, hãy giải thích và chứng minh

Chương III

Quy luật về các hiện tượng có nhịp điệu

trong lớp vỏ địa lý

i khái niệm về nhịp điệu

Khi xem xét các quá trình tác động qua lại của các hợp phần địa lý, cần chú ý rằng, bản thân các hợp phần cả mối quan hệ qua lại giữa chúng cũng như các vòng tuần hoàn trong lớp vỏ địa lý, đã không ngừng thay đổi theo thời gian Có thể phân biệt ra hai loại thay đổi theo thời gian cơ bản: thay

đổi có nhịp điệu và thay đổi tịnh tiến

Theo X.V.Kalexnik tính có nhịp điệu là sự lặp lại nhiều lần theo thời gian của thể tổng hợp các hiện tượng, mỗi một lần lại phát triển theo một hướng nhất định

Biểu hiện của tính có nhịp điệu của các hiện tượng địa lý đã được xác

định trong các quá trình ở khí quyển (nhiệt độ, áp xuất, mưa ), trong chế

độ thủy văn (dao động của nước sông, mực nước ao hồ ), trong sự đóng băng và sự phát triển các sông băng trên đất nổi trong các hiện tượng biển tiến và biển thoái, trong hiện tượng sinh vật (sự phát triển của cây, sự sinh sản của động vật ), trong sự hình thành đá và địa hình, trong hiện tượng núi lửa và động đất, trong sự tạo núi

Có nhịp điệu là nét không thể tách rời của các cảnh quan trong lớp vỏ

địa lý Bất kỳ một cảnh quan nào cũng có nhịp điệu ngày đêm, nhịp điệu mùa, nhịp điệu năm Bất kỳ một cảnh quan nào cũng giống hoặc khác biệt với cảnh quan khác không chỉ do có sự phối hợp khác nhau về địa hình, khí hậu, thực vật, thổ nhưỡng và về các thành phần khác, mà còn do các nhịp

điệu khác nhau Như vậy cần phải xem nhịp điệu như là một nguyên tố cấu trúc của cảnh quan (X.V.Kalexnik 1970)

Điểm khó khăn trong việc nghiên cứu các hiện tượng có nhịp điệu phổ biến rộng rãi trong thế giới tự nhiên vô cơ và hữu cơ là ở chỗ các nhịp điệu

có nhiều, khoảng kéo dài về thời gian của chúng có khác nhau và nguồn gốc phát sinh của chúng không đồng nhất Các nhịp điệu lại xảy ra đồng thời nên chúng có thể chồng chéo lên nhau, điều đó làm cho có những nhịp

điệu này làm tăng cường độ của các nhịp điệu khác hoặc trái lại làm cho nó yếu đi Thí dụ, nhịp điệu mùa có thể làm cho sự biểu hiện của nhịp điệu ngày đêm thay đổi (thí dụ mùa hạ ngày dài ra, đêm ngắn lại) và điều đó có

ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất nông nghiệp và các hoạt động khác

ii phân loại các nhịp điệu

1 Có thể phân biệt ra hai dạng nhịp điệu cơ bản: nhịp điệu theo thời kỳ

và nhịp điệu theo chu kỳ

a Nhịp điệu theo thời kỳ là các nhịp điệu có khoảng thời gian kéo dài

đồng nhất Thí dụ, thời gian mà Trái Đất quay xung quanh trục của nó Thời gian mà Trái Đất quay xung quanh Mặt trời

b Nhịp điệu theo chu kỳ là các nhịp điệu có thời hạn hay thay đổi Nếu

đặc tính của chúng có dẫn tới những con số nào đó thì những con số đó cũng chỉ tượng trưng thời hạn trung bình của chu kỳ Thí dụ, số lượng lớn nhất của các vết đen trên mặt trời (các cơn lốc ở quang cầu kèm theo các cơn bão từ mạnh mẽ) cứ trung bình 11 năm lập lại 1 lần, nhưng khoảng thời gian thực tế giữa hai thời kỳ dao động từ 9 - 14 năm

2 Căn cứ vào các nguyên nhân làm cơ sở cho tính có nhịp điệu của quá

trình trong các quyển trên mặt địa cầu có thể phân biệt các loại nhịp điệu sau đây:

a Các nhịp điệu có nguồn gốc địa lý vật lý do Mặt Trời, nghĩa là gây

nên bởi tính hoạt động của Mặt Trời - bởi những thay đổi trong quyển khí của Mặt Trời (sự hình thành những vết đen, những tai lửa ) Những thay

đổi này dẫn đến sự làm nhiễu loạn từ trường của Trái Đất, hoàn lưu của quyển khí và thông qua quyển khí tác động đến nhiều quá trình khác

Những nhịp điệu quen thuộc nhất là nhịp điệu 11 năm và nhịp điệu 22 - 23 năm chúng thể hiện qua những dao động của khí hậu, các quá trình thủy văn, đóng băng biển và các quá trình sinh vật (đặc biệt là được ghi lại trong các vòng năm của cây) và ngay cả trong tính hoạt động của địa chấn

b Các nhịp điệu có bản chất thiên văn và gây nên những thay đổi

trong sự chuyển động của Trái Đất theo quỹ đạo dưới ảnh hưởng của các hành tinh khác (những dao động tâm sai của quỹ đạo, độ lệch của trục Trái

Đất đối với mặt phẳng của quỹ đạo ) Những nhiễu loạn này ảnh hưởng

đến sự chiếu sáng Trái Đất bởi Mặt Trời và dĩ nhiên đến khí hậu Những nhịp điệu thuộc loại này với thời hạn vào khoảng 21.000, 41.000 - 45.000; 90.000 và 370.000 năm có liên quan với nhiều biến cố của kỷ Thứ Tư (Q), trước hết với tác dụng sông băng lục địa

Thực ra, các nhịp điệu lớn nhất: ngày và năm, với ý nghĩa địa lý tổng hợp cũng có bản chất tương tự, nghĩa là bản chất thiên văn

c Các nhịp điệu cũng có nguồn gốc thiên văn, nhưng gắn liền với sự

chuyển vị đối với nhau của các vật thể trong hệ thống Trái Đất - Mặt Trời - Mặt Trăng, do đó xuất hiện sự không đồng đều của lực hấp dẫn và sự thay

đổi của lực sinh thủy triều Cơ chế ảnh hưởng của nhân tố này đến các quá trình địa lý còn chưa thật rõ A.V.Snitnikov đã chứng minh một cách đầy

đủ nhất sự có thật của chu trình 1800 năm biểu hiện ở khí hậu, lượng nước, tác dụng sông băng Mỗi chu trình bắt đầu từ pha lạnh và ẩm, sự mạnh lên của tác dụng sông băng, sự gia tăng của dòng chảy, sự dâng cao của mực nước hồ và kết thúc bằng pha nóng và khô, khi mà các sông băng rút lui, các sông và hồ cạn đi Nhịp điệu 111 năm cũng được xếp vào loại này

d Các nhịp điệu địa chất lâu dài nhất mà bản chất vẫn còn chưa biết

rõ, nhưng chắc có lẽ cũng có liên quan với các nhân tố thiên văn, song biểu

hiện trước hết trong các quá trình địa chất Chu trình địa chất lớn nhất với thời hạn chừng 200 triệu năm chắc hẳn trùng với năm thiên hà, nghĩa là thời gian quay trọn một vòng của hệ mặt trời xung quanh trục thiên hà của

nó

3 Theo độ thời gian người ta phân biệt ra các nhịp điệu:

a Nhịp điệu ngày đêm: Những thay đổi của các hiện tượng trong cảnh

quan xảy ra do sự thay đổi của ngày và đêm trên Trái Đất rất rõ nét Nhịp

điệu này điều khiển hàng ngày hoạt động của sinh vật, kể cả con người Thế giới vô cơ cũng biến đổi cho phù hợp với nhịp điệu ngày và đêm: dao

động của nhiệt độ, độ ẩm tuyệt đối và tương đối, gió đất và gió biển, nước lạnh ban đêm hấp thu các chất khí, ban ngày lại nhả chúng ra

Có thể nhận thấy biểu hiện của nhịp điệu này ở nhiều hiện tượng trong

tự nhiên: hoa của một số cây (thuốc lá, nguyệt hoa, oneatheroe vàng ) chỉ

nở sau khi mặt trời lặn, nhưng đến sáng thì cúi xuống hoặc co lại Động vật cũng được phân thành hai nhóm: một nhóm gồm các loài hoạt động trong

ánh sáng ban ngày, nhóm kia gồm các loài (ví dụ dơi, chim cú, chồn, bướm

đêm, muỗi ) hoạt động trong bóng tối của ban đêm Đời sống của con người cũng tiến triển theo nhịp điệu ngày đêm: hoạt động vào ban ngày, nghỉ ngơi vào ban đêm

Sự nóng lên của đá vào ban ngày và sự nguội lạnh của nó vào ban đêm tạo thành nhịp điệu ngày đêm của quá trình phong hóa Nhịp điệu như vậy cũng vốn có ở quá trình hình thành thổ nhưỡng Gió đất và gió biển hoặc gió núi và gió thung lũng chẳng qua là sự biểu hiện của nhịp điệu ngày đêm thông qua vận động của không khí được gây ra bởi sự thay đổi độ đậm đặc của không khí do ảnh hưởng của sự nóng lên hoặc lạnh đi của bề mặt đệm giữa ngày và đêm

b Nhịp điệu mùa (hoặc nhịp điệu năm): là những sự biến đổi lặp lại

nhau một cách có quy luật của các hiện tượng trong lớp vỏ địa lý có liên quan với sự thay đổi mùa trong năm Nhịp điệu theo mùa bao trùm toàn bộ thể tổng hợp các hiện tượng trong tự nhiên hữu sinh và vô sinh của Trái

Đất

Nhịp điệu mùa có thể dễ nhận thấy nhất qua sự biến đổi của các yếu tố khí tượng (như nhiệt độ, độ ẩm không khí, lượng mưa ), của các hiện tượng thủy văn (sự đóng băng, tan băng, nước lũ, nước cạn ), của các quá

trình thành đất và các quá trình địa mạo (thí dụ ở các miền cực sự hình thành cacxtơ chỉ xảy ra vào thời kỳ nóng trong năm), qua sự di cư của cá và

sự bay đi nơi khác của chim, qua sự ngủ đông hay ngủ hè của một số động vật, qua sự thay đổi diện mạo bên ngoài của thực vật Để thích ứng với sự thay đổi theo nhịp điệu mùa, có những động vật lẫn tránh các điều kiện không thuận lợi của môi trường (như thời kỳ lạnh lẽo, thiếu thức ăn) bằng cách di cư sang cảnh quan khác, có những động vật thích ứng với điều kiện không thuận lợi đó bằng cách rơi vào thời kỳ tiềm sinh như ngủ hè hoặc ngủ đông Trong khi ngủ, nhiệt độ trong thân thể của chúng hạ thấp xuống, hô hấp chậm lại , dự trữ mỡ lưu lại trước khi ngủ là nguồn năng lượng căn bản để duy trì cuộc sống chậm lại tới mức tối đa của chúng

Nhịp điệu theo mùa của cảnh quan được nghiên cứu nhiều nhất Sự thay đổi trạng thái của cảnh quan trong thời gian của năm là đặt tính vốn có của bất kỳ đới cảnh quan nào Theo A.G.Isatsenko (1979) nhịp điệu mùa là một trong những chỉ tiêu chủ yếu của cảnh quan, là một dấu hiệu quan trọng để phân loại cảnh quan Sự diễn biến đều đặn của mọi quá trình trong một năm là đặc điểm đặc thù của cảnh quan rừng xích đạo ẩm trong khi sự thay đổi trạng thái theo mùa biểu hiện rõ rệt là ở vành đai ôn đới Sự tương phản rõ trong động lực theo mùa là đặc tính của cảnh quan khu vực gió mùa: mùa hè độ ẩm dư với nhiệt độ tương đối cao gây nên sự phát triển mạnh của giới hữu cơ và cường độ của các quá trình địa hóa cao; mùa đông nhiệt độ thấp, đất bị lạnh đi làm nhiều quá trình tự nhiên yếu đi rõ rệt Những cảnh quan Địa Trung Hải, Taiga phía Tây (ở châu Âu) và Trung Xibia, thảo nguyên Bắc và Nam Trung á đều là những kiểu nhịp điệu theo mùa đặc biệt

Trong hoạt động kinh tế của con người, kể cả các hoạt động quân sự, chẳng hạn ở miền nhiệt đới gió mùa, phụ thuộc khá nhiều vào nhịp điệu mùa: mùa khô thuận lợi hơn cho các hoạt động giao thông vận tải, xây dựng, hoạt động quân sự; mùa mưa có những khó khăn và thuận lợi riêng của nó cho các hoạt động khác

c Nhịp điệu nội thế kỷ: kéo dài từ vài năm đến vài chục năm Biểu hiện

rõ nhất dưới dạng các chu kỳ dài 11 hay 20 đến 50 năm Người ta nhận thấy các chu kỳ này ở nhiều hiện tượng, thí dụ Mặt Trời cứ 11 năm một lần lại hoạt động mạnh, cùng với sự xuất hiện của các vết đen của Mặt Trời E.A.Brukner (1980) xác định rằng khí hậu khắp nơi trên trái đất trải qua những dao động theo chu kỳ, trung bình mỗi chu kỳ dài chừng 30 - 35 năm Trong vòng thời gian này loạt các năm ẩm và lạnh được thay thế bằng loạt các năm ấm và khô A.V.Snitnikov (1969) đã tìm ra sự dao động của mực nước hồ Xaima theo nhịp điệu 20 - 30 năm, của mực nước hồ Lađôga theo nhịp 29 - 30 năm

Cách đây không lâu, X.Y.Koxtin đã chứng thực một lần nữa có sự thay

đổi khí hậu theo chu kỳ dựa trên cơ sở nghiên cứu các lớp bùn hồ ở Carêli, lắng đọng trong vòng 4.000 năm gần đây Các bùn hồ hình thành trong thời

kỳ nóng và thời kỳ lạnh có sự khác nhau về thành phần, màu sắc và đặc

điểm cấu trúc Theo các dấu hiệu này, người ta đã xác định được tính chu

kỳ của sự dao động khí hậu với khoảng thời gian trung bình của mỗi chu kỳ

là 34,5 năm trong phạm vi biên độ từ 15 đến 60 năm

d Nhịp điệu siêu thế kỷ: Kéo dài hàng năm đến hàng nghìn hay hàng

trăm nghìn năm, đặc biệt khá rõ bằng các nhịp điệu dài 1800 - 1900 năm

Có rất nhiều thí dụ về sự biểu hiện của nhịp điệu siêu thế kỷ, thí dụ sự phát triển tối đa của giai đoạn băng hà ở Antai trùng với các năm 11.000 - 11.300, 9.200 - 9.400, 7.400 - 7600, 5600 - 5.800, 3.700 - 3.800 và 1.900 trước công nguyên, đầu công nguyên và cuối cùng vào thế kỷ XIX sau công nguyên

Theo Snitnikov, những sự kiện về chu kỳ siêu thế kỷ ở thời đại chúng ta

đáng được nêu lên bao gồm những sự kiện sau đây:

1) Từ thế kỷ thứ V đến thế kỷ thứ XIV: mực nước thấp của biển Caxpi,

sự đóng băng ít ở Bắc cực, sự lập cư ở các đảo Iceland và Greenland, sự rút lui của băng hà trên trái đất, sự dâng cao của mực đại dương thế giới, sự tăng cường khô ráo của hoang mạc Sahara; 2) Từ cuối thế kỷ XIV đến cuối

thế kỷ XVIII, đầu thế kỷ XIX: sự đóng băng mạnh lên ở Bắc cực, sự tiến lên của các băng hà, sự lạnh đi của khí hậu, sự bao vây của băng hà ở Greenland và sự tiêu vong của các quần cư ở đây, sự lùi dần của đại dương thế giới, mực nước cao ở các hồ; 3) Từ giữa thế kỷ thứ XIX: sự rút lui của các băng hà núi, sự hạ thấp mực nước của các hồ ở đồng bằng, sự giảm mức

độ đóng băng ở cực, sự tiến của đại dương thế giới

Các chu kỳ ngoài phạm vi thế kỷ có liên quan với những thay đổi của sức sinh thủy triều được khám phá bởi O.Petterxon Cứ vào khảng 1800 năm, Mặt Trời, Mặt Trăng và Trái Đất lại cùng nằm trên một mặt phẳng và trên cùng một đường thẳng, thêm nữa khi đó khoảng cách giữa Mặt Trời và Trái Đất trở thành nhỏ nhất, điều đó dẫn đến chỗ sức hấp dẫn đạt đến mức cực đại, vì vậy mà trong thủy quyển xảy ra sự phá hủy cân bằng của các khối nước, thủy triều lên cực mạnh Hiện tượng như vậy đã xảy ra vào những năm 2100 và 360 trước công nguyên và vào năm 1433 sau công nguyên

e Các chu kỳ địa chất: Vấn đề các chu kỳ địa chất đang còn được bàn

cãi Một số nhà địa chất đã phủ nhận dạng phát triển theo chu kỳ của Trái

Đất dựa trên cơ sở là các vùng cách xa nhau có sự phát triển khác nhau về mặt kiến tạo Một số nhà địa chất khác cho rằng lịch sử phát triển Trái Đất diễn ra theo các chu kỳ: sự tích tụ các lớp trầm tích, sự tạo thành nếp uốn,

sự xuất hiện các đứt gãy, hoạt động của núi lửa, động đất

trong thực tế, lớp vỏ trái đất đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển khác nhau trong một thời gian địa chất lâu dài, giai đoạn sau bao giờ cũng phức tạp và cao hơn giai đoạn trước Qua các tài liệu cổ địa lý cho thấy sự phát triển của vỏ Trái Đất trong khoảng 600 triệu năm trở lại đây có thể phân chia thành ba giai đoạn: 1) Giai đoạn Calêđôni (ở các kỷ Cambri, Ocđôvic

và Silua thuộc phần đầu đại Cổ sinh) dài hai trăm triệu năm; 2) Giai đoạn Hecxini (ở các kỷ Đêvôn cácbon và Pecmi thuộc phần cuối đại Cổ sinh) kéo dài từ 150 đến 190 triệu năm; 3) Giai đoạn Anpi (toàn bộ đại Trung sinh và Tân sinh) kéo dài gần 240 triệu năm