История изучения основных проблем гидросферы

А к а д е м и я н а у к СССР
И нститут истории
естествознания и техники
И. А. ФЕДОСЕЕВ
История изучения
основных проблем
гидросферы
ИЗДАТЕЛЬСТВО
МОСКВА
19 7 5
«Н А У К А *.
*
УДК 551
Ф е д о с е е в И. Л.
М., «Наука», 1975 г,
История изучения основных проблем гидросферы.
В работе дается обстоятельный очерк истории представлений о воде
как веществе и ее значении в природных процессах.
Рассмотрено развитие знаний по основным относящимся к ней проб­
лемам: 1) проблеме выяснения гидрографии Земли и определения масс
воды в различных частях гидросферы; 2) проблеме выяснения генезиса
воды, образования гидросферы и изменений баланса воды в ходе геоло­
гического времени; 3) проблеме формирования представлении о круго­
вороте воды на земном шаре.
Рассматривая историю изучения гидросферы в глобальном плане, ав­
тор отдельно останавливается на изучении гидрографии и водных ресур­
сов СССР.
Табл. 30, рис. 32. Библ. назв. 312.
Ответственный редактор
профессор
А. И С О Л О В Ь Е В
Иван Андреевич Федосеев
История изучения основных проблем гидросферы
Утверждено к печати Институтом истории естествознания и техники А Н СССР
Р ед ак то р и зд а т е л ь с т в а О. М. В а н ю ко в а
Х у д о ж н и к Б. И. Астафьев. Х у д о ж ествен н ы й р ед акто р С. А . Литвак
Т ехн и чески е р ед а к то р ы J7. Н. Золо т ухина, О. М. Гусъ ко в а . К о р р екто р Л. Ю. Розенберг
Сдано в н абор 25/V II 1975 г. П одп и сан о к п ечати 10/Х 1975 г. Ф орм ат 70xl087ie.
У ел. печ. л. 18,2. У ч.-изд. л. 18,8. Т и р а ж 900. Т-14968. Тип. за к . 2682.
Б у м аг а ти п о гр аф ск ая JV5 2. Ц ен а 1 р. 88 к.
И зд ател ь ств о « Н аука». 103717 ГСП, М осква, К-62, П одсосен ски й п ер., 21
2-я ти п о гр аф и я и зд а т е л ь с т в а «Н аука». 121099, М осква, Г-99, Ш уби н ский п ер., 10
_
20902-444
055(02) -197^
^93-75
© Издательство «Наука», 1975 г,
ВВЕДЕНИЕ
Многим потребностям общества служ ит вода, и было бы трудно пе­
речислить все области человеческой деятельности и все процессы про­
изводства, связанны е с ней. Очевидно, что водопотребление в мире будет
возрастать во все ускоряю щ ем ся темпе. По данны м ООН, в настоящ ее
время прирост населения мира составляет 2% в год. Если такой прирост
сохранится в последующие десятилетия, то к началу третьего ты сячеле­
тия население Земли удвоится и составит около 7,5 млрд. человек. Ещ е
более высоким темпом растет промыш ленное производство, такж е требую ­
щее все возрастаю щ их количеств пресной воды, участвую щ ей в техно­
логических процессах. Б ы стро увеличивается потребление воды в народ­
ном хозяйстве СССР. З а последние 20 лет оно утроилось и составляет
в настоящ ее врем я 335 к м 3 в год. По прогнозу И нститута водных проблем
АН СССР, в ближ айш ей перспективе потребление воды в наш ей стране
возрастет до 43 0 —470 к м3, а в более отдаленном времени — до 700—
800 км3 в год, т. е. приблизится к 2 0 % годового объема речного стока
с территории СССР.
У ж е в настоящ ее врем я недостаток пресной воды становится ощ ути­
мым на большой части территории земного ш ара. Проблема и зучения и
рационального использования водных ресурсов приобретает все больш ую
актуальность, причем специалисты , имеющие прямое или косвенное отно­
шение к ней, нередко проблему воды в ряду других проблем, возникш их
перед человечеством, ставят, если не на первое, то на одно из первых
мест по неотложности мер, которы е долж ны быть предприняты для пред­
отвращ ения возмож ны х серьезны х затруднений в удовлетворении потреб­
ностей общества в пресной воде. Но ясно, что проектируемые м ероприя­
тия долж ны базироваться на научны х достиж ениях в и зучении гидросфе­
ры, на обоснованных данны х о водных ресурсах наш ей планеты , на зн а­
нии охватываю щ его весь земной ш ар грандиозного и сложного природного
процесса — круговорота воды, взаим освязи его звеньев, его механизма.
В результате многовекового и зучения природных вод ш ироким кругом
наук, преж де всего таким и, к а к ф и зи ческая географ ия, океанограф ия,
гидрология, климатология, гидрогеология, геофизика, геохимия, ф изика и
химия, составлялись определенные представления о количестве и состоя­
нии воды в различны х водовместилищ ах, о ее круговороте, происхож де­
нии и балансе на отдельных территориях и акваториях и на земном ш аре
в целом, о структуре и физико-химических свойствах воды. Но к ак н и зн а­
чительны достигнутые результаты , многие вопросы проблемы воды требу­
ют своего более глубокого изучения. Так, продолж ает оставаться дискус­
сионным вопрос о генезисе воды н а Земле, о процессе ее н акоп лен и я и
балансе в ходе геологического времени, имею тся расхож дения в оценках
массы пресны х вод, находящ ихся в литосфере, недостаточно выяснены и
потому разноречивы данны е о всех трех компонентах, количественно выраж ающих глобальный круговорот воды ,— испарений, осадках, стоке.
Проблема воды не только приобрела большую остроту , но и стала про­
блемой международного значения. Само единство вод земного ш ара вы зы ­
вает необходимость международного сотрудничества в их изучении и р а­
циональном использовании. П оказателем осознания этой необходимости
является проведение в 1965— 1974 гг. М еждународного гидрологического
десятилетия по ш ирокой программе исследований и с участием в этом
коллективном мероприятии больш инства стран мира.
Многие ф акты свидетельствую т о большом внимании к воде в послед­
нее время, в том числе и п убликация посвящ енны х ей многочисленных
работ. Могут быть названы и работы, касаю щ иеся истории разви тия пред­
ставлений о гидросфере,, по их мало и они, к ак правило, кратки и схема­
тичны или освещают развитие знаний лиш ь по отдельным вопросам, а не
по проблеме воды в целом. Весомым вкладом в научную литературу по
истории знаний о водной оболочке Земли являю тся работы и многих со­
ветских ученых. Но можно определенно сказать, что со времени и здания
капитального труда В. И. Вернадского «И стория природных вод» (1933—
1936 гг.), в котором, хотя и в сж атой форме, показано развитие взгл я­
дов по всему кругу проблем гидросферы, ни у нас, ни в других странах
подобных работ не появлялось. В настоящ ей работе автор долж ен был ог­
раничиться освещ ением истории представлений лиш ь по основным проб­
лемам гидросферы, касаясь исследований в ряде областей только в той
мере, в какой это было необходимо. Этими основными и взаим освязанны ­
ми проблемами являю тся: гидрограф ия Земли и количества воды в р аз­
личных водовместилищ ах; генезис воды и образование гидросферы; кр у ­
говорот воды на Земле. И стория изучения этих проблем излож ена в гла­
вах И, I I I и IV.
В работе приводятся сведения из истории п ознания состава, струк­
туры и свойств воды, т. е. самого субстрата гидросферы, излож енны е в
главе I.
М етодологической основой структуры работы явл яется концепция един­
ства всех вод гидросферы. Это единство определяется тем, что воды всех
частей гидросферы 1) вещ ественно, т. е. по м олекулярному составу, оди­
наковы, лиш ь незначительно разли чаясь по изотопному составу, 2) обра­
зуют единую водную оболочку земного ш ара, хотя и с весьма неравно­
мерным распределением массы воды в ее частях, 3) происходят из единого
источника — магмы земны х недр и, наконец, 4) находятся в непреры вны х
многочисленных круговоротах, ф изических и химических взаимодействиях
со средой. Таким образом, основные проблемы, история изучени я которых
рассматривается в работе, соответствуют основным чертам гидросферы, ха­
рактеризую щ им единство ее вод.
П оскольку воды гидросферы находятся в тесном взаимодействии с по­
родами литосферы, они во всех частях гидросферы представляю т собой
природные растворы различной степени концентрации. И з этого обстоя­
тельства возникла весьма важ н ая проблема и зучения химического соста­
ва природных вод, явл яю щ аяся предметом гидрохимии. И стория этой
«стыковой» проблемы получила в работе лиш ь только краткое освещение.
В работе вовсе не затрагивается история и зучения сторон гидросферы
как области распространения (в известны х пределах) живого вещ ества,
как среды ж изни.
Что касается истории использован и я природных вод в связи с разви ­
тием общества, проблемы воды в настоящ ем и будущ ем, то автор не ста­
вил своей задачей рассмотреть эту большую и важ ную тему и мог лиш ь
кратко касаться ее в ходе освещ ения истории изучени я рассматриваемы х
проблем.
По поводу самого п онятия гидросферы надо сказать, что общ еприня­
того определения того, что такое гидросфера и каковы ее н и ж н я я и
верхняя границы , в настоящ ее врем я нет. Н аряд у с узким определением
гидросферы как Мирового океана имею тся определения, по которым в по­
нятие гидросферы вклю чаю тся воды на поверхности планеты , в ее атмо­
сфере и недрах, в том числе и связанны е в минералах. Ввиду этих р а с ­
хождений в определении п онятия гидросферы мы сочли целесообразным
излож ить точки зрения по этому вопросу после освещ ения истории и зуче­
ния отдельных частей гидросферы.
Гл ава I
ВОДА КАК ВАЖНЕЙШ ЕЕ
ПРИРОДНОЕ ВЕЩЕСТВО
П Р Е Д С Т А В Л Е Н И Е О ВОДЕ
К А К ОБ ОДНОМ И З О С Н О В Н Ы Х Н А Ч А Л П Р И Р О Д Ы
Воде принадлеж ит исклю чительно в аж н ая роль во всех процессах,
протекаю щ их в живой и неживой природе на наш ей планете. В ыдаю ­
щ ийся учены й В. И. В ернадский (1863— 1945 гг.) писал, что ни одно
природное тело не мож ет сравниться с водой по влиянию н а ход основ­
ных, самых грандиозны х процессов на земной поверхности.
Вопрос о том, что такое вода, какова ее роль в мироздании, всегда,
начиная с глубокой древности, возбуж дал ум и воображение человека.
Ещ е древние ш ум ерийцы и аккадцы , а такж е китайцы , индийцы и егип­
тяне поклонялись воде как первородной стихии. В глазах древних ничто
не могло сравниться с силой воды, способной преодолевать даж е огонь.
И естественно, что человек, к ак только он начал пы таться понять явлен и я
окруж аю щ ей его природы, отдал предпочтение воде к а к н ачалу всего су­
ществующего.
Но если названны е народы поклонялись воде к ак всемогущ ему бож е­
ству, то у греков уж е появляется натурфилософский взгляд на воду.
Ф алес М илетский (624— 543 гг. до н. э.) признавал ее основной стихией,
из которой происходит все многообразие природы, поскольку, по его мне­
нию, вода обладает свойствами, ставящ им и ее меж ду землей и воздухом.
По Ф алесу, «все вещ и возникли из первичной воды и возвращ аю тся в нее
опять; все твердое осаж дается из воды» (см. В альден, 1921, стр. 3 ). Сти­
хии, полагал Ф алес, превращ аю тся друг в друга благодаря разреж ению и
сгущению, зависящ им от тепла и холода, причем взаим опревращ ение сти­
хий происходит в таком порядке: огонь-<-^-воздух'<-^вода'м -земля. Воздух, н а­
пример, не мож ет п реврати ться в землю , он долж ен сн ачала пройти через
состояние воды '.
Ф алес отмечал необычность ф изических свойств воды, утверж д ая, что
она явл яется единственным веществом в природе, встречаю щ имся в трех
состояниях — твердом, ж идком и газообразном.
А наксимен (V в. до н. э.), представитель той ж е милетской ш колы,
признавал первовещ еством вездесущ ий и вечнодвиж ущ ийся воздух, из
которого благодаря сгущ ению и разреж ению происходят все предметы.
В зависимости от степени сгущ ения воздух п ревращ ается в облако, за ­
тем в воду, землю, камни; разреж енны й воздух становится огнем.
Философ последующего столетия, Эмпедокл из А краган та на Сицилии
(приблизительно 490—430 гг. до н. э.), считал «корнями всего» четыре
1 О глубоком философском смысле представления Ф алеса о воде А. И. Герцен (1812—
1870 гг.) писал в «Письмах об изучении природы» в 1844 г., что Фалсс, «признавая
началом всего воду, видел в ней больше, чем эту воду, текущ ую в ручьях» (Гер­
цен, 1946, стр. 93). И далее он в следующих вы раж ениях подчеркивал мысль о зна­
чении воды как эмпирического образа абстрактных понятий в философии Фалеса:
«Вода Фалеса — сущ ествующая стихия и вместе с тем мысль — представляет первое
мерцание и просвечивание идеи сквозь грубую физическую кору, от которой она
еще не освободилась... Вода — спокойная, глубокая среда, вечно деятельная раздвое­
нием (сгущаясь, испаряясь), вернейш ий образ понятия, расторгающегося на противополояшые определения и служащего связью им...»
5
качественно неизменных элемента — огонь, воздух, воду и землю, находя­
щ ихся в природе в равны х количествах и состоящ их из м ельчайш их час­
тиц. Элементы, или стихии, Эмпедокла не обладают свойством взаимопре­
вращ ения, но, смеш иваясь в различны х отнош ениях, создают все разн о­
образие видимого мира (М аковельский, 1915). П олагаю т, что Эмпедокл
первым предположил, что водяной пар (разреж енны й туман) и атмосфер­
ный воздух представляю т собой различны е субстанции, и, следовательно,
отрицал возможность сж иж ен ия воздуха в воду, т. е. вы сказал взгляд,
бесспорность которого вы яснилась лиш ь более чем два ты сячелетия спус­
тя (там же, стр. 114).
Стройное учение о четы рех основных стихиях — огне, воздухе, воде и
земле — было создано Платоном (427—347 гг. до н. э.). Ещ е до н ачала
творения божеством В селенной эти стихии, говорит П латон, имели неко­
торые черты своей природы, но все ж е они являю тся позднейш ими обра­
зованиями первобытной материи, причем все эти стихии, или виды м ате­
рии, по своей малости недоступны наш ем у зрению и, мы видим только
массы их. М нение, что стихии могут рож даться одна из другой, П латон
считает правильны м только в отношении первых трех стихий. Зем ля, ут­
верж дает он, перейти в другой вид не может, но из двух с половиной ч а­
стей воздуха мож ет сплотиться «один цельны й вид воды» (П латон, 1879,
стр. 43 4 ). К огда ж е П латон говорит об огне, воздухе, воде и земле в их
зримой телесной форме, то в круг взаим опревращ аю щ ихся стихий вклю ­
чается и зем ля. Вода, п олагает он, «превращ ается в кам ни и землю»,
i: «стихии, как видно, идут кругом и последовательно даю т рождение од­
н а другой».
Иной смысл учение о стихиях имело у А ристотеля (384—322 гг. дон. э.).
В отличие от П латона, своего учителя, А ристотель рассм атривал те ж е че­
тыре стихии, или элемента, не к ак различны е виды материи, а к ак соче­
тан и я четы рех качеств, присущ их единой м атерии,— теплого и холодного,
сухого и влажного. И з комбинации теплого и сухого образуется огонь,
теплого и влаж ного — воздух, холодного и влаж ного — вода, холодного и
сухого — зем ля (сочетания взаимопротивоположных качеств: теплое —
холодное, сухое — влаж ное, качественно новых элементов образовать не
могут). Все стихии могут превращ аться одна в другую , и «каж дая потен­
циально присутствует в других» (A ristote, 1863, стр. 7 ). Многообразие
всех тел в природе обязано сочетанию элементов в различны х пропор­
циях. Аристотель относил землю и воду к стихиям «тяж елы м», д ви ж у­
щ имся к центру Вселенной (т. е. Земли, поскольку он ставил ее в центр
В селенной), а огонь и воздух — к стихиям «легким», движ ущ им ся от
центра к периферии, из чего он и исходил при объяснении многих ме­
теорологических явлений (испарения, образования облаков, вы падения
осадков и д р.). А ристотель считал воду главной составной частью м етал­
лов, входящ ей такж е и в минералы, преобладаю щ им элементом которы х
является огонь, и образование их связы вал с отвердеванием испарений в
земных недрах. И спарен ия разделялись Аристотелем на пар, влаж ны й и
холодный, производимый под действием солнечного тепла водой, и дым,
сухой и горячий, производимый землей.
Рим ский инж енер и учены й М арк Витрувий П оллион (2-я половина
Т в. до н. э.) писал, что «по мнению естествоведов, философов и ж р е­
цов... все вещ и в основе образую тся в результате мощного действия
воды» (Витрувий, 1936, стр. 214).
В связи с представлением древних натуралистов о взаим опревращ аемости стихий интересно отметить, что слово «кристалл», по-гречески оз­
начаю щ ее «лед», прим енялось греками к горному хрусталю , прозрачному,
к а к вода, представляю щ ему собой разновидность кварца. Они считали, что
этот хрусталь не что иное, к ак образовавш ийся в условиях сильны х горных
морозов настолько прочный лед, что он не тает ни при какой ж аре.
Спустя несколько столетий учение А ристотеля о четы рех элементах,
в
к ак сочетаниях двух из четы рех первичны х качеств единой материи, н а­
шло сторонников в лице учены х арабского мира. В энциклопедическом
труде иранских учены х, относящ емся ко второй половине X в., находит­
ся утверж дение: «Знай, что первые силы всеобщей душ и в этих элемен­
тах (т. е. в огне, воздухе, воде земле) — это тепло, холод, влаж ность и
сухость» (И збранны е произведения мыслителей..., 1961, стр. 157) ‘.Т а м ж е
говорится, что в своем ниж нем слое воздух не яв л яется чистым, а сме­
ш ан с водой и землей; потому-то он и опустился из верхних сфер. В своей
«Книге исцеления» А виценна (980— 1037 гг.) писал, что «воде по ее при­
роде свойственно... превращ аться в землю благодаря преобладанию земли­
стой силы... и земле по ее природе свойственно п ревращ аться в воду
благодаря преобладанию в ней водной силы» (там же, стр. 277). Сто­
ронником учения А ристотеля был и известны й арабский алхимик Д ж абир
ибн-Х айян (Гебер) (721—815 гг.), считавш ий, что «растворение состоит
в том, чтобы превратить сухое вещ ество оп ять в воду» (см. В альден, 1921,
стр. 6 ). Д ля объяснения происхож дения металлов он к четы рем элемен­
там А ристотеля добавил еще два — ртуть и серу, олицетворяю щ их собой
влаж ность и горю честь и образую щ ихся при сгущ ении испарений в зем­
ных недрах.
В Европе, переж ивш ей глубокий упадок в развитии научной мысли,
начавш ийся н акануне наш ей эры и продолж авш ийся более ты сячелетия,
в течение этого времени истолкование наблю даемы х явлений природы
всецело подчинялось богословской схоластике.
В X II в. главны м образом благодаря немецкому ученому-схоласту
Альберту фон Болы нтедту
[А льберт В еликий, 1193 (или 1207) —
1280 гг.] вновь возрож дается и надолго овладевает умами европейских
ученых натурф илософ ия древних греков, и преж де всего А ристотеля,
ставш ая известной непосредственно по греческим текстам, а до того зн а­
ком ая им лиш ь по несоверш енны м излож ениям в «Проблемах естество­
знания» Сенеки (6 —3 гг. до н. э,— 65 г, н. э.) и в «Естественной ис­
тории» П ли ни я Старшего (23—79 гг. н. э.).
И дея о взаим опревращ ении первичны х стихий приобретает сторонни­
ков в лице виднейш их натуралистов того времени.
Вода к а к синоним всего жидкого вновь привлекает к себе внимание
многих исследователей, заним авш ихся проблемой растворения твердых
тел, и рассм атривается к а к первооснова всего многообразия природы. Так,
в сочинении немецкого алхим ика Н. Ф лам еля (род. в 1330 г.) говорится,
что «растворение не есть поглощ ение их (тел.— И. Ф.) водой, а переход
или изменение тел в воду, из которой они были первоначально созданы»
(см. В альден, 1921, стр. 7).
Подобный взгляд на воду разделялся и таким и известными учеными,
как ф ранцузский н атуралист Б . П алисси (1510— 1590 гг.), голландский
химик и физиолог И. В ан-Гельмонт (1577— 1644 гг.) и англичанин
Р. Б ойль (1627— 1691 гг.), один из основателей научной химии.
Все мировые тела, считал П алисси, происходят из водной субстанции,
а В ан-Гельмонт, п ри зн авая первичными элементам и лиш ь воду и отчасти
воздух, писал о воде: «Теперь надо показать, что все тела (которые
считались см еш анны м и), какой бы природы они ни были, непрозрачны е
и прозрачны е, твердые и ж идкие, сходные и несходные (к ак камень,
сера, металл, мед, воск, ж ир, охра, мозг, хрящ и, дерево, кора, листья
и т. д.), составлены ф актически из простой воды и могут быть полностью
переведены в безвкусную воду, причем не остается ни малейш ей доли
земного мира» (см. Д ж уа, 1966, стр. 67). Ф. Д аннем ан зам ечает, что
взгляд В ан-Гельмонта н а воду к а к н а главную часть всех вещ еств «не
был пустой философской спекуляцией», а основывался на ошибочном ис­
толковании им собственного опыта. Он насы пал в глиняны й сосуд 200
1 Для работ, входящ их в сборники, указы ваю тся страницы сборников.
фунтов земли и посадил в нее пятифунтовую иву, которую поливал дож ­
девой1 водой. Ч ерез 5 лет и ва весила 170 фунтов, в то врем я к а к вес
земли ум еньш ился всего на несколько унций. Тогда еще не знали о роли
атмосферного углерода в питании растений, и В ан-Гельмонт приписал
увеличение веса ивы исклю чительно воде (см. Д аннеман, 1936, стр. 179).
Р. Бойль подверг критике к а к аристотелевские, так и алхимические
начала; последних в то время, согласно Т. П арацельсу (1493— 1541 гг.).
было уж е не два, к а к у Гебера, а три: сера, ртуть и соль. Бойль не
считал возможным объяснить все разпообразие тел, п ризн авая первона­
чальны ми лиш ь очень ограниченное число элементов. Он выдвинул кор­
пускулярную теорию строения материи, поним ая под корпускулами, как
он писал об этом в 1661 г. в своем «Sceptical chym ist», «некоторые пер­
воначальные или простые, вполне несмеш анны е тела, которые не состоят
из каких-либо других тел или друг из друга и являю тся теми состав­
ными частями, из которы х непосредственно сложены все вполне смеш ан­
ные (т. е. слож ны е) тела и на которые последние в конце концов рас­
падаются» (см. М енш уткин, 1937, стр. 74). И сходя из корпускулярной
теории, Б ойль объяснял агрегатные состояния веществ. Но и он не мог
еще отреш иться от мнения о возможности п ревращ ения воды в твер­
дые вещества. Д ля того чтобы опровергнуть взгляд, что органические
вещ ества содерж ат много ртути, а такж е серу и соль, Бойль поставил
опыт с вы ращ иванием ты квы без земли, в результате которого приш ел к
выводу, что вещество ты квы представляло собой одно из превращ ений
воды.
Вместе с тем в это врем я н ауч н ая мысль все более приближ алась к
пониманию разли чи я меж ду водяным паром и воздухом, к отрицанию
превращ ения воды в воздух и обратно. К а к отмечает Э. Б у ан , В ан-Гель­
монт, допуская возможность п ревращ ени я воды в землю, в 1630 г. «вос­
стал против доктрины о превращ ении воды в воздух» (Б уан , 1897, стр.
135).
Ван-Гельмонт, первым употребивш ий понятие «газ», отличал газы от
атмосферного воздуха, а ввиду их несгущ аемости, к ак тогда считалось,
и от паров воды. Он допускал, что облака, представляю щ ие собой скоп­
ление паров, могут обращ аться в газы при весьма ясном небе «действием
холода и под влиянием звезд». Газ, полагал В ан-Гельмонт, может пре­
вратиться в воду, но только после того, к а к он сначала обратится в пар
(см. Гумбольдт, II, 1871, стр. 308). Таким образом, воздух в отличие от
водяного п ара вы делялся Ван-Гельмонтом в самостоятельную субстанцию,
не способную к непосредственному превращ ению в воду. О воздухе и п а­
ре к ак об отдельны х м атери ях ясно говорится у Г. Г али лея (1564—
1642 гг.) в его «Диалоге о двух важ нейш их системах мира» (Галилей,
I, 1964, стр. 531).
Различие м еж ду воздухом и паром было очевидным и для Р. Д екарта
(1596— 1650 гг.), писавш его в 1637 г.: «... не следует сом неваться в том,
что воздух мож ет содерж ать иногда столько ж е или больше паров, когда
их совершенно не видно, чем когда они видны» (Д екарт, 1953, стр. 203).
В «Н ачалах философии» Д екарта, изданны х впервые в 1644 г., име­
ется п араграф «О природе воды; и почему она легко п ревращ ается то
в воздух, то в лед». Н а этот вопрос дается следующ ий ответ. Вода со­
стоит из частиц двух видов — гибких и негибких. Если эти частицы,
подходящ им образом связанны е друг с другом, разделяю тся, то одни
(гибкие) дают пресную, а другие соленую воду. И далее: соотношение
м еж ду частицами двух видов и «силой, с которой их двигаю т ш арики
второго элемента (второго из трех, составляю щ их материю : тончайш их,
менее тонких круглы х и грубых продолговаты х,— Я . Ф .)», таково, что,
«когда эти ш арики действую т меньше обычного, они превращ аю т воду в
лед, а частицы воздуха — в воду; если ж е они действуют несколько силь­
нее, то более тонкие частицы воды, а именно гибкие, превращ аю тся в
8
воздух» (D escartes, 1905, стр. 232). Это рассуж дение о строении воды и
ее превращ ении в лед и воздух не должно оставить сомнения в том,
что Д екарт считал пар и воздух различны м и субстанциями. Об этом ясно
говорится в его сочинении «Метеоры»: «Так, если вода сильно разреж е­
на и превратилась в очень тонкий пар, говорят, что она преобразова­
лась в воздух, хотя тот распространенны й воздух, которым мы дышим,
состоит по большей части лиш ь из частиц, форма которых очепь отлична
от формы частиц воды, значительно более подвижных» (Д екарт, 1953,
стр. 217).
Вместе с тем из приведенны х вы сказы ваний Д екарта можно заклю ­
чить, что, хотя он определенно различал водяной пар и воздух к а к от­
дельные субстанции, их взаим опревращ ение им не отрицалось.
Н акоплявш иеся эмпирические данны е у ж е в рассматриваемое врем я
все убедительнее опровергали концепцию древнегреческих натурфилософов
0 взаимопревращ ениях воды и воздуха и заставляли думать, что эти
стихии — материи разного рода. Свидетельством этого является, н ап ри ­
мер, следующее вы сказы вание пизанского ученого Д ж . дель П апы в его
сочинении, изданном во Ф лоренции в 1681 г.: «Пар п ревращ ается обратно
в воду, а это равносильно тому, к а к если бы сказали, что вода, сначала
разреж енная под действием тепла, конденсируется холодом и возвращ а­
ется к состоянию воды; несомненно, не воздух п ревращ ается в воду»
(см. Миддлтон, 1969, стр. 25). О различии м еж ду воздухом и паром писал
в 1688 г. и Д. П апен (1647— 1712 или 1714 гг.).
И все ж е полной ясности в вопросе о невозможности взаим опревра­
щений воды (п ара) и воздуха не было, по-видимому, вплоть до послед­
ней четверти X V III в., когда были установлены составы воздуха и воды.
Так, в опубликованной в 1734 г. работе шведского академ ика М. Тривальда, пы тавш егося создать пароатмосферную маш ину, о паре, впускав­
шемся из парогенератора в цилиндр, говорилось, что «он явл яется пе чем
иным, как влаж ны м воздухом, нагреты м в высокой степени, к аж д ая части­
ца воздуха окруж ена несравненно тонкой пленкой воды, очень напомина­
ющей пузырь» (см. К онфедератов, 1969, стр. 2 0). И даж е 50 годами
позже, в 1784 г., знамениты й изобретатель паровой маш ины Д ж . У атт
(1736— 1819 гг.), одним из первы х указавш и й тогда ж е на сложность
состава воды (о чем — н и ж е ), писал в «Philosophical T ransactions»:
«В течение многих лет я держ ался м н ен и я, что воздух есть видоизме- \ /
нение воды» (см. Дорфман, {1962, стр. 1б6^?. Так, в 1782 г. в одном из у
писем У атт вы сказы вает предположение, что при сильном нагревании во­
дяного п ара он, «по всей вероятности, соверш енно изменит свою природу
и превратится в какой-нибудь газ или воздух» (см. К аменский, 1891,
стр. 77).
Вместе с тем и мнение о том, что вода явл яется веществом, из кото­
рого могут образовы ваться все твердые тела, продолжало иметь своих
сторонников ещ е в течение столетия *. Это многовековое заблуж дение
было опровергнуто проведенными в 1769— 1770 гг. А. Л авуазье
(1743— 1794 гг.) опытами, которые показали, что осадок, образую щ ийся в
стеклянном сосуде после длительного ки п ячен ия в нем воды, представ­
ляет собой вещество самого сосуда к ак результат разъ ед ан и я его стенок,
а вовсе не продукт превращ ения воды в землю, к ак считалось. Сообще­
ние об этих важ ны х опытах Л авуазье появилось в печати в 1770 г.,
1 Авторов, разделявш их указанны й взгляд на воду, можно найти и в русской научно­
философской литературе конца X V III в. Например, А. Н. Радищев (1749—1802 гг.)
в сочинении «О человеке, его смертности и бессмертии», написанном в 1792—1796 гг.
в илимской ссылке, говорил о воде: «Отсутствие из нее огня делает ое твердою, так
нельзя ли сказать, что она, по сущ еству своему, тело твердое?» (Радищев, 1949,
стр. 319). «По сущ еству своему» — это значит в качестве одной из четырех первич­
ных стихий, которые, «сколько из опыта понимать можно... чувствам нашим подле­
жать не могут» (стр. 330), а, видимые только «в сопряжении одна с другой», «столь
естество свое изменяют», что «вода становится Земле подобна» (стр. 331),
9-
а в 177J г. был опубликован мемуар Л авуазье «О природе воды», убеди­
тельно показавш ий ложность м нения о том, что вода может превращ ать­
ся в землю. Но окончательно неправильное представление о воде, якобы
способной производить твердые вещ ества, могло быть развеяно только пос­
ле того, как тем ж е Л авуазье вместе с другими химиками был опреде­
лен химический состав воды.
К ак оказалось, вода — жидкость, состоит из двух невидимых газов, и
их открытие явилось трудным предварительны м этапом в истории вы яс­
нения химического состава воды.
О Т К Р Ы Т И Е Х И М И ЧЕС К О ГО СОСТАВА В О Д Ы
Вероятно, М айов первым у к азал н а присутствие в атмосферном воз­
духе кислорода, т. е. той части воздуха, которая принимает участие в
горении, окислении и дыхании и которая тогда н азы валась селитряновоздуш ным газом. Но А. Гумбольдт замечает, что «кислород был для Гука
и М айова идеальны м предметом, вымыслом умственного мира» и что толь­
ко С. Геилс (1677 — 1761 гг.) «увидел в первый раз кислород, отделяю ­
щ ийся в виде газа, в то время, когда он сж игал свинец»
(Гумбольдт,
II, 1871, стр. 311). Это наблюдение английского ученого С. Гейлса от­
носится у ж е к 20-м годам X V III в.
Бойль проводил опыты по исследованию процесса сж игани я металлов,
прокаливания их в зап аянн ы х стеклянны х сосудах. Об этих опытах Бой­
л я Гумбольдт писал: «Осмотрительно-сомневающ ийся Роберт Б ойль хотя и
признавал, что для процесса горения необходимо присутствие какой-нибудь составной части атмосферного воздуха, но он оставался в нереш и­
мости о селитряном свойстве этой части» (там ж е ).
У величение веса металлов, обж игаемы х в зап аян н ы х трубках, Бойль
•объяснял проникновением в м еталлы сквозь поры стекла частичек теп­
лоты, которую он считал весомой материей. Н а ошибочность такого объ­
ясн ен и я было указан о М. В. Ломоносовым (1711 — 1765 гг.), писавш им в
1745 г., что «при процессе обж игания к телам присоединяется некото­
р ая материя, только не та, которая приписы вается собственно огню»
(Ломоносов, 2, 1951, стр. 4 7 ). П озж е, в 1756 г., Ломоносов, основываясь
на своих опытах по прокаливанию металлов «в заплавленны х накрепко
стеклянны х сосудах», утверж дал, что «без пропущ ения внешнего возду­
ха вес сожженного м еталла остается в одной мере».
С. Гейле, экспериментировавш ий столетие спустя после Ван-Гельмонта, обнаружив выделение кислорода, не исследовал его свойств. Во-пер­
вых, «он не подозревал важ ности вещ ества, им приготовленного» (Гум­
больдт, 11, 1871, стр. 311), а во-вторых, и это главное, он разделял
общ епринятое мнение, что все газы представляю т собой разновидности
воздуха различной степени чистоты. «Идея о сиецифически-разнородных
газа х ,— говорит А. Гумбольдт,— никогда не была вполне ясной в течение
семнадцатого столетия, даж е д ля тех, которые производили эти газы»
(там же, стр. 314). Пониманию этой специфичности, подчеркивает он,
мешало старое убеж дение в стихийной простоте (неразлож им ости) воз­
духа. К ак зам ечает В. Оствальд, «до времен Б л эк а слово «газ» не знало
множественного числа», все газы объединялись понятием воздуха (Рамсей
н Оствальд, 1909, стр. 82).
Хотя, как мы видели, ещ е в н ачале X V II в. были вы сказаны догадки
об участии в горении какой-то находящ ейся в атмосферном воздухе
■субстанции, выяснению процессов горения, окисления металлов, ды хания
меш ала загадочность того очевидного ф акта, что при сгорании на воз­
духе одних веществ остаются продукты горения, весящ ие больше, чем
сгоревшее вещество, а при сгорании других вещ еств остается лири» не­
большое количество пепла. Объяснение природы у казан н ы х реакций поч­
10
ти до конца X V III в. пы тались найти в флогистонной теории. Согласно
ей считалось, что все горючие тела и металлы содерж ат некое общее
начало горючести — флогистон, которого особенно много в маслах, сере,
угле. Сгорание вещ еств рассматривалось флогистиками к а к потеря этими
веществами флогистона. О калина металлов, считавш аяся ими простым ве­
ществом, могла быть вновь превращ ена в сложное вещество — металл при
нагревании ее вместе с углем, т. е. почти якобы чистым флогистоном.
Тот ф акт, что гипотетический флогистон мог п роявлять себя лиш ь в
воздушной среде (в вакуум е окалина на м еталлах пе образовы валась),
естественно, привлекал внимание учены х к исследованию природы воз­
духа. П ервы м крупны м откры тием на этом пути явилось обнаруж ение
английским химиком Д ж . Блэком (1728— 1799 гг.) в 1756 г. специфиче­
ского газа, отличного от обычного воздуха, названного Блэком «связан­
ным воздухом». Он описал его и указал на то, что в небольшом количе­
стве этот газ находится в атмосферном воздухе и может быть выделен
из него путем продувапия воздуха через известковую воду (см. Д евис и
Дэй, 1964, стр. 8 1 ). Б л эк открыл углекислы й газ (СОг) и, можно ска­
зать, тем самым пробил серьезную бреш ь в представлении о воздухе как
о простом, неразлож имом газе.
К 1766 г. относится описание Г. К авендиш ем (1731 — 1810 гг.) водоро­
да. Он собрал его в чистом виде и измерил его плотность. Бы ло найде­
но, что выделенный газ в 1 I раз легче атмосферного воздуха (в дей­
ствительности — в 14,38 р а з а ). В опыте К авендиш а чистый водород
получался путем обливания кусков цинка или олова серной или соляной
кислотой. Выделенны й таким образом газ К авендиш назвал «воспламе­
няющимся воздухом из металлов» (inflam m able air from m etals)
П ола­
гая, что металлы при соединении с кислотами теряю т флогистон, он по­
считал, что им был выделен чисты й флогистон или соединение его с водой.
Заметим, что ещ е раньш е, в 1745 г., Ломоносов такж е идентифицировал
с флогистоном водород, вы делявш ийся в его опыте при действии соляной
кислоты на ж елезо и другие металлы.
Вскоре была откры та и исследована д ругая основная компонента воз­
духа — кислород, причем тоже почти одновременно несколькими учеными.
А. Л авуазье, приступивш ий в 1772 г. к изучению горения вещ еств и об­
разования окалины металлов, обратил внимание на большое увеличение
веса фосфора при сгорании его в воздухе. П ервы й ж е опыт по сжиганию
фосфора под колоколом, погруж енны м в воду, показал, что при горении
было поглощено 2/11 объема воздуха, находивш егося под колоколом. По­
глощение воздуха происходило и при сж игании серы, олова и свинца. То
же явление ум еньш ения количества воздуха в сосуде при сгорании в нем
фосфора было обнаруж ено в 1772 г. Пристли.
Опыты, проведенные А. Л авуазье, ие оставили у него сомнения в том,
что «сущность горения фосфора состоит... в поглощ ении воздуха или
другого упругого флюида, содерж ащ егося в воздухе» (Lavoisier, 1, 1862,
•стр. 652), и что вообще при горении вещ еств к ним присоединяется к а ­
кая-то часть атмосферного воздуха. С начала он даж е думал, что этой
частью явл яется «связанны й воздух», т. е. углекислы й газ. Однако опы ­
том '1773 г. он опроверг это предположение.
В начале 1774 г. А. Л авуазье провел эксперименты по обжигу олова
и свинца в зап аянн ы х сосудах, которые дали новые доказательства того,
что горение может происходить только в воздуш ной среде и что на это
расходуется определенная доля воздуха. П ри этом, отмечал Л авуазье,
«порция воздуха, соединяющ егося с металлами, несколько тяж елее, чем
аоздух атмосферы, а часть воздуха, остаю щ аяся после обжига, наоборот,
1 Название «водород» (hydrogene — «рождающий воду») было дано этому газу А. Л а­
вуазье. Термин утвердился в химии по предложению номенклатурной комиссии Папижской академии наук (1787 г.).
11
несколько легче его» (Lavoisier, 2, стр. 105), и, следовательно, удель­
ный вес воздуха атмосферы долж ен быть средним из весов обоих видов
воздуха.
Л аву азье находился на верном пути к открытию кислорода, был бли­
зок к нему. Но первым кислород открыл английский учены й Д ж . П ристли
(1733— 1804 гг.). Это произош ло в августе 1774 г., когда Пристли, про­
д олж ая и зучать газы, поместил в закры ты й сосуд красны й порошок оки­
си ртути и нагрел его заж игательны м стеклом. И з порош ка вы делился
газ. И сследуя этот газ, П ристли обнаруж ил, что свеча горит в нем «свет­
лее, чем в обычной атмосфере». Б удучи непреклонным сторонником фло­
гистонной теории, П ристли не мог понять всей важ ности своего откры ­
ти я и выделенный им кислород посчитал за «бесфлогистонный воздух».
Осенью 1774 г. Л авуазье узн ал от П ристли об его эксперим ентах с
окисью ртути и, повторив их, выделил, к а к он писал в отчете П ар и ж ­
ской академии н ау к весной 1775 г., «наиболее чистую часть воздуха,
который нас окруж ает». Он описал свойства выделенного газа, н азвав его
«жизненным воздухом».
Учеными, откры вш ими и исследовавш ими кислород, было обнаружено,
что его присутствие явл яется необходимым условием горения вещ еств и
дыхания. И если П ристли старался согласовать это откры тие со своей
приверж енностью к флогистонной теории, то для Л ав у азье было ясно, что
объяснение горения в признании некоего огненного н ачала, флогистона,
не н уж дается и что последнего вообще не сущ ествует.
Н а основании опытов, проведенных в 1775— 1777 гг., Л авуазье писал
о вновь открытом газе: «...я показал, что этот воздух составляет одну
четверть всего вдыхаемого нами воздуха, что только одна четверть ат­
мосферы содействует горению, меж ду тем к а к остальные три четверти
представляю т собой удуш ливы й упругий флюид, в котором заж ж ен н ы е те­
ла гаснут, словно погруж енные в воду» (Lavoisier, 2, стр. 424). Более
точно содерж ание кислорода в воздухе было определено в 1781 г. К авен ­
диш ем (20,83% по объем у), подметивш им такж е постоянство соотнош ения
двух видов атмосферного воздуха — «бесфлогистонного» и «удушливого».
Т аким образом, к 1775 г. было определенно установлено, что атмосфер­
ный воздух не явл яется простой, неразлож имой субстанцией, а состоит из
двух газов, один из которых, кислород ‘, принимает активное участие в
реакциях соединения, и что горение в воздуш ной среде представляет со­
бой процесс присоединения кислорода к сгораемому вещ еству. Но тот
ф акт, что соединение кислорода с другим газом, «горючим воздухом»,
дает воду, оставался неизвестным. Вода продолж ала считаться простым,
неразлож имы м элементом. Во ф ранцузской «Энциклопедии» Дидро и Даламбера (том V, 1755 г.) о воде писалось: «Вода есть элемент или пер­
вое начало, вещ ество самостоятельное, простое, чистое, неделимое и не­
воспроизводимое» (см. М енделеев, 5, 1947, стр. 217). А. Л авуазье, соби­
равш ийся вслед за мемуаром «О природе воды» н аписать большой «Трак­
тат о воде», последнюю главу трактата нам еревался посвятить опытам,
доказываю щ им, что «вода не разлагается ни одним из методов, которые
применяли до сих пор». То ж е представление о воде к ак о субстанции
«неизменной и неразруш имой» содерж ится в выш едш ем в 1778 г. вторым
изданием «Химическом словаре» ф ранцузского автора П. М акера (1718—
1784 г г .).
Однако продолж авш иеся исследования процесса горения не могли не
привести в скором времени к пониманию того, что и вода не простое,
а химически сложное вещество.
' Название «кислород» (oxygene — «образующий кислоту») было введено в 1777 г.
А. Лавуазье. Он считал, что кислород входит во все кислоты. Хотя в начале XIX в.
была установлена ошибочность этого мнения, термин «кислород», рекомендованный
номенклатурной комиссией Парижской академии наук (1787 г .), получил распро­
странение.
12
Выяснение природы воды, ее состава связано с именами нескольких
исследователей; среди них на первом месте находятся Г. К авендиш , Дж.
Пристли, Д ж . У атт и А. Л авуазье. У ж е зн ая, в чем состоит процесс го­
рения, Л авуазье в начале 1774 г. реш ил выяснить, что является продук­
том горения газа, названного им позднее водородом. П редполагая, что
при горении образуется какая-то кислота, Л авуазье не наш ел подтверж ­
дения этого предполож ения ни в опыте 1774 г., ни в опытах, проведен­
ных им со своими помощ никами в 1775, 1777, 1781 и 1782 гг., и в то же
время не мог обнаруж ить «неожиданного» продукта — воды.
Однако тот факт, что при сгорании горючего воздуха на стенках со­
судов оседают водяны е капельки (роса), не остался незам еченны м рядом
химиков. Так, этот ф акт наблю дали вместе с другими участникам и экс­
периментов М акер в 1775 г. и П ристли в 1777 г. Но серьезного внима­
ния к себе эти наблю дения не привлекали, пока за изучение природы
росы, образуемой горением водорода, не в зял ся Г. К авендиш . В опыте,
проведенном летом 1781 г., К авендиш сж игал «горючий воздух» в обык­
новенном воздухе и, пропуская продукты горения через стеклянную труб­
ку длиной около 2,5 м , собрал 8,5 г жидкости.
Из данны х опытов, сообщенных К авендиш ем Королевскому обществу
лишь в январе 1784 г., следовало, к ак писал он затем в статье «Опы­
ты над воздухом», что «при взрыве горючего воздуха и обыкновенного
воздуха, взяты х в подходящ ей пропорции, почти весь горючий воздух и
около пятой части обычного воздуха теряю т свою упругость и конденси­
руются в туман. Опыт показы вает, что этот туман представляет собой
обычную воду» (см. Д ж уа, 1966, стр. 114).
«Подходящую пропорцию» в опы тах К авендиш а составляли 423 объе­
ма «горючего воздуха» и 1000 объемов обычного воздуха (см. Корр, 1875,
стр. 258). П оскольку при сгорании всего объема водорода каж ды й раз
расходовалась примерно лиш ь одна п ятая (20,83% ) взятого объема атмо­
сферного воздуха, т. е. около 200 объемов, то, следовательно, образова­
ние воды происходило при взрыве смеси водорода и кислорода прибли­
зительно в соотношении 2 : 1.
Таким образом, К авендиш достиг того результата, который ож идал, т. е.
синтеза воды как продукта взры ва должным образом составленной смеси
горючего и обыкновенного воздуха. Однако, п ри зн авая сущ ествование фло­
гистона, он не смог понять природы воды, определить ее действительный
состав. О выводах из своих опытов К авендиш писал, что они дают ему
«безусловное основание считать, что дефлогистированны й воздух пред­
ставляет собой воду, лиш енную своего флогистона, и что горючий воздух
является... либо флогистированной водой, либо даж е чистым флогистоном;
по всей вероятности, первым» (см. Дорфман, 1962, стр. 163).
Опыты К авендиш а были повторены Пристли. П ристли заклю чил из сво­
их опытов, что в них «воздух был обратно превращ ен в воду и что ис­
точником его была вода» (там же, стр. 164). Ж . Д елю к (1727— 1817 гг.,
швейцарец, ж ивш ий в А н гл и и ), имея в виду эту интерпретацию П ристли
своих опытов, писал в 1786 г.: «Менее чем ш есть лет тому н азад любого,
кто предположил бы, что вода может сущ ествовать в виде воздуха, сочли
бы фантазером» (см. Миддлтон, 1969, стр. 109).
Первым, кто у к а зал на сложность состава воды, был Д ж . У атт. В мемуаре «Мысли о составных частях воды и о кислороде», относящ емся к
началу 1783 г., он писал, что «вода, свет и тепло суть единственные
продукты бурного соединения водорода и кислорода в закрытом сосуде при
опытах П ристли, что, следовательно... вода состоит из кислорода и водо­
рода \ лиш енны х части их скрытого элементарного тепла», и что «чистый
или лиш енный флогистона воздух состоит из воды, лиш енной своего во
1 Каменский применяет названия газов, образующих воду, получившие распростра­
нение несколько позже.
дорода и соединений с элементарны м или скрытым теплом и светом» 1
(К аменский, 1891, стр. 79). Те ж е мысли У атт вы сказал в своем письме
Б л эк у от 21 апреля 1783 г. (см. Радциг, 1924, стр. 86) и в письме
Пристли, датированном 26 апреля 1783 г. и опубликованном впервые
Р. Скофилдом в 1954 г. в 10-м томе «A nnals of Science» (стр. 294).
В истории научной мысли эксперименты Л авуазье 1774— 1782 гг. и экс­
перименты К авендиш а по сжиганию водорода представляю т собой поучительные примеры того, к ак иногда концепции, принимаемы е за истинные,,
но в действительности ошибочные, меш ают правильно истолковать ф акты ,
если исследователь пы тается согласовать их с неправильны ми взглядами.
Л авуазье в продукте горения водорода ож идал обнаруж ить кислоту, по,
не получив ее, не зам етил и действительного продукта — воды. В то же
время К авендиш наш ел то, что искал, т. е. воду, был близок к выяснению
ее состава, но, не отреш ивш ись от флогистонной гипотезы, не смог понять
действительную природу воды.
По поводу исследований У атта необходимо сделать следующее зам еча­
ние. Н еточные вы сказы ван ия некоторых авторов об участии У атта в изу­
чении воды могут оставить не вполне правильное представление о ха­
рактере этого участия. К огда приводится уп рек в адрес Л авуазье, что он
«в одном из своих докладов умолчал о том, что и К авендиш и У атт,
сж игая смесь дефлогистированного воздуха с «горючим воздухом», ож и­
дали п оявления воды, а не чего-либо другого» (Д орфман, 1962, стр. 168);
когда читаем, что У атт «принимал участие в знамениты х опы тах К авен ­
диш а и П ристли по ан али зу воды» (К удрявцев, стр. 269); или когда
В1. И. В ернадский, оценивая значение исследований У атта, пиш ет, что в
1783 г. «рядом блестящих опытов (подчеркнуто н ам и .— И. Ф.) был уста­
новлен тот ж е ф акт состава воды из кислорода и водорода в определен­
ны х количествах третьим великим натуралистом Д. Уаттом» (В ернадский,
1960, стр. 2 1 7 ),— не может не возникнуть впечатления, что У атт, как и
Кавендиш , проводил эксперименты по сж иганию водорода. Но, очевидно,
верно то, что писал по поводу установления состава воды Ю. Л ибих:
«К авендиш и В атт оба откры ли состав воды. К авендиш прочно поставил
факт, В атт — идею» (Либих, 1861, стр. 61). Таково ж е мнение и историка
химии Г. К оппа (К орр, 1875 г.). Вместе с тем ясно, что именно благо­
даря экспериментам по изучению парообразования, проводивш имся У аттом
в течение многих лет в связи с изобретением паровой маш ины, и, как
зам ечает А. К аменский, благодаря его умению «из всего делать науку»
он «не мог не додуматься до новых научны х истин» (К ам енский, 1891,
стр. 77). А. К аменский приводит слова У атта, сказанны е им однаж ды в
старости: «Не все ли равно, кто первый открыл состав воды; важ но, что
он открыт» (там же, стр. 79).
Если первым, благодаря кому стал известен состав воды, был Г. К а­
вендиш, а третьим Д ж . У атт, то кто был вторым? Им был А. Л авуазье.
У знав в начале ию ня 1783 г. от приехавш его в П ари ж секретаря Л ондон­
ского королевского общества Блэгдена об опытах К авендиш а и П ристли и
усомнившись в результатах их исследований, он реш ил провести тот ж е
эксперимент на своей более совершенной, чем у К авендиш а, аппаратуре.
Опыт был поставлен 24 ию ня 1783 г. в присутствии членов П ариж ской
академии и с участием П. С. Л ап л аса (1749— 1827 гг.). П равильность за ­
клю чения К авендиш а о том, что при сгорании «горючего воздуха» обра­
зуется вода, подтвердилась: полученная ж идкость, исследованная по всем
1 Нельзя не отметить, что в книге И. Я. Конфедератова «Джемс Уатт — изобретатель
паровой машины» приведенная на стр. 208 в искаженном виде цитата из «Писем о
химии» 10. Либиха по одному английскому источнику не дает правильного пред­
ставления о взгляде Уатта на состав воды. Непонятен и комментарий автора, в ко­
тором он ошибочно указывает, что в химии времен Уатта водород называли дефлогистированным воздухом, а кислород — воспламеняющимся воздухом (а не наобо­
рот) .
14
\
i
5
'
;
i
|
’
,
правилам, оказалась чистой водой. Этот опыт и его результаты освещ ены
А. Л авуазье в его докладе под названием «М емуар, в котором поставле­
на задача доказать, что вода не есть вовсе простое тело, элемент в бук­
вальном смысле этого слова, но что она мож ет быть разлож ена и вновь
воссоединена» (Lavoisier, 3, 334), представленном А кадемии н аук в нояб­
ре 1783 г. Л авуазье, еще в 1774 г. признавш ий научную несостоятельность
флогистонной гипотезы, сделал из опытов К авендиш а, П ристли и своего
правильный вывод о том, что вода представляет собой химическое сое­
динение двух газов — водорода («горючего водяного н ачала») и кислорода
(«жизненного воздуха»). Это важ ное научное достижение явилось новым
и окончательным подтверж дением лож ности флогистонной теории.
В'ода к ак продукт сгорания водорода была получена такж е ф ран ц уз­
ским ученым Г. М онжем (1746— '1818 гг.) и даж е раньш е К авендиш а
(М енш уткин, 1937, стр. 8 7 ), но его работа увидела свет только в 1786 г.
А. Л авуазье она стала известна вскоре после проведения им своего опы­
та 24 ию ня 1783 г., и он, высоко оценивая аппарат, которым пользовался
Монж, использовал его данны е вместе со своими для вы числения объе­
мов водорода и кислорода, вступаю щ их в реакцию соединения без остат­
ка. Оказалось, что на 12 объемов кислорода требуется 22,924 345 объема
водорода (см. Дорфман, 1962, стр. 171).
Зимой 1783/84 г. Л авуазье продолж ил исследование состава воды, те­
перь уж е с Ж . Менье. П еред ними бы ла поставлена задача изы скан и я
наиболее экономичных способов получения больших количеств водорода
для наполнения аэростатов. «И соверш енно естественно,— писал Л ав у ­
азье,— что мы занялись извлечением его из воды, поскольку у нас были
уже серьезные основания полагать, что он в ней содерж ится в большом
изобилии...» (Lavoisier, 3, стр. 350).
В ф еврале 1785 г. исследования были заверш ены : Л авуазье и М енье в
присутствии более тридцати учены х провели успеш ны е опыты по разло­
жению и синтезу воды в больших количествах. И з этих опытов следова­
ло, что по весу в воде содерж алось кислорода в пределах 14— 19,5% (см.
Дорфман, 1962, стр. 181, 182).
В конце X V III — н ачале X IX в. рядом исследователей было установ­
лено, что под действием электрического тока вода разлагается на свои со­
ставные части — кислород и водород. Впервые разлож ение воды было осу­
ществлено в 1789 г. с помощью электрической маш ины Дейманном и П. фон
Труствиком (Л аденбург, 1917, стр. 64). В 1800 г. А. К арлейль (1768—
1840 гг.) и В. Н икольсон разлож или воду на составные части гальва­
ническим током с помощью вольтова столба. Опыты по разлож ению воды
вскоре были повторены и усоверш енствованы в А нглии Г. Д эви (1778—
1829 гг.), в Германии И. Риттером (1766— 1810 гг.), в России В. В. П ет­
ровым (1761— 1834 гг.), без колебаний воспринявш им теорию горения Л а ­
вуазье. Опыты по электрическому разлож ению воды окончательно утвер­
дили представление о ее составе.
Т ак закончился дливш ийся многие века первый этап в вы яснении
проблемы «Что такое вода?»— этап, заверш ивш ийся утверж дением того,
что вода есть химическое соединение двух специфических газов.
В.
И. В ернадский писал о вы яснении состава воды трудам и «трех
великих натуралистов» к ак о «великом откры тии, ф актически создавш ем
новую химию и перевернувш ем все наш и представления о Космосе»
(Вернадский, 1960, стр. 217).
Следует, однако, отметить, что некоторы е весьма крупны е учены е,
и среди них Ж . Делюк, Ж . Б. Л ам ар к и Д ж . П ристли, разделяю щ ий вместо
с другими заслугу в откры тии кислорода, уж е в начале X IX в. продол­
ж али считать воду простым элементом. Т ак, Д елю к в двух м емуарах,
опубликованных в 1803 г., по-преж нем у п ы тался опровергнуть резул ьта­
ты исследований Л авуазье, утверж д ая при этом, что им противоречат
многие метеорологические явления.
П реж де чем перейти теперь к освещению истории дальнейш его и зу­
чения воды у ж е к а к химического соединения, необходимо коротко ска­
зать о вы яснении ряда ф изических свойств воды еще до того, к ак стал
известен ее состав.
В 1612 г. Г. Галилей в работе «Рассуж дение о телах, пребываю щ их
в воде» вы сказал мнение, что плавание льда и других тел в воде объ­
ясн яется только их меньш ей по сравнению с водой плотностью, а не их
формой, к ак считали перипатетики (последователи А ристотеля) в проти­
воречии с законом Архимеда. П равильность этого взгляда была подтверж ­
дена экспериментально, в частности Р. Бойлем в 1665 г. Тогда ж е у вел и ­
чение объема воды при зам ерзании было замечено голландским физиком
X. Гюйгенсом (1629— 1695 гг.). И сследования более позднего времени,
в частности эксперименты Р. Б ун зен а (1811 — 1899 гг.), показали, что
плотпость воды при 0° равна 0,999968, а льда — 0,9168 г/ см3, т. е. при
переходе воды в твердое состояние ее объем впезапно увеличивается почти
на 10% (уж е Д альтон приним ал удельны е веса воды и льда при 0° как
100 и 92).
Учеными Ф лоренции в 1666 г. было установлено сущ ествование у воды
состояния наибольш ей плотности (P artin g to n , 1951, стр. 4 0 ). Но только
сотню лет спустя, в 1772 г., после того к ак для изм ерения тем пературы
получили распространение термометры, на ш калах которы х н улевая от­
метка соответствует точке зам ерзан и я воды, Ж . Д елю к обнаруж ил, что
максимальную плотность вода имеет при тем пературе около + 4 ° по Ц ель­
сию
4-градуспая точка к ак точка наибольш ей плотности воды была н а ­
дежно установлена экспериментам и Румф орда (Б . Томпсона) (1753—
1814. гг.) в 1800 г. (там ж е) 2. При установлении в конце X IX в. по
предложению П ариж ской академии н аук метрической системы мер и ве­
сов за единицу массы — грамм была п рин ята масса кубического санти­
метра чистой воды при 4°С. В 1797— 1798 гг. были изготовлены эталоны
метра и килограмма (платино-иридиевая гиря весом, равны м весу воды
в объеме одного кубического дец им етра), приняты е в 1872 г. в качест­
ве меж дународны х прототипов меры длины и массы (Беклем иш ев, 1954).
Известно, что первый термометр (термоскоп) демонстрировал Галилей
на своих лекц и ях в 1597 г. В неся в этот термометр улучш ения, флорентинские академ ики смогли впервы е установить постоянство точки т а я ­
ния льда. К тому ж е времени относится изобретение термоскопа К. Дрсббелем (1.604 г.) и предлож ение И. Д аленсе (1640— 1707 гг.) избрать
опорными точками термометра точки таян и я льда и коровьего масла.
Во второй половине X V II в. исследованиями Р. Гука, X. Гюйгенса,
Р. Бойля, И. Ньютона, Э. Галлея, Р енальдини, заним авш ихся вопросами
термометрии, было установлено постоянство точек ки п ен ия воды и плав­
ления льда. Больш ие успехи в термометрии были достигнуты в конце
X V II— начале X V III в. ф ранцузским ф изиком Г. Амонтопом (1663—
1705 гг.). В его воздуш ном термометре за основные точки были приняты
точки кипения воды и таян и я льда. В 1724 г. голландским физиком
Д. Ф аренгейтом (1686— 1736 гг.) был изобретен получивш ий ш ирокое
применение 212-градусны й спиртовой термометр, в котором основными
точками являю тся точка плавления охлаж даю щ ей смеси (льда, воды и
наш аты ря) и точка ки п ен ия воды.
Ф аренгейту п ринадлеж ит установление того ф акта, что точка кипе­
н ия воды зависит от атмосферного давления, на основании чего им был
сконструирован гипсометрический термометр (D ictionary..., IV, 1971,
1 Партингтон в своей работе, на которую только что сделана ссылка, Делюка в числе
ученых, причастных к установлению температурной точки наибольшей плотности
воды, не называет; его имя назы вается Д. И. Менделеевым (Менделеев, 5, стр. 211).
2 Однако в 1-й части «Новой системы химической философии», опубликованной в
1808 г., Дальтон мог еще писать, что вода имеет наивысшую плотность при 38° по
Ф аренгейту (3,3° по Цельсию)
стр. 518), хотя считается, что у к а зан н а я зависимость была подмечена
впервые Д. Папеном. Ф аренгейт откры л в 1721 г. явление переохлаж де­
ния воды.
В интервале м еж ду точками зам ерзан и я и ки п ен ия воды градуирова­
ны 80-градусная ш кала в спиртовом термометре ф ранцузского ф изика
Р. Реомюра (1683— 1757 гг.), предлож енном в 1730 г., и 100-градусная
шкала в ртутном термометре шведского ученого А. Ц ельсия (1701 —
1744 гг.), изготовленном в 1742 г.
Таким образом, свойство воды зам ерзать и переходить в пар в усло­
виях нормального давления всегда при одних и тех ж е тем пературны х
уровнях, охваты ваю щ их диапазон тем ператур на земной поверхности,
в неглубоких слоях земной коры и в атмосфере, в первых десятилетиях
XVIII в. было использовано при конструировании термометров.
Предпринимались многие попы тки вы яснить сж имаемость воды. Их
безуспешность привела ф лорептинских академиков к мнению, что вода
несжимаема. Впервы е сж имаемость воды была доказана около ста лет
спустя, в 1761 г., английским ф изиком Д ж . К антоном (1718— 1772 гг.).
Его зам ечательны й эксперимент так зависел от точности измерений, что
результат, приближ аю щ ийся к современному значению степени сж им ае­
мости, вы звал серьезны е сомнения, по был подтверж ден специальной
комиссией Королевского общества (D ictionary..., II I , стр. 52). Н а кап и л­
лярное подпитие воды обратил внимание еще Л еонардо да Винчи (1452—
1519 гг.). Ф лорентинец Дж. Борелли (1608— 1679 гг.) у к азал в 1670 г. на
зависимость поднятия жидкости в капи ллярах от диаметра последних,
а механизм поднятия он видел в том, что частицы воды имеют ветви-ры ­
чаги, которыми они зацепляю тся за неровности стенок капи ллярн ы х тру­
бок и поднимаю тся до той высоты, при которой вес столба жидкости
уравнивает подъемную силу рычагов.
Вода играла роль образцового вещ ества при проведении во второй по­
ловине X V III в. калориметрических исследований петербургским академ и­
ком Г. Рихм аном (1711 — 1753 гг.), в которых принимал участие и
М. В. Ломоносов, а такж е Ж . Делюком, Д ж . Блэком, Румфордом, А. Л а ­
вуазье и П. Л апласом, ш ведским физиком И. В ильке (1732— 1796 гг.)
и другими учеными.
При определении удельной теплоемкости тел в опытах Вильке по ме­
тоду смеш ения ж идкостей и в опытах Л авуазье и Л ап л аса с прим ене­
нием предложенного ими в 1777 г. ледяного калориметра за меру тепло­
емкости приним алась теплоемкость воды. У ж е тогда было выяснено, что
вода обладает наибольш ей удельной теплоемкостью по сравнению с дру­
гими ж идкостями и твердыми телами ‘.
В 1754 г. Ж . Делю к, а в 1757 г. Дж. Б л эк обпаружш га скрытые
теплоты плавления льда и парообразования. Р езультаты своих исследо­
ваний Делю к опубликовал в 1772 г., а об исследованиях Б л эк а стало и з­
вестно семью годами позж е (хотя У атт указы вает н а какую -то п убли ка­
цию летом 1764 г.), но откры тие Д елю ка было вы раж ено в менее ясной
форме. В те ж е годы это явлепие было установлено И. Вильке. Б л эк опре­
делил в 1762 г. и величину скрытой теплоты образования водяного пара
при атмосферном давлении (Радциг, 1936, стр. 142). А. А. Радциг, к ак и
1 В 1819 г. Дюлонгом и Пти было установлено, что теплоемкость веществ зависит от
их химических свойств, и эта зависимость вы раж ается таким образом, что для эле­
ментов произведение величины теплоемкости на атомный вес равно приблизитель­
но 6,4. Дальнейшими исследованиями было установлено, что закон Дюлонга и Пти
распространяется и на химические соединения, но при этом надо брать среднюю
арифметическую атомных весов всех составных частей молекулы. Для воды имеем:
молекулярный вес — 18, число атомов — 3, средний атомный вес — 6, удельная теп­
лоемкость— 1,0, произведение удельной теплоемкости на атомный вес — 6. Следова­
тельно, высокой теплоемкостью обладают вещества, имеющие небольшой средний
атомный вес, т. е. соединения, в которых преобладает водород. Вода относится к
числу немногих таких веществ.
2
И. А. Ф едосеев
17
-»
ш
другой историк теплотехники, И. Я. Конфедератов, не приводит числового значения этой величины у Б лэка, у к азы в ая лиш ь на то, что его определение скрытой теплоты парообразования было вскоре (по-видимому, \
в 1766— 1767 гг., пиш ет К онф едератов) повторено Д ж . У аттом, получив- 1
шим число, близкое к современному (534 кал/кг\ современное значе­
ние — 539,2 к ал / кг ) . С именами Ж . Д елю ка и Д ж . Б л эк а связано и уста-|
новление скрытой теплоты таян и я льда. Д елю к в опытах со льдом зимош?
1754— 1755 гг. обнаруж ил, что тем пература сосуда со льдом, поставлен-!
ного на огонь, повы ш алась только до 0° и затем оставалась на одному
уровне все время, пока лед обращ ался в воду, несмотря на приток огня;,
(см. К удрявцев, 1956, стр. 295). Количественное вы раж ение скрытой тепЧ
лоты и в этом случае не указы вается, по можно сослаться на Дальтона,;
который, вы р аж ая скрытую теплоту таян и я льда в градусах температуры,в своей «Новой системе» определял ее 150 градусами Ф аренгейта (65° С).
К н ачалу X V III в. относится установление степени расш ирения воды,
при нагревании от точки зам ерзан и я до точки кипения. В учебнике,;
изданном в 1736 г. голландцем П. М ушенбруком, указы валось, что увели-:
чение объема воды при изменении тем пературы в указан н ы х пределах’
равно 1/26 (современное число примерно 1/23).
И это все, что было известно о воде в ж идкой ф азе к концу X V III в.
Ф изические свойства водяного п ара впервые подверглись обстоятель­
ному изучению во второй половине X V III в., но некоторые из этих свойств:
были подмечены еще в X V I—X V II вв. Выш е говорилось, что в 30-х годах
X V II в. стали отличать пар от воздуха, но только в «Оптике» И. Ньюто­
на, выш едш ей в 1730 г., была ясно вы сказана мысль, которую У. Мид­
длтон считает примером гениальности великого ученого, а именно мысль
о том, что пар легче воздуха. «И п оскольку,— писал Н ью тон,— частицы
неизменного воздуха крупнее и возникаю т из более плотны х субстанций,
чем частицы пара, отсюда следует, что истинны й воздух тяж елее пара,
а в л аж н ая атмосфера легче, чем сухая, в том ж е количестве» (Ньютон, s
1954, стр. 396). Около того ж е времени мысль о меньш ей тяж ести в о д я -;
ного пара по сравнению с воздухом вы сказы вали Д ж . Д езагю лье и ирлан­
дец Г. Иле (М иддлтон, 1969, стр. 36 и 100). Однако, зам ечает Миддлтон,
утверж дение Н ью тона было слишком смелым, чтобы быть приняты м, и на
него никто не ссы лался вплоть до 1770 г. М еж ду тем незнание того, что
водяной пар легче воздуха, сильно тормозило развитие метеорологии,
в частности вы яснение причин испарения, образования осадков, колеба­
ния атмосферного давления. Б лагодаря исследованиям Ж . Д елю ка, швей­
царца О. Соссюра (1740— 1799 гг.), Д ж . Д альтона, много занимавш ихся
вопросами метеорологий, к концу века мнение, что пар легче воздуха,
стало бесспорным, хотя соотношение их удельны х весов в таблицах Д аль­
тона 1803 и 1804 гг. было ещ е приблизительным, а именно к ак 0,7 : 1
(Д альтон, 1940, стр. 145, 146).
Опыты Д ж . У атта по изучению упругости водного пара показали,
что степень расш ирения воды, обращ аемой в пар при тем пературе кипе­
ния и нормальном давлении, определяется числом 1800, (Более точная
цифра, по его ж е данным, к ак зам ечает Радциг, около 1740; современ­
ное значение — 1670.) В аж ность этого результата исследования У атта под­
черкивается тем, что, согласно ошибочному мнению Д ж . Дезагюлье
(1729 г.) и М уш енбрука (1736 г.), из одного объема воды могло получать­
ся 14 000 объемов п ара (ф акт, показы ваю щ ий, насколько в то время
были несоверш енны и трудны изм ерения характери сти к га зо в ).
И сследования воды в твердом состоянии — льда в рассматриваемое
время были весьма незначительны , и мало что было известно о нем кро­
ме того, что он легче воды. В сведениях о льде, поды тож енны х Д альто­
ном в параграф е «О явлен и ях зам ерзан и я воды» (Д альтон, 1940, стр. 28),
указы вается, что кристаллы льда имеют углы 60° или 120° и что при
зам ерзании воды, охлаж денной ниж е точки зам ерзан и я (Д альтон добивал-
ея этого охлаж дения до 7 —8° по Ф арен гей ту), тем пература моментально
поднимается до 32°Ф (0°С).
Д остижения в изучении воды к а к вещ ества к концу V I I I в. были сле­
дующими.
1. Б лагодаря исследованиям главны м образом К авендиш а, Пристли,
Уатта и Л авуазье было установлено, что вода, счи тавш аяся многие века
простым веществом, представляет собой химическое соединение кислорода
и водорода примерно в пропорции 1 : 2 по объему.
2. Б ы ли изучены некоторые ф изические свойства воды в ее трех агре­
гатных состояниях.
Д ля воды в ж идком и парообразном состоянии были установлены сле­
дующие свойства:
1) вода в условиях нормального давления имеет наибольш ую плот­
ность при тем пературе около 4° Ц ельсия, и вес воды при этой тем пе­
ратуре был принят в конце X V III в. за эталон единицы веса;
2) под большим давлением вода может испы ты вать сж атие, но крайне
незначительное;
3) вода обладает весьма высоким капиллярны м поднятием;
4) с повыш ением тем пературы вода испы ты вает расш ирение своего
объема, достигающее примерно 0,04 от 0° до точки кипения;
5) вода в сравнении с другими ж идкостям и и твердыми телами имеет
самую высокую удельную теплоемкость, и ее теплоемкость была п рин ята
за масштаб (единицу) при измерении теплоемкостей других жидкостей,
твердых тел и газов 1;
6) вода по сравнению с другими ж идкостям и обладает наиболее высо­
кой скрытой теплотой испарения, и ее значение было определено У аттом
с хорошим приближ ением к современным данным;
7) при превращ ении воды в пар из одного ее объема образуется около
1740 объемов пара, что такж е близко к действительному соотношению;
8) водяной пар легче воздуха — ф акт, установленны й Ньютоном, но
казавшийся невероятны м до последней четверти X V III в.
О
льде сведения ограничивались почти только тем, что были опреде­
лены его удельны й вес и скры тая теплота плавления.
1 «Сейчас трудно установить,— пишет Б. И. Пилипчук,— когда было введено в науку
понятие количества теплоты, связанного с образцовым веществом — водой, и когда
этой единице было присвоено название калории» (Пилипчук, 1959). Он назывг чт
0°-нук> калорию Ренъо, 15-градусную калорию Варбурга, 20-градусную, среднюю п
другие калории, т. е. калории, употреблявшиеся с 40-х годов XIX в. Но вода как
«образцовое вещество» для тепловых измерений использовалась уж е в конце XVIII в.
Так, теплоемкости, определенные для некоторых веществ Лапласом и Лавуазье,
были даны по отношению к теплоемкости воды, принятой за единицу. При этом их
числа показывали, «сколько фунт, каждого из упомянутых тел, нагретой до 75°
стостепенного термометра, охлаж дался до 0°, может испускаемым из себя теплотвором растопить льду. Фунт воды, в сем случае, растопляет фунт льда и сия-то мера
принята выше за единицу» (Щеглов, 1830, стр. 65). Историк теплотехники И. Я. Кон­
федератов, говоря об исследовании Уаттом процесса парообразования (1764—1767 и
1773—1774 гг.), замечает, что в то время единицы измерения количества тепла —
калории — еще не существовало (Конфедератов, 1969, стр. 107). Другой историк теп
лотехники, А. А. Радциг, касаясь истории тепловых исследований в первой трети
XIX в., пишет, что «единица тепла — калория — была установлена уже давно (по
отношению к рассматриваемому им времени,— И. Ф.), хотя и без той точности,
которая принята в современных определениях калории» (Радциг, 1936, стр. 176).
Я. М. Гельфер в книге «История и методология термодинамики и статистиче­
ской физики» (М., 1969) пишет, что предложение принять за единицу измерения
тепла удельную теплоемкость воды принадлежит современнику Блэка Р. Кирвану,
а наименование этой единицы «калория» «было введено значительно позже, в
1852 г., по предложению Ф авра и Зильбермана» : (стр. 37). Что касается термина
«калория», то, возможно, он действительно введен Фавром и Зильберманом, кото­
рые в своей статье «Исследования о количествах теплоты, выделенных при химиче­
ских и молекулярных действиях» (Annales de chimie de physique», 3me serie, t. XXXIV,
mars 1852) писали, что они, как п все физики, принимают в качестве единицы теп­
ла то его количество, которое нагревает 1 грамм воды на 1 градус, «и которая на­
зывается единицей тепла или калорией (calorie)» (стр. 385).
2*
19
И З У Ч Е Н И Е ВО Д Ы
К А К Х И М И Ч ЕС К О ГО С О Е Д И Н Е Н И Я
СОСТАВ ВОДЫ
Мы видели, что в опытах К авендиш а для образования воды требова­
лось соединение 423 объемов водорода и примерно 200 объемов кислоро­
да. По данным опытов М онжа и Л авуазье, это объемное отнош ение со­
ставляло 23 к 12. У Ф уркруа, Воклена и Сегена на 205,2 части водорода
приходилось 100 частей кислорода (Л аденбург, 1917, стр. 54). И наче говоря, согласно указан ны м опытам, образование воды происходило при
отнош ении объемов кислорода и водорода примерно к ак 1 : 2. Ч то касается
весовых отношений, то, к ак указы валось, из опытов Л авуазье и Менье
следовало, что на образование воды требовалось от 14 до 19,5% кислорода
от его общего веса с водородом.
П редстояло вы яснить, каковы ж е точные объемные и весовые отнош е­
н и я меж ду кислородом и водородом, образующ ими воду, и всегда ли они
одинаковы. Р азум еется, подобные вопросы относились не только к воде,
но и ко всем химическим соединениям. И стория химии показы вает, что
правильны е ответы на эти вопросы могли быть получены только исходя
из атомистических представлений о строении материи.
П редставление о дискретности материи, вы сказанное и оформленное
у ж е в определенную натурфилософскую систему ещ е атомистами древ­
н о с т и — Л евкиппом (приблизительно 500—440 гг. до н. э.), Демокритом
(460—370 гг. до п. э.), Эпикуром (311—270 гг. до н. э.), наш ло своих
приверж енцев и продолжало развиваться в эпоху В озрож дения и в после­
дую щее время в трудах многих ученых. Венцом разви тия атомно-молеку­
лярной теории в химии явились созданные в 1860-х годах периодическая
система химических элементов Д. И. М енделеева (1834— 1907 гг.) и тео­
р и я химического строения А. М. Б утлерова (1828— 1886 гг.). «Химики
X V III в ек а,— пиш ет А. Л аденбург,— в общем, каж ется, относились до­
вольно благосклонно к атомистическим воззрениям» (Л аденбург, 1917,
стр. 5 0 ), а в конце X V III — начале X IX в., по словам Д ж . Д альтопа,
«возможность сущ ествования различны х агрегатны х состояний тел приве­
ла к почти общ епринятому предположению, что все тела состоят из бес­
конечного числа м ельчайш их частиц, проявляю щ их то более сильную, то
более слабую силу взаимного притяж ен и я, назы ваемую сцеплением. Эти
атомы постоянно окруж ены тепловой атмосферой, которая своей отталки­
ваю щ ей силой препятствует соприкосновению частиц» (см. Л аденбург,
1917). Следует сказать, что химики и ф изики, особенно после откры тия
в 1757 г. Д ж . Блэком скрытой теплоты парообразования, теплоту счи­
тали некой тончайш ей м атериальной невесомой субстанцией (названия:
огпенная материя, калорик, теплород, теп л отвор). Именно тем, что мель­
чайш ие частицы, окруж енны е теплородом, не соприкасаю тся друг с дру­
гом, объясняли сокращ ение объема вещ еств при их охлаж дении, т. е.
считали, что это сокращ ение происходит за счет вы ж им ан ия теплоты из
промеж утков м еж ду частицами.
П рименение атомистики к рассмотрению химических явлений принад­
леж и т преж де всего Д альтону, хотя он и имел нескольких предш ествен­
ников. В осприняв от Нью тона взгляд на атом к а к на неделимую частицу,
Д альтон для того, чтобы применить атомистическую теорию к химии,
долж ен был сформулировать ряд принципов, касаю щ ихся к а к самого ато­
ма, так и взаим ны х отнош ений атомов различны х элементов. Его хими­
ч еская атомистика, слож ивш аяся в основных чертах к 1804 г., может
быть вы раж ена несколькими полож ениями.
1.
М атерия состоит из тверды х неделимых и неразруш им ы х атомо
о круж ен ны х «неуловимым флюидом» теплоты, причем «какие бы очерта­
н и я или форму пи имел твердый атом отдельно, будучи окруж ен атмос­
20
ферой, он долж ен быть ш арообразным» (Д альтон, 1940, стр. 4 4 ). Объем
атмосферы упругих флюидов (газов) в 1—2 тыс. раз превыш ает объем
частицы в ж идком или твердом состоянии.
2. Все атомы каж дого газа имеют одинаковую величину, но «нет та­
ких двух разны х флюидов, которые совпадали бы по величине своих ч ас­
тиц при одинаковы х тем пературе и давлении» (там ж е, стр. 58). Следо­
вательно, одинаковые объемы различны х газов содерж ат различное число
атомов. Сославш ись на образование водяного п ара из двух объемов водо­
рода и одного объема кислорода, к ак это было точно установлено в 1805 г.
совместными опытами Ж . JI. Г ей-Л ю ссака (1778— 1850 гг.) и А. Гумбольд­
та (1769— 1859 гг.), Д альтон говорит о вероятности того, что «в двух
объемах водорода имеется то ж е количество частиц, что и одном объеме
кислорода» (там ж е, стр. 54).
3. Но если атомы различны х вещ еств различны по величине, то, зн а­
чит, они различны и по весу.
4. Ч астицы подверж ены действию двух противоположных, имеющ их
всеобщий характер сил — силы п ри тяж ен и я и силы отталкивания. По­
следняя сила связана с действием тепла, которое, постоянно окруж ая
атомы всех тел, «не дает им притянуться до фактического соприкосно­
вения» (там ж е, стр. 4 3 ). Но при этом «атомы одного рода не отталки­
вают атомов другого рода, а только атомы того ж е рода» (там же,
стр. 142).
В ж идкостях, наприм ер в воде, говорит Д альтон, «силы п ри тяж ен и я
и отталкивания действуют чрезмерно мощным образом, но в приблизитель­
но равной степени» (там ж е, стр. 46).
5. Атомы разны х видов вступаю т в соединения меж ду собой по закону
простых кратны х отношений.
Следует еще добавить, что вместе с законом просты х кратны х отно­
шений действует закон постоянства состава химических соединений, уста­
новленный ф ранцузским химиком Ж . Л. Прустом (1754— 1826 гг.), соглас­
но которому всякое данное соединение всегда имеет один и тот ж е состав
образующих его атомов.
Руководствуясь законом кратны х отнош ений, Д альтон впервы е вы чис­
ляет атомные веса ряда элементов. Но для того, чтобы вычислить отно­
сительные веса входящ их в соединение частиц, необходимо знать опреде­
ленные правила, позволяю щ ие определять, сколькими частицами тот и
другой элемент участвует в соединении. И в реш ении этой задачи Д аль­
тон пользуется ошибочным «законом простоты». Так, в соответствии с
этим законом он считал, что если известно только одно соединение двух
элементов, то оно долж но содерж ать по одному атому каж дого элемента.
В качестве первого прим ера, «подтверждающего» это правило, он приво­
дит воду, известное в то время единственное соединение кислорода и
водорода (перекись водорода была откры та только в 1818 г.). По отно­
шению весов соединяю щ ихся газов и приним ая атомный вес водорода за
единицу, Д альтон определяет атомный вес кислорода равны м 7. Д альтон
впервые ввел знаки для изображ ения химических элементов. Так, водород
имел зн ак ©, а кислород О, и вода обозначалась как ©О (круж ок с точ­
кой и просто к р у ж о к ). Таким образом, согласно Д альтону, вода обра­
зуется из соедипения одного атома водорода с одним атомом кислорода,
но так к ак при этом требую тся два объема водорода и один объем кис­
лорода, то отсюда следует, что в каж дом объеме водорода имеется в
2 раза меньш е частиц, чем в равном объеме кислорода.
То, что для образования воды требуется один объем кислорода и два
объема водорода, впервые было установлено совместными опытами А. Гум­
больдта и Ж . Гей-Л ю ссака, о чем они сообщили в начале 1805 г. Про­
должая заним аться определением объемных отношений других газов, об­
разующих химические соединения, Гей-Л ю ссак на основании своих опы­
тов и опытов других химиков приш ел в 1808 г. к заклю чению о простых
2!
объемных отнош ениях газов, вступаю щ их в химические соединения. В мемуаре, опубликованном в 1809 г., Гей-Л ю ссак писал: «1. Взаимодействие
газообразны х вещ еств происходит всегда в наиболее простых отнош ениях,
так что с одним объемом газообразного вещ ества всегда соединяется та­
кой ж е объем, либо двойной или самое большее тройной объем другого
газообразного вещ ества. 2. Видимое сгущ ение, которое испыты ваю т газы |
вследствие взаимного соединения, находится такж е в просты х отнош ениях |
к объему каждого из них» (см. Ф аерш тейн, 1961, стр. 30).
I
Т аким образом, атом истическая теория кроме закона Д альтона о весо- f
вы х отнош ениях еще более ясно и убедительно подкреплялась законом j
Гей-Л ю ссака об объемных отнош ениях. Но именно Д альтон, основопо- \
лож ник атомистической химии, встретил откры тие Гей-Л ю ссака отрица- [
тельно и даж е вы сказал сомнение в точности результатов проведенны х I
им опытов. Так, например, об отношении объемов водорода и кислорода \
при образовании воды он писал, что самые точные измерения, которые t
он когда-либо производил, дали отношение не 2 к 1, а 1,97 к 1.
j
С праш ивается, почему откры тие Г ей-Л ю ссака встретило у Д альтона |
отрицательную реакцию ? Дело в том, что оно вступало в противоречие |
с некоторыми полож ениями атомистики Д альтона. П редставление Гей- |
Л ю ссака об объемах, писал Д альтон, могло бы считаться правильным, [
если бы в одинаковы х объемах всех газов содерж алось равное число \
атомов, т. е. частицы различны х газов были бы равной величины. Н о'[
так ая гипотеза, продолж ал Д альтон, сначала казав ш ая ся ему правильной, \
была им отброшена, поскольку опыт показы вает, что, наприм ер, при со- [
единении двух объемов водорода и одного объема кислорода получается I
не один объем водяного пара, к ак должно бы быть при равенстве частиц f
в равны х объемах, а два объема. О бъяснить это можно только тем, пола- |
гал Д альтон, что в двух объемах водорода содерж ится столько ж е частиц, |
к ак и в одном объеме кислорода (напомним, что элементарную частицу |
воды Д альтон представлял к ак соединение одного атома водорода с одним |
атомом ки слород а). Объяснение двойного объема соединения по отноше- j
нию к объему кислорода расщ еплением последнего в ходе реакции н а две |
части не могло быть допущ ено, поскольку оно противоречило бы принци-1
пу неделимости атомов.
.
Т аким образом, закон Г ей-Л ю ссака находился в явном противоречии |
с представлением о том, что частицы различны х газов различны по ве­
личине или находятся друг от друга на различны х расстояниях, а из
второй его части столь ж е явно следовало, что деление частиц при хи- ■
мическом соединении газов все ж е происходит.
И менно эти два полож ения явились основанием появивш ейся в 1811 г. 1
гипотезы итальянского ученого А. Авогадро, разреш ивш его возникш ие f
противоречия меж ду законам и весовых и объемных отношений.
?
Гипотеза Авогадро основана на двух постулатах.
|
1. Д авая теоретическое объяснение заклю чений Гей-Л ю ссака, Авогад- f
ро формулирует закон объемов. Он считает единственно приемлемым |
предположение, что «число интегральны х молекул всегда одно и то же i
в одинаковы х объемах любых газов или всегда пропорционально объемам» |
(см. Бы ков, 1970, стр. 28) при одинаковы х давлениях и температурах, t
Заметим, что по терминологии Авогадро интегральны е молекулы — I
это молекулы в современном понимании, состоящ ие из элементарны х I
молекул, т. е. из атомов.
I
2. О бъясняя, почему при соединении одного объема кислорода с дву- f
м я объемами водорода получаю тся два объема водяного пара, Авогадро L
выдвигает другое фундам ентальное предполож ение, согласно которому |
«молекулы, составляю щ ие какой-нибудь простой газ ... образованы не из [
единичной элементарной молекулы, а из некоторого числа таких молекул, |
объединенны х в одну благодаря притяж ению » (см. там же, стр. 30). I
22
Таким образом, Авогадро, вопреки мнению Д альтона, вы сказал убеж ­
дение в том, что и атомы одного и того ж е простого газа могут при­
тягиваться друг к другу и образовывать молекулы, способные к деле­
нию при химических реакциях. П озж е такие молекулы были названы
Ш. Дюма ф изическими атомами (см. Бы ков, К рицман, 1972, стр. 123).
В соответствии со своей гипотезой Авогадро писал, что «интеграль­
ная молекула воды будет состоять из полумолекулы кислорода и моле­
кулы, или, что то ж е самое, двух полумолекул, водорода» (Бы ков, 1970,
стр. 30).
В современном изображ ении реакц ия образования воды, согласно Аво­
гадро, долж на идти по схеме
2Н2 + 0 2
Н40 2
2Н20 .
Закон объемных отнош ений и теория Авогадро давали простой метод
определения атомных и молекулярны х весов по отношению плотностей
тазов. «Например, числа 1,10359 и 0,07321,— писал А вогадро,— вы раж аю т
плотность кислорода и водорода, если принять плотность воздуха равной
единице; отнош ение ж е этих двух чисел показы вает, следовательно, от­
ношение меж ду массами двух равны х объемов данны х газов; это ж е самое
•отношение вы разит, согласно предлож енной гипотезе, отношение масс их
молекул. Т ак, масса молекулы кислорода будет приблизительно в 15 раз
больше массы молекулы водорода» (см. Ф аерш тейн, 1961, стр. 39). Ис~
ходя из у казан н ы х весов кислорода и водорода и им ея в виду деление н а­
двое первоначально образую щ ейся молекулы воды, Авогадро определяет
молекулярный вес воды числом 8,5
^
j
или, точнее, 8,537. З ам е­
тим, что т а к а я масса молекулы воды соответствует массам кислорода и
водорода (15 и 1), приняты м Авогадро для их молекулярного состояния,
■тогда к ак м олекулярны й вес воды, определяемы й ныне числом 18,016,
соответствует весам кислорода и водорода (16 и 1,08) в их атомном
состоянии.
А.
Ампер, вы сказавш ий в 1814 г. взгляды , весьма близкие к взглядам
Авогадро, приним ал частицы кислорода и водорода состоящ ими из четы ­
рех атомов и считал, что вода состоит из частицы водорода и получастицы кислорода (Н4О2). Однако гипотеза А вогадро—А мпера еще долго,
более четы рех десятков лет, не получала должного признания. Т ак, из­
вестный ш ведский химик И. Берцелиус, под сильным влиянием которого
шло развитие химии в 1810— 1830-х годах, п ризн авая закон объемов, от­
вергал понятие молекулы простых газов.
Берцелиус, к а к известно, ввел в 1814 г, применяемые и ныне буквен­
ные символы обозначения элементов. Этими символами в соответствии
с законом объемных отнош ений Берцелиус формулы молекулы воды писал
как Н 20 или НО. Не п ризн авая молекулы водорода Н 2, но имея в виду
стремление водорода соединяться с другими элементам и преимущ ественно
двумя атомами, Б ерцелиус ввел понятие двойного атома и обозначал его
знаком Н (буквой Н, перечеркнутой н а одной трети высоты сн и зу).
Бы ло бы излиш не здесь останавливаться на атомно-молекулярны х
представлениях других химиков и ф изиков того времени, достаточно ска­
зать, что единства взглядов не было по многим коренны м вопросам хи- „
мической теории. «В 50-х годах,— писал Д. И. М енделеев,— одни прини­
мали 0 = 8, другие О = 16, если Н = 1. Вода для первых была НО, пере- (
кись водорода НОг, для вторых, к а к ныне, вода Ш О, перекись водорода (
Н2О2 или НО. Смута, сбивчивость господствовали»7)Возникла неотлож н ая
необходимость согласования взглядов на основе определенной химической |
теории. Д ля этой цели в 1860 г. в К арлсруэ состоялся меж дународны й
конгресс химиков, имевш ий большое значение для дальнейш его развития
атомно-молекулярной теории, идеи которой были залож ены Авогадро и ^
23
плодотворность которы х была убедительно доказана трудами ряда хими­
ков и ф изиков в 4 0 —50-х годах, особенно ж е трудами С. Канниццаро.
С.
К анниццаро принимает следующ ие веса атомов и молекул, учас
вую щ их в образовании воды: Н = 1, Н 2 = 2, 0 = 16, О2 = 32, откуда мо­
лекулярны й вес воды сравнительно с атомным весом водорода получает­
ся равным 18. Весовое отношение водорода и кислорода в воде приблизи­
тельно как 2 : 16 было установлено в течение X IX в. различны ми мето­
дами многими исследователями.
В заклю чение раздела об изучении состава воды к ак химического
соединения остановимся на вопросе об изотопном составе воды.
И сторик химии отметил, к ак в начале 1930-х годов хим ическая мысль
«была потрясена» откры тием и получением тяж елого водорода и тяжелой
воды (Ф рицман, 1935, стр. 108), а В. И. Вернадский тогда ж е писал, что
это «величайш ее откры тие в истории воды... может быть поставлено наряду
с открытием ее химического состава в 1781 — 1783 гг.» (В ернадский, IV,
1960, стр. 273).
А нглийским физиком Ф. Астоном (1877— 1945 гг.) было установлено,
что кислород представляет собой смесь изотопов. В 1931 г. немецкий
ф изик Р. М екке точными измерениям и установил, что действительное
содерж ание изотопа кислорода О18 в отнош ении к изотопу О16 значитель­
но больше, чем считалось.
В озникла необходимость пересчета атомны х весов, поскольку с 1906 г. \
атомные веса элементов относились к весу кислорода. При этом обнару­
ж илось, что м еж ду атомными весами водорода, определенными спектро-[
граф ическим и химическим методами, сущ ествует больш ая разница, кото-1
р ая могла быть объяснена, к ак предполож или ам ериканские физики^
Р. Б ёр д ж и Д. М енцель, только сущ ествованием изотопа водорода с мас-j
сой 2 и в количестве один атом Н 2 на 4500 атомов Н 1. Г. Ю ри, Ф. Б ри квед и Г. М эрфи, впервьГе в 1932 г. получивш ие водород Н 2, или дейтерищ(D ), с атомным весом 2,01341+ 0,00018, установили его концентрациюкак 1 : 4500. Тогда ж е Э. У ош берн и Г. Ю ри зам етили изменение ф изи-J
ческих констант воды в связи с различны м содерж анием в ней изотопов!
водорода. Д ля воды с плотностью 1,0014 они определили температуру?
зам ерзан и я 1,05°, тем пературу ки п ен ия 100,02°. Впервые практически?
чистая т я ж ел ая вода (с содерж анием всего 0,01 % обычной воды) в коли-j
честве 0,12 м л была получена в 1933 г. ам ериканскими учены ми Г. Льюи-;,
сом и Р. М акдональдом. По их определениям константы тяж елой воды?,
оказались равны м и: плотность 1,1056, тем пература зам ерзания + 3 ,8 ° С,;,
тем пература ки п ен ия при нормальном давлении 101,42°С.
■
В 1934 г. был открыт третий изотоп водорода — Н \ тритий ( Т ) .!
В связи с сущ ествованием трех изотопов водорода (Н 1, Н 2, Н ?) и'шести изотопов кислорода (от 0 й до О19), из которы х изотопы О 14, О 15^
и О 19 не встречаю тся в воде в зам етны х количествах, природная вода:
рассм атривается к ак смесь различны х модификаций соединения водорода;
с кислородом с процентным участием каж дой модификации, согласно'
табл. 1 (Д итрих, 1962, стр. 46).
|
СТРУКТУРА
и свойства
воды
Д ж . Д альтону, по-видимому, первому принадлеж ит попы тка объясне-f
н и я одной из аномалий воды — расш ирения объема воды при переходе ■
ее из ж идкой ф азы в твердую . , Оп объяснял это явление различны м ?
пространственным располож ением молекул в воде и во льду. Слои воды
в элементарном объеме Д альтон представляет располож енны ми в квадра-г
тах (рис. 1, .7), а слои льда — в ромбах (рис. 1, 2). В первом случае,
соответствующ ем состоянию наибольш ей плотности, частицы следую щ его;
по высоте слоя заполняю т пром еж утки ниж ележ ащ его слоя (рис. 1, 3), '^
а во втором случае, поскольку пром еж утки в слоях меньш е, частицы
24
ff Т а б л и ц а
Молекулы
воды
НгЮ 1'
Н2Ю 18
Н2Ю1Т
Н‘Н20*е
Н‘НгО'8
1. Изотопный состав природной воды
% от
всей воды
% от
т я ж ел о й
воды
Соответ­
ствие
со д е р ж а­
нию в
м орской
воде
73,5
14,7
11,8
0,022
Mg
Са
К
N
Н*Н20 17
93,73
0,20'
0,04
0,082
0,00006
М олекулы
воды
Н 220
16
Н з Ю 18
Нг20 17
% от
всей воды
0',00001
0,000003
0,000000006
0,000000001
% от
тя ж ел о й
ВОДЫ
0,003
0,001
0,000002
0,0000003
Соответ­
ствие
содержа*’
нию в
морской
воде
А
V
Hg
Ап
не могут углубляться в ниж ний слой и долж ны лож иться выш е (рис. 1—4 ).
По подсчетам Д альтона, в первом случае в одном и том ж е объеме частиц,
будет на 6 % больше, чем во втором. Но поскольку льдом задерж ивается
при зам ерзании 2 % воздуха, то и оказы вается, что удельны й вес льда
составляет 92% удельного веса воды. Н е следует слишком подчеркивать
неправдоподобие этого объяснения: в свое время, при незнании действи­
тельного строения воды и льда, оно, очевидно, казалось правдоподобным.
Стремление химиков и ф изиков вы яснить причины некоторы х анома­
лий воды уж е в самом начале X IX в. приводит к мысли о сложной ф изи­
ческой природе воды. Т ак, ф ранцузский химик А. Ф уркруа в своей книге
«Система химических знаний» (1801 г.) вы сказы вает, хотя и не очень
ясно, предположение, что вода представляет собой смесь частиц трех ее
фазовых состояний.
В озникновение в 1830— 1831 гг. п онятия полимерии в органической
химии способствовало развитию взгляда о полимерности молекул воды.
К концу X IX в. появляю тся теории, в которы х делаю тся попы тки объяснить физические свойства воды, ее аномалии представлением о воде
как о растворе льда, к ак о смеси гидроля Ш О и льдоподобных молекул
различной степени ассоц и и рован н ости — (НгО)г, (Н 2 0 ) з и т. д. Посколь­
ку строение кристаллической реш етки льда еще не было известно, в фор­
муле льдоподобной молекулы (НгО)гс числу п приписы вались разны ми
исследователями различны е значения. В работе «Теория сцепления»
(1884 г.) ам ериканский учены й Г. У айтинг принимал, что в таю щ ем льде
твердые (ледяны е) частицы составляю т 50—75% , в зам ерзаю щ ей воде —
около 50% , в кипящ ей — около 33% . Годом позж е датский хим ик Ю. Том­
сен вы сказал мнение, что молекулы воды в 2 р аза тяж елее молекул во­
дяного пара. О ком плексны х водных м олекулах писал в 1891 г. Г. Вернон,
считая, что они представляю т собой тетрагидроли (НгО)-}, в то время как
формула простейш их водных молекул (Н гО )2- Вернон у к азал на необыча й­
но высокую тем пературу ки п ен ия воды, которая, по аналогии с подобны­
ми ей по молекулярной структуре соединениями водорода НгТе, НгЭе ч
H2S, долж на бы быть на 180° ниж е действительной, т. е. вода долж на бы
кипеть при —80°. Из рис. 2 видно, что и зам ерзание воды происходит пт>и
ненормально высокой температуре. О бъяснение этих аномалий усм атри­
валось в явлении ассоциированности молекул.
Э.
Рентген, разви вая в работе 1892 г. представление о воде к а к о
насыщенном растворе молекул льда (Н гО )п в гидроле, концентрация
которого (раствора) повы ш ается с пониж ением тем пературы , в связи с
составом воды рассм атривал зависимость ф изических свойств воды от тем­
пературы и давления. Д остиж ение водой наибольш ей плотности при н а­
гревании от 0 до 4° выводилось им к а к результат противоборства двух
процессов: структурного уплотнения и теплового расш ирения воды.
25
c^)(§b
Р и с. 1. Структура
по Дж. Дальтону
воды,
Выяснению строения воды на молекулярном уровне, представляемого
в виде совокупности агрегатны х (льдоподобных) и мономерных («истин­
но ж идких») частиц, были посвящ ены так ж е работы В. Р ам зая и
Д. Ш ильдса (1893 г.), В. Сезарленда (1900 г.), Г. А рмстронга (1 9 0 8 г .),
Ж . Дюкло (1912 г.), Г. Т ам м ана (1913 г.) и ряда других исследовате­
лей. В работах первы х трех авторов делается попы тка количественного
определения соотнош ения молекул разного рода. Так, Сезерленд, рассмат­
ривавш ий воду к ак бинарную смесь ди- и тригидролей, наш ел, что при
0° она содерж ит 37,5% , при 20° — 32,1% , при 100° — 21,7% тригидрольны х молекул и что только при критической тем пературе (по определе­
ниям того времени — около 370°) вода состоит из чистого дигидроля.
В аж ной особенностью теории Г. Армстронга было то, что в ней одновре­
менно рассм атривались хим ия воды и хим ия растворов. По его мнению,
вода явл яется равновесием (Н гС ^ге^иН гО , которое растворяемы м вещ ест­
вом наруш ается в сторону (Н 20)ге->-гаН20. М олекулы НгО он назы вает
гидронами, способными образовывать различны е полимеры, но вода со­
стоит преимущ ественно из гидронов, количество которы х повы ш ается с
возрастанием температуры .
Согласно Дюкло, лед и вода состоят из сильно полимеризованны х мо­
лекул, причем д ля льда п равно от 6 до 12, вероятнее всего 9. Т акое
значение п он выводит из определения молекулярного веса льда (ледо­
вых ассоциатов) М, исходя в своих расчетах, с одной стороны, из изме­
н ен и я расш ирения воды в зависимости от давления, а с другой — из изм е­
н ен ия сж ати я воды в зависимости от тем пературы . Расчеты показы ваю т,
что М > 1 6 4 , но < 2 1 8 , т. е. м олекулярны й вес льда определяется величи­
ной, промеж уточной м еж ду М = 162, соответствующ ей формуле (НгО)д, и
М = 216, соответствующ ей формуле (НгО) 12. Р асчет Там м ана приводит его
к заклю чению , что степень полимеризации воды п не меньш е 6 и что
вода п редставляет собой равновесную систему ш ести полимеров НгО.
В 1926 г. Там м ан приш ел к тому ж е заклю чению , что и Дюкло в 1912 г.,
а именно, что молекулы растворенного в воде обыкновенного льда имеют
ф ормулу (Н гО )9, причем концентрация их составляет 22% (у Дюкло 2 0 % ).
В заклю чение рассмотрения гидрольны х теорий воды укаж ем еще на
появивш ую ся в 1933 г. работу индийского ф и зи ка Р. Рао, в которой он,
исходя из ан али за рам ановы х полос в спектре воды, рассматривает ее
как смесь моно-, ди- и тригидролей с процентны ми соотнош ениями при
различны х тем пературах согласно табл. 2. М аксимум плотности воды
при 4° объясняется наибольш им числом дигидролей, более компактных,
чем тригидроли.
Из числа структурны х моделей молекулы воды («первичной водяной
капли») назовем модели Р. Рейнике (1930 г.) и К. Белли нга (1931 г.),
представляю щ ие собой, в соответствии с гексагональной системой кри ­
сталлов льда, кольца, в которых ш есть гидролей объединяю тся в (НгО) 626
“С
Рис. 2. Точки кипения и
замерзания воды в сравне­
нии о другцми соединения­
ми водорода
Но в те ж е годы на смену гидрольным появились принципиально но­
вые теории воды, исходящ ие из представления о сущ ествовании в воде
ближнего порядка в располож ении ее молекул. Н аиболее разработанной
; из них, полнее других учиты ваю щ ей накопивш иеся к тому времени теореI тические и экспериментальны е данны е о воде, яви лась опубликованная
в 1933 г. в Англии, а в 1934 г. и в СССР стереоструктурная теория
i английских физиков Д ж . Б ерн ал а и Р. Ф аулера. Но раньш е, чем говорить
о теории Б ер н ал а и Ф аулера, отметим некоторы е важ н ы е успехи в и зуче­
нии строения вещ ества, давш ие возможность более глубоко проникнуть
в в структуру воды.
Первые десятилетия XX в. ознаменовались созданием учения о слож ­
ной структуре атома, признанием того, что он состоит из полож итель­
но заряженного протонного ядра, окруж енного электронами, несущ ими
отрицательные заряды , причем в нейтральном атоме число электронов в
оболочке точно соответствует числу протонов. Электроны движ утся вокруг
ядра на определенных уровнях по различны м орбитам, образуя сф ери­
ческие облака, при этом число оболочек электронного облака и число
электронов в каж дой оболочке для атома каждого элемента строго опре! деленно. Т ак, в атоме водорода имеется лиш ь одна оболочка с единствен: вым электроном, а в атоме кислорода — две оболочки: внутренн яя с
: двумя электронами и внеш н яя с шестью электронами. Наибольш ую
’ устойчивость электронной структуры имеют элементы с 2, 10, 18, 36, 54 и
156 электронами, так назы ваем ы е инертны е газы (гелий, неон, аргон,
• криптон, ксенон, радон ).
В 1912— 1916 гг. ам ериканским физиком Г. Лью исом и немецким фи\ зиком В. Косселем была создана теория электронной валентности ато| мов, объяснивш ая природу и механизм химической связи. Согласно этой
Т а б л и ц а 2. Доли ассоциатов в воде при различных температурах
(по Р. Рао, 1933)
Вода
Тип м о лек у л
н 2о
(Г Ь О Ь
( Н 20 ) з
Л ед
0'
41
59
0”
4°
38°
19
58
23
20
59
21
29
50
21
98*
36
51
13
\
За/гт сс/а
—
' N
Р и с. 3. Схема образования молекулы воды
+
+
О
1,515 Л— »-
а
б
в
Р и с . 4. Распределение зарядов (а), электронные орбиты (б) в молекуле воды и гео­
метрия молекулы воды в парообразном состоянии (в)
теории, сущ ность химического соединения друг с другом атомов элемен­
тов состоит в их стремлении к устойчивым электронны м оболочкам, при­
чем наиболее активное участие в образовании химических связей прини­
мают электроны внеш них оболочек. У стойчивость электронной конф игу­
рации может достигаться двум я способами: 1) отдачей или приобретением
одного электрона — в этом случае образуется так н азы ваем ая ионная
связь; 2 ) попарны м соединением электронов, т. е. взаимообменом ими,
при котором они занимаю т вакантны е места на внеш них орбитах соеди­
няю щ ихся атом ов,— в этом случае образуется так н азы ваем ая ковалент­
н ая связь, гораздо более сильная, чем ионная. В случае образования
молекулы воды НгО имеет место ковален тн ая связь (рис. 3 ).
По причине несимметричного распределения полож ительного и отри­
цательного зарядов молекула воды приобретает полярны й характер, т. е.
относится к числу диполей, с чем связано и ее треугольное строение,
доказанное теоретически и экспериментально. К ак установлено Р. Милликеном в 1932 г., образую щ иеся в молекуле воды два полюса с поло­
ж ительно заряж ен н ы м и ядрам и атомов водорода и два полюса отрица­
тельно зар яж ен н ы х двух необобщ ествленных пар электронов атома кисло­
рода располагаю тся по верш инам тетраэдра (рис. 4,а). Три ядра молекулы
воды окруж ены десятью электронами, движ ущ им ися попарно по вы тя­
нутым орбитам (два электрона — вблизи ядра кислорода) (рис. 4,6).
Г еометрия молекулы воды, установленная ещ е в 20—30-х годах и все
врем я уточняем ая, п редставляется в таком виде (рис. 4 ,в). У казанп ы е
на этом рисунке меж атомны е расстояния газовы х молекул в м олекулах
льда увеличиваю тся до значений: ОН близко к 0,99 А, Н —Н — 1,62 А,
а угол НОН составляет 109,5°.
М олекула воды, хотя в целом электрически нейтральна, к ак и в сяк ая
п олярн ая молекула, обладает постоянным электрическим моментом, при­
том наиболее значительны м в сравнении с дипольными молекулами других
ж идкостей. В 1919 г. М. Иона наш ел величину его равной 1,87 дебая
(дебай = 1018 э.—с. ед. см) (Д ебай, 1931, стр. 104).
Б лагодаря наличию у молекул воды большого дипольного момента,
они в электрическом поле ориентирую тся в определенном направлении,
вследствие чего вода обладает такж е наибольш ей у ж идкостей диэлектри­
ческой постоянной, или диэлектрической проницаемостью, равной при
28
комнатной тем пературе около 80° по сравнению с диэлектрической по­
стоянной вакуум а, принимаемой за единицу, из чего следует, что в воде
взаимное п ритяж ение или отталкивание двух заряж ен н ы х частиц проис­
ходит с силой, составляю щ ей 1/80 той силы, с которой притягивание и
отталкивание м еж ду ними происходит в вакууме.
Немецкий ф изик Ф. А уэрбах в книге «Семь аномалий воды» (А уэр­
бах, 1919) в числе других аномалий назы вает и ненормально высокую
диэлектрическую постоянную воды. В ы сокая оастворительная способность
воды в значительной мере связан а с наличием у нее необычайно большой
диэлектрической постоянной.
Выдающимся событием в области ф изики явилось откры тие в 1895 г.
В. Рентгеном (1845— 1923 гг.) Х -лучей с длиной волнь^0,06—20 А. Одним
из важнейш их результатов исследования рентгеновских лучей было обна­
ружение М. Л ауэ (1879— 1960 гг.) и его сотрудниками в 1912 г. д иф рак­
ции их кристаллической реш еткой, что привело вскоре к созданию рентге­
ноструктурного анализа, позволяю щ его определять не только в кристал­
лах, но и в ж идкостях взаимное располож ение атомов. Естественно,
рентгеновский анализ был прим енен к исследованию кристаллов льда.
Начиная с 1917 г. рядом исследователей были получены рентгенограммы
кристаллической реш етки льда. Особенно ценные результаты дали иссле­
дования Д. Д еннисона (1921 г.), В. Брэгга (1922 г.), В. Б арн еса (1 9 2 9 г.).
Брэгг наш ел, что в кристалле льда каж ды й атом кислорода окруж ен
четырьмя атомами водорода, а каж ды й атом водорода находится м еж ду
двумя атомами кислорода, т. е. в кристалле льда к аж д ая м олекула воды
использует свои четы ре вспомогательные связи (см. Ф рицман, 1935,
стр. 68). Но что такое «вспомогательная связь»? Это связь, которая
ныне н азы вается водородной. Н а проявление это1£ связи было впервые
указано русскими хим икам и Н. Н. Бекетовы м в 1877 г. и М. А. И льинОТШ~в 188Т г. Затем о ней под разны м и названиям и писали многие
химики. П редставление о сущ ности этой связи ввели в литературу ам е­
риканские химики Л атим ер и Родебуш . Они писали в 1920 г.: «Согласно
терминологии Л ью иса свободная п ара электронов одной молекулы воды
оказывает с достаточной силой влияние на водород, удерж иваем ы й парой
электронов другой молекулы воды, чтобы связать две молекулы вместе.
Структурно это можно себе представить следующим образом:
Н
Н :О :Н :О
Н
Такая ком бинация может не ограничиваться двумя или трем я молеку­
лами. В действительности ж идкость может состоять из больших агрегатов
молекул, непреры вно ломаю щ ихся и изм еняю щ ихся под влиянием тепло­
вого движения. Приведенное объяснение равносильно вы сказы ванию , что
водородное ядро, удерж и ваясь м еж ду двум я октетами, образует слабую
«связь»... Если наш е представление об ассоциации воды правильно, то
это значит, что водородное ядро может удерж и ваться м еж ду двумя кис­
лородными октетами силами, подчиняю щ имися закону Гука, т. к .’«расстоя­
ние для этого подходящ е» (см. Батуев, 1941). В одородная связь потому и
имеет это название, что она присущ а только водороду, атом которого
может соединять два атома, входящ их в состав разны х молекул или одной
и той же молекулы. В одородная связь возникает главны м образом м еж ду
атомом водорода и атомами наиболее электроотрицательны х элементов,
К которым в первую очередь относятся кислород, азот, фтор, хлор и не­
которые другие элементы. В воде, следовательно, водородная связь долж ­
на проявляться в наибольш ей степени. В одородная связь — связь уп оря­
дочивающая. Эта упорядоченность и была констатирована в рентгеногра­
фических исследованиях воды, проведенны х в 1930— 1931 гг. Г. Мейером,
Г. Стюартом и Э. А мальди в интервале тем ператур от 2 до 98°.
29
f
В одородная связь — причина многих аномальны х свойств воды.
Ч то касается энергии водородной связи, то, согласно эксперим ентам ,
она равна 3 — 10 к к а л / м о л ъ и в сравнении с вандерваальсовы ми сила­
ми и силами химической (ковалентной) связи занимает промеж уточное
полож ение, определяемое приближ енно соотношением 1:10:100 (Химия.
1971).
Ко времени создания Берналом и Ф аулером их теории воды необыч­
ность многих ее свойств заставл ял а предполагать наличие у воды опре­
деленной структурной упорядоченности, причиной которой явл яется водо­
родная связь. В самом деле, к ак уж е говорилось, вода имеет ненорм аль­
но высокие тем пературы ки п ен ия и зам ерзания. П ри зам ерзании ее плот­
ность вместо того, чтобы увеличиваться, ум еньш ается, и м ея м аксимальное j
значение при 4°С. П ри плавлении льда теплоемкость воды скачкообразно j
увеличивается более чем в 2 раза — с 0,49 до 1,009 кал/г. Скры тые I
теплоты плавления льда и испарения воды такж е аномальны. Д иэлектри- j
ческая постоянная воды ненормально высока. При обычных тем пературах i
вода — ж идкость, тогда к а к все гидриды элементов, близких к кислороду i
в периодической системе (СН4, N H 3, H F, Р Н 3, S H 2 и НС1), вещ ества S
газообразные.
|
Ч и стая вода — очень плохой проводник электричества, поскольку ее |
молекулы чрезвы чайно слабо распадаю тся н а ионы: и з одного м иллиарда
молекул диссоциации подвергаю тся всего одна-две молекулы. Но изучение !
ионов воды показало ненормально высокую степень их подвиж ности !
(иона Н + — 3 2 ,5 -10“4 см/сек и иона О Н - — 17,8• 10—4 см/сек).
Гидрольные теории не могли дать удовлетворительное объяснение при­
чин наличия у воды указан н ы х и других аномальны х ф изических свойств.
П ри построении своей теории Б ерн ал и Ф аулер принимаю т треуголь­
ную форму молекулы воды с радиусом, равны м 1,38 А, т. е. равны м по­
ловине расстояния м еж ду ближ айш им и молекулами во льду, определенно­
го В. Барнесом в 1929 г. в 2,76 А. Д алее, они считаю т, что в воде, к а к и
во льду, имеет место четверн ая координация молекул, т. е. к аж д ая моле­
кула благодаря водородной связи окруж ена четы рьм я другими м олекулами,
составляя с ними индивидуальную ячей ку из пяти молекул; но дальний
порядок, имею щ ийся во льду, в воде отсутствует. П редполож ение, что во­
да не явл яется жидкостью с плотной упаковкой частиц, наприм ер типа
ртути, во-первых, подтверж дается рентгенографически, во-вторых, тем, что,
если бы вода имела структуру плотной упаковки, ее плотность р авн ял ась
бы не единице, а 1,84 г/см?. А н али зируя кривы е рассеяни я рентгенов­
ских лучей водой и другими вещ ествами, Б ерн ал и Ф аулер установили
большое сходство кривы х рассеяни я воды и тридимита (одной из трех мо- ;
диф икаций кристаллического крем незем а) и приш ли к выводу, что во льду ,
и в воде четверная координация осущ ествляется подобно таковой в три- :
димите, т. е. четы ре молекулы, окруж аю щ ие пятую , располож ены по вер- j
ш инам тетраэдра (рис. 5 ). Однако такую форму координации они допус- f
каю т только для тем ператур ниж е 4°, поскольку полагаю т, что значитель- j
ное уменьш ение объема воды от точки таян и я до 4° не мож ет быть объ- [
яснено разупорядочением структуры льда, которое, по их мнению, долж но
вести не к уменьш ению , а к увеличению объема. К ак зам ечает О. Я. Са­
мойлов, «такое утверж дение, вообще говоря, неверно» (Самойлов, 1957,
стр. 44). Но Б ерп ал и Ф аулер считаю т необходимым предполож ить, что
от точки тая н и я структура воды преобразуется в другую модификацию
кристаллического кремнезем а — структуру кварца, являю щ ую ся преобла­
дающей в интервале тем ператур от 0 до 220°. С труктура кварц а отлича- ,
ется от структуры льда-тридимита тем, что в ней при расстоянии меж ду
ближ айш ими молекулами 2,76 А расстояние м еж ду данной молекулой и I
молекулами второй координационной сферы ум еньш ается с 4,5 до 4,2 А,
что и объясняет уменьш ение объема воды от точки тая н и я до точки м ак­
симальной плотности, от которой эф ф ект теплового расш и рен ия жидкости
30
к начинает преобладать над эффектом ее сж ати я в результате перехода
1 структуры в другую форму. Н аконец, в интервале 200—340° вода стано: вится аммониеобразной, т. е. переходит в структуру с плотной упаковкой
: идеальной жидкости.
Итак, согласно Б ерн алу и Ф аулеру, сущ ествую т три основные формы
; воды: вода I — ледо-тридимитообразная, свойственная низким температу' рам (до 4°); вода II — кварцеобразная, преобладаю щ ая при обычных
' температурах; вода I I I — ам мониеобразная, преобладаю щ ая при высоких
/ температурах, не доходящ их н а 15—20° до критической (374°). С измене­
нием температуры эти формы непреры вно переходят друг в друга, но
жидкость явл яется гомогенной при всех тем пературах и лиш ь средние
■ взаимные располож ения молекул в большей или меньш ей степени напо: минают воду I, II и II I.
:
Результатом перехода весьма аж урной структуры воды I в несколько
менее аж урную структуру воды II явл яется уменьш ение объема воды II
; или увеличение ее плотности, за которым следует увеличение объема
: нормального порядка, особенно для воды II I , в которой эффект сж атия
при переходе к плотноупаковочной структуре подавляется эффектом тер­
мического расш ирения.
В свете своей теории воды Б ерн ал и Ф аулер рассматриваю т природу
ионной гидратации, оказы ваю щ ей глубокое влияние на ж идкость. И зуче­
ние свойств растворов показало, что эффекты , производимые ионами на
воду, заклю чаю тся в увеличении или уменьш ении к а к молекулярного
сцепления, так и правильности структуры воды. В связи с этим Берналом
i и Фаулером вводится представление о структурной тем пературе, которая
увеличивается в случае больших ионов и ум еньш ается в случае малых
, ионов. В отнош ении этих эффектов ионы Н+ и ОН- являю тся аном аль­
ными. Эта аномалия, а такж е их крайне вы сокая подвижность дают ав­
торам основание вы двинуть новое представление о механизм е переноса
ионов. В ы сокая подвижность ионов Н+ и О Н - объясняется ими тем, что
ион НзО+ не стремится уд ерж ать свой добавочный протон и мож ет при
; благоприятных конф игурациях двух молекул воды перенести его путем п е­
рескока (с временем около 6,5 -10-13 сек) на другую молекулу. Таким об­
разом, в то врем я как другие ионы долж ны сами проходить через воду,
ионы Н+ и ОН- двигаю тся по принципу эстафеты, при котором необходи­
мо только небольшое смещ ение протонов.
Бернал и Ф аулер н азы вали 11 основных свойств воды и ионных рас~
творов, которые частью количественно (6 ), частью качественно (5) объ­
ясняет их теория «в хорошем согласии с экспериментом» (B ernal, Fow ­
ler, 1933).
Принципиально новое представление о структуре воды, развитое Б е р ­
налом и Ф аулером, явилось основой ее дальнейш его изучения.
Рентгенографические исследования С. К атцова (1934 г.) и особенно
Дж. М органа и Б. У оррена (1938 г.) подтвердили четверную координа­
цию молекул воды, которая, по К атцову, сохраняется и при тем пературе
90°, хотя и с меньш ей упорядоченностью в располож ении молекул (см.
Самойлов, стр. 44). Тот ж е характер радиального распределения молекул
воды был наблю даем в рентгеноотруктурны х исследованиях ж идкой воды,
проведенных в 1962 г. и позж е М. Д. Дэнфордом, Г. А. Л еви и др. Т ет­
раэдрическая упорядоченность в структуре воды п рин ята в опубликован"
ной в 1948 г. двухструктурпой теории Л. Х олла и в выдвинутой впервые
в 1946 г. О. Я. Самойловым теории структурно-однородной модели, изло­
женной в его монографии «Структура водных растворов электролитов и
гидратация ионов» (1957).
О. Я. Самойлов обращ ает внимание на большую аж урность кристал­
лической реш етки льда I, имеющей много пустот, причем их разм еры даж е
превышают разм еры молекул. П оскольку структуры льда и воды принима­
ются идентичными, эта аж урность считается характерной и для воды.
31
Р и с. 5. Тетраэдрическая координация
молекул в кристалле льда, действитель­
ная, по Дж. Берналу и Р. Фаулеру, и
для воды
Р и с. 6. Схематическое изображение
кластерной модели воды Г. Фрэнка и
В. Вэна
С повыш ением тем пературы пустоты слегка разм ы ты х тепловым движ е­
нием льдоподобных каркасов заполняю тся молекулами, утративш ими свои
водородные связи. А такие молекулы, несомненно, сущ ествую т в ж идкой
воде. К ак выяснено главны м образом исследованиями советского ф изика
Я. И. Ф ренкеля (1945), имеются два рода тепловых движ ений частиц
жидкости: колебания и вращ ательны е качан и я около некоторых полож е­
ний равновесия и скачкообразные перем ещ ения из одного полож ения рав­
новесия в другое. Второй вид движ ения, назы ваем ы й трансляционны м,
и является, по Самойлову, причиной того, что с повыш ением тем пера­
туры молекулы воды выходят из полож ений равновесия, попадаю т в пус­
тоты льдоподобпых структур и остаются там, не входя в водородные
связи с окруж аю щ ими их молекулами, до тех пор, пока не вы нуж даю тся
трансляционны м движ ением перем еститься в новое полож ение равповесия.
В ремя трансляционного скачка составляет около 10~13 сек.
Таким образом, основу теории О. Я. Самойлова составляю т идея струк­
турно-однородной модели воды и теория трансляционного движ ения ее
дюлекул с заполнением пустот (или переходом в другие узлы каркасной
р еш етк и ). '
Т еория О. Я. Самойлова позволяет качественно объяснить основные
аномалии свойств воды. Вот как, например, объясняется автором макси­
мум плотности воды: «Существование у воды м аксимума плотности можно
связать с тем, что при увеличении тем пературы (скаж ем , от 0°) в воде,
с одной стороны, усиливаю тся колебания молекул около полож ения р а в ­
новесия в структуре и соответственно растет эффективны й радиус моле­
кул, а с другой стороны, усиливается трансляционное движ ение и все
больше молекул попадает в пустоты. Первое обстоятельство приводит к
увеличению объема, второе — к уплотнению . Сочетание этих двух, проти­
вополож ны х тенденций и обусловливает сущ ествование максимума плот=
ности. П онятно, что все это происходит н а фоне постепенного разм ы ва­
н ия структуры льда с ростом тем пературы — наруш ением тепловым дви­
ж ением п орядка в располож ении молекул» (Самойлов, 1957, стр. 68).
В последующие годы теоретическая разработка проблемы строения во­
ды ш ла преимущ ественно в русле основной идеи о пространственной уп о­
рядоченности молекул воды, об их четверной координации, причем экспе­
риментальны е исследования дали новые подтверж дения правильности этой
32
идеи. Но были вы сказаны и другие представления о структуре воды, в ко­
торых четверная координация молекул не явл яется доминирующим прин­
ципом.
В 1948 г. немецкий ф изикохим ик А. Эйкен опубликовал работу, в ко­
торой представления о ж идкой воде основываю тся на модели молекуляр­
ных ассоциатов из 2 —8 молекул НгО. В ж идкой воде при определенных
тем пературны х условиях происходит образование смеси из восьми-, четы ­
рех- и двучленны х агрегатов и одиночных молекул. Д вух- и четы рех­
членны е ассоциаты сущ ествую т в виде цепочек, а восьмичленные — в
форме зам кнуты х треугольны х призм. Последние и з-за наличия в них по­
лостей имеют относительно большой объем и являю тся основой образова­
н ия кристаллической реш етки обычного льда. Соотношение ассоциатов в
воде приводится в табл. 3.
Т а б л и ц а 3. Мольные доли ассоциатов, по А. Эйкену
t, "С
0
20
60
80
Vi
0,0500
0,0810
0,1620
0,2095
V2
V4
Vs
0,3500
0,4335
0,5290
0,5440
0,3000
0,3080
0,2610
0,2225
0,3000
0,1794
0,0482
0,2338
И звестны й немецкий океанолог Г. Д итрих в своей «Общей океано­
графии» (немецкое издание — 1957 г.), касаясь представлений о воде, при­
водит лиш ь теорию Эйкена и на ее основе объясняет свойства воды; сле­
довательно, теории, относящ иеся к типу гидрольиы х теорий, не утратили
популярности. К гидрольным представлениям о воде прим ы кает появив­
ш аяся в 1957 г. так назы ваем ая кл астерн ая модель Г. Ф рэнка и В. Вэна,
а в 1967 г. — модель кольцевы х систем М. Аджено. Согласно теории
Ф рэнка и Вэна, в воде возникаю т участки (рои, кластеры ) с вы сокораз­
витыми водородными связям и из 12— 150 молекул, чередуясь с участками,
где этих связей почти или вовсе нет. П оскольку врем я сущ ествования
упорядоченны х областей мало ( 10-10 — 10~п сек), то они получили н азва­
ние «мерцающих кластеров» (см. Синюков, 1971, стр. 11). П редставление
о кластерной модели дано на рис. 6. Н а рис. 7 п оказаны кольцевые
структуры м ельчайш их агрегатов воды, по М. Аджено образуемые с по­
мощью водородных мостиков. В озникновение таких структур объясняется
Аджено тем, что в молекуле воды могут проявляться не четыре, а только
две водородные связи. Вода, согласно рассматриваемой модели, представ­
ляется к а к равновесная в каж ды й данны й момент система различны х
кольцевы х агрегатов, представленны х на рис. 7.
А налитические обзоры работ последних лет имею тся в монографии
А. М. Б лоха (1969), в указан ной работе В. В. Синюкова, в труде ам е­
риканского геохимика Р. Х орна (1972), из которого нами заимствовано
графическое изображ ение различны х моделей структуры воды (рис. 8 ).
К аж дое из рассмотренны х выш е представлений о воде явилось опре­
деленным шагом в познании ее структуры . Но, к а к говорит Р. Хорн,
структура ж идкой воды остается неизвестной. «Н евозможность,— пиш ет
он,— определить структуру воды с помощью эф ф ективны х современных
методов исследования, позволивш их разобраться в структуре так и х чрез­
вычайно слож ны х биомолекул, к ак Д Н К и миоглобин, долж ны м образом
предупреж дает нас о том, что мы имеет дело с необычайно сложной си­
стемой» (Хорн, 1972, стр. 2 2 ). Создание теории агрегатного строения во­
ды, удовлетворительно объясняю щ ей, и не только качественно, но и коли3
И. А. Федосеев
33
чественно, ее ф азовы е изм енения и все ее сущ ественные свойства, остает­
ся важ ной задачей науки.
Коротко об исследованиях льда.
«О твердом состоянии воды известно меньш е, чем о двух других (по
трудности и зу чен и я)...»,— писал Д. И. М енделеев в 1869 г. в главе «О воде
в природе и ее физических свойствах» первого издани я «Основ химии»
(М енделеев, V, 1947, стр. 86). В аж ны е результаты в изучении льда были
получены в начале XX в. П ервостепенное значение здесь имели преж де
всего исследования американского ф изика П. Б ридж м ена, главная работа
которого опубликована в 1912 г., и немецкого хим ика Г. Там мана, ос­
новные исследования и статьи которого относятся к 1909— 1914 гг. Им
принадлеж ит откры тие пескольких модификаций льда. Н ы не их известно
восемь (Ш умский, 1955). Л ед I — это обыкновенный лед, устойчивый в
нормальны х условиях. Ш есть модификаций — это льды, соответствующ ие
высоким давлениям , от 2 до 50 тыс. атмосфер, и з них льды I I и I I I
были откры ты в 1900 г. Тамманом, а льды IV —V II — в 1912— 1946 гг.
Бридж меном. Все льды высокого давления имеют плотность, большую
плотности льда I. Так, по современным данны м при 0° С плотность льда
II равна 1,2, льда I I I — 1,1 г / с м 3, а льда V I — почти в полтора раза боль­
ш е плотности льда I. Это обстоятельство, очевидно, должно представлять
собой важ н ы й фактор разруш ения горных пород в случаях, когда при сня­
тии вы соких давлений плотные льды превращ аю тся в обычный лед, у в е­
личиваясь в объеме. П ри некоторых условиях д авления лед V мож ет су­
щ ествовать до тем пературы + 0 ,1 6 ° С, лед V I — до тем пературы + 8 1 ,6 ° С,
лед V II — даж е до + 2 0 0 ° С («горячие льды »). Восьмой разновидностью
льда явл яется его низкотем пературная модификация, полученная в 1944 г.
К ёнигом путем конденсации водяного п ара в вакуум е при тем пературе
около —80° С *.
З н ан и я о водяном паре, добытые исследованиями X V III в., все более
расш ирялись и углублялись. В первой трети X IX в. водяной пар и зу­
ч ался Д альтоном, Гей-Лю ссаком, Араго и Дюлонгом и ам ериканскими фи­
зикам и. Эксперименты производились в пределах давлений п ара от
1/561 атм у Г ей-Л ю ссака до 24 атм у Д. Араго и П. Д ю лонга и в интер­
вале тем ператур от 100 до 224°; результаты этих опытов явились основой
для ф ормул,_вы раж аю щ их связь меж ду температурой насыщ енного п ара
и его упругостью . Но поскольку сведения о п арах в первые десятиле­
тия X IX в. оставались неполными и недостаточно точными, новые обшир­
ные исследования водяного п ара были проведены в 40-х годах ф ран ц уз­
ским ф изиком и химиком А. Реньо (1810—1878 гг.). Им была изучена
зависимость упругости водяного п ара от тем пературы в интервале от —30
до + 2 2 0 ° С. В 60-х годах немецкий ф изик Г. Ц ейнер на основе данны х
Реньо дал систематическое излож ение теории паров и составил обширные
таблицы их свойств, которыми пользовались в термодинамических расче­
тах вплоть до н ачала XX в. (Радциг, 1936). В 30-х годах X в. в резуль­
тате проводивш ихся во многих странах исследований водяного п ара при
высоких тем пературах на меж дународны х конф еренциях были утверж д е­
ны таблицы опорных точек для основных термодинамических величин в о ­
ды и водяного пара. В СССР М. П. В укалович составил такие таблицы
до тем пературы 700° С и давления 300 атм.
И зучение критического состояния двух ф аз вещ ества — ж идкой и газо­
образной, начатое ф ранцузским учены м К ан ьяр де ла Туром (1822 г .), про­
долж алось многими учеными, в том числе Д. И. М енделеевым. В 1861 г.
он ввел понятие «температуры абсолютного кипения» (названной в 1869 г.
английским учены м Т. Эндрюсом «критической температурой, при кото1 В 1970 г. сообщалось («Science», 167, № 3914), что при конденсации чистого водя­
ного пара в специальной вакуумной камере при очень низком давлении и темпера­
турах ниже 100° К наблюдалось формирование тонкого слоя (до 0,3 мм) амфорного
льда со средней плотностью около 2,32 г/см3.
34
н
Т
i
— о — н— о —н
\
о
.о
F K 'Ч'Н/
/ н
н
I
Х
I
н
I
н — о — н —о —
1
/
X
н
УСх н УС
"^ ^ 1 ГУСч гУС н УС
\ н/
н
н
\/
\/
о— н— о
Л
ff^ N i
I
I
О.
.0 '
н
>С"
Н
/
/ 0^
\ /
о
/ \
Н
н
/
\
н
\ /
о
/ \
Н
н
\
о—н—о
/\
н
н
н
/
/\
Р и с. 7, Кольцевые системы молекул в жидкой воде, по М. Аджено
А
Л
А
П П
U U
Г Y Y
XXX
)
й
оОо.
оо°
°°о°
о о о
5
Р и с. 8. Основные теории структуры воды, по Р. Хорну (1968)
1 — кристаллическая
р еш етка л ьда-1; 2 — к р и стал л и ч е ск и е реш етки , о тл и чаю щ и еся от льда-1;
3 — и с к а ж е н н а я и л и р а зр у ш е н н а я реш етка л ьда-1; 4 — беспорядочн о св я зан н ы е м о л е к у л ы
воды ; 5 — м оном ерны е м о леку лы воды
аГ
/
Т а б л и ц а 4. Некоторые аномальные свойства воды, по Г, Свердрупу,
М. Джонсону и Р. Флемингу (Хорн, 1972) (с добавлением графы
«Численное значение»)
Свойства
Т еп лоем кость
Ч ислен н ое зн ач ен и е
Ж и дкости
1,00 к а л /г - г р а д
(15° С).
П а р а н асы щ енного
0,487 к а л /г - г р а д
{100° С)
С равнение с другим и
вещ ествам и
Р оль в ф и зи чески х и био­
л оги ч ески х яв л е н и я х
Н аиболее в ы со к ая сре­
ди всех тверд ы х и ж и д ­
к и х вещ еств, за и склю ­
чени ем N H 3
У м ен ьш ает п редел ы тем п е­
р ату р н ы х кол ебан и й ; п ер е­
нос теп л а водн ы м и теч е­
н и ям и очень в ел и к; спо­
собствует сохранен ию п о­
стоянной
тем п ературы
тел а
С к р ы тая теп л о та
плавления
79,7 к а л / г
Н аиболее вы со к ая , за
и склю чен и ем N H 3
Т ерм остати рую щ и й эф ф ект
в точ ке за м е р за н и я , обу­
словл ен н ы й
поглощ ени ем
и л и вы делени ем скры той
теп л оты
С к р ы тая теп л о та
испах^ения
539 к а л / г (100° С)
Н аиболее вы со к ая
всех вещ еств
Высокое зн ач ен и е скры той
теп л оты и сп ар ен и я край н е
в аж н о д л я
теплового и
водного п ерен оса в атм о ­
сфере
Т епловое р асш и ­
рение
П оверхн остн ое
н атяж ение
74,64 д и н / с м (0° С)
62,61 д и н / с м (80е С)
Р а с тв о р я ю щ ая
способность
Д и э л е к тр и ч еск ая
п о сто я н н а я
Э лек тр о ли ти че­
с к а я ди ссо ц и а­
ция
Л ьда
74,6 (0° С)
Ж и д кости
81,0 (20° С)
П а р а н асы щ ен ного
1,007 (145° С)
К о н ц ен тр а ц и я Ш- и
О Н - р а в н а 1 *10—7
(р Н = 7 )
П р о зр ач н о сть
Т еплопроводн ость
Л ьда
5,6-10_3 кал/(см,'
•с е к -г р а д ) (0° С)
Ж и д кости
1,43-Ю -з (0°С)
1,54« 10 -3 (45° С)
П а р а н асы щ енного
5,51 -10—5 (100° С)
из
Т ем п ература
м акси­
м ал ьн ой
п лотн ости
у м ен ь ш ае тся с повы ш е­
нием солен ости; д л я
чи стой воды равн а 4° С
Д л я чи стой и разб авл ен н о й
м орской
воды м акси м ум
п лотн ости н аб л ю д аетс я п ри
более вы сокой тем п ер ату ­
ре, чем тем п ер ату р а з а ­
м ер зан и я ;
это
свойство
и гр ает в а ж н у ю роль в ре­
гул и р о ван и и
расп р ед ел е­
н и я тем п ер ату р ы и вер ти ­
к ал ь н о й зон ал ьн о сти озер
Н аиболее вы сокое
в сех ж и д костей
из
В аж но
для
ф и зи ологи и
к л етки ; о п ред ел яет н еко­
торы е поверхн остн ы е я в л е ­
н и я , образован и е и свой­
ства кап л и
К а к п рави л о, р аств о р я­
ет
больш ин ство в е ­
щ еств и в больш их ко­
л и ч ествах , чем д руги е
ж и д к о сти *
Я вно св я зы в ает м е ж д у со­
бой ф и зи чески е и биологи­
чески е я в л е н и я
Д л я чи стой воды н а и ­
более в ы со к ая и з всех
ж и д костей
И м еет н аи бол ьш ее зн ач е­
н и е д л я п о вед ен и я н ео р га­
н и чески х растворен н ы х ве­
щ еств, т а к к а к о п редел яет
и х ди ссоци аци ю
Очень м ал а
Н ей тр ал ь н о е вещ ество
О тносительно вел и к а
С ильно п огл о щ ает
лучи­
стую энергию
в и н ф р а­
красн ой и у л ь тр аф и о л ето ­
вой о б л астях ; в види м ой
ч а сти сп ектр а отм ечается
отн осительн о м ал о е и зби ­
р ател ьн о е поглощ ен и е, п о­
этом у
«бесцветна»;
осо­
бенности п огл о щ ен и я в а ж ­
н ы д л я ф изиол оги ческих
и биологических явл ен и й
Н аи более в ы со к ая
в сех ж и д костей
из
О сновную роль и гр ает в
п роц ессах м ал ого м а с ш т а ­
ба, н ап р и м ер в тех, кото­
ры е п р о и сх о д я т в ж и вы х
к л етк ах , но д л я м о леку ­
л я р н ы х п роцессов о казы ­
вается
го р азд о
в аж н е е ,
чем
вихревая
п роводи ­
м ость
* И з ч и сл а откры ты х в п осл едн и е годы н овы х н ео ж и д ан н ы х свойств воды отм етим весьм а
вы сокую способность паров воды р аств о р ять п ри 400° С п р акти ч ески нераствори м ы е в н ор­
м ал ьн ы х у с л о в и ях так и е в ещ ества, к а к AIs0 3, Fes0 3, СаСОз (см. Ю хневич, 1973).
рой: «а) ж идкость не сущ ествует и дает газ, не переходящ ий в ж идкость,
несмотря на увеличение давления, Ь) сцепление = 0 и с) скры тая теплота
испареш ш = 0» (М енделеев, V, стр. 291). По последним данны м парам ет­
ры критического состояния системы вода — пар равны: тем пература
374,15° С, давление 225,65 атм (при более высоких давлениях сосущество­
вание воды и п ара невозмож но).
С каж ем немного об изучении некоторы х других свойств ж идкой воды.
К ак отмечалось, Д ж . К антоном была доказана в 1761 г, сж им аемость
воды под давлением. Первые точные изм ерения сж имаемости воды были
произведены в 1847 г. А. Реньо, причем было установлено, что с повы ш е­
нием тем пературы от 0° коэффициент сж имаемости ум еньш ается; однако
дальнейш ие исследования показали, что это происходит только примерно
до 60°, а затем коэффициент сж имаемости воды, к ак и других ж идкостей,
возрастает (М енделеев, V, стр. 178).
Многими учеными исследовалось расш ирение воды при нагревании.
Подробный обзор этих исследований дан Д. И. М енделеевым в 1891 г. в
его статье «Изменение плотности воды при нагревании». Н а основании
собственных опытов, проводивш ихся им с 1861 г., и опытов других исследователей Д. И. М енделеев предлож ил в 1891 г. ф ормулу для определения
плотности воды в зависимости от тем пературы в пределах от — 10° до
+ 200°. Следует сказать, что вода обладает свойством оставаться при определенных условиях ж идкой при очень низкой температуре: согласно
опыту ш вейцарского ф и зи ка JI. Д ю фура (1861 г.) — при —20° С, а ам е­
риканские исследователи обнаруж или в 1916 г. в глинисты х грунтах пезамерзш ую воду с температурой —78°С.
В язкость воды в интервале тем ператур от 0 до 30° под влиянием дав­
лен и я и зм еняется аномально: она в отличие от вязкости других жидкостей
не увеличивается, а уменьш ается.
В заклю чение этого параграф а приведем таблицу осповных аном аль­
ных свойств воды, имеющ их исклю чительно важ пое значение в процессах,
происходящ их в природе, в том числе в гидросфере Земли (табл. 4 ).
З Н А Ч Е Н И Е В О Д Ы В П Р И Р О Д Н Ы Х П РО Ц ЕССА Х
Б ез воды нет ж изни. Бесспорность этого часто повторяемого полож е­
ния очевидна. Но рассмотрим его конкретнее.
Действительно, вода составляет подавляю щ ую долю веса ж ивотны х и
растительны х организмов. Ещ е Эмпедокл вы сказы вал предположение, что
кровь и мясо ж ивотны х состоят из равны х по весу количеств четы рех
элементов, а в костях первоэлементы находятся в соотношении Ч2 огня,
' / 4 земли и */4 воды. П риведем некоторые сведения о процентном со?
держ ании воды (по весу) в организме человека, ж ивотны х, в растениях
(D uval, 1962, стр. 9 ). Тело взрослого человека, в зависимости от возра­
ста, содержит 58—66% воды, его кровь — 79% . Органы и части человече­
ского тела содерж ат следующие процентны е количества (в % ) воды в ок­
ругленны х числах: почки — 83, сердце и легкие — 79, киш ечник — 77, мы ­
ш ечн ая ткань — 76, кож а — 72, печень — 70, хрящ и — 55, ж и р — 30, ске­
лет — 22, зубы — 10.
Ч астично вода поступает в организм человека с пищей. В целом в те­
ле ж ивотны х содерж ание воды несколько более высокое, чем в теле чело­
века. У рыб и моллюсков оно повы ш ается до 76% , а в медузах доходит
до 95% . В потребляемы х человеком продуктах животного и растительно­
го происхож дения вода составляет округленно следующие количества (в % ):
говядина ж и р н ая — 53, постная — 76, телятина — 78, свинина ж и р н ая —
47, постная — 72, куриное яйцо — 74, треска — 82, форель — 80, коровье
молоко — 87, баклаж ан ы — 92, свекла — 88, морковь — 89, белая кап у ­
ста — 94, огурцы — 98, ды ня — 89, арбуз — 94, помидоры — 91, карто37
/
!
^
I
;
'■
ф ель — 78, белый гриб — 90, свеж ий пш еничны й хлеб — 34, груш и, ябло­
ки, сливы — 85. Потребность организма в воде удовлетворяется приемом
пищ и и напитков, но некоторая доля воды образуется в организме за
счет сгорания водорода, т. е. соединения его с вдыхаемым кислородом.
Что касается образования кислорода, то уж е определенно известно,
что кислород атмосферы — продукт разлож ени я воды, а не углекислого
газа в процессе фотосинтеза, производимого растениями. Это мнение, вы ­
сказанное рядом учены х еще в середине X IX в. и положенное А. Н. Бахом
(1857— 1946 гг.) в основу предлож енной им в 1896 г. схемы фотосинтеза
(И стория биологии..., 1972, стр. 445), в 1940-х годах стало научны м ф а к ­
том. Схематически реакц ия при фотосинтезе идет по уравнению
H20 + C 0 2 -j- световая энергия = 0 2 -(- (НСОН).
Н апример, образование молекулы сахара упрощ енно может быть пред­
ставлено так:
6Н20 + 6С02 = СбН120 6 + 6 0 2.
П рименение метода мечены х атомов (О 18) позволило показать (В ино­
градов и Тейс, стр. 56) ', что вы деляю щ ийся при фотосинтезе кислород
явл яется кислородом воды, а не углекислого газа.
Н 20 16 + C 0 21S = 0 218 + (НС018Н).
Т аким образом, без воды не мож ет быть и ды хани я — первого и непре­
менного условия ж изпи.
Б лагодаря воде, ее ф изическим и химическим свойствам на Зем ле по­
яви лась ж изнь. Д. И. М енделеев показал в 1877 г. возможность абиоген­
ного образования углеводородов при действии воды на карбиды, вы разив
эту реакцию уравнением:
3FemCn + 4mHaO = TOFeeOi + СзпНвт ,
где т и п — обычно целые числа, соответствующ ие количествам атомов в
монокристалле карбида. Считается, что древние мелководные моря явились
колыбелью возникновения ж изн и в ее простейш их формах. Б л агод аря к р у ­
говороту воды происходило постепенное накопление в первичных морях
самы х разнообразны х производных углеводородов до той степени концент­
рации, к а к а я была необходима для возникновения ж изни.
«Именно вода гидросферы ,— утверж дает А. И. О парин,— яви лась той
обязательной, незаменимой средой, в которой происходило формирование
наиболее слож ны х органических соединений, послуж ивш их в дальнейш ем
материалом для построения тел ж ивы х существ» (Опарин, 1957, стр. 177).
По поводу места происхож дения ж изни м нения учены х расходятся.
О на могла возникнуть и в море, и на суше. В пользу первой возможно­
сти имеется, в частности, тот веский аргумент, что ж идкости (кровь,
пот, слезы) не только морских, но и всех сухопутных ж ивотны х соле­
ные, причем ж идкость простейшего беспозвоночного, трески, лягуш ки и
человека по составу растворенны х в ней солей близка к морской воде.
«В ероятно,— говорит английский астроном М. Овенден,— первые подвиж ­
ны е одноклеточные сущ ества развились в море, так к а к отдельному ор­
ганизм у легче приобрести подвижность в воде, чем на суше» (Овенден,
1 9 6 5 ,стр. 8 0 ).
Биолог М. М. К амш илов считает, что ж и зн ь зародилась в морской
среде только что 400 млн. лет назад, когда «слой озона закры л доступ к по­
верхности Земли коротковолновому ультрафиолетовому излучению ... соз­
дались предпосылки к выходу организмов из воды на сушу» (К амш илов,
1 Образование выделяющегося в атмосферу молекулярного кислорода из Н20 , а не из
С 02 в том же году было показано такж е С. Рубеном и М. Каменом (см. К лауд и
Джибор, 1972, стр. 74).
38
1974, стр. 4 6 ). Но другие учены е склоняю тся к тому, что ж и зн ь воз­
н икла в земноводных ландш аф тах, затем распространилась н а океан, а
ещ е позж е и н а суш у. К. К. М арковым подобная точка зрения вы раж е­
н а в следую щ их словах: «Носителем древнейш ей ж изн и был определен­
ный комплекс условий географической среды. Ж и зн ь возникла там, где
взаимодействовали литосфера, гидросфера и атмосфера. Родина ж изн и —
дно мелких лагун, в л аж н ая поверхность пород, отдельные мелкие водое­
мы, в л аж н ая кора вы ветривания, вероятно, все это в пределах приэкваторной зоны» (М арков, 1960, стр. 198). Географ Ф. Н. М ильков считает,
что «больше всего доводов в пользу земноводного варианта» возникно­
вения ж изп и (М ильков, 1970, стр. 148). Но какой бы вариант — морской
или земноводный — ни считать наиболее вероятны м (скорее всего, оба они
имели место, к ак это и следует из вы сказы ван ия К. К. М ар к о ва), неос­
поримо то, что вода яви лась непременны м условием возникновения и р аз­
вития органической ж изн и на наш ей планете.
В свете сказанного убедительно звучит не раз приводим ая В. И. В ер­
надским ссы лка на ам ериканского физиолога JI. Гендерсона, который «не
только доказал неразры вную связь воды с проявлениям и ж изни, но уста­
новил, что среди бесчисленных известны х химических соединений поло­
ж ение воды исклю чительное. Это соединение в силу своих физических
и химических свойств наиболее благоприятно сущ ествованию ж изни. Н и
одно из известны х химических соединений не может с этой точки зрен и я
даж е издалека быть сравниваемо с водой» (В ернадский, I, стр. 112).
«С тех пор,— писал Г ен д ерсон ,-- к ак мы получили более ясное представ­
ление о ф изических и химических особенностях протоплазмы, установился
взгляд, что сам организм представляет из себя водный раствор, в котором
рассеяны чрезвычайно сложные коллоидные вещ ества. Следовательно,
не м ож ет сущ ествовать ни одного физиологического процесса, при ко­
тором вода не имела бы первенствую щ его значения» (Гендерсон, 1924,
стр. 45).
У каж ем , далее, на некоторые важ н ы е защ итны е д ля ж изн и на Земле
ф ункции воды, обусловленные ее особыми физическими свойствами. Две
аномалии воды — значительное скачкообразное уменьш ение плотности при
зам ерзании и ее наибольш ая плотность при тем пературе 4° — имеют ог­
ромное значение в ж изн и рек, озер и других водоемов. Б лагодаря этим
аномалиям водоемы, зам ерзая с поверхности, покры ваю тся более легким,
чем вода, льдом, что предохраняет ниж ние толщ и воды от сквозного про­
мерзания, а животны й мир водоемов от опасности гибели даж е в очень су­
ровые зимы.
В торая защ и тн ая ф ун кц ия воды осущ ествляется находящ имися в ат­
мосфере парам и воды (к ак и углекислы м газом и озон ом ). Больш ую часть
энергии, посылаемой Солнцем на Землю, составляет видимое излучение,
легко проникаю щ ее через атмосферу. Обратное излучение земной поверх­
ностью полученной от Солнца энергии леж ит главны м образом в преде­
л ах инф ракрасной части спектра, которое сильно поглощ ается у к а за н ­
ными газами. О сущ ествляется так назы ваем ы й парниковы й эффект, без
которого, к а к п оказы вает расчет, средняя тем пература земной поверхно­
сти была бы на 18° С 1 циж е сущ ествую щ ей, т. е. составляла бы не + 1 5 ,
а —3°, и, следовательно, ж изнь н а Земле была бы невозможной (см.
Я куцени, 1971). Н аконец, укаж ем н а исклю чительно важ ную роль воды
океанов и морей в поддерж ании равновесия углекислоты в атмосфе­
ре благодаря ее поглощению водой и превращ ению в ней в карбо­
наты.
Ввиду необычайно е ы с о к о й удельной теплоемкости воды, скрытой теп­
лоты парообразования и плавления льда, а такж е очень большой подвиж ­
ности ж идкой и газообразной воды, она оказы вает огромпое влияние на
1 По другим подсчетам — даже на 40° (см. Бейтс, 1961, стр. 123).
39
реж им тепла на поверхности земного ш ара, способствуя преж де всего вы ­
равниванию климатических условий в различны х частях планеты.
О кеан и суш а, непреры вно и сп аряя влагу, снабжаю т атмосферу гро­
мадными количествами тепловой энергии, заклю ченной в водяны х парах.
Эта энергия, высвобож даемая при охлаж дении и конденсации паров, яв ­
ляется движ ущ ей силой атмосферных процессов, приводящ их к клим ати­
ческому взаимодействию различны х областей земного ш ара.
Следует такж е у к азать на регулирование теплового реж им а планеты
мощ ными океаническими течениями, производящ ими теплообмен меж ду
экваториальны ми и полярными областями. И звестны й ам ериканский океа­
нограф и метеоролог М. Мори (1806 — 1873 гг.) писал в своей «Ф изиче­
ской географии моря», впервы е изданной в 1855 г.: «Творец дал два в е­
ликих назн ачен ия океапу и воздуху: разделить влагу по поверхности зем­
ли и см ягчить суровые противоположности клим ата в различны х ш иротах»
(Мори, 1869, стр. 72). О грандиозном природном явлении — круговороте
воды на Земле, определяю щ ем по сущ еству все процессы в ее биосфере,
мы будем подробно говорить дальш е. Здесь отметим следующее.
Ф. Н. М ильков, выделивш ий пять вариантов единого плапетарпого комп­
лекса — ландш аф тной сферы Земли, подчеркивает, что важ нейш им меха­
низмом процесса обмена веществ и энергии в этом комплексе является
большой круговорот воды (М ильков, 1970). Но и характерны е черты оп­
ределенных ландш аф тны х зон, к ак это следует из установленного
А. А. Григорьевым и М. И. Буды ко периодического закона географической
зональности, формирую тся в зависимости от соотнош ения годовых зн аче­
ний радиационного баланса и атмосферны х осадков.
Вода обладает важ ны м свойством легко прилипать к твердым вещ ест­
вам, в молекулы которых входят атомы с повыш енной электроотрицателы ю сты о, активно вступаю щ ие с водородными протонами в водородную
связь.
Н ам придется вспомнить об этом свойство воды, когда мы на стр. 97
будем говорить о пленочной воде, на стр. 123 встретимся с зам ечанием
Г. Ю ри о значении ее в процессе коагуляции тонкой пыли протопланетного облака в планетезимали, блоки будущ их планет, или па стр. 163
будем говорить об образовании облачных капель вокруг ядер конден­
сации.
В ы сокая растворительпая способность, большое поверхностное н атяж е­
ние, зависящ ее от него высокое капиллярное поднятие, повы ш енная спо­
собность см ачивать другие тела — все эти свойства воды, обусловливае­
мые проявлением ее молекулами водородных связей меж ду собой и други­
ми вещ ествами, а так ж е расш ирение воды при зам ерзании делают ее од­
ним из наиболее мощ ных созидательных и разруш ительны х факторов па
поверхности Земли и в ее недрах.
У помянем ещ е о той мощ ной влекущ ей силе, которой обладает вода,
текущ ая под влиянием уклона в руслах рек. В гидравлике и русловой
гидрологии известен установленны й в 1834 г. английским учены м В, Эри
закон, согласно которому веса влекомых по дну частиц пропорциональны
ш естой степени скорости течения воды. Это значит, что если скорость п о ­
тока увеличивается в 2 раза, то вода с такой скоростью мож ет передви­
гать по дну твердые тела, в 64 раза более тяж елы е.
В природе пе сущ ествует другой жидкости, одинаковой с водой по
способности растворять в себе различны е вещ ества. Кроме ж иров и угле­
водов, которые почти пе растворяю тся в воде, имеется еще очень немно­
го подобных веществ. Около 50 химических элементов растворено в мор­
ской воде. П ри средней солености океана 3,5%о в нем содерж ится более
46 миллионов миллиардов топн м инеральны х вещ еств, ежегодно пополняе­
мых стоком с суш и в объеме до 3,5 млрд. тонн. Если бы этот запас ми­
неральны х вещ еств распределить ровным слоем по поверхности м атери­
ков, их уровень поднялся бы на 200 м (Вульфсон, 1962).
40
Автор только что у казан ной статьи назы вает морскую воду многоэле­
ментной рудой постоянного состава, а так ж е высокоурожайной жидкой
почвой, обеспечиваю щей ж и зн ь и разм нож епие многочисленных раститель­
ных и ж ивотны х организмов, общ ая масса которы х в океане составляет
в настоящ ее время, по данны м JI. А. Зенкевича, 16 млрд. тонн. Природ­
ными химическими растворами являю тся и воды суш и — поверхностные и
подземные.
Почвой «в широком смысле этого слова» назы вал воду советский гео­
граф С. Д. М уравейский (1894— 1950 гг.). Он писал: «Гумус, органиче­
ские вещ ества в растворенном состоянии, растворимы е в воде п итатель­
ные соли (неорганические соединения азота, фосфора, кал и я и т. д.),
растворенны е в воде м инеральны е соединения, определяю щ ие основной
солевой состав воды, растворенны е газы — все это и создает комплекс
свойств, совпадаю щ их с комплексом свойств, определяю щ их качествен­
ную специфичность почв. Следовательно, вода водоемов по всем своим
свойствам принадлеж ит к природным телам типа почв, а не мипералов»
(М уравейский, 1946).
В.
И, Вернадский в своем труде «История природных вод» отпес воду
к царству минералов. Он зам ечал по этому поводу: «Книга эта, впервые
после Гаюи, м инералогия которого вы ш ла в свет более 100 лет тому н а­
зад, рассм атривает природные воды к ак минералы . А втору каж ется, что
этот способ рассмотрения вскры вает многие важ ны е черты явлений, ко­
торые в ином рассмотрении упускаю тся» (В ернадский, IV, 2, 1960,
стр. 7).
П одчеркивая химическую активность природной воды, В. И. В ернад­
ский у казы вал па три вида взаимодействия ее с другими вещ ествами.
Во-первых, растворение в воде других вещ еств, при котором м олекулярп ая структура воды не наруш ается; во-вторых, гидратация — процесс, «не
менее мощ ный и обычный в земной коре, чем растворение» (там же, стр.
113), причем в этом процессе оба атома водорода и атом кислорода с н е­
которым изменением связи меж ду ними входят в химическое соединение
с твердыми или ж идкими телами, образуя кристаллогидраты , а такж е
образование соединений, в которые молекулы воды входят, расщ епляясь
на элементы (конституционная вода), причем при разлож ении этих соеди­
нений вновь образую тся молекулы воды; в-третьих, реакции распадения
молекул воды (папример, при фотосинтезе в растениях) и их синтеза в
земной коре и, возможно, в высоких слоях атмосферы.
Будучи сильным растворителем и находясь в непрестанном движении,
вода соверш ает на Земле огромную рельефообразую щ ую работу. Разм ы в
поверхности суш и и вынос продуктов разм ы ва в море не могли быть не­
замеченны ми уж е древними натуралистами. Т ак, Овидий писал в «М ета­
морфозах»: «Где некогда была равнина, там воды сделали углубления;
где горы преж де стояли, там смыванием яви лась равнина» (см. Вселепн ая и человечество, 1896, стр. 202).
«Возница природы» — так назвал воду Л еонардо да Винчи. Р азм ы вая
горные породы, перенося, сортируя и отклады вая продукты разм ы ва, те­
кучие воды образую т в руслах рек россыпные месторож дения пекоторых
металлов, в том числе золота, а так ж е драгоценны х кам ней (алм аза, то­
п аза и д р .). Образование самих месторождений металлов происходит глав­
ным образом благодаря участию в глубинны х и нтрузи ях магмы газоводных
растворов.
П редставление о первостепенной роли воды в процессах рудообразов ан и я наш ло вы раж ение в недавно вы двинутой С. М. Григорьевым гипо­
тезе о сущ ествовании в земны х недрах «дренажной оболочки» между
критическими термическими уровням и для воды (374,15°) и для раство­
ров (400—450°), на границах которой происходят ф азовы е превращ ения
воды и пара, образую щ ие м еханизм сортировки вещ еств по их удельному
весу (Григорьев, 1971).
41
Относительно высокой степени капиллярного п однятия воды достаточ­
но сказать, что это свойство в сочетании с огромной растворительной
способностью воды обеспечивает возможность потребления растениями
извлекаем ы х из земли корневой системой питательны х минеральны х
солей.
Мы закончим этот краткий обзор о роли воды в природных процес­
сах, роли, определяемой преж де всего ее необычными физико-химиче­
скими свойствами, словами В. И. Вернадского об особом полож ении воды
в истории Земли: «Вода стоит особняком в истории наш ей планеты . Нет
природного тела, которое могло бы сравниться с ней по влиянию н а ход
основных, самы х грандиозны х, геологических процессов.
Не только зем ная поверхность, но и глубокие — в масш табе биосфе­
ры — части планеты определяю тся, в самы х сущ ественны х своих прояв­
лениях, ее сущ ествованием и ее свойствами» (В ернадский, IV , 1960,
стр. 16).
Гл а ва I I
ГИДРОГРАФИЯ ЗЕМЛИ
И МАССЫ ВОДЫ
В РАЗЛИЧНЫ Х ЧАСТЯХ ГИДРОСФЕРЫ
ВОДА НА П О В ЕРХ Н О С ТИ П Л А Н Е Т Ы
ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ЗЕМЛЕ И О СООТНОШЕНИИ СУШИ И МОРЯ
П редставления древних народов о Земле в значительной степени оп­
ределялись условиями места и х прош ивания. В авилоняне, сведения о ко­
торых приш ли к нам и з глубины 5 —6-ты сячелетней древности, представ­
л ял и Землю в виде горы, окруж енной морем.
По воззрениям древних евреев, ж ителей П алестины , Зем л я — равнина,
им ею щ ая подземные источники, питаю щ ие реки и моря, причем послед­
ние занимаю т лиш ь одну седьмую ч асть поверхности Земли. Этот взгляд
на соотношение суш и и моря ( 6 : 1 ) получил отраж ение в Библии, где
говорится: «В третий день ты повелел водам собраться на седьмой части
земли, а ш есть частей осуш ил, чтобы они служ или пред тобою к обсеме­
нению и обработанию» (Т ретья книга Ездры , 6, 4 2 ).
У древних греков, к ак это видно из поэм Гомера «Одиссея» и «И лиа­
да» (V III в. до н. э.), Зем л я п редставляется в виде плоского или слег­
ка вогнутого диска, окруж енного со всех сторон рекой Океаном. Такое
представление о форме Земли, свойственное всем древним народам, ес­
тественно вы текало из видимого горизонта Земли. Т а к ж е естественным
казалось, что Зем ля долж на быть окруж ена водой. Р одоначальник милет­
ской натурфилософ ской ш колы Ф алес читал, что Зем л я п лавает в воде,
а по форме он, по-видимому, представлял ее кругом или диском. По
свидетельству Страбона (63 г. до н. э.— 20 г. н. э.,), ученик Ф алеса
А наксим андр (610—546 гг. до н. э.), первым изготовивш ий географиче­
скую карту, мы слил Землю в виде цилиндра с отнош ением высоты к
диам етру основания к а к 1 : 3, н а средине которого находится суш а в виде
большого круглого острова, ойкумены (т. е. населенной зем ли ), разде­
ленного средиземным морским (бассейном н а две половины — Европу и
Азию. Им ж е впервы е была вы сказан а см елая гипотеза о том, что Зем ля
н аходится в центре мира, не им ея н икаки х опор.
Д ругим автором географической карты был географ и историк и з М иле­
та Г екатей (545—480 гг. до н. э.). Его карта, к ак и карта А наксим анд­
ра, не дош ла до нас, но по описанию можно представить ее в виде,
изображ енном н а рис. 9. Следует сказать, что некоторые древнегреческие
учены е (например, Посидоний) представляли океан не окайм ляю щ им су­
ш у, а разделяю щ им ее н а четы ре части пересекаю щ им ися полосами; это
мнение разделялось и в более позднее время, что показано н а предполо­
ж ительном изображ ении глобуса К ратеса М илосского (И в. до н. э.)
(рис. 10).
Ш агом вперед в представлении обитаемого пространства явилось опи­
сание его Геродотом (484—425 гг. до н. э .), отображенное н а рис. 11, хотя
он и считал Землю плоской. В отличие от предш ествую щ их представлений
и звестн ая Зем л я у Геродота не яв л яется островом и не омы вается со
всех сторон морем.
С читается наиболее вероятны м, что впервы е представление о шарооб­
разности Зем ли было вы сказано в письменном виде П арменидом, ж ивш им
в н ачале V в. до н. э. Однако у ж е позж е Д емокрит (460—370 гг. до н. э.)
43
говорил о Земле к а к о слегка вогну­
том диске. Только благодаря п ри зн а­
нию ш арообразности Земли другим
выдаю щ имся учены м Д ревней Г ре­
ции, П латоном (427—347 г г .д о н .э .) ,
эта теория получила более ш ирокое
распространение. П латон вы сказал
убеж дение в том, что ш арообразная
Зем ля, находясь «посреди неба», од­
нородного во всех н ап равлениях, не
нуж дается ни в какой силе, у д ерж и ­
ваю щ ей ее от падения. По его м не­
нию, «Земля очень велика» и п рож и­
ваю щ ие н а пространстве от реки Ф асис до Геракловы х Столбов зан и м а­
ют «лишь малую его частицу» (П л а­
тон, 1965, стр. 402).
Однако сведения о распределении
вод и суш и продолжали оставаться
скудными. Д ревние греки более или
менее хорошо знали только Среди­
земное и Красное моря, а так ж е н е­
много знали об океане за Г еркулесо­
выми Столбами (Гибралтаром) и об
А равийском заливе. Только в IV сто­
летии до н. э. греку Пифею удалось
на кораблях достичь берегов В елико­
британии.
Эратосфену (275— 194 гг. до
н. э .), библиотекарю знаменитой
А лександрийской библиотеки, при­
надлеж ит первое определение длины
окруж ности земного ш ара по мери­
диану. Она оказалась у него равной
39 375 км (по другим данны м —
39 640 к м ) , т. е. весьма близкой к действительной величине (40 008 к м ) .
О йкумену он считал островом, окруж енны м единым океаном; по очерта­
нию он сравнивал ее с хламидой, т. е. плащ ом, и полагал, что она заним ает
лиш ь одну треть поверхности земного ш ара, а две трети принадлеж ит мо­
рю (Ф радкин, 1972, стр. 7 7 ). П редставление о суше — острове в океане в
гораздо более позднее врем я вы сказы вал известный греческий географ
Страбон, писавш ий: «О том, что обширный мир явл яется островом, можно
заклю чить из н аш их чувств и из опыта. Ведь повсюду, где только человек
мож ет достичь пределов Земли, находится море; и это море мы назы ваем
Океаном» (Страбон, 1964, стр. И ) .
К аким и далекими от действительности были представления о земной
поверхности в I в. н. э., можно судить по реконструкции карты , со­
ставленной по работе географ а из Ю жной И спании П омпония М елы
«О полож ении Земли», написанной в 43 г. н. э. (рис. 12). Н а карте
М елы получил отраж ение один из двух споривш их м еж ду собой взглядов,
а именно, что суш а представляет меньш ую часть поверхности Земли, что
большую часть заним ает единый океан. Противоположны й взгляд о пре­
обладании суш и и о зам кнутости морей был поддерж ан выдаю щ имся ге­
ографом К. Птолемеем (90— 168 гг. п. э.). Это неправильное представле­
ние и получило отображ ение на карте ойкумены П толем ея (рис. 13), на
которой И ндийский океан и зо б р аж ен зам кнуты м бассейном.
По подсчету польского географа И. Сташевского, площ ади суш и и оке­
ан а ойкумены П толем ея распределялись, к а к показано в табл. 5.
44
Р и с . 12. Земля, по Помпонию Меле
45
Р и с . 13. Мир, по Птолемею
Т а б л и ц а 5. Распределение суши и океана в ойкумене К. Птолемея
Суша
Индийский океан
Средиземное море
Атлантический океан
Океан
7,5
39,6
53,4
100,5
% от п л ощ ади
всей суши
% от п лощ ади
М ирового океан а
7,5
39,4
53,1
100'
41,5
5,4
8,7
74,6
9,8
15,6
55,6
о
Европа
Африка
Азия
П л ощ ад ь, м лн . к м 2
О
М атери ки и океан ы
Т аким образом, суш а в ойкумене П толем ея зан и м ала 64,4% , а воды
покры вали лиш ь 35,6% пространства.
Не приблизилась к более правильному представлению о географии
Земли и кар та ри м лян ин а М акробия, отн осящ аяся к первой половине
У в. н. э. (рис. 14). Но это у ж е было врем я уп ад к а Рим а, кан ун дли­
тельного периода средневекового застоя в развитии научной мысли, ког­
да зн ан ия, добытые в период расцвета Греции и Рим а, были забыты,
когда даж е представление о ш арообразности Земли уступило место неле­
пой картине мира византийского куп ц а и путеш ественника К озьм ы Индикоплова (т. е. п лавателя в И ндию ), получивш ей церковное признание и
ш ирокое распространение. В написанной около 547 г. «Х ристианской то­
пографии» И ндикоплов изобразил Землю в виде прямоугольной скинии,
в 2 р аза более вы тянутой с востока н а запад, чем с севера н а юг,
и омываемой со всех сторон океаном (рис. 15). Следует, однако, отме­
тить, что и в средневековое врем я появлялись здравы е суж дени я о Зем ­
ле, о ее ш арообразности, наприм ер у Бэды (675— 735 гг.), А. Ш иракаци
(V II в .), Д анте А лигьери (1265— 1321 гг.), Д ж . М андевилля (1300—
1372 гг.). П оявлялись и карты , в которы х находили отраж ение сведения
о реальной картин е мира, наприм ер к ар та испанского м онаха Б еата, отно­
ся щ ая ся к 776 г. (рис. 16). К а к отмечает А. Г. И саченко, эта карта
служ и ла источником д ля многих последую щ их карт вплоть до X II I в.
(И саченко, 1971, стр. 78).
Х отя представления И ндикоплова продерж ались очень долго, все ж е
многочисленными путеш ествиями, сухопутными и морскими, в раннем и
среднем средневековье доставляется большой географический материал,
и у ж е н ач и н ая с X V в. составляется несколько довольно подробных ми­
ровых карт. О том, каки м и зн ан иям и о распределении суш и и океана
располагала географ ия к концу XV в., мож ет дать представление отно­
сящ и йся к 1492 г. глобус М артина Б ехай м а (рис. 17). Н а нем нет ещ е
А мерики, и Бехайм , придерж иваясь, к а к и крупнейш ие натуралисты
X II I в. Р одж ер Б экон (1214— 1292 гг.) и А льберт фон Болы птедт (А ль­
берт В ел и ки й ), м нения П толем ея о преобладании суш и н ад морем, счи­
тал, что недалеко от западны х берегов Европы долж ен быть А зиатский
материк.
П ространство м еж ду И спанией и предполагаемой И ндией Б экон пред­
ставлял ещ е более узки м , в виде пролива, по которому воды полюсов,
холодные ввиду их удаленности от Солнца и потому более высокие,
имеют постоянный отток к экватору. В заблуж дении насчет близости
47
Р и с . 14. Земля, по Макробию
А зиатского м атерика находился и Х ристофор Колумб (1451 — 1506 гг.),
двигаясь с востока на запад, он откры л К убу и Гаити, а в 1498 г., свое
третье плавание, достиг побереж ья Ю ж ной А мерики. Колумб, нисколько
не сом неваясь в том, что им открыто западное побережье Индии, и все­
цело находясь под влиянием сочинения кардинала П. де А йи «Im ago
m undi» («Образ мира», 1410), в котором разделялось библейское у тверж ­
дение о преобладании суш и над морем, писал после своего третьего
плаван ия: «Что касается безводности Земли, то опыт п оказал, что она
гораздо значительнее, чем это представляю т себе люди непросвещ енные»
(П утеш ествия Х ристофора К олумба, 1956, стр. 395). После четвертого
плаван ия, ссы лаясь н а свой опыт и свящ енное писание, он утверж дал:
«Мир мал. Из семи частей его — ш есть зан яты суш ей и только седьмая
покры та водой» (там ж е, стр. 462).
В 1497 г. и тальян ски й мореплаватель Д ж . К абот (ок. 1455— 1498 или
1499 гг.) достиг Северной Америки, ошибочно, подобно Колумбу, полагая,
что он наш ел дорогу в Восточную Азию.
Ф актическое расш ирение знаний о Земле благодаря открытию нового
континента под влиянием церковны х авторитетов было неправильно ис­
толковано в пользу ошибочного м нения о незначительности водны х про­
странств сравнительно с суш ей.
48
Земля за о ftеат м , где ягами люди
перед потопом
Р и с . 15. Географические представления Козьмы Индикоплова
Однако это мнение вскоре было убедительно опровергнуто трем я по­
следовавш ими друг за другом плаваниям и. Экспедиция португальца В ас­
ко да Гам ы (1469— 1524 гг.), обогнув в ноябре 1497 г. мыс Доброй Н а­
дежды, в мае 1498 г. бросила якорь недалеко от индийского города К а ­
ликута. Это плавание, установивш ее береговую линию А ф рики н а всем
ее протяж ении, «окончательно доказало, что А ф рика нигде не св язан а с
«Ю жным материком», T erra A u stralis к а к бы отош ла далеко н а юг, в без­
вестные пространства вы соких ш ирот южного полуш ария» (Антош ко, Со­
ловьев, 1962, стр. 100).
В сентябре 1513 г. испанский конкистадор В. Б альбоа (ок. 1475—
1517 гг.) в поисках богатств пересек П анам ский переш еек, вы ш ел на
западны й берег П анам ы и откры л для европейской географии Тихий
океан.
В еликим географическим событием явилось осущ ествленное в 1519—
1521 гг. под руководством португальского м ореплавателя Ф. М агеллана
(ок. 1480— 1521 гг.) первое кругосветное плавание.
Экспедицией М агеллана окончательно были доказаны ш арообразность
Земли и преобладание океанов и морей над суш ей. В результате экс­
педиций, проведенны х в 1492— 1522 гг., карта известного до того мира
была расш ирена почти н а целое полуш арие.
4
И. А. Федосеев
49
Р и с . 17. Глобус Мартина Бехайма
В атласе А. О ртелия «Театрум Орбис террарум», относящ емся
к 1570 г., грубые неточности можно видеть у ж е только в северной части
Тихого океана и в высоких северны х и ю ж ны х ш иротах.
Р езультатом предприимчивости и м уж ества русских землепроходцев
явилось установление в X V II в. европейских и ази атски х границ Север­
ного Ледовитого океана и восточной границы Азии. И звестно такж е,
какой большой вклад в изучение арктического района внесли экспеди­
ции отваж ны х западноевропейских путеш ественников (Д ж . Д эвиса, В. Б а ­
ренца, Г. Г удзона и д р .), относящ иеся к концу X V — н ачалу X V II в.
Больш ое значение для океанограф ии им ела проведенная в первой поло­
вине X V III в. р у сская В ел и кая С еверная экспедиция, особенно плаван ия
В. Б ер и н га (1680— 1741 гг.) и А. И. Ч и ри кова (1703— 1748 гг.) в Б ер и н ­
говом море в 1728— 1729 гг. и в северной части Тихого океана в 1741 —
1742 гг. В 1770 г. английский мореплаватель Д ж . К у к (1728— 1779 гг.)
откры л восточный берег А встралии, остававш ийся неизвестны м в течение
целого столетия после того, к а к западны й берег у ж е был нанесен н а к ар ­
ту. В аж нейш им результатом его новой экспедиции, дливш ейся с 1772 по
1775 г., явилось доказательство того, что южного континента огромного,
к а к считалось, разм ера не сущ ествует.
П роведенная в 1819— 1821 гг. русская экспедиция на судах «Восток»
и «Мирный» под руководством Ф. Ф. Б елли нсгаузен а (1778— 1852 гг.)
и М. П. Л азар ев а (1788— 1851 гг.) установила границу неподвиж ны х ма­
териковы х льдов А нтарктики.
Р усские океанограф ы всегда проявляли интерес к исследованию Ми­
рового океана. Больш ой вклад в развитие океанограф ии внесли ш ироко |
известны е русские кругосветны е плаван ия, соверш енны е в 1803— 1806 гг. |
И. Ф. К рузенш терпом и Ю. Ф. Л исянским , в 1806— 1813 и 1817— 1819 гг. !
В. М. Головниным, в 1813— 1816, 1822— 1825 гг. М. П. Л азаревы м , j
в 1815— 1818 и 1823— 1826 гг. О. Е. Коцебу, в 1826— 1829 гг. Ф. П. Л ит-*
ке. Всего ж е в 1803— 1850 гг. русские м ореплаватели соверш или 38 кру-"
госветных плаваний. В историю океанограф ии вош ли им ена ряда русских
исследователей, проводивш их в разны е годы X IX в. значительны е работы
в разли чн ы х ч астях Северного Ледовитого и Тихого океанов. Больш ое
внимание обратили на себя ценны е научны е результаты океанологиче­
ских исследований, проведенны х в 1886— 1889 гг. в Тихом океане адми­
ралом С. О. М акаровым (1848— 1904 гг.) на корабле «Витязь». О научной
важ ности этих исследований М акарова свидетельствует, в частности, тот
ф акт, что название «Витязя» обозначено на фронтоне М онакского океано­
графического м у зея среди десяти наиболее отличивш ихся в океанограф и­
ческих исследованиях судов всего мира. Но первое всестороннее исследо­
вание М ирового океан а по заранее разработанной н а научны х основах
программе принадлеж ит английской экспедиции на корвете «Челлендж ер»
(«В ы зы ваю щ ий»), проведенной в 1872— 1876 гг. Н ачав путеш ествие в де­
кабре 1872 г., корвет прош ел по А тлантическом у, И ндийскому и Тихому
океанам 69 000 миль. После трех с половиной лет п лаван и я экспедиция в
мае 1876 г. возвратилась н а родину. Н аучны м руководителем экспедиции
был ш отландский естествоиспы татель У. Томсон, а добытые ею м атери а­
лы были обработаны под руководством
крупнейш его океанограф а
Д ж . М еррея (1841 — 1914 гг.) и изданы в 1880— 1895 гг. в 50 больших то­
мах, содерж ащ их ценнейш ие сведения о первы х надеж но изм еренны х
больш их глубинах, о донны х грунтах, о н ап равлен и ях течений н а р аз­
личны х глубинах, о растительном и ж ивотном мире океанов и др.
П лаванием «Челлендж ера» было полож ено начало планомерному, н а­
учно организованному изучению океанов и морей. Н аблю дения «Ч еллен­
дж ера» были вы полнены н а 360 глубоководных станциях, рассеянны х по
всему М ировому океану на площ ади 140 млн. кв. миль.
Считалось, по-видимому, по принципу симметрии, что и н а Северном
полюсе Зем ли сущ ествует континент. Это ошибочное мнение было огхро4*
51
вергнуто, но не ранее к а к в 1893 г., когда судно знаменитого норвежского
и сследователя Ф. Н ансен а (1861— 1930 гг.), намеренно Оставленное им
дрейф овать во льдах, было отнесено из одной части океана в другую.
В первы е в 1903— 1906 гг. Р . А мундсен (1872— 1928 гг.) прош ел севе­
ро-западны м морским путем, а в 1909 г. Р. П ири (1856— 1920 гг.) достиг
Северного полюса. Экспедиция под руководством Б . А. Вилькицкого
(1885—1961 гг.), откры вш ая в 1913 г. Северную Землю , в 1914— 1915 гг.
впервы е с востока на зап ад прош ла северо-восточным морским путем.
К концу X IX в. были установлены относительно правильны е очерта­
н ия и разм еры океанов и континентов, за исклю чением А нтарктиды .
А встрийский геоморфолог А. П енк (1858— 1945 гг.) писал в 1894 г., что
«распределение воды и суш и в антарктической области еще неизвестно»
(P enck, 1894, стр. 127). Но в 1946— 1957 гг. работами ам ериканской
экспедиции под руководством Р. Б ерда были установлены и границы А нт­
арктиды . Ю ж ны й полюс был достигнут в 1911 г. Р. Амундсеном и в
1912 г. Р. Скоттом (1868— 1912 гг.).
М ировые карты , изданны е после атласа Ортелия, еще долго остава­
лись недостаточно точными, чтобы можно было определить по ним дейст­
вительное соотношение меж ду суш ей и океаном. Б . В арений (1622—
1650 гг.) в своей «Географии генеральной», вы ш едш ей в Амстердаме в
1650 г. (в России впервы е была издана в 1718 г.), для подсчета объема
воды в океане принимает, что океан заним ает половину поверхности зем ­
ного ш ара. Из этого ж е условия при определении количества океаниче­
ской воды и речного стока исходили К. К ларам онс (40-е годы X V II в .),
Д ж . Риччиоли (Picciolio, 1661), Ж . Б ю ф ф оя (1745 г.), И. К ан т (1754 г.),
В. Г. К раф т (1764). В конце X V III в. Т. Б ергм ан писал, что хотя 3Д по­
верхности земного ш ара точно не известны, н ельзя сказать, чтобы «они
совсем были покры ты водою», и он, вы чи сляя объем воды, испаряемой
океаном, приним ал отнош ение суш и к морю к а к 1 : 1 (Бергм анново есте­
ственное землеописание, 1791, стр. 6 и 119). Следует, конечно, помнить,
что н а кар тах того времени сущ ествовали мифические ю ж ны й и северны й
континенты . В последующ ем отношение площ адей суш и и океана опреде­
л ял ряд учены х. П риведем результаты , полученны е некоторыми из них:
результат английского ученого Д ж . Г ерш еля — 1 : 2,86 (К лёден, 1875,
стр. 8 0 ), его соотечественника. С. Риго — 1 :2,76 (R igaud, 1837), немецко­
го географа Б ер гх ау за (1837— 1839 гг.) — 1 : 3 (Росмэслер, 1862, стр. 298).
А. Гумбольдт писал в 1844 г.: «В настоящ ем состоянии наш ей планеты
поверхность земли содерж ится к поверхности жидкого элемента, к ак 1 к
24/ 5» (Гумбольдт, I, 1866, стр. 261). В «Ф изическом землеведении»
М. С. Хотинского указы вается, что суш а заним ает lU всей земной по­
верхности, а 3/ 4 покрыто океанам и и морями (Х отинский, 1852, стр. 222).
Н е приводя дальнейш их уточнений соотнош ения м оря и суш и, укаж ем ,
что в настоящ ее врем я оно приним ается к ак 1 : 2,43. В. И, В ернадский,
п р и д авая большое значение точному определению этого отнош ения, пи­
сал: «Любопытно, что 2,4—2,5 близко к отношению удельны х весов океа­
н а (около 1,04, у ч и ты вая изменение удельного веса с глубиной благодаря
сж атию ) и верхней части континентов — до средней глубины океана
3,8 км» (В ернадский, IV, 2, стр. 5 7 ). Очевидно, что зн ан ие того, к а к от­
н осятся м еж ду собой площ ади суш и и океана и к а к м енялось это от­
нош ение в ходе разви тия земной поверхности, весьма сущ ественно для
вы ясн ен ия изм енений в интенсивности п лан етарн ы х процессов, преж де
всего процессов, составляю щ их круговорот воды н а Земле. Заметим, что
ещ е А. А. Тилло писал, что «вес воды довольно близко равен весу всей
суш и, поднимаю щ ейся со дна среднего океана» (Тилло, 1889).
Одним из п оказателей изученности очертаний м атериков и океанов я в ­
л яется длина береговой линии. По определению К лёдена, она равнялась
170 тыс. к м , совсем недавно ее считали равной примерно 370 тыс. км
(см. Нейс, 1972). По последним измерениям , произведенны м сотрудникасп
\
---- ~~ '
Р и с. 19. Океаническое и материковое полуш ария Земли
ми Московского государственного университета н а основе издаваем ой си­
лами стран — участниц СЭВ М еж дународной карты мира в масш табе
1 : 2 500 ООО, величина общей протяж енности береговой линии Мирового
океана более чем удвоилась — она оказалась равной 777 тыс. км (Л у к ь я ­
нова, Холодилин, 1975).
Х арактерной чертой распределения суш и и м оря н а Земле явл яется
дисимметрия, а именно сосредоточение суш и в северо-восточном полуш а­
рии, а океана в ю го-западном. Н а эту важ ную черту лика Земли впер­
вые обратил внимание в 1798 г. ф ранцузский гидрограф К. де Ф лерье.
Д исим м етрия в распределении суш и и океанов на поверхности Земли
п оказана на рис. 18. В северном полуш арии суш а заним ает 60,5% , океа­
ны 39,5% поверхности, а ю жном — соответственно 18,8% и 81,2% . К арту
земного ш ара можно представить в виде океанического полуш ария с по­
люсом ю ж нее Новой Зеландии и материкового полуш ария с полюсом на
острове Дюмэ, недалеко от устья Л ауры (рис. 19). П ри таком выборе
полюсов в океаническом полуш арии будет 89,5% океана и 10,5% суш и,
а в материковом — соответственно 53,5% и 46,5% .
Отметим, что самое недавнее уточнение топографических характери ­
стик земной поверхности (и глубин, о чем — ниж е) было произведено в
Л енинградском университете. По новым данным, суш а и океан заним аю т
в северном полуш арии соответственно 60,7 и 39,3% и в южном — 81,0 и
'19,0%. В абсолю тных зн ачен иях в северном полуш арии океан заним ает
154,726 млн. км?, суш а — 100,334 млн. к м 2, в южном — соответственно
206,576 и 48,484 млн. км2] в целом ж е на океан приходится 361,302 и на
суш у 148,818 млн. км2.
МИРОВОЙ ОКЕАН
Несомненно, первые изм ерения небольш их прибреж ны х глубин морей
и океанов относятся к далекой древности. В истории географии заф и к­
сированы лиш ь отдельные случаи изм ерения больш их глубин. Один из
них, согласно Плинию С тарш ем у,— измерение глубины 1800 м вблизи
о. Сардиния. Оно приписы вается философу, историку и географ у П оси­
донию (ок. 135—50 гг. до н. э .), но было ли это действительное изм е­
рение
или определение
глубины косвенными методами — неизвестно
(К аррингтон, 1966, стр. 196).
К ак зам ечал А. Тилло, сведения А ристотеля, Посидония, П ли ни я о
глубинах морей были соверш енно ничтож ны ; не менее смутны е представ­
лен и я о морских глубинах имелись и у арабских географов (Тилло,
1889).
П ервая и звестн ая попы тка изм ерения глубины океана, к которой, к ак
считал Д ж . М еррей, можно прилож ить эпитет «научная» (M urray, 1912),
была сделана в 1521 г. М агелланом в Тихом океане меж ду о-вами
св. П авл а и о. Тибурон. Т а к к а к его короткий лот, связанны й из шести
линей, не достиг дна, он заклю чил, что им обнаруж ено самое глубокое
место океана.
М алые глубины впервы е были показаны на картах де ла К оза в '1504 г.
и Г. М еркатора в 1585 г.
В енецианец Л. М арсильи в своей «Ф изической географии моря»
(1711 г.), к а к отмечал Тилло, впервы е ры сказал мысль, что все моря
имеют дно и что м еж ду высотой суш и и глубиной моря сущ ествует опре­
деленная связь. К 1737 г. относится карта ф ранцузского географа Ф. Бю аш а, па которой, он п опы тался представить рельеф дна океана посредством
изобат. П ервая циф ровая оценка средней глубины Мирового океан а —
1000 м — была сделана в 1825 г. П. С. Л апласом , которы й теоретически
вы вел ее из высоты приливов. Бли зкое к достоверной величине ф актиче­
ское измерение большой глубины произвел в 1840 г. английский капи тан
54
Д ж . К. Росс. Его лот, опущ енны й в точке 29°26' ю. ш. и 17°29/ з. д.,
достиг глубины 2425 морских саж еней, т. е. более 4400 м.
И змерение больших глубин даж е в середине X IX в. являлось де­
лом еще весьма сложным, и А. Гумбольдт писал в 1845 г. о «Космосе»,
что мы так ж е мало знаем о морских глубинах, к а к и о высоте атмо­
сферы.
Н есоверш енство приборов и способов изм ерения больших глубин ска­
зы валось преж де всего в том, что трудно было зам етить момент прикос­
новения прибора ко дну, и з-за чего получались преувеличенны е зн аче­
н и я изм еренны х глубин. Так, с брига СШ А «Дельфин» в 40-х гг. в сред­
ней части А тлантического океана было выпущ ено 12 тыс. м линя, но дно
достигнуто не было. Д ж . Д ейман изм ерил в А тлантике в те же годы с
английского военного корабля «Герольд» глубину 14 тыс. м, а с ф рега­
та СШ А «Конгресс» была найдена у берегов Б рази ли и глубина более
15 тыс. м. Но измеренны е в тех ж е местах с судов «Челленджер» и «Га­
зелла» глубины оказались равны м и 4400 и 5300 м (табл. 6).
Усиление глубоководных исследований в связи с возникш им в середи­
не X IX в. проектом прокладки трансатлантического кабеля, а в начале
70-х годов кабеля меж ду Америкой и А зией потребовало усоверш енство­
ван и я методов изм ерения глубин. В 1854 г. ам ериканским лейтенантом
Д ж . Б руком был изобретен лот с отделяю щ имся грузом, усоверш енство­
ванны й в 1857 г. Дейманом. В 1872 г. В. Томсоном был предлож ен лот с
динамометром, в котором пеньковы й линь был зам енен проволокой. Но­
вые лоты получили применение при измерении глубин на «Челлендж ере»,
на ам ериканском судне «Тускарора», курсировавш ем в 1873— 1879 гг.
вдоль ам ериканских берегов Тихого акеан а и по северной и южной линиям
нам ечавш ейся прокладки кабеля м еж ду К алиф орнией и Я понией, и на
немецком корвете «Газелла», изм ерявш ем в 1874— 1876 гг. океанические
глубины.
В 1854 г. ам ериканский океанограф М. Мори опубликовал первую к а р ­
ту глубин А тлантического океана от 10° ю. ш. до 52° с. га. с и золин и я­
ми, проведенными по точкам с глубинами 1000, 2000, 3000 и 4000 мор­
ских саж еней.
Но основные сведения о глубинах А тлантического, к а к и Индийского
и Тихого, океана были доставлены английской кругосветной экспедицией
на корвете «Челленджер».
Добытые экспедициям и данны е о морских глубинах позволили русско­
му океанограф у М. А. Р ы качеву (1840— 1919 гг.) составить и в 1881 г.
опубликовать «К арту рельеф а дна океанов и морей всего света» в мас­
ш табе 1000 морских миль в одном дюйме — одну из первы х карт подобно­
го рода (Ры качев, 1881). В статье М. А. Р ы кач ева приведены данны е о
наибольш их, измеренны х до 1875 г. глубинах океанов.
В 1889 г. А. А. Тилло (1839— 1899 гг.) опубликовал исследование
относительно средней высоты суш и и средней глубины океанов.
Н иж е приводится часть таблицы А. А, Тилло, в которой им сведены
данны е о высотах сущ и и глубинах морей нескольких западноевропейских
исследователей, а именно часть, относящ аяся к морским глубинам, й ре­
зультаты его собственных исследований (с некоторыми дополнениями)
(табл. 7).
В 1912 г. карты глубин океанов были опубликованы немецким океано­
графом М. Гроллем.
С н ачала текущ его столетия издается карта глубин Мирового океана,
созданная и уточняем ая трудами М еждународного гидрографического
бюро в М онако.
П риблизительны е разм еры м атерика ю жной полярной области стали
известны лиш ь к концу X IX в.; только с этого времени оказалось воз­
мож ным основанное н а данны х измерений определение площ адей океа­
нов, объемов воды в них и их средних глубин. Но имелись и более ран55
Т а б л и ц а 6. Наибольшие глубины океанов, измеренные до 1875 г.
К о о р ди н а т ы
Г л у б и н а,
О кеаны
Атлантический
Тихий
Индийский
Северное полярное
море
С к ак ого с у д н а
и зм ер ен а
м
Г од
и зм ер ен и я
д о л го т а
ш и р ота
19041'
44° 55'
16°11'
65°7'
152°26'
И Г 32'
7090
8520
5525
«Челленджер»
«Тускарора»
«Газелла»
1873
1874
1875
78°30'
2°30'
4850
«София»
1868
Т а б л и ц а 7. Средние глубины океанов, определенные до 1889 г.
С редн яя гл у б и н а л
А втор
оп р едел ен и я
Год
С. Лаплас
Э. Реклю
О. Пешель
У. Томсон
А. Зупан
О. Крюммель
А. Лапаран
Дж. Меррей
А. Пенк
А. Зупан
А. Тилло
1825
1867
1868
1874
1878
1879
1883
1888
1889
1889
1889
Тихого
океана
-
'3368
3887
-
4526
3870
3870
4380
А тл ан ти ­
ческого
океан а
3795*
И н ди й ­
ского
океана
морей
северного
п о л у ш а­
рия
м орей
ю ж ного
полуш а­
ри я
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
3681
-
4087
3290
3330 ■
4022
-
3344
-
4181
3590
3600'
3674
-
-
-
-
-
-
-
3627
3927
М ирового
океан а
1000
5000
3658
-
3440
4260
3804
3650
3650
3803
* Северная часть океана.
ние попы тки определения объемов воды в океане в целом. У каж ем на
некоторы е из них, н ач и н ая с подсчета, произведенного Б. В арением в его
«Географии» (1650 г.).
В арений исходит и з того, что поверхность океана заним ает половину
поверхности
Земли,
площ адь которой равн яется 18 813 353,6 кв. мили
(голландской, равной 5,2 к м ). Н еизвестно, пиш ет он, что находится в
полярны х областях — зем ля или вода. Среднюю глубину океана он совер­
шенно произвольно (но с удачны м приближ ением к действительности)
приним ает равной полумиле, т. е. 2,6 км. Из этих величин объем воды
получается равны м приблизительно 650 млн. км 3. О количестве подзем­
ны х вод В арений говорит, что оно совсем неизвестно.
Примерно к тому ж е времени относится подсчет объема воды в океа­
не, произведенны й К. Кларамонсом. П риняв радиус земного ш ара равным
3075 милям, он определил объем Земли в 117 142 218*733 куб. мили. Счи­
тая, что океаны покры ваю т менее половины поверхности Земли, имея
среднюю глубину, равную полумиле, он приходит к выводу, что объем
воды в океанах составляет максимум 1/2000 часть объема Земли, т. е.,
следовательно, примерно 58 млн. куб. миль, или около 560 млн. кмъ
(поскольку миля у К ларам онса около 2 км ). Он заклю чает, что широко
распространенное мнение, что будто бы масса морской воды в 10 раз
больше массы Земли, ошибочно (см. W isotzki, 1897, стр. 32).
Приведем далее определение количества воды в океане, п ри н ад л еж а­
щ ее Ж . Бю ф ф ону (1745 г.). «Е ж ели,— пиш ет он,— угодно иметь поня­
56
тие о великом множ естве воды, в морях содерж ащ ейся, то полагая, что
обы кновенная и общ ая глубина во всем океане простирается н а двести
саж ен или н а десятую часть мили, то выйдет на Земли такое количест­
во воды, что мож ет покры ть весь земной ш ар и простираться выш е Земли
н а ш есть сот футов. Е ж ели сие количество воды собрать в одно место,
то она составит ш ар в попереш нике больше ш естидесяти миль» (Бю ф фон, I, 1789, стр. 203).
Подсчитаем по данным, принимаемы м Бю ффоном, объем воды в океа­
не. С аж ень, или, по оригиналу, туаз (B uffon, 1855, стр. 112), составляла
тогда около 1,95 м (К раф т, 1764, стр. 17), а милю (лье) Бю ффон брал
равной 2000 — 2100 туазам , т. е. от 3,8 до 4 км. П ариж ский ф ут прибли­
зительно равн яется 0,325 м. П оверхность земного ш ара определялась
Бю ффоном около 500 млн. км 2, распределяясь поровну меж ду суш ей и
океаном. П роизведение площ ади поверхности океана на его среднюю глу­
бину или произведение площ ади поверхности Земли н а ш естьсот футов
дают объем, равны й примерно 100 млн. км3 Ш ар такого объема долж ен
иметь диаметр в 144 четы рехкилометровы е мили. Т аким образом, Б ю ф ­
фон получил объем воды в океане весьма заниж енны м . П реуменьш ив
этот объем и преувеличив, к а к мы увидим в главе IV , годовой объем
стока рек земного ш ара, Бю ффон приш ел к заклю чению , что для наполн ения океана речным стоком достаточно 812 лет.
Бю ф ф он писал, что «количество подземных вод, не имею щ их исхода
на поверхность ш ар а земного, весьма невелико» (Бю ф ф он, 1789, стр. 121),
ибо проникнувш ие в почву воды неминуемо находят себе выход в виде
ключей.
И. К ан т при определении объема воды в океане среднюю глубину
океана приним ал равной только 100 саж еням . У него получалось, что
реки могли бы наполнить океан «только за 600 лет, после того к ак ис­
парение высуш ило бы его до дна за такое ж е время» (К ант, 1963, стр.
104).
В русской научной литературе первое вы числение объема воды в океа­
не мы находим в географическом курсе академ ика В. Г. К раф та (1701 —
1754 гг.) «Руководство к математической и ф изической географии с упо­
треблением земного глобуса и ландкарт», выш едш ем на русском язы ке
первым изданием в 1739 г., вторым — в 1764 г. (на немецком язы ке —
в 1738 г.).
К раф т считал, что воды покры ваю т половину поверхности земного
ш ара, а среднюю глубину океанов приним ал равной четверти английской
мили, т. е. 0,475 км. Объем воды п олучается равны м 125 млн. км3. К раф т
отмечал, что «земной ш ар содерж ит в себе в 9149 раз больше твердой м а­
терии, неж ели морской воды» (К раф т, 1764, стр. 308).
Мы видим, что объемы воды в океане, вы численны е в середине
X V III в., были еще очень далеки от действительны х. Н ы не известно, что
М ировой океан содерж ит около 1370 млн. км3 воды (по последним дан­
ным — 1338). Речны м стоком этот объем мож ет быть заполнен не за 812
или 600 лет, к а к думали Бю ф ф он и К ант, а только примерно за
38 тыс. лет. Отношение объема «твердой материи» земного ш ара к объему
океанической воды составляет не 9149 к 1, к а к полагал К раф т, а при­
мерно 790 к 1.
П оскольку действительны е глубины океанов до конца третьей четвер­
ти X IX в. были недостаточно известны , оставалось неизвестны м и дейст­
вительное количество воды в М ировом океане. -Если Бю ф ф он полагал, что
воды океана могли бы покры ть всю поверхность Земли слоем толщ иной
600 футов, то немецкий геолог Б . К отта писал: «...при равномерном р ас­
1 Здось и на стр. 157 даются исправленные по сравнению с приведенными в наш ей
книге (Федосеев, 1967, стр. 48, 95) цифры подсчетов объема океана и речного сто­
ка, принадлеж ащ их Бюффону и Крафту.
57
пределении всей земной воды н а твердой эллипсоидальной поверхности
наш ей планеты глубина моря долж на
доходить приблизительно до
1100 футов» (К отта, 1859, стр. 67). В действительности же, к а к мы знаем,
воды океана могли бы покры ть земной ш ар слоем глубиной 2686 м, т. е.
8800 футов.
Впервые бли зкая к действительной величина объема воды в Миро­
вом океане — 1284 млн. км3 — была вы числена в 1879 г. немецким океа­
нографом О. Крю ммелем (K riim m el, 1879).
Сведения о разм ерах океанов, накопленны е к концу X IX в., получили
обобщение в статье Ю. М. Ш окальского «Океаны» (Ш окальский, 1897).
И з этой статьи мы берем данны е о глубинах, площ адях поверхности и
объемах океанов, вычисленны е в 1894 г. немецким океанографом К. К арстенсом (K arstens, 1894).
Т а б л и ц а 8. Размеры океанов, по К. Карстенсу
О кеан
С редняя
гл уб и н а,
м
П оверхн ость,
км 2
Атлантический с его морями
Индийских! с его морями
Тихий с его морями
Южное Ледовитое море
3161
3593
3829
1500
102 755 677
74 139 588
175 445 118
15 630 ООО
324 771 436
265 989 805
671 728 970'
23 445 000
3496
367 868 385
1 285 935 211
Объем, п м 3
Н аи б о л ь ш ая
гл уб и н а, м
8341
6205
9427
7315
-
В этой таблице Ю ж ны й Л едовиты й океан еще не разделяется меж ду
трем я остальными. С еверный Л едовиты й океан, рассматриваемы й к ак
море А тлантического океана, отдельно характери зуется таким и данными:
средняя глубина — 818 м, площ адь — 12 795 850 км2, объем — 10 464 590 км3.
В труде Д ж . М еррея «Глубины океана» (M urray, 1912) объем воды
Мирового океана определяется в 1300 млн. км3.
М еж ду 1888 и 1910 гг. было произведено около 9570 измерений глу­
бин океанов и морей, превы ш аю щ их 1000 морских саж еней (6000 футов,
или 1829 м ) , из них в пределах (М еррей, 1923):
1000—2000 морских саж еней 6000 измерений
2 0 0 0 -2 0 0 0
»
3250
»
3000—4000
»
300
»
4000— 5000
»
17
»
свыше 5000
»
3
»
С 1912 г., после гибели «Титаника», началась и нтенсивная разработ­
ка конструкций эхолотов и методов и зм ерения ими морских глубин (П а­
нов, 1963, стр. 10). Н а изданной в 1912— 1927 гг. мировой батиметриче­
ской карте было нанесено 17 856 глубин (там ж е ), в том числе и,глубины ,
измеренны е эхолотами. О кеанографические м атериалы того времени по­
лучили обобщение в тщ ательно выполненной -работе Э. Коссины «Die Tiefen W ellm eeres», опубликованной в 1921 г. ', данны е которой были уточне­
1 Г. Вюст, выступая по докладу автора книги на I Международном конгрессе по ис­
тории океанографии (Монако, 1966 г.), вспоминал, что он, молодой тогда ассистент
в Берлинском институте морских исследований, был свидетелем того, как Коссина
более двух с половиной лет вел утомительные вычисления объема воды в океане
(Bulletin..., 1968, стр. 107).
58
ны им в столь ж е обстоятельном очерке «Die E rdoberflache», нап ечатан ­
ном в 1933 г. (K ossinna, 1933, стр. 886).
Мы приводим 98-ю таблицу из последней работы Э. Коссины, характе­
ризую щ ую основные разм еры океанов с их морями (табл. 9).
Т а б л и ц а 9. Размеры океанов, по Э. Коссине
П л ощ ад ь, м лн . к м 2
Объем, м лн . к м 3
Атлантический
Индийский
Тихий
106,5
74,9
179,7
354,7
291,9
723,7
3332
3897
4028
Мировой
361,1
1370,3
3795
О кеан
С редн яя гл у б и н а, м
О кеанограф ические исследования получили большое развитие в после­
военное время. Ц енны е новые сведения о рельефе дна Мирового океана
были доставлены ам ериканской экспедицией 1947— 1948 гг. на «Альбатро­
се», английской 1950— 1952 гг. н а «Челлендж ере» и советской н а «В итя­
зе», продолж аю щ ейся с 1949 г. по настоящ ее время. В аж ны е результаты
получены так ж е советскими экспедициям и на судах «Обь», «Лена»,
«М. Ломоносов» и др. (П лахотник, 1970). М аксим альная зарегистриро­
в ан н ая глубина океана — 11 022 м — была изм ерена в 1959 г. советской
экспедицией на «Витязе» в М арианской впадине
И нтенсивное изучение Мирового океана ведется в настоящ ее время
экспедициям и многих стран.
У спехам в изучении рельеф а дна океанов способствует соверш нствование методов и средств исследований, в частности применение преци­
зионны х регистраторов глубин, фотограф ирование участков дна. Так,
в А кустическом институте АН СССР создана ф отоустановка, сним аю щ ая
участок площ адью 32 м 2 (И льин, 1972).
В 1961 г. В. Н. Степанов произвел новое уточнение разм еров Миро­
вого океана (Степанов, 1961). Он обобщил накопленны е к 1961 г. м ате­
риалы , в частности результаты проведенны х к тому времени советских
исследований в центральной части Северного Ледовитого океана. Глуби­
ны океанов уточнены по картам зам ечательного советского и здани я —
Морского атласа 1953 г.
Что касается общего объема воды в океане, то подсчеты В. Н. Сте­
п ан ова не изменили величины , найденной Коссиной. Эта в аж н ей ш ая х а ­
рактери сти ка Земли благодаря океанографическим исследованиям, прове­
денным главны м образом за последние 100 лет, стала известной с боль­
шой точностью. Но уточнение этой, к а к говорил В. И. В ернадский,
константы наш ей планеты продолж ается. В 1971 г. опубликованы ре­
зультаты работы картометрической лаборатории каф едры картограф ии
географического ф акультета Л енинградского университета по определе­
нию морфометрических характери сти к Мирового океана и его частей.
У частвовавш ий в этой работе Ю. С. Фролов пиш ет: «После опубликова­
н и я работы можно будет полностью отказаться от использования сводок
морфометрических данны х, помещ енны х в таких устаревш их работах,
к а к известны й труд Э. К оссины, или данны х, полученны х по мелко1 Обнаружение английской экспедицией в 1962 г, вблизи Филиппин глубины 11 515 м
позж е английскими учеными бцло признано ошибочным. Однако американские
авторы брошюры «Сто вопросов об океане» (Л., 1972) продолжают считать изме­
ренную англичанами максимальную глубину действительной.
59
масш табны м картам , таких, как, например, опубликованны е ам ерикански­
ми учеными М енардом и Смитом» (Фролов, 1971). По подсчетам каф едры
картограф ии Л Г У , объем воды в Мировом океане оказал ся равны м
1338 млн. км3, а его средняя глубина — 3704 м. У меньш ение объема по
сравнению с подсчитанным Коссиной на 32 млн. км3 объясняется откры ­
тием за последние десятилетия подводных плато, хребтов и других поло­
ж и тельны х форм рельефа.
В табл. 10 приводятся величины объема воды в Мировом океане, опре­
деленные в разное время.
Т а б л и ц а 10. Объем воды в. Мировом океане по подсчетам разных исследователей
А втор п одсчета
К. Кларамонс
Б. Варений
Т. Вернет
В. Крафт
Ж. Бюффон
И. Капт
Б. Котта
Э. Реклю
О. Крюммель
Год
О тнош е­
ние
Объем,
м лн. п лощ адей
суш и
•км3
и океана
1644 560
1650 650
40
1681
1738 125
1745 100
35
1754
1850 170
1867 1500*
1879 1284
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
_
_
1 2,6
А втор п одсч ета
К. Карстенс
И. Лукаш евич
Дж. Меррей
Э. Коссина
В. Н. Степанов
Р. Нейс
Г. Менард, С. Смит
Кафедра картогра­
фии ЛГУ
год
1894
1911
1912
1921
1961
1964
1966
1970
О тнош е­
Объем,
ние
м лн. п лощ адей
■км?
суши
и океана
1286
1417
1300
1370
1370
1320
1350
1338
1:2,6
1:2,7
-
1:2,43
1:2,43
1:2,43
1:2,43
1:2,43
* Р ек л ю п о л а га л (R eclus, 1870, стр. 497), что п одсч и тан н ы м ям речны м стоком — о к о л а
31 ты с. кж 3 в год — М ировой океан , и м ея средню ю гл у б и н у 5 к м {?), м ог бы н ап о л н и ть ся . . .
за 5 м лн, л ет. И с п р а в л я я ош ибку в ч и сл е л ет (повторяю щ ую ся п ри переводе тр у д а Р еклю
на ан гл и й ск и й — с у вел и ч ен и ем до 50 м лн . л ет — и р усски й язы ки ) н а 50 ты с. л ет, н ахо­
дим , ч то объем воды в океан е Р екл ю оп р ед ел я л чи сл о м более 1500 м лн . км 3, т. е. б ли зким
к д ей стви тел ьн о м у .
—J И так, объем воды в Мировом океане наиболее близко к действитель| ной величине вы р аж ается ныне числом 1338- 10е км3. Но чтобы опредеI лить массу океанической воды, необходимо учесть ее соленость, состав: ляю щ ую в среднем для всего океана 35 г/'л. Следовательно, масса воды
в Мировом океане по последним подсчетам составляет около 1385-1015 т.
К а к отмечает В. И. В ернадский, Р. Б ойль еще в 1674 г., и зучая хими­
ческий состав морской воды, п ризн ал соленость моря исконным явлением,
уч и ты вая при этом и принос солей рекам и в результате вы щ елачивания
суш и. О пределенная Бойлем средн яя соленость океана отличается от со­
временной всего н а 1%.
У каж ем, что за три д есятка лет до Б о й л я Р. Д екарт писал, что в
море' «всегда пребывает одинаковое количество соли» (D escartes, V III,
! 1905, стр. 244).
!
Первые количественны е сведения о химическом составе морской воды,
полученные из ан али за 77 проб, взяты х экспедицией «Челлендж ера» в
разн ы х ч астях океана с различны х глубин и опубликованны х Д итмаром
в 1884 г., показали, что на каж ды й литр морской воды приходится (в г)
хлористого н атр и я 27,213, клористого м агния 3,807, сернокислого м агния
1,658, сернокислого кальц и я 1,260, сернокислого кал и я 0,863, углекислого
кальц и я 0,123, бромистого м агния 0,076, что в сумме составляет 35 г/л.
Т аким образом, оказалось, что в морской воде растворены главны м обра­
зом хлориды и сульф аты натрия, м агния, кал и я и кальц ия, причем доля
поваренной соли составляет 77,8% . Д ж . М еррей, находя подсчет Д иттм а60
Т а б л и ц а 11. Состав главных ионов океанической воды
Граммы на 1 к г морской
Граммы на 1 к г морокой воды
К о м п о н ен т
N a‘+
M g 2+
Са2+
К '+
ВОДЫ '
(S = 35%)
(S = 3 5 % )
К ом п он ен т
По
По
По
Дш. Меррею
С. В. Бруевичу
(1887)
(1966)
10,722
1,316
0,420
0,382
10,7637
1,2970
0,4080
0,3875
Дж. Меррею
(1887)
С11_
s o 42-
СОз2Вт‘~
19,324
2,696
0,074
0,066
По
С. В. Бруевичу
(1966)
19,3534
2,7007
(0,0*702)
0,0659
р а недостаточно точным, поскольку в действительности растворенны е в
морской воде вещ ества на 90% представляю т собой ионы, у к а зал н а то,
что химический состав морской воды следует определять по содерж анию
в ней ионов растворенны х вещ еств, и в 1887 г. опубликовал результаты
своих анализов, которые приводятся в табл. 11 в сопоставлении с совре­
менными данными.
Д ж . М еррей подсчитал (1887), что рекам и еж егодно вы носится в оке­
ан около 4 5 0 0 •106 т солей. Но результат определения, произведенного в
1910 г. Ф. К ларком, оказался равны м 2500- 10s т (по подсчету 1924 г.—
2 7 5 0 -106 г ), Согласно А. П олдерварту (1957), с речными водами, имею­
щ ими среднюю соленость 0,146 части на ты сячу, в океан ежегодно выно­
сится 5402 ■106 т растворенны х вещ еств. Из этого количества 555 • 106 яв ­
ляю тся циклическим и солями (ветровой вынос с брызгами воды, вынос с
и спаряю щ ейся водой), а остальные 4 8 4 7 -106 т представляю т ежегодное
пополнение массы растворенны х вещ еств. Вместе с твердым материалом,
поступаю щ им в море в объеме 12 кмъ в виде суспензии, в М ировой океан
доставляется около 38 0 0 0-106 г м инеральны х вещ еств в год. Д ополни­
тельно поступление солей в океан происходит посредством вы носа про­
дуктов дегазации мантии на дне океана, ветрового вноса, растворения
глубинны х осадков, десорбции из взвесей. Согласно П олдерварту, в океане
накопилось 56 2 5 6 -1012 т солей, не счи тая взвесей.
Х имический состав океанической воды, говорит О. А. А лекин, в основ­
ном сформ ировался и стал, по-видимому, довольно близким к современно­
му в конце палеозоя. Но он подверж ен изменениям. «Однако,— пиш ет
А лекин ,— определить общую тенденцию этих изм енений для всей огром­
ной массы растворенны х вещ еств в океане в целом практически невоз­
можно. С олевая м асса океана, составляю щ ая 5 6 -1 0 15 т, настолько велика
по сравнению с отдельными элементами баланса, что н уж н ы сотни ты сяч
лет, чтобы были зам етны ее изм енения. С равнивая общее количество
хлоридны х ионов в океане 30 97612 т с количеством их, выносимым еж е­
годно реками, 228 • 106 т, можно рассчитать, что для и зм енения под в л и я­
нием сущ ествую щ его материкового стока содерж ания хлоридны х ионов в
океанской воде хотя бы на 0,02 г/кг, т. е. на величину предельной
точности аналитического определения концентрации этих ионов, необхо­
димо около 200 тыс. лет» (А лекин, 1970, стр. 330).
О.
Герике и Р. Бойлем бы ла д оказана и растворимость воздуха, т, е.
газов, в воде, количественно подтверж денная в 1690 г. И. Берн улли
(1665—1708 гг.). С одержание газов в воде и зучала экспедиция н а «Челлендж ере». Н аибольш ее количество азота и кислорода было найдено ею в
антарктических водах (23,58 смг1 л ), минимум — в западной тропической
части А тлантического океана (11,85 см3/ л ) . Н е останавливаясь н а мно­
гочисленны х других исследованиях газового состава океана, скаж ем лиш ь,
что объем всех растворенны х в океанической воде газов составляет
61
4,32 ■1024 смъ (при нормальном давлении и тем п ер ату р е), т. е. превыш ает
объем воды в океане — 1,37 -1024 смъ — в 3 р аза (Виноградов, 1967а,
стр. 66.).
В заклю чение этого раздела остановимся коротко на вопросе о разде­
лении Мирового океана н а отдельные акватории — океаны, моря, заливы,
бухты и проливы. Эти подразделения были впервы е предлож ены в 1650 г.
Б. В арением. Он делил М ировой океан н а п ять отдельны х океанов: Ти­
хий, А тлантический, И ндийский, Северный Л едовиты й и Ю ж ны й Л едови­
тый. П озж е Ф. Б ю аш , зан и м аясь классиф икацией морей, выделил в 1745 г.
три океана —■А тлантический, И ндийский и В еликий и два ледовитых
моря — северное и южное.
К аж ды й из трех океанов он в свою очередь подразделял н а отдель­
ные бассейны, исходя из предполож ения о сущ ествовании подводных
горных цепей, прим ы каю щ их к большим мысам, где они соединяю тся с
назем ны ми горными хребтами. Д еление, предлож енное В арением, было
принято в 1845 г. Лондонским географическим обществом, но ряд уче­
ных, в том числе О. Крю ммель (1879, 1907) и Ю. М. Ш окальский (1917),
считали более правильны м деление Мирового океан а н а три океана —
Тихий, А тлантический и И ндийский. С еверный Л едовиты й океан был
отнесен к А тлантическом у океану, а Ю ж ны й Л едовиты й океан оказался
поделенны м м еж ду трем я океанами. В «Общей океанографии» Г. Д итриха
(1962) принято деление Мирового океана н а три океана. М еридиан
мыса И гольны й (20° в. д.) считается границей м еж ду А тлантическим и
Индийским, меридиан мы са Ю ж ны й на о. Т асм ан и я (147° в. д.) — м еж ­
ду И ндийским и Тихим океанами. Г раницей м еж ду Тихим и А тлантиче­
ским океанам и избрана кратчай ш ая линия, соединяю щ ая мыс Горн, Ю ж ­
ные Ш етландские острова, о. Д исепш ен и Землю Грейама. П оскольку
северное полярное море вклю чается в А тлантический океан, границей
м еж ду А тлантическим и Тихим океанами явл яется Берингов пролив. Во
всех трех океанах пользую тся экватором к а к линией разграни чен ия ч а­
стей полусфер, которые имеют собственные н азван и я (С еверо-А тлантиче­
ский океан, Ю ж но-А тлантический океан и т. д .). В статье об океане в
«Британской энциклопедии» М ировой океан делится н а семь океанов
(вы раж ение «семь морей», отмечается в статье, часто встречается в тру-
Р и с. 20. Подразделения Мирового океана, по Н. Н. Зубову и А. В. Эверлингу
1 — Б а л т и й ск о е м о р е. П о д р а зд е л е н и я Б а л т и й ск о г о м оря: (й) Б от н и ч еск и й за л и в , (в) Ф инск и й
зал и в , (с) Р и ж ск и й за л и в ; 2 — К а т т е га т , п рол и в и ш хер ы ; з — С кагеррак, п роли в; 4 — С евер­
н о е м оре; 5 — Г р ен л а н д ск о е м оре; 6 — Н о р в еж ск о е м ор е; 7 — Б а р ен ц ев о м ор е; 8 — Б е л о е м оре;
s — К а р ск о е м оре; Ю — М оре Л а п т ев ы х ; 11 — В о ст о ч н о -С и б и р ск ое м ор е; 12 — Ч ук о т ск о е м оре;
13
М оре Б о ф о р т а ; 14 — С ев ер о -З а п а дн ы е проливы ; 14-а — Б аф ф и н ов зал и в; 15 — Д ен и со в
проли в; 15-а — Л а б р а д о р с к о е м оре; 16 — Г у д зо н о в за л и в ; 16-а — Г у д зо н о в п рол и в; 17 — Север­
ны й Л едов и ты й ок еан ; 17-а — М оре Л и н к ол ьн а; 18 — В н у т р ен н и е м о р я ок ол о за п а д н о го п обе­
р е ж ь я Ш отл а н д и и ; 19 — И р л а н д с к о е м о р е и п рол и в С вятого Г еор га; 2 0 — Б р и ст ол ь ск и й п р о­
лив; 2 1 .— П рол и в Л а-М ан щ ; 22 — Б и ск а й ск и й за л и в ; 23 — С евер н ая ч асть А т л а н ти ч еск о го
ок еан а; 24 — З ал и в С вятого Л а в р ен т и я ; 25 — З ал и в Ф ан ди ; 2 6 — М ек си к ан ск и й зал и в; 27 —
К а р и б с к о е м оре; 28 — С р ед и зем н о е м оре; а .— З а п а дн ы й б а с с е й н
(Г и брал тарск и й п роли в
и т. д .) , в — В о сто ч н ы й б а с се й н (Э гей ск ое м о р е и т. д .); 29 — М рам орн ое м оре; 30 — Ч е р н о е
м ор е; 31 — А зо в с к о е м оре; 32 — Ю ж н а я ч а ст ь А т л а н ти ч еск о го ок еан а; 33 — Л а -П л а т а (зали в );
34 — Г ви н ей ск и й за л и в ; 35 — С уэцкий за л и в ; 36 — З ал и в А к аба; 37 — К р а сн о е м оре; 38 —
А д ен с к и й зал и в; 39 — А р а в и й ск о е м оре; 40 — О м ан ск и й за л и в ; 4 1 — П е р с и д с к и й зал и в ; 42 —
Л ак к ади в ск о е м оре; 43 — Б ен га л ь ск и й зал и в; 44 — А н д а м а н с к о е м оре; 45 — И н д и й ск и й океан;
45-а — М оза м б и к ск и й проли в; 46 — М ал ак кск и й и С и н гап урск и й проливы ; 47 — С иам ский з а ­
лив; 48 — В о ст о ч н о -И н д и й ск и й а р х и п е л а г
(И н д о н е зи я ); 49 — Ю ж н о -К и т а й ск о е м оре;
50 —
В о ст о ч н о -К и т а й ск о е м оре; 51 — Ж ел т о е м оре; 52 — Я п о н ск ое м оре; 53 — М оре С ето-Н ай к ай ,
и л и В н у т р ен н е е Я п о н ск о е м оре; 54 — О х о тск о е м оре; 55 — Б ер и н гов о м оре; 5в — Ф и ли п п и н ­
ск ое м ор е; 57 — С еверн ая ч а сть Т и х о го ок еан а; 58 — З ал и в А л я ск а; 5 9 — П р и б р еж н ы е воды
Ю го-В осточн ой А л я ск и и Б р и т а н ск о й К о л у м б и и ; 60
К а л и ф ор н и й ск и й зал и в ; 61 — Ю ж н ая
ч асть Т и хого ок еан а; 62 — Б о л ь ш о й А в ст р а л и й ск и й за л и в ; 6 2 - а — Б а с со в проли в; 63 — Т асм а­
н ов о м оре; 64 — К о р а л л о в о е м оре; 65 — С ол ом он ово м оре; 66 — М оре Б и см ар к а
63
д ах средневековы х арабских географов) со следую щ ими названиям и, пло­
щ адям и и средними глубинами:
Арктический
Северо-Атлантический
Ю жно-Атлантический
Северный Тихий
Ю жный Тихий
Индийский
Ю жный (Антарктический)
К вадратны е
ф уты
Ф уты
5 427 000
17 646 ООО
14 098 000'
31 639 ООО
32 361 000
28 400 000
12 451 ООО
5 010
10 780
13 420
14 050
12 660
13 002
12 240
Б олее приняты м явл яется деление Мирового океана на четы ре океал а — Тихий, А тлантический, И ндийский и Северный Ледовитый. Эти че­
тыре океана, к а к наиболее высокие таксономические единицы, вы деляю т­
ся в разработанной Н. Н. Зубовым и А. В. Эверлингом и опубликован­
ной в 1940 г. в прилож ении 6 к Больш ом у
советскому А тласу мира
системе подразделений Мирового океана. Главны м фактором д ля своей
классиф икации Н. Н. Зубов и А. В. Эверлинг выбрали строение рельеф а
д н а океана и установили границы различны х акваторий по подводным
водоразделам, т. е. реализовали идею Бю аш а, но только на основе дейст­
вительного зн ан и я рельеф а океанического лож а. А. Д. Добровольский
считает, что система, предлож енная Н. Н. Зубовым и А. В. Эверлингом
(рис. 2 0 ), «как наиболее ч еткая и объективная, мож ет быть полож ена в
основу классиф икации с перспективой дальнейш их уточнений и улучш е­
ний (Добровольский, 1970, стр. 7).
В 1970 г. А. Ш ю тцлер опубликовал в «P eterm anns geographische Mitteilu n g en » статью «О границах океанов и их краевы х морей», в которой
дается исторический обзор деления Мирового океана и обсуж дается во­
прос о делении, границах акваторий и их назван иях, приняты х в и здан ­
ной в 1969 г. в Г Д Р мировой карте «Н азвания и навигационны е границы
океанов и морей». В основу вы деления частей океана на этой карте по­
лож ен, к а к и в схеме Н. Н. Зубова и А. В. Эверлинга, морфологиче­
ский принцип, но их схема не упом инается (Schiitzler, 1970).
ВОДНЫЕ ОБЪЕКТЫ СУШИ
Гидрография суш и земного ш ара
Р еки и озера — важ нейш ие элементы географии земного ш ара. Р еч н ая
сеть явл яется зам ы каю щ им звеном в грандиозном природном процессе —
круговороте воды н а планете.
И зучение рек и озер началось на самой ранней стадии разви ти я об­
щ ества. Н акопление зн аний о них происходило в процессе не только
освоения их в транспортны х целях, но и постоянного и все более воз­
раставш его активного вм еш ательства в естественный быт рек в ц елях
защ иты обж иты х территорий от их губительны х разливов и хозяйствен­
ного использования речны х вод, преж де всего для орош ения земель.
В «Истории» Геродота (V в. до н. э.) упом инаю тся или описываю тся
многие реки известного в то врем я мира, ойкумены , вклю чая Инд, во­
сточнее которого зн ан и я древнегреческого историка и географа не шли.
О занимаемой скиф ам и равнине Геродот пиш ет, что по ней протекает
«почти столько ж е рек, сколько каналов в Египте»
(Геродот, 1972,
стр. 199). И далее он н азы вает восемь наиболее значительны х, по его
сведениям, рек, в том числе Д унай, Д нестр, Д непр, Д онец и их притоки.
В олга Геродотом не н азы вается, она впервы е под н азванием Р а упоми­
н ается в «Географии» П толем ея (I I в. н. э.). Р ан ни е сведения о реках
И ндии получили отраж ение в. многовековом сочинении «М ахаб-Харата»
64
(IV в. до н. э.— первые века н. э.). О реках К и тая у ж е есть сведения
в историко-географическом произведении «Ю йгун» ( V I I I —V вв. до н. э .) ;
о главны х речны х системах К и тая говорится в книге «Ш уйцзин», относя­
щ ейся к I — I I I вв. н. э. (И саченко, 1971, стр. 21).
О
Д непре Геродот говорит, что это «единственная река, да ещ е Н ил»,
истоков которы х он не мож ет указать. Но что касается вопроса об исто­
к ах Н ила, о чем Гораций писал: «...дивится Н ил, что место рож дения
вод таит» (Гораций, 1933, стр. 1 6 8 ),— то окончательны й ответ н а этот
вопрос был получен только много веков спустя, в X IX столетии.
М ноговековая история непрерывного и зучени я речной сети и озер,
продолж аю щ егося и в настоящ ее время, н аш л а отраж ение во многих
географ ических издани ях, в том числе, наприм ер, в трудах Д ж . Томсона
«И стория древней географии» ^(Томсон, 1953), Д ж . Б ей кера «И стория
географ ических откры тий и исследований» (Б ейкер, 1950), И. П. М агидовича «Очерки по истории географических открытий» (М агидович, 1967).
М ы остановимся далее лиш ь н а тех географических трудах, в которы х
впервы е подводились итоги исследований по интересую щ им нас вопросам.
П ервы е статистические обобщ ения по гидрографии суш и были сдела­
ны немецкими географами Г. Б ергхаузом (1797— 1848 гг.) в его труде
«A llgem eine L an d er-u nd V olkenkunde» («Всеобщ ее землеведение и этно­
гр аф и я» ), выш едш ем трем я томами в 1837— 1839 гг., и Г. К лёденом
(1814— 1885 гг.) в его так ж е весьм а обширном сочинении, изданном
впервы е в 1858 г. и выш едш ем на русском язы ке в переводе с третьего
и здан и я (1873 г.) под н азванием «Всеобщ ая география» в 1875— 1876 гг.
У Б ер гх ау за приводится перечень 26 наиболее крупны х рек А зии и
А мерики с водосборными бассейнами от 600 тыс. км2 (Колорадо, рек а в
СШ А и М ексике, действительны й разм ер бассейна 428 тыс. км2) до
5315 тыс. км 2 (А м азонка, ны не ее бассейн считается равны м примерно
7 млн. км2).
Н ем ецкий автор Э. Росмэслер, приведя в своей книге «Вода» (1862)
сведения Б ер гх ау за о речны х бассейнах, писал, что речные области А ф ­
ри ки и А встралии почти неизвестны (Росмэслер, 1862).
К лёден дает список у ж е более 280 рек с площ адям и водосборных
бассейнов от 770 км 2 (р. Ш тольц, впадаю щ ая в Б алти й ское море) до
7,2 млн. км2 (А м азо н ка). Д л я всех р ек К лёден указы в ает их длины и
расстоян и я по прямой линии от истока до устья, оставляя под вопросом
приводимые длины лиш ь Н ила, Зам бези и Ориноко. По его определению
длина Н и ла — 820 географ ических миль (6085 км) , ны не она считается
равной 6500 км, т ак что определение было близким к действительной
длине. Однако расхож ден ия м еж ду данны ми двух немецких географов во
многих случаях были весьма большими к а к в отнош ении длины рек, так
и в отнош ении их бассейнов, причем д аж е для рек Европы , что п оказы ­
вается в табл. 12 и 13.
Довольно полны й перечень р ек Европы опубликовал в 1882 г.
И. С трельбицкий (S trelb itsk y , 1882). Определенные К лёденом и им дли­
ны р ек значительно расходились. Т ак, у Стрельбицкого длины оказы ва­
лись меньш е, чем у К лёдена: Тиссы — н а 430 верст, Г вадианы — н а 307,
Р оны — на 305, По — н а 262, Д ун ая — н а 210, Эльбы — н а 203, Одера —
н а 200 верст. В опубликованной в 1883 г. работе «О длине рек Европейской
России» А. А. Тилло отмечает серьезны е расхож ден ия в определениях
длины двадцати европейских рек, произведенны х десятью исследователями
в 30—50-х годах X IX в., а именно р ек Д ун ая, Р ей на, Эльбы, Таго, Л уары ,
Д уро, Эбро, Роны , Сены, Одера, Гвадалквивира, По, Ж иронды , Гломепа,
Гвадианы , М арицы, Тиссы, Савы, Д равы , М озеля *.
1 Очевидно, и 100 лет спустя со времени письма М. В. Ломоносова Академии наук
(стр. 75) все еще имелись основания говорить о недостаточной изученности речяой
сети даже развитых европейских стран.
5
И .
А .
Ф е д о с е е в
65
Т а б л и ц а 12. Длины некоторых рек мира, к м
П о К л ёд ен у
П о Б е р гх а у зу
Р ек а
Длина
Миссисипи — Миссури
Енисей
Нигер
Нил
Волга
Инд
Колумбия
Амударья
Нева
Прегель (Преголя)
6670'
5250
4870
4200
3820
3670'
2520
2620
830'
187
Р ассто я н и е
от и стока
до у с т ь я
2650
2300
1900
2470.
1125
2045
1080'
1530'
595
112
Длина
6820'
4000
4000
5350
3420
3090
2260
1725
70
237
Р ассто я н и е
от и стока
до у сть я
Д е й стви тел ь ­
н ая длина
Около 7000
3487
4160
6500'
3688
3180
2250
1415
74
125
2820
2630
1855
4185
1620
1620
964
1445
45
155
Т а б л и ц а 13. Площади бассейнов некоторых рек Европы и других
частей света, тыс. к м %
Р ек а
Рейн
Неман
По
Сена
Везер
Миньо
Гаронна
Амазонка
П о соврем ен­
ным дан н ы м
П о Б е р г­
х аузу
По
К л ёд ен у
229
ИЗ
105
79,3
46
41,6
8,55 (?)
5300
218,8
165
92,5
98,1
73
75
61,6
78,7
46
4 (?)(
22,5
17
79,5
85
Более 7000
7200
Р ек а
Хуанхэ
Макензи
Ганг
Саскачеван
Иравади
Инд
Святого
Лаврентия
Евфрат
По
д ен у
Клё­
П о совре­
м енны м
д ан н ы м
1890
1550!
1520
1264
1160
1095
1045
1020
1035
1040
335
255
818
1295
745
1760
2000
300
430
960
1248
687
324
673
П о Б е р г­
х а у зу
Не только статистические, но и гидрологические зн ан и я о реках по­
лучили обобщение в известном труде Э. Реклю «Земля» (1872). К рупны м
вкладом в изучение рек явилось капитальное сочинение А. И. В оейкова
«К лиматы земного ш ара, в особенности России» (1884), залож ивш ее осш ь
вы научной гидрологии.
Р еч н ая сеть земного ш ара отображ ена н а
многих м еж дународны х
географ ических картах, н ачин ая с М еж дународной миллионной карты ,
создаваемой совместно разны м и странами по реш ению 5-го М еж дународ­
ного географического конгресса (1891 г.).
Мы не мож ем привести близкую к действительности ц иф ру общего
числа р ек земного ш ара, так к ак данны х о таком подсчете нет. Но, им ея
в виду, что в СССР, н а 7 6 части суш и земного ш ара, н асчиты вается
около 3 млн. рек (см. стр. 91), можно, очевидно, хотя бы весьма п ри ­
близительно считать, что количество рек на Земле, вклю чая и самые
малые, определяется числом 18— 20 млн., а их длина, возможно, превы ­
ш ает 50 млн. км. Г. П. К али ни н (1968, стр. 307) н азы вал 30 млн. км,
но с учетом опубликованны х в 1971 г. данны х новой инвентаризации
рек СССР (см. стр. 91) эта ц иф ра долж на быть увеличена. Степень
изученности речной сети к настоящ ем у времени, конечно, в разн ы х стра­
н ах различна, но накопленны е сведения позволили установить определен­
ные закономерности в строении речны х систем, а такж е классиф ицировать
66
реки по определенным признакам . В ы явленны е закономерности относятся
к а к к речной сети всего земного ш ара, отдельны х материалов и стран,
т а к и к морфологии отдельного речного бассейна. И з работ последних
лет, в которы х освещ ены основные черты строения главны х водоразде­
лов Зем ли и речны х систем континентов, можно преж де всего назвать
монографии И. П. Герасимова (1959), JI. С. К инга (1967) и статьи
Д. А. Тимофеева (1965), С. С. К орж уева (1970).
В статье С. С. К орж уева указы вается на следующие основные особен­
ности современного строения главны х водоразделов и речны х систем м а­
териков (рис. 2 1 ): 1) преобладание хорошо орографически вы раж енны х
главны х меридиональны х водоразделов при одновременном слабом общем
развитии ш иротны х речны х систем, опираю щ ихся на эти водоразделы;
2) слабое развитие ш иротно ориентированны х водоразделов при одновре­
менном ш ироком развитии крупны х меридиональны х речны х систем;
3) общую резкую асимметрию в располож ении водоразделов и речных
систем материков; 4) приуроченность больш инства меридиональны х во­
доразделов к береговой полосе Тихоокеанского подвижного кольца и
5) сущ ествование орографически неясно вы раж енны х древних водораз­
делов. П ричина резкого несоответствия устройства Главного водораздела
Земли и ее речны х систем связана, считает С. С. К орж уев, с х аракте­
ром р азви тия и возрастом м орф оструктуры и с климатическим и, экзо­
генными факторами.
И сследованиям и ф ранцузского геоморфолога А. Сюрреля, проведенны ­
ми в начале 40-х годов X IX в., установлено, что все речные долины
имеют линейное протяж ение, характери зую тся однообразным уклоном,
никогда не пересекаю тся друг с другом, т. е. при встрече соединяю тся
в одну долину (см. Щ укин, т. I, 1934). Н есколько позж е П лейф ер дал
следующую общую морфологическую характери сти ку речной системы:
«К аж д ая река состоит из основного потока, питаемого многочисленными
притоками, из которы х каж ды й течет в долине, пропорциональной его
разм ерам , и все они вместе образую т систему долин, связан ны х друг с
другом, причем сопряж ение устьев этих долин с долиной главной реки
таково, что перепады отсутствуют» (см. Л инслей и др., 1962, стр. 301);
эта характери сти ка иногда н азы вается законом П лейфера.
М еж ду площ адью речного бассейна (F ), длиной реки (L) и средней
ш ириной бассейна (B = F j L ) сущ ествует определенная связь, которая
для F > 2 5 0 км 2 приближ енно мож ет быть вы раж ен а уравнениям и (Соко­
лов, 1964, стр. 81)
В = 0,35F°'S и L = 2,90F “'5.
Тот ж е х арактер связи м еж ду длиной главной реки и ее водосборным
бассейном ф и ксируется в опубликованной в 1967 г. формуле двух ам ери­
кански х авторов (S m art, S urkan, 1967).
В 1884 г. А. И. Воейков в труде «К лиматы земного ш ара, в особен­
ности России», исходя из выдвинутого им принципа, что реки являю тся
продуктом клим ата, дал первую гидроклиматическую классиф икацию рек,
разделив все реки м ира н а девять групп в зависимости преж де всего
от источников их водного питания. П озднее появились и многие другие
классиф икации рек, но на них мы останавливаться не будем.
В «Географии» К лёдена дается обш ирный список озер всех материков,
вклю чаю щ ий более 200 озер, с указан ием площ адей их поверхности,
высоты полож ения и д ля половины из них — наибольш ей глубины. Пло­
щ ади поверхности примерно половины озер определены самим Клёденом.
О бщ ая площ адь вош едш их в перечень К лёдена озер составляет более
1 млн. 300 тыс. км2, т. е. более половины общей площ ади озер по А. П ен­
ку. Д ля суж дени я о степени приближ ения данны х К лёдена к действитель­
ным разм ерам озер в табл. 14 сведения К лёдена о некоторы х озерах
сравниваю тся с современными.
5*
67
Т а б л и ц а 14. Размеры некоторых озер мира
По к я ё д е н у
Озеро
Каспийское море
Верхнее
Виктория
Танганьика
Б айкал
Онежское
Балхаш
П о соврем енны м дан н ы м
П л о щ ад ь
зер к а л а ,
ты с. к м 2
Н аи б о л ь ш ая
гл у б и н а, м
П л ощ адь
зер к а л а ,
ты с. к м 1
Н аи б о л ь ш ая
гл у б и н а, м
454
81,2
93
36,5
31,4
12,5
20
845
145-365
394,3
82,4
68
32,9
31,5
9,8
18,3
980
308
80
1435
1741
110
26
-
1050
170
21
К а к видим, сведения таблицы К лёдена довольно удовлетворительна
приближ ались к действительны м разм ерам площ адей озерны х зеркал .
Во второй половине, особенно в последней четверти, X IX в. в связи
с возросш ими потребностями рыболовства, добычи соли, водного транспоргта исследования озер значительно усилились. В результате этих иссле­
дований за короткое врем я появилось большое число статей и книг, по­
свящ енны х описанию отдельны х озер и исследованию теоретических во­
просов озероведения. П реж де всего следует н азвать изданны й в 1892»
1895 и 1901 гг. трехтом ны й труд ш вейцарского ученого Ф. А. Ф ореля
(1841— 1912 гг.) «Le Lem an. Lim nologie m onographique», посвящ енны й
результатам многолетнего и зучени я им Ж еневского озера,— труд, зало­
ж ивш ий основы лимнологии к а к самостоятельной научной отрасли.
В 1893 и 1897 гг. были опубликованы м атериалы изучени я специаль­
ными комиссиями озер Боденского и Балатонского; в 90-х годах и в н а­
чале XX в. появились работы X. М илла по английским, Д ж . М еррея и
Ф. П уллара по ш отландским озерам, А. Д елебека об озерах Ф ранции,
Агостини и др. об озерах И талии, составленны й А. П енком и Э. Рихтером
атлас австрийских альпийских озер, м онограф ия А. Гейстбека об альпий­
ских озерах Ю ж ной Германии, м атериалы по озерам Северной Германии,
изучавш им ся В. У ле и В. Гальбфасом. Р езультатом начатого в 1887 г.
изучени я озер ш тата Висконсин в СШ А яви л ся ряд публикаций Э. Б ер д ­
жа и
С. Д ж удея.
В «К лиматах» А. И. В оейкова даны ш ирокие гидрологические обобще­
ния, касаю щ иеся не только рек, но и озер. А. И. Воейков писал, что
«озера, к а к и реки, результат осадков». Он делил озера н а проточные*
обычно пресные, и непроточные, обычно соленые, у к а зы в ая н а то, что
проточные озера свидетельствую т о влаж ности клим ата, а непроточные —
о его сухости. Он впервы е определил водный баланс Каспийского моря*
представив его величинами, достаточно близкими к действительны м. И з­
вестны монографии А. П. А ндреева «Л адожское озеро»
(1875 г .) ,
Д. Н. А нучина «В ерхневолж ские озера и верховья Западной Д вины»
(1897 г .), Л. С. Б ер га «Аральское море» (1908 г.), его ж е очерк «О зера
Р и с . 21. Типы главных водоразделов Земли (Коржуев, 1967)
1 — Г л авн ы й в о д о р азд ел Зем л и . Т ипы и п од ти п ы (в скобках) гл ав н ы х водораздел ов; 2 — ан д ­
ски й (2а — ам азо н ски й , 26— п а р ан ск и й ); 3 — к о рд и л ьерски й ( з а — ю конский, зб — м и ссу р и й ски й , Зе — к о л о р а д с к и й ); 4 — д ал ьн евосточн ы й (4 а — охотски й , 46 — ам урски й , 4 в — м екон г­
ский) ; 5 — ц ен тр ал ь н о ази ат ск и й (5а — си бирский, 56 — ги м а л а й с к и й ); 6 — аф р и к ан ск и й (ва —
н и л ьск и й , 66 — ри ф товы й , 6в — к о н гс к и й );
7 — авст р ал и й с к и й ;
8 — волж ско-м иссиси псК и й
(Sa — м и сси си п ски й , «б — в о л ж с к и й ); 9 — черном орский . Б а ссей н ы океанов: 1 0 — А тл ан ти ч е­
ского; 11 — И н ди й ско го ; 12 — Т ихого; 13 — Северного Л едови того океан а; 14 — бессточн ы е об­
л а с ти ; 15 — гр а н и ц ы бессточны х областей
69
И ссы к-К уль» (1904 г .) , монография Е. С. М аркова «Озеро Гокча» (1911 г .) .
И другие ценны е лимнологические работы прин адлеж ат Д. Н. А нучину и
Л . С. Б ергу, и они вместе с А. И. Воейковым по праву считаю тся осно­
в ателям и озероведения в России.
В это ж е врем я появились труды, в которы х наш ли систематическое
излож ение теоретические вопросы лимнологии, ее задачи и методы иссле­
дования. В 1902 г. была издана монограф ия Е. С. М аркова «О методах
исследования озер. М етодика лимнологии». Говоря о первы х итогах раз­
вити я лимнологии, Е. С. М арков отмечал следующ ие три важ н ы х дости­
ж ен и я: 1) вы работку представления об озере к а к о самостоятельной при­
родной единице, о сложном географическом индивиде, составны е части
которого находятся в постоянном взаимодействии; 2) вы работку взгляда
н а озеро к а к на объект, подвластны й законам эволюции; 3) стремление
лимнологии к применению в исследованиях и обобщ ениях точны х мето­
дов.
В конце X IX — начале XX в. благодаря исследованиям К. П ейкера,
А. П енка, В. Гальбф аса, Е. С. М аркова и др. получили разработку спо­
собы определения и вы раж ен и я морфометрических характери сти к озера,
к числу которы х относятся: площ адь озера, его длина, ш ирина, глубина,
объем, средний уклон озерного лож а, гипсограф ическая кр и в ая (показы ­
ваю щ ая связь глубин с соответствующ ими им п лощ ад ям и ), степень разви ­
тия (изрезанности) берега, острова, озера.
По подсчету А. П енка, относящ емуся к концу X IX в., общ ая площ адь
озер земного ш ара составляет около 2500 тыс. км2] по данны м последне­
го времени, она близка к 2700 тыс. к м г (Грин, 1966, стр. 60).
В 1922 г. В. Гальбф ас опубликовал сводную работу об озерах м ира с
морфометрическими данны ми о 1750 озерах, вклю чая 89 озер России
(H albfass, 1922). Ещ е раньш е, в 1913 г., он определил объем воды в
озерах, пресны х и соленых, равны м 250 тыс. км3 (In te rn atio n ale K eiru...,
1913/14).
Первую классификацию озер дал ещ е Б . В арений, разделивш ий их на
четы ре группы по гидрологическому принципу. И звестны так ж е появив­
ш иеся во второй половине X IX и в начале XX в. классиф икации озер по
генезису их лож а В. Дэвиса, Ф. Рихтгоф ена, А. П енка, Ф. Ф ореля,
А. Зу п ан а, Э. Б ер д ж а и С. Д ж удея, П. И. Броунова и др. (Ф едосеев,
1969); из более поздних назовем генетические классиф икации озерны х
котловин М. А. П ервухина (1937 г.) и Д ж . Х етчинсона (1957 г.)
(см. Богословский, 1960). И мею тся классиф икации озер и по другим
п ризн акам — гидрологическим, химическим, биологическим, морфологи­
ческим.
Г идрограф ия СССР
Гидрограф ия допетровского времени. Первые государственны е образо­
в ан и я н а Р уси относятся примерно к V I —V II вв., однако освоение чело­
веком территории наш ей Родины восходит к временам значительно более
древним.
Н акопление гидрографических знаний н а Р уси происходило по мере
расселения славян по речным системам вплоть до морских берегов.
В есьма важ ны м речным путем, ставш им особенно выгодным для славян
с IX в., был путь из Балтийского в Ч ерное море, т а к назы ваем ы й путь
«из вар яг в греки».
Описание пути «из варяг в греки» мы находим в драгоценном п а­
м ятнике русской древности «Повести врем енны х лет» (летописи Нестора,
относящ ейся к 1114— 1116 гг.), в которой н аш первый летописец расска­
зы вает о главнейш их событиях, происш едш их на Р уси в 852— 1117 гг.,
н ач и н ая с того, «откуда пош ла русская земля». Вот к а к описывает древ­
ний автор знам ениты й водный путь: «Когда ж е поляне (славяне, рас­
70
селивш иеся по Д н еп ру.— И. Ф.) ж и ли отдельно по горам... тут был путь
из В аряг в Г реки и из Г рек по Д непру, а в верховьях Д непра — волок
до Л овати, а по Л овати входят в И льмень озеро великое; из этого ж е
озера вы текает Волхов и впадает в озеро великое Нево, и устье того озер?
впадает в море В аряж ское... Д непр ж е вы текает из Оковского леса и течет
н а юг, а Д ви н а из того ж е леса течет, а н ап равляется на север и впадает
в море В аряж ское. И з этого ж е леса течет Волга на Восток и впадает
семьюдесятью устьям и в море Хвалисское... А Д непр впадает устьем в
П онтийское море; это море слывет Русским...» Описание речной сети пока­
зы вает довольно обширные гидрографические зн ан и я летописца. Е м у хо­
рошо известны Д непр и Волга, он упом инает о Д унае и Д нестре, Висле
с Бугом и Наревом, Сане, Л овати, Волхове. Н азы ваю тся им так ж е реки
Л у га, М ета и притоки Волги М едведица, Ш ексна, Ока.
Столь ж е рано, к а к и по Д непру, было освоено плавание по Д нестру
и Дону, так ж е имевш им большое значение в системе наш их древних п у­
тей сообщения. Ч ерез Дон торговые люди К иевской Р уси из Азовского
м оря или восточны х притоков Д непра без особых затруднений переходи­
ли в волжскую систему и в К аспийское море.
Н ачало изучени я н аш их северны х рек связано с предприимчивостью
ж ителей Великого Новгорода, ставш его с н ачала X II в. самостоятельным
княж еством и объединивш его вокруг себя большую территорию. П ути
обширной торговли новгородцев вклю чали в себя многие реки. По Д непру
и Волге новгородцы привозили хлеб, в котором они испы ты вали весьма
большую нуж ду. И нтересно отметить, что н а п у тях выхода новгородцев
на Волгу, по рекам Мете, Сяси и Вытегре впоследствии были построены
известны е водные системы — В ы ш неволоцкая, Т и хви н ская и М ариинская.
Это обстоятельство красноречиво свидетельствует об умении новгородцев
вы бирать наиболее рациональны е вари ан ты водны х путей, что, конечно,
могло яви ться только результатом их определенных гидрографических
познаний.
Н есомненны энергичны е снош ения Новгорода с северо-востоком, им ен­
но с бассейнами рек Онеги, Северной Д вины, М езени и Печоры, вплоть
до берегов Ледовитого океана. В идный русский историк И. Д. Б еляев го­
ворил, что уж е в X I и X II вв. русские «так далеко заходили на север,
к а к в то врем я не заходил ни один европейский народ... и н а столько
зн али глубокий север А зии, на сколько он не был известен никому в
Европе даж е несколько веков позднее» (Б еляев, 1852, стр. 11). Н е позж е
второй половины X IV в. русским стали известны низовья Оби.
В конце X V и н ачале X V I в., после сверж ен ия в 1480 г. монголо-татар­
ского ига, происходит быстрый процесс консолидации Русского государ­
ства, расш иряю тся его границы . В середине X V I в. русские полностью,
от истоков до устья, овладеваю т Волгой, вы ходят к У рал у и в Западную
Сибирь. Конечно, движ ение русских по Волге не прекращ алось и во врем я
монголо-татарского господства, и именно к Волге и Дону, к а к отмечает
Н. П. Загоскин (1909), переходит в этот период былое первенство Д неп ­
ра в системе торговых путей России. В 1466 г. по Волге от Твери (К ал и ­
н ина) началось знаменитое путеш ествие А ф анаси я Н икитина, первым из
европейцев побывавш его в Индии.
Н ачало энергичного продвиж ения русских н а северо-восток страны
относится к последней четверти X V I в. Особенно важ ны м был поход в
Сибирь Е рм ака, полож ивш и й начало быстрому ее освоению. Основанием
в 1628 г. К расн оярска заверш ается освоение большей части Е нисея, а вско­
ре после того русские у ж е вы ходят к А нгаре, Б ай к а л у и верховьям Л ены .
Во второй четверти X V II в. по ш ироко разветвленной речной сети Сиби­
ри отдельные отряды русских землепроходцев достигаю т северны х и вос­
точны х морских берегов.
Г и дрограф ическая сеть Сибири в большой мере была пройдена у ж е в
первой половине X V II в.
7 1
Но хотя у ж е в конце первой половины X V II в. русские вы ш ли к
морским берегам и н а севере и н а востоке, гидрограф ия Сибири была
известна в то время, конечно, лиш ь только в общих чертах. Об ази ат­
ской части России н ел ьзя сказать того, что бесспорно относительно евро­
пейской части, которая в X V II в. была настолько известна, что н а ней
не могло быть сколько-нибудь значительны х откры тий «неведомых зем­
лиц» (Лебедев, 1950, стр. 29}.
Гидрографическое изучение России наш ло отраж ение на многих чер­
теж ах допетровского времени. Больш инство этих чертеж ей до нас не
дошло, но многие из них известны по описи П ри каза тайны х дел, про­
изведенной в 1713 г. по у к а зу П етра I. В этой описи находятся следую ­
щ ие чертеж и, относящ иеся к гидрографии России (Опись делам..., 1861):
Ч ер теж Х валы нского м оря и к нему рекам и городам;
Ч ер теж Д вине реке и иным рекам, которые из нее вы ш ли и где каки е
по них угодья и городы и монастыри;
Ч ер теж от Вологды К убинскому озеру и рекам, н а которы х стоят
Вага, Холмогоры и ины е городы и села и деревни;
Ч ер теж Азовскому и Ч ерном у морям и А зову и Ч еркаском у да К ры ­
м у и ины м городам;
Ч ер теж озерам Л адож скому, И льмени с ины ми озерами и реками.
У В. Н. Т атищ ева им еется указан ие, что при царе Борисе Годунове
(1598— 1606 гг.) была «с довольным искусством» вы черчена карта с пока­
занием на ней Аральского моря («его ж е Синим именую т») (Татищ ев,
1769, стр. 506).
Х озяйственны е и военные потребности образовавш егося к середине
X V I в. централизованного Русского государства вы зы вали необходимость
создания географической карты в масш табе всей страны . В 1552 г. так ая
к ар та была создана. Это знам ениты й Больш ой Ч ертеж , в основу которого
была полож ена гидрограф ическая сеть. В 1627 г. было сделано описание
Больш ого Ч ертеж а, известное под названием «Книги Больш ом у Ч ер те­
ж у» — первой русской систематизированной географии, которая с полным
основанием считается так ж е и первым сочинением, обобщающим зн ан ия
по гидрографии всей наш ей страны в конце первой четверти X V II в.
(К нига Б ольш ом у Ч ертеж у, 1950). В идный русский публицист и общест­
венны й деятель Н. И. Новиков, впервы е издавш ий в 1773 г. «К нигу
Б ольш ом у Ч ертеж у», уч и ты вая преобладание в ней именно гидрографи­
ческих сведений, н азвал ее «Д ревняя Российская идрограф ия, содерж а­
щ а я описание М осковского государства рек, протоков, озер, кладязей,
и каки е по них городы и урочищ а, и на каком оные расстоянии».
В «Книге Больш ом у Ч ертеж у» представлена гидрограф ия огромного
пространства — от «Студеного» моря до Черного, от «К отлина озера»
(Ф инского залива) до реки Оби, «и за реку за Обвь морским берегом
до реки Т аза и реки Т ура до М ангазеи», «и по Енисею реку». Н а юге
сведения «Книги» распространяю тся вплоть до Аральского моря и Сыр­
дарьи. Описание н ачин ается от «царствую щего града Москвы» и ведется
по системам рек Донца, Дона, Т ерека, Я ика, Д непра, Оки, рек Севера.
О Волге сказано: «А река Волга вы текла от Торопца за 60 верст, а от
реки Л овати, от города от Холма за 50 верст, и п отекла под Р ж ев у про­
м еж озера С елиж арова и озера Торопа».
Расш ирение границ Московского государства вы звало необходимость
создания новых карт. В 1667 г. в г. Тобольске, являвш ем ся в то врем я
административны м центром Сибири, П. И. Годуновым был выполнен «Чер­
теж Сибирской земли», исправленны й и дополненный в 1672 г. новыми
сведениями. Н а ч ертеж ах п оказаны великие водные артерии Сибири и
Д альнего Востока — Енисей, Л ена, А мур с и х притоками. В 1701 г.
по у к азу П етра I С. У. Ремезов создает в Тобольске первый русский
географический атлас н а 23 листах — «Ч ертеж ную К ни гу Сибири». В от­
нош ении гидрографии в «Ч ертеж ной К ниге Сибири» обращ ает н а себя
72
внимание хорош ее знание русскими людьми речной сети западного скло­
на У ральского хребта: более ста р ек с их назван иям и обозначено на
22-м листе, относящ емся к этой территории (Ястребов, 1972).
Н акопление сведений о гидрографии России и гидрологии рек проис­
ходило в рассматриваемое врем я так ж е в связи с использованием их
для орош ения, водоснабж ения городов и к а к источников энергии для
водяны х мельниц.
В плоть до X II I в., т. е. до н ач ал а монголо-татарского нашествия^
в Средней А зии велось строительство крупны х ирригационны х каналов,
возобновивш ееся в X IV в. после освобождения страны от завоевателей.
Е щ е в X I I —X II I вв. в Г рузии были прорыты А лазански й (119 км)
и Самгорский (20 км) оросительные каналы .
Т аким образом, к концу X V II в. русская гидрограф ия располагала
уж е довольно обш ирными сведениями о р ек ах к а к европейской, так и
азиатской части России. Однако эти сведения были явно недостаточными,
н ап равлен ия даж е круп н ы х рек п оказы вались ещ е с большими неточ­
ностями. Н аблю дения за реж имом рек ещ е только начинались и велись
с применением лиш ь самы х просты х средств.
Гидрограф ические исследования в X V I II—X IX вв. (до 1875 г .). Н ача­
ло этого периода совпадает с царствованием выдаю щ егося деяте л я рус­
с к о й л е т ap jm П е т р а L.,
В связи с ростом промыш ленного производства, внутренней и внеш ней
торговли П етр I обращ ал большое внимание н а развитие водных путей
России.
В 1699 г. П етр I приним ал личное участие в съемке р. Д она от
В оронеж а до Азова, произведенной К. Крейсом. В своей работе «Р азы ска­
н и я о Доне, Азовском море, Воронеже и Азове...» К рейс писал, что он
«реку Дон... в присутствии его царского величества зделал...» (К рейс,
1824, стр. 305). В результате съем ки была составлена карта Дона.
Д вум я годами раньш е П етру было представлено произведенное по его
поручению гетм ану М азепе «Описание реки Д непра от м. Перевод очного
до Черного моря». Описание носит характер простого перечисления при­
токов Д непра и Б у га, островов и порогов (М аксимович, 1901).
Во врем я своих многочисленны х поездок по стране П етр I тщ ательно
и зучал возможности устройства соединительны х каналов. Его и нициати­
ве п рин адлеж ат проекты соединения рек Москвы и Волги, Волги и Дона,
Выш неволоцкой водной системы, соединения бассейнов К аспийского и
Белого морей (будущ ее С еверо-Екатерининское сообщ ение), Д непра и З а ­
падной Двины, М ариинской и Тихвинской водны х систем и связанны е с
этими проектам и и зы скан и я н а реках и водоразделах, причем в некото­
ры х и зы скан и ях П етр I принимал личное участие.
Много вни м ани я было уделено Петром I поискам водного пути из
России в Индию через Среднюю Азию. Г лавны м образом с этой целью
П етр посы лает в 1715 г. н а Амударью экспедицию А. Б екови ча-Ч еркасского. Очень важ ны м результатом работы этой экспедиции яви лась съем ­
ка северного и восточного берегов Каспийского моря; при этом было бес­
спорно доказано, что рек а А м ударья в К аспийское море не впадает.
Н а основании работ экспедиции А. Б ековича и съемок южного и за ­
падного берегов К асп и я, произведенны х в 1719 г. известны м и гидрогра­
фам и Ф. И. Соймоновым и К. Верденом, в 1721 г. была составлена карта
Каспийского моря, впервы е правильно п о казавш ая его географическое по­
лож ение и очертания.
Д ж . П ерри, работавш ий в России по приглаш ению П етра, произвел в
августе 1700 г. первое измерение расхода воды в р. Волге. Он наш ел,
что Волга приносит в К аспийское море в течение года более 445 522 мг во­
ды в минуту. Весь ж е приток воды в К аспийское море, с учетом других
рек, П ерри полагал равны м 1 336 566 м3 в минуту. Д. П ерри мало ошиб­
ся в определении среднегодового расхода Волги у К ам ы ш ина, где произ­
73
водились изм ерения, но он слиш ком преувеличил приток в К аспийское
море вод других рек, отчего общий приток в море оказался у него выш е
действительного более чем в 2 раза.
К числу весьма важ н ы х относится экспедиция приглаш енного Петром
для исследования Сибири немецкого ученого Д. Г. М ессерш мидта, прове­
д ен ная в 1719— 1727 гг. М ессерш мидт собрал много ценны х сведений о
географии и природе края. Трудны й путь его путеш ествия проходил по
рекам Енисею , Н и ж н ей Тунгуске, Л ене, А нгаре, К ети, И рты ш у. По окон­
чании экспедиции М ессерш мидтом были представлены карты , о которы х
А кадем ия н ау к писала, что «карты по географической науке сочинены
изрядно» (П екарский, 1862, стр. 360). М ессерш мидт описал оз. Б а й к а л и
составил его карту, оставш ую ся неизданной.
К эпохе П етра I относится начало организации в наш ей стране водо­
м ерны х наблю дений на некоторы х реках. В 1715 г. на р. Неве у Петро­
павловской крепости был установлен водомерный пост, по которому со­
хранились результаты наблюдений за уровням и наводнений, привязанны е
к современной системе отметок.
К 1726 г. относится первы й у к а з об установке меток вы соких вод.
В 1740 г. А кадем и я н ау к устроила водомерный пост для наблю дения за
уровням и р. Н евы у Васильевского острова, а в 1749 г.— водпост на
р. М ойке у Синего моста (Ш ретеровский ф утш ток). А дмиралтейств-коллегией, ведавш ей тогда гидрографической службой, были организованы
водомерные посты: в 1752 г.— на обводном кан але Главного адм иралтей­
ства и на р. Северной Д випе у г. А рхангельска; в 1777 г.— на р. Ф он­
танке у К али н ки н а моста; в 1792 г .— на р. Волге у г. А страхани. С се­
редины X V III в. были начаты спорадические наблю дения уровней на
днепровских порогах.
С ведения по гидрографии наш ли отраж ение в географ ических сочине­
н и ях В. Н. Т атищ ева, и преж де всего в важ нейш ем из них — «Л ексико­
не Российском историческом, географическом, политическом и граж дан ­
ском», составленном в алфавитном порядке. В этом незаконченном эн­
циклопедическом словаре (он доведен до слова «клю чник») В. Н. Татищ ев
сообщает сведения о многих реках, ручьях и озерах, а так ж е о некото­
ры х морях. Обычно эти сведения касаю тся происхож дения н азваний
водных объектов, протяж енности рек и иногда особенностей их те­
чения.
Н аиболее важ ны м и экспедициям и рассматриваемого периода были
экспедиции, имевш ие главной целью разреш ение вопроса о том, соединя­
ю тся или разделены водой А зи я и А мерика и, следовательно, сущ ествует
ли, к ак говорил П етр I, «дорога через Л едовитое море в К итай и Индию».
Вместе с тем на экспедиции возлагалась задача исследования и описа­
н и я северо-восточной окраины , особенно К ам чатки, почему они и получи­
ли название П ервой и Второй кам чатских экспедиций. Первой кам чатской
экспедицией под руководством В. Б ери н га и последующ ими русскими
экспедициям и было с несомненностью доказапо сущ ествование пролива
меж ду А зией и А мерикой, соединяю щего Северный Л едовиты й и Тихий
океаны (Берингов пролив).
Но особенно плодотворной была В торая кам чатская, или В ел и кая се­
верная, экспедиция, возглавлявш аяся такж е В. Берингом. З а 10 лет рабо­
ты (1733— 1743 гг.) экспедиция произвела съем ку и описание северны х
берегов России и собрала исклю чительно ценны е сведения о природе Си­
бири и К ам чатки. Экспедицией была организована сеть станций для н а­
блю дения за метеорологическими явлениям и, в частности велись наблю де­
н ия за вскры тием и зам ерзанием рек. В .^Г м елины м было произведено
обследование Б ай кал а.
У частник
экспедиции,
будущ ий
академ ик
С. П. К раш енинников (1711— 1755 гг.) в результате 12-летних исследо­
ваний создал опубликованны й в 1755 г. зам ечательны й труд «Описание
зем ли К ам чатки», в котором впервы е сообщаются подробные сведения
74
такж е и по гидрографии полуострова (К раш енинников, 1755). Им такж е
производилось исследование берегов рек Е нисея, Л ены , Витима, Б аргузи ­
на. Т ечения сибирских рек описывал так ж е участн и к экспедиции Г. М ил­
лер.
В организации и проведении Второй кам чатской экспедиции активное
участие н аряд у с Сенатом и А дмиралтейств-коллегией приним ала А каде­
м ия наук. Д ругим очень важ ны м делом, вы полненны м А кадемией н аук к
1745 г., явл яется составление и издание географическим департаментом
академ ии нового географического атласа из 19 карт с «Генеральной к ар ­
той Российской империи». Эта карта имела у ж е довольно полную гидро­
граф ическую н агрузку с изображ ением направлений рек, достаточно близ­
ким к действительны м. Р абота по дальнейш ем у уточнению академическо­
го атласа 1745 г. в значительной степени связан а с деятельностью
М. В. Ломоносова.
В конце 1758 г. Сенат обратился к А кадемии н аук с требованием со­
общить сведения о р. Волге с притокам и «с описанием глубины в самую
большую, посредственную и меньш ую воду, крутость и пологость берегов,
и где она по низкости их так разливается, что настоящ ей глубины иметь
не может, и в коих ж е м естах к а к беспрерывно и по случаям бывают
мели, и к а к велики и от чего то происходит и о прочем, что до навига­
ции следует, так ж е и о реках М едведице, Дону, Хопре и Донце и какие
по оным суда в какое врем я и с каким грузом ходить могут...» (см. Л о­
моносов, 1940, стр. 260).
М. В. Ломоносов, которому в м арте 1758 г. президентом академии
К. Г. Разум овским было поручено «особливое смотрение» за деятель­
ностью географического департам ента, ответил Сенату, что академ ия не
имеет и не может иметь таких сведений; при этом он указы вал, что
«Рен (Р ей н ) река, которая против Волги едва десятою долею сравниться
может и протеканием по земли, которая академ иям и издавна наполнена,
по оным суда в какое врем я и с каким грузом ходить могут...» (см. Л о­
моносов, 1940, стр. 260).
К числу созданных у нас в это врем я географических работ, имевш их
важ ное значение в деле гидрографического изучени я страны , относится
опубликованная в 1762 г. зам ечательная мойография П. И. Р ы чкова
(1712— 1777 гг.) «Топография Оренбургская...»
В этом капитальном труде содерж атся ценны е сведения о реках огром­
ной территории площ адью 4 млн. км 2. П. И. Рычковы м описаны такие
«знатнейш ие реки», к а к Волга, К ама, Я и к (У р а л ), Эмба, С ы рдарья, Сарысу, Иш им, Тобол, Б е л а я и др.
У ж е указы валось, что в 1773 г. известны й просветитель Н. И, Нови­
ков (1744— 1818 гг.) впервы е издал «К нигу Больш ом у Ч ертеж у», отра­
зивш ую итог географического и гидрографического изучени я страны к
концу первой четверти X V II в. В предисловии к этому изданию Н. И. Но­
виков писал, что он предприним ает его «паче всего для обличения не­
справедливого м нения тех людей, которые думали и писали, что до вре­
мен П етра Великого Р оссия не имела н икаки х книг, окроме церковных,
да и то будто только служебных» (Д ревн яя Р оссийская идрография...,
1773).
Ценны м изданием того времени, содерж ащ им большой гидрографиче­
ский м атериал, яв л яется выш едш ий в 1773 г. в Москве «Географ иче­
ский лексикон Российского государства...» Ф. А. П олунина под редакцией
и с предисловием Г. Ф. М ш м ера. В этом словаре на 480 страницах
убористого текста даю тся сведения о реках, озерах, морях и других
географ ических объектах, основанные на м атери алах исследования стра­
ны вплоть до н ачала больших академ ических экспедиций (1768 г.). В сло­
варе П олунина широко, причем иногда буквально, использованы описа­
ния, данны е Татищ евы м в его «Л ексиконе», но, конечно, в нем отраж е­
ны и определенные достиж ения в изучении страны за 25-летний период,
75
разделяю щ ий годы составления «Лексиконов» Т ати щ ева и П олунина. Т ак,
например, в статье о К аспийском море мнение п реж н и х учены х о «пучи­
не» в К ара-Б огаз-Г оле представляется к а к ошибочное, а попы тки оп ред е­
лен и я «сметы» (водного баланса) моря у ж е не вы зы ваю т скептического
отнош ения.
«Географический лексикон» Ф. А. П олунина яви л ся основой и здан­
ного в 1788— 1789 гг. 6-томного «Нового и полного географического сло­
в ар я Российского государства». Он ж е составил ядро выш едш его в семи
ч астях в 1801— 1809 гг. «Географического словаря Российского государ­
ства» А. М. Щ екатова. Оба эти словаря, к а к у казы в ается в и х полны х
назван иях, описывают местности России так ж е и «идрографически».
В предисловии к первой части последнего словаря отмечается, что при
его составлении были использованы м атериалы академ ических экспеди­
ций Гмелина, П алласа, Л епехина, Озерецковского «и прочих, которых
труды останутся незабвенны ми д ля потомства».
1768— 1774 годы вош ли в историю русской географии, да и в историю
русской н ауки вообще, к а к «эпоха академ ических экспедиций». В эти
годы А кадемией н ау к был организован ряд «физических» экспедиций,
впервы е охвативш их всесторонними обследованиями по намеченному п ла­
ну почти всю территорию России, хотя две общие экспедиции, объеди^
нивш ие ш есть отдельны х экспедиций, формально назы вались Оренбург­
ской и А страханской. В первую входили экспедиции, возглавлявш иеся
П. С. П алласом, И. П. Ф альком, И. И. Л епехины м и И. Г. Георги.
В торая делилась на две экспедиции, во главе которы х стояли С. Г. Гмелин и И. А. Гильденш тедт.
Трудам и участников экспедиций многое было добавлено так ж е и к све­
дениям по гидрографии и гидрологии страны.
Экспедиция П. С. П алласа произвела обследованиие огромной террито­
рии, вклю чаю щ ей Н иж нее и Среднее П оволжье, Оренбургский край, Си­
бирь и Забайкалье.
Ц еннейш ие сведения, собранные П. С. П алласом, излож ены ' им в об­
ш ирной монографии «Путеш ествие по разны м провинциям Российской
им перии в 1768— 1773 гг.», изданной в трех ч астях (пяти книгах) в
1 7 7 3 -1 7 8 8 гг.
Районам и деятельности экспедиции И. П. Ф алька были А страхан ская
и О ренбургская губернии, Среднее и Н иж нее П оволжье, З ап ад н ая Си­
бирь, Ю ж ный У рал, предгорья Северного К авказа. Его «Записки путе­
шествия» так ж е составлены н а гидрографической основе и содерж ат мно­
го интересны х описаний рек обследованных районов. П ри описании Оби
И. П. Ф альк пользуется найденны ми в Б ар н ау л е местными картам и этой
реки, «которые гораздо вернее и подробнее других», и потому он считает,
что его описание «может служ ить частью дополнением к сибирской гид­
рографии».
Экспедиция И. И. Л еп ехи н а охватила обследованием Среднее и Н и ж ­
нее П оволжье, У рал, северную часть Европейской России. В своих «Днев­
ны х записках путеш ествия по разны м провинциям Российского государ­
ства» И. И. Л еп ехи н сообщает весьма ценны е сведения по гидрографии.
Его меткие описания касаю тся преимущ ественно м алы х и средних рек
и озер, а такж е клю чей, запруд, водяны х мельниц.
Экспедиция И. Г. Георги н аряд у с изучением районов Сибири имела
главной целью обследование Б ай кал а.
У частник экспедиции Георги А. П уш карев сделал в 1772— 1773 гг.
первую гидрографическую съем ку Б ай к ал а и составил карту этого озера
в масш табе 10 верст в 1 дюйме. У каж ем здесь, что в конце X V III в.,
именно в 1797 г., гидрографические работы н а Б ай к ал е с промером глу­
бин его ю жной части были произведены С. С метаниным и Е. Копыловым,
причем максим альны е глубины, измеренны е с очень большой для того
времени точностью, оказались равны м и 1100— 1234 м (Л ам акин, 1955).
76
Работы экспедиции С. Г. Гмелина проходили в районе Дона, от Воро­
н еж а до устья, в Н иж нем П оволж ье и в Персии. Обследованиями экс­
педиции И. А. Гильденш тедта были охвачены верховья Дона, н и ж н яя
Волга, С еверный К авказ, Закав казье, часть У краины . Обе эти экспеди­
ции так ж е доставили много новых сведений по гидрографии и гидрологии.
П римерно с третьей четверти X V III в. в России вновь начинаю т обра­
щ ать внимание н а устройство искусственны х водных путей, в связи с
чем производятся отдельные изы скан и я на реках и водоразделах меж ду
ними. Однако зам етное ож ивление работ по улучш ению внутренних вод­
ны х путей и гидрографических исследований относится лиш ь к самому
концу X V III и н ачалу X IX в.
В аж ной вехой в истории разви тия внутренних водных сообщений в
России явилось создание в 1798 г. центрального государственного уч реж ­
дения по заведы ванию водными путям и — департам ента водяны х комму­
никаций. С организацией департам ента гидрограф ические исследования
и гидротехнические работы н а реках значительно усилились. У ж е на
первы х п орах деятельности департам ента были произведены и зы скан и я
н а ряде рек.
У К. Завадского у к азан ы реки и водоразделы м еж ду ними, где в это
и последую щее врем я производились топографические и гидрографические
и зы скан и я в связи с предлож ениям и об устройстве водных сообщений
м еж ду Европейской Россией и Сибирью (Завадский, 1884).
В 1802 г. департам ентом водяны х ком муникаций была издана «Гидро­
граф и ческая кар та части Российской им перии м еж ду водами Белого,
Балтийского, Черного и К аспийского морей» в масш табе 100 верст в
1 дюйме ( 1 : 4 200 000). В том ж е году выш ло в свет составленное секре­
тарем департам ента Бахтури н ы м «К раткое описание внутреннего Россий­
ской империи водоходства м еж ду Балтийским , Ч ерны м , Б елы м и К аспий­
ским морями, служ ащ ее и зъяснением изданной при Д епартам енте водя­
ны х ком м уникаций гидрографической карты ».
Г идрограф ическая изученность страны к н ач ал у X X в. получила отра­
ж ение н а изданной в 1801— 1804 гг. депо карт «Подробной карте Р ос­
сийской империи и близлеж ащ их заграничны х владений» в масш табе
20 верст в 1 дюйме ( 1 : 8 4 0 000), известной под названием «Столистовой
карты ». Основой этой первой многолистной (ф актически она имела
114 листов) карты России явились м атериалы съемок Генерального ш таба.
Водные исследования и гидротехнические работы в последую щ ие три
десятилетия позволили и здать в 1832 г. «Гидрограф ический атлас Рос­
сийской империи». В атласе, состоящ ем из 59 листов размером 4 8 X 6 5 см,
даны карты Выш неволоцкой, М ариинской, Тихвинской водных систем,
планы, продольные и поперечны е профили соединительны х каналов, чер­
теж и гидротехнических сооруж ений н а реках и к ан алах (плотин, шлюзов,
мостов и д р .). Год спустя была и здан а общ ая гидрограф ическая карта
в масш табе около 80 верст в 1 дюйме, н а которой были показаны реки,
озера, сущ ествую щ ие и устраиваем ы е искусственны е водные пути и пути,
по которым производятся изы скания. Однако эта к ар та им ела очень много
неточностей, вплоть до того, что притоки некоторы х рек были п оказаны
впадаю щ ими не с той стороны, с которой они впадаю т в действитель­
ности.
В 1846 г. была и здан а н овая гидрограф ическая карта Европейской
России н а 12 листах в масш табе 1 : 1 630 000. К арта составлялась по
данным, собранным и проверенны м н а месте, а не просто путем переноса
сведений с других карт. К аж д ая рек а на карте и зображ ена со всеми при­
токами, вклю чая незначительны е. Л и ни и судоходных рек обозначены си­
ним цветом, сплавны х — зелены м, а каналов — красны м . К рупны е реки,
такие, к а к Волга, Д непр, Дон, З а п а д н ая и С еверная Д вина и др., пока­
зан ы двум я линиями, с обозначением островов на них. В первы е были
правильно изображ ены устьевы е участки этих рек.
* 77
В связи с потребностями судоходства по внутренним водным путям
в начале X IX в. в ряде пунктов стали проводиться наблю дения за коле­
баниям и уровней в реках и каналах, имевш ие главной целью вы яснение
условий судоходства в данны й момент, и преж де всего проходимости
перекатов.
Наиболее ранние систематические изм ерения уровней, беспрерывно
продолж аю щ иеся по настоящ ее время, были н ачаты у нас в 1812 г.
на р. Н емане у г. Смалининкай.
До организации планомерного изучени я реж им а уровней (1875 г.)
водомерные наблю дения велись на небольшом количестве постов, в том
числе в следую щ их пунктах: на р. Волге — у Горького (Н иж него Новго­
рода, 1820), А страхани (1844), К азан и (1848), Ры бинска (1849), К ост­
ромы (1849), Я рославля (1848), К уйбы ш ева (Самары, 1852), К инеш мы и
Городца (1866); на р. К аме — у Дедю хина (1826), Чермозского завода
(1854), П ерми (1857); на р. Д непре — у Л оцманской К ам енки (1818),
К иева (1839), Ч еркасс (1847), Л оева (1857), К рем енчуга (1859),
Х ерсона (1865); на р. Западной Двине — у Д винска (1816).
Относительно изучени я водоносности русских рек можно сказать, что
были лиш ь отдельные редкие случаи и зм ерения расходов воды. Так, н а­
пример, в 1841 г. полковником Ш ернвалем был определен расход воды
в Волге в м еж ен ь у г. Р ж ева, оказавш ийся равны м около 30 мг/сек.
В 1864 г. инж енером Плисовым подсчитаны м еж енны е расходы для раз­
личны х пунктов на Волге меж ду Калинином и Рыбинском. Но Н. А. Б о ­
гуславский, автор монографии «Волга к а к путь сообщения», из которой
взяты приведенны е сведения о стоке Волги, не п ри д авая какого-либо
зн ачен ия эпизодическим и крайне редким изм ерениям расходов воды
Волги, писал, что «о количестве воды, протекавш ей в преж нее время,
нет соверш енно н икаки х сведений: непосредственные наблю дения над
количеством воды в Волге начаты только с 1880 г., а преж де никогда
не делались» (Богуславский, 1887, стр. 162). П ри этом он отмечал, что
сведений об изменении количества протекаю щ ей в реках воды не имелось
в то врем я не только ни для одной из наш их рек, но и для рек других
стран.
К рупны м трудом по водам России яви лась 6-том ная «Гидрограф ия Рос­
сийской империи» И. X. Ш тукенберга. П ервы й том «Гидрографии» посвя­
щ ен бассейну Балтийского моря, второй — Северного Ледовитого и Тихо­
го океанов, третий — Черного моря, четверты й и пяты й — К аспийского
моря, ш естой том содерж ит дополнения и подробный указатель.
«Гидрография» Ш тукенберга, вы ш едш ая в 1844— 1849 гг. и яви вш аяся
плодом 20-летнего труда автора, поды тож ила сведения о реках и озерах
России, добытые за 150-летний период исследований.
Р асш ирение сведений по гидрографии р ек и озер России в процессе
ее общ егеографического исследования, а так ж е изучение клим ата страны,
н ачин ая с конца первой половины X IX в., в большой степени были свя­
заны с деятельностью организованного в 1845 г. Русского географ иче­
ского общества. С первы х ж е лет сущ ествования общества под его руко­
водством был проведен целы й ряд экспедиций в различны е области
страны.
Приведем далее основные сведения, относящ иеся к изучению озер.
В 1848— 1849 гг. А. И. Бутаковы м и К. Е. Поспеловым была произ­
ведена съем ка берегов и промерены глубины Аральского моря, а в 1850 г.
гидрографическим департаментом морского министерства по их данны м
была издана кар та этого моря.
Значительны м фактом в истории изучения Аральского моря явилось
издание Географ ическим обществом в 1851 г. составленной Я. В. Х аны ковым карты Аральского моря и Хивинского ханства.
Подробное гидрографическое исследование К аспийского моря было
проведено в 1856— 1867 гг. экспедицией морского министерства, возглав78
ливш ейся членом Географического общества Н. А. Иваш инцовым. В итоге
этого исследования был составлен и и здан в 1870 г. полный атлас К ас­
пийского моря. И ваш инцов интересовался вопросом о водном балансе
К аспийского моря. П риток речны х вод в К аспий он определил в 21 дюйм
(около 530 мм) в год, что значительно меньш е действительного средне­
го притока, определенного позже.
П. П. С ем евов-Тян-Ш анский изучал в 1856— 1857 гг. одно из самых
больших озер мира — И ссы к-К уль. В 1858 г. была издана первая карта
озера, основанная на топограф ических съемках.
В 1858— 1859 и в 1873 гг. морское министерство провело обширные
исследования Л адож ского озера. Руководивш ий ими А. П. Андреев от­
мечает, что до X V III столетия не имелось н икаки х сведений по гидро­
граф ии Л адоги — этого самого обширного озера Е вропы (его длина более
200 км, наибольш ая ш ирина 124 км, площ адь 18 400 км 2) , причем нахо­
дящ егося вблизи столицы (Андреев, 1875). П ервы е промеры глубин озера
были сделаны в 1763— 1765 гг. Селяниновым. В результате гидрографи­
ческих работ экспедиции А. П. А ндреева гидрографическим департам ен­
том морского министерства в 1867 г. была издана состоящ ая из двух боль­
ш их листов в масш табе 1 : 200 000 карта Л адож ского озера с 11 планам и
на полях, относящ им ися к прибреж ны м местностям.
Говоря о гидрографических исследованиях, проводивш ихся офицерами
морского министерства, укаж ем ещ е н а то, что А мурской экспедицией
1848— 1855 гг. под руководством Г. И. Н евельского были установлены
островной х арактер С ахалина и проходимость устья А м ура д ля больших
судов.
Знакомство русских с оз. Б ай к а л и его изучение начались ещ е в се­
редине X V II в. В 1864 г. была издана карта Б ай кал а, основанная на
проведенной в 1849— 1850 гг. подробной съемке его берегов. И нтенсивны е
исследования Б ай к а л а были произведены в 1866— 1890 гг. группой
участников польского восстания 1863 г., отбывавш их ссы лку на берегах
озера. И звестны й байкаловед Г. Ю. В ерещ агин указы вает, что работы
поляков, особенно Б. И. Дембовского и И. Д. Черского, составили эпоху
в изучении Б ай к а л а (В ерещ агин, 1949). Б . И. Дембовский произвел про­
меры глубин ю жной части Б ай к а л а по точно нанесенны м на карту про­
ф илям.
К ратко остановимся н а одной из интереснейш их проблем гидрографии
Средней Азии.
В Географическом обществе неоднократно обсуж дался вопрос о древ­
нем течении А мударьи, о сухом русле У збоя, о повороте течения А му­
дарьи в К аспийское море, возможность чего п ы тался вы яснить еще
П етр I.
Впервые этот вопрос был возбуж ден в обществе в 1864 г. запиской
В. В. Григорьева, Н. А. И ваш инцова и др., в которой они, основываясь
н а исторических свидетельствах, вы сказали убеж дение, что А м ударья
втекала раньш е в К аспийское море и что поворот ее в старое русло
возможен.
Согласно у казан и ям некоторы х восточных авторов, ещ е в X IV —
X V I вв. А м ударья по крайней мере часть своих вод отдавала К асп и й ­
скому морю. 5 ф евраля 1870 г. на заседании отделения физической гео­
граф ии Русского географического общ ества Р. Э. Л ен ц выступил с д окла­
дом «Наш и п ознания о древнем течении А мударьи и впадении ее в
К аспийское море». Л енц утверж дал, что с X в. А м ударья постоянно
впадает в А ральское море. В падение ее когда-либо в К аспийское море
он считал сомнительным. Но если А м ударья действительно когда-то
изм енила свой путь, то для объяснения этого обстоятельства, говорит
Л енц, следует п рин ять в расчет ф акт сильного подмыва правого берега
А мударьи, о котором свидетельствую т уж е древние восточные писатели.
Возможно, заклю чает Л енц, изменение течения А мударьи вполне объ­
79
ясн яется законом Б эр а (И звестия Русского географического общества,
1870) '.
И нтерес к исследованию А рало-К аспийского бассейна особенно уси­
л ился с н ач ал а 70-х годов, после присоединения к России среднеазиат­
ских районов.
Значительны е гидрографические исследования А мударьи были про­
изведены в 1874 г. экспедицией Географического общества, возглавляв­
ш ейся Н. Г. Столетовым и А. А. Тилло. Этой экспедицией (ее участ­
ником Н. Н. Зубовым) был измерен расход воды А м ударьи в ее ниж нем
течении, оказавш ийся равны м 1119 ж3 в высокую воду и 864 м ъ в низкую
воду. В 1875 г. среднегодовой расход А мударьи у Н укуса был определен
Ф. Б . Д орандтом равны м 1474 м 3 в секунду. Н ивелировками этой экспе­
диции было установлено, что горизонт А ральского моря стоит выш е го­
ризонта Каспийского м оря примерно на 75 м. В 1876 г. экспедицией
П етрусевича было обнаруж ено сущ ествование громадной Сары кам ыш ской
котловины , дно которой леж ало ниж е уровн я Аральского м оря более чем
н а 85 м. Когда-то эта котловина была озером, пересохш им вследствие
п рекращ ен и я течения воды по старым руслам А м у д ар ь и 2.
В аж ны м делом, вы полненны м Географ ическим обществом, яв л яется и з­
дание в 1863— 1866 гг. 5-томного «Географическо-статистического словаря
Российской империи», составленного П. П. Семеновым (Т я н -Ш ан ск и м ).
По гидрографии суш и статьи словаря, к а к говорится в предисловии к не­
му, охваты ваю т «все судоходные и сплавны е реки, а такж е все реки,
превы ш аю щ ие 50-верстное протяж ение в Европейской и 100-верстное в
А зиатской России, а так ж е и меньш ие горные реки, зам ечательны е сво­
ими долинами или золотыми россыпями; зам ечательны е пороги, скалы ,
острова и мысы, встречаю щ иеся вдоль течения судоходных рек; приста­
ни н а этих реках; озера, превосходящ ие 10 верст в одном из диаметров;
болота того ж е разм ера; все сколько-нибудь значительны е соленые озера,
обш ирные солончаки, минеральны е источники, все искусственны е ком­
муникационны е каналы и системы их» (Семенов, 1863— 1886). Словарь
П. П. Семенова поды тож ил все известны е к тому времени сведения по
географ ии России, в том числе богатейш ие сведения, добытые знам ени­
тыми общ егеографическими экспедициями, проведенными по поручению
общ ества самим составителем словаря П. П. Семеновым (1856— 1857 гг.),
а затем Н. М. П рж евальским и другими смелыми русскими путеш ест­
венникам и в малодоступные области Азии. В «Географ ическо-статистиче­
ском словаре» получили обобщение накопленны е к тому времени сведения
по гидрографии наш ей Родины.
1 Позже, в 1902 г., В. В. Бартольд, анализируя в своей работе «Сведения об Араль­
ском море и низовьях Амударьи с древнейших времен до XVIII в.» различные ис­
точники, признал достоверность свидетельства о том, что в 1221—1573 гг. имела ме­
сто бифуркация Амударьи и небольшая часть ее вод направлялась в Сарыкамышскую впадину, а из нее по древнему руслу, Узбою, в Каспийское море. Согласно
новейшим данным, сток из Сарыкамыша в Каспий по Узбою в средние века сущест­
вовал, но происходил периодически.
2 Относительно происхождения Узбоя имеется несколько гипотез. Так, JI. С. Берг
считал, что «Узбой — это соединявший некогда Каспий и Арал пролив, служивший
затем руслом для стока вод Арала в Каспий, а впоследствии временно занятый ре­
кой, подобно тому, как, например, Волга в среднем течении занимает долину, суще­
ствовавшую еще в меотическую эпоху, когда высоты правого берега Волги служили
берегом меотического моря» (Берг, 1908, стр. 525). В 1953 г. А. А. Ямновым и
В. Н. Куниным по поводу происхождения Узбоя была высказана следующая точка
зрения (Ямнов и Кунин, 1953). Пра-Амударья, впадавшая в доисторическое время в
Каспийское море, в период континентальных оледенений вследствие общего похоло­
дания и увлажнения климата вместе с увеличением водоносности значительно уве­
личила и свой твердый сток. Разгружаясь в дельте, она постепенно преградила себе
наносами путь в Каспий и, все более уклоняясь вправо, с течением времени прорва­
лась на север и вызвала соединение Арала и Сарыкамыша. Переполнивший Сарыкамыш избыток своих вод излил на юг и дал начало Узбою, который по системе озер
соединил, наконец, Арал и Каспий. Сток по Узбою прекратился во II—I тысячеле­
тиях до н. э. Периодически он вновь возникал в XV—XVII вв.
80
Ц енной сводкой по озерам страны яви лась и здан н ая в 1859 г. работа
В. П. К еппена «Главнейш ие озера и лим аны России», а такж е капи таль­
ный труд И. Стрельбпцкого «Исчисление поверхности Российской империи
в общем ее составе в царствование
императора
А лександра II»,
опубликованны й в 1874 г. В нем приведены сведения о 5800 озерах Евро­
пейской России.
Т аким образом, в течение рассмотренного периода, охваты ваю щ его поч­
ти два столетия, гидрографическое изучение страны значительно про­
двинулось вперед. Реки и большие озера получили правильное в смысле
направлений течений и очертаний изображ ение н а картах. Однако и зуче­
ние водного реж им а рек еще не имело систематического характера, лиш ь
в небольшом числе пунктов производились наблю дения за колебания­
ми уровней, а измерений расходов воды имелось всего несколько слу­
чаев.
Гидрографические исследования в 1875— 1914 гг. В послереформенное
врем я русское правительство под давлением потребностей экономического
разви тия страны начинает обращ ать более пристальное внимание на дело
разви тия водных путей, которые, к а к это стало ясно у ж е вскоре после
сооруж ения главнейш их линий ж елезны х дорог, не могли быть полностью
вы теснены последними. П ричем главное состоит в том, что была осознана
необходимость организации всестороннего изучени я рек. Свидетельством
этого явл яется преж де всего создание в 1875 г. при министерстве путей
сообщ ения Н авигационно-описной комиссии (Н О К ).
До исследований Н авигационно-описной комиссии по сущ еству мало
что было известно о большинстве наш их рек, кроме н ап равлен ия их тече­
ния. К а к говорил председатель Н авигационно-описной комиссии П. А. Ф а­
деев, «даже не было известно в точности и х протяж ение» (Труды съезда
инж енеров-гидротехников в 1892 г., 1892, стр. 1). Т ак, наприм ер, длина
Волги указы вал ась в «Гидрографии» Ш тукенберга равной 3160 верстам,
а в словаре Семенова — 3480 верстам; длина Д она — соответственно 1650
и 2000 верстам. Бы ло реш ено приступить с 1875 г. «к всестороннему н а­
учному исследованию , нивелировке и измерению глубин рек, каналов и озер
Европейской России и вообще к их подробному описанию в техническом
и экономическом отношении» (Ж урнал МПС, 3, 1875).
Д еятельность Навигационно-описной комиссии, сущ ествовавш ей по март
1884 г., заклю чалась, во-первых, в съемке, измерении и описании рек и,
во-вторых, в организации сети водомерных постов и гидрометрических
станций для изучени я реж им а уровней и водоносности рек.
О рганизованны е Н О К (а затем департам ентом водяны х и ш оссейных
сообщений) описпые партии произвели до 1900 г. изучение и рекогносци­
ровочное обследование всех главнейш их рек России, в том числе Волги,
К амы , В ятки, Чусовой, Белой, Суры, Оки, Мологи, Северной Д вины, Сухо­
ны, Волхова, Свири, Западной Д вины, Вислы, Н ем ана, Д непра, П рипяти,
Д нестра, Дона, Северного Донца, К убани, Оби, И рты ш а, Томи, Тобола,
Туры , А нгары, А мура, А мударьи, озер Белого, Ильменского, Онежского и
соединительны х каналов.
По каж дой исследованной реке были составлены подробные планы в
масш табе 5 0 —250 саж еней в 0,01 саж ени с показанием глубин. Н ивели­
ровки берегов и уровней воды, привязанны е к прочным опорным точкам
(р еп ер ам ), дали возможность составить продольные профили рек.
В 1886— 1910 гг. были изданы подробные и сокращ енны е планы и про­
дольные профили следую щ их исследованных рек: Д непра (г. Смоленск —
л и м а н ), Оки (г. К аш и ра — р. В о л га ), К ам ы (г. Дедю хип — р. В о л га ), Вол­
ги (р. Ры бинск — г. К а за н ь ), Суры (г. В асильсурск — г. П е н за ), Север­
ной Д вины (р. В ы тегра — р. В ага), Западной Д вины (ниж е В итебска),
В олхова (оз. И льмепь — г. Н овая Л ад о га), А нгары (оз. Б ай к а л — р. Е н и ­
сей ), Д она (хут. К ал ач — р. С осна), А мура (пос. П окровский — ст. Е катер и н о -Н и ко л ьская), Д есны (р. Болва — р. Д н е п р ), Оби (г. Б и йск — юрты
6
И . А . Ф ед о сеев
81
Т яголовы е), Томи (г. Томск — р. О бь), И рты ш а (г. С емипалатинск —
г. О мск).
Г раф ические м атериалы , вклю чавш ие в себя так ж е полные атласы ис­
следованных участков рек, сопровождались кратким и описаниями иссле­
дований и объяснительны ми записками. Всего было издано до 50 н азваний
монографий, сборников, отчетов, атласов и карт. Д анны е, полученные
описными партиям и, были использованы при издании в 1892 г. «П еречня
внутренних водных путей Европейской России» и в 1895 г. «П еречня
внутренних водных путей А зиатской России», явивш ихся значительны м
вкладом в гидрографию наш ей Родины. В последнем перечне были поме­
щ ены 161 река длиной 105 501 верста, 10 озер и 1 кан ал (Обь-Енисейский) длиной 7 верст. П еречень по Европейской России в 1907 г. был пе­
реиздан, а в 1911 г. были изданы дополнения и исправления к нему.
В перечень 1907 г. вош ли 3162 реки длиной 126 508 верст, 201 озеро
длиной по направлению главного судоходного рейса 2348 верст и 135 к а­
налов длиной 2727 верст, в том числе 32 судоходных и сплавны х канала
длиной 750 верст и 92 сплавны х и осуш ительных кан ала длиной 1891 вер­
ста.
Ц енны м прилож ением к перечню 1907 г. была «К арта внутренних
водных путей Европейской России» в масш табе 40 верст в 1 дюйме, с
изображ ением рек, озер и каналов, вош едш их в перечень, и с п оказани ­
ем отметок высот средних уровней воды в реках, озерах и к ан алах отно­
сительно уровня моря.
В 1883 г. А. А. Тилло опубликовал работу о длине рек европейской
части страны (Тилло, 1883), а в 1888 г. — «К арту длины и падения рек
Европейской России».
В 1876 г. н а внутренних водных п утях было откры то 132 постоянно
действую щ их поста. Рост числа водомерных постов в последующие годы
виден из табл. 15.
Т а б л и ц а 15. Развитие сети водомерных постов на реках и озерах России
Ч и сл о вод ом ер н ы х п остов
Ч и с л о в о д о м ер н ы х п остов
В ТОМ ч и сл е
Г од
1876
1877
1878
всего
133
2S6
331
в том ч и сл е
Год
всёго
I р а зр я д а
II р а зр я д а
67
90
99
66
196
232
I р а зр я д а
1880'
1890
341
384
107
143
I I р а зр я д а
234
241
Т аким образом, за 1876— 1890 гг. число водомерных постов в наш ей
стране возросло примерно в 3 раза.
В 1881 г. впервые были изданы сведения об уровнях воды в реках и
озерах Европейской России.
Н авигационно-описная комиссия полож ила начало изучению водонос­
ности рек. Н ачи н ая с 1880 г. описными партиям и н а реках Волге, Оке,
К аме, Д непре, Северной Д вине были организованы гидрометрические стан­
ции, которые кроме наблю дения за уровнями в течение нескольких лет
производили измерение скоростей течения и расходов воды и влекомы х
наносов.
По 110 измерениям расходов, произведенным в 1888— 1900 гг. С амар­
ской гидрометрической станцией, Д. Д. Гнусиц вычислил в 1901 г. зн а­
чения расходов Волги у г. Самары (К уй бы ш ева), которые оказались рав­
ными (ъ м 3/ с е к ) (Гнусин, 1901):
82
Наименьший
Наибольший
Средний межени
Средний весенний
Средний годовой
2880
43 770
5900
23 770
9750
Д. Д. Гнусин подсчитал, что во врем я весеннего половодья (в сред­
нем за 79 дней) по Волге протекает до 52,5% годового объема воды.
Н ачало систематического изучени я водоносности Д непра такж е было
полож ено Н авигационно-описной комиссией, приступивш ей в 1876 г. к под­
робному описанию и исследованию реки. Но по расходам для некоторых
пунктов, наприм ер для К иева, имелись и несколько более ранние сведе­
ния. Подсчеты за 27 лет (1870— 1896 гг.), произведенные Н. И. М аксимо­
вичем (М аксимович, 1901), дают среднегодовой расход воды Д непра у г.
К иева, равны й 1950 м 3/сек. П ричем средний расход при «низком» го­
ризонте (продолж ительностью 62,93 суток) оказался равны м 520 м 3/сек,
а при «весьма высоком» (продолж ительностью 2,27 суток) — 15 520 м ь/сек.
Н. И. М аксимович дает подсчет среднемноголетнего коэф ф ициента стока
(или, к а к тогда говорили, коэффициента водоносности), который получил­
ся для бассейна Д непра выш е К иева равны м 0,353
В прямой связи с практическим изучением рек, предприняты м мини­
стерством путей сообщения, находится появление в рассматриваемы е годы
ценны х сочинений по гидрографии отдельны х рек и речны х систем. В не­
которы х из них трактовались такж е теоретические вопросы гидрологии.
В последнем отнош ении особенно вы деляю тся работы В. М. Л охтина «Ре­
ка Днестр, ее судоходство, свойства и улучш ение» и «Река Ч усовая».
К рупной работой яви лась вы ш едш ая в 1887 г. и у ж е н азы вавш аяся
нам и монограф ия Н. А. Богуславского «Волга к а к п уть сообщения».
В ней автор н аряд у с подробным гидрографическим описанием реки,
главной водной артерии России, разбирает вопрос о так назы ваемом об­
мелении Волги. Обстоятельное рассмотрение этого вопроса приводит
Н. А. Богуславского к заключению , что в п ользу м нения об обмелении
Волги не сущ ествует ни одного убедительного ф ак та и что вопрос этот
мож ет быть реш ен только в будущем, после продолжительного периода
наблю дений.
В том ж е году вы ш ла книга М. С. Ч ерны ш ева «Иртыш», в которой
дается детальны й гидрографический обзор этой важ нейш ей сибирской реки.
Р еки Северного К ав к аза и З а к ав к а зь я наш ли обстоятельное описание
с обзором истории их исследования в труде М. Н. Г ерсеванова «Очерк
гидрограф ии К авказского края», изданном в 1886 г.
Подробному описанию рек Амурского бассейна посвящ ены выш едш ие в
1897 г. два сочинения: Р. О. Ю ргенсона «О судоходном состоянии р. А му­
ра с притоками» и В. Е. Тимонова «Очерк главнейш их рек П риам урско­
го края».
Гидрограф ия страны в целом н аш ла освещ ение в работе И. Ф. Л ев аковского «Воды России по отношению к ее населению » (1890).
Н аконец, к числу крупны х работ, созданны х в рассматриваемое врем я,
относится у ж е назы вавш ий ся капи тальн ы й труд Н. И. М аксимовича
«Днепр и его бассейн». В своей книге Н. И. М аксимович излагает ис­
торию изучени я Д непра с древнейш их времен, дает подробный обзор гид­
рограф ии его бассейна и освещ ает гидрологию этой важ нейш ей водной ар­
терии.
Объем изы сканий на реках после окончания работ Н авигационно-опи­
сной комиссии (до конца X IX в.) был незначительны м . Некоторое ож ив­
ление в исследовании рек относится лиш ь к н ачалу нового столетия.
1 Как увидим дальше, это значение является преувеличенным. По данным Е. В. Оппокова, коэффициент стока Днепра выше Киева равен 0,242 (см. стр. 00).
6 *
8 3
В это врем я заметно усилилась и зы скательская деятельность ряда округов
п у тей сообщения. Вместе с тем У правлением водных путей стали вновь
создаваться описные партии. Т ак, с 1904 г. начали работать партии по
и зы скан и ям н а реках Н еве, Оке, Северном Донце, па притоках Северного
Д онц а и Д она; с 1906 г. — на Западной Д вине, на Дону; с 1907 г. — на
р ек ах Ч ун е и Ч улы м е; с 1908 г. работала п арти я для исследования р.
У хты и сообщ ения ее с рекам и Северной Двиной и Камой. Особое вним а­
ние было обращено н а м алоизученны е и вовсе неизученны е реки Сибири
ж Д альнего Востока. С 1907 г. работали Е нисейская, А м урская, Селенги нская, Зей ская описные партии. С работой н азванны х партий связаны
им ена известны х деятелей в области русской гидрографии — Н. П. П узы ревского, В. М. Родевича, А. И. Ф идмана, Е. В. Б л и зн яка, О. О. Тейхмана,
Е. Г. И огансона и др.
БолЫние работы по исследованию дальневосточных рек с н ачала ново­
го столетия провело У правление водных путей Амурского бассейна.
П родолж ала расти, хотя и крайне медленно, сеть водомерных постов
н а реках и озерах. Всего в ведомстве путей сообщ ения к 1 ян в ар я 1903 г.
н а внутренних водных п утях Европейской и А зиатской России действо­
вало 527 постоянны х водомерных постов.
И зучение стока р ек в 1901— 1910 гг. по-преж нем у было развито слабо,
стационарны е наблю дения велись н а нескольких гидрометрических стан­
циях.
В аж ны м делом, начаты м в 1902 г. У правлением водных путей, яви ­
лось издание новой серии трудов по гидрографии и гидрологии рек под
общим названием «М атериалы для описания русских рек и истории ул уч ­
ш ени я их судоходных условий». Всего в 1902— 1917 гг. выш ло 73 вы пуска
этой ценной серии.
Д ля суж дения о степени исследованности рек и озер в качестве п у­
тей сообщ ения до того, к ак эти работы вновь получили с 1910 г. неко­
торую планомерность, можно привести следую щ ие данны е (М еждуведом­
ствен н ая комиссия..., 1910, стр. 78). З а 1874— 1908 гг. было исследовано:
в бассейне К аспийского моря — подробно рек 13 525 верст, озер 1182 кв.
версты, рекогносцировочно рек 3536 верст; в бассейне Черного и А зовско­
го морей —подробно рек 12 053 версты, озер 63 кв. версты, рекогносциро­
вочно рек 490 верст; в бассейне Балтийского моря — подробно рек
5126 верст, озер 3251 кв. верста, рекогносцировочно рек 1008 верст, озер
6911 кв. верст; в бассейне Северного Ледовитого океана и Белого моря —
подробно рек 11260 верст, рекогносцировочно 7324 версты; па водораз­
д е л а х — подробно рек 5027 верст, озер 14 619 кв. верст, рекогносцировоч­
но 1604 версты, озер 22 281 кв. верста. Добавим еще сюда реки амурского
бассейна, исследованные до 1909 г.: подробно 3671 верста, рекогносциро­
вочно около 3000 верст. Таким образом, общее протяж ение рек,
исследованны х к 1909 г, подробно или рекогносцировочно, равнялось при­
мерно 67 600 верстам. Если это число отнести к числу судоходных и сп лав­
ны х рек, которы х в Европейской России по данны м «Перечня» 1907 г.
считалось 168 278 верст и в А зиатской России по данны м «Перечня»
1911 г. 94 193 версты, а всего, следовательно, около 262 500 верст, то
окаж ется, что к н ачалу второго десятилетия X X в. инж енерны м и иссле­
дованиям и было охвачено всего около 1/4 общего п ротяж ен и я сплавны х
и судоходных рек России, и даж е несколько меньш е, так к ак в число
п ротяж ени я исследовапны х рек в некоторы х случаях вош ли такж е повтор­
ные исследования.
Водные исследования министерства путей сообщ ения с 1910 г. снова
приобрели интенсивное развитие и определенную планомерность. В м ар­
те 1909 г. министерством путей сообщ ения по согласованию с заинтере­
сованным и ведомствами была создана М еж ведомственная комиссия для со­
ставления п лан а работ по улучш ению и развитию водяны х сообщений им­
перии под председательством В. Е. Тимонова.
84
Д л я того чтобы определить очередность исследования рек и водораз­
делов, комиссия нам етила схему главны х м агистралей внутренних водных
путей. У становленную комиссией схему составили следующ ие магистрали,
или пути первого разряда: 1) Северороссийская, 2) Среднероссийская,
3) Ю ж нороссийская, 4) Ч ерном орско-Балтийская, 5) К аспийско-Б алтий­
ско-Беломорская, 6) Обская, 7) Е нисейская, 8) Л ен ская.
Т аким образом, установлен н ая комиссией схема основных магистра­
лей внутренних водны х путей представляла собой соединенную в единое
целое обширную сеть водных путей сообщ ения обеих частей Рос­
сии.
Д л я руководства гидрографическими и гидрологическими исследова­
ниями в составе У правлен и я внутренних водных путей и ш оссейных до­
рог в 1910 г. было создано бюро исследований водны х путей, возглав­
лявш ееся В. М. Родевичем. С весны 1911 г. изы скательские партии при­
ступили к исследованию н а реках и водораздельны х участках почти всех
водны х магистралей.
В результате гидрографических работ, проводивш ихся ведомством п у­
тей сообщ ения в 1901— 1915 гг., были впервые или дополнительно и зу­
чены с различной степенью подробности следующ ие реки: Амур и реки
его системы — Ш илка, З е я с притоками Селемджой, Депом, Гилюем, Аргунь, У ссури с Сунгачей, Б урея, Амгунь; Л ен а и Витим; Селенга и Б а р ­
гузин; Енисей и реки его бассейна — А нгара, Н и ж н яя Тунгуска, Подкам енн ая Т унгуска, Пит, А бакан, Туба, К ас; реки обского бассейна — Ч а рыш, Б и я, Ч ум ы ш , А лея, К еть, Ч улы м , Томь, С еверная Сосьва; И рты ш и
реки его системы — Иш им, Тобол, Исеть, Т ура, Т авд а с Ю жной Сосьвой,
Или; В олга и реки ее бассейна — Тверца, Ш ексна, Кострома, Москва,
К лязьм а, Ока, В етлуга, Ю ж ная К ельтм а, К олва, Сылва, Ч усовая, У фа,
Б ел ая, В ятка, К ам а и др.; Вычегда, Вымь, С еверная К ельтма, Сухона;
Вологда, Печора с И жмой и Ухтой, Кемь, Выг, Суна, С егеж а, Н ева,
Свирь, Волхов, З ап ад н ая Д вина; Д нестр; некоторые участки Д непра и
почти все его притоки (Вопь, Б ерези н а с притоками, Сож с притоками,
П рипять с притоками, Тетерев, Д есна с притоками; Суда, Псел, Самара,
И нгулец и д р .); И нгул; ниж ний Дон и Северский Д онец; реки К ав к а­
за — К убань, К ура, Рион и др.
Д ля изучени я колебания уровней партиям и было устроено дополни­
тельно к действовавш им большое количество новых водомерных постов.
К н ачалу 1917 г. в .системе ведомства путей сообщ ения действовало
845 постов (к 1903 г. их было 527).
В аж ны м моментом в деятельности министерства путей сообщ ения по
гидрологическому изучению рек явл яется создание в 1912 г. сети посто­
янны х гидрометрических станций со сроком действия до 5 лет. Общее
количество гидрометрических станций ведомства путей сообщения, дейст­
вовавш их в 1912— 1917 гг., доходило до 40.
Больш ое значение в гидрографическом изучении России имели экспе­
диционные исследования, проведенные в рассматриваемы й период мини­
стерством государственны х имущ еств в связи с проектам и осуш ения и
орош ения земель, В 1873 г. была н ачата деятельность Западной и Се­
верной экспедиций по осушению болот под руководством И. И. Ж илинского. Районом работ Западной экспедиции яви лась обш ирная террито­
ри я П олесья, или П инских болот, п редставляю щ ая бассейн р. П рипяти,
правого притока Д непра площ адью около 8 млн. десятин
(более
88 тыс. кмг),, в том числе до 3 млн. десятин откры ты х болот.
П роведенные в 1873— 1874 гг. и зы скан и я показали ошибочность су­
щ ествовавш его до того мнения, что болота П олесья не имеют н икаки х
склонов и леж ат даж е ниж е ближ айш их рек, что больш ая часть местных
рек, в особенности П рипять, не имеют достаточных уклонов и что болота
образовались и поддерж иваю тся подземными источниками, имеют очень
большую глубину и поэтому не могут быть осушены.
85
Относительно питани я рек П олесья было установлено, что основные
массы воды поступаю т в них из мест, располож енны х за пределами
П олесья, главны м образом с В олынских высот, которые, им ея значи­
тельную облесенность, задерж иваю т большое количество атмосферной
влаги.
Работы Северной экспедиции по осушению болот проводились в
Петербургской, Новгородской, П сковской и П рибалтийских губерниях.
П лощ адь болот, на которой велись изы скания, составила около 2 млн. де­
сятин.
В 1895 г. ш ирокие мелиоративны е и зы скан и я и работы были начаты
так ж е в Сибири. Они были возлож ены на образованную министерством
зем леделия и государственны х имущ еств весной 1895 г. экспедицию в со­
ставе четы рех гидротехнических
партий под общим руководством
И. И. Ж илинского. Районам и деятельности гидротехнических партий яви ­
лись располож енная по обе стороны от линии ж елезной дороги н а водо­
разделах рек Тобола, И ш има и И рты ш а бедная доброкачественными
питьевы ми водами И ш им ская степь и заболоченная низм енность меж ду
рекам и Иртыш ом и Обью, в бассейне озер Ч ан ы и С артлан и верхнего
течения р. Оби, н осящ ая название Б арабинской степи.
И зы сканиям и, расш иривш имися с 1898 г. за пределы указан н ы х сте­
пей, к 1904 г. был охвачен огромный район площ адью свыш е 1 млн. км2.
П рограмма изы сканий в основных районах вклю чала в себя топографи­
ческие съемки, гидрогеологические исследования и гидрометрические н а­
блюдения.
Что касается гидрометрических работ, то объем их был весьма огра­
ниченным: лиш ь н а нескольких реках были произведены единичные и з­
м ерения расходов воды; наблю дения за колебаниям и уровней велись в
редких случаях.
В 1880 г. при министерстве государственны х имущ еств была органи­
зован а экспедиция по орошению н а юге России. Однако по ряд у причин
зам етное развитие и зы скан и я Ю жной экспедиции получили лиш ь в следу­
ющем десятилетии, в 1892— 1902 гг., причем с 1890 г. они были распро­
странены такж е и н а Северный К авказ, Закавказье, Семиреченскую (бас­
сейн р. И ли) и У ральскую области. В Зак ав к азье заведование всем водпым хозяйством было возложено н а особую инспекцию вод, которая
долж на была произвести водные исследования для целей орош ения и осу­
ш ени я и защ иты от наводнений. К исследованиям оказалось возможным
приступить лиш ь с 1899 г. В 1901— 1902 гг. были проведены обширные
и зы скан и я в ц елях составления проекта регулирования р. Т ерека. В те
ж е годы изы скательские работы были развернуты в М уганской степи в
З а к ав к а зье н а площ ади более 300 тыс. десятин.
Среди экспедиций, проведенны х в конце X IX в. ведомством государ­
ственных имуществ, большое значение д ля разви тия гидрологии имели
Особая экспедиция по испытанию и учету различны х способов и приемов
лесного и водного хозяйства в степях России под руководством В. В. Д оку­
ч аева и Экспедиция по исследованию источников главнейш их рек Евро­
пейской России под руководством А. А. Тилло, а после его смерти в
1899 г.— под руководством Ф. Г. Зброж ека. И сследования обеих экспеди­
ций имели главны м образом гидрологические цели, но вторая из них
доставила много ценны х сведений и по гидрографии рек и озер.
Районом деятельности экспедиции для исследования источников глав­
нейш их рек Европейской России яви лась водораздельная полоса, на ко­
торой находятся истоки Д непра, У гры, Десны, Ж издры , Оки, Дона, Воро­
неж а, Сейма, Ц иы , М окши, Суры, Х опра, М едведицы и Битю га.
Задача исследовательских работ экспедиции в общих чертах заклю ­
чалась «в собрании разносторонних сведений о настоящ ем полож ении
возможно большего числа типов истоков и условий п итани я среднерус­
ских рек, об имею щ ихся около них лесонасаж дениях, о рельефе местно­
■S6
сти, о геологическом ее строении, о почвах, о водоносных горизонтах,
о стоящ их в связи с рекам и озерах и болотах и пр.» (Об охране вод­
ных богатств..., 1898, стр. 7).
После того к а к в 1894— 1895 гг. были произведены рекогносцировоч­
ные обследования, экспедиция приступила в 1896 г. к систематическому
изучению и описанию следую щ их восьми бассейнов, общ ая площ адь ко­
торых составляет более 1*/2 млн. десятин: 1) бассейнов истоков р. Вол­
ги до впадени я в нее р. С алиж аровки и всего бассейна последней;
2) бассейна истоков р. Д непра до впадени я в него р. В язьмы ; 3) бассейна
верховьев Оки до г. Орла; 4) бассейна верховьев р. К расной М ечи до
впадения в нее р. Гоголя; 5) бассейна рек Д она и Н епрядвы до их сли я­
ния; 6) бассейна верховьев р. Сызрани до сли ян и я ее с р. К анадей;
7) бассейна р ек Сейма и Семицы до их слияния; 8) бассейна верховьев
рек Западной Д вины, М ежи и Обши.
Работы проводились в соответствии с подробно .разработанны ми инст­
р укциям и д ля каж дого рода исследований. По изучению рек в общих у к а ­
зан и ях для всех отделов экспедиции предусматривалось: «На всех речках
и ручьях определяется точное полож ение их истоков в день наблю дения
и в разное время года по расспросным сведениям. П ри каж дом удобном
случае определяется ш ирина, глубина реки и расход воды» (И нструкции
и программы..., 1895, стр. 7).
Больш ое внимание экспедиция уделила исследованию озер, располо­
ж енны х в области верховьев Волги и Западной Д вины , н а В алдайской
возвыш енности. Р езультатом этих исследований яви л ся труд Д. Н. А нучи­
н а «В ерхневолж ские озера и верховья Западной Д вины» (1897).
И сследования Д. Н. А нучина имели в виду преж де всего выяснение
водности озер, поэтому главное внимание было уделено измерению глу­
бин. Н а наиболее крупном озере района исследований — Селигере (пло­
щ адь 259,7 км г) было произведено 7704 промера глубин н а 191 про­
ф иле. И змерение глубин позволило составить батиметрические карты
озер.
В рассматриваемое врем я велись исследовательские работы и на дру­
гих озерах. О бстоятельные исследования были проведены морским ведом­
ством в 1873— 1893 гг. на Онежском озере — втором по величине озере
Европы , соединяю щ емся с Л адож ским озером р. Свирыо. С начала экспе­
дицией руководил А. П. Андреев, затем Ф. К. Д риж енко. В результате
работ были составлены «Временные карты Онежского озера»: генеральная
к ар та глубин и три карты отдельны х частей озера (М олчанов, 1946). По­
стоянны е водомерные наблю дения на озере были н ачаты в 1876 г. В 1897 г.
С. А. Советовым по поручению Географического общ ества были измере­
ны н а различны х глубинах тем пературы воды Онежского озера.
И зучению Л адож ского озера значительно способствовали экспедиции
Географ ического общества, работавш ие н а озере в 1897, 1899, 1901 и
1903 гг. под руководством Ю. М. Ш окальского.
В 1891 г. В. В. Н агаевы м впервы е были произведены промеры глу­
бин И ссы к-К уля. П ервое обстоятельное описание озера дано в 1904 г.
Л . С. Бергом в его работе «Озеро И ссы к-К уль». Под его руководством
были проведены в 1900— 1902 гг. ш ирокие исследования н а Арале, ре­
зультаты которы х излож ены в вы ш едш ей в 1908 г. его монографии
«Аральское море».
В 1904 г., а затем в 1913— 1915 гг. большие работы н а К аспии были
проведены экспедициям и под руководством Н. М. Книповича.
Экспедицией 1896— 1903 гг., организованной гидрографическим уп р ав ­
лением морского министерства под руководством Ф. К. Д риж енко, был
доставлен большой картограф ический м атериал по Б ай кал у, а так ж е све­
ден ия о детально измеренны х глубинах всего озера.
С 1910 г. значительно расш ирилось исследование рек Отделом зе­
м ельны х улучш ений (О ЗУ ) Главного уп равл ен и я землеустройства и зем­
87
леделия. О бъектами этих исследований были реки Туркестанского к р ая 1,
К авказа, К ры м а, Сибири, Д альнего Востока и Европейской России.
И сследования ОЗУ, наиболее интенсивно проводивш иеся в Средней
Азии, имели в виду преж де всего задачу использования рек для ирри­
гации. Сведений о водоносности рек Средней А зии к этому времени име­
лось очень мало. Н а небольшом числе водомерных постов (около 25)
с более или менее длительными сроками наблю дения, впервые организо­
ванны х в 1895 г. и находивш ихся в ведении Туркестанского уп равлен ия
зем леделия и государственны х имущ еств, до 1907 г. было измерено всего
11 расходов воды.
В 1910 г. в г. Таш кенте при Туркестанском управлении зем леделия
и государственны х имущ еств была создана гидром етрическая часть, ос­
новной задачей которой явилось систематическое производство исследова­
ний в ц елях учета и изучени я водных богатств к р ая вообще, и преж де
всего его важ нейш их водных источников. Заведую щ им гидрометрической
частью
был
назн ачен
известный
впоследствии
ученый-гидролог
В. Г. Глуш ков.
Гидротермической частью на 62 реках, 10 к ан алах и 5 озерах было уст­
роено 14 постоянных гидрометрических станций и 112 водомерных постов.
В 1910—1915 гг. на реках к р ая было произведено более 3 тыс. изм ере­
ний расходов воды.
Д ля вы ясн ен ия возможностей разви тия орош ения в Туркестанском
крае отдел зем ельны х улучш ений организовал ряд изы скательских п ар­
тий, которые к 1914 г. охватили исследованиями бассейн почти всех глав­
нейш их водных артерий края, причем главное внимание было сосредото­
чено н а бассейне р. Сырдарьи, занимаю щ ем центральное полож ение в
крае и представляю щ ем наибольш ий хозяйственны й интерес к а к по вод­
ным запасам , так и по топографическим и почвенным условиям.
К рупны е изы скательские работы были развернуты в бассейне р. А му­
дарьи, до того очень мало исследованном, а такж е в Семиречье.
В итоге работ, интенсивно проводивш ихся партиям и ОЗУ в Средней
А зии в 1910— 1915 гг., инж енерно-гидрологическими исследованиями
были охвачены все значительны е реки этого обширного края.
С 1910 г. началось систематическое изучение водоноспости и реж им а
р ек К авказа. В 1910 г. здесь, так ж е к ак и в Т уркестане, была орга­
низована гидром етрическая часть. В ся гидрограф ическая сеть З а к ав к а зья ,
где главны м образом и производились гидрометрические работы, была
разделена на ш есть районов: Черноморский, В ерхнекуринский, Н и ж н екуринский, В ерхнеараксинский, Н и ж неараксинский и К аспийский. Всего
действовало около 10 гидрометрических станций и свыш е 100 водомерных
постов, из них два лимниграфпы х.
Н а Северном К ав казе изы скательские работы для н уж д орош ения, ре­
гулирования рек, обводнения и устройства водохранилищ в верховьях рек
были сосредоточены в бассейне р. Терека.
С 1910 г. усилились водные исследования в ряде районов Сибири и
Д альнего Востока, а именно в районах, п редназначавш ихся для освоепия
переселенцами из Европейской России.
Во врем я первой мировой войны гидрографические работы почти пол­
ностью прекратились. У ж е в 1915 г. полевые и зы скан и я проводились в
очень незначительном объеме.
Отмечая достиж ения гидрографии дореволюционной России, следует
1 Туркестанским краем до революции называлась территория, ограниченная с запа­
да рекой Уралом и Каспийским морем, с севера линией между северной оконеч­
ностью Аральского моря и южной оконечностью оз. Балхаш , с востока Алтаем и
границей с Китаем, Индией, Пакистаном, Афганистаном и Ираном. Край (генералгубернаторство) делился на пять областей: Сырдарьинскую, Самаркандскую, Фер­
ганскую, Семиреченскую и Закаспийскую, а такж е включал в себя полунезависимые
ханства Хиву и Бухару,
88
вместе с тем у к азать на то, что изучением были охвачены даж е не все
реки средней по длине величины. Д остаточно сказать, что в «Перечнях»
судоходных и сплавны х рек 1907 и 1911 гг. общ ая протяж енность уч ­
тенных в то время рек этой категории равнялась только 280 тыс. км. По
отношению к протяж енности ныне учтенны х рек длиной более 100 км,
равной почти 900 тыс. км, 280 тыс. составляю т только около 30% .
Гидрографические исследования советского времени. Гидрограф иче­
ские и гидрологические исследования на реках и озерах и в их бассейнах в
советский период проводились в тесной связи с реш ением задач разви тия
народного хозяйства страны. Основные экспедиционные и стационарны е
исследования освещ ены в работе А. А. Соколова и А. И. Чеботарева
«Очерки р азви тия гидрологии в СССР» (1970), откуда главны м образом и
заимствованы приводимые ниж е кратки е сведения.
В первые послереволюционные годы водные исследования в основном
были подчинены задачам осущ ествления ленинского п лан а электри ф и ка­
ции страны (п л ан а ГО ЭЛ РО ). Т ак, в течение 1921 — 1927 гг. были прове­
дены обширные работы в бассейнах р. Волхова и оз. И льмень, в 1928—
1933 гг. — на р. Свири и побереж ье Онежского озера. Д непр и его прито­
ки всесторонне изучались в 1921 —1932 гг. в связи с проектированием и
строительством замечательного гидросооруж ения первой пятилетки —
Днепрогэса.
Б ольш ие водные исследования, предш ествовавш ие проектированию и
строительству Беломорско-Балтийского кан ала, были проведены в 1930—
1932 гг. на р еках и озерах К арелии. В 20—30-х годах н а реках К арелии
и М урманской области велись обширные исследования в ц елях их гидро­
энергетического использования. С той ж е целью велись и зы скан и я на
А лтае, в верховьях Оби и И рты ш а, на реках У рала.
К рупны е исследования в 30-х годах были проведены на верхней и
ниж ней Волге в связи с задачей комплексного реш ения проблемы исполь­
зования вод этой реки, а такж е в Среднем и Н иж нем Заволж ье в связи
с проектом орош ения его территории. В 20—30-х годах велись изы скан и я
в бассейнах верхнего Е н исея и А нгары , связанны е с проектами энерге­
тического и транспортного использования этих рек. Обширные съемочно­
гидрографические работы производились на реках Л ене, Киренге, Витиме,
Олекме, Алдане, Х атанге, Я не, К олыме, Индигирке, а такж е н а ниж нем
Амуре. В результате съемок территорий А зиатского Севера и СевероВостока СССР «находили свое место н а карте целые системы рек» (Ф рад­
кин, 1967, стр. 323), а известны е реки, например в бассейне Колымы,
были «сдвинуты» (н а карте) н а 200—250 км (Гвоздецкий, 1957).
С 20-х годов до В еликой Отечественной войны много вним ания было
уделено изучению озер (ранее других — Севана, И льменя, затем — Л а ­
дожского, Онежского, Б ал хаш а, Белого). В 1932 — 1938 гг. в ряде районов
проводилось сплошное обследование м алы х и средних озер.
С 20-х годов проводились исследования ледников. Бы ло установлено
наличие ледников на У рале, которы х теперь там насчиты вается около 150.
И зучение ледников СССР особенно ш ироко было развернуто во время
Второго международного полярного года (1932— 1933 гг.), когда исследо­
ваниями были охвачены ледниковы е области К авказа, Т ян ь-Ш ан я, П ам и­
ра, А лтая, У рала. П озж е благодаря аэрофотосъемке была откры та круп ­
н ая ледниковая область — ч етвертая по величине в СССР — в пределах
бассейна р. И ндигирки и прилегаю щ их горных территорий.
В послевоенное время, когда в стране развернулись гидротехнические
работы (строительство электростанций с огромными водохранилищ ами
при них, меж бассейновы х соединительны х каналов, оросительных и осу­
ш ительны х каналов и систем и др.) соответственно сильно возрос и мас­
ш таб водных исследований. Не им ея возможности дать здесь хотя бы
краткий обзор гидрографических исследований за последнее 25-летие,
результаты которы х наш ли отраж ение в справочниках по гидрологиче­
89
ской изученности территории СССР, изданны х в 1962— 1968 гг., мы далее
приведем лиш ь сведения о том, к а к развивались зн ан и я об общем коли­
честве водных объектов территории СССР.
Вопрос о гидрографической изученности СССР к 30-м годам наш ел ос­
вещ ение в докладе В. М. Родевича «Водные ресурсы СССР и их исполь­
зование», сделанном им на междуведомственной водохозяйственной кон­
ференции, проведенной Госпланом СССР в 1932 г. В докладе у к азы в а­
лось, что «общее число и протяж ение рек Союза, т а к ж е к а к и озер,
весьма велико, но за отсутствием кадастра вод — неизвестно» (Родевич,
1932). В. М. Родевич полагал, что рек в стране долж но быть до 10
тыс. названий с общей длиной не менее 500 тыс. км. Однако проведен­
н ая в 1940— 1941 гг. под его ж е руководством работа по определению
числа рек и озер страны п оказала, что его предполож ения были весьма
далекими от действительности, поскольку итогом подсчета было 117 117
р ек с общей длиной 2 413 033 км. Одновременно был произведен и под­
счет количества озер, но результат — 70 988 озер — был очень далек от
реального числа.
Сопоставим, далее, сведения о реках и озерах СССР, содерж ащ иеся в
первом (1952 г.) и втором (1964 г.) и здани ях «Гидрографии СССР»
А. А. Соколова. В первом издании указы вается, что общее количество рек
СССР превы ш ает 150 тыс., а их общ ая длина достигает 3 млн. км. Об озе­
р ах сказано, что, по данны м И. В. М олчанова, в СССР н асчиты вается
около 250 тыс. озер, не считая м алы х водоемов, количество которы х не
поддается точному учету. В издании 1964 г. числа таковы : общее число
р ек — 777 260, их сум м арная длина 5 095 000 км, число озер 2500 тыс. Но
последние данны е являли сь промеж уточны м и результатам и проводивш ей­
ся управлениям и Гидрометслужбы СССР под руководством Государствен­
ного гидрологического института и нвентаризации рек и озер страны . П ол­
ные результаты опубликованы в 1971 г. в книге А. П. Доманицкого,
Р. Г. Дубровиной и А. И. И саевой «Реки и озера Советского Союза».
Основные данны е этой работы приводятся в табл. 16 и 17.
Т аким образом, результаты проведенного уч ета рек и озер СССР во
много р аз п ерекры ли н азы вавш иеся ранее оценки к а к количества, так и
общей длины р ек и суммарной величины площ ади поверхности озер. П о­
нятно, что учет гидрографических объектов, очевидно близкий к полно­
му, стал возмож ны м благодаря наличию крупном асш табны х карт, состав­
ленны х по м атериалам аэрофотосъемок.
Объемы озерной воды приведены лиш ь д ля 97 озер, т. е. у казан ы
даж е не для всех 160 водоемов с площ адью зерк ал а более 100 к м 2.
К оличество воды в озерах СССР остается известны м лиш ь приблизитель­
но (об опубликованны х в 1973 г. подсчетах Р. А. Н еж иховского будет
сказано н и ж е).
В книге «Реки и озера СССР» впервы е д л я всей территории страны
приведена карта густоты речной сети бассейнов м алы х и средних рек и
схема озерности СССР. Отметим, что если в 1964 г. средняя густота реч­
ной сети СССР считалась равной 0,22 к м / к м 2, то новые данны е о реках
повы ш аю т эту х арактери сти ку до 0,43 к м / к м 2. К роме книги А. А. Соко­
лова необходимо так ж е н азвать первый большой труд по гидрографии
СССР Л. К. Д авы дова, вы ш едш ий в 1953— 1955 гг., и монографию
М. И. Л ьвови ча «Реки СССР», опубликованную в 1971 г. Одной из в аж ­
ных особенностей последней работы яв л яется большое внимание, уд ел яе­
мое в ней вопросам использования рек в различны х хозяйственны х це­
лях, преобразования водного баланса и речного стока, м ероприятиям по
охране речны х вод от загрязнени я, по расш иренном у воспроизводству
водных ресурсов.
Ч то касается ледников СССР, то, согласно Г. А. Авсюку, зан я та я ими
площ адь составляет около 78 тыс. к м 2, объем льда приближ енно равен
16 тыс. км 3 (Авсюк, 1967, стр. 367).
90
Т а б л и ц а 16. Реки СССР
К а тего р и я д л и н рек, км
Самые малые
Малые
Средние
Больш ие
<10
10-25
26-100
101-500
>501
Всего
К ол и ч ество
С ум м арн ая д л и н а,
км
2 812 587
113 974
32 733
3 844
260
5 624881
'1 697 939
1 426 288
669 861
228 895
2 963 398
9 647 864
Т а б л и ц а 17. Озера СССР
К ол ич ество
С ум м арны е п л ощ ади
зер к а л а , к м г
Менее 1
1-10
10-100
Более 100'
2 814 727
36 896
2 358
185
159 532
87 075
55 913
185 920
Всего
2 854166
488 440
П л о щ ад ь зе р к а л а , к м 2
Д ля территории СССР исклю чительно велико климатическое и гидро­
логическое значение снеж ного покрова. Н едаром основы учен ия о снеге
были залож ены русским географом и климатологом А. И. Воейковым.
Проблеме снега посвящ ено большое число работ советских географов,
климатологов, гидрологов, в том числе М. А. Р ы качева, Г. Д. Рихтера,
II. П. К узьм ина, В. Д. К омарова, А. К. Дю нина, В. М. К отлякова и др.
М. А. Р ы качевы м впервы е были обобщены м атериалы наблю дений над
высотой снежного покрова на европейской части СССР в 1891 — 1908 гг.
(опубликовано в 1923 г.). В 1946 г. был и здан подготовленный в ГГИ
«Атлас м аксим альны х снегозапасов Европейской части СССР за период
1892— 1944 гг.» Н ачаты е в 1935 г. массовые снегомерные съем ки позво­
лили составить карту распределения м аксим альны х снегозапасов для всей
территории СССР.
Проблемы географии снега и его влияни я н а физико-географические
процессы впервы е наиболее полно были освещ ены в монографии Г. Д. Р и х ­
тера «Снежный покров, его формирование и свойства» (1945).
П О Д ЗЕ М Н Ы Е В О Д Ы
И зучение и использование подземных вод имеет столь ж е длительную
историю, к ак и изучение и использование вод поверхностных. Ч то ж е
касается их количества, то, к а к мы видели, интерес к этому вопросу был
проявлен еще Б. В арением, затем, 200 лет спустя, Ж . Бю ф ф он писал,
что «количество подземных вод... весьм а невелико».
П ервы е оценки количества подземных вод относятся ко второй поло­
вине X IX — н ачалу X X в. и проводятся в табл. 18.
В работе Ч . С лихтера «Подземные воды» (1912, стр. 7) указы вается,
что объем подземных вод он считает равны м приблизительно 1/3 объема
воды океана, именно 430 млн. км 3.
9 1
Т а б л и ц а 18. Первые оценки количества подземных вод (Саваренский,
1935, стр. 12) *
К ол и ч ество п одзем ной воды
А втор вы числен ий
А.
Ч.
Ч.
М.
Делес (Франция)
Слихтер (США)
Ван-Хайс (США)
Фуллер (США)
в ты с. к м 3
в м вы соты сл о я
воды , равном ерно
п окры ваю щ ей
зем н ой ш ар
1 175 085
509 000
35 260
15 040
2304
998
68
29,3
Год
1861
1902
1904
1906
* В п ервом и зд а н и и «Г идрогеологии» Ф. П . С аваренского п одсч еты Д ел еса, С лихтера, В анХ ай са и Ф у л л ер а п р и веден ы ум ен ьш ен н ы м и в 106 р аз, но во втором и зд а н и и кн и ги эта
ош и бка бы л а и сп р ав л ен а. В вы ш едш и х в 1971 г. к н и гах В. Ф. Д ерп гол ьц а «Вода во В сел ен ­
ной» и Е . С. Г авр и л ен ко и В. Ф. Д ерп гол ьц а «Г л уби н н ая ги д росф ера Зем ли» оценки Д ел еса,
С ли хтера и Ф у л л ер а снова п ри веден ы в и ск аж ен н о м ви де, в этом сл у ч а е ум еньш ен ны м и
в 109 раз!
У каж ем еще, что немецкий гидрогеолог Э. П ринц определил в 1919 г.
вероятное количество подземной воды в объеме 1 278 900 тыс. к м 3.
Очевидно, такие огромные расхож дения в оценках объема подземпых
вод объясняю тся различием исходных оснований при вы числениях, п реж ­
де всего различиям и в принимаемой авторами подсчетов толщ ине того
слоя, в котором вода находится в ж идком состоянии, а такж е разны ми
значениям и пористости пород, т. е. отнош ения объема пор и пустот к
объему всей толщи. Так, подсчет Д елеса, к а к и П ринца, относится к
толщ е до глубины 18 500 м, причем предположено, что содерж ание воды
в породах земной коры равно 5% по весу или 12,5% по объему. В под­
счете С лихтера гран и ца н ахож ден и я подземны х вод п ри н ята 6 миль ниж е
поверхности суш и и 5 миль ниж е дна океана, а пористость пород пред­
полож ена в разм ере 10 %.
В табл. 18 объединены, к а к видно, несопоставимые по исходным ус­
ловиям результаты определений. А условия эти исклю чительно сложны.
Мы убедимся в этом, если хотя бы коротко, не углубляясь в историю,
остановимся на вопросе о строении земной коры — самого вместилищ а
подземных вод, о составе пород, о том, до каки х глубин вода прони­
кает в земную кору, в каки х физических состояниях она в ней находится
и в каки х процентны х количествах содерж ится б породах и минералах.
У ж е давно признано, что Зем ля имеет оболочечное строение. С амая
тонкая, в ер х н яя оболочка носит название земной коры, или литосферы.
Породы, слагаю щ ие земную кору, образовались из минералов, вы п л а­
вивш ихся в течение геологической истории из подкоровой оболочки —
мантии.
М ощность земной коры в разн ы х м естах неодинакова и колеблется от
5 до 70—80 км, причем наибольш ая толщ ина ее приходится н а горные
области, а н аи м ен ьш ая — на океанические впадины. Зем н ая кора в свою
очередь разделяется на слои. Самый верхний слой состоит из осадочных
пород (глинистых, песчаников, и звестн яков), по строению он преры вист,
мощ ность его от 0 до 15—20 км. Глубж е залегает гранитны й слой, тоже
преры висты й, отсутствую щ ий в глубоких ч астях океанов; его мощ ность от
10 до 40 км. Н и ж е гранитного слоя находится ■базальтовый — первый
слой, охваты ваю щ ий непреры вно весь земной ш ар; толщ ина его достигает
30 км.
П редставление о строении земной коры дает рис. 22, н а котором изо­
браж ен обобщенный схематический разрез земной коры по В. Е- Х айну
(Х айн, 1961).
92
а*
Р и с . 22. Обобщенный схематический разрез земной коры, по В. Е. Хайну
1 — в о да;
2 — осадочн ы й
слой;
3 — гр ан и тн ы й
слой;
4 — б азал ь то вы й
слой;
Согласно подсчету американского геохимика Ф. К ларка (1924 г.),
объем земной коры до глубины 16 км составляет 6800 -10 6 км 3, а масса
(при среднем удельном весе пород 2,79 г/см3) — 19 ООО -10 15 г.
Свита осадочных пород составляет только около 5% указанного веса,
причем на долю глинисты х приходится 80% , песчаников 15% и известня­
ков 5% массы осадочных пород до 16 км глубины (Ферсман, I, 1933,
стр. 2 5 7 ).
В. И. Вернадский (19 33) оценивал вес литосферы до 20 км числом
32 500 - 1015 т.
По А. Полдерварту (1 9 5 5 ), масса всей литосферы составляет 23 666•1015 т, масса осадочных пород — 1 7 0 2 -1015 т (т. е. немногим больше 6 % ),
масса кристаллических пород — 22 192 Ю 1 т. Н а рис. 23 представлен
схематизированный обобщенный разрез земной коры по А. Полдерварту с
указанием размера площадей четырех геологических областей и мощпости
слоев слагающ их их пород.
Уровень моря
++++
+++
им
Р и с . 23. Схематизированный 10
обобщенный
разрез земной
коры, по А. Полдерварту
1 — вода;
2 — осад ки;
3 — гр ан о д и о р и ты ;
4 — ан д ези ты и б азал ь ты ;
5 — ди ори ты ;
6 — м ан ти я
20
£ V ]J
30
R
Л_
А I
ж*
К+
К ++++;
+
+++
+
г
о
-268-
-93-
m
n M Z-i06
Вода в различных состояниях находится во всей толще земной коры.
«М ы ,— писал В. И. Вернадский,— не знаем в природе ни одного твердого
тела, которое не заключало бы в своем составе воды» (Вернадский, IV ,
2, стр. 160).
Для большинства минералов (60— 7 0 % ) вода, как молекула, входит
в их состав. Но, кроме того, все минералы, вклю чая составляющие
наиболее плотные массивно-кристаллические изверженные породы, имеют
мельчайшие поры, занимаемые водой. П оры по размеру делятся на сверхкапиллярные (более 0,5 м м ) , капиллярные (0,0002— 0,5 мм) и субкапиллярные (менее 0,0002 м м ). Но ка к ни малы самые тонкие из них, для
молекул воды они представляют очень обширные пространства.
Первые определения процентного содержания воды в горных породах
относятся еще к X I X в., но более надежные сведения были получены из
анализов пород и минералов в X X в.
93
По подсчету Ф. К л ар ка (1904 г.), в земной коре до глубины 10 км вода
составляет в среднем 1,86% (по весу).
У И. Д. Л у каш еви ча во II части его «Н еорганической ж и зн и Земли»
(1909) приводятся сведения о содерж ании воды в 49 и зверж енны х и 69
осадочных и кристаллизованны х породах, относящ ихся к различны м п унк­
там земного ш ара.
По поводу содерж ания воды в различны х слоях земной коры И. Д. Л у ­
каш евич писал: «Все породы содерж ат некоторое количество воды, при­
чем в осадочных породах процент воды значительнее, чем в и зверж ен ­
ных. И дя от поверхности Земли в глубь коры, мы будем встречать по­
роды, все более и более бедные водой. В то врем я к а к породы н а зем­
ной поверхности и до ум еренны х глубин содерж ат 4% воды, в зоне глини­
сты х сланцев и филлитов воды 2,8% , в области кристаллических сланцев —
1,4% ... Ещ е глубж е леж ит область гранитов, очень бедная водою — менее
1% , а затем при переходе к самым глубоким слоям коры, состоящ им из
тяж елы х основных и ультраосновны х пород, количество воды возрастает
до 1— 11/г %, а сама магма насы щ ена водяны ми парами. П ри в ул кан и ­
ческих изверж ен и ях вы деляется масса водяны х паров, и новоизверж енны е
породы, в особенности вулканические стекла, богаты водою (3—5 % ).
Среднее содерж ание воды во всех и зверж енны х породах 1,7 %. Среднее со­
держ ание во всех породах, составляю щ их земную кору, 1,9% , а если
прибавить к этому все пресноводные бассейны и водяны е ж илы в коре, то,
пож алуй, количество воды в литосфере возрастет до 2 % , что вместе с
океанической водой составит 3,8% литосферы и гидросферы, вместе в зя­
тых» (Л укаш евич, И , 1909, стр. 49).
Ф. К л ар к в своей сводке 1924 г. среднее количество воды в осадочной
толщ е определял в 4,28% , а в кристаллических породах — в 1,15% .
В.
И. В ернадский н азы вал (1933 г.) более высокие проценты содерж а­
ни я воды в земной коре. Он считал, что вода до глубины 20 км «не
сп ускается ниж е 8% по весу, и едва можно видеть п ризн аки ум еньш е­
ни я ее количества д ля дальнейш их глубоких частей земной коры прим ер­
но до 60 км» (В ернадский, IV, 1960, стр. 15). Д л я коры до глубины
16 км В ернадский увеличивал содерж ание воды до 12— 15% .
Однако следует иметь в виду, что этими процентами В. И. В ернад­
ский определял не химически чистую воду, а рассолы, которые, к а к он
полагал, «достигают 3 6 —40% , более глубинные содерж ат, долж но быть,
ещ е больше солевого остатка» (там ж е, стр. 160).
По поводу того, каким мож ет быть количество воды в магме, В ер­
надский, ссы лаясь н а А. Д эя (1924 г .), указы вал, что магм а до пере­
хода в массивную породу содержит в среднем 5—6% воды. Вместе с тем
он замечал, что оценка количества воды в магме мож ет быть только очень
гадательной. О публикованные позж е оценки содерж ания воды в магме
сильно м еж ду собой расходятся. В. Руби принимал, что во многих м аг­
мах содерж ание воды для базальтов составляет 4 % , а для гранитов до­
ходит до 8% (R ubey, 1957). Согласно Н. Б оуэну и О. Т уттлу (1952),
количество воды в магме мож ет доходить до 12% . У А. Н. Заварицкого
и В. С. Соболева по поводу воды в магме говорится: «Сейчас у ж е совер­
шенно очевидно, что даж е при давлениях 5 тыс. атм растворимость воды
в силикатном расплаве лиш ь немногим превы ш ает 10% , прйчем дальней­
ш ее повыш ение давления все менее и менее повы ш ает растворимость во­
ды» (Заварицкий, Соболев, 1961, стр. 334).
А.
К адик и Е. Л ебедев, исследуя в лабораторном эксперименте тер­
модинамические условия у подош вы литосферы, приш ли к заключению ,
что магма при тем пературе 1200° и давлении 9 кбар мож ет содерж ать
18 вес. % воды (К адик, Лебедев, 1968).
Ч то касается состояний воды в земной коре, то преж де всего следует
у к азать на высокие давления и тем пературы , сущ ествую щ ие на больших
глубинах.
94
В среднем тем пература в недрах земной коры повы ш ается н а 3°С с
углублением н а каж ды е 100 м. Следовательно, можно предполагать, что
на глубине 3 км тем пература будет близка к 100°, а на глубине 12 км —
к 360°, т. е. почти достигнет критической тем пературы воды.
И. Д. Л укаш евич приводил такие данны е о тем пературах и д авлен иях
на различны х глубинах: 3 км — тем пература 110°, давление 780 атм;
1 км — соответственно 215 и 1820; 10 км — 298 и 2600; 15 км — 415 и
3900; 20 км — 543 и 5200; 25 км — 648 и 6000; 44 к м — 1100 и 12 000;
69 км — 1500 и 18 000.
В.
Ф. Д ерпгольц указы вает, что у основания литосферы средние тем­
п ературы равны 800° С, а средние д авления 10 000 атм, отмечая при этом,
что данны е различны х авторов о тем пературах сильно м еж ду собой р ас­
ходятся (Д ерпгольц, 1971, стр. 128). Относительно давлений на различ­
ны х глубинах наш и сведения такж е остаю тся недостаточно достоверными.
«К ак происходит н арастание всестороннего сж ати я па континентах с глу­
биной, м ы ,— говорит Г. Д. А ф анасьев,— в точности не знаем. Можно
предполагать, что в пределах твердой среды реальны е н ап ряж ен и я на
каж дом уровне не будут тож дественны давлению столба леж ащ их вы ш е
пород, к ак если бы они представляли тяж елую ж идкость. Реальны е н а­
п р яж ен и я будут меньш е этой величины за счет упругих свойств горных
пород и сил сцепления в кристаллических телах» (А ф анасьев, 1963,
стр. 2 6 ). П роявляется так назы ваем ы й «арочный эффект», п репятст­
вую щ ий передаче гравитационного давления по гидростатическому за­
кону.
Ф ранцузский гидрогеолог А. Д елес (1861 г.), исходя из тем ператур­
ны х условий, считал, что в ж идком состоянии вода мож ет находиться не
глубж е 3300 м, если не принимать во внимание давление, под которым
она находится н а такой глубине. С учетом ж е давления ж и д кая вода,
по мнению Делеса, мож ет находиться и на глубине 18 500 м при тем пе­
ратуре 600° С.
По мнению американского геолога В ан-Х айса, вы сказанном у в 1896 г.,
вода не мож ет находиться глубж е 6 миль (9,6 к м ), поскольку ниж е этой
границы породы переходят в пластическое водонепроницаемое состояние.
Однако, по мнению многих исследователей, зем ная кора во всей своей
толщ е имеет разры вы сплош ности вещ ества в виде пор и трещ ин, т. е.
вполне водопроницаема. Более того, к ак считает Ф. А. М акаренко, «од­
новременно с ростом давлений до определенных пределов, с глубиной
увеличивается и проницаемость пород, так к ак при отсутствии свободного
оттока воды мешаю т уплотнению пород и закры тию пор» (М акаренко,
1966, стр. 9 4 ). Н. И. Н иколаев, исследуя причины и м еханизм ы проявле­
н и я сейсмичной активности при заполнении водохранилищ и при зак ач ­
ках воды в скваж ины , указы вает на то, что вода, проникаю щ ая в мель­
чайш ие трещ ины , создает в местах их суж ен ия расклиниваю щ ее давле­
ние в сотни и даж е ты сячи атмосфер, способствуя развитию микротрещ ин
(Н иколаев, 1973). Он приводит случай, когда при закачке ж идкости на
глубину 3,7 км сейсмическая активность, вы зван н ая увеличением норово­
го давления, проявилась на глубине 6,5 км.
Однако А. А. Григорьев, наприм ер, указы вает, что трещ ин и других
пустот в литосфере много лиш ь до глубины 600 м (Григорьев, 1952);
А. М. Овчинников так ж е отмечает, что обычно пористость с глубиной
ум еньш ается. Мы думаем, что такой взгляд ближе соответствует дейст­
вительности, но, очевидно, вопрос подлеж ит дальнейш ем у изучению.
По И. Д. Л укаш евичу, на глубине до 3 км от поверхности почвы
вода находится в нагретом до 110° состоянии; н а глубине 10 км она
н агревается почти до 300°, кипит, но все еще остается в ж идкой фазе,
поскольку давление н а этой глубине достигает 2600 атм; на большей
глубине, где тем пература становится выш е критической, вода переходит
в ф азу перегретого пара.
95
В работе «Пластовые воды биосферы и стратисферы»
(1932 г.)
В. И. В ернадский писал: «Д ля земной коры в целом ж идкие ф азы воды
отходят н а второй план. В планете царит газовая ф аза воды» (В ернад­
ский, IV, 2, 1960, стр. 613), в метаморфической оболочке доминируют
лиш енны е кислорода «подземные водяны е атмосферы». Он допускал, что
капельн о-ж и дкая вода мож ет встречаться до глубины 10 км, может быть,
13,5 к м , зам ечая при этом, что кри ти ческая тем пература природны х вод­
ны х растворов выш е критической тем пературы химически чистой воды,
но неизвестно — насколько. П риведя мнение норвеж ца И. Ф охта (1858—
1932 гг.), что критическая тем пература глубинны х вод мож ет повы ш ать­
ся до 425°, В ернадский считает, что «все эти выводы ш атки и требуют
эксперим ентальной проверки» (там ж е, стр. 296). В озраж ая Э. Принцу,
соглаш авш ем уся с мнением А. Д елеса о возможности сущ ествования
ж идкой воды н а глубине 18,5 км, с тем пературой 600°, он писал, что
основания этого м н ен и я сомнительны, что «вода здесь, вероятно, долж на
находиться в пленчато-волосном состоянии» (там же, стр. 37), но не в к а­
пельно-ж идком и что «капельно-ж идкая вода коры вы ветривания не вы хо­
дит далеко за пределы одного килом етра от уровня суши» (там же,
стр. 3 6 ).
Однако многие авторы д ерж атся м нения, что даж е на больших гл у­
бинах, в очагах разгрузки м агм атических расплавов на границе литосфе­
ры и м антии вода находится в ж идком состоянии, представляя собой
рассол, степень концентрации которого определяется сущ ествую щ ими в
этой области термодинамическими условиями (Д ерпгольц, 19626).
Ф. М. М акаренко считает, что на больш их глубинах «рост давлений
непреры вно опереж ает возможности превращ ения воды в пар даж е в у с­
ловиях их исклю чительной перегретости, вплоть до критической тем пе­
ратуры (374,15°). А так к ак кри ти ческая тем пература сильно м инерали­
зованной воды на глубинах повы ш ается до 450—500° С и выш е, т. е. поч­
ти до тем пературы п лавлени я горных пород», то в условиях огромных
давлений вода не п ревращ ается в пар даж е в магм атических расплавах.
Н а больш их глубинах ее молекулы так уплотняю тся, что она п ревращ ает­
ся к ак бы в «горячий лед», а ее диссоциация при этом крайне затруд­
н яется (М акаренко, 1966, стр. 93). Сущ ествование воды в ж идкой форме
на всех глубинах земной коры, и не только к ак следствие повы ш ения
м инерализации ее с глубиной, утверж дается и другими исследователями.
Д оказательства неправильности м нения о невозможности жидкого состоя­
н и я воды в надкритической области, т. е. отсутствия в этой области
ассоциированны х молекул воды, были приведены канадским ученым
Ф. Г. Смитом (1954). В. С. Соболев указы вает на то, что определение
критической тем пературы к а к тем пературы , выш е которой газ никаким
давлением не мож ет быть превращ ен в ж идкость, явл яется не совсем
полным. С тем ж е правом, зам ечает он, можно говорить о критическом
давлении к а к давлении, выш е которого никаким нагреванием ж идкость
не мож ет быть п ревращ ена в пар. «Сущ ествую щ ая путан иц а в литера­
ту р е,— пиш ет В. С. Соболев,— связан а с тем, что по сущ еству не имеет­
ся точного определения различий жидкого и газообразного состояний для
однофазовой системы; хорошо отличать ж идкость от газа мы можем толь­
ко при их совместном сущ ествовании в системе из двух фаз» (Заварицкий, Соболев, 1961, стр. 324). Согласно РТ-диаграм м е воды по Смиту,
вода мож ет считаться ж идкой при тем пературе 900°, если давление пре­
высит 1750 атм. Д. С. К орж инский, утверж дая, что метаморфизм сили­
катны х пород протекает только при наличии жидкого водного порового
раствора, и отрицая в противовес В. И. В ернадском у сущ ествование
пневм атолитовы х процессов, считает, что «сущ ествуют восходящ ие пото­
ки водных трансм агм атических растворов глубинного ю венильного проис­
хож дения» и что «магмы содерж ат ю венильную воду» (К орж инский,
1962). Однако в напечатанной вслед за цитируемой статьей Д. С. К орж иц96
ского статье А. А. Ш тернберга указы вается, что проведенное им иссле­
дование приводит к заклю чению , что «независимо от давления вода не
мож ет находиться в ж идком состоянии при тем пературах выш е 600°»
(Ш тернберг, 1962). Д опущ ение возможности сущ ествования ж идкой воды
на больших глубинах, очевидно, противоречит представлению В. И. Вер­
надского (к ак и других учены х, наприм ер И. Д. Л укаш еви ча) о господст­
ве газовой ф азы воды в планете. В. И. В ернадский утверж дал, что вода
«в магм ах и в магмосфере в ж идком состоянии быть не мож ет», что
«в магме химически н есвязан н ая вода находится всегда в газообразном
состоянии» и что она непреры вно вы деляется из магмы в виде водяного
пара, свойства которого «при высокой тем пературе нам плохо известны»
(В ернадский, IV, 2, 1960, стр. 175). Однако возможно, что это противо­
речие происходит только и з-за указан ной В. С. Соболевым неточности
определений жидкого и газообразного состояний, при которой к ж идком у
состоянию относятся и нестойкие образования из двух молекул воды
(дим еры ), а газы считаю тся состоящ ими только из мономерных моле­
кул (Б лох, 1969, стр. 51 ); но что касается газов, то, по мнению М. Н. Вукаловича, «ассоциация молекул газа присущ а всем состояниям его и я в ­
л яется основным всепроникаю щ им молекулярны м процессом» (В укалович, 1958, стр. 27).
Отметим в связи с этим, что Ф. А. М акаренко и Т. П. А ф анасьев
проводят различие м еж ду двум я состояниями воды, когда утверж даю т,
что только ж идкие свободные воды, или воды, находящ иеся в надкри­
тическом состоянии (курсив н аш .— И. Ф .), и частью конституционные
воды минералов могут пронизы вать всю земную кору и сущ ествовать
ниже» (М акаренко, А ф анасьев, 1967, стр. 279). Е. С. Гавриленко и
В. Ф. Д ерпгольц замечаю т, что «едва ли только трем я ф азам и ограни­
ч ивается состояние воды» (Гавриленко, Дерпгольц, 1971, стр. 7). К руп ­
ный специалист по подземным водам А. М. Овчинников совсем недавно
писал в полном согласии с В. И. В ернадским, что н а континентах на
глубине, где господствует кри ти ческая тем пература (около 400° С ),
«скопления ж и дки х вод невозможны» (О вчинников, 1970, стр. 36).
Из сказанного следует, что вопрос о ф азовы х состояниях воды в зем­
ной коре при различны х терм одинамических условиях н ельзя считать
достаточно выясненны м, хотя в изучении его и имею тся определенные
успехи.
Н о в каки х связях с твердым вещ еством находится вода в породах
литосферы? А. Ф. Л ебедев (1882— 1936 гг.), специально изучавш ий этот
вопрос, установил следующ ие категории воды, в которы х она встречается
в горных породах (Л ебедев, 1930, стр. 228).
1) Вода в форме пара, передвигаю щ аяся из мест с больш ей упруго­
стью п ара в места с меньш ей упругостью п ара (рис. 24).
2) Гигроскопическая вода, п редставляю щ ая собой воду, адсорбирован­
ную частицам и породы (рис. 24, а ж б). К огда вокруг частицы образует­
ся сплош ная п лен ка воды толщ иной в одну молекулу, такое состояние
влаж ности породы назы вается м аксимальной гигроскопичностью. Она мо­
ж ет быть в породе, насы щ енной водяны м паром. Вода этой категории
перем ещ ается из одних слоев в другие, переходя в пар. В грубых песках
гигроскопическая вода составляет лиш ь 0,5 %, в' тяж ел ы х глинах она воз­
растает до 15%- Количество гигроскопической воды определяется путем
вы суш ивания образца породы при тем пературе 105— 110° до постоянного
веса.
3) П леночная вода — это вода, облекаю щ ая тонким слоем частицы
породы и прочно у д ерж и ваем ая ими благодаря действию м олекулярны х
сил. П леночная вода не подчиняется силе тяж ести и передвигается к а к
ж идкость от более толсты х пленок к более тонким (рис. 24, в и г ) . К оли­
чество пленочной воды мож ет быть определено путем см ачивания породы
при условии свободного стекан и я излиш ней воды.
7
И . А. Ф едосеев
S7
о
Атмосфера
О
О
Рис.
24. Схематическое
изображение различных состояний воды в породе, по
А. Ф. Лебедеву
1 — ч а сти ц а
_о
о
о
Z
породы ;
2 — м о л е к у л ы воды в ви де
п ара:
а — н е п о л н ая
ги гроскоп и ч­
ность;
б — п о л н а я ги гроскоп и чн ость;
в и г — ча сти ц ы п ороды с п л е­
ночной водой;
д — ч а сти ц а
со
свободной
водой
Влаж ность породы, отвечающую максимальной толщине пленки,
А . Ф. Лебедев назвал максимальной молекулярной влагоемкостыо. В за­
висимости от породы она варьирует в ш ироких пределах. Так, для кр уп ­
ного песка она равна 1,57% , для глины с диаметром частиц 0,005—
44,8 5% .
4)
Гравитационная вода — это вода, передвигающаяся под влияпием
силы тяж ести (рис. 24, д ) .
Кроме перечисленных категорий воды, которые А. Ф. Лебедев считал
«в известной мере» изученными им, он называл еще следующие: 5) вода
в твердом состоянии; 6) кристаллизационная вода; 7) химически связан­
ная вода.
Исследованию связи воды с веществом земной коры много внимания
уделил В. И. Вернадский. On указы вал на то, что в области нахожде­
ния вод на земном шаре температура имеет интервал от минус 93 до
плюс 1200°, а давление изменяется от нескольких сотых атмосферы до
30 тыс. агм, что и обусловливает многообразие форм воды. П ри соприкос­
новении с частицами твердых тел вода может находиться в следующих
формах:
1) в форме молекулярной пленчатой воды (гигроскопической, по
А . Ф. Л ебед еву); вода в этой форме, замечает Вернадский, свойства
жидкого тела потеряла, но свойств твердого и газообразного не приоб­
рела; возможно, она представляет собой особый «горячий лед»;*
2) в форме волосной пленчатой воды (в своей массе — капельпо-жидко й ). Вода в этой форме не соприкасается непосредственно с твердым
телом, она отделена от него молекулярной водной пленкой.
Воду в той и другой форме Вернадский называл такж е капиллярной
и указы вал, что из массивпых пород ее может уходить при температуре
выш е 105— 110° С 0 ,1— 3,5% (до 8 % , по В ан -Х ай су) и что для полного
удаления пленочной воды иногда требуются сотни градусов.
В.
И. Вернадский подчеркивал огромное ' значение волосной воды,
считая вполне вероятным, что «все твердое вещество верхней части на­
ш ей планеты проникнуто насквозь волосной водой» (Вернадский, IV , 2,
1960, стр. 109) и что волосная вода стоит на втором месте после воды
океанической. Понятие о пленочной воде, отмечает Вернадский, было вве­
дено в 30-х годах X I X в. Р. д’Андримоном; оно имело важное значение
для реш ения вопросов, связанны х с движением подземпых вод.
Относительно химической связи воды с твердым веществом Вернад­
ский писал, что она характеризуется водными растворами и гидратпыми
соединениями — двумя формами равновесия, в которых вода находится
в биосфере и стратисфере. В гидратных соединениях вода может быть в
виде кристаллизационной и конституционной воды. Гидратация и дегид­
98
ратац и я происходят в огромном и нтервале тем ператур. Н а земной поверх­
ности эти процессы происходят при т е х 1ж е термодинамических условиях,
при которы х идет растворение. Но молекулы воды входят и в такие
прочные соединения (конституционная вода), из которы х они могут быть
удалены с разруш ением самого соединения при тем пературах в сотни
градусов, иногда выш е 1000°.
Выш е дается табл. 19, в зя та я из статьи Д. С. Б ел ян к и н а «О воде в
некоторы х минералах», опубликованной в 1933 г. (Б елян ки н , 1933).
В статье подчеркивается, что м еж ду всеми указан ны м и в таблице водами
«нельзя провести сколько-нибудь резкой границы ». Д а’ж е м еж ду консти­
туционной и гигроскопической водой нет «простоты и ясности» в их;
различии. Т ак, в опыте Э. А ллена и А. Д эя адсорбированная порош­
ком чистого кварц а вода не уходила из него и при тем пературе 500° С.
В статье предлож ено следую щее разделение у казан н ы х в таблице форм
воды:
1. Вода с в я з а н н а я . П ри дегидратации минерала разруш ается его
кри сталли ческая реш етка. К связанной воде относятся конститу­
ционная и кри сталли зац и онн ая вода.
2. В о д а с в о б о д н а я . П ри дегидратации остается нетронутой кри­
сталли ческая структура минерала. К свободной воде относятся цеолитовая (условно свободная) и гигроскопическая (безусловно сво­
бодная) вода.
По мере возрастания глубины происходит высвобождение из связи с
м инералам и и породами сначала ф изически, а затем и химически свя­
занны х вод.
В.
И. В ернадский делил все природные воды на три царства: поверх­
ностных вод, подземных вод и глубинны х вод. Ц арство подземных вод
явл яется промеж уточным м еж ду водами биосферы и глубинными, кото­
рые до биосферы не доходят и н аходятся ниж е границы сущ ествования
воды в ж идком виде. Подземные воды В ернадский разделил па п ять подцарств (верхних земны х покровов, пластовы х вод, подземных водоемов,
восходящ их вод, волосных вод горны х пород), причем в первы х двух
пленочные и капельно-ж идкие воды приблизительно равноценны , во вто­
ры х двух капельн о-ж и д кая вода преобладает над пленочной, а в послед­
нем она отсутствует.
Следует сказать, что в приведенны х в табл. 18 оценках подземной
воды им еется в виду лиш ь ж и д к ая вода. О становимся коротко н а р аз­
личны х подходах к определению подземных вод, т. е. на их класси ф и ка­
ции, но именно только вод, находящ ихся в зем ны х недрах в ж идком со­
стоянии.
П ервоначально, когда все горные породы назы вались геологами грун­
тами, все подземные воды соответственно назы вались грунтовы ми водами.
В России под влиянием гидрогеологических работ С. Н. Н и ки ти на этот
термин стал употребляться в ограниченном смысле, т. е. стал относить­
ся к верхним свободным горизонтам, тогда к а к за водами напорны х го­
ризонтов закрепилось название «артезианские». Тем не менее во многих
крупны х гидрогеологических работах все подземные воды продолж али н а­
зы ваться грунтовыми, наприм ер в работах А. ф . Л ебедева «П ередвиж ение
воды в почвах и грунтах» (1919) и «Н овая теория происхож дения грун­
товых вод» (1928). Терм ины «подземные» и «грунтовые» воды не имеют
разли чи я и в известном труде крупного немецкого гидрогеолога К. К ейльгака «Подземные воды и источники» (1914). Он дает следующ ее опреде­
ление подземной воды: «Подземной или грунтовой водою, в противопо­
ложность наземной, мы назы ваем всякую ж идкую воду, находящ ую ся под
земной поверхностью и проникаю щ ую туда естественным путем. Мы во­
все не проводим различия, к а к это делаю т некоторые авторы, м еж ду во­
дою, циркулирую щ ей в ры хлы х водопроницаемых породах при отсутствии
непроницаемого покровного слоя, и водою, находящ ейся под таким изо7*
99
о
о
Т а б л и ц а 19. Характеристика связи воды в минералах, по Д. С. Белянкину
Н а зв а н и е воды
Х ар ак тер и сти к а
Т ем п ература
в ы дел ен и я
П ри м ер м и н ер ал а
Диаспор
А10 •ОН
Мусковит
(К, H )2Al2Si20 8
Н и О находятся в молекуле данного соединения в столь тесной
связи, что могут быть выделены из него лишь при полном разру­
ш ении молекулы, чаще всего при температуре выше 400°. Минера­
лы с конституционной водой образуются лишь в условиях повы­
шенного давления
450-500°
Кристаллизационная
Н и О входят в состав данного вещества в виде молекулы Н20.
При дегидратации остается безводное соединение, полученное как
бы простым вычитанием воды из первоначального гидрата. Коли­
чество молекул воды находится в постоянном и простом отноше­
нии к количеству молекул безводного соединения
Ниже 400°
Гипс
CaS04-2H20
Сода
Na2C03-10H20
Цеолитная {растворенная,
по Болдыреву)
Подобна предыдущей, но отношение числа молекул Н 20 к числу
молекул безводного вещества может меняться непрерывно и в ши­
роких пределах без наруш ения физической однородности вещества
Начало 80—120°,
конец — около 400°
Анальцим,
Na2Al2Si4-012-H20
Опал
S i02■лН20
Гигроскопическая
Механически примеш ана к данному веществу. Удаляется нацело
чри простом высушивании порошка минерала
<100°
Конституционная
лирую щ им слоем или заполняю щ ей трещ ины и пустоты горных пород»
(К ейльгок, 1914, стр. 74).
В таком ж е смысле поним ается терм ин «грунтовые воды» в работе
ш ведского гидрогеолога И. Г. Р ихерта. Грунтовыми назы вает все под­
земные воды и ам ериканский автор Ч . Слихтер (Слихтер, 1912, стр. 6 ).
Н емецкий гидрогеолог Э. П ринц в своем труде «H andbuch der hydrologie»
(1919) (русское издание — Гидрогеология, 1932) разделяет подземные
воды н а два вида — грунтовы е воды и подземные водотоки.
А м ериканский гидрогеолог О. М ейнцер в работе, посвящ енной класси­
ф икации подземных вод (M einzer, 1916), артезианской водой считает та­
кую грунтовую воду, которая находится под достаточным напором, чтобы
подняться выш е зоны насы щ ения.
В 1925 г. М. А. В еликанов вместо терм ина «грунтовая вода» предло­
ж и л терм ин «свободный водоносный слой», разум ея под ним тот слой
воды, в котором пьезометрический уровень не превы ш ает высоты его
верхней ограничиваю щ ей поверхности (В еликанов, 1925). А. М. Ж ирм ун­
ский и А. А. К озы рев, авторы статьи «О классиф икации подземных вод»
(1928), предлож или зам енить терм ин «грунтовые воды» термином «сво­
бодные воды», поним ая под ними воды, не имеющие водонепроницаемой
кровли или с ней не соприкасаю щ иеся. С гидростатической точки зре­
н ия, они подпадаю т под вы ш еуказанное условие М. А. В еликанова, а с
практической стороны являю тся обычно колодезны ми водами.
Ф ранцузские гидрогеологи так ж е назы вали эти воды свободными
(nappeslibres) или колодезны ми (nappes p h re atiq u e).
А.
М. Ж ирм унский и А. А. К озы рев предлож или так ж е подразделять
воды н а свободные верхние и свободные ниж ние. Воды, ограниченные
снизу и сверху водонепроницаемыми слоями и находящ иеся под гидро­
статическим давлением (пьезометрический уровень воды превы ш ает верх­
нюю поверхность водоносного сл о я), Ж ирм унский и К озырев предлож или
н азы вать «напорными подземными водами». Этот распространенны й тер­
мин, говорят они, вы раж ает основное указан н ое свойство этих вод и безу­
словно заслуж ивает предпочтение по отношению ко всей этой группе вод
по сравнению с термином «артезианские воды». Этот последний термин,
зам ечаю т они, употребляется разны м и авторами, п рактикам и и в законо­
дательстве о воде в настолько разн ы х смыслах, что многие вы сказы ва­
лись за прекращ ение его употребления. Э. Эмбо, вынесш ий в 1927 г. во­
прос о подземных водах на обсуждение секции научной гидрологии М еж ­
дународного исследовательского совета, водоносные горизонты (nappe
aquiferes) подразделял на: 1) колодезные, со свободной водной поверх­
ностью (nappes p h reatiques avec niveau libre и 2) зам кнуты е, с напорной
водой (nappes captives avec eau en p ression). Л иш ь колодцы, пользую ­
щ иеся водой второй категории, Эмбо н азы вал артезианскими.
Терм ин «артезианская вода» в Западной Европе и А мерике одни авто­
ры употребляю т в первоначальном смысле этого слова по первой скваж и ­
не с самоизливаю щ ейся водой, пробуренной в 1126 г. в А ртуа во Ф ран­
ции, т. е. считаю т артезианским и из напорны х вод лиш ь самоизливаю щ иеся в данном районе; другие назы ваю т так все напорны е подземные
воды; третьи считают артезианским и все глубоко леж ащ ие водоносные
слои, независимо от того, напорны е они или свободные.
Под артезианским и водами разум ею тся все воды, эксплуатируемы е
буровыми скваж инам и, на какой бы глубине и в каки х бы условиях они пи
находились.
Н аконец, по вопросу об определении п онятия «подземные воды» приве­
дем еще мнение Ф. П. Саваренского (1881— 1946 гг.).
У казав н а то, что вода находится в земной коре кроме капельно-ж идкого состояния так ж е в виде п ара или в химически и ф изически свя­
занном состоянии и что некоторы е авторы относят к подземным водам и
запасы так или иначе связанной воды, он писал: «Мы считаем необходи1 0 1
Нристалjruvecmu
/пассив
/7 yr а
/77
(р
А р т ези а н ск и е
о
р
лг
а
б а с с е й н ы
Р и с . 25. Схема зональности подземных вод
1 — древн и й о тн оси тельно водоупорн ы й ф ун дам ен т, с подзем н ы м и водам и в коре в ы в етр и ва­
н и я и в зо н ах разл о м ов; 2 — м олоды е эф ф узивы ; 3 — х л о ри дн о-кал ьц и ево-н атри евы е рассо ­
л ы зоны в есь м а зам едл ен н ого водообм ена; 4— 6 — м и нерал ьн ы е воды зон ы зам едл ен н ого водо­
обм ена:
4 — х л о р и дн о -н атри евы е,
5—• су л ьф атн о -кальц и евы е,
6 — ги д рокарб он атн о-н атри евы е и х л о р и дн о -ги др о карб он атн о-н атри евы е; 7 — п ресн ы е воды зон ы и н тен си вн ости водообме­
н а; 8 — ур о вен ь во ды
мым расчленить эти понятия и под «подземными водами» в собственном
смысле разумеем капельпо-жидкую воду, заполняющую пустоты и поры в
горных породах, способную к перемещению в них и вытекапию и извле­
чению из них» (Саваренский, 1935, стр. 12). Не имея возможности
останавливаться на различных классиф икациях подземных вод, укаж ем ,
что основные из них рассмотрены, например, в книге А. М. Овчинникова
«Общая гидрогеология» (19 54 ), из которой взята нами помещенная здесь
табл. 20 гидрогеодинамических зон подземных вод верхнего этаж а части
земной коры, сложенного осадочными толщами и заключающего в себе
крупные бассейны подземных вод.
Т а б л и ц а 20. Зоны подземных вод
Г еологи чески е
стр у кту р ы
Зо н а
И н тен си вн ого
обм ена
м ас­
водо­ В ы ступ аю щ и е
сивы д р евн и х пород
и п о д н я т и я . Р аск р ы ­
т ы е и си льно про­
м ы ты е стр у кту р ы
Зам едл ен н о го
обм ена
во до ­ К р а ев ы е ч а сти п од­
н я ти й и более г л у ­
бокие ч а сти п о л у ­
р аскры ты х стр у к ту р
В есьм а зам ед л ен н о ­
го
водообм ена
(в
м асш таб ах гео ло ги ­
ческого врем ени)
Г лубоки е ч а сти в п а­
д и н . З ак р ы ты е, сл а ­
бо
пром ы ваем ы е
стр у кту р ы
Г енети ч ески й ти п и хи м и ­
ческий состав воды
О бщ ая х ар ак те р и сти к а
воды и ее при м енен ие
Воды соврем енны е, атм о­
сф ерного
п р о и сх о ж д ен и я.
В оды ти п а в ы щ ел ач и в ан и я,
по со ста ву ги д рокарбон ат­
ны е, в зас у ш л и вы х обла­
с тя х — ти п а ко н ти н ен тал ь ­
ного зас о л е н и я , п овы ш ен ­
н ой м и н е р ал и зац и и
Воды древн ие, постеп енн о
вы тесн яем ы е м олоды м и во­
дам и, разн ооб разн ого х и ­
м ического со става, часто
с больш им сод ер ж ан и ем
г а з а и р ед ки х элем ентов
В оды очень древн и е, погре­
бенные, по со ста ву х л ори д ­
н о-кал ьци ево-н атриевы е,
м естам и
окон тури ваю щ и е
н еф тян ы е з а л е ж и
В оды п реи м ущ ествен н о
п ресн ы е, и сп ол ьзуем ы е
д л я п и тьевого, х о зя й ст­
венн ого и техн и ч еского
в о д о сн а б ж е н и я
Воды п реи м ущ ествен н о
м и н ерал ьн ы е, лечебного
зн ач ен и я
В оды п реи м ущ ествен н о
вы соко м и н ер ал и зо ван ­
н ы е — рассол ы
про­
м ы ш л ен н ого зн ач ен и я ,
и сп ол ьзуем ы е д л я до­
бы чи
солей,
бром а,
й о д а и д р у ги х эл ем ен ­
тов
Наиболее подробное обоснование выделения указан н ы х трех зон дано
Н . К . Игнатовичем в работах, опубликованных в 1944— 1950 гг. Средняя
глубина зеркала подземных вод зависит от ш ироты местности и других
условий. Например, в Московской области она колеблется от 6 до 25 м.
Что касается ниж ней границы распространения капельно-жидких вод, то
об этом достаточно сказано выше.
102
Н а рис. 25, заимствованном у А. М. Овчинникова, показывается рас­
пределение по глубине подземных вод различного химического состава в
платформенных и горно-складчатых областях.
История вопроса об источниках подземных вод будет рассмотрена в
гл. I I I . Здесь мы, в согласии с В. И. Вернадским и Б. JI. Дичковым,
лиш ь назовем их. Этих источников, писал Б. Л . Личков, «три: один
поверхностный — атмосфера и два глубинны х — магма и химические ре­
акции метаморфического пояса» (Л ичков, 1928, стр. 2 7 ).
Остановимся теперь на некоторых определениях суммарных количеств
воды в земной коре и в различных ее толщах, последовавших за теми
попытками подсчетов, которые даны в табл. 18 в начале этого раздела.
И. Д. Л укаш еви ч считал, что половина воды, выделившейся из глубо­
ки х недр, собралась в океанических впадинах, а другая половина содер­
ж и тся в литосфере, находясь в водных соединениях или пропитывая гор­
ные породы. Объем воды в океане Л укаш еви ч принимал равным
1417 •10е км3, следовательно, и объем воды в земной коре составляет, по
Л укаш еви чу, примерно такую же величину
(Л укаш евич, I I I ,
1911,
стр. 5 72 ).
В.
И. Вернадский массу воды в литосфере в виде паров и капилляр­
ной (волосной, по Вернадскому, и гигроскопической) воды оценивал вели­
чиной того ж е порядка, ка к и масса воды в океане, имея при этом в виду
не химически чистую воду, а природную воду, т. е. водно-солевой раствор.
«М ы должны ожидать,— указы вал Вернадский в работе «О капиллярной
воде горных пород и минералов» (1929 г .) ,— что капиллярная вода, про­
никаю щ ая все минералы и горные породы, может быть пресной (З Ю ~ 3—
1 -10“ 1% по весу сторонних ей компонентов), соленой (1 -1 0 -1 — 5,0 % )
и рассолом (5 — 40% сторонних компонентов) (Вернадский, IV , 2,
стр. 609). Здесь же он подчеркнул весьма ориентировочный характер
оценки количества капиллярной воды. Он писал о капиллярной воде, что
«количество химически чистой воды, ей отвечающей в земной коре до
16 км мощностью, должно исчисляться порядком п -1 0 22 — п ■1023 г»
(1 0 п -1 0 15 т— 10 0 п -10 15 г ). В «Очерках геохимии» (стр. 107 — 108) Вернад­
ский, исходя из того, что количество водорода в земной коре приблизитель­
но равно 1% , т. е. составляет для слоя в 16 км 200— 220 • 1015 г, и пред­
полагая, что весь этот водород находится в земной коре только как
компонент воды, определял количество воды в литосфере в 1800—
2000-10 15 т. В ы чи тая отсюда количество воды в океане, он находил, что
в верхней части земной коры (до 16 км глубины) помимо воды океана
может быть около 450— 5 0 0 -1015 тчистой воды (растворителя).
Но какие воды входят в это число? Из самой предпосылки, принятой
при подсчете (1% водорода), следует, что в него входят все воды — сво­
бодные и связанные; однако соотношение и х остается в подсчете
В. И. Вернадского довольно неопределенным. Связанная вода, говорит
Вернадский, имеет сейчас второстепенное значение в структуре верхней
части планеты, количественно конституционная вода составляет лиш ь
103
Т а б л и ц а 21. Осадочные толщи земной коры и массы заключенной в них воды,
по А. Полдерварту
С редн яя м ощ ­
н ость осад­
ков, км
О бласть
1. Глубинная
океаническая
2. Континенталь­
ного щ ита
3. Молодых склад­
чатых поясов
4. Субокеаническая
П лощ адь,
1-10® к м 2
П ори­
твер­ с норо­ стость,
вы
м
%
дого
про­
вещ е­
с
тр
ан
­
ства
ством
О бъем
осадков,
1 • 10е к м 3
М асса
осадков,
1-1015 т
М асса С оленость
воды,
воды
М015 т
268
0,3
0,6
50
80,4
217*
83,3
С оленая
105
0,5
+2%
2
52,5
140
1
П р есн ая
9
126 **
340
21
42
5
5,5
93
4
5
20
372
1005
95,3
-
-
-
630,9
1702
200,6
508 ***
»
С олен ая
* У дел ьн ы й вес д л я всех областей 2,7 г /с м3.
** 60% от 5-кило метрового сл о я, п о ско л ь ку бли з п о верхн ости э т а об л аст ь со д е р ж и т больш ое
ко л и ч ество к р и стал л и ч е ск и х пород.
*** 2-10® к м г су ш и п р и х о д и тся н а в у л к ан и ч е ск и е острова в о б л аст я х 1 и 4.
миллионы тонн. Но в то ж е время, ссы лаясь на Ф. К л арка и Г. В аш инг­
тона, согласно которым в кристаллических породах содерж ится 1,15%
х и м и ч е с к и с в я з а н н о й воды, что составляет массу 200—220• 1015 т,
он пиш ет: «П риблизительно такое ж е количество воды долж но содер­
ж аться в м етаморф ических породах (в виде конституционной воды )»
(В ернадский, I, 1954, стр. 108). П ротиворечивость оценок В ернадским
количества конституционной воды в земной коре очевидна.
Д ж . К альп подсчитал (K ulp, 1951), что в целом в земной коре содер­
ж и тся 2 2 4 0 -1015 т воды, в том числе в осадочных породах 9 0 -1 0 15 г и в
кристаллических 7 5 0 -1015 т (остальное — в океане и атм осф ере).
Подсчет А. П олдерварта дает количество воды во всей литосфере,
вклю чая воду океана, в пределах 1800—2 7 0 0 -1015 т (П олдерварт, 1957),
а подсчет А. П. Виноградова — 1780-1015 т (Виноградов, 1959). Отдельно
для осадочных пород эти авторы дают соответственно 201 • 1015 и 100 • 1015 т
воды, или 12 и 5% от веса слоя осадочных пород (1 7 0 2 '1 0 15 г по А. П ол­
дерварту и 200 • 101S г по А. П. В ин оградову).
Намного большее количество воды в осадочной толщ е — 4 0 1 -1015 т —
назы валось В. Ф. Д ерпгольцем (1962), но затем он изм енил эту величину
на 1 9 0 -1015 т (Д ерпгольц, 1971).
Число А. П. Виноградова не расходится с оценкой В. И. Вернадского.
В «Очерках геохимии» В ернадский писал, что «масса воды п орядка при­
близительно 1017 т проникает во все твердое вещ ество биосферы и страти­
сферы» (В ернадский, I, стр. 107).
В работе А. П олдерварта п оказана методика его вычислений. Он про­
извел свой расчет, пользуясь данны ми о п лощ адях и мощ ностях осадоч­
ных пород, основанными на большом фактическом материале (эти данны е
отображ ены на рис. 23).
Его подсчеты сведены в табл. 21.
Н овая, после А. П олдерварта, оценка химического состава земной
коры была произведена А. Б . Роновым и А. А. Я рош евским (1967). Под­
счи тан ная ими масса земной коры при средней ее мощ ности 20,0 км (ми­
н им альн ая средняя для древних океанических впадин 5,6 км, м аксим аль­
н ая средн яя для мезокайнозойских геосинклиналей 45,6 км) равн яется
104
Т а б л и ц а 22. Оценка количества воды в земной коре 1*1016 т
Слои
По
В. И . В ернад­
ском у, 1933
По
Ф. А. М ака­
ренко
1948
Земная кора в целом
Осадочные породы
1966
14001
(450-500
до глубины
16 к м ) 2
100
861
Кристаллические
породы
5-километровая
толща суши
По
По
По
По
По
Ф. А. М а­ Р . Л и н сл и Д ж . К а л ь - А. П. П ол- А. П. В и­
карен ко и др., 1949 пу, 1951 д ерварту, ноградову,
1955
1959
и др., 1972
84,4
По В. Ф. Дерпгол ьц у
1962
1971
400-1300
280
1072
1072
355
201
100
401
190
506
200-1100
180
671
880
840
П о д ан ­
По
По
м сим ­
По
Р . Н ей ­ А .Р о н о в у пны
о зи у м а в
и А. ЯроМ. И. Л ьво­ су,
ви чу, 1964
1964 щ евском у, Р еди н ге,
1970 г.
1967
800
84,4
в том числе:
гравитационные
воды
13,7
физически свя­
занные воды
35,8
химически свя­
занные воды
34,9
Жидкие гравитацион­
ные воды осадочной
толщи суши
42,5
15
1 Солевой раств о р (без вод океан а, вклю чаем ого В ернадски м в п он яти е зем ной к о р ы ).
2 Ч и стая вода, р астворитель.
22
60
8
7,5
28 5 6 0 -1015 т (по П олдерварту 23 6 6 6 -1 0 15 т). Н а основании анализов по­
род различны х оболочек земной коры они считают, что св язан н ая вода
(«НгО"1"») составляет 1,33% массы земной коры. И з этих данны х следует,
что масса воды, связанной в породах земной коры, равна 380 • 1015 т. Отме­
ч ая нереш енность вопроса о количестве воды, «заклю ченной в земной
коре и гидросфере в целом», они считают, что вместе с гигроскопиче­
ской (Н гО ), поровой и пластовой водой, «массы которы х определить с до­
статочной точностью сейчас невозможно», общее количество воды в зем­
ной коре долж но составлять по крайней мере около 800 • 1015 т. В еличина,
б ли зкая к этой (8 6 1 -1015 т), содерж ится в статье Ф. А. М акаренко
и др. (1972).
Семью годами раньш е работы А. П олдерварта была опубликована
столь ж е обстоятельная работа советского гидрогеолога Ф. А. М акаренко,
в которой им еется подсчет подземных вод в 5-километровой толщ е зем­
ной коры в пределах суш и (М акаренко, 1948). По этому подсчету ж и д ­
кие воды (свободные и ф изически связанны е) и воды, находящ иеся в хи­
мических соединениях, составляю т во всей 5-километровой толщ е
84,4 • 106 км3, а гравитационны е (свободные) воды 13,7 • 10® км ъ — 1,9% к
объему блока. У П олдерварта нет деления вод по видам их состояния
в земной коре, речь у него идет о гравитационной воде (хотя бы судя по
тому, что для пород континентального щ ита содерж ание воды в них он
принимает в 2 %) . Следовательно, сопоставимые данны е П олдерварта
(2 2 -1 0 15 т воды в осадочной толще областей континентального щ ита и
молодых складчаты х областей) и М акаренко (8 • 1015 т, в известняках,
песчаниках и глинисты х породах или 13,7 • 1015 т с учетом гравитационны х
вод изверж енны х пород) серьезно различаю тся. Но надо зам етить, что
среднюю мощность осадочной оболочки Ф. А. М акаренко принимает
равной 0,8 км, т. е. значительно (раза в 3) меньш ей, чем у А. П олдерварта.
Ж идкие свободные и ф изически связанны е воды во всей 5-километровой
толще по подсчетам Ф. А. М акаренко составляю т 49,7 • 106 км 3, а химически
связанны е 34,9 10е км3. П озж е Ф. А. М акаренко внес в свои подсчеты
дополнение, у казав на то, что до глубины 2000 м под влиянием тем пера­
туры почти все ф изически связанны е и на 30% химически связанны е воды
переходят в ж идкие гравитационны е воды, так что в 5-километровой
толщ е суш и долж но находиться 60 • 10е км3 свободной воды (М акаренко,
1966, стр. 9 1 ). В другой работе Ф. А. М акаренко, совместной с Т. П. А ф а­
насьевым, только для осадочной толщ и континентов объем ж и дких грави­
тационны х вод определяется цифрой 4 2 ,5 -10е к м 3 (М акаренко, А фанасьев,
1 9 6 7 ,стр. 282) .
М. И. Л ьвович объем подземных вод суш и определяет в 60 • 106 км3,
«не считая воды, входящ ей в состав горных пород», и 75 тыс. км3 почвен­
ной влаги (Л ьвович, 1964, стр. 492). Но ам ериканские гидрологи (Л инслей и др., 1962, стр. 412) пиш ут: «В наш ем распоряж ении имею тся мно­
гочисленные данны е о зап асах подземных вод. Н а основании этих данны х
мож но сделать вывод, что общее количество подземных вод на всей по­
верхности земли эквивалентно слою не менее чем 29—30 м». П ри этом
они ссылаю тся н а подсчет Ф уллера (1906 г.). По подсчету американского
гидролога Н. Нейса, на площ ади суш и около 130 млн. км2 почвенная
влага составляет приблизительно 65 тыс. км3, а подземные ж идкие воды
примерно 8 • 10е км3, в том числе в слое до глубины 0,8 км (0,5 мили)
4 • 106 км3. П ри обсуждении проблем мирового водного баланса на симпо­
зиуме в Рединге (А нглия) летом 1970 г. по поводу объема одного из
резервуаров пресны х вод — грунтовы х вод — говорилось, что, воз­
можно, их слой на всю поверхность Земли близок к 45 м, «но на симпо­
зиуме не вы звала возраж ений величина 15 м или около того» (П енмэн,
1972, стр. 6 5 ), что дает 7 ,5 -106 км3. Сопоставимые в известной мере ре­
зультаты определений количества подземных вод, опубликованные за по­
следние 40 лет, сведены в табл. 22. И з данны х таблицы видно, что
106
количества подземной воды, определенные различны ми исследователями,
касаю тся ли они земной коры в целом или относятся к определенным
толщам, сильно различаю тся. Кроме явно неопределенной оценки общей
массы подземной воды А. П олдерварта, значительно превы ш ает цифры
других авторов объем, назы ваем ы й В. И. Вернадским. Но не следует
забы вать, что он имеет в виду не чистую воду, а раствор, содерж ащ ий
на большой глубине более 40% солевого остатка. С учетом этого можно
говорить о сходном результате подсчетов. Но, очевидно, этого н ельзя ск а­
зать о циф рах, характеризую щ их м ассу ж идкой воды в осадочной толще
суши, где сосредоточены пресны е воды.
Остановимся коротко н а вопросе о количестве пресны х подземных вод.
Но сначала скаж ем несколько слов о химизме подземных вод. Степень ми­
нерализации подземных вод, к ак это было отмечено В. И. Вернадским,
повы ш ается по мере увеличения глубины их нахож дения. Обычно прес­
ные, преимущ ественно гидрокарбонатного кальциевого и кальциево-м аг­
ниевого состава, воды верхних горизонтов с глубиной постепенно сме­
няю тся сульфатны ми
кальциевы ми,
затем
сульфатно-хлоридны ми
натриевыми, глубж е уступаю щ им и место хлоридным натриевы м и натри е­
во-кальциевы м рассолам. О тклонения от этой схемы изм енения состава и
минерализации подземных вод В. И. В ернадский объяснял клим атически­
ми условиями, литологическим составом пород, геологическим строением,
географической ш иротой местности и другими факторами. У величение
минерализации с глубиной и изменение химических типов вод в том ж е
направлении В. И. В ернадский объяснял процессами подземного испаре­
ния, составляю щ его основу явлений, связанны х с круговоротом воды в
стратисфере, хотя и количественно весьма незначительного — от 3 до
40 ммъ из 1 м3 воды в год (Альтовский, 1964, стр. 179). Д ругое объясне­
ние вертикальной химической зональности подземных вод усм атривается
в возрастании с глубиной отрицательной гидратации ряда анионов, рас­
пространенны х в природных водах (Копелиович, 1961). И стория и зуче­
н ия проблемы зональности подземных вод (географической ш иротной и
вертикальной — гидрохимической и гидродинамической) н а территории
СССР и отчасти на континенте Е врази я в целом получила освещ ение в
статье Б. Д. Р усанова (1967). Д. И. Гордеевым у казан ы те основные
вопросы зональности подземных вод, которые требовали своего и зучения
(И стория геологии, 1973, стр. 325).
А.
П олдерварт относит к пресным все ж идкие воды, содерж ащ иеся в
осадочной толщ е суши, где они, к ак указан о, составляю т 22 • 106 кмг.
В ж урн але «К урьер Ю НЕСКО» за ию ль-август 1964 г., посвящ енном про­
блеме «Вода и ж изнь», ф ранцузский учены й М. Б атти с вы сказы вает м не­
ние, что «пресной воды гораздо больше под землей, чем н а ее поверхно­
сти». Там ж е Л. Леопольд, крупны й ам ериканский специалист по подзем­
ным водам, приведя данны е Р. Н ейса о количестве воды, содерж ащ ейся
в 800-метровом слое земной коры, пиш ет: «Гораздо больше годной к ис­
пользованию , но пока ещ е не используемой воды содерж ится в глубоких
недрах Земли. По сравнению с этими запасам и масса воды, которая мо­
ж ет быть накоплена с помощью плотин на реках, ничтож но мала». В од­
ной из заметок, помещ енны х в ж урнале, указы вается, что объем ж идких
пресны х вод н а земном ш аре составляет около одной трети всего их ко­
личества, а более двух третей сковано во льдах. Словом, по мнению ряда
исследователей, количество подземных пресны х вод составляет несколько
(до десятка) миллионов кубических километров. Однако ввиду отсутст­
вия убедительны х обоснований таких больш их объемов сущ ествую т и бо­
лее скромные оценки ресурсов подземных пресны х вод. Т ак, например,
ф ранцузский учены й Р. Фюрон считает слиш ком завы ш енной ц иф ру
500 тыс. км3, которой определяется объем пресной воды в реках, озерах
и водоносных толщ ах «по самым оптимистическим подсчетам» (Фюрон,
1966, стр. 244).
107
Значительно различаю щ иеся оценки количества подземных вод свиде­
тельствую т, очевидно, о том, что пока ещ е накоплено недостаточно н а­
деж ны х материалов, которыми будут сближ ены эти оценки. В ыявление
действительны х запасов подземных вод, особенно пресны х, по-преж нему
я в л яется задачей, на реш ение которой долж ны быть направлены плано­
мерные коллективны е усилия.
П О Н Я Т И Е Г И Д РО С Ф Е Р Ы .
О Б Щ Е Е К О Л И Ч Е С ТВ О В О Д Ы НА ЗЕМ НО М Ш А Р Е
П онятие гидросферы было введено в научную литературу в 1875 г.
Э. Зюссом (1831— 1914 гг.), развивш им до научного обобщ ения оконча­
тельно установленны й к концу X V III в. кругосветны ми п лаваниям и ф акт
сущ ествования единой водной оболочки, названной в 1798 г, ф ран ц уз­
ским гидрографом К. К ларе де Ф лерье (1738— 1810 гг.) «Всемирным океа­
ном».
К концу X IX в. понятие гидросферы вошло в употребление и в рус­
ской научной литературе. Так, термин «гидросфера» к а к синоним океана
употребляется Ф. Ю. Левинсон-Лессингом (1861— 1939 гг.) в его актовой
речи н а тем у «О вековы х перем ещ ениях суш и и моря», произнесенной
в декабре 1892 г. в Ю рьевском университете (Л евинсон-Л ессинг, 1893).
В более ш ироком объеме понятие гидросферы вводится в 1910 г.
Д ж . М ерреем, выделивш им тогда в своем труде «Океаны» следующие
«концентрические сферы», н азванны е им геосферами: атмосферу, гидросферу, биосферу, литосферу, тектосф еру и центросф еру (М еррей, 1923,
стр. 135). Гидросфера, по М еррею, «в большей части состоит из вод
океана, и в нее входят так ж е озера и реки. Ч асть этой воды может
быть в твердом и газообразном состоянии, в виде льда, снега, града и
водяны х паров атмосферы. Вода такж е глубоко проникает в каменистую
кору Земли, где она производит гидратацию минералов, а так ж е состав­
ляет значительную часть биосферы». Но тогда ж е И. Д. Л укаш еви ч гид­
росферу понимал к а к Мировой океан.
Вопросу о сф ерах Земли много вним ания уд ел ял В. И. В ернадский.
Гидросферой он такж е н азы вал Всемирный океан. Однако он неоднократ­
но подчеркивал неотделимость гидросферы от других сфер и, исходя из
ф ак та единства всех вод планеты , кроме п онятия гидросферы в смысле
Мирового океана разви вал так ж е понятие единой водной оболочки п лан е­
ты, состоящ ей из п яти водных оболочек: ж идкой, газообразной, твердой,
волосной и ионной. Нижнюю границу ж идкой водной оболочки В ернад­
ский проводил н а глубине 10 км в океане и 6 —8 км (возможно, 13,5)
па суш е, а верхнюю — н а высоте 15, максимально 20 км. О водяны х п а­
рах В ернадский говорил, что они «единственная форма п роявлен ия воды,
которая характерн а для всей земной коры» (В ернадский, IV , 2, 1960,
стр. 3 8 ). Н иж ним пределом сущ ествования водяны х паров он считал гра­
ницу земной коры, 60 к м , где «вода, к а к и другие вещ ества, находится
в состоянии, не подходящ ем к п онятиям ж идких, тверды х и газообразны х
тел» (там ж е, стр. 4 0 ). М енее определенно н азы валась Вернадским верх­
н я я граница распространения водяны х паров. Он допускал возможность
проникновения их в разреж енную атмосферу, а из нее — в космическое
пространство (к ак и из н е го ).
В ернадский писал: «Вода почти несомненно находится за пределами
тропосферы — в стратосфере и, очень возможно, идет и дальш е вверх —
в область ионосферы. Т ак назы ваемы е серебристые облака, на высотах
более 80 км, являю тся, возможно, водными скоплениями, мож ет быть,
даж е с ж идкой водой.
Р еально известны лиш ь воды тропосферы» (В ернадский, 1960, IV, 2,
стр. 311).
108
Но в другом месте читаем: «П ары воды в стратосфере, по-видимому,
отсутствуют» (В ернадский, 1965, стр. 126). Вопрос о том, далеко ли в
стратосферу проникаю т водяны е пары , остается спорным. Многие иссле­
дователи считаю т стратосф еру выш е 15 км «сухой». Т ак, Д. Бейтс, при­
водя данны е английской метеорологической службы , согласно которым
количество водяного п ара в единице объема на высоте 14 км составляет
всего несколько миллионных долей, пиш ет, что «тропопауза подобна ло­
вуш ке для водяного пара, а область выш е нее напоминает пустыню на
подветренной стороне цепи высоких гор» (Бейтс, 1961, стр. 120).
Ф. Н. М ильков считает, что «в стратосфере отсутствует или почти от­
сутствует водяной пар» (М ильков, 1970, стр. 13). Однако ракетны м и экс­
периментами последних лет в стратосфере обнаруж ены комплексы (Н 2О) п
и (Н гО )Н + (последние так ж е и в м езосф ере), и Г. М. М арты нкевич
пиш ет: «Сравнение результатов ракетн ы х исследований с данны ми зондовых, самолетны х и аэростатны х измерений влаж ности позволяет приве­
сти серьезны е возраж ени я против представлений о «сухой» верхней стра­
тосфере» (М артынкевич, 1969).
Х отя вопрос о высоте распространения водяны х паров требует даль­
нейшего вы яснения, мы все ж е считаем обоснованным верхнюю границу
гидросферы определять приблизительно высотой тропопаузы (8 — 17 км ),
имея при этом такж е в виду, что, к а к утверж дает Г. Ю ри, «в настоя­
щее врем я вода ниж е тропопаузы фотохимически не разлагается» (Ю ри,
1959, стр. 22).
В целом о водной оболочке Зем ли В ернадский писал, что «вся вода
планеты , в каком бы состоянии она ни была, ж и д кая, твердая (и плен­
чатая) или газообразная, вклю чая и весь Всемирный океан, представляет
единое неразры вное целое, проникнутое газам и и к а к губка охваты ваю ­
щее всю суш у, гидросферу и тропосферу, составляя единую водную обо­
лочку планеты » (В ернадский, 1965, стр. 223). А. А. Григорьев (1937 г.)
в числе геосфер вы делял «жидкую гидросферу». Он отмечал преры ви­
стый характер ее в области суш и, у к а зы в ая вместе с тем н а ее сплош ­
ность в почвах и горных породах (Григорьев, 1970, стр. 21). Приведем
некоторые другие определения гидросферы. Обратимся сначала к справоч­
ным изданиям . В первом издании «Больш ой советской энциклопедии»
гидросфера определяется к а к «водная оболочка земного ш ара» (т. 16),
без конкретизации. Согласно второму изданию , гидросфера — это «преры­
вистая водная оболочка Земли, располагаю щ аяся м еж ду атмосферой и
твердой земной корой и п редставляю щ ая совокупность океанов, морей и
континентальны х водных бассейнов» (т. 11, 1952). В гидросферу вклю че­
ны так ж е м атериковы е льды и воды рек, болот и озер, но оставлены вне
ее подземные воды и водяны е пары атмосферы. В третьем издании БСЭ
А. А. Соколов определяет гидросферу в несколько более узком смысле, не
вклю чая в нее кроме подземных вод и водяны х паров так ж е и ледники
(т. 6, 1972). Согласно «Британской энциклопедии» (т. 11, 1965), гидросфе­
ра — это «масса океанических вод, заполняю щ их большие углубления в
земной коре и покры ваю щ их около 72% ее поверхности». П ри этом отме­
чается, что это название употребляется в отличие от атмосферы, лито­
сферы и центросф еры и массы воды внутри земной коры.
О становимся ещ е н а нескольких определениях гидросферы, принадле­
ж ащ и х отдельным ученым. Ф. П. С аваренский предлож ил в 1946 г. делить
гидросферу н а поверхностную и подземную , т. е. в понятие гидросферы
наряду с поверхностны ми он вклю чал так ж е подземные воды, определяе­
мые им, к ак указан о выш е, н а стр. 101. С таким пониманием гидросфе­
ры совпадает определение, даваемое А. М. Овчинниковым. «Гидросфера,—
пиш ет он,— это водная оболочка Земли, сложно входящ ая в другие обо­
лочки. В эту оболочку входят все скопления воды: океаны и моря, озера
и болота, реки и ручьи, почвенные и подземные воды, а так ж е воды, н а­
ходящ иеся в м инералах и горных породах. В ерхн яя граница хорошо н а­
109
м ечается по поверхности океанов и морей, озер, а на суш е по зеркалу
грунтовы х вод. Она примерно отраж ает поверхность геоида. Н и ж н я я гра­
ница вы раж ен а нерезко. Условно ее можно провести н а глубине
12— 16 км, местами глубж е, т. е., иначе говоря, она примерно распола­
гается на глубине самых крупны х океанических впадин, а на континентах
н а той глубине, где уж е господствует кри ти ческая тем пература воды
(около 400° С) и скопления ж и дки х вод невозможны» (Овчинников, 1970,
стр. 3 5 ). К ак видим, в состав гидросферы в приведенном определении по­
чему-то не вклю чены ледники и атм осф ерная влага — наиболее подвиж ­
н ая и ак ти вн ая часть водной стихии. Сущ ественно так ж е отметить, что
хотя в определении назы ваю тся такж е воды, находящ иеся в м инералах
и горных породах, но имею тся в виду лиш ь ж идкие воды, не входящ ие
в состав молекул твердых веществ. Согласно С. В. К алеснику, «под гид­
росферой понимают все химически не связанны е воды на земной поверх­
ности в ж идком и твердом агрегатном состоянии» (К алесник, 1970,
стр. 3 1 ). В этом определении в понятие гидросферы не вклю чаю тся под­
земные воды (масса воды в гидросфере приним ается С. В. К алесником
равной 1,4 - 1018 т и отдельно масса воды в земпой коре — равной
4 • 1017 т).
В «Гидрологическом словаре» А. И. Чеботарева гидросферой н азы ва­
ется «преры вистая водная оболочка земного ш ара, располож енная на по­
верхности и в толщ е земной коры и представляю щ ая совокупность океа­
нов, морей и водных объектов суш и (рек, озер, подземных вод), вклю чая
скопления воды в твердой ф азе (снеж ны й покров, л е д н и к и )» (Чеботарев,
1964). Здесь тож е, к ак и у А. М. Овчинникова и С. В. К алесника, не
н азы вается влага атмосферы, но в гидросферу вклю чаю тся ледники и под­
земные воды, хотя и не оговорено, каки е именно — только ли свободные
или и связан ны е; очевидно, только первые.
М. И. Л ьвович и Г. П. К алинин считаю т гидросферу состоящ ей из
следую щ их частей: Мировой океан, подземные воды, ледники, озера, поч­
вен н ая влага, русловые воды, влага атмосферы. Они ограничиваю т под­
земные воды при оценке их объема лиш ь свободными гравитационны м и
водами, не связанны м и химически и ф изически с м инералам и (до глуби­
ны 5 км) (Л ьвович, 1964; К алинин, 1968), т. е. подземные воды прини­
м аю тся в понимании, предлож енном Ф. П. Саваренским.
Е. С. Гавриленко и В. Ф. Дерпгольц, авторы книги «Глубинная гид­
росфера Земли» (1971), пиш ут: «На вопрос о границах гидросферы Земли
приходится ответить отрицательно: ни верхней, ни ниж ней сколько-ни­
будь четких границ установить не удается» (стр. 5 ); но на следую щ ей
странице ниж ней границей гидросферы они гипотетически считаю т верх­
нюю мантию. В более ранней работе В. Ф. Д ерпгольц определял гидро­
сферу к ак «сплошной пояс, окруж аю щ ий н аш у планету, н и ж н я я граница
которого близка зоне, где проходит слой Мохо (М охоровичича), а верх­
н яя постепенно исчезает в верхней атмосфере» (Д ерпгольц, 1963).
A. М. А лпатьев зам ечает, что «к этому определению границ гидросферы
трудно добавить что-либо менее спорное» (А лпатьев, 1969, стр. 15). Мы
так ж е считаем такое определение границ гидросферы, совпадаю щ их, оче­
видно, с границам и водной оболочки, попятие о которой было развито
B. И. В ернадским, единственно научно правильным. К ак указы вал
В. И. В ернадский, в глубоких ч астях земной коры, именно в области
ниж ней границы ш ироко понимаемой гидросферы, долж ен идти синтез,
к ак и разруш ение молекул воды, в реакц иях типа:
С 0 + З Н 2 ^ С Н 4 + Н 20 ,
4 С 0 + 2 Н 2^ 2 Н 20 + З С + С 0 2
(между 900 — 1000°),
С 02 - f ЗН ^ СО -)- Н 20 -f- 2Н2
(при красном калении),
ЗСО 4- 2Н20
2С02 + 2Нг 4- СО (между 1200—1500°),
4СО + 8Н2 ^ 2Н 20 + С 0 24-ЗСН 4
110
(между 1200—1220°) и т. п.
Т аким образом, в свете сказанного выш е под гидросферой в широком
смысле слова следует понимать сплошную оболочку земного ш ара, про­
стираю щ ую ся вниз до верхней мантии, где в условиях вы соких тем пера­
тур и д авления н ар яд у с разлож ением молекул воды непреры вно про­
исходит их синтез, а вверх — примерно до высоты тропопаузы , выш е ко­
торой молекулы воды подвергаю тся фотодиссоциации. Но мы считаем
так ж е правомерны м и целесообразны м употребление терм ина «гидросфе­
ра» в более узком смысле, а именно в том, в каком он употребляется
названны м и выш е гидрологами Г. П. К алинины м , М. И. Львовичем,
А. И. Чеботаревы м, вклю чаю щ ими в гидросферу лиш ь подземные воды
верхнего этаж а земной коры, т. е. капельно-ж идкую воду, «способную к
перемещению» в горных породах и «вытеканию и извлечению из них»,
по определению Ф. П. Саваренского. Сведение п онятия гидросферы к по­
нятию Мирового океана, очевидно, следует считать неправильным.
В заклю чение освещ ения истории вопроса о понятии гидросферы у к а ­
ж ем на разработку главны м образом в советской гидрогеологической ли­
тературе в последние д есятилетия проблемы вертикальной зональности
природных вод планеты .
В качестве определенного итога исследования проблемы приведем
здесь представление о гидрофизических зонах подземной гидросферы,
данное в статье Ф. А. М акаренко, В. А. И льина, В. И. Кононова и
Б. Г. П оляка «Ф изическая модель подземной гидросферы» (1972). «Син­
тез накопленны х знаний о строении земной коры и мантии Земли в со­
поставлении с данны ми экспериментального изучени я структуры , состоя­
ний и свойств воды в различны х терм одинамических условиях (Самой­
лов, 1957; Смит, 1968) позволил,— пиш ут они,— разработать общую схему
фазово-агрегатного расслоения всей подземной гидросферы». И далее да­
ется описание пяти выделенны х ими гидрофизических зоп, приводимое
здесь с сокращ ениями.
П е р в а я г и д р о ф и з и ч е с к а я з о н а — зона твердой воды —
ограничивается геоизотермой фазового перехода «вода—лед». Сущ ество­
вание этой зоны вод обусловлено главны м образом величиной инсоляции
и геологической историей данны х областей, в зависимости от чего она
ограничена по широте, а ее мощ ность м еняется от 0 до 1 км или н е­
сколько больше.
В т о р а я г и д р о ф и з и ч е с к а я з о н а — зона ж и дки х «структу­
рированных»
вод — ограничена геоизотермами
ф азовы х
переходов
«вода — лед» и «вода — пар» для природны х растворов. Тем пературы в
зоне увеличиваю тся с глубиной от точки зам ерзан и я до критической,
а давления — от 10~3 до 25 кбар.
Эта зона охваты вает до 80% земной коры. Под областями докембрийской складчатости мощ ность ее достигает 80 км, а в областях палео­
зойской и мезозойской складчатости, под океаническими впадинам и (пли­
там и ), в кайнозойских краевы х прогибах и внутренних впадинах ум ень­
ш ается до 25 км; в эвгеосинклинальны х и миогеосинклинальных зонах
кайнозойской тектонической активности мощ ность зоны сниж ается до 10
и 15 км соответственно, а в районах островных дуг — до 8 км. В райо­
нах активного вулканизм а реализую тся условия перехода ж и дких вод в
газообразное состояние и на меньш их глубинах.
Свойства воды второй гидрофизической зоны таковы , что диэлектри­
ч еская проницаемость и вы сокая плотность определяю т эти воды к ак хо­
рош ий полярны й растворитель. Степень ионизации их в зоне вполне
обеспечивает гидролиз, а величины вязкости свидетельствую т о высокой
миграционной способности.
Т р е т ь я г и д р о ф и з и ч е с к а я з о н а — зона уплотненного флю­
и д а—ограничена геоизотермами 450 и 700°С и характери зуется давле­
ниями от 3 до 50 кбар. В ней водородные связи разорваны и молекулы
воды становятся свободными. Но так к а к при вы соких давлениях плот­
111
ность флю ида увеличивается, то усиливается и взаимодействие м еж ду от­
дельны ми молекулами даж е и в надкритических условиях. Здесь, по-ви­
димому, возникаю т нестойкие, в основном димерные ассоциаты молекул
воды. Н адкритический флю ид зоны имеет, таким образом, «сиботаксическую», т. е. разупорядоченную рыхлую, структуру с островками кристал­
лоподобных ассоциатов, обладаю щ их аномальны м и свойствами. Сущ ест­
вую щ ая в условиях третьей зоны диэлектрическая проницаемость свиде­
тельствует о возможности гидролиза. В то ж е врем я происходит распад
мономерных молекул воды н а Н + и ОН- . Ф лю ид имеет меньш ую вязкость
и большую миграционную способность, чем ж и д к ая «структурированная»
вода.
М ощность третьей зоны колеблется от 3 до 80 км. Согласно расчетам,
м аксим альная глубина ее ниж ней границы достигает 160 км (под областя­
ми докембрийской складчатости), а м иним альная (под островными дуга­
ми) составляет 11 км.
Четвертая
гидрофизическая
з о н а — зона мономерных
молекул воды — сущ ествует при тем пературах 700— 1100° С и давлениях
50— 100 кбар.
Под островными дугами ее н и ж н я я граница приподнята и леж и т на
глубине 30 км, но под областями докембрийской складчатости она оп уска­
ется до 270 км. М аксим альная мощ ность 110 км. В четвертой зоне вода
не имеет водородных связей. В еличина энтропии (S = 22,8—21,0) показы ­
вает значительную разупорядоченность структуры воды, что свидетельст­
вует о близгазообразном ее состоянии. М ономерные молекулы воды груп­
пирую тся вокруг отдельных ионов, придавая им значительную летучесть.
Пятая
гидрофизическая
з о н а — зона диссоциированной
воды — ограничивается изотермами 1100—3700° С. Д авлени я колеблю тся
от 100 до 1200 кбар. Е е можно условно разделить н а две подзоны по
изотерме 1500° С, так к а к при более вы соких тем пературах, по-видимо­
му, происходит диссоциация гидроксила. Расчеты показы ваю т, что при­
мерно н а границе яд ра при тем пературе 3700° С и давлении 1200 кбар
вода долж на быть диссоциирована полностью.
«Таким образом,— заклю чаю т авторы ,— соврем енная подзем ная гид­
росф ера пронизы вает всю земную кору и мантию Земли. Д виж ение сво­
бодных вод в верхней части литосферы уп равляется преимущ ественно
артезианским напором (гидродинамические зоны активного, замедленного
и «векового» водообмена, отвечаю щ ие второй гидрофизической зон е).
Глубж е движ ение вод носит преимущ ественно диф ф узионны й восходя­
щ ий характер. Р ассм отренная гидроф изическая зональность относится к
свободным водам. Ф ормы сущ ествования ф изически и химически связан ­
ны х вод такж е определяю тся реальны м и термодинамическими условиями.
Но с глубиной их ассортимент беднеет, и при тем пературах выш е 450°
(н и ж н яя граница второй зоны) они почти полностью переходят в свобод­
ное состояние за исклю чением некоторой части кристаллизационны х вод
и вод конституционных, удерж иваю щ ихся до тем пературы п орядка 1000° С
(третья зон а)».
В рассмотренной работе н и ж н яя граница гидросферы, водной оболоч­
ки, проходящ ая, по Вернадскому, м еж ду корой и мантией, сн и ж ается до
самого ядра планеты . В гидросферу, которую принято понимать как
сферу, содерж ащ ую воду в трех агрегатны х состояниях, авторы включают
и те глубинны е слои земного ш ара, в которы х вода к а к таковая у ж е не
сущ ествует. Н ам такое расш ирение п онятия гидросферы, по сущ еству до
безграничности, представляется неправильным.
П ерейдем теперь к вопросу об определении количеств воды в частях
гидросферы и общего ее количества н а земном ш аре.
В ы ш е мы достаточно подробно остановились н а истории вопроса о
массах воды в главны х ч астях гидросферы. Рассмотрим теперь основные
данные, характеризую щ ие развитие знаний о величинах объемов воды,
112
н аходящ ейся в других вм естилищ ах в гидросфере — в реках и озерах,
в криосфере и атмосфере, растительны х и ж ивотны х организмах.
Определение объема воды, одновременно содерж ащ ейся в руслах рек,
в озерах и болотах,— задача, несомненно, более трудная, чем определе­
ние объема океанических вод.
Н емецкий гидролог В. Гальбфас (In te rn atio n ale Revue, 1913/14,
стр. 553) считал объем воды в реках равным 100 тыс. км3, в озерах
250 тыс. км3 и в болотах 6 тыс. км3. П риним ая величину объема воды
в реках по Гальбф асу за достоверную, В. И. В ернадский тут ж е зам ечал
(В ернадский, IV, 2, стр. 326), что масса пресной речной воды втрое
больше массы озерной (пресной) воды. Неизвестно, к ак подсчиты вался
объем воды в речных руслах, но очевидно, что при этом подсчете сле­
довало иметь в виду определенную в 1909 г. В. М ейнардусом (см. стр. 173)
продолж ительность и повторяемость влагооборота н а земном ш аре. Если,
согласно В. М ейнардусу, водяной пар соверш ает 38 круговоротов в тече­
ние года, то и повторяемость речного стока, объем которого в то время
был уж е достаточно известен (см. стр. 168), долж на быть близкой к этой
величине (но меньш ей ее ). Э. К оссина оценивал общий объем речной и
озерной пресной воды в 130 тыс. км3 (K ossinna, 1933, стр. 886).
В работе М. И. Л ьвовича «Элементы водного реж им а рек земного
ш ара» (1945) впервые дается величина единовременного объема воды в
рек ах мира — 1,2 тыс. км3. Такую ж е величину принимает в своих под­
счетах запасов воды на земном ш аре ам ериканский гидролог Р. Н ейс
(Nace, 1964). В докладе на симпозиуме в Рединге, о котором выш е упо­
миналось, Нейс, подчеркивая важ ность определения количества воды в
реках, зам ечает, что этот вопрос «не привлекает достаточно вним ания
исследователей» (Нейс, 1972, стр. 15).
Г, П. К алинин указан н ы й объем — 1,2 тыс. км3 — считает зан и ж ен ­
ным. Он приводит приближ енны й расчет единовременного количества
воды в руслах рек, основанный н а определении среднего времени добеган и я воды от истока до устья для ряда крупны х рек. Среднее значение
периода оборачиваемости воды в руслах рек оказалось равны м 20 суткам,
откуда следует, что при стоке около 36 тыс. км3 в год единовременное
содерж ание воды в р еках равн яется 2 тыс. км6 (К алинин, 1968, стр. 15).
Выяснилось, таким образом, что количество речной воды не только
не преобладает над количеством пресной воды в озерах, к ак полагал
В. И. В ернадский, но составляет лиш ь незначительную часть ее.
Ч то касается объема воды в озерах, то, как уж е сказано, Гальбфас
считал, что он равен примерно 250 тыс. км3. Это ж е число он назы вает
и в своей статье, опубликованной в 1934 г. (H albfass, 1934), причем в
ней он зам ечает, что в 250 тыс. км 3 входит и объем К аспийского моря,
равны й, по его подсчету, 88 тыс. к м 3. Отметим, что этот подсчет не
сильно расходится с результатом определения водного объема К асп и я
экспедицией Н. М. К ниповича 1914— 1915 гг., равны м 79 319 км3. Таким
образом, по Гальбф асу, объем всех озер земного ш ара, пресны х и соле­
ных, составляет 250 тыс. км3. Н е понятно, почему В. И. Вернадский,
ссы лаясь именно н а В. Гальбф аса, писал в своих «Очерках геохимии»,
что «объем воды озер, болот, р ек и надзем ны х вод 7,5 • 105 км3 м акси­
мально» (В ернадский, I, стр. 5 1 ). Эта величина количества воды в озе­
рах — 750 тыс. км3 — обычно и приводилась в литературе. Но в 1955 г.
А. П олдерварт объем воды в озерах (и реках) определил в 500 тыс. км3.
Р. Н ейс в 1964 г. ещ е более снизил эту величину. По его подсчету,
в пресноводных озерах заключено около 125 тыс. к м 3, а в соленых озерах
и внутренних морях приблизительно 105 тыс. км3 воды; всего, следова­
тельно, около 230 тыс. км3 (Nace, 1964). Величины , даваем ы е Нейсом,
по-видимому, несколько преуменьш ены . П лощ адь пресноводных озер он
приним ает равной 850 тыс. км2, а площ адь соленых озер — 700 тыс. км2,
т. е. гораздо меньш ими, чем принято считать. К ак отмечалось, ещ е А. П енк
8
И .
А .
Ф е д о с е е в
ИЗ
считал, что площ адь озер равн а примерно 2500 тыс. км2, и, следовательно,
в подсчете Н ейса площ адь озер преум еньш ена чуть ли не в 2 раза. В до­
кладе Р. Н ейса в Рединге говорится, что запасы воды в озерах известны
плохо. Так, в Северной А мерике достаточно точно определены объемы
воды только в В еликих озерах. Н е исследованы в этом отнош ении круп ­
нейш ие озера А ф рики и А зии и сотни ты сяч мелких озер на всех кон­
тинентах.
И з сказанного явствует, что более близкой к действительности, по-ви­
димому, следует считать величину объема воды в озерах, даваемую П олдервартом. Но согласованной оценки пока ещ е нет. Т ак, Г. П. К алинин
зап ас воды в озерах определяет в 750 тыс. км3 (1968), такое ж е число
назы вается в статье «Вода» в третьем издании БСЭ (т. 5 ). Но в том ж е
томе в статье «Водные ресурсы» М. И . Л ьвович приводит ц иф ру
230 тыс. км3, к а к у Н ейса, а А. А. Соколов в статье «Гидросфера»
(т. 6) — 500 тыс. км3, к а к у П олдерварта.
Х отя удовлетворение потребностей общ ества в пресной воде связано
преж де всего с использованием возобновляемых речны х вод, а не озер­
ных, необходимость зн ан и я запасов последних доказы вать не требу­
ется.
В результате более чем столетнего изучени я ледников получены дан­
ные и о количестве содерж ащ ейся в них воды. А, П ен к считал, что в
ледниках находится 1% объема воды в океане (см. Л евинсон-Л ессинг,
1892). В. Гальбф ас в 1913 г. определял объем ледниковы х вод всего в
3,5—4 млн. км 3. Но Э. К оссина объем льдов А н тарктики и Гренландии,
где находится их основная масса (по современным данны м, почти 9 0 % ),
предполож ительно считал в пределах 22 ± 4 млн. км3 (K ossinna, 1933,
стр. 886).
В последую щ ем появились более высокие, но столь ж е различны е
оценки объема ледников. Н апример, оценки А. К айё
(1959 г.)
— 35,5 млн. к м 3, Р. Ф лита — 24 млн. км3, А. Б а у э р а — 32,3 млн. км 5
(см. К алесник, 1963, стр. 499).
Т а б л и ц а 23.
и А. Н. Кренке
Основные характеристики криосферы Земли, по П. А. Шуйскому
П л ощ адь
р асп р о стр ан ен и я
М асса
С корость
п р и р о ста
массы,
г-год-1
%
м л н . км 2
%
2,398-10“
(2ч-5)-№»
98,95
0,83
16,2
21,0
10,9 суш и
14,1 суш и
3,483-10*®
1,05-10»
0,14
0,04
26,0
72,4
7,2 о к еан а
14,2 Зем ли
1,34-102
1,45-101
7,65-101»
1,68-10«
2,423-10“
0,03
0,01
100,00
63,5
510,1
18,7 о к еан а
100 Зем ли
1,43*10«
3,3-10-1
1,88-10»
3,89-102»
1,478-10»
2,5-10»
(9,524-23,8)-10* (6-5-7)* 101*
3,33-10«
о
г
Л ед н и к и
П одземный
лед
М орской лед
С неж ны й п о к ­
ров
А й сберги
Атмосферный
л ед
С редн яя
ко н ц ен тр а­
ц и я г ■см -2
ГЗ
•1'
со
Вид льда
Среднее
врем я
ж и зн и ,
ГОД
9580
30-75
1,05
0,35—0,52
4,07
4-Ю-з
М атериалы , полученные в период М еж дународного геофизического года
(М Г Г ), когда исследованиями по единой программе было охвачено боль­
ш инство районов земного ш ара, позволили произвести новые подсчеты
объема льдов земного ш ара. По одному из подсчетов объем льда н а Зем ­
ле оказы вается равны м 26,66 млн. км 3 (К оличество льда на Земле,
1962). Согласно К. К. М аркову и И. А. Суетовой, общий объем ледников
составляет 26,82 млн. км3 (24,674 млн. км 3 воды ), в том числе в А н тарк­
тиде 23,92 млн. км3, в Г ренландии 2,7 млн. км3 и в прочих ледниковы х
114
областях 0,2 млн. км? (М арков, Суетова, 1964). Обобщение и анализ м а­
териалов М ГГ даны в статье П. А. Ш уйского и А. Н. К ренке «Современ­
ное оледенение Земли и его изменения» (1964), из которой мы берем,
таблицу, характеризую щ ую основные виды льда н а земном ш аре, их мас­
сы, площ ади распространения и другие сведения о них (табл. 23).
Т аким образом, в настоящ ее врем я наиболее достоверной оценкой
объема воды, заклю ченной во льдах (почти н а 99 % — в л ед н и к а х ), сле­
дует считать 24—25 млн. кмъ. X. П енмэн отмечает, что н а симпозиуме
в Рединге все сош лись н а цифре 50 м для всей поверхности Зем ли
(Пенмэн, 1972, стр. 64).
Д ля оценки объема почвенной влаги ограничимся данны ми Н ейса —
66 тыс. км3 и советских гидрологов — 82 тыс. км3 (см. К уделин и др.,
1970).
О массе воды в ж ивы х организмах В. И. В ернадский писал (IV ,
2, 1960, стр. 7 7 ), что она составляет 1018 — 1019 г, т. е. 1— 10 тыс. км?
(он приводил и во много раз большие зн а ч е н и я ).
По расчету А. М. А лпатъева масса живого вещ ества современном
гидросферы составляет 1,4 • 1018 г и в нем связано около 1018— 1020 г
воды (А лпатьев, 1969, стр. 161). Н иж ний предел равен 72% воды в био­
массе; но верхний предел, в соответствии с которы м А. М. А лпатьев вы ­
числяет слой воды для всей поверхности Зем ли в 20 см, остается неясны м
(часть больше целого!).
X. П енмэн говорит, что о количестве воды во всей флоре и ф ауне мож ­
но только гадать, и определяет его слоем всего в 1 мм, т. е. объемом
0,5 тыс. км3.
П ервы й подсчет суммарного количества влаги (водяны х паров) в атмо­
сфере был произведен в 1909 г. немецким метеорологом В. М ейнардусом
(M einardus, 1911). В оспользовавш ись данны ми С. А ррениуса о средних
значен иях влаж ности воздуха в различны х ш иротны х зонах, он вы числил
содерж ание водяны х паров в столбе воздуха с площ адью основания в:
1 м 2 по формуле Зю ринга — Ганна
VFh = 2 ,1 7 d 0 ( l - 1 0 Т ) кг,
где do — количество влаги в г/м 3 у поверхности Земли, a h — высота
столба воздуха.
Общее количество единовременно содерж ащ ихся в атмосфере водя­
ны х паров оказалось эквивалентны м 12 300 млн. г, или 12,3 тыс. кмъ
воды. Этот объем, равномерно распределенны й по всей поверхности Зем ­
ли, дает слой высотой 24,4 мм.
Подсчеты более позднего времени сущ ественно не меняю т величину,
полученную М ейнардусом. Т ак, ам ериканский метеоролог В. Х эмф рейс
(H um phreys, 1940) объем влаги, одновременно содерж ащ ейся в атмосфе­
ре, принимает равны м 13 тыс. кмг, О. А. Дроздов и А. С. Григорьева
Т а б л и ц а 24. Объемы воды в различных частях гидросферы
Объем,
И н тен си в­
н ость водооб­
м ена, годы
Ч а с т и ги дросф еры
тыс. км3
Мировой океан
Подземные воды всей
литосферы
в том числе сво­
бодные гравита­
ционные воды до
глубины 5 км
1 338 000
800 000
3000
60(000
5000
Ч асти
гидросферы
Криосфера
Озера
Русла рек
Почвы
Атмосфера
Объем,
ты с. км3
И н тен си в ­
н ость водооб­
25 000
500
2
8£
14
9600
20
0,055*
1
0,027
мена, годы
8*
115
образование водорода
под воздействием к о с ­
мических
лучей
приход воды с
метеорным вещ еством
V и с. 25а. Принципиальная схема единства вод Земли (составлена JI. С. Абрамовым)
1 — сво б о д н ы е воды ок еан а; 2 — ч е х о л о са д о ч н ы х п ор од ; 3 — к р и ст ал л и ч еск и е п ор оды зем н о й
коры ; 4 — м а гм а т и ч еск и й очаг; 5 — п ор оды м ан ти и ; в — в е р х н я я и н и ж н я я гран и ц ы зон ы
и н т е н с и в н о г о в о д о о б м ен а
^1963, стр. 141) — 12— 13 тыс. км3, М. И. Львович — 1 3 — 15 тыс. км3.
В. И. Вернадский ( IV , 2, 1960, стр. 36) сильно преувеличивал объем
воды в атмосфере, оценивая его в 60 тыс. км3.
Если количественные данные о различных видах природных вод, кото­
рые в свете изложенного можно считать наиболее обоснованными, пред­
ставить в табличной форме, то таблица будет иметь следующие оценки
объемов воды в различных частях гидросферы (табл. 24).
К а к уж е сказано, В. Мейпардус определил в 1909 г. интенсивность
атмосферного влагооборота. М. И. Львович определил в 1945 г. интенсив­
ность (активность) водообмена в русловой сети, а в 1964 г. и в других
частя х гидросферы.
В настоящее время достоверными можно считать лиш ь данные об
объемах воды в Мировом океане и в атмосфере. А нглийский метеоро­
лог Р. Сатклифф, бывший председателем Организационного комитета про- ,
веденного в А нглии в августе 1970 г. симпозиума по мировому водному
балансу, в своем докладе «Глобальный водный баланс — геофизическая
проблема», давая количественные оценки различных видов вод, указывает,
что точность определения объемов вод океана равна 1% , подземных вод
(зоны a iiT H B H o r o водообмена) — 5 0 % , льдов — с возможным увеличением
на 100% (его абсолютная цифра — 60 млн. км3), поверхностных вод
су ш и — несколько процентов, атмосферной влаги — несколько процентов,
■объема воды в ж и в ы х организмах — подсчет приблизительный (его абсо­
л ю тн ая цифра — 0,5 тыс. км3) (Сатклиф ф , 1972, стр. 12).
Гидросфера, рассмотренная здесь в стационарном состоянии, в дейст­
вительности, конечно, представляет собой весьма динамичную систему
■с многочисленными круговоротами, физическими превращениями и хи ­
мическими реакциями воды. Благодаря им и осуществляется единство
вод Земли, которое всегда подчеркивалось В. И. Вернадским и другими
учены м и и которое так ясно показано в разработанной в 20-х го­
116
дах В. Г. Глуш ковы м подробной схеме круговорота воды (Глупгков,
1961).
В схеме В. Г. Глуш кова, к а к зам ечает М. И . Л ьвович, не хватает,
однако, должного отраж ения биогенных гидрологических процессов, иг­
раю щ их, к а к это хорошо п оказано А. М. А лпатьевы м (1969), отм етим
мы, весьма важ ную роль в круговороте воды в природе.
Н аглядное представление о единстве природных вод земного ш ара,
о назем ны х и внутризем ны х круговоротах воды дает рис. 25,а. Ч то каса­
ется представлений о количествах воды, участвую щ их в этих круговоро­
тах, то об этом ещ е будет сказано.
Н аконец, отметим попы тки определения содерж ания воды в планете
в целом и в ее мантии в частности. И м ея в виду уменьш ение содер­
ж а н и я воды с ростом глубины, П. Н. Ч ирвинский (1922 г.) и В. Заломон (1924 г.) вычислили, что для всего земного ш ара она составляет п а
весу у первого 3 -1 0 _4% , У второго 2 -1 0 _го/о (см. В ернадский, IV , 2,,
стр. 3 2 ).
Д альш е будет показано, что вода гидросферы, к а к и вещество сам ой
литосферы , вы делилась из мантии. Если считать, что в мантии, имею щ ей
при мощ ности 2900 км объем 900 млрд. км 3, содерж ится, к ак и в кам ен ­
ны х метеоритах, до 0,5% воды, то она заклю чает в себе минимально 13—
15 млрд. км3 воды, т. е. в 10 раз больше объема ее в М ировом океан е
(М акаренко, 1966, стр. 87). Но есть и более высокие оценки воды в м антии.
Т ак, по Д ж . К альпу (1951 г.), в м антии содерж алось 2 ,5 -1 0 “ г воды, и з
которы х 14% выделилось в земную кору, н а земную поверхность и у л ету ­
чилось в космос. А. П. Виноградов (1959) определяет содерж ание воды в
м антии в 2 - 1025 г (вклю чая 7,5% вы деливш ейся воды.)
-л
Глава II I
ГЕНЕЗИС ВОДЫ
И ОБРАЗОВАНИЕ ГИДРОСФЕРЫ
О Б Р А ЗО В А Н И Е Г И Д Р О С Ф Е Р Ы
Вопрос о происхождении воды и образовании гидросферы неразрывно
св язан с более общей проблемой естествознания — проблемой происхож ­
дения самой Зем ли и наш ей солнечной системы. Следовательно, и раз­
витие представлений о происхож дении воды на наш ей планете должно
рассм атриваться в связи с эволюцией космогонических теорий.
К акой бы легендой или научной гипотезой ни объяснялось происхож­
дение мира, в любой из них вопрос о воде не мог быть оставлен без
ответа.
У ж е в древних п реданиях можно найти немало фантазий, касаю щ ихся
воды. Вечность воды — вот главны й мотив больш инства мифов. Эпос ва­
вилонян о творении мира н ачинается строками:
В старину, когда небо, вверху, еще не имело имени,
А земля, внизу, еще не получила названия,
Когда первоначальный океан, их отец.
И бездна Тигамат, их общая мать,
Смешивали свои воды воедино...
Тогда возникли первые боги...
В Ригведе, гимнах древней Индии, говорится: «Тогда еще не было
н и бытия, ни небытия, ни воздуш ного океана, ни небесного свода,— был
м рак, было первичное вселенское море...»
У ж е говорилось о воде как о главном или одном из главны х элемен­
тов материи в ф илософ иях древних мыслителей. Добавим здесь следую­
щ ее.
П латон считал, что «когда предпринималось устройство Вселенной,
огонь, земля, воздух и вода... представляли уж е некоторые черты своей
природы» (П латон, 1879, стр. 428).
В самой первоматерии А ристотеля присутствует возможность образо­
в ан и я воды к ак проявления двух ее качеств — влажного и холодного.
А ристотель считал океан вечным, поскольку вечна сама В селенная с ее
центральны м ш аровидны м телом — Землей. П ри зн авая закономерную и з­
менчивость соотнош ения суш и и моря, А ристотель н азы вал «сказкой
Эзопа» верную своей эволюционностью мысль великого м атериалиста Д е­
м окрита (460—370 гг. до н. э.) о том, что Зем л я в н ачале ее образо­
в ан и я была влаж ной, илоподобной, затем стала вы сы хать и твердеть и
что этот процесс, непреры вно продолж аясь, приведет к исчезновению
морей и к полной потере Землей влаги.
Сенека, к а к зам ечает Б . В арений, считал излиш ним спраш ивать о
происхож дении воды, поскольку она такой ж е элемент, к а к и зем ля,
воздух и огонь, о начале которы х не спраш иваю т.
П ервая естественнонаучная концепция происхож дения Земли, лиш ен­
н а я библейского влияния, была вы двинута Р. Д екартом в его «Трактате
о свете», написанном в 1633 г. и опубликованном в 1664 г. Р азд ел яя
атомистическое учение Д емокрита, он полагал, что вся м атерия состоит
и з м ельчайш их частиц различной формы, находящ ихся в вихревом дви118
Р и с. 26. Образование гидросферы, по Р. Декарту
жегши, в результате которого и образовались Солнце, звезды, Земля и
другие планеты. С течением времени произошла дифференциация слоев
Земли различного состава (рис. 26). Твердая кора М с состоящим из
металлов слоем С прочно сковывала огненно-жидкое, подобное Солнцу,
ядро I. Поверх слоя на первых порах собрался сплошной покров жидкой
воды D с простирающейся над ним атмосферой F. Но поскольку атмосфе­
ра в первое время не была чистой, в ней постепенно образовалась новая
пленка Е из глины, песка, пыли, кам енны х обломков. Солнечные лучи,
пронизывая эту тонкую пленку, нагрели воду, пленка разрушилась, обра­
зовались горы, пары поднялись вверх, а вода образовала моря и океаны.
С пустя 60 лет другой знаменитый учены й X V I I в., Г. В. Лейбниц
(16 46 — 1716 гг.), высказал («Протогея», 1693 г., издано в 1749 г.) по
сущ еству не расходящуюся с декартовской гипотезу возникновения Зем­
ли. Он считал, что первоначально Земля была раскаленным, ка к и Солн­
це, телом, но постепенно остыла, сохранив внутреннее огненное ядро.
По поводу образования океанической воды Лейбниц писал в своем сочи­
нении «Теодицея» (1 71 0 г .): «...когда поверхность Земли после страшного
пожара охладела, тогда влага, поднятая огнем в воздух, снова упала на
Землю, омыла ее поверхность, растворила и впитала в себя твердые части
соли, которая оставалась в пепле, и таким образом наполнила огромную
пустоту на поверхности нашего земного шара, образовав океан с его
соленою водою» (Лейбниц, 1887 — 1892, стр. 258).
В тот же период, т. е. в X V I I и самом начале X V I I I в., были вы­
сказаны теории образования Земли, авторы которых стремились согласо­
вать свои рассуждения с библейским сказанием о божественном акте тво­
рения Земли.
119
Таковы , например, теории англичан Томаса Б ерн ета (1635— 1715 гг.)
и В ильям а В истона (1667— 1752 гг.). По обеим теориям ядро Зем ли
п редставляется огненным. Потоп, по Бернету, произош ел вследствие ис­
суш ения Солнцем внеш ней оболочки Земли, разруш ен ия ее и выхода
глубинны х вод на поверхность; по Вистону, причиной потопа было столк­
новение (в 2349 г. до н. э.) Земли с кометой, в результате которого
произош ло соединение внутренних вод Зем ли с водами кометы.
Согласно третьем у английскому автору, Д ж ону Вудворду (1665—
1695 гг.), ядро Земли заполнено водой, соединяю щ ейся каналам и с океа­
ном. П ричина потопа, по Вудворду, в общем та ж е, что и по Бернету,,
с той лиш ь разницей, что разруш ение земной тверди произош ло вследст­
вие внезапного растворения ее в воде.
Т аким образом, что касается происхож дения воды, то хотя авторы
Названных теорий происхож дения Зем ли старались согласовать их с биб­
лейской догмой, вода в некоторых из них вы ступает к а к субстанция,
сущ ествую щ ая уж е до божественного творения Земли. По всем этим тео­
риям океаны вместили в себя воду, оставш ую ся на поверхности Зем ли
после потопа, когда часть воды уш л а в земны е недра.
Л егенда о всемирном потопе в X V II и н ачале X V III в. стала господ­
ствую щей и даж е преподносилась к ак естественнонаучная теория геоло­
гических перемен, происходивш их на наш ей планете.
Но, к а к говорит в своей «Истории Земли» известный австрийский
геолог Р. Н еймайр, «на границе м еж ду древним и новым периодом есте­
ствознания» появляется ф ранцузский естествоиспытатель Ж орж Л у и Л ек лерк Бю ф ф он (1707— 1788 гг.), сы гравш ий большую прогрессивную роль
в истории науки. Он выдвинул в 1745 г. гипотезу образования п лан ет
из раскаленного вещ ества Солнца, вырванного из него кометой, «Коме­
т а,— пиш ет Бю ф ф он,— косым падением в Солнце, сделавш и н а поверх­
ности борозду, отш ибла от него 1/650 часть вещ ества»
(Бю фф он, 1г
1789, стр. 144). О бразовавш иеся вследствие взаимного п р и тяж ен и я частей
ш арообразны е тела — Зем л я и другие планеты ,— принуж денны е обра­
щ аться вокруг Солнца, постепенно остывали, и когда Зем л я осты ла, «то
влаж н ы е части, в виде паров вверх поднявш иеся, уп али на Землю и
моря составили» (там же, стр. 186), причем вначале вода п окры вала
всю Землю слоем глубиной от 5 до 600 футов.
Бю ф ф он подверг критике «доказательства» сущ ествования всемирного
потопа к а к естественного явления
С пустя 10 лет, в 1755 г., И. К ант опубликовал свое сочинение «Все­
общ ая естественная история и теория неба». В нем он развил гипотезу
происхож дения Солнца, планет и их спутников из разреж енной тум ан­
ности, нагревавш ейся вследствие вихревого движ ения, возникш его в ре­
зультате неодинаковости сил п ри тяж ен и я различны х элементов тум ан­
ности. Эта гипотеза вош ла в историю н ауки под н азванием небулярной
(от латинского nebula — туман) гипотезы К а н т а —Л ап л аса, поскольку она
бы ла в более научной форме разви та в опубликованном в 1796 г. сочи­
нении выдаю щ егося ф ранцузского м атем атика П. С. Л ап л аса «И злож ение
системы мира». Согласно Л ап ласу, планеты возникли из вращ аю щ ейся
раскаленной атмосферы Солнца, простиравш ейся первоначально за грани­
ц у всех планет.
По поводу образования морских бассейнов К ант в статье «Вопрос
0 том, стареет ли Зем л я с ф изической точки зрения», прямо связанной
по содерж анию с его «Всеобщей естественной историей и теорией неба»,
пиш ет, что ещ е не осты вш ая (ж и д кая) внутренность Зем ли «непрерывно
посы лала упругие массы воздуха вверх под затвердевш ую кору и создава­
1 Заметим здесь, что в связи с вопросом о всемирном потопе И. Кантом было выска­
зано предположение о том, что Земля имела на ранней стадии своего развития коль­
цо, состоящее из водяных паров, которые выпали ливнем на Землю в результатеохлаждения или нарушения их равновесия проходившей кометой.
120
ла под ней обширные пустоты, что привело к образованию разл и чн ы х
впадин, неровностей н а земной поверхности, материков, горных хребтов,
обш ирных морей, к отделению суш и от воды» (К ан т, 1963, стр. 105).
Образование ж е воды н а поверхности Зем ли объяснялось конденса­
цией паров первичной атмосферы. В «Геологических картинах» немецко­
го геолога Б . К отта об этом говорится следующее. П остепенно «Зем ля
дош ла до состояния расплавленного ядра, окруж енного со всех сторон
твердою корою, которая в свою очередь была окруж ен а тогдашнею атмо­
сферою. Но воды ещ е не было. Она могла образоваться только п ри охл аж ­
дении поверхности до тем пературы , которая не превы ш ает точки ее кипе­
ния. В ероятно, точка кипения воды при тогдаш нем давлении воздуха
была гораздо выш е нынеш ней» (К отта, 1859, стр. 5 ).
Выпадение воды из остывш ей атмосферы на остывшую поверхность
Зем ли представлялось Б . К отта, к ак и другими учены ми того времени:
(в русской литературе, наприм ер, .академиком Э. И. Эйхвальдом в его и з­
вестной «Геогнозии», 1846 г .), явлением кратковременны м, катастроф и­
ческим. Д аж е более полвека спустя, в 1912 г., тсрунный нем ецкий геолог
И. В альтер (1860— 1937 гг.) в своем сочинении «И стория Зем ли и ж изни»
писал: «Д ля образования каменной оболочки Зем ли потребовались многиеты сячелетия. Но для того, чтобы первобы тная атмосфера охладилась н а­
столько, чтобы вы пала первая капельн о-ж и дкая вода, для этого потребова­
лось, быть может, всего несколько дней» (В альтер, 1912, стр. 8 7 ). Вместе
с тем, он говорил и о дальнейш ем постоянном пополнении воды в океане
за счет вы деления ее из магмы через вулканы .
А мериканский астроном X. Ш епли в изданной у нас в 1962 г. книге
«Звезды и люди» перечисляет п ятн адцать различны х гипотез, следовав­
ш их за гипотезой К ан та—Л ап ласа, зам еч ая при этом, что «новые зн ан ия,
добытые астрономами м ира за последние 40 лет, во много раз превосхо­
д ят все, что было н аж и то ранее за всю историю цивилизации» (Ш епли,.
1962, стр. 69).
И менно эти новые астрономические зн ан ия, а такж е ф изико-хими­
ческие данные о земном и космическом вещ естве явились основой построе­
н и я новых космогонических теорий — теорий происхож дения солнечной
системы из холодных газопы левы х туманностей, т. е., в сущ ности, воз­
рож дения небулярной гипотезы К ан та, но только н а базе несравнимо бо­
лее богаты х научны х данных.
Н аиболее последовательной теорией образования планет из холодного1
космического
м атери ала
призн ается теория
советского
ученого
О. Ю. Ш мидта (1891— 1956), разработанн ая им и его сотрудниками в
40-х гг. По этой теории планеты образовались из захваченного Солнцем
холодного галактического пылевого метеоритного облака *. С начала в пре­
д елах облака возникли многочисленные астероидные тела, а затем из роя
этих тел началось образование планет, н аращ ивавш их свои массы путем
вы черпы вания окруж аю щ его их м атери ала при обращ ении возникш их
ядер конденсации вокруг Солнца. М нение, что планеты образовались пу­
тем аккум уляц и и твердого вещ ества астероидны х разм еров, было вы ска­
зано в 50-х гг. и ам ериканским учены м Г. Ю ри. Обоснованию гипотезы
метеоритного происхож дения тел солнечной системы, в том числе и само­
го Солнца, посвящ ен ряд работ К. 3. С тарикова, опубликованны х начин ая
с 1962 г. (Стариков, 1972).
Р азраб отка вопросов теории О. Ю. Ш мидта в И нституте ф изики
Зем ли А Н СССР п о казал а, что падавш ие н а Землю при ее образовании
тела достигали разм еров до ты сячи километров в поперечнике (Сафронов,
1971, стр. 2 0 ). Этот вывод долж ен иметь важ ное значение при объясне­
1 Интересно отметить, что еще А. Э. Норденшельдом (1832—1901) была высказана
гипотеза образования Земли путем аккумуляции космической пыли, а не путем кон• денсадии раскаленных газов (см. Kish, 1974).
121
н ии процесса ф ормирования лика Земли, образования материков и океа­
нических впадин.
У ж е в первоначальном пылевом диске терм ические условия во внут­
ренней и внеш ней относительно Солнца зонах оказались резко различны ­
ми. «Небольш ая внутренн яя зона, б ли ж ай ш ая к С олнцу,— пиш ет
О. Ю. Ш м идт,— прогревалась его лучам и, и здесь могли сущ ествовать
только частицы из тугоплавких каменисты х вещ еств. Огромная внеш н яя
зона оказалась загорож енной от лучей Солнца, и здесь тем пература пы ­
линок была столь низкой, что н а них нам ораж ивались летучие вещ ест­
ва, такие, к ак водяные пары , углекислота, метан, ам м иак и родственные
им соединения. Тугоплавкие пы линки внутренней зоны послуж или мате­
риалом для небольш их планет земной группы , а крупны е обмерзш ие инеем
частицы внеш ней зоны — материалом для планет-гигантов» (Ш мидт,
1956). П оверхность Земли, утверж дает О. Ю. Ш мидт, имела всегда «при­
близительно теперешнюю температуру» (Ш мидт, 1946), которая, как пи­
ш ет Б. Л евин, «всегда оп ределялась' теплом, приходящ им от Солнца»
(Л евин, 1959). Но если по мнению одних учены х тем пература поверх­
ности Зем ли никогда не была высокой и только в период наибольшего
вы деления радиогенного тепла она достигала в глубоких слоях оболочки
примерно 1000°, то по мнению других — Зем л я на конечной стадии ее
ф орм ирования из протопланетного холодного газопы левого облака разог­
ревалась до огпенножидкого состояния, тер яя при этом большую часть
своей массы (Ф есенков, 1957, 1959, 1963; К ойпер, 1961). По поводу
термической истории наш ей планеты следует сказать, что, к ак считает
Е. А. Лю бимова, «эволюция Зем ли н ап равлена в сторону ее постепенного
векового разогревания под действием тепла медленно распадаю щ ихся р а­
диоактивны х элементов и, возможно, гравитационной дифф еренциации
Земли» (Любимова, 1962). Но, к а к она, так и многие другие геофизики,
в том числе, например, Б. Гутенберг (1963), считаю т, что все ещ е про­
долж аю т разогреваться глубокие области Зем ли, вклю чая ее ядро, но
что верхн яя часть оболочки охлаж дается.
М ожно, говорит В. И. Б аранов, считать достоверной при любых кос­
могонических представлениях следующую хронологию этапов разви тия
Зем ли (Б аран ов, 1963):
1. Образование химических элементов, в том числе радиоактивны х,
в протопланетном вещ естве (5,2—6 млрд. лет н азад ).
2. О бразование индивидуального тела — будущ ей Земли, в котором не
происходит образования химических элементов (4,5 млрд. лет н азад ).
3. Разделение массы Зем ли на оболочки и дальнейш ее эволюциониро­
вание ее благодаря внутренней энергии (4,0—4,5 млрд. лет н а з а д ).
4. О бразование сохранивш ихся до наш его времени радиоактивны х ма­
териалов (возраст самы х древних из них около 3,5 млрд, л ет).
5. О бразование Мирового океана и атмосферы (2,7—3 млрд. лет
н а з а д ).
В! работе, опубликованной в 1971 г., В. И. Б аран ов возраст земной
коры, атмосферы и гидросферы исчисляет в 4 —5 млрд. лет (Баранов,
1971, стр. 38).
П рирода не имеет недостатка в строительном м атериале для образова­
ния молекул воды.
Главны ми элементами газов меж звездного вещ ества, составляю щ их
вместе с пылью половину вещ ества Вселенной (другая половина — м ате­
р и я зв езд ), являю тся водород, гелий и кислород (М ельников, 1957; М ель­
ников и др., 1965). В химическом составе м еж звездны х пы линок первое
место занимаю т молекулы Н 20 (М ельников, 1957).
У ж е в холодном протопланетном газопы левом облаке при таком оби­
лии водорода и в результате каталитического действия пыли свободные
радикалы кислорода долж ны были перейти в молекулы воды. «К аж ется
определенны м,— пиш ет Г. Ю ри,— что углерод, азот и кислород сущ ество­
122
вали в солнечной небуле и в протопланетах главны м образом в виде
стабильны х молекул СЕЦ, Нз и Н 2О» (U rey, 1952, стр. 115).
О. Ю. Ш мидт указы вал на то, что «в м еж звездном пространстве
долж ны быть и конденсаты м етана, ам м иака и, воды (т. е. л е д )» (Ш мидт,
1949).
По мнению Ю ри, образование планетезим алей, т. е. отдельны х тел,
яви вш ихся к а к бы блоками будущ их планет и состоявш их из смеси
силикатов и небольшого количества ж елеза, а так ж е из воды и ам миака,
происходило только благодаря коагулирую щ ем у действию последних на
тонкую пы ль протопланетного облака.
Но дальнейш ая история воды, вошедшей в состав планетезим алей иЛи
находивш ейся в газопы левой смеси протопланетного диска, у ж е не мож ет
быть рассм атриваем а независимо от точки зрения н а последующую эволю­
цию этого диска. П ринципиальное значение имеет ответ н а вопрос, обра­
зовались ли планеты из огромных протопланет с потерей при этом боль­
ш ей части их массы вследствие диссипации легких вещ еств и расплав­
лен и я в процессе сж ати я, или они образовались как холодные тела,
постепенно наращ ивавш ие свою массу.
Е сли Зем л я проходила стадию огненно-жидкого состояния, то она
долж на была иметь плотную, насы щ енную водяны ми парам и атмосферу,
из которой при последующем осты вании и выделилась зн ачительн ая часть
воды океанов (до 16% согласно В. Руби, см. дал ее). Е сли ж е поверх­
ность Земли никогда пе была сильно разогретой, то Зем ля в начале своей
геологической истории не имела атмосферы и гидросферы и приобрела их
позже.
Согласно теории О. Ю. Ш мидта, п ервоначальная Зем ля, образовав­
ш аяся из твердых тугоплавких вещ еств, не могла иметь водной и газовой
оболочки. Ч то ж е касается того, допускали ли тем пературны е условия,
сущ ествовавш ие в земной зоне околосолнечного облака, «намерзание или
сорбцию достаточного количества водяны х паров или ж е вода бы ла прине­
сена льдисты ми телами (подобными ядрам к о м ет), залетевш ими из более
далеких частей облака» (Ш мидт, 1956), то О. 1 0 .‘Ш мидт считал, что этот
вопрос долж ен быть уточнен дальнейш ими исследованиями.
О бразование атмосферы и гидросферы в теории Ш мидта связы вается
целиком с выделением водяны х паров и других газов из глубоких недр
Зем ли в результате разогрева их радиогенны м теплом.
Н иж е мы еще остановимся н а аргументах, показы ваю щ их, что наибо­
лее сущ ественные ф акты , относящ иеся к проблеме образования гидросфе­
ры и атмосферы, лучш е объясняю тся с позиции гипотезы «холодного»
образования Земли.
П редставление об образовании всей или большей части гидросферы в
результате сгущ ения паров горячей атмосферы при ее осты вании до кри ­
тической тем пературы и вне связи с процессами в земной коре уж е давно
было подвергнуто сомнению. И звестны й польский геофизик И. Д. Л у каш е­
вич (1863— 1928 гг.) писал в 1911 г., что если допустить мы сль о проис­
хож дении имею щ ейся н а Земле воды из кислорода и водорода, входивш их
некогда в состав газового клуба Зем ли, останется неопределенным вопрос
о ее количестве: «воды могло бы быть и очень много, и очень мало, со­
образно с первичным запасом кислорода и водорода в газовом клубе»
(Л укаш евич, II I , 1911, стр. 572).
Он считал, что гидросфера образовалась в результате вы деления воды
при засты вании наруж ного слоя огненно-жидкой магмы. Если в первичной
магме, говорил Л укаш евич, содерж алось а воды, в настоящ ее врем я ее
им еется в земной коре б и в океанах с, то можно думать, что а = 6 + с .
Основы ваясь на данны х о количестве воды, пропиты ваю щ ей горные по­
роды (минимум 1,41% земной коры по весу), грунтовой и другой свобод­
ной воды суш и (0,5—0,6% веса коры ) и п риним ая вес воды океана равным
1,9% веса литосферы, И. Д. Л укаш евич считал, что, таким образом, вода
123
океанов вместе с водой внутри земной коры составляет около 4% веса*
литосферы. И. Д. Л укаш евич м ассу литосферы приним ал примерно р ав ­
ной 70 ООО • 1015 г, т. е. преувеличивал ее в два с лиш ним р аза по срав­
нению с современными оценками. В то ж е врем я химические анализы
показы ваю т, что в м агм атических см оляны х кам н ях (продуктах быстрого»
засты вания вулканической магмы) содерж ится сопоставимое количество
воды, а именно в среднем 4,66% по весу. И. Д. Л укаш евич приходит к
заклю чению о справедливости указанного равенства. Но, конечно, это р а ­
венство нельзя считать правильны м, поскольку, к а к указы валось выше,,
источником воды в земной коре и на ее поверхности яв л яется вся мантия,,
из которой за геологическое врем я выделилось всего около десятой ч асти
содерж ащ ейся в ней воды (14% по Д ж . К альпу, 7,5%) по А. П. В иногра­
дову) .
И. Д. Л укаш еви ч допускал так ж е выделение некоторой части воды и з
первичной атмосферы, когда образовалась и уж е достаточно остыла зем­
н ая кора. О постепенном накоплении океанической воды в течение всего*
геологического времени за счет вы деления ее из остывающ ей магмы писа­
ли в те ж е годы крупны е русские геологи А. П. П авлов (1854— 1929 гг.)
и А. Е. Ф ерсман (1.883— 1945 гг.). Вместе с тем они считали, что какая-то
часть воды, сконденсировавш аяся из паров первичной атмсоферы, образо­
вала первобытное море. А. П. П авлов в работе «Геологическая история
европейских земель и морей в связи с историей ископаемого человека»,,
написанной в 1913— 1919 гг., доказы вал, что большой массы воды на
Земле на ранней стадии ее геологической истории не было и что только*
из магмы глубин «могли постепенно образоваться нынеш ние огромные*
океаны» (П авлов, 1936, стр. 36). А. Е. Ф ерсман писал в 1914 г., что*
«из охлаж денной оболочки газов собралось первое море» и что вместе с
тем «как на наследие всего прошлого наш ей планеты долж ны смотреть
мы на расстилаю щ иеся кругом водные пространства» (Ф ерсман, 1914).
Т аким образом, у ж е в начале нашего века была вы сказана правильн ая
идея о постепенном в течение длительного времени накоплении) воды на
Зем ле в результате вы деления ее при осты вании огненно-жидкой магмы,
хотя эта и дея и основывалась н а космогонической гипотезе, оказавш ей ­
ся во многих отнош ениях несостоятельной. В аж но так ж е отметить ис­
пользование И. Д. Л укаш евичем количественны х геохимических данны х
для доказательства магматического происхож дения гидросферы.
Следует сказать, что гипотеза первоначально расплавленной Земли все
ещ е продолж ает иметь своих сторонников. Один из наиболее видных сре­
ди них, Г. Д ж еф ф рис, по поводу образования водной массы пиш ет сле­
дующее. П оскольку первоначальная Зем л я бы ла слиш ком раскалена, она
не могла уд ерж ать водяной пар вокруг своей поверхности, и, следова­
тельно, наибольш ая часть воды нынеш них океанов содерж алась внутри
Зем ли в магме вплоть до последней стадии ее дифф еренциации. По мереосты вания Зем ли водяны е пары выделились из магмы и образовали плот­
ную атмосферу. П ока тем пература Земли и атмосферы была вы сокой,
продолж алось рассеивание паров, но когда тем пература атмосферы снизи­
л ась до критической, н а затвердевш ую земную кору вы пали огромныемассы капельно-ж идкой воды, образовавш ей океан. Г Д ж еф ф рис считает,,
что время, в течение которого газовораскаленная Зем л я превратилась,
в тело с твердой оболочкой, могло быть равны м «скорее миллионам, а не* ты сячам лет» (Д ж еф ф рис, 1960, стр. 353). Т аким образом, по Д ж еф ф ри су,
основная масса воды в океане образовалась из вторичной плотной атмо­
сферы н а самой ранней стадии истории Зем ли и в течение короткого в р е ­
мени. Д альнейш ее увеличение объема воды в океане, пиш ет Д ж еф ф рис,
происходило на протяж ении всей геологической истории в результате*
вулканической деятельности.
В.
Г. Ф есенковым картин а образования гидросферы на наш ей п лан ете
представляется так. После того к ак с Земли, разогревш ейся до «высокого
124
'градуса», улетучилась вся п ервоначальная атмосфера, в последовавшем
.процессе осты вания планеты она приобрела вторичную атмосферу, содер­
ж авш ую огромное количество водяны х паров (так пиш ет В. Г. Фесенков
в статье «Происхождение Солнца, Земли и ж изни», 1965 г .). К онденса­
ц и я этих паров и яви лась источником первоначального объема воды в
океане, который пополнялся благодаря выделению воды «из самы х недр
Зем л и в основном в процессе их осты вания» (Ф есенков, 1959). Здесь
необходимо заметить, что, к а к говорит В. Г. Ф есенков, хотя образование
Зем ли к ак нагретого космического тела делает совершенно очевидной н е­
избеж ность потери огромного количества газообразны х элементов, водоро­
д а в поверхностны х слоях Зем ли сохранилось «все ж е в количестве, до­
статочном для образования океанских вод» (там ж е ). Процесс образова­
н и я твердой земной коры, а вместе с тем и гидросферы, длился, пиш ет
он, 1 млрд. лет.
Рассмотрим теперь гипотезу образования гидросферы в результате по­
степенного радиогенного разогрева первоначально холодной Земли, кото­
рый, однако, не достигал такой степени, чтобы привести земной ш ар в
расплавленное состояние.
К рупны й вклад в исследование проблемы образования гидросферы
внесли ам ериканские ученые Р. Ч емберлин, В1. Руби, Г. Б раун , Д ж . К альп,
Г. Ю ри, А. П олдерварт и др. О пираясь на геохимические данны е, они
привели веские доказательства того, что гидросфера могла быть образова­
на в результате вы деления воды из глубоких недр в процессе их посте­
пенной дегазации.
Р. Чемберлин в статье «Геологические доказательства эволюции зем­
ной коры» (1951), относящ ейся к 1948 г., рассмотрел вопрос об углекис­
лом газе в первичной атмосфере и в земной коре в свете гипотез перво­
начально огненно-жидкой и холодной Земли. Если, пиш ет он, атмосфера,
о к р у ж авш ая расплавленны й земной ш ар в течение некоторого времени,
содерж ала в себе всю имею щ ую ся ныне на Зем ле воду, углекислы й газ
(СОг) и другие газообразны е, не конденсирую щ иеся при высокой темпе­
ратуре, то что ж е случилось с СОг после конденсации паров воды и
образования океана? Н ет геологических доказательств к а к того, что он
вступил в соединение с горными породами, не покры вавш им ися океаном,
так к ак не обнаруж ено зон горных пород, исклю чительно богатых угле­
родом, так и того, что С 0 2 израсходовался постепенно, поскольку против
этого свидетельствую т найденны е в архейских породах следы оледенения,
которое было бы невозможно при наличии атмосферы, богатой СОг, обла­
даю щ им «тепличным эффектом». Несомненно, углекислы й газ вы делялся
из зем ны х недр постепенно. Следовательно, постепенным бы л и процесс
н акоп лен и я воды н а Земле.
В.
Руби обращ ает внимание на то, что если количество главны х поро­
дообразую щ их элементов (Si, AI, 'Fe, Са, Mg, Na, К и т . д.) в осадочном
слое и в морской воде мож ет быть объяснено вы ветриванием древних
пород, то для весьма распространенны х других вещ еств (Н 20 , С 0 2, Cl, N,
S и др.) этот источник явл яется соверш енно недостаточным (Руби, 1957).
В работе «Геологическая история морской воды» Р уби показал, что
имеется большой «избыток» летучих вещ еств, ф актически находящ ихся
.на поверхности Зем ли и в осадочных породах сверх того их количест­
ва, которое могло бы образоваться путем вы ветривания земной коры
(R u b ey 1951). Его подсчеты приводятся в табл. 25.
Очевидно, только недра Зем ли могли «добавить» к летучим продуктам
вы ветривания огромные их количества, имею щ иеся н а Зем ле в настоящ ее
время.
В.
Руби рассмотрел вопрос о том, какое количество воды могла бы
содерж ать п ервоначальн ая атм осфера при разли чн ы х толщ ах полностью
расплавленны х пород. О сновываясь на опытны х данны х о растворимости
воды в расплавах и о поглощ ении воды магмой при различны х значениях
125
Т а б л и ц а 25. Баланс летучих веществ в земной коре (в 1 • 1020 г)
Имеется фактически
Могло образоваться
путем выветривания
Избыток
Н,
в, Вг, Аг
н 20
С+ СОг
С1
N
S
16 700
130
921
И
306
5
43
0,6
28
6
16,7
3,5
16 600
910
300
42
22
13,2
И ДР.
парового давления, Руби установил, что при полном расплавлении Зем ­
ли до самого центра по условию равновесия меж ду расплавленной массой
и окруж аю щ ей ее газовой оболочкой расплавом долж но поглотиться около
99% воды, вы деливш ейся на поверхность.
В этом случае воды в первоначальной атмосфере мож ет быть около
2,6 • 1020 к г , т. е. н и к ак не больш е 16% ее количества в современных
атмосфере, океане и осадочных породах. Т аким образом, и при допущ ении
гипотезы огненно-жидкого состояния первичной Земли образование гидро­
сферы п редставляется к а к длительны й процесс постепенного вы деления
воды из земны х недр.
Интересно к доказательству магматического происхож дения воды по­
дошел Г. Б р ау н в статье «Редкие газы и образование земной атмосферы»
(1948 г .). Он вычислил верхний (в горных породах) и ниж ний (в атмо­
сфере) пределы содерж ания в Земле редких газов Ne, Аг, К г и Хе и их
отнош ения к одному из основных элементов Зем ли — кремнию. Те же
вы числения он сделал для указан н ы х газов в космическом пространстве.
Затем , определив, насколько изменилось содерж ание редких газов по от­
ношению к содерж анию крем ния за врем я процесса образования Земли,,
он построил кривую для так назы ваем ы х ф ракционны х множителей, пред­
ставляю щ их собой отнош ения содерж ания каж дого газа к кремнию в
космосе, деленные на те ж е отнош ения, наблю даю щ иеся н а Земле. Вос­
пользовавш ись этой кривой, он показал, что «в течение процесса образо­
ван и я Зем ли главны е составные части атмсоферы — вода, азот, кислород
и углекислота — не могли быть газообразны ми в больших количествах»
(Б р ау н , 1951) и что они находились в химическом соединении с другими
вещ ествами протопланеты. ВЬобще он считает, что Зем ля в процессе сво­
его образования у д ерж ала только химически связанны е с ее вещ еством
газы и соединения и что, следовательно, редкие инертны е газы не могли
быть ею удерж аны . Отсюда следует такж е вывод, что атмосфера Зем ли
имеет «вторичное» происхождение и явл яется продуктом химических про­
цессов, происходивш их после образования планеты.
Обстоятельно проблему происхож дения гидросферы рассмотрел акаде­
мик А. П. Виноградов.
В многочисленных работах, посвящ енны х этой проблеме, А. П. В ино­
градов говорит, что он придерж ивается взгляда о разогревании холодно­
го вещ ества Земли на ранней стадии ее разви тия и о вы плавлении летучих
элементов, которые были в химической связи с ним.
В числе фактов, объяснение которы х явл яется наиболее трудны м для
гипотезы «горячего» образования наш ей планеты , он указы вает н а отсут­
ствие н а Земле тяж елы х инертны х космических газов при сохранении Н 20 ,
С 0 2, H F, Cl, S и некоторы х других элементов и соединений, а такж е
н а то, что изверж енны е породы содерж ат меньш е 1% Н 20 ; м еж ду тем если
бы расплавлен н ая Зем ля была вначале окутана тяж елой атмосферой, н а­
сыщ енной парам и воды, то в породах м антии долж но было бы раство­
риться гораздо большее количество воды и других летучих газов. В1 со­
ставе наиболее древних горных пород, в их структуре, подчеркивает
А. П. Виноградов,' нет даж е следов того, что п ервичн ая Зем л я была огнен­
но-ж идкой (Виноградов, 1967, стр. 10).
126
А. П. Виноградов, к а к и н азванны е выш е ам ериканские исследовате­
ли, считает, что «имеющиеся данны е по содерж анию на поверхности Зем ­
ли Н 20 , С 0 2, H F, S, В и ряда других элементов или соединений поз­
воляют однозначно утверж дать, что они не могли быть продуктами р аз­
р у ш е н и я — вы ветривания горных пород земной коры» (Виноградов, 1959) т
тем более в начале процесса, поскольку «образование земной коры ш ло
путем вы плавления легкоплавкой ф ракции силикатов параллельно с дега­
зацией» (там же, стр. 21).
Расчеты , говорит А. П. Виноградов, показы ваю т, что вся продукция
газов на поверхности Земли доставлялась практически из всей толщ и
мантии. В от расчет для воды. М асса литосферы равна 2 ,4 -1025 г, а мас­
са воды на поверхности Земли — 1,5 - 1024 г, т. е. величины соизмеримые,,
и, следовательно, только вещ ество м антии могло быть источником НгО н а
земной поверхности. Ч то касается мантии и ядра, то запасы воды в них:
велики. По определению Д ж . К альпа (K ulp, 1951), из подкоровой обо­
лочки и ядра Земли со времени их образования выделилось 3,4 • 1024 г воды. Р асчет таков. Среднее содерж ание воды в кам енны х метеоритах, ко­
торые, судя по их основным физико-химическим характеристикам , несом­
ненно, являю тся телами наш ей солнечной системы, равно около 0,54% .
П ри массе мантии 4 ,0 -1027 г получаем около 2 ,5 -1025 г воды в ней. Д ал ее
К альп полагает, что со времени образования Земли в кору и гидросферу
выделилось из м антии столько ж е процентов воды, сколько выделилось
процентов аргона Аг40 — продукта преобразования кал и я К 40; а именно
14% . Тогда получается, что из м антии выделилось примерно 3,4 • 1024 г во­
ды, из которы х около 1 • 1024 г диссоциировалось и улетучилось в прост­
ранство, а остальное количество следующ им образом распределилось в ат­
мосфере, гидросфере и коре:
в
в
в
в
в
атмосфере
гидросфере
осадочных породах
метаморфических породах
базальтовом слое
0,00-1024 в
1,40-1024 г
0,09-1024 г
0,02-1024 г
0,73- 10s4 г
Всего - 2,24-10й4 г
Приведем такж е расчет В. Руби из его работы «Геологическая история
морской воды».
Общую массу континентальны х коровых пород, вы деливш ихся за гео­
логическую историю из земны х глубин, он определяет в 26,5 • 1024 г.
Среднее содерж ание воды в кристаллических породах, согласно Ф. К л ар­
ку (1924 г .), 1,15% , т. е. в них содерж ится 0,305• 1024 г воды. П рибавив
к этому количеству 1,66 - 1024 г воды, находящ ейся в атмосфере, океане и
осадочных породах, получим 1,965-1024 г воды, вы ш едш ей за геологи­
ческую историю из подкоровой области вместе с 2 6 ,5 -1024 г «гранитных»
магм, образовавш их континентальны е массивы. Руби предполагает, что
эти 26,5 • 1024 г коровы х пород были вы плавлены из области, заклю ченной
м еж ду ниж ней границей коры (38 км) и глубиной 700 км, т. е. предельной
границей очагов зем летрясений. О бщ ая масса пород указан н ой толщ и в
пределах континентальны х районов составляет около 500 • 1024 г. Эти поро­
ды, будучи подвергнуты ми несколько раз частичному избирательном у
плавлению , из своего первоначального объема (526,5 • 1024 г) выделили
1,965-1024 г, или 0,37% (1,965/526,5) воды. Следовательно, первоначально
«гранитные» магмы содерж али в растворе 1,965/26,5 = 7,4% воды, из этого
количества 6,3% (1,66/26,5) выделилось на поверхность в процессе ре­
кристаллизации магмы, а остальная вода (1,1% , что к а к раз совпадает
с данны ми Ф. К л ар ка) осталась в кристаллических породах земной коры.
А. П. Виноградов определяет содерж ание воды в мантии в 2 -1 0 25 г,
а процент дегазации ее по содерж анию в атмосфере (5 ■1021 г) и в гид­
127
росфере (1 ,5 -1024 з) равны м 7,5. Д егазацию Аг40 он считает равной 9,5% ,
т. е. близкой к проценту дегазации воды (Виноградов, 1963, стр. 339).
Основным источником тепла, приведш его к разогреванию вначале хо­
лодного вещ ества Земли, А. П. Виноградов считает энергию, освободив­
ш ую ся при адиабатическом уплотнении вещ ества, и энергию радиоактив­
ного распада элементов '. Но если тепло первого источника не повело к
повыш ению тем пературы планеты , то тепло радиоактивного распада, ге­
н ер ац и я которого на заре истории Земли, т. е. примерно 4 ,7 -109 лет н а­
зад, в 8 —9 раз превыш ало нынеш нее его количество, хотя и было недо­
статочны м для полного расплавлен и я Земли, все ж е могло вы звать глу­
бокие физико-химические процессы, приведш ие к диф ф еренциации Земли
н а оболочки.
Основные массы продуктов дегазации, пиш ет А. Виноградов, «были
выброш ены в н ачале геологической истории Земли» (Виноградов, 1959). Он
считает единственно научно правильны м рассм атривать образование океа­
на, его лож а, водной и солевой массы к а к единый геологический процесс.
П оскольку в н ачале истории планеты процессы дегазации м антии были
наиболее интенсивны, «главная масса воды была дегазирована в течение
первы х сотен, может быть, ты сячи миллионов лет» (Виноградов, 1967а,
стр. 19; 19676).
П оступление газов из недр Земли происходило благодаря действию
ты сяч вулканов, интрузивной деятельности и и злияни ям лавы. М еханизм
дегазации воды представляется А. П. Виноградовым аналогично м еханиз­
му зонной п л а в к и 2 в следую щ ем виде: «При разогревании вещ ества м ан­
тии... происходит вы плавление легкоплавкой ф ракции силикатов. НгО, к ак
и другие легколетучие соединения... находящ иеся в вещ естве мантии, рас­
пределяю тся при этом м еж ду твердой ф азой и легкоплавкой фазой, пре­
имущ ественно в последней. Л егкоп л авкая ф аза вещ ества в закры той си­
стеме под действием гравитационной силы оттесняется к периферии Зем ­
ли, у в л ек ая за собой НгО и другие летучие вещ ества, растворенны е в
ней. По мере приближ ения к поверхности Зем ли л егкоп лавкая ф ракци я
вещ ества м антии продолж ает обогащ аться НгО и другими летучим и про­
дуктам и. В земной коре происходит охлаж дение расплава и кристалли­
зац и я его при некоторой повыш енной тем пературе. В конце концов н ад­
критическое состояние снимается, и вода появляется в виде пара» (В и­
ноградов, 1959, стр. 8 ).
Н. М. С трахов (1962) так ж е считает, что образование океана н ач а­
лось н а самой ранней стадии геологической истории, 5 —4,5 • 109 лет назад.
В период, когда Зем ля, возможно, претерпела наибольш ий радиогенны й
разогрев (свы ш е 100° С ) , она образовала небольш ую и неплотную атмо­
сф еру с преобладанием в ней паров воды. К огда по осты вании Земли
тем пература газовой смеси стала менее 100°, вода вы п ал а из атмосферы
вместе с растворимы ми в ней кислы ми дымами НС1, H F, В, H 2S. С начала
воды было мало и океан был очень кислым. В дальнейш ем происходило
1 Не касаясь истории вопроса о радиоактивности — основном факторе геологических
процессов, отметим, что еще до открытия радиоактивных элементов гипотеза цент­
рального остаточного огня, вызывающего деформации земной коры, отвергалась не­
которыми учеными. Так, Ляйель писал: «Вместо первоначальной центральной теп­
лоты мы можем приписать внутренний жар химическим изменениям, постоянно со­
вершающимся на земной коре» (Ляйель, I, 1866, стр. 232). Австрийский ученый
О. Фольгер, отрицая существование центрального огня, теплоту земной коры объяс­
нял трением горных пород, вызываемым мощными подземными потоками воды (см.
Росмэслер, 1862, стр. 420).
3 Процесс зонной плавки в опытах с метеоритами, по описанию А. Ц. Виноградова,
состоит в следующем. Берется цилиндрик из каменного метеорита и проплавляется
в узкой 8оне (около 0,5 с м ) с передвижением нагревателя в одну сторону со ско­
ростью 1 с м в час. Происходит выплавление и дегазация вещества метеорита с раз­
делением на тугоплавкую и легкоплавкую фазы. G последней выносятся вверх лету­
чие и более легкоплавкие, хотя и тяжелые элементы — уран, торий и другие, чем и
объясняется накопление первых на поверхности Земли, а вторых в ее коре.
(128
постепенное пополнение гидросферы водой за счет вулканических и звер­
ж ений. Х имический состав океан а и зм ен ялся н а хлоридны й, а затем хлоридно-карбонатны й в результате взаим одействия кислой воды с силикат­
ными породами лож а океана, а в более позднее врем я — вследствие вы ­
носа в океан карбонатов К, Na, Са, Mg, Мп и солей S i0 2 и А1, образо­
вавш и хся благодаря вы ветриванию пород под воздействием атмосферного
СОг; н ей трали зуясь от сильны х кислот, Н + п ревращ ался в воду.
Последние резкие и зм енения состава океана и атмосферы А. П. Ви­
ноградов относит ко времени 3 • 109—2 • 109 лет н азад, когда тем пературны е
условия н а поверхности Земли приближ ались к современным и когда по­
яви л ся ф отосинтетический кислород и первы е древние растен ия и другие
организмы.
Ко времени около 2,5 • 109 лет назад, когда произош ло расчленение
земной коры н а относительно устойчивы е платформенны е и геосинклинальны е области, относится возникновение эпейрогенических континен­
тальны х морей, благодаря чему испарение с водны х бассейнов значитель­
но увеличилось и полож ило начало регулярном у большому круговороту
воды н а земном ш аре.
А.
П. Виноградов зам ечает, что дегазаци я недр Земли не была равно­
мерной и подчиняется общему тектоническому ритму Земли. В соответст­
вии с этим можно, к а к пиш ет А. Б. Ронов, предполож ить, что на рубеже
позднего ар х ея — раннего протерозоя (т, е. 2,6 • 109 лет н а з а д ), «в период
наиболее интенсивной гранитизации в истории Земли объем гидросферы
значительно увеличился в результате выноса в земную кору огром­
ны х масс ю венильны х вод» (Ронов, 1964) и что, вероятно, вторая поло­
вина м езозоя была временем нового заметного увеличения объема гидро­
сферы.
К асаясь начального этапа диф ф еренциации вещ ества Земли, К. П. Ф ло­
ренский вы сказал гипотезу о том, что м агм атическим процессам, н ачав­
ш им ся вследствие радиогенного разогрева Земли, достигш ей нынеш него
ее разм ера, предш ествовал период кратковрем енны х точечных, но неод­
нократны х плавлений падавш их н а поверхность Земли метеоритов разли ч­
ны х размеров, из которы х шло образование земного ш ара. К. П. Ф лорен­
ский показы вает, что такой процесс мог н ачаться, когда тело Земли
составило примерно 0,01 современной ее массы.
Заметного перегрева поверхности Зем ли при этом не было вследст­
вие п ереизлучения тепла в окруж аю щ ее пространство. «Н еизбеж ная дега­
зац и я метеорных тел с разогревом при уд аре долж на бы ла привести,—
говорит К. П. Ф лоренский,— к образованию атмосферы и гидросферы еще
во врем я агломеративного роста планеты , по мере вы падения новых ч а­
стиц» (Ф лоренский, 1965).
У каж ем ещ е н а своеобразный взгляд Б. JI. Л и чкова по поводу гене­
зиса воды н а ранней стадии истории планеты . Отводя радиоактивном у
теплу лиш ь второстепенную роль, он образование свободной воды на Зем ­
ле рассм атривал к а к результат преобразования по мере увеличения мас­
сы угловатого по своей форме астероида в округлое планетарное тело.
Если в астероиде преобладаю щ ее значение имели силы молекулярного
сцепления, то с его перестройкой в п лан ету стали преобладать гравита­
ционные силы, которые и высвободили большие количества воды из их фи­
зической и химической связи с твердым вещ еством (Л ичков, 1960,
стр. 7 6 ).
П. Н. К ропоткин считает, что в архейскую эру образовалось примерно
90% объема гидросферы (К ропоткин, 1964, стр. 19) и только, следова­
тельно, 10% — в последую щ ие геологические эпохи. Голландский геолог
Ф. К уэнен полагает, что с н ач ал а кембрийского периода, т. е. примерно
за 500 млн. лет, в М ировой океан выделилось всего 2 —3% его объема
(K uenen, 1955, стр. 305), хотя, зам ечает он, последствия этого неболь­
шого увели чен и я объема океан а имели исклю чительно важ ное значение
9
М .
Л .
Ф е д о с е е в
129
для ж изни н а Земле, поскольку без этих 2 —3% уровень океана был бы
н а 400 футов ниж е, чем он есть теперь.
По мнению советского геоф изика В. А. М агницкого, поскольку «вода
вы деляется преимущ ественно при образовании гранитов и они в больш ин­
стве возникли в докембрии», «нельзя согласиться с тем, что сравнитель­
но небольш ие по объему м агм атические массы послепалеозойского возра­
ста принесли с собой огромную, преобладаю щ ую часть воды» (М агниц­
кий, 1958).
О бразование н а ранней стадии разви ти я планеты основного объема
гидросферы п ризн ается В. Е. Х аиным. Он полагает, что к концу раннего
докем брия (2,5 млрд. лет н азад) объем гидросферы был не менее 55%
современного, а мож ет быть, составлял и 70% (Х айн, 1971, стр. 3 2 ).
П о мнению Ф. А. М акаренко, объем вод океана достиг современного
разм ера у ж е к н ачалу кембрийского периода (М акаренко, 1969, стр. 2 1 ),
а по мнению А. Е. К риволуцкого — к н ачалу мезозойской эры (К ривол у ц к и й ,1971, стр. 68).
Я понские учены е М. Исибаси и И. Х арада, определивш ие возраст оке­
анских вод по содерж анию в них радия, наш ли, что он равен 3,24 млрд.
лет (см. Ц уриков, стр. 34).
Очевидно, вместе с выделением на земную поверхность огромных масс
воды долж ен был идти и сопряж енны й процесс образования вместилищ
воды.
В згляд о раннем образовании водной массы Земли, естественно, вле­
чет за собой признание так ж е раннего ф орм ирования океанических
впадин.
Ф. Ю. Л евинсон-Л ессинг считал несомненным, что «с первы х ж е мо­
ментов образования постоянной твердой коры она дифф еренцировалась на
депрессионные (океанические) и возвы ш енны е (м атериковы е) области
(Л евинсон-Л ессинг, 1893). О глубоких впадинах юной планеты писал
А. П. Павлов.
Больш инство современных учены х разделяю т взгляд, что океаны воз­
н икли в далекие геологические времена, причем многие считают, что н а­
иболее древний из них Тихий океан, по-видимому, представляет собой
первичную впадину Земли.
А.
П олдерварт пиш ет, что маловероятно, чтобы все океаны образова­
лись одновременно, но все они возникли в раннем докембрии (П олдер­
варт, 1957, стр. 153). Сторонником взгляда о древнем образовании океа­
нов с их водной массой яв л яется и известны й океанолог Л . А. Зенкевич.
Основываясь, в частности, н а данны х о составе докембрийской морской
ф ауны , он приходит к выводу, что «в основных своих ф изико-географ и­
ческих и химических особенностях Мировой океан сформ ировался за мил­
лиарды лет до кембрия» (Зенкевич, 1966; Б езруков, 1973). Ю. М. П ущ аровский говорит, что геохимические, гидрохимические, биологические и
палеонтологические данны е согласно указы ваю т н а большую древность
океанов (П ущ аровский, 1970). Д ревнее первичное происхож дение Тихого
о кеана п ризн ается и теми учеными, которые другие океаны склонны счи­
тать сравнительно молодыми, возникш им и в результате преобразования
материковой земной коры в океаническую (М уратов, 1971, и д р .). Соглас­
но В. Е. Х айну, все океаны следует считать новообразованны ми; не
первичен и Т ихий океан, но его образование относится к наиболее ран ­
ней ф азе океанизации, имевш ей место, скорее всего, в среднем или позд­
нем протерозое (Х айн, 1971).
Вместе с тем рядом учены х отстаивается взгляд, что все океаны,
вклю чая и Т и хий ,— вторичные образования и возникли лиш ь в конце п а­
леозоя — н ачале мезозоя, когда покры вавш ая весь земной ш ар м атерико­
в а я кора различной толщ ины подверглась в местах, где ны не находятся
океаны, коренному преобразованию (базиф икации) в результате внедре­
н и я в нее расплавленного мантийного м атериала. В. В. Белоусов, наибо­
130
лее полно развивш ий эту гипотезу, считает, что при таком процессе из
пород материковой Коры выделилось 6% воды по весу, которая и соста­
вила подавляю щ ую часть водной массы океанов (Белоусов, 1967) \
Т аким образом, одни учены е считают, что водная масса планеты,
сосредоточенная в Мировом океане, в основном образовалась на ранней
стадии истории Земли, когда генерация радиогенного тепла была выш е ны ­
неш ней в несколько раз; другие образование гидросферы относят к более
поздним периодам. Но приведем ещ е мнение В. Руби. Он полагает, что
процесс дегазации, «вероятно, долж ен был протекать с более или менее
постоянной скоростью в течение всего геологического времени» (Руби,
1957).
Следовательно, признание того, что гидросфера образовалась в резуль­
тате вы деления воды из очагов расплава мантии, не означает, однако,
единодуш ия в вопросе о длительности этого процесса и его интенсивно­
сти в различны е периоды истории Земли, был ли он и остается равно­
мерным или, зату х ая, сош ел почти на нет по крайней мере сотни мил­
лионов лет назад.
Известно, однако, что и в настоящ ее врем я при вулканических и з­
верж ени ях н а поверхность вы брасы ваю тся большие массы водяны х паров.
Е щ е в 1847 г. ф ранцузским геологом Эли де Бомоном (1798— 1874 гг.)
была вы сказана и дея вы деления воды из магмы. Затем она была развита
его соотечественником Ш арлем С ент-К лер Д евилем (1814— 1876 гг.), ко­
торый дал в 1856 г. классиф икацию газовы х выделений вулканов.
Но, к а к говорит В. И. В ернадский, идея о связи вод биосферы и глу­
бинных вод вош ла в научное сознание лиш ь в конце X IX в. благодаря
известному австрийском у геологу Э. Зю ссу (1831 — 1914 гг.). В 1892 г.
он у к а зал на то, что из глубины планеты в биосферу через м инеральны е
источники и вулкан ы постоянно поступаю т новые воды, которые он н а­
звал «ю венильными», т. е. девственными, впервы е вступаю щ ими в круго­
ворот, см еш иваясь с водами «вадозными» (блуж даю щ им и). И зуч ая в
1900— 1902 гг. горячие источники Богем ии, он приш ел к заключению , что
большинство из них, в том числе, наприм ер, и знам ениты й карлсбадский
источник Ш прудель, имею щ ий постоянную тем пературу и химический
состав, происходят из магмы. Позднее, в 1909 г., Зюсс изменил свою ги­
потезу, предположив, что из магмы н а поверхность поступает не водяной
пар, а «ювенильный» водород, которы й образует воду, соединяясь с кис­
лородом воздуха. Но этим не менялось основное полож ение, что терм аль­
ные источники не зависят от поверхностны х вод.
Идею взаим освязи поверхностной и магм атической воды рассм атривал
А. П. Павлов. В работе «В улканы н а Зем ле и вулканические явлен и я во
Вселенной», опубликованной в 1899 г., А. П. П авлов писал: «Вообще мож ­
но сказать, что пары воды играю т самую сущ ественную роль меж ду га­
зообразными продуктами, которые извергаю тся вулканами» (П авлов, стр.
4 3 ). Н а вопрос о происхож дении этих газообразны х вещ еств можно, го­
ворит П авлов, ответить двояко. М ожно предполож ить, что м орская вода
проникает к магме, п ревращ ается там в пар и поглощ ается ею; так ая
способность магмы вполне подтверж дается опытами. Это предположение
расходится с мнением Зю сса о независимости горячих источников и вул­
канических паров от вод биосферы. Д ругой ответ состоит в том, что н а­
сыщ ение лавы (магмы) газам и и парам и воды произош ло еще тогда, ког­
да р асп л авл ен н ая поверхность планеты была окруж ен а тяж елой атмосфе­
рой, содерж авш ей в огромном количестве водяны е пары. Но, очевидно,
второе объяснение источника паров воды в магме, к а к уж е говорилось,
1 Мы привели лишь самые краткие сведения, касаяю щ иеся истории взглядов о про­
исхождении океанов, и при этом вовсе оставили в стороне вопрос о том, к ак под
действием внутренних сил Земли и внеш них воздействий на нее менялись географи­
ческое положение океанов, их размеры и. очертания (в том числе и Тихого океана),
их глубины.
9*
131
не согласуется с имею щ имися геохимическими данны ми (содерж ание воды
в магме долж но было бы быть гораздо больше, чем есть н а самом д еле).
Г ипотеза Зю сса о ю венильной воде с самого н ач ал а им ела к а к сторон­
ников, так и противников. П роблема и зучалась рядом исследователей
вулканов и терм альны х источников. Единого взгляда н а происхождение
терм альны х вод достигнуто не было. Т ак, если А. Е. Ф ерсман писал в
1914 г., что «снова восторж ествовали идеи Зюсса, так красиво объединя­
ющие н аш у дневную поверхность с внутренним ядром, которое, медлен­
но зам ирая, посы лает поверхности свои горячие воды, горячие ды хани я
глубин» (Ф ерсман, 1914), то немецкий геолог Г. Гефер утверж дал, что
ю венильна не сам а горяч ая вода, а ю венильна лиш ь теплота, нагреваю ­
щ а я подземные воды (Геф ер, стр. 198).
Заметим, что еще немецкий геолог Б. К отта считал, что горячие ис­
точники, к а к и всякие источники вообще, питаю тся проникаю щ ей на боль­
ш ие глубины атмосферной водой. «Все другие теории, составленны е часто
с больш им искусством и остроумием,— писал он,— оказались ни н а чем не
основанною игрою воображения» (К отта, 1859, стр. 198).
В.
И. В ернадский считал, что вода источников и вулканов «в значи­
тельной степени атмосферного происхож дения» (В ернадский, I, стр. 110).
В «Истории природны х вод» он писал, что, во-первых, «ювенил ьн ая вода
идет из пределов земной коры — не из глубины планеты , а из верхней ее
области, к которой п ринадлеж ит и биосфера» (В ернадский, IV , 1960, 2,
стр. 186), и, во-вторых, мы не мож ем п ока отделить в горячих источни­
ках и вулканических и зверж ен и ях эту воду от той, которая у ж е была в
круговороте. А. П. Виноградов считает, что пай ю венильной воды состав­
ляет только несколько процентов от общей массы воды, выбрасываемой
ныне вулканам и.
Но к а к велико количество воды, ежегодно поступаю щ ей в гидросфе­
ру через вулкан ы и другими путями?
По приблизительному подсчету Ф. К уэн ен а, в настоящ ее врем я в ре­
зультате вулканической деятельности на поверхность Земли вы деляется
только около 1/10 к м 3 воды в год (K uenen, 1955, стр. 302). Т а к а я ж е
величина получена Е. К . М архинины м (1964). О ценивая данны е об и звер­
ж ен и ях вулканов н а островных дугах и родственны х им структурах за
последние (с 1800 г.) 163 года, автор получает 3 ,1 -109 т ежегодно выб­
расы вавш егося за этот период вулканам и только пирокластического м ате­
риала. Е сли прин ять, что летучие, главны м образом вода, в вулкан и че­
ских и звер ж ен и ях составляю т хотя бы только около трех весовы х процен­
тов (вспомним, что И. Д. Л укаш еви ч приним ал весовой процент воды в
смолистых кам н ях — продуктах быстрого осты вания магмы — равны м
4,66), то получится, что в настоящ ее врем я вулкан ы вы брасы ваю т н а по­
верхность Земли около 0,09 кмг воды в год. Е. К. М архинин считает, что
за всю геологическую историю (4 ,5 -109 лет) па долю вулканических и з­
верж ений приходится половина воды гидросферы, д ругая ж е половина бы­
л а сброш ена магмой н а глубине. В. Ф. Д ерпгольц зам ечает, что процесс
высвобож дения воды из подкоровых недр Земли и в настоящ ее врем я про­
исходит не только путем вулкан и чески х и зверж ений, но, вероятно, «не­
преры вно н а всей океанической и материковой площ ади Земли» (Д ерп­
гольц, 1962а), причем в этом процессе, по-видимому, д иф ф узия атомов,
ионов и молекул преобладает над ф ильтрацией растворов и газов снизу
вверх.
В.
Руби, являю щ ийся, к а к у ж е сказано, сторонником м н ен и я о н акоп ­
лении океанической воды равномерно в течение всего геологического
времени, приводит расчет, показы ваю щ ий, что только через горячие ис­
точники могло вы делиться количество воды, достаточное для образования
океана. О сновы вая свой расчет на данны х о гидротермальны х источни­
ках западной части СШ А (1/3 территории стран ы ), Руби находит, что
горячие источники всех континентов дают 4 2 -1 0 15 г воды в год. К оличе­
132
ство воды, поставляемой источниками н а дно океанов, приним ается рав­
ным примерно половине указан ного количества, а вся масса воды, еж е­
годно добавляемой в океан, оценивается в 6 6 -1 0 15 г, или 66 к м 3. П рини­
м ая возраст Земли в 3 -1 0 9 лет, Руби получает 2 -1 0 26 г воды, выделив­
ш ейся за геологическую историю через горячие источники. У казанн ы й вы­
ше «избыток» воды в 1,66 -1024 г составляет от 2 -1 0 26 г 0,8% , т. е. то весо­
вое содерж ание ю венильной воды в горячих источниках, которое дают
подсчеты разны м и методами.
П риведенны е данны е о ежегодном количестве ювенильной воды, по­
ступаю щ ей в современную эпоху на поверхность Земли через вулканы
(0,1 к м 3) и терм альны е источники (0,8% от 66 к м 3), в сумме составля­
ют 0,63 км 3. По оценке Ф. А. М акаренко, объем указан н ой воды р авн я­
ется примерно 1 к м 3 (М акаренко, 1948). Тот факт, пиш ет Ф. А. М ака­
ренко (1969, стр. 2 1 ), что объем вод открытого океана по крайней мере
с н ачала кембрийского периода заметно не изменился, можно объяснить
тем, что новые порции воды поглощ аю тся разрастаю щ им ися толщ ами зем ­
ной коры (мысль, в ы сказан н ая еще С. М енье, см. стр. 135).
К аки е ещ е могут быть н азван ы источники пополнения воды на зем­
ном ш аре? Выш е говорилось, что еще в процессе ф ормирования Земли,
когда масса ее достигла 0,01 современной величины , могло н ач аться об­
разование гидросферы благодаря дегазации падавш его на поверхность Зем ­
ли бесчисленного количества метеоритов. Конечно, метеоритное облако,
послуж ивш ее источником м атериала для прото-Земли, было исчерпано
м иллиарды лет назад. Однако вы падение н а поверхность Земли метеори­
тов, являю щ ихся у ж е не остаткам и того облака, а продуктами разруш е­
н и я астероидны х тел солнечной системы, продолж ается и в настоящ ее
время. Ч то касается количественны х оценок массы падаю щ их на Землю
метеоритов, то они сильно расходятся. Т ак, по одной из первых оценок ко­
личество выпадаю щ его н а Землю внеземного вещ ества определялось в 5 —
7 тыс. т в год, т. е. в 15— 20 т в сутки (C ham berlin and S alisbury,
1905 г., стр. 36 4 ). В «Основах метеоритики» Е. J1. К ринова (1955) при­
водятся такие данны е: каж ды е сутки на земную поверхность вы падает
метеорного вещ ества согласно Ф. В атсону 5,5 т, согласно С. В. Орлову
6,6 т (стр. 137). Б . Мэйсон в монографии «Метеориты» (1965) пиш ет:
«Количество внеземного вещ ества, поступаю щ его па Землю в течение года,
по разны м оценкам колеблется от нескольких ты сяч до нескольких мил­
лионов тонн» (стр. 13); при этом он имеет в виду подсчет X. П етерсона
(1960 г.) — 5 млн. т и подсчет П. Х одж а и Р. У айльдта — 0,5 млн. т.
Б . И. Вронский приводит данны е ряда авторов, оценки которы х л еж ат в
пределах от 1500 т (В или, 1935) до 13 млн. т (К росье, 1955 г.) в год
(Вронский, 1964). А. П. Виноградов н азы вает и ещ е более высокие пре­
делы оценок, причем н а три п орядка различаю щ иеся м еж ду собой: 1■10е— 1 -1 0 9 (?!) т в год (Р азви тие н аук о Земле в СССР, 1967 г., стр. 74).
Если произвести расчет исходя из цифры 38 тыс. т вещ ества, вы падаю щ е­
го на Землю в сутки, такж е назы ваемой Петерсоном, и считая, что вода в
метеоритах составляет 0,5% по весу, то найдем, что за врем я сущ ество­
ван и я Земли на ее поверхность могло поступить с метеоритны м веществом
количество воды,, определяемое слоем 0,6 м. Ч то касается содерж ания воды
в метеоритах, то р езультаты анализов, помещ енны е в работе Б . М эйсона,
показы ваю т следую щ ие количества связанной воды в пяти группах хондритов (в вес. % ):
Группы
Н20
1
0,34
2
0,21
3
0,27
4
0,10
5
12,56
Ц аконец, скаж ем о том, что, к а к полагал В. И. В ернадский, воз­
можно, никакого увели чен и я массы Зем ли за счет космического вещ ест­
в а вообще не происходит. Он считал, что м еж ду Зем лей и космосом
133
сущ ествует подвижное материальное равновесие по схеме:
Метеориты
Болиды
Метеоры
М етеорная пыль
^
[ Газовые частицы
i
«—
^ Земная пыль
Однако, к а к пиш ет Б . И. В ронский, есть основания считать, что на
вы сотах 50—60 км частицы земного происхож дения практически отсут­
ствуют, т. е. баланс пыли имеет для Земли полож ительны й знак.
Ч то касается возможного увеличения воды н а Земле за счет образо­
в ан и я ее в верхних слоях ионосферы, теперь благодаря исследованиям,
проведенным в высоких слоях атмосферы с помощью искусственны х спут­
ников Земли, определенно установлено, что н а высоте 230—250 км имею т­
ся атомы кислорода и водорода, доставляемого сюда в результате мощ­
ных солнечны х изверж ен и й вещ ества, и не исклю чена возможность обра­
зования здесь новых молекул воды. По поводу этого источника «юве­
нильной» воды н а Зем ле В. Ф. Д ерпгольц зам ечает, что «в аспекте гео­
логического времени он долж ен быть ощутимым» (Д ерпгольц, 1962). В то
ж е врем я Ф. К уэнен считает, что «синтез воды из ее элементов не может
быть, почти буквально, более, чем к ап л я в океане» (K uenen, 1955, стр. V II).
В заклю чение краткого очерка разви ти я представлений о происхож де­
нии воды на Земле можно сказать, что имею щ иеся геохимические и дру­
гие данны е лучш им образом согласую тся с гипотезой «холодного» образо­
ван ия Земли и н акопления всей массы воды в течение длительного гео­
логического времени в результате вы хода ее из очагов магматического
расплава. П ринятием гипотезы огненно-жидкого состояния вещ ества пер­
воначальной Земли такж е не отрицается образование большей части мас­
сы гидросферы за счет дегазации ее из магмы. Ч то касается вопроса о
том, как, по каком у закону происходило развитие гидросферы — шло ли
оно равномерно в течение всего геологического времени и продолж ается в
том ж е темпе и ныне, или образование почти всей водной массы на по­
верхности Земли закончилось, возможно, ещ е в докем брии,— то этот воп­
рос остается дискуссионным. В ыяснение его, говорит В. Руби, мож ет стать
возмож ны м только после реш ения многих других проблем истории и стро­
ения Земли. Но, по-видимому, большинство исследователей разделяю т
мнение В. И. Вернадского, что основная масса воды н а Зем ле образовалась
н а ранней стадии ее развития. В «Истории природных вод» он писал, что
«с самы х древних геологических отложений, с архейской эры, не только в
общем состав и формы н ахож дения воды долж ны были быть аналогичны
современным, но и ее количество долж но было быть тем ж е или близ­
ким... Сохранение неизменным в геологическом времени парагенезиса, т. е.
м инеральны х ассоциаций, доказы вает с большой точностью неизменность
количества воды в биосфере в течение этого времени» (В ернадский, IV,
2, стр. 2 6 ). П ри этом В. И. В ернадский зам ечал, что речь идет о неиз­
менности средней величины , о динамическом равновесии, при котором
возмож ны колебания в ту и другую сторону.
Б А Л А Н С В О Д Ы НА ЗЕ М Л Е
В Х О Д Е ГЕ О Л О ГИ Ч ЕС К О ГО В РЕ М Е Н И
Вопрос о том, и зм ен яется ли количество воды н а Земле в течение вре­
мени, у ж е в древности имел к а к сторонников о постоянстве массы воды,
так и сторонников м нения об ум еньш ении ее количества н а наш ей п ла­
нете. М нение о прогрессирую щ ем увлаж н ен и и Земли стало вы сказы вать­
ся позж е, с X IX в.
К ак у ж е отм ечалось,'Д ем окрит считал конечным уделом Зем ли ее пол­
ное иссуш ение. А ристотель, вы см еивая это мнение, говорил лиш ь об и з­
134
м енениях в соотнош ении океан а и суш и. «Распределение м оря и суш и в
некоторы х стр ан ах ,— п исал он в «М етеорологии»,— не всегда остается
одинаково. Ч асто м оря явл яю тся там, где была суш а, и снова явл яется
суш а, где было море; и есть повод думать, что такие и зм енения совер­
ш аю тся по известны м законам и в известны й период времени» (см. Л яй ель, I, 1866, стр. 15). У м еньш ения воды н а Земле он не допускал.
О колебании у ровн я м оря говорил и Страбон. Но он, к а к и задолго
до него Геродот, а немного позж е П линий Старш ий, считал, что количе­
ство воды в реках уменьш ается.
В новое врем я мы сль о возможном полном иссуш ении Земли была вы ­
с к азан а И. Кантом. В работе, относящ ейся к 1754 г., он писал, что в ре­
зу л ьтате постоянно идущ их медленны х процессов сгл аж и ван и я поверхно­
сти Земли наступит время, когда все неровности н а ней исчезнут, а вода
поглотится в ф изических и химических соединениях с породами. В «Фи­
зической географии» (1803 г.) К ан т утверж дал, что «каж ды й мож ет легко
убедиться в том, что озера, реки убыли и продолжаю т убы вать еж еднев­
но» (см. К еллер, 1965, стр. 14). Однако, что касается характера разви тия
земной коры, то по этому поводу К ан т вы сказы вал и другое, противопо­
лож ное мнение. «Значительны е части обитаемой нам и суш и,— писал он в
своей «Истории и теории неба»,— будут опять погребены в море, и з кото­
рого они вы ш ли в благоприятное время; но в других м естах природа вос­
полняет недостаток и вы зы вает н аруж у другие местности, скры ты е в глу­
бинах, чтобы распространить н а них новые богатства своего плодородия»
(К ан т, 1923).
Вопрос об и зм енениях в количестве воды н а Земле был обстоятельно
рассмотрен Л. С. Бергом в работе «Об изм енении кли м ата в историче­
скую эпоху», опубликованной впервы е в 1911 г., а затем в переработан­
ном виде в книге «К лимат и ж изнь», второе издание которой относится к
1947 г.
Среди многочисленны х сторонников теории усы хан и я Земли им н а­
званы П. А. К ропоткин, А. Гумбольдт, Б. Бленф орд, Д ж . У итни, Т. Ф иш ер,
М. И. Венюков, И. В. М уш кетов, Г. Е. Г румм-Грж им айло, В. Гетц,
С. П ассарге, Э. Х ентингтон. Но столь ж е обш ирен и список противников
этой теории, вклю чаю щ ий так и х крупны х русских ученых, к ак К. С. Весе­
ловский, В. В. Д окучаев, С. Н. Н икитин, А. И. Воейков, Н. А. Соколов,
Г. И. Т анф ильев, В. В. Бартольд. Е. В. Оппоков, а из иностранны х —
Э. Б ри кн ер, И. П артч, Д. Эгинитис, И. В альтер, В. Эккард, Н. Экгольм,
Г. Л ейтер, Ф. Ольк, А. Ф илиппсон, А. П енк, Д ж . Грегори и др. По поводу
Гумбольдта следует, однако, зам етить, что если он допускал возможность
ум еньш ения воды «в эпоху преж ней, более возвы ш енной тем пературы зем­
ной поверхности, при большем количестве расселин в этой последней,
поглощ авш их воду», то об уровне м оря в н аш у эпоху он писал: «...не им е­
ется н и каки х доказательств в пользу действительного, продолж аю щ егося
приращ ен и я или убавлен ия моря» (Гумбольдт, I, стр. 270).
Е сли одни из сторонников теории иссуш ения говорили об этом процес­
се лиш ь к а к о характерном направлении р азви ти я клим ата в наш у, после­
ледниковую эпоху, то другие (К ан т в их числе, к а к уж е сказано) счи­
тали, что количество влаги ум еньш ается и в атмосфере, и в земной коре
в течение всей геологической истории Земли.
У итни мнение об ум еньш ении влаги в атмосфере, о затухани и круго­
ворота воды основывал (1882 г.) н а том, что: 1) площ адь м атериков все
время увеличивается, а площ адь океанов — испарителей влаги — ум ень­
ш ается и 2) Солнце, охлаж даясь, посы лает Земле все меньш е и меньш е
тепла, ввиду чего тем пература поверхности Земли долж на падать, а и сп а­
рение долж но ум еньш аться. Л . С. Б ерг, опираясь на современные данные,
убедительно п оказал несостоятельность м нения Уитни.
О поглощ ении, «выпивании» воды все утолщ аю щ ейся земной корой пи­
сал в 1896 г. ф ран ц узски й геолог С. М енье. Он утверж дал, что «чем ста­
135
рее станет Зем ля, тем более океан сузит свои пределы, а атм осфера
ум еньш ится в толщине» (М енье, 1896, стр. 121).
JI. С. Б ер г рассмотрел вопрос, и о связы вании воды в процессах гид­
ратаци и , на,' что, в частности, у к а зы в ал и В. Г етц (1889 г.). Та'кое
связы вание действительно происходит. Н екоторы е соединения заклю чаю т в
себе громадные количества воды; наприм ер, в соде (N a2C0 3 ' IOH2O) воды
64,2% . Но н а поверхности Земли и в ее н едрах имеет место и другой
процесс — процесс дегидратации. Эти процессы количественно уравновеш и­
ваю т друг друга, и, к а к считал В. И. В ернадский, «количество воды,
вступаю щ ее в соединения, всегда ком пенсируется той ж е массой, которая
освобождается в другой части кругового процесса в свободном состоя­
нии...» (В ернадский, I, 1954, стр. 109).
В разделе о происхож дении воды н а Зем ле по поводу источников
ее пополнения говорилось, что ими явл яю тся водяны е пары вулканиче­
ских изверж ений и горячие источники, содерж ащ ие какую -то долю юве­
нильной воды, вы падаю щ ее на Землю метеоритное вещ ество, возможно,
синтез молекул воды в высоких слоях атмосферы. У казы валось, что коли­
чества воды, поступаю щ ей из этих источников, незначительны . Но каковы
возможны е пути убыли воды на наш ей планете?
Е сли убы ль ж идкой воды вследствие гидратации отрицается, посколь­
ку происходит и дегидратация, то, мож ет быть, происходят потери воды
в результате диссоциации ее молекул под действием ультрафиолетового
и злучен и я в верхних слоях атмосферы и улетучиван и я водорода из ат­
мосферы Земли? Т акие потери возможны , но каковы они количественно,
в настоящ ее врем я определенно неизвестно.
В.
И. В ернадский писал в 1932 г. в статье «О кеанограф ия и геохи­
мия», что хотя водород найден в земной атмосфере к а к «ничтожный, но
постоянный ее спутник», ж и в ая м атери я содерж ит не только организмы,
вы деляю щ ие свободный водород из его соединений, но и организмы,
«употребляю щ ие его на постройку ж и вы х тканей и не допускаю щ ие, та­
ким образом, ухода его с земной поверхности» (В ернадский, V, 1960,
стр. 3 5 0 ). Д ж : К ойпер считает, что «потеря водяного п ара при помощи
ф отолиза была м ала в течение всех геологических периодов» (К ойпер,
1961, стр. 2 8 ). Э. Б уллард, говоря о возможности того, что вода посте­
пенно вы свобож дается из внутренних частей Земли и м оря все врем я рас­
тут или что вода диссоциирует н а водород и кислород в верхней атмо­
сф ере и водород улетучивается, ввиду чего м оря усы хаю т, приходит к
заклю чению , что «эти процессы либо не происходят, либо уравновеш ива­
ют друг друга» (Б уллард, 1971, стр. 2 9 ). Он считает очевидным и при­
м ечательны м фактом «постоянство общего объема воды в продолжение
долгих веков».
Ч то касается попы ток подсчета потерь воды в результате ее фотодис­
социации, то они дают весьма различаю щ иеся цифры . К а к указы валось,
согласно Д ж . К ал ьп у (K ulp, 1951), за врем я сущ ествования Земли из нееулетучилось в космос количество воды, составляю щ ее слой 2000 м н а всю
поверхность планеты . Эта огромная циф ра н азы вается К альпом без како­
го-либо обоснования. Д ж . К ойпер (1952 г.) приш ел к заклю чению , что на
каж дом квадратном сантиметре подвергается разлож ению около 7,7 • 10-16
молей НгО. Д л я времени, скаж ем , в 4 • 109 лет потеря воды составит,
следовательно, всего около 1 м (см. Руби, 1957, стр. 663). Г. Ю ри, исходя
из того, что улетучивание водорода в настоящ ее врем я составляет 107 ато­
мов на 1 с м 2 в секунду, находит, что за 4,5 • 109 лет потеря воды равна
всего 20 см с 1 см 2 (Ю ри, 1959, стр. 2 2 ). Ч исло 107 атомов он, однако,
считает, возможно, н а один порядок неточны м и, кроме того, полагает, что
в некоторы е геологические периоды потеря водорода была более значитель­
ной, поскольку для окисления ряда находящ и хся в земной коре элементов
необходимо было разлож ение около 10% ны неш ней массы воды в океанах.
136
По расчету, произведенному в 1959 г. Э. К. Бю тнер, исходя из скоро­
сти диссипации водорода, равной приблизительно 109 см~2 ■сек~1, Зем л я за
за 4 -1 0 9 лет своей ж и зн и вследствие фотодиссоциации лиш илась м ассы
воды, эквивалентной 20-метровому слою (Бю тнер, 1959). Б олее высокую
скорость диссипации водорода, а именно 10й см~2- сек-1, н азы вает А. Д, Д а­
нилов (1967). П ри такой скорости потеря воды Зем лей за 4 • 109 лет состав­
ляет 2000 м, т. е. к а к и в подсчете К альпа.
Больш ое внимание вопросу о потерях воды Зем лей уделено в моногра­
фии А. М. А лп атьева (1969). П риведя многочисленные сведения, касаю ­
щ иеся этой проблемы, он заклю чает, что «количественная оценка процес­
са диссипации водорода в космическое пространство пока н енадеж на»,
что «расходная статья общ епланетарного баланса воды остается неизвест­
ной, несм отря н а общее признание процесса диссипации» (А лпатьев, 1969,
стр. 5 1 ). А. М. А лпатьев п оказал большое значение ф отосинтеза в кр у ­
говороте воды в природе, поскольку при фотосинтезе, к а к это видно и з
его схематического вы раж ен и я
хлорофилл
С02 + 4НаО ------------------------------------------ ^
----------CIL.0 + ЗНаО + 0 2,
происходит разлож ение одной из четы рех м олекул воды с выделением в
атмосферу кислорода (но не водорода).
Ц ель А. М. А лпатьева, к а к он п и ш ет,— привлечь внимание к важ н ой
для человечества проблеме взаимообмена водой меж ду Зем лей и космо­
сом и «выйти за пределы «круговорота воды», не сущ ествую щ его в при­
роде» (1969, стр. 298). Он считает неправильны м прим енять вы раж ен и е
«круговорот воды», поскольку его прим енение подразум евает постоянст­
во массы воды н а Земле, а это противоречит концепции разви ти я в при­
роде *. И дея В. И. Вернадского о неизменности количества воды н а наш ей
планете «долж на быть п ризн ан а несостоятельной», пиш ет А. М. А лпатьев
(1969, стр. 6 5 ). В числе разделяю щ их идею неизменности массы воды в
течение геологического времени А. М. А лпатьев почему-то н азы вает только
автора этих строк. Но мы мож ем н азвать и других авторов (кроме у ж е
н азв ан н ы х ).
Ж . К ю вье, касаясь м нения об ум еньш ении массы морской воды, на
основании данны х о колебании уровн я Балтийского и Средиземного мо­
рей вы сказал убеж дение, что «средний уровень постоянен: нет ни общего
пониж ения, ни общего поднятия» (Кю вье, 1937, стр. 9 5 ). Такого ж е мне­
ни я дер ж ался русский географ Э. Л енц, писавш ий, что «уровень О кеана
во.все врем ена и во всех м естах один и тот же» (Летщ, 1851, стр. 55).
~ Э. Зюсс, автор 'т е с ф 'ш Г 'о ^ ^
ю венильной’ “водой,"
в «Зам етках по истории океанов» (1896) присоединялся к мнению , что
количество воды н а наш ей планете остается почти неизменным.
Э.
Б ри кн ер (1905) при определении баланса круговорота воды н а Зем ­
ле исходил из полож ения о постоянстве ее количества (см. здесь, стр. 169).
Ф. К уэнен, к асаясь баланса воды н а Земле, приходит к заклю чению :
«Нет... н и к аки х потерь воды из Земли. Н апротив, почти несомненно, что
имеется некоторое выделение ее н а поверхность» (K uenen, 1955, стр. 301).
Н е оставляет н и к аки х сомнений насчет п ри зн ан и я неизменности мас­
сы воды н а планете А. П, Виноградов, утверж даю щ ий, что «уровень
океана с палеозоя, по крайн ей мере, можно считать практически посто­
янным» (Виноградов, 1967, стр. 19).
В связи с вопросом о правомерности употребления выражения «круговорот воды»
не лишне привести здесь высказывание В. Р. Вильямса, в котором он в подобном
случае применяет термин «круговорот». «Единственный способ,—пишет Вильямс,—
придать ограниченному количеству (минеральных элементов, необходимых для осу­
ществления функций жизни.— И . Ф .) свойство бесконечного — это заставить его
вращаться по замкнутому кругу» (Вильямс, 1952, стр. 11).
Диалектика, как известно, была не чужда этому ученому.
137
В.
Д. Бы ков и Г. П. К али ни н (1968) считают, что «общий баланс
свободной воды н а Земле в пределах не только исторической эпохи, но
н ач и н ая с архейской эры мож но считать постоянным». По мнению
А. Е. К риволуцкого (1971), объем водной массы н а Земле остается
почти неизменны м с н ач ал а мезозойской эры. Н аконец, и у самого
А, М. А лп атьева мы читаем, что «на современной стадии р азви ти я при­
роды Зем ли нет доказанн ы х симптомов ум еньш ени я массы воды гидросфе­
ры» (А лпатьев, 1969, стр. 140).
П ротиворечит ли полож ение об установивш ем ся н а Земле сотни мил­
лионов лет н азад относительном постоянстве или, к а к писал В. И. Вер­
надский, динамическом равновесии водной массы общей концепции раз­
ви ти я в природе? Очевидно, нет, к а к не противоречит ей сущ ествование
многих других констант земной природы. Поэтому, к а к мы полагаем , нет
оснований считать несостоятельным разделяем ое и многими современны­
ми исследователями утверж дение В. И. Вернадского, что «масса воды есть
х ар ак тер н ая п остоянная наш ей планеты » (В ернадский, I, стр. 110) и что
«в земной коре масса водных растворов и водны х паров — масса воды —
явл яется не только постоянной, геологически вечной, но она явл яется
е д и н ы м связанны м целым» (там ж е, стр. 111).
‘
Глава IV
КРУГОВОРОТ ВОДЫ НА ЗЕМЛЕ
П Р Е Д С Т А В Л Е Н И Я Н А Т У РА Л И С Т О В Д РЕ В Н О С Т И
П ри той ограниченности сведений о природны х явлен и ях, об их связи
и взаимозависимости, которы ми располагали н атуралисты древних веков,
были возмож ны и действительно имели место к а к близкие к действи­
тельности вы сказы ван ия, касаю щ иеся гидрометеорологических вопросов,
т а к и соверш енно далекие от нее, ^ф антастические представления. Т ак,
согласно одному из заблуж дений, считалось, что небесные светила обра­
зую тся и питаю тся влаж н ы м и и спарениям и Земли и благодаря им н ахо­
дятся н а определенны х расстоян и ях от земного ш ара. Х отя эту мы сль вы ­
см еял ещ е А ристотель, ее разделяли , наприм ер, Страбон (ок. 63 г. до
н. э. — 20 г. н. э.) и С енека (6 —3 г. до н. э. — 65 г. н. э.). П ервы й
писал, что «чем больш ая м асса воды будет р азл и ваться вокруг Земли, тем
лучш е небесны е тела будут сдерж иваться морскими испарениями» (С тра­
бон, 1964, стр. 11).
И все ж е именно вы даю щ им ся древнегреческим натурф илософ ам п ри ­
н ад леж ат наиболее ранние вы сказы ван и я по вопросам круговорота воды,
содерж ащ ие в себе зерн а истины . И сследователи и х творчества согласо­
ванно назы ваю т родоначальника атомистического уч ен и я Д емокрита пер­
вым, кто в своих представлениях об испарении, дож дях, разли вах Н и ла
приблизился к правильном у пониманию этих явлений. По поводу р азл и ­
вов Н и ла Д емокрит утверж дал: «Когда снег, леж ащ и й н а севере, вслед­
ствие н аступ лен и я лета тает и превращ ается в воду, то из сгущ ения ис­
п арений образую тся облака. К огда ж е последние сгоняю тся н а юг и (при­
н осятся) в Египет пассатны м и ветрам и, (там ) происходят проливные
дож ди, от которы х разли ваю тся озера и рек а Нил» (М аковельский, 1946,
стр. 2 5 8). Х отя здесь неверно, что северны е ветры приносят влагу в
бассейн Н ила, правильн а сам а мысль о связи разливов Н и ла с метеоро­
логическими явлениям и. К а к зам ечает Д аннем ан, «ясное учение Д ем окри­
та о круговороте воды легло в основу представлений А ристотеля» (Д ан ­
неман, I, 1932, стр. 128).
Но теории А ристотеля предш ествовали представления о круговороте
воды н а Земле его уч и теля П латона, которым он не последовал. В оззре­
н и я П латона н а круговорот воды целиком основывались на гипотезе о
сущ ествовании в зем ны х недрах многочисленных пещ ер, каналов и ж и л —
гипотезе, которая, несомненно, берет свое начало от ещ е более ран н их
представлений о Земле, плаваю щ ей в океане, и п ерекли кается со в згл я­
дом Ф алеса, согласно которому вода из океана ветрам и вгоняется в зем ­
ные недра, а оттуда подним ается вверх и питает ручьи и реки. П латон
считал, что1 вода рекам и и ч еты рьм я главны м и потокам и земного ш ара,
величайш ий из которы х н азы вается Океаном, через ж ер л а стекает в ог­
ромны й подземный омут Т артар, а оттуда вновь возвращ ается н а поверх­
ность д л я п и тан и я рек. По П латону, только мелкие источники могут
происходить от дождевой воды.
Аристотель, вы полнивш ий работу по систем атизации и м евш ихся в его
врем я знаний, оставил много ценны х суж дений, касаю щ ихся гидрометео­
рологических явлений.
По Аристотелю , тверд ая Зем ля, заклю чаю щ ая в себе так ж е и водную
стихию , окруж ен а внеш ней оболочкой, в состав которой входят воздух и
13Э
огонь, причем атм осф ерная оболочка то пополняется влагой за счет ис­
парен и я с морей и океанов, происходящ его под действием солнечной теп­
лоты, то вы деляет из себя осадки. Эту оболочку А ристотель представлял
в виде двух слоев. Во внутренней ее части влаж н ы е испарения, подни­
м аю щ иеся не выш е самы х вы соких гор, охлаж даясь, превращ аю тся в
ж идкость и вы падаю т н а землю; во внеш ний слой оболочки поднима­
ю тся сухие дымовидные испарения, образую щ ие ветры. Все метеорологи­
ческие явл ен и я объясняю тся движ ениям и внутри у к азан н ы х слоев.
Относительно рек А ристотель держ ался взгляда, что истоки самы х
больш их из них находятся в наиболее высоких горах. Это соответство­
вало его мнению, что хотя источником всех вод на Земле явл яется влага
атмосферы, питание рек происходит двояким путем: во-первых, дож девы ­
ми водами, которы х больше всего вы падает на горах, напиты ваем ы х, к а к
губка, но которы х далеко не достаточно для обеспечения стока рек в те­
чение круглого года; во-вторых, и главны м образом, водами, которы е
образую тся в многочисленны х зем ны х холодных пустотах в результате
конденсации в них воздуха (п а р а ), поступаю щ его туда из атмосферы.
Т аким образом, Аристотелем бы ла вы сказан а конденсационная тео­
р и я образования подземных вод. Однако он п ридавал слиш ком преуве­
личенное значение образованию источников в результате подземной кон­
денсации воздуха. Но только сп устя две ты сячи лет было опровергнуто
ошибочное мнение А ристотеля о том, что дож девых осадков недостаточ­
но д ля образования речны х потоков.
И з более поздних греческих естествоиспы тателей назовем здесь ещ е
Страбона, в «Географии» которого вы сказы ваю тся взгляды по некоторым
метеорологическим вопросам. В аж но отметить, что он был одним из пер­
вых, кто считал, что «дожди, наполняю щ ие Нил, приходят с эфиопских
гор» (Страбон, 1964, стр. 100). Заметим, что правильны й ответ н а «за­
гадку» Н ила, к а к у ж е отмечалось, был получен только в прош лом столе­
тии, когда исследователи достигли его истоков и когда окончательно была
подтверж дена догадка, что причиной разливов Н и ла являю тся дожди,
вы падаю щ ие в Абиссинском нагорье
Д ревние рим ляне, духовные восприемники своих соседей греков, при­
знаваем ы е историкам и более склонны м и к практическим вопросам, чем к
натурфилософии, в рассматриваемой нам и области п озн ан и я природы ос­
тавили немало интересного и ценного.
Г ениальны м трудом, отразивш им уровень н ауки и философии I в. до
н. э., яви л ась поэма Т и та Л у кр ец и я К ар а (99—55 гг. до н. э.) «О
природе вещ ей». В ней в яркой форме вы раж ен ы и представления о
круговороте воды в природе. Вот отрывок, из которого мы ясно можем
представить взгляд Л укрец и я н а процесс образования облаков и дожде­
вы х осадков, в общем близкий к действительности:
Тучи сбираются там, гце слетается много ш ерш авых
Облачных тел наверху по пространству небесного свода.
И хотя эти тела не слишком-то цепки, но все же
Могут, друг с другом сплотись, держ аться достаточно крепко.
Тут поначалу из них облака небольшие клубятся,
Вскоре ж е после того свиваются, в к учу друг с другом
Соединяясь, растут и уносятся по небу ветром
Вплоть до того, пока вдруг не подымется дикая буря.
Т акж е заметно еще, что чем дальш е вздымают верш ины
v
1 Для древних разливы Н ила не могли не быть загадкой. Последний приток Нила на­
ходится от его устья за 3 тыс. км. Далее он течет по пустыне, в которой не бывает
дождей. «Даже в Каире, где он разветвляется на множество рукавов и каналов, про­
кладываю щ их себе путь по вековым наносам дельты, выпадает только 25 мм осад­
ков в год. Нил, от которого зависит расцвет или гибель Египта, едва ли получает
хоть каплю влаги, выпавш ей над Египтом» (Гильзенбах, 1964, стр. 12).
140
”г
Горы и соседство небес, тем сильнее они и курятся
Плотно окутавш ей их облаков желтоватою мглою.
Ибо лишь только начнут облака собираться по небу,
К ак уж е ветры несут и к горным теснят их вершинам.
Только тогда, наконец, накопляясь большою толпою
И собираясь плотней, они видимы быть начинают
И, от макуш ки горы поднимаясь, восходят к эфиру.
Ибо и самая вещь, да и чувство, во время подъема
Н а горы, нам говорят, что открыты для ветров высоты.
Множество, кроме того, поднимает от м оря природа
Тел дождевых, как о том говорит нам вобравшее сырость
Платье, которое мы развесим по берегу моря.
Видно, из этого нам, что в значительной степени тучи
Могут усиливать рост от движ енья соленой пучины,
Ибо во кровном родстве находятся всякие воды.
Кроме того, и от рек, и от самой земли, к ак мы видим,
Часто туманы идут и пар постоянно клубится;
Точно дыханье, они уносятся кверху оттуда,
Мглою своей небеса затмевая, и, мало-помалу
Вместе сходясь в вышине, облака, наконец, образуют.
■
;
j
j
'
П риведенны й и следую щ ий ф рагм енты даю т нам представление о цель­
ной системе взглядов Л укрец и я н а круговорот воды.
Каж ется, преж де всего, удивительно людям, что море
Не прибывает ничуть, несмотря на стремленье потоков,
Что отовсюду в него впадают и лью тся обильно.
Вспомни еще о дож дях мимолетних, о бурях летучих,
Что орошают моря и земли собой увлажняю т;
Вспомни морские ключи; но и это все, взятое вместе,
Каплею будет одной по сравненью с объемами моря.
Что ж е мудреного в том, что оно не становится больше,
Многое, кроме того, испаряется солнечным жаром.
Видим ж е мы, наконец, что до нитки промокшее платье
Станет сейчас ж е сухим под палящ ими солнца лучами;
Гладь ж е морей велика и широко под солнцем простерта.
Сколько угодно мала поэтому может быть доля
Влаги на месте любом, поглощаемой солнцем из моря,
Но на пространстве таком ее убыль должна быть огромна;
Могут и ветры к тому ж, взм етая морские равнины,
Множество влаги из волн уносить: ведь нередко мы видим,
К ак за одну только ночь просыхают дороги от ветра,
И разм ягченная грязь застывает в окрепшую корку.
Кроме того, я сказал, что множество алги и тучи
Могут с собой уносить с равнины великого м оря
И выливать из себя по целому кругу земному
В ливнях, когда облака понесутся, гонимые ветром.
Т ак как земля, наконец, является пористым телом
И примыкает к морям, побереж ья их окаймляя,
То и вода, из земли утекая в моря, непременно
В землю обратно должна из соленой пучины сочиться.
Ибо морская вода проникает сквозь почву, и жидкость
В землю сочится назад, стекая к источникам водным,
После чего по земле возвращ ается пресным потоком
Там, где дорогу для волн она влаж ной пятою пробила.
К асаясь далее вопроса о еж егодны х летних разли вах Н ила, Л у к ­
реций рассм атривает вполне реальны е возмож ны е причины этого яв л е­
141
ния, хотя и не н азы вает действительной причины — дождей, выпадаю щ их
в горах Эфиопии.
О Л у кр ец и и можно сказать, что в его представлениях о круговороте
воды наш ли отраж ение к а к взгляды Д ем окрита и А ристотеля о клим ати­
ческом происхождении потоков, так и взгляды Ф алеса и П латона о пита­
нии рек непосредственно морскими водами. Он ясно говорит об опресне­
нии морской воды, проходящ ей через пористую землю к речным истокам.
Вопросы круговорота воды в природе наш ли отраж ение в трудах дру­
гого энциклопедиста Д ревнего Р им а — Л у ц и я А н н ея Сенеки.
С енека верил в то, что четы ре элемента — огонь, воздух, зем ля и
вода — подверж ены переходу одного в другой. Он считал, что вода, сте­
каю щ ая с высоких гор, происходит из воздуха. Зем ля так ж е превращ ает­
ся в воду и дает основание потокам, текущ им по ее поверхности. Но с
течением времени, полагал он, вода снова п ревращ ается в землю, и, таким
образом, все элементы сохраняю тся в долж ном соотношении, а природа —
в равновесии (см. A dam s, 1928а, стр. 5).
Сенека, ссы лаясь н а собственные наблю дения, говорил, что образова­
ние родников не мож ет объясняться дож дями, ибо дож девая вода не про­
никает глубоко в землю. К ак отмечает Д ж . Томсон, Сенека, к а к ни стран­
но, «придерж ивался неправильной и отвергнутой ещ е А ристотелем теории,,
что разливы Н ила питаю тся водами, поднимаю щ имися из подземных озер^
а эти последние наполняю тся, по его мнению, не дож дями, а водамиг
проникаю щ ими сквозь почву с моря» (Томсон, 1953, стр. 382).
Заметим, что мнение о неглубоком проникновении воды в почву, вы ­
сказанное Сенекой, имело своих сторонников даж е в последней четверти
X IX в., о чем более подробно будет сказано далее.
О
взглядах на круговорот воды, прин адлеж ащ и х Плинию С тарш ем
(23—79 гг. н. э.), крупнейш ем у натуралисту Д ревнего Рим а, автору «Ес­
тественной истории» — самого популярного произведения вплоть до X V —
X V I вв., можно ск азать немного. Он учил, что вся вода стремится к
ц ен тру Зем ли и потому собирается в самы х низких местах, к которым
она мож ет пробиться. Но, к а к зам ечает Адамс, «он чрезмерно н ап рягал
воображение», п ы таясь найти причину, в силу которой вода поднимается'
в горы и изливается в виде родников. Он ф ан тазировал о духе, побуж­
давш ем воду разд уваться и достигать истоков ручьев и рек (A dam s,;
1928а, стр. 5 ).
Мы мож ем закончить н аш обзор представлений натуралистов древно­
сти о круговороте воды, остановивш ись ещ е только н а одной крупной
фигуре — М арке В итрувии П оллионе (вторая половина I в. н. э .), рим­
ском инж енере, авторе обширного труда по строительному делу «Об, архи­
тектуре».
В истории гидрологии и гидрогеологии В итрувий по праву признается
первым автором, в ясной форме вы сказавш им взгляд об инф ильтрационпом происхож дении грунтовы х вод. В своем труде «Об архитектуре» он
писал, что «лощины меж ду гор особенно легко вбираю т дождевые воды,
и благодаря чащ е лесов снега там под прикры тием теней деревьев и
гор подолгу сохраняю тся и затем, по мере таян и я, просачиваясь по зем­
лян ы м пластам, доходят до самого н иза подош вы гор, откуда пробиваю­
щ им ися н ар у ж у токами бьют ключом источники» (В итрувий, 1936, стр. 218).
В следую щ ем за этим вы сказы ванием специальном п араграф е «О дожде­
вой воде» В итрувий кратко, в общих чертах, и злагает процесс испаре­
ния, образования облаков и вы падения дождей, счи тая двигательной си­
лой этого процесса солнечное тепло и н аходящ иеся в зем ны х недрах
«кипучие раскаленны е массы и чреваты е бурями воздуш ны е стихии».
К ратки й обзор представлений натуралистов древности о происхожде­
нии рек, источников, подземных вод, об испарении и дож дях ясно пока­
зы вает, что мы слители далеких от нас веков, располагая лиш ь скудными
гидрометеорологическими сведениями, по большей части умозрительно, не
142
п рим ен яя ещ е для проверки своих предполож ений числа и меры, смогли
вы сказать все основные гипотезы, относящ иеся к круговороту воды в при­
роде. М ы видели, что древними натуралистам и были вы двинуты спорив­
ш ие м еж ду собой в течение двух ты сячелетий: 1) теория п итани я во­
дой источников и р ек непосредственно из морей, через подземные каналы
(Ф алес, П л а т о н ); 2) конденсационная теория (А ри стотел ь); 3) инфильтрац и онн ая теория (В и труви й ); 4) теории, в которы х совмещ ались р аз­
личные взгляды.
В.
И. В ернадский, говоря о наследстве древних в познании вод, имел
основание утверж дать, что «в огромной литературе ты сячелетий, из ко­
торой до нас дош ли ничтож ны е отры вки, но которая оказы вала в свое
врем я влияние целиком и сущ ествовала и охваты вала в течение столетий
научную мысль в таких разм ерах, которые мы не мож ем сейчас даж е
себе представить, несомненно находятся корни многих соврем енны х пред­
ставлений» (В ернадский, IV , 2, 1960, стр. 211).
П Р Е Д С Т А В Л Е Н И Я Н А ТУ РА Л И С ТО В С Р Е Д Н Е В Е К О В Ь Я
И ЭПОХИ В О ЗР О Ж Д Е Н И Я
(до последней четверти X V II в.)
Н аступивш ий в Европе в половине первого ты сячелетия н. э. период
ф еодализма, хотя он и яв и л ся более высоким по сравнению с уступивш им
ему место рабовладельческим строем, н а первой своей стадии, дливш ейся
с V по X I в. и условно назы ваем ой ранним средневековьем, характери ­
зуется, к а к известно, упадком и застоем в развитии п ознани я природы.
Н е останавливаясь на причинах этого, отметим лиш ь, что зан яв ш ая в З а ­
падной Европе господствующее полож ение ц ерковн ая схоластика подав­
л ял а всякое проявление научной мысли не только в раннем средневе­
ковье, но и в течение последую щ их веков. Д остиж ения мы слителей ан ­
тичности были забыты. К а к у ж е говорилось, представление о ш арообраз­
ности Земли надолго уступило место фантастическим взглядам на мир,
наприм ер системе м ироздания И ндикоплова.
Однако по мере расш и рен ия торговых и культурны х связей европей­
ских государств с восточными, особенно усиливш ихся во втором периоде
средневековья, доставлялось все более и более разнообразны х сведений о
природе, а так ж е о сохранивш ем ся в арабском мире натурфилософском
наследстве древних народов. Ч еловеческая мысль вновь вы ш ла н а путь
научны х исканий, получивш их систематическое развитие со второй поло­
вины X V в. и увенчавш ихся в эпоху В озрож дения зам ечательны м и успе­
хам и во многих областях зн ан ия. П ы тливы е ум ы вновь зан ял и сь поиска­
ми ответов н а вопросы, связанны е с круговоротом воды. Однако, к а к мы
дальш е увидим, правильны й ответ н а главны й вопрос этого сложного я в ­
ления: каков источник круглогодового п итани я р ек ?— был получен толь­
ко в 1674 г., т. е. значительно позж е того времени, которому посвящ ает­
ся настоящ ий раздел.
В период средневековья господствующ ее представление о круговороте
воды в христианском мире основы вается н а библейском указан и и , гла­
сящ ем : «Все реки текут в море, но море не переполняется; к тому месту,
откуда реки текут, они возвращ аю тся, чтобы опять течь» (К нига Е к к л е­
сиаста, I, 7 ). Ч то касается того, каким и путям и воды возвращ аю тся к и с­
токам рек, то, к а к и в древности, на этот счет вы сказы вались различны е
взгляды . Ч ащ е всего, рассм атривая океан первоисточником вод, считали,
что, они циркулирую т в теле Зем ли по системе каналов и пустот. Этот
взгляд р азд елялся и арабскими учены ми. Т ак, в иранском труде второй
половины X в. «Н ауки о природе» говорится: «Знай, что м оря соединяю тся
друг с другом или проливами и переш ейкам и, или своими протокам и и
143
к ан алам и в земны х недрах» (И збранны е произведения мыслителей...,
1 9 6 1 ,стр. 154).
Вместе с тем арабы, ранее европейцев ознаком ивш иеся с текстам и
древнегреческих натурфилософов, в своих тр ак татах и ком м ентариях к
текстам разд еляли учение А ристотеля о круговороте воды. М асуди (конец
IX в. — 956 или 957 г.) принадлеж ит эксперим ентальное доказательство
правильности теории А ристотеля об атмосферной ц иркуляц ии морской
воды: и сп ар яя ,в перегонной колбе соленую морскую воду, он получал
пресную . М асуди сравнивал круговорот воды с воротом, которы й поднима­
е т воду из реки и доставляет ее полям, откуда она снова возвращ ается
в реку. К азвини (X III в.) утверж дал, что содерж ащ иеся в воздухе водя­
н ы е пары долж ны н а вы соких горах сгущ аться в дождь.
К концу раннего средневековья вопросы испарения, образования об­
л ако в и дождей, п росачивания воды в землю стали п ривлекать внимание
к а к арабских, так и европейских, в том числе славянских, писателей.
Т ак , в «Ш естодневе», произведении И оанна, экзарха Болгарского, ж ивш е­
го в конце IX — н ачале X в., о море, о ц иркуляц ии воды и вы зы ваю щ их ее
причинах им еется следую щ ее место: «П рекрасно то, что приним ает оно
в себя все реки и не выходит из своих пределов. Море необходимо и
воздуш ны м водам, для которы х оно источник и начало. Оно греется луча­
м и солнца и отдает сущ ность водную через испарение и курение [тум ан ].
В лага, подн ятая в высоту, остуж ается. П од н ятая н а высоту лучами
[с о л н ц а], вознесенная от земли, собравш ись в тени облаков и отяж елев,
она образует дождь и падает на землю... (Горский, 1962, стр. 22) ‘. З а ­
м ечательное суж дение, к а к будто оно написано не ты сячу лет назад,
а в наш ем веке. Оно, к а к правильно зам ечает Н. Н. Горский, убеди­
тельно показы вает, что не обращ ать вним ание при исследовании разви ­
т и я научны х знаний на природоведческие п редставления, им евш иеся у
славянски х народов, было бы ошибкой.
А льберт фон Болы птедт, первым из натурфилософов средневековья
обративш ийся непосредственно к греческим текстам древних мыслителей,
восстановил в научной литературе н еискаж енны е или во всяком случае
менее искаж ен н ы е, чем в переводах с арабских переработок, взгляды
А ристотеля, в том числе представление о ш арообразности Зем ли, о пус­
тотах и к ан ал ах в ней и о круговороте воды в природе, вы к азав себя их
приверж енцем.
В наступивш ую за средневековьем эпоху В озрож дения и в несколько
более позднее время, вплоть до конца X V II в., н ар яд у с распростране­
нием взглядов великого грека было вы сказано немало и других теорий о
круговороте воды, многие из которы х имели зерн а истины , но некото­
ры е отличались и труднобъясним ой фантастичностью .
В эпоху В озрож дения ж и л и творил Леонардо да Винчи. Х отя его
рукописи были опубликованы лиш ь в конце X IX — н ачале X X в. и только
некоторы е вы сказы вания ученого стали в X V I—X V II вв. достоянием у з­
кого круга лиц по двум рукописны м ком пиляциям — «Т рактату о ж ивопи­
си» (составленному в середине X V I в., напечатанном у в 1651 г.) и «Трак­
тату о движ ении и изм ерении воды» (составленному в 1643 г., н ап ечатан ­
ному в 1826 г .), н ельзя не остановиться на м ы слях этого гения, имею­
щ их прямое отнош ение к наш ей теме. Ч и та я многочисленные рассуж де­
н и я Л еонардо да Винчи, посвящ енны е круговороту воды, ж иво чувствуеш ь
нап ряж енн ую работу его мысли, искавш ей ответ н а вопрос о происхожде­
нии рек, о главном источнике их питания.
К а к худож н ик и конструктор летательны х аппаратов, Л еонардо да Вин­
чи постоянно интересовался метеорологическими явлениям и. Он много
разм ы ш лял над вопросами исп арен и я воды, образования облаков, выпаде1 Перевод с древнесловакского на русский некоторых фрагментов «Шестоднева* сде­
лан доктором филологических наук О. А. Державиной.
144
ния дождей, над причинами ветра. М ногие свои утверж дения Л еонардо
д а Винчи проверял экспериментами. Т ак, он описывает опыт, которым им
устанавливается «правило, насколько возрастает вода, обращ аясь в воз­
дух»
П редполагая, по-видимому, н аписать специальную работу по метео­
рологии, Л еонардо да Винчи сделал следую щ ий набросок п лан а работы:
«Напиши, к а к облака образую тся и к а к они рассеиваю тся и что яв л я­
ется причиной, поднимаю щ ей пары воды от земли в воздух, и о причине
туманов и уплотнении воздуха, и почему воздух каж ется более лазурны м
в одних случаях и менее лазурны м в других, а такж е опиш и слои воз­
духа и причину снега, града, причину отвердевания воды и превращ ения
ее в лед, и образования в воздухе новых фигур снежинок...» (Леонардо
да Винчи, 1955, стр. 4 8). В задуманной книге о воде он такж е собирался
написать о том, «как вода поднимается, благодаря теплоте солнца, а затем
ниспадает дождем» (там ж е, стр. 339). Л еонардо да Винчи писал о проса­
чивании дож девых и снеговых вод через трещ ины в горных местностях в
ж илы и пустоты земны х недр. Однако атмосферны е осадки он считал
только увеличиваю щ ими количество воды в реках, но не основным источ­
ником п итани я их. Он отрицал образование подземных вод путем конден­
сации паров в пустотах, основываясь н а том, что «своды пещ ер всегда су­
хие, к а к можно это видеть в подземных рудничны х копях» (там
же, стр. 452).
Главны м источником подземных вод, даю щ их начало рекам и поддер­
ж иваю щ их их постоянное течение, Л еонардо да Винчи считал морские
воды. Он писал: «Ведь вода к величайш ем у удивлению ее наблю дателей
поднимается из последней глубины моря до вы сочайш их верш ин гор и, и з­
ливаясь по прорвавш им ся ж илам, возвращ ается вниз к морю, и снова быстро взды м ается и возвращ ается к указан ном у у ж е нисхождению; то об­
ращ аясь от внутренних частей к внеш ним, то от ниж ни х к вы ш ележ а­
щим, то в естественном движ ении опускаясь долу, то сливаясь воедино,
в постоянном круговращ ении движ ется она, к руж а по земным проходам»
(там ж е, стр. 441).
Но к а к м орская вода поднимается к горным истокам рек? Он, к а к о т ­
мечает В. П. Зубов, «упорно разм ы ш лял» о более старой теории Б. Л атини, Р. д’Ареццо, излож енной последним в сочинении «Строение мира»
(1282) и бывш ей общ епринятой у современников Л еонардо, согласно ко­
торой уровень морской воды выш е уровня суш и (Зубов, 1955, стр. 976).
Но доводы в пользу такого объяснения он считал «пустыми» и «ребяче­
скими». Он вы сказы вал мысль, что вода поднимается под действием сол­
нечного тепла, но говорил и обратное, а именно, что Солнце не обладает
такой силой, «ибо теплота его мало проникает вниз». Л учш ее д оказа­
тельство того, что м орская вода, питаю щ ая реки, проникает к горным
высотам, одно врем я он видел в уподоблении Земли живому организму,
а движ ение воды — движению крови. «Тело Зем ли,— писал Л еонардо да
В инчи,— наподобие тел ж ивотны х, соткаио из разветвлений ж ил, которые
все соединены друг с другом и предназначены питать и оживотворять
эту Землю и ее создания» (там ж е, с.тр. 441). Но, каж ется, он затем
снова вернулся к объяснению подъема воды к верш инам гор действием
солнечного тепла (там же, стр. 976).
По поводу взглядов Л еонардо да Винчи на круговорот воды можно ска­
зать, что хотя он недооценивал значение атмосферной влаги в питании
рек и образовании подземных вод, его суж дения, пусть во многом и ош и­
бочные, были лиш ены схоластики и грубых ф антазий.
Леонардо да Винчи старался исходить из опыта. С начала наблюдай,
говорил он, а у ж потом прим еняй рассуж дение. Но он понимал такж е ог­
ромное и главенствую щ ее значение научной теории. Связь теории с п рак1 Как замечает В. П. Зубов, Леонардо да Винчи пользовался языком античного уче­
ния о взаимопревращении стихий.
Ю И. А. Ф едосеев
145
тикой хорошо вы раж ен а им в афоризме: «Теория — полководец, а п рак­
ти ка — солдаты ».
После излож ен и я взглядов Л еонардо да Винчи н а круговорот воды
н ел ьзя не сказать несколько слов об отнош ении к этой проблеме дру­
гого выдаю щ егося естествоиспы тателя того времени — Г. Агриколы (1494—
1955 гг.). В опубликованной в 1546 г. работе «De ortu et causis su b ter
raneorum » («О месте и причинах подземных [потоков]») он считает,
что подземные воды создаю тся частью дождевой и речной водой, частью
водой океана, проникаю щ ей сквозь землю, частью ж е за счет сгущ аю ­
щ ихся подземных паров, происходящ их такж е от дождевой, речной и мор­
ской воды (A rgicola, 1939, стр. 8 ).
Уподобление Земли ж ивому организму с ц иркуляцией крови по его ар­
териям и венам можно найти не только у Л еонардо да Винчи, но и в со­
чинениях к а к более раннего, так и более позднего времени. Не зн ая об
огромных количествах переносимых воздуш ны ми потоками водяны х па­
ров, с избы тком достаточных для п итани я рек в течение всего года, ав­
торы этих сочинений долж ны были предполагать наличие в Зем ле раз­
ветвленны х ж ил, по которым вода движ ется под действием одушевленной
силы, к а к в ж ивом организме. И наче непреры вное течение рек, тем бо­
ле больших, оставалось необъяснимым.
150 годами позж е Л еонардо да Винчи Д екарт писал в своих «Началах
философии», что через ш ирокие подземные каналы «всегда такое ж е ко­
личество воды возвращ ается к корням гор, какое сходит с гор» (D escartes,
1905, стр. 243), и что вода ц иркулирует в реках и в земле так же, как
кровь ж ивотны х ц иркулирует в их венах и артериях. Т ак участвует в
круговороте больш ая часть воды. Но м еньш ая часть, писал Д екарт в сво­
ем сочинении «Метеоры» (1637 г.), «поднимается в воздух в виде паров
и вновь падает на землю в виде дож дя или снега» (Д екарт, 1953, стр. 209).
И тальян ский автор Ф онтана в работе, относящ ейся у ж е к более позд­
нему времени (1695 г.), утверж дал, что движ ение вод, будь это непересы­
хаю щ ие реки, питаемы е дож дями и водами, поднимаю щ имися по проходам
из бездны, или источники, бьющие на горных склонах,— результат дей­
ствий одной и той ж е причины. Эти действия являю тся частью меха­
низм а «геокосмоса», точного подобия системы кровообращ ения у человека,
и потоки поднимаю тся и падаю т благодаря душ е (anim a) (см. Adams,
1928а, стр. 9 ). Н аконец, можно ещ е сказать о мнении Ван-Гельмонта
по поводу силы, управляю щ ей движ ением подземных вод. Он считал,
что ядро Земли состоит из песка, пропитанного неисчерпаемы ми коли­
чествами воды. Под действием двигательной силы, которой одарена Зем­
ля, по всей массе песка возникает общее движ ение воды, распространя­
ю щ ееся и на самые высокие горы. Но вы йдя из сферы влияни я песчаного
ядра и появивш ись на земной поверхности, вода следует уж е закону тяж е­
сти, с высоких мест стекает к низким и, наконец, вливается в море. Та­
ким образом, движ ение вод подобно циркуляции крови в человеческом
теле, независимой от силы тяж ести; но стоит крови вы ступить наружу,
наприм ер через рану, к а к она теряет собственную силу движ ения и сле­
дует закону тяж ести (см. К ейльгак, 1935, стр. 56).
В новь и вновь авторы научны х трактатов той поры в своих объясне­
н и ях «загадки» горных истоков рек (для них это была загадка без кавы­
чек) прибегаю т к попы тке доказать, что уровень средней части океана
стоит выш е самых высоких гор.
Ф ранцуз, врач из Б л у а Н. П апен в книге «Ф илософские размышле­
ния, касаю щ иеся солености, приливов и отливов моря и происхождения
источников к а к рек, так и родников», изданной в 1647 г., писал, что
Зем ля, несомненно, имеет круглую форму и воздух полностью обволаки­
вает ее, но море не полностью покры вает Землю, иначе не осталось
бы места ж ивотны м и растениям. Следовательно, природа распорядилась
так, что море благодаря некоему «конкретивному духу» располагает свои
воды в форме полусферы н а поверхности Земли, и поверхность океана,
уд ален н ая от суш и, находится вы ш е самы х высоких гор.
И з-за постепенно возрастаю щ ей кривизны моря, говорит П апен, толь­
ко с высоты мачты можно видеть удаленны й предмет, невидимый с палу­
бы. Д ля подкрепления своего взгляда он приводит ещ е следующее наб­
людение. Б л и з Генуи на южном склоне горы, на высоте одной мили нахо­
дится искусственны й доверху наполненны й бассейн. И вот если стать по­
зади бассейна и смотреть на горизонт моря, то окаж ется, что поверхность
бассейна и горизонт моря леж ат на одной высоте. Ясно, заклю чает П апен,
что соответствие меж ду высш ими точками моря и самыми высокими гора­
ми не подлеж ит сомнению (W isotzki, 1897, стр. 44). А это значит, что
м орская вода, зап олн яю щ ая трещ ины на высоких местах дна океана, мо­
ж ет проникнуть в глубь Земли и благодаря гидростатическому равнове­
сию подняться н а верш ины гор и пробиться там в виде источников.
П исавш ий в то ж е врем я (1951 г.) Сенарт, не знавш ий, по-видимо­
му, о гидростатическом равновесии, полагал, что океан благодаря своему
гигантскому весу силой может проникать через трещ ины в Землю и дости­
гать высоких горных верш ин. Д ругие исследователи причину подъема во­
ды в горы видели в содерж ащ ейся в горных областях «скрытой силе»,
в магнетическом и капиллярном действии, в притягиваю щ ем воздействии
звезд.
Но кроме сложного вопроса о силе, которая якобы поднимает мор­
скую воду из земных глубин в горы, вставал еще один не менее трудный
вопрос о том, почему м орская вода соленая, а речн ая — пресная. Ответ
состоял в том, что м орская вода, проходя зем ны е слои, просачивается че­
рез столь у зки е щ ели, что они пропускаю т только воду, состоящую из
тонких частиц. Т ак, Д екарт на вопрос: «Почему вода в большинстве род­
ников пресная, а море остается солены м?»— дает такой ответ: «И хотя
море соленое, с гор стекаю т только частицы пресной воды, которые ведь
тонки и гибки, а частицы соленой, поскольку они тверды и негибки, не
обращ аю тся легко в пар и не могут как-либо переноситься через искрив­
ленные ходы в земле» (D escartes, V III, 1905, стр. 244).
Но, к а к пиш ет Адамс, по мере того к а к становились лучш е известны
законы гидростатики, а такж е было установлено, что соль не может быть
отфильтрована из воды, но мож ет быть удален а из нее путем дистилля­
ции, в X V I и X V II вв. получила все большее распространение теория
подземной конденсации паров морской воды. Согласно этой теории, кото­
р ая разделялась и Д екартом, м орская вода, п рони кая в глубокие слои
Земли, встречает там подземный огонь, поддерж иваемы й, к а к считали не­
которые исследователи, серой и битумом; огонь обращ ает воду в пар, пар
сквозь земную кору проникает к горным верш инам, а соль остается внут­
ри Земли; в горных пустотах пар сгущ ается в воду, которая через щ ели в
склонах гор вы текает на дневную поверхность, образуя источники. Счи­
талось, что источники чащ е встречаю тся в горах, чем на равнинах, пото­
му, что холод в горах быстро сгущ ает поднимаю щ иеся пары, в то время
к ак н а равнинах, где тем пература более вы сокая, конденсация затруд­
няется.
Ф. Адамс назы вает ряд сочинений от середины X V I и до копца X V II в.,
в которых, к а к он говорит, монотонно повторялось мнение, что каж ды й
горный хребет содерж ит цепь огромных «перегонных кубов». Но к этому
списку безусловно следует добавить выш едш ее в 1664 г. сочинение немец­
кого естествоиспы тателя А. К ирхера «M undus subterraneus» («П одземны й
м ир»), которое имело большую популярность у современников и в кото­
ром к а к раз идея о перегонке морской воды в земных пустотах пред­
ставлена вы разительно и наглядно.
Относительно водной стихии К ирхер говорил, что вода всюду, к а к в мо­
ре, т ак и внутри Земли, находится в движ ении. Он нанес на кар ту Зем ли
морские течения и объяснял направление их в тропиках с востока на за10*
147
Р и с . 27. Морские течения на полюсах, по А. Кирхеру
<i — н а Северном полю се; б — н а Ю ж ном полю се
Р и с . 28. Происхождение горячих ключей, по А. Кирхеру
А — очаг подзем ного огня; В — п одзем н ое вм ести л и щ е воды
пад тем, что Солнце, двигаясь в этом направлении, поглощ ает много воды,
взамен которой притекает свеж ая. Причиной морских течений из поляр­
ных стран к экватору так ж е явл яется огромное испарение воды у послед­
него. Но кроме этого круговорота в море, по К ирхеру, сущ ествует еще
второй круговорот — подземный. Н а Северном полюсе м орская вода через
огромнейшую воронку втекает в земные недра, проходит по подземным
каналам , очищ аясь от примесей под действием внутриземного огня, и сно­
ва вливается в океан на Ю жном полюсе (рис. 27, а ж б). К ирхерсч и тал,
что кроме подземного сообщ ения меж ду полярными океанами сущ ествует
сообщение меж ду Ч ерны м и К аспийским морями, м еж ду К аспийским мо­
рем и П ерсидским заливом; что К расное море соединяется подземными
путями со Средиземным и М ертвым морями; что каналы проходят через
Сицилию и С кандинавский полуостров и что имею тся подземные ходы м еж ­
ду горами М ексики и М ексиканским заливом.
К ирхер помещ ает в своей книге разрез Земли (рис. 28), на котором
рядом с внутренними очагами (пироф иляциям и) изображ ены водоемы
(ги дроф иляци и ), сообщающиеся м еж ду собой и с океаном благодаря
каналам .
К ирхер считал, что из дож дя и таю щ его снега могут образоваться
только временны е ручьи, тогда к а к воды постоянных потоков долж ны
пройти внутренню ю очистку и конденсацию. Наибольш ее значение у Кирхера имеют находящ иеся в горах гидрофиляции, которые наполняю тся не
дождевыми или талы ми водами, а морскими. В горные водоемы, располо­
ж енны е выш е уровня океана, вода проникает благодаря приливу и ветру.
Из этих больших водных вместилищ вода распределяется по ручьям и
рекам или стекает в н иж ележ ащ и е водоемы, а из них выходит на по­
верхность. Весь этот круговорот воды меж ду морем и горами изображ ен
на рис. 29.
З акан ч и в ая обзор представлений о круговороте воды натуралистов
средневековья, эпохи В озрож дения и несколько более позднего времени,
захваты ваю щ его примерно три четверти X V II в., скаж ем еще о сочинени­
ях Б . В арения, И. Фоссия, Д ж . Риччиола и Б. Палисси.
Голландский географ В арений явл яется автором первого обширного си­
стематического труда по ф изической географии, выш едш его в свет в 1650 г.
и изданного в России по указан ию П етра I в 1718 г. под названием
«Географиа ген еральн ая или повсю дная в нейж е эф ф екции или действа
генеральная земноводного круга толкую тся». Этот труд в течение длитель­
ного времени яв л ял ся в России основной учебной книгой по географии.
149
5
Р и с. 29. Круговорот воды между морем и горами, по А. Кирхеру
Задаваясь вопросом, почему океан не увеличивается, приним ая многие
реки, Варений отвечает, что, во-первых, вода из моря возвращ ается к
истокам рек через «подземные окна», а во-вторых, много влаги испа­
ряется.
Однако второму пути расходования воды океаном он придает лиш ь вто­
ростепенное значение. Он оспаривает мнение А ристотеля о происхожде­
нии подземных вод из воздуха, содерж ащ егося внутри Земли, признает
ошибочным взгляд тех, кто считает, что «толикое множество паров из
моря изъем лется, колико родится могло бы из воды, которая из рек в море
втекает» (В арений, 1718, стр. 199), и соглаш ается с теми авторами, ко­
торые считают, что «сколько в море втекает воды из рек, столько зем ля
обратно восприемлет».
В арений полагал, что основным источником питания рек н аряду с ат­
мосферными осадками являю тся воды, поступаю щ ие в реки из моря
«через подземные окна». В подтверж дение своих представлений он приво­
дит Египет, «где редкие дожди, нет снегов, а реки обретаются». Варений
ещ е не знал, что и питание Н ила целиком зависит от атмосферны х
осадков. Но к а к ая сила гонит морские воды к истокам рек — этот вопрос
остается у В арения неясным. По поводу мнения о более высоком поло­
ж ении уровня океана по сравнению с суш ей он говорит, что «лживо есть
сие мнение», а такж е утверж дает, что вода не имеет никакого естест­
венного движ ения, кроме движ ения с высоких мест к пизким.
Варений немало рассуж дает по поводу и спарения и образования гидометеоров, а такж е о взаим опревращ ениях земли, воды и воздуха. Но, к а ­
ж ется, он не разделяет мнения, что «воскурения в воздух превратиться
150
могут». Он пиш ет, что «атмосфера и аер нечто иное есть, токмо соткание
многих корпускулев (или малы х тел ес), которое к земли прилепляется,
нкоже мох яблоко котонское одевает» (там же, стр. 286).
Голландец И. Фоссий в изданном в 1656 г. в Г ааге трактате «De
N ile et aliorum flum inum origine»
(«О Н иле и о происхождении
других рек») вы ступает с критикой тех ученых, которые связы ваю т про­
исхождение рек с сущ ествованием исполинских подземных водоемов,
и защ ищ ает полож ение, что реки происходят от стока дождевых вод.
Но итальян ски й иезуит Д ж . Риччиоли (1598— 1671 гг.), автор издан­
ного в 1661 г. в Болонье труда «Географ ия и гидрография», дождевым
осадкам отводил второстепенную роль в питании рек. Риччиоли первым
попы тался в указан ном труде определить общий сток рек земного ш ара.
З а основу своего расчета он в зял р. По, сток которой он наш ел равны м
48 000 000 000 кубическим ф утам в сутки (Ricciolio, 1661, стр. 450), т. е.
примерно 470 км 3 в год, поскольку Риччиоли имел в виду римский фут,
равны й 29,6 см (по современным данным, среднегодовой сток По составля­
ет около 47 км3). Затем он по картам определил длину рек континен­
тов в сравнении с р. По и при этом получил, что
длина рек Европы
равна 100 длинам По
Азии
465
»
Африки
190
»
С. Америки
619
»
Ю. Америки
2240
»
Д лину всех р ек мира он приравн ял 4000 длинам р. По. Среднего­
довой сток рек земного ш ара Риччиоли определил, исходя из величины
стока По, и считая сток всех р ек пропорциональны м их длине. П ри этих
условиях оказы вается, что все реки мира несут в океан около 1900 тыс.
км 3 воды в год, т. е. примерно в 50 раз больше, чем приним ается ныне.
К ак справедливо зам ечает И. Сташ евский, ценность расчетов Риччио­
ли заклю чается не в результатах, а в постановке проблемы и в приме­
нявш ейся методике (Staszew ski, 1966, стр. 180).
Сочинение французского ученого Б. П алисси «П риятны е разм ы ш ления
о природе вод и источников, к а к искусственны х, так и естественных,
о солях, соляны х отлож ениях и т. д.» впервы е увидело свет в 1580 г.
в Париж>е, но мы говорим о нем под конец потому, что по сущ еству
своих взглядов П алисси на целы х 100 лет опередил других учены х в
правильном понимании происхож дения источников и рек и мог бы рас­
см атриваться в следующем параграф е, посвящ енном периоду опытного
изучения круговорота воды.
Б. П алисси, гончар, искусны й худож ник-керам ист и естествоиспыта­
тель с ш ироким кругом интересов, противник средневековой схоластики,
ноборник опытны х исследований природы, много заним авш ийся такж е уст­
ройством артезианских колодцев, относительно происхож дения подземных
вод приш ел в конце своей ж изн и к следую щ ему заклю чению : «Я долго и
тщ ательно изучал причины образования естественных клю чей и тех мест­
ных условий, при которы х они образую тся, и убедился, наконец, что они
все происходят от дождей и сущ ествую т только благодаря дождям» (см.
М арш, 1866, стр. 466)
* Марш, американский ученый, приводит следующее, относящ ееся к 1855 г., любо­
пытное высказывание французского физика Ж. Бабине (1794—1872 гг.), предлагав­
шего создание искусственных ключей путем собирания атмосферной воды на пес­
чаных площадках: «Я намерен теперь изложить перед моими читателями способ
устройства искусственных колодцев по плану знаменитого Бернара Палисси, кото­
рый назад тому триста лет похитил у меня, академика девятнадцатого столетия,
открытие, стоившее мне стольких трудов. Это одно уж е может отбить охоту стре­
миться к изобретениям, если изобретатель должен опасаться похитителей не только
в будущем, но даж е и в прошедшем» (Марш, 1866, стр. 488).
151
Сочинения рассмотренного периода убеж даю т нас в том, что после не­
которого переры ва в развитии научной мысли по пути к правильному
представлению о круговороте воды в эпоху В озрож дения и в X V II сто­
летии многие натуралисты напряж енно искали ответы н а вопросы, свя­
занны е с происхождением источников и рек. По сравнению с древними
м ы слителям и они имели более ш ирокий географический кругозор, более
высокий уровень физических, метеорологических и геологических знаний,
больший опыт хозяйственного использования вод. Б л агод аря работам
С. Стевина (1585 г.), Г. Г али лея (1612 г.) и Б. П аскаля (1650 г.) ста­
новятся известными законы гидростатики. Опытами Г. Г али лея (1632 г.),
У. Торичелли и В. В ивиани (1643 г.), Б. П аскаля (1648 г.), О. Герике
(1650 г.) доказы вается ф акт давления воздуха и определяется его вес
(Х ргиан, 1959, стр. 36). И зобретаю тся такие важ ны е метеорологические
приборы, к ак термометр, барометр (Торичелли, 1643), гигрометр (первое
упоминание — у Н. Кузанского, живш его в 1401— 1461 гг.; имевш ий боль­
шое практическое значение конденсационны й гигрометр создан учеными
флорентинской А кадемии оп ы та), дождемер (Б. К астелли, 1639 г.). Д ож ­
демер К астелли, которым он произвел в И талии наиболее ранние изм ере­
ния осадков, представлял собой цилиндрический сосуд высотой около пяди
и диаметром в полторы пяди (К едроливанский, 1947). Имеются, однако,
сведения, что уж е в IV в. до н. э. количество осадков было известно
для многих мест Индии, а в Корее в 1442 г. осадки изм ерялись с по­
мощью бронзовых сосудов высотой 30 см и диаметром 14 см (там ж е .).
А. Гумбольдт подчеркивает заслугу Ф. Б экона, которы й рассмотрел н а­
правление ветров на земном ш аре, у к а з а н н а их зависимость от тем пера­
туры и влаж ности. И все ж е вы работка правильного представления о к р у ­
говороте воды в рассмотренны й период продвинулась вперед очень мало.
Только суж дени я Л еонардо да Винчи и Б ерн хард а В арения могут быть
выделены к а к менее других содерж ащ ие беспочвенные ф ан тазии и при­
ближ аю щ иеся к истине, а так ж е правильны й научны й взгляд Б ерн ара
П алисси и И. Ф оссия.
Т акое состояние знаний мож ет быть объяснено двум я причинами: вопервых, подавлявш им ж ивую мы сль авторитетом церковной схоластики
и, во-вторых, отсутствием достаточно назревш их потребностей и необхо­
димых технических средств количественного определения данны х, относя­
щ ихся к круговороту воды (скоростей течения и расходов воды в реках,
дож девы х и снеговых осадков, и спарения и т. д .).
Сущ ественно отметить еще следующее. Х отя у ж е Герон А лександрий­
ский (I в. н. э.) знал, что расход воды в потоке вы раж ается произве­
дением площ ади поперечного сечения на среднюю по сечению скорость
течения (Q=e>v), в течение многих последующ их веков приним али Q — ш.
И хотя, например, Л еонардо да Винчи изучал распределение скоростей в
откры ты х потоках, он, к а к пиш ет А. Бисвас, не учиты вал скоростей при
определении расходов воды (B isw as, 1970, стр. 87). Только Б. К астелли
вновь в 1628 г. предлож ил вы числять расход по уравнению Q —a v .
Количество переносимой воздуш ны ми потоками влаги и дождевых
осадков по-преж нем у чрезмерно преуменьш алось, а объем воды, доставля­
емой рекам и в океан, чрезмерно преувеличивался. Т ак, наприм ер, Л ео­
нардо да Винчи утверж дал, что «Нил у ж е и злил в море большие воды,
чем в настоящ ее врем я ее сущ ествует во всем мире» (Л еонардо да В ин­
чи, 1955, стр. 448). Но в действительности потребовалось бы около 20 млн,
лет для того, чтобы Н ил заполнил океан своим стоком, а та к а я дли­
тельность сущ ествования Зем ли не предполагалась.
152
О П Ы Т Н Ы Е И С С Л ЕД О В А Н И Я
И ВЫ РА БО ТКА П РА В И Л ЬН Ы Х ПРЕДСТА ВЛЕНИ Й
(до первы х лет X IX в.)
Н ачало нового периода, к которому мы переходим, находится н а грани
третьей и последней четвертей X V II в. Именно в это врем я забытое в
течение столетия научное достиж ение П алисси в развитии представлений
о круговороте воды в природе приобретает своих приверж енцев, преж де
всего в лице группы ф ранцузских естествоиспытателей, а такж е англий­
ских, итальянских и других ученых.
Опытное изучение природы, к которому настойчиво призы вал еще
Ф. Б экон в своем знаменитом «Новом Органоне», выш едш ем в свет в
1620 г., проникает во многие отрасли знания. К этому времени в ряде
областей естествознания уж е имелось немало вы даю щ ихся научны х р е­
зультатов. О некоторы х из них, имею щ их отнош ение к рассматриваемой
проблеме, кратко у ж е было сказано.
П роверка умозаклю чений, основанны х н а созерцательном наблю дении
явлений природы, числом и мерой, применение метода баланса начинаю т
находить место и в изучении круговорота воды.
Первым, кто реш ил таким путем подтвердить свое убеж дение в до­
статочности атмосферны х осадков для питани я рек, был Пьер Перро
(1608— 1680 гг.), ф ранцузский натуралист. В 1674 г. он опубликовал
тр актат «De l ’origine des fontaines»
(«Происхож дение источников»),
в котором описал произведенное им количественное определение стока
Сены в ее верховье с сопоставлением стока с атмосферными осадками в
этом бассейне. В своем сочинении П ерро преж де всего подвергает крити­
ке теорию Аристотеля. «Я у верен ,— пиш ет П ерро,— имеется больше ве­
роятности в приписы вании источников и рек дождевой и снеговой воде,
чем исклю чительно внутренней перегонке в Земле». «Здравы й смысл,—
продолж ает он,— никогда не предпочтет средство такое ж е неясное, к а к
перегонка, последствия которой каж у тся довольно слабыми, средству та­
кому очевидному, к ак дождь, последствия которого так велики и так об­
щ еизвестны» (P errau lt, 1939, стр. 20).
Свои расчеты Перро произвел для бассейна Сены до п ункта Эне-леД ю к с площ адью , равной 6 кв. лье
Высота слоя осадков была принята
по изм ерениям самого Перро, которые он вел с октября 1668 г. по ян ­
варь 1674 г., равной 19’/ 3 дюйма; их годовой объем
составил
224 899 942 мюи. Годовой сток воды в Сене в указан ном пункте оказался
равны м 36 453 600 мюи. Т аким образом, в реку попадало только около
1/6 части всего количества дождевых и снеговых осадков, и, следова­
тельно, оказалось, что количество осадков было не только достаточно
для п итани я реки, но ещ е и оставалось 5/6 их объема для покры тия
различны х потерь. Перро приш ел к справедливому выводу, что даж е
если его расчет носит в высш ей степени приближ енны й характер, он все
ж е обоснованнее утверж ден и я А ристотеля и его последователей о недо­
статочности дождевой воды д л я п итани я рек. Свой вывод относительно
одной реки Перро считает возмож ны м п рин ять для всех рек мира, им ея
в виду большой запас осадков, оставш ихся п а покры тие потерь, а такж е
то, что реки имеют гораздо большие бассейны, чем тот, для которого
произведен расчет.
По поводу того, что имею тся области, где дож ди редки или не бывают
совсем, а реки все ж е протекаю т, Перро говорит, что, во-первых, реки
в так и х областях текут непостоянно, только зимой, летом ж е пересыхаю т;
во-вторых, следует иметь в виду, что некоторы е реки могут брать начало
в других районах, как, наприм ер, Нил. Это, говорит он, подобно тому,
1 Лье — мера длины во Франции, равная 4,444 км. Мюи — мера сыпучих тел и жидко­
стей во Франции, равная для жидкостей 274 л.
153
что имею тся страны , которые не производят своего вина, но привозят его,
к ак и другие продукты, и здалека
Т аким образом, впервые примененны й количественны й подход к ис­
следованию проблемы питани я рек убедительно показал происхождение
их от атмосферны х осадков. Однако традиционны е представления не сра­
зу уступили место этому новому научном у достижению . Так, против
Перро вы ступил английский натуралист Р. Плот. Он заявил, что, учиты ­
вая исклю чительно большое количество осадков по сравнению с количе­
ством речной воды, к а к это, по-видимому, следует из вычислений Перро,
спор можно было бы считать улаж енны м и дождевые осадки признать
болеее чем достаточными для п итани я рек. Однако, говорит он, возникает
вопрос, будет ли так обстоять дело повсюду и будет ли везде предпола­
гаемый избы ток осадков хотя бы наполовину таким, каким его наш ел П ер­
ро. Плот считает, что в действительности имеет место обратное. Он про­
изводит расчет для одного из бассейнов в А нглии и находит, что коли­
чество воды в реке намного превосходит количество атмосферны х осадков,
даж е без учета испарения и прочих потерь. Но, к ак зам ечает Э. Высоц­
кий, при этом он прибегает к ограничению или, наоборот, к выдвижению
на первый план отдельны х факторов в духе, благоприятном для его точки
зрения. Этот вывод он затем старается распространить на всю Землю.
У становленное Перро количество осадков, равное 19 дюймам, приним ает­
ся им к ак общее для всех мест. Количество речной воды, вычисленное
Д ж . Риччиоли, значительно увеличивается им, и, наконец, он приходит
к окончательному результату, что объем речной воды по меньш ей мере в
300 раз, если не в 500 раз превы ш ает количество атмосферны х осадков
и что, следовательно, эти последние соверш енно не в состоянии обеспе­
чить питание рек. Но, заклю чает Э. Высоцкий, «усилия П лота уп али на
неблагодарную почву, стрем ления эпохи были направлены к а к раз н а ос­
вобождение от авторитетов, и это было окончательно осущ ествлено по
отношению к данному вопросу М ариоттом и Галлеем, двум я известными
физиками» (W isotzki, 1897, стр. 37).
В 1686 г., годом позж е попы тки П лота опровергнуть взгляд Перро,
публикуется «Трактат о движ ении вод» французского ученого Э. М ариотта (1620— 1684 гг.), благодаря которому представление об атмосферном
питании рек сильно подкрепляется. М ариотт поручил одному своему по­
мощ нику производить изм ерения дож девых осадков в течение длительного
времени в Д иж оне, в результате чего была получена величина 17 дюймов.
М ариотт принял для своего расчета только 15 дюймов и наш ел, что коли­
чество атмосферны х осадков для площ ади в одну квадратную милю со­
ставляет 238 050 000 куб. футов. П лощ адь бассейна Сены вплоть до П ари­
ж а была определена им в 3000 кв. миль, а количество осадков, ежегодно
выпадаю щ их в виде дож дя, в 714 150 000 000 куб. футов. Д алее путем
тщ ательны х вычислений М ариотт наш ел, что годовой сток воды в Сене у
Королевского моста в П ариж е равен 1 0 5 2 0 0 0 0 000 куб. ф утам , что со­
ставляет менее одной шестой части всего годового количества атмосфер­
ных осадков, вы падаю щ их в бассейне Сены. Тем самым снова было дока­
зано, что количество осадков, выпадаю щ их с дождем, превосходит коли­
чество воды, стекаю щ ей в реки. Э. М ариотт произвел такж е изм ерения
уровня грунтовы х вод в подвалах П ариж ской обсерватории и показал
1 В 1809 г. книга «De l’origiue des fontaine» была приписана Д. Папену (J. Dooge, 1959).
Ф. Адамс в статье, опубликованной в 1928 г., неправильно автором ее указал Н. Папена, якобы коренным образом изменившего свою прежнюю точку зрения (Adams,
1928), по поводу чего нами было выражено недоумение (Федосеев, 1967, стр. 90). Но
заметкой, опубликованной в том ж е 1928 г. в ж урнале «Science», Ф. Адамс сделал
исправление, приведя доказательства авторства П. Перро (Adams, 19286). Высказы­
вая свое недоумение, мы, к сожалению, не знали о журнальной заметке Адамса,
как он, очевидно, не знал о книге Э. Высоцкого, в которой автором трактата «Про­
исхождение источников» называется Перро (без инициалов), а расчет Перро изла­
гается по второму изданию его книги в 1678 г. (W isotzki, 1897, стр. 36).
154
прямую зависимость подземных вод от атмосферных осадков, подтвердив,
таким образом, инфильтрационную теорию образования подземных вод,
выдвинутую ещ е Витрувием.
И зм ерения и расчеты, проведенны е Перро и Мариоттом, применение
ими балансового метода и их выводы залож или подлинно научную осно­
ву для дальнейш его изучени я круговорота вод. В аж ны й ш аг в том же
направлении принадлеж ит английскому ученому Э. Галлею (1656—
1742 гг.). И сследования Перро и М ариотта, относивш иеся к речным бас­
сейнам, ещ е не давали прямого ответа на извечны й вопрос о том, поче­
му не переполняю тся моря и океаны, приним ая сток многих рек. Объяс­
нение этого ф ак та только испарением считалось недостаточным, по­
скольку полагали, что испарение слиш ком незначительно. Но вот за ис­
следование проблемы берется Э. Галлей, и он убедительно опровергает
последнее мнение.
К а к отмечает Э. Высоцкий, Г аллей был первым, кто реш ил опреде­
лить испарение с моря, чтобы сопоставить его с притоком речны х вод.
О своих исследованиях Галлей сообщил в статьях, опубликованных в
«Ф илософских трудах» Лондонского королевского общества в 1686— 1687 гг.
Объектом для расчета явилось Средиземное море. Н а основании опыта
Галлей п ринял еж едневное испарение с м оря в разм ере 1/10 дюйма,
что по весу составляет 5280 млн. т воды. Д ля определения количества
принимаемы х морем речны х вод Галлей за основу взял Темзу, еж еднев­
ный сток которой в среднем равен 20,3 млн. г. Затем он предположил,
что девять важ нейш их рек, отдаю щ их свои воды средиземноморскому
бассейну (Эбро, Рона, Тибр, По, Д унай, Днестр, Д непр, Дон и Н и л ),
имеют сток, в 90 р аз больший стока Темзы, т. е. 1827 млн. т. Из сопо­
ставления количества испарения с моря с количеством стока в него сле­
дует, что испарение в 3 раза превы ш ает сток.
Этот важ ны й результат не мог не привлечь вним ания к себе, по­
скольку он убедительно показал, какое огромное количество невидимого
п ара под действием солнечного тепла уходит в атмосферу и насколько
объем речны х вод меньш е объема испарения.
С оотечественник Г аллея капи тан Д ж . П ерри, работавш ий по пригла­
ш ению П етра I в России в 1698— 1715 гг., в своей книге «Состояние
России при ны неш нем царе», изданной в Л ондоне в 1716 г., замечает,
что русские реки более многоводны, чем предполагаю т, но в целом расчет
Г аллея он признает правильны м и вполне разделяет его мнение b причи­
не того, почему м оря не переполняю тся. С ледуя примеру Г аллея, П ерри
пы тался определить водный баланс К аспийского моря, ради чего он в ав­
густе 1700 г. впервы е измерил сток Волги ниж е г. К амы ш ина. Он не имел
данны х об объеме и спарения с Каспийского моря, но, в согласии с Гал­
леем, утверж дал, что «Каспийское озеро, или море, не имеет никакого
подземного сообщ ения с океаном; следовательно, пониж ение уровня воды,
н аходящ ейся в этом море, н ельзя объяснить не чем иным, к ак силою
испарения, обусловливаемого лучам и солнца и влиянием ветров» (П ерри,
1871, стр. 69).
Т аким образом, Галлеем впервые было научно объяснено казавш ееся
загадочнШ ГТГтечение многих веков "явлёнйЕ постоянства уровня океана.
В. И .^Вернадский по справедливости выделил роль У. Галлея~!Гш >знатш
круговорота воды в природе или, по его, Вернадского, определению, ос­
новного равновесия. «Галлей ясно поним ал,— писал В. И. В ернадский,—
что вопрос идет об одном из важ н ей ш и х равновесий в биосфере, «grand
P henom enon», к ак он говорил» (В ернадский, IV, 2, 1960 г., стр. 213).
И сследования Перро, М ариотта и Г аллея позволили отреш иться от н е­
правильного м нения о снабж ении истоков рек морской водой благодаря
сущ ествованию подземных каналов; не стало нуж ды и в услож ненном
вари ан те этой теории с предварительны м превращ ением морской воды в
п ар и последую щ ей конденсацией его в земны х пустотах.
155
Ф. Адамс отмечает (A dam s, 1928а), что заметную роль в исследова­
нии проблемы сы грал итальян ски й ученый, ректор П адуанского универ­
ситета А. В аллисниери (1661— 1730 гг.), опубликовавш ий в 1715 г. сочи­
нение «К происхождению источников». Н аходясь под большим впечатле
нием, которое произвели н а него исследования ф ранцузских учены х, он
реш ил отправиться в Альпы, где берут начало многие итальянские реки,
и вы яснить, каки х результатов можно добиться в изучении вопроса о про­
исхож дении рек, проследив некоторые из них до их истоков. Х отя его
наблю дения не сопровождались измерениями, они отличаю тся содерж а­
тельностью и лиш ены вымыслов, а потому достойны того, чтобы уделить
красочному описанию их (по Адамсу) долж ное внимание.
Выш е линии растительности В аллисниери обнаруж ил раздробленны е
скалы и нависаю щ ие утесы, пропасти, обрывы, трещ ины , огромные доли­
ны, провалы, выбоины, ущ елья, теснины с многочисленными водоемами
и хранилищ ами, в которы х собиралась вода. Он увидел, что вода не
била с силой из земли, но всегда ж урч ала или стекала вниз по склонам
м алепьким и ручьями. Затем последовали линия снега и огромные скопле­
н ия снега и льда над ней, образующ ие «вечные резервуары », из которых
вода стекала в виде небольш их потоков, пропиты ваю щ их землю и н а­
полняю щ их ручьи, уносящ ие дождевые осадки, вы павш ие н а более низ­
ких склонах. Бы ло ясно, что ручьи и реки питались дождем и таянием
снегов.
В районе горы Св. П еллегрино он обнаруж ил, однако, удивительное
явление. Здесь снеж ны е поля были очень обширны. Но потоки, текущ ие
из них по горам к Модене, немногочисленны и малы. Он вы разил свое
удивление по этому поводу некоторым горным пастухам , которые п оказа­
ли ему много мест, где воды таявш их снегов уходили в щ ели скалистой
поверхности земли, через которые они, очевидно, и проклады вали путь
к а к невидимые подземные потоки к более низким м естам ,— и он стоял,
по вы раж ению Д анте, «как человек, чьи сомнения разреш ились, чей страх
переш ел в покой, потому что истина откры лась ему»; ему вспомнились
чудодейственные колодцы и источники Модены, о которы х ш ло с древ­
ности так много споров и которым философы, к а к они ни старались, не
могли найти объяснения, не видели причины п оявлен ия здесь подземных
рек. Н екоторые предполагали наличие подземных огней, даю щ их пары,
конденсация которы х дала эти воды, другие — наличие огромных пере­
гонных кубов в прим ы каю щ их холмах, наконец, были и такие, которые
видели здесь действие сложного м еханизм а, до сих пор неизвестного в
природе. Но вот открылось реш ение загадки: потоки с верш ины горы
Св. П еллегрино стекали вниз по подземным каналам и проходили под
М оденой к Болонье.
Т а к В аллисниери и некоторые другие современные ему наблю датели
оказались способны п оказать, что вода, накоп лен н ая вследствие дож дя и
тая н и я в горах, не только стекает в виде рек, но м ож ет идти под землей
под непроницаемыми пластами и вновь выходить на поверхность н а низ­
ких местностях, когда преры вается протяж енность пласта. Д альнейш ие
и зучени я п оказали этим наблю дателям, что эти пласты часто входят в
складки, где они могут принять даж е вертикальное полож ение. Т аким
образом, вода, вы падаю щ ая в горах, может войти в определенные пласты
и идти в них, пока не достигнет уровня моря или более низкой местности,
а затем мож ет подняться по законам гидростатики высоко над уровнем
м оря и образовать родники в неож иданны х местах.
Н е следует, однако, думать, что изм ерения и расчеты Перро, М ариотта, Г аллея и последовавш ие за ними наблю дения других исследователей
сразу ж е полож или конец спорам о генезисе речного стока и о кругово­
роте воды. До окончательного утверж ден и я взгляда об атмосферном про­
исхож дении и питании рек научной мысли приш лось преодолеть переж ит­
ки стары х взглядов, проявлявш и хся н а п ротяж ени и X V III и даж е в X IX в.
156
Мы у ж е говорили о возраж ени ях П лота против выводов Перро и о тр ак­
тате Ф онтаны. Приведем ещ е такой факт.
В 1740 г. А кадем ия н ау к в Бордо проводила конкурс на лучш ее со­
чинение по вопросу о происхождении подземных вод. Премии был удостоен
данцигский профессор Кюн. В сочинении, опубликованном в 1746 г., Кюн
и злагает теорию, вполне аналогичную теории А. К ирхера, т. е. отстаивает
взгляд, согласно которому м орская вода по каналам проникает внутрь
Земли, где под действием внутреннего тепла п ревращ ается в пар, который
в горных пустотах, близких к поверхности, снова конденсируется в воду.
Но, конечно, приверж енцев стары х взглядов становилось все менее и ме­
нее, а новые представления все более укреплялись, приобретая сторон­
ников в лице вы даю щ ихся естествоиспытателей. Т ак, Ж . Бю ффон во
«Всеобщей и частной естественной истории», в разделе ее первой части,
посвящ енном «Истории и теории Земли» и датированном 1744 г., пиш ет,
что реки и источники «начало свое приемлют от паров, кои от солнечной
теплоты над поверхностию морского вверх поднимаю тся и ветрам и разно­
симы бывают по всей Земли» (Бю фф он, I, 1789 г., стр. 116), и что «когда
дождь идет или снег тает, то одна часть течет по поверхности Земли,
а другая по узким в Земле и кам н ях находящ им ся расселинам проницает
в недра Земли, и когда находит себе исход, в разны х м естах пробивает
или сквозь песок пробирается» (там же, стр. 117). И спарение с океана
-он считал в пределах 100— 150 см; 50—53 см испаривш ейся и перене­
сенной н а суш у воды достаточно, к ак и считал Галлей, «к произведению
всех рек и к содерж анию всех вод н а поверхности земной находящ ихся»
(Бю фф он, II, 1790 г., стр. 24). Со ссылкой на книгу Д ж . К ей ла «The
■examenation B u rn e t's theory» (Лондон, 1734 г.) Бю ф ф он приводит в
«Естественной истории» подсчет стока рек земного ш ара, приняв за меру
его годового объема, к а к и Риччиоли, сток р. По. Получив объем воды, до­
ставляемой рекам и в океан, в разм ере 26 308 кубических итальян ски х
миль в год, что при принятом значении мили около 1,75 км (прим еня­
лось несколько разн ы х миль) равно примерно 140 тыс. кмъ, и считая,
что океан вмещ ает 2 1372 626 куб. миль, Бю ффон приходит к заклю ­
чению: д ля н ап олнени я порожнего океана «потребны только 812 лет»
(там ж е ) .
П риведем ещ е вы сказы ван ия Бю ф ф она, относящ иеся к загадочной в
то врем я проблеме К аспийского моря. По-видимому, через А. О леария
(1599— 1671 гг.), известного немецкого ученого, «голштинского П линия»,
к а к его н азы вали, соверш ивш его в 1636— 1639 гг. путеш ествие через Рос­
сию в Персию, среди натуралистов Западной Европы распространилось
мнение (вы сказанное ещ е древними) о сущ ествовании каналов, через ко­
торые воды К аспийского м оря отводятся в океан. В главе «О свойствах
Гирканского или К аспийского моря» кн и га О леария «Описание путеш ест­
вия в М осковию и через Московию в Персию и обратно», изданной впер­
вые в 1647 г., Олеарий пиш ет, что по сведениям, полученным от персов,
м еж ду Табристаном и М азандараном , недалеко от Ф ерабата имеется боль­
ш а я пропасть, куда устрем ляется море. Сам Олеарий, не опровергая со­
общения персов, вопрош ает: «Но что может значить этот единственный
ныход при столь многих впадаю щ их реках?» (О леарий, 1906, стр. 443).
П риведя м нения древних авторов и своих современников о проблеме
связи меж ду собой вод морей и рек, О леарий заклю чает, что с К аспий­
ским морем «происходит то же, что и с величайш им морем и реками»
(там ж е ), а именно, что его воды проходят по внутризем ельны м к а н а ­
лам , к а к кровь по венам животны х, и, опресняясь, вы ходят на поверх­
ность в виде ключей.
Но вернем ся к Бю ффону. Н е разд ел я я м нения о стоке вод К аспийско­
го моря в океан, поскольку «может испарением убы вать столько воды,
сколько вливается» в него, он все ж е считал необходимым в своем об­
ращ ении к П етербургской академии н ау к с рядом вопросов о К аспийском
157
море спросить такж е: «есть лж пучины в К аспийском море или нет?»
Н а этот вопрос кан ц ел яри я А кадемии н ау к послала Бю ф ф ону следующ ий
ответ, полученный ею в марте 1749 г. от А страханской губернской кан ­
целярии: «В К аспийском море никогда пучины не встречаю тся; по чему
и не означены они на морских картах и никто из морских офицеров их
не видывал» (Бю фф он, II, 1790, стр. 275).
Д алее у каж ем на то, что И. К ант в своем сочинении «Вопрос о
том, стареет ли Зем ля с ф изической точки зрения», опубликованном в
1754 г., писал, что «все реки берут свое начало от дож дя и им пи­
таются» (К ант, I, 1963, стр. 104) и что 2/3 дояедевой воды возвращ аю т­
ся в океан, а 1/3 отчасти испаряется, отчасти идет на питание рас­
тений.
Больш ой интерес к изучению вопросов, относящ ихся к влагообороту,
имел Д ж . Д альтон, опубликовавш ий в 1802 г. статью «E xperim ents and
observations m ade to determ ine w h eth er q u a n tity of ra in and dew is equal
to q u an tity of w ater carried off by rivers and raised by evaporation w ith an
in q u are ry into th e origin of springs» («Опыты и наблю дения, сделан­
ные для определения, равно ли количество дож дя и росы количеству
воды, выносимой рекам и и испарением, с исследованием происхож дения
источников»), В ней имеется п ервая попы тка определения водного балан­
са для территории Англии. Д альтон наш ел, что высота слоя осадков на
территории А нглии составляет 36 дюймов в год, а годовой объем стока в
океан всех рек вы раж ается высотой 13 дюймов. Следовательно, 23 дюйма
осадков долж ны расходоваться на испарение, что оказалось только на
2 дюйма меньш е количества, определенного им же. Т аким образом, можно
было считать, что равенство осадков сумме стока и и спарения было не­
сомненным.
Отметим, что в конце X V III в. ш ведский учены й Т. Бергм ан на осно­
вании данны х голландского ф и зи ка П. М уш енбрука о 10-летних изм ере­
н иях испарения в У трехте (26 дюймов) и данны х об испарении в П ариж е
(30 дюймов) подсчитал годовое испарение с М ирового океана, приняв
высоту слоя и спарения со всей поверхности земного ш ара в 30 дюймов
(750 м м ), а отнош ение площ адей океана и суш и, к ак 1 : 1 (Бергманново
естественное землеописание, 1791, стр. 118).
О становимся теперь н а взглядах русских учены х того времени н а рас­
сматриваемую проблему. Выш е говорилось, что ш ирокое распространение
в России имела «География» Б. В арения, в которой много м еста отведено
гидрометеорологическим явлениям и круговороту воды. В арений, к а к уж е
было сказано, в вопросе о питании рек склонялся к тому, что оно обеспе­
ч ивается главны м образом благодаря соединению истоков р ек с морями
подземными каналам и. Но в труде русского академ ика Г. В. К раф та «Ру­
ководство к м атематической и физической географии с употреблением
земного глобуса и ландкарт» мы находим вполне правильную трактовку
автором вопроса о круговороте воды.
К раф т пиш ет: «Понеже столь великое множ ество воды непреры вны м
течением из источников выходит, то с великим тщ анием старались ис­
следовать, откуда она берется» (К раф т, 1764, стр. 278). И далее, крити­
чески рассмотрев различны е мнения, он присоединяется к тем ученым,
которые, «по елику известно, что морской воде н адлеж ит опять возвра­
щ аться к источникам, и море от втекаю щ их рек ни прибы вает, ни убы ­
вает, то из сего заклю чили, что из м оря на всякий день столько паров
выходит, сколько в него воды рекам и втекает; что оные пары носятся
ветром по всему земному ш ару и что таким образом от опустивш ихся п а­
ров, а особливо н а горах, от дож дя, снегу и росы источники получают
опять воду» (там ж е ) .
В рассматриваемы е годы разви валась вы даю щ аяся н ауч н ая деятель­
ность М. В. Ломоносова. Х отя у него нет общих вы сказы ван ий о круго­
вороте воды в целом, но если объединить его мысли по поводу отдель158
яы х стадий влагооборота, станет несомненным, что он ясно представлял
себе взаим освязь подземных и поверхностны х вод и их зависимость от
атмосферны х осадков.
В сочинении «О слоях земных» (1763) Ломоносов пиш ет, что, по опы­
ту рудокопов, «в сухие и бездождевые годы м инеральны е воды в рудниках
не так одолевают, к а к в дождливые» (Ломоносов, V II, 1934, стр. 266),
а по поводу питани я рек он говорит, «что течение великих рек требует
великого зем ель пространства, откуда бы водам довольно собраться мож ­
но было» (там же, стр. 346).
В истории вы работки представлений о круговороте воды большое место
зан и м ала проблема водного баланса Каспийского моря, яв л яв ш аяся в те­
чение долгого времени столь ж е загадочной, сколь загадочным был во­
прос об истоках и причинах разливов Н ила. Выш е было сказано о том,
что писал о К аспийском море Олеарий, о правильном подходе к проблеме
П ерри, об интересе к ней Бю ффона. Надо сказать, что в русской литера­
туре в рассматриваемое врем я все ещ е не было единого м нения о ф акто­
рах, определяю щ их колебания уровня моря; некоторые ученые допускали
связь К аспийского моря с океаном через подземные каналы .
Н аличие «подземных пучин» в заливе К ара-Б огаз-Г ол признавал
В. Н. Татищ ев (1686— 1750 гг.). Но вместе с тем он у казы вал на «другое
обстоятельство сего моря, весьма преж де неизвестное, что в нем вода через
30 или 35 лет прибы вает и через столько ж е убывает» (Татищ ев, I,
1793, стр. 267). Татищ ев допускал, что изм енения уровня Каспийского
моря находятся в зависимости от колебаний климата. Так, он писал:
«...есть ли не обманы ваю тся обыватели (которые, не им ея никакой науки,
легко погреш ить м огут), якобы при высокой воде в море стуж а, а при
низкой ж ары около оного умнож аю тся» (там же, стр. 185). Г. В, К раф т
утверж дал, что «К аспийское море к своему содерж анию в подземных
реках нуж ды не имеет» (К раф т, 1764, стр. 161). Но в то ж е время
П. И. Ры чков в своей зам ечательной «Топографии Оренбургской», вы ­
ш едш ей в 1762 г., вы сказы вал противоположное мнение. П ри зн авая н али­
чие подземных протоков, соединяю щ их К аспийское море с другими м оря­
ми, Рычков по поводу попы тки П ерри определить водный баланс К аспий­
ского моря скептически зам ечал, что «оное более за хитрость и остро­
умие, неж ели за истину, п рин ять можно» (Ры чков, 1762, стр. 205). В сло­
варе Ф. А. П олунина, выш едш ем в 1773 г. под названием «Географи­
ческий лексикон Российского государства...», в статье о К аспийском море
мнение о «пучине» в К ара-Б огаз-Г оле представляется к а к ошибочное,
а попы тки определения «сметы» (водного баланса) моря у ж е не вызы ваю т
скептического отнош ения.
Известно, какое большое значение в изучении природы России имели,
--------'
так назы ваемы е академические экспедиции 1768— 1774 гг.
У частники экспедиции собрали огромный ф актический материал, н®
вместе с тем в своих трудах они стремились вы яснить связь и взаимо­
зависимость явлений природы. О сновываясь н а ф актических наблю де­
ниях, П аллас, Л епехин, Гмелин вы сказы ваю т соображ ения и по вопросу
о круговороте воды в природе, останавливаясь при его обсуждении и
н а проблеме К аспийского моря.
И. И. Л епехин, рассм атривая конкретны й ф акт питани я р. Белой, вы ­
текаю щ ей из гор, писал: «Все уральские истоки из высоких мест и из
гор, болотины представляю щ их, начало свое имеют; почему неотменно
нуж но теперь сказать: откуда н а вы ш ину гор вода забирается». О тмечая,
что «о сем ученые люди различно думают», И. И. Л епехин говорил, что
«гора И рям яль многие п оказы вала доводы, чтобы утвердиться на мнении
тех, которые морским парам, производящ им источники рек, воздуш ную
определили дорогу. Они думают, что м орская вода, поднявш ись парами,
носится по всему земному ш ару, которые, дошед до угористы х мест, опус­
каю тся к а к в холодном месте, и скопяся составляю т верш ины рек» (Л е­
159
пехин, II, 1771, стр. 145). Ч то касается равнинны х рек, то они, по мне­
нию И. И. Л епехина, так ж е питаю тся горными водами, приходящ ими в
низины подземными путями. Т акое ж е вы сказы вание о круговороте воды
мы находим у П. С. П алласа. Больш ие запасы воды в горах Ю жного У р а­
л а он объяснял так: «Всеконечно главная сему причина — ход облачных
туманов и взды маю щ ихся паров, которые к сим лесистым н а высоком
месте леж ащ им и сверх того ещ е другими великими холмами возвы ш ен­
ным горам течение свое имеют; следственно, и то не удивительно, что сии
горы не только много источников и ручьев рождаю т, но и многие свои
подземельны х вод сокровищ а на леж ащ ую к востоку равнину изливают»
(П аллас, II, 1, 1786, стр. 92).
Относительно водного баланса Каспийского моря были вы сказаны р аз­
личные мнения. «Ф исики и ф илософы ,— писал Л еп ехи н ,— ломают и по
сие врем я свою голову, дабы изъясни ть, к а к им образом К аспийское море,
приним ая в себя воды толь многих и великих рек и не им ея никакого
явного сообщ ения с другими морями, без очевидной прибыли быть может»
(Л епехин, II, 1771, стр. 519). Он становится н а сторону тех, кто ошибоч­
но полагал, что вода уходит из моря через «подземные проходы».
С. Г. Гмелин в главе «О К аспийском море» писал: «весьма справедливо,
что по всеобщим законам природы почти столько ж из нево воды парам и
выходит, сколько от знатного числа отвсюду втекаю щ их больших, посред­
ственны х и малы х рек получает, и сие самое исхож дение паров к а к опять
в реки превращ ается, так по свойству ветров в ближ айш их горах пропа­
дает, и в дожде, снеге, росе, тумане и прочем оказы вается» (Гмелин,
II I , 2, 1785, стр. 337). Вместе с тем он считал, что часть воды отводится
из м оря «через подземельные каналы ». П равильны й взгляд относительно
водного баланса К аспийского м оря был вы сказан П. С. П алласом, кото­
рый, отвергая сущ ествование «подземельных протоков», считал, что уро­
вень моря зависит только от притока в него речны х вод и от испарения
с его поверхности. В доказательство невозможности расходования К аспий­
ским морем воды подземным путем П аллас приводил то простое сообра­
ж ение, что его уровень стоит ниж е уровня океана.
Т аким образом, у русских учены х к концу X V III в. такж е вы рабаты ­
вается вполне правильны й взгляд н а круговорот воды на Земле, на про­
исхож дение источников и рек.
В заклю чение необходимо коротко сказать о некоторы х успехах гидро­
метеорологии в рассматриваемое время. Не ставя перед собой задачи
освещ ения истории гидрометеорологии, здесь мы остановимся на ее дости­
ж ен и ях лиш ь постольку, поскольку в них выводы из гидрологических
исследований о круговороте воды наш ли свое подтверж дение и обоснова­
ние. Сущ ественные успехи были достигнуты во второй половине X V III в.
в вы яснении проблемы влаж ности воздуха, т. е. содерж ания в нем водя­
ны х паров,— проблемы, оказавш ейся, к ак зам ечает А. X. Х ргиап, Д оволь­
но трудной вследствие того, что в то врем я само понятие влаж ности
воздуха было неясны м (Х ргиан, 1959, стр. 90). Не следует забы вать, что
до 1775 г. состав воздуха, а до 1783 г. состав воды еще не были известны
и большинством учены х они считались простыми элементами. Конечно,
сущ ествование невидимых водяны х паров в воздухе было известно давно.
Е щ е Д екарт в своих «Метеорах» писал, что «не следует сом неваться в
том, что воздух часто мож ет содерж ать иногда столько ж е или больше
паров, когда их соверш енно не видно, чем когда они видны». Но, как
у ж е говорилось, он вместе с другими учены ми его и более
позднего
времени п ризн авал взаим опревращ ение воды (п ара) и воздуха, а такж е,
в духе А ристотеля, считал, что сами пары могут быть более или менее
влаж ны м и и даж е настолько сухими, что они, встречаясь с влаж ны м и
телами, «могут изгонять из них и уносить с собою находящ иеся в них
частицы воды и таким образом их высуш ивать» (Д екарт, 1953, стр. 203).
К а к у ж е говорилось, его современник В ан-Гельмонт, введш ий понятие
160
газа, отличал газы от атмосферного воздуха и от водяны х паров, которые,
однако, при весьма ясном небе «действием холода и под влиянием звезд»
могут п ревращ аться в газы. П ри таком понимании газа и п ара понятие
влаж ности воздуха было неопределенным.
Выш е у ж е говорилось о создании учеными А кадемии опы та первого,
имевш его практическое значение, гигрометра. У соверш енствование этого
прибора в X V III в., к а к и исследование самой проблемы влаж ности воздуха, связано преж де всего с именами ф ранцузского ученого Л е Р уа
(1726— 1779 гг.), уподобившего испарение растворению солей в воде, введ­
шего понятие «градуса насы щ ения воздуха» и предлож ивш его психромет­
рический метод изм ерения влаж ности (по п оказаниям сухого и смоченно­
го терм ометров), ш вейцарцев братьев Ж . Д елю ка и Г. Д елю ка (1729—
1812 гг.) и особенно О. Соссюра, который установил связь м еж ду «граду­
сом» гигрометра, температурой и весом водяны х паров, содерж ащ ихся в
единице объема (Х ргиан, 1959, стр. 4 4 ). Но следует сказать, что Ж . Д е­
люк, не признававш ий, к а к отмечалось, сложного состава воды, пы тался
объяснить большую часть атмосферны х явлений «преобразованием воды,
растворенной посредством теплоты, в воздух и, наоборот, переходом воз­
духа в воду, при постоянном содействии электричества» (Спасский, С тра­
хов, 1951, стр. 298). К н ачалу X IX в. относятся исследования водяного
пара, проведенные Д ж . Д альтоном. В частности, в 1802 г. он дал первую
приближ енную ф ормулу и спарения с водной поверхности в неподвижную
атмосферу (дифф узное и сп арен и е), вы разив величину исп арен и я в п р я­
мой зависимости от деф ицита влаж ности и в обратной — от барометри­
ческого давления. Н е просто было учены м X V III в. объяснить многие
метеорологические явления, если, к а к указы валось в главе I, впервые
в ы сказан н ая Ньютоном в 1730 г. мысль, что водяной пар легче воздуха,
получила признание только в 70-х годах этого века И стория представле­
ний об испарении и образовании осадков в X V I I—X IX вв. хорошо осве­
щ ена У. М иддлтоном (1969).
О бращ аясь к русской научной литературе, приведем объяснение про­
цесса испарения, его м еханизм а, имею щ ееся в «Руководстве к матем ати­
ческой и физической географии» академ и ка К раф та, впервы е изданном в
1739 г., а так ж е рассуж ден и я н а эту тему другого русского академ и­
ка — Ф. У. Эпинуса (1724— 1802 гг.). «Вся вода,— пиш ет К р аф т,— к ак об­
текаю щ ая землю в великом множестве, так и содерж ащ ая (ся) в телах,
имею щ их некоторую влаж ность, всегда заклю чает в себе много воздуха,
который, к ак мы у ж е за известное полагаем, от теплоты расш иряется.
И так еж ели воздух в самой малейш ей частице воды от солнечного
ж ар у нагреется и сильно расш ирится, то наконец зделается из нее п узы ­
рек, которой будет гораздо легче воздуха и который напоследок лопнет и
поды мется н а воздух. А понеж е самый воздух чем выш е, тем тоне, то
помянуты й пузы рек поды мается только до такой высоты, где воздух столь
ж е легок, к ак и он; и тут он останавливается. Таким порядком вы ходят
всякие пары , к а к из воды, так и из в л аж н ы х тел» (К раф т, 1764.,
стр. 240).
Редактор второго издани я книги К раф та (1764 г.) академ ик Эпинус
справедливо критикует представление К раф та о процессе испарения, го­
воря, что его рассуж дение «еще не совсем доказы вает подлинное исхож дение паров» (там ж е ). Он не считает, что частица п ара представляет
собой воздуш ны й ш арик, окруж енны й скорлупой из воды, т. е. не раз­
деляет теории, назы ваем ой везикулярной (от латинского vesiculum — пу­
зы р ек), которая имела распространение в X V III в. Он не разделяет м не­
ния, что испарение происходит в результате н агреван и я воздуха, содер­
ж ащ егося в частицах пара, до тем пературы более высокой, чем тем пера­
тура окруж аю щ его их воздуха. Он, к ак и Л е Р уа, сравнивает процесс
испарения с растворением соли в воде или различны х вещ еств в спирте,
оставляя при этом в стороне вопрос о том, «откуда происходит распускаю ­
11
И. А. Ф едосеев
161
щ а я сила»; впрочем, он верно зам ечает, что «в воздухе больше всего
действует перем ена теплоты и стужи» (там ж е, стр. 243).
Он такж е правильно считает, что воздух мож ет быть не менее, а то и
более влаж ен , «когда бывает чист и прозрачен», чем «когда наполнен
бывает туманом и облаками».
У каж ем ещ е н а весьма важ ны е исследования и спарения льда, прове­
денные в 1808— 1809 гг. академиком В. В. Петровым. Его опытами, п ока­
завш ими, что испарение льда происходит и при самы х сильны х морозах,
было объяснено «происхождение различны х водяны х метеоров зимой».
Он вслед за Д альтоном установил зависимость и спарения от «сухости
воздуха», давления воздуха и скорости ветра (Петров, 1821).
В результате у казан н ы х исследований к н ачалу X IX в., к а к отмечает
В. И. В ернадский, «основным достижением с точки зрен и я истории при­
родных вод явилось установление сущ ествования и огромной роли газо­
образной воды в атмосфере и ее отраж ение на всех процессах, идущ их
в биосфере» (В ернадский, IV, 1960, 2, стр. 258).
С испарением, с присутствием в атмосфере водяны х паров связаны
такие метеорологические явления, к а к роса, туман, облака. О них писали
у ж е многие натуралисты древности. В н ачале нового времени причинами
образования облаков и туманов интересовался Л еонардо да Винчи, вы­
сказавш ий по этому поводу ряд верны х мыслей, хотя он разделял пред­
ставления античны х мы слителей о переходе стихий друг в друга, в част­
ности он, к а к у ж е отмечалось, считал возмож ны м превращ ение воздуха в
воду, и наоборот.
Вопрос об образовании гидрометеоров рассмотрен в сочинении Д екар­
та «Метеоры»,, в котором имею тся главы «О ветрах», «Об облаках», «О сне­
ге, о дожде и о граде».
Д екарт правильно считал, что туманы и облака сосгоят из мелких
кап елек воды (а не из пузы рьков, к а к думали многие учены е ещ е в
конце X V III и даж е в н ачале X IX в.) или частичек льда и что как обла­
ка, так и туманы «образую тся лиш ь тогда, когда холод воздуха и обилие
паров действую т вместе в одну сторону» (Д екарт, 1953, стр. 232), причем
пары «сгущ аю тся или в туманы , если близкий к земле воздух очень холо­
ден, или в облака, если он недостаточно холоден, так что они могут
сгуститься лиш ь на большей высоте» (там ж е, стр. 233). Росу Д екарт не­
правильно относил к падаю щ им осадкам, по сущ еству не отличая ее от
дождя.
Н а значение росы в круговороте воды было указан о в 1674 г. Галлеем
в его сообщении, опубликованном в трудах Лондонского королевского
общ ества ’.
У казани е на важ ную роль конденсации паров на холодной поверхности
Зем ли в образовании источников К ей льгак ставит так ж е в заслугу
Ж . К. Д еламетери, автору изданной в 1797 г. книги «Теория Земли»,
благодаря которому теория М ариотта об инфильтрационном происхожде­
нии подземных вод получила ш ирокое распространение.
Однако, к ак отмечает В. И. В ернадский (В ернадский, IV, 2, стр. 259),
правильное представление о процессе образования росы (в развитие мыс­
ли, вы сказанной ещ е в 1751 г. Л е Р уа, что роса вы деляется к ак и злиш ек
насы щ аю щ ей воздух воды благодаря местному охлаж дению ) появилось
только в 1814 г., после опытов английского врача В. У эльса (1757—
1817 гг.). Он показал, что выделение росы — следствие охлаж дения пред1 Эпинус, в связи с упоминанием Крафта о наблюдении Галлеем образования в ноч­
ное время росы на горах о. Св. Елены, замечает: «Не знаю, для какой причины в
подтверждение сего приключения приводят обыкновенно в пример господина Гал­
лея. Что с ним случилось на острове святые Гелены, то весьма часто делается с
астрономами в Европе, то есть, что роса на стекла зрительных труб ложится и бума­
гу смачивает» (Крафт, 1764, стр. 279). Из этих слов Эпинуса следует, что образова­
ние росы считалось явлением очевидным, не требующим ссылки на авторитет от­
дельных наблюдателей.
162
метов по причине теплового лучеиспускания суш и в тропосферу. Из этого
следовало, что источником росы н аряд у с водяны м паром воздуха явл яет­
с я такж е влага охлаж даю щ ихся предметов и ж ивы х организмов. М еж ду
прочим, об этом источнике росы русский ф изик П. И. Страхов писал в
своей книге «К раткое начертание физики», изданной в 1810 г.: «Не без
причины, однако, многие думают, что сия роса (роса, поднимаю щ аяся по
стеблям и ветвям .— И. Ф.) происходит более от испарения самих расте­
ний» (Страхов, 1810, стр. 213).
В самом начале X IX в. достижением гидрометеорологии явилось так­
ж е вы яснение строения и класси ф и кац и я облаков. П ервая классиф икация
облаков, в которой их форма правильно связы вается с вертикальны м
строением атмосферы, была предлож ена в 1802 г. Ж . Б. Л ам арком (1744—
1829 гг.). Почти в то ж е врем я более обстоятельную классиф икацию
облаков, явивш ую ся основой современной их классиф икации, дал англий­
ский метеоролог-любитель Л . Говард (1772— 1864 гг.).
С каж ем здесь ещ е о конденсации невидимого водяного п ара в мелкие
капельки воды, образую щ ие облака. К а к указы вает У. Миддлтон, П. К улье,
проводивш ий в 1875 г. опыты по образованию тум ана в закры той колбе,
впервые обратил внимание на то, что для образования облака необходима
пыль. И сследованиям и Д ж . А йткена (1881 г.) это заклю чение подтверди­
лось. В природе, у к а зал он, ядра конденсации водяного п ара образую тся
благодаря выбросу в атмосферу с морскими брызгами мельчайш их частиц
соляной пыли, а такж е присутствию в атмосфере метеоритной и вулкани­
ческой пы ли и сконденсировавш ихся газов. А. И. Грабовским установле­
но (1952 г .), что Мировой океан способен обеспечить хлоридами всю ат­
мосферу, вы брасы вая в нее с сильными ветрам и свыше 1010 т солей в год.
К концу рассматриваемого периода в научное сознание начинало вхо­
дить и правильное представление о причинах образования дождей. К ак от­
мечает Ч. Л яйель, английский геолог Д ж . Геттон (1726—1797 гг.), автор
опубликованного в 1788 г. труда «Теория Земли», вы сказал правильное
предположение, что «когда два объема воздуха, имеющие различную тем­
пературу и насы щ енны е влаж ностью , см еш иваю тся м еж ду собою, тогда
образую тся облака и дождь. Ибо, вследствие происш едш ей от см еш ения
этих двух влаж н ы х объемов воздуха средней тем пературы , избы ток паров,
первоначально удерж иваем ы й в взвеш енном состоянии теплейш им объе­
мом, вы деляется и если он довольно обилен, то падает в виде дождя»
(Л яйель, I, 1866, стр. 231). Это предполож ение, очевидно, содерж ит в
себе в зачаточном виде идею о взаимодействии воздуш ны х масс холод­
ных и теплы х атмосф ерны х фронтов, развивш ую ся впоследствии в метео­
рологическую теорию.
Д алее следует сказать о проявленном в конце X V II — начале X V III в.
научном подходе к выяснению причин образования ветров, благодаря ко­
торым происходит перенос паров от мест и спарения к местам вы падения
осадков.
А.
Гумбольдт отмечал, что «теория воздуш ны х течений была утверж ­
дена в ее прочны х основных н ачалах тоже до окончания 17-го столетия»
(Гумбольдт, II, 1851, стр. 340), у к а зы в ая при этом на заслугу Бэкон а,
рассмотревш его «направление ветров в их зависимости от тем пературы и:
водяны х метеоров». Но, к а к пиш ет А. X. Х ргиан, несм отря н а то что об­
щ ая система ветров земного ш ара у ж е в X V II в. была известна довольно
хорошо и даж е имелось до известной степени точное, хотя и чисто эмпи­
рическое представление об общей циркуляции атмосферы, даж е ещ е в
X V III в. имели распространение противоречивш ие друг другу представле­
н ия о причинах движ ения воздуха и о связи м еж ду давлением атмосфе­
ры и ветром.
Основа научного взгляда н а причины ветров была залож ена работам и
двух английских учены х — Э. Г аллея и Г. Гадлея. Галлей не только
составил в -1686 г. первую к арту ветров для всех океанов, но и в сочи­
11*
163
нении «Историческое описание пассатов и муссонов» дал в основном науч­
но правильное объяснение причин возникновения и н ап равлений воздуш ­
ны х течений. Г адлей в мемуаре, относящ емся к 1735 г., дал правильное
объяснение пассатной циркуляции.
Н аконец, необходимо отметить, что учреж денны м в 1780 г. М ангеймским метеорологическим обществом была разработана программа наблю ­
дений на метеорологических станциях, п ри н ятая по предлож ению общест­
ва к руководству станциям и различны х государств. Общество обеспечи­
вало станции приборами и получало от них данны е наблюдений, которые
публиковало в так назы ваем ы х «Эфемеридах». В метеорологическую сеть
общ ества входили и три станции России, откры ты е, ещ е задолго до созда­
ния общества, в М оскве, Петербурге и на П ыш менском заводе около
Е катеринбурга. Программой общества предусматривались наблю дения
такж е за влаж ностью воздуха, осадками и испарением. К сож алению ,
М ангеймское метеорологическое общество, явивш ееся первым примером
международного сотрудничества в познании природных явлений, просу­
щ ествовало лиш ь до 1799 г.
Из сказанного следует, что к концу X V III — н ачалу X IX в. получает
почти всеобщее признание взгляд, согласно которому осадки, конденси­
рую щ иеся из водяны х паров атмосферы, принимаю тся за единственный
источник образования стока рек и подземных вод. Вместе с тем на
научную основу ставится исследование многих метеорологических явл е­
ний, связанны х с проблемой круговорота воды в природе (испарение,
влаж ность воздуха, образование гидрометеоров и облаков, вы падение осад­
ков, ветры ).
Д А Л ЬН ЕЙ Ш ЕЕ И ЗУ ЧЕН И Е П РО БЛЕМ Ы .
В Ы Я С Н Е Н И Е Г Л О Б А Л Ь Н О Й С Х ЕМ Ы
И Б А Л А Н С А К РУ ГО В О РО ТА В О Д Ы
ИССЛЕДОВАНИЯ С НАЧАЛА XIX ДО ПЕРВЫ Х ЛЕТ XX В.
Н аблю дениями в рассматриваемы й период были получены новые не­
оспоримые доказательства климатической природы круговорота воды, т. е.
того ф акта, что вы падаю щ их осадков с большим избы тком достаточно для
образования стока рек. Отдельные наиболее ранние наблю дения за водпым реж имом рек или, вернее, за колебаниям и уровн я воды в них, были
н ачаты ещ е в первы х десятилетиях X V III в. 1 (например, на р. Неве у
П етропавловской крепости с 1715 г., н а Эльбе в г. М агдебурге с 1728 г.,
н а р. Сене в г. П ариж е с 1732 г .) . Однако только в н ачале X IX в. и н те­
ресы судоходства н а внутренних водных п утях заставили обратить боль­
ш ее внимание на наблю дения за колебаниями уровней рек. Т ак, в Ф РГ
и Г Д Р лиш ь с 1811 г. имею тся доброкачественные наблю дения за уровнем
воды на судоходцых реках (К еллер, 1965, стр. 74). В России до орган и за­
ции с 1875 г. планомерного изучени я реж им а уровней водомерные наблю­
д ен ия были начаты : н а Н ем ане у г. С м алининкай с 1812 г., н а Волге у
Н иж него Н овгорода с 1820 г., н а К ам е у Д едю хина с 1826 г., н а Д непре
у Л оцманской К ам енки с 1818 г., на Западной Д вине у Д винска с 1816 г.
П озж е были организованы водомерные посты и в других п ун ктах н азван ­
ны х и других рек.
Н акапливались, хотя и очень медленно, такж е данны е об осадках в
бассейнах некоторы х рек.
Ф. Араго одним из первы х сделал прямое сопоставление десятилетних
средних за год уровней Сены в П ариж е и количеств атмосферны х осад­
1 Дошедший до нас самый длинный ряд уровней, имеющий началом 860 год, отно­
сится к Нилу у о. Рода (Каир).
164
ков, по данны м П ариж ской обсерватории за 1739— 1853 гг. (с переры ва­
м и ), и приш ел к выводу, что «в П ариж ском бассейне сухой год должен
представить одновременно минимумы низкой, высокой и средней воды»
(Араго, I, 1866, стр. 324).
Н ачи ная с первой половины X IX в. н а некоторы х реках были изме­
рены расходы воды и сопоставлены с количествами осадков и их бассей­
нах, т. е. определены коэф ф ициенты стока рек.
В работе Е. В. Оппокова «О водоносности в связи с атмосферными
осадками и другими факторам и стока» имею тся следую щие сведения о
таких сопоставлениях (Оппоков, 1916). В 1834 г. Ф. Араго определил
сток Сены в П ариж е в 196 мм, что составляло 1/з вы падаю щ их осадков,
A. Хэмфрейс и X. Аббот, проводивш ие в 50-х годах гидрографические
работы н а М иссисипи, наш ли, что коэффициент стока этой реки состав­
ляет 0,25 ’. И звестны й австрийский географ А. Пенк, сравнивш ий в
1890 г. расходы Д у н ая в устье за период 1862— 1871 гг. с количеством
атмосферны х осадков, вы павш их в Венгрии, которая заним ает больше
половины всей полощ ади бассейна Д уная, установил, что коэф ф ициент
стока реки за указан ное десятилетие колебался от 0,2 до 0,4.
Весьма интересной яви лась опубликованная в 1892— 1893 гг. в СШ А
работа Ф. X. Н ью эля «R esults of stream s m easurm ents» («Р езультаты
изм ерения стока»), в которой он наглядно показал прямую связь меж ду
стоком и осадками, изобразив распределение их по территории СШ А в
виде изолиний средних значений.
А. П енк писал в 1896 г., что «карта атмосферны х осадков в бассейне
реки есть в то ж е врем я и карта речного стока в нем» (см. Оппоков,
1916). В опубликованной в 1898 г. статье «П отамология к а к отрасль
физической географии» А. П енк у к а зал такж е на то, что по его исследова­
ниям и исследованиям его учеников величина коэф ф ициента стока следует
за осадками.
С вязь уровней р ек и озер и метеорологических элементов н аш ла такж е
подтверж дение в выш едш ем в 1890 г. труде немецкого ученого Э. Б ри кнера «К олебания кли м ата с 1700 г.» В этом труде Б ри кн ер не только
показал у казан ную связь, но и установил сущ ествование периодических
колебаний клим ата, а значит, и водности рек. Вспомним, что ещ е
B. Н. Т атищ ев, а затем и академ ик Г. В. К раф т отмечали определенную
цикличность в и зм енениях кли м ата с приблизительной продолж итель­
ностью циклов в 30—35 лет. Б ри кн ер на основании обработки многочис­
ленны х метеорологических и гидрологических материалов приш ел к выво­
ду о чередовании во времени холодных и обильных осадками (влаж ны х)
периодов с периодами теплыми и сухими (бедными осадкам и), причем
средняя с 1700 г. продолж ительность периодов, считая от максим ум а до
м аксимума или от миним ума до минимума, оказалась равной примерно
35,5 годам. По Б ри кн еру, в X IX в. холодными и влаж ны м и были периоды
1806— 1815, 1841— 1855 и 1871— 1885 гг., а теплыми и сухими — периоды
1820— 1840 и 1856— 1870 гг.
В России, к а к это видно из предыдущ его текста, мысль об атмосфер­
ном происхож дении и питании рек уж е в конце X V III в., так ж е к ак и в
странах Запада, была преобладаю щ ей в научной литературе, касавш ейся
этой темы.
Во второй половине X IX в. и в самом начале X X в., когда благодаря
метеорологическим наблю дениям, получивш им с середины X IX в, зам ет­
ное развитие (вспомним, что в 1849 г. была организована Г л авн ая ф и зи ­
ч еская обсерватория), и изм ерениям стока на ряде круп н ы х рек появи­
лась возможность сопоставления стока с осадками, русскими учены ми
1 Американский океанограф М. Мори определил в те ж е годы, что Миссисипи выносит
в океан 107 куб. миль воды в год при количестве осадков в ее долине 620 куб. миль
В год, откуда коэффициент стока равен 0,17 (Мори, 1869).
165
так ж е были опубликованы серьезны е исследования, убедительно подтвер­
дивш ие прямую зависимость речного стока от атмосферны х осадков.
Больш ое научное значение имела работа М. А. Р ы качева «К олебания
уровня воды в верхней части Волги в связи с осадками» (1892). Свои
исследования М. А. Р ы качев производил в связи с просьбой судовла­
дельцев, обращ енной к Главной ф изической обсерватории, об организации
служ бы предсказаний уровней воды в реках. Н а построенных им для
Волги в Твери, Ры бинске, Костроме, Н иж нем Новгороде и В ерхнем Услон е совмещ енных граф и ках колебания уровней в реке в многоводном
1888 г. и колебания в течение года осадков зависимость уровней воды
от осадков оказалась вполне явственной.
Зависимость стока от клим атических факторов, преж де всего от осад­
ков, была неоспоримо д оказана и в трудах крупного русского клим ато­
лога Е. А. Гейнца. Т ак, в опубликованной в 1898 г. работе «Об осадках,
количестве снега и об испарении на речны х бассейнах Европейской Рос­
сии» Гейнц утверж дает, что «реки являю тся результатом большего или
меньш его количества вы падаю щ их осадков» (Гейнц, 1898, стр. 2) и что
«величина п итани я рек есть ф ун кц ия разности количества осадков и ис­
парения» (там ж е, стр. 4 3 ). В монографии «Водоносность бассейна вер­
ховьев Оки в связи с осадками» (1903) Е. А. Гейнц устанавливает, что
коэффициент стока для верховьев Оки, по данны м за 1884— 1899 гг.,
и зм ен яется в пределах от 0,12 до 0,30. В своем труде «Днепр и его бас­
сейн» (1901) Н. И. М аксимович, используя данны е о стоке реки за
1870— 1896 гг., находит, что коэффициент стока Д непра выш е К иева рав­
н яется 0,353 (по вы числениям Е. А. Оппокова, произведенным позж е, он
о к азал ся меньш е — 0,242).
К рупны й русский гидролог Е. В. Оппоков (1869— 1938 гг.) посвятил
исследованию проблемы зависимости стока рек от клим атических условий
ряд ценны х работ, первой из которы х была н ап исан ная им глава о гидро­
метрических исследованиях Западной экспедиции по осуш ению болот в
выш едш ем в 1899 г. очерке работ этой экспедиции. И в этой и в ряде
последую щ их работ Оппоков убедительно показы вает прямую зависимость
от осадков к а к абсолютных, так и относительных значений стока. Н а
рис. 30 воспроизводятся составленны е Е. В. Оппоковым совмещ енные
граф ики колебаний осадков, потери осадков и стока в бассейне р. Д непра
выш е г. К иева за 1876— 1908 гг. Этот рисунок взят из 2-го тома выш ед­
шего в 1904— 1913 гг. капитального труда Е. В. Оппокова «Реж им речного
стока в бассейне верхнего Д н епра (до г. К иева) и его составны х частях».
В ыдаю щ имся вкладом в разработку теории физической географии, ос­
нов климатологии и гидрологии и, в частности, в изучение проблемы
круговорота воды явились труды известного русского ученого А. И. Воей­
кова (1842— 1916 гг.).
Н азванн ы е выш е предш ествовавш ие обобщ ениям А. И. В оейкова ис­
следования зависимости стока рек от осадков получили в его трудах
глубокое объяснение, а последую щ ие работы, посвящ енны е этой пробле­
ме, доставили новые д оказательства научной обоснованности его выводов.
В 1884 г. был опубликован ф ундам ентальны й труд А. И. Воейкова
«К лиматы земного ш ара, в особенности России». В нем он обобщил
имевш иеся к тому времени достиж ения метеорологии и гидрологии и
свой многолетний научны й опыт, вы сказал и развил много глубоких и
оригинальны х новаторских идей.
Р ассм атри вая важ нейш ие ф акторы клим ата, он н аряд у с солнечной,
радиацией и ц иркуляцией воздуха отводит первостепенное значение
так ж е атмосферной влаге. А. И, Воейков подробно исследует все стадии
влагооборота, отводя отдельные главы влаж ности воздуха, испарению ,
облачности, водным осадкам, рекам и озерам.
В главе о водных осадках Воейков говорит, что он смотрит н а них,
к а к «на противоположность исп арен и я в круговороте воды н а земном
166
4
мм
600
/Ч ч
мм
- 500 У
оса с/пи (^января-з)день £0#}
/ \
11
Ч * * !5
w l|
* Потеря атмоарер№ /& осаднов
р§81
350 Щ*
%
1||
250 “
-
££>?>
§<к ^
150 c^-v.
'Ъ
II
II
{Q cO cO cO tO c*iC5S ftO c> } ^ {S}SJ}(i j ^ C:Ti^3c>5^S(^>t:>ic:>} c*5c>)^5cJ } ^
II
II
IИ I
II
II
II
II
II
II II
II М
I
I
II
I!
II
II
II II
II
II
'II
II
II II
V . V . V . - V V . V . V . V . V . V . V . V . ^ ^ ^ ^ ^ V V - V . V . V . V V . V V V V
<§>
I!
Nv
Р и с . 30. Совмещенные графики колебаний осадков, потери осадков и стока в бас­
сейне р. Днепра выш е г. Киева в 1876—1908 гг.
ш аре». Соотношение м еж ду этими противоположными процессами столь
сущ ественно, что именно оно определяет собой густоту речной сети и
реж им р ек и озер. Это краеугольное полож ение гидрологии А. И. Воейков
ф ормулирует в следую щ их словах: «При прочих равны х условиях, страна
будет тем богаче текучими водами, чем обильнее осадки и чем менее
испарение к а к с поверхности почвы и вод, так и растений. Т аким обра­
зом, реки мож но рассм атривать к а к продукт клим ата. В странах малоис­
следованны х, где нет дож демерны х наблю дений или их число недоста­
точно, реки дают у казан и е на обилие осадков, а изменение их уровня —
н а время, когда осадки обильнее, и обратно
(Воейков, I, 1948,
стр. 243) *.
А. И. Воейкову принадлеж ит первый научно обоснованный расчет
водного баланса К аспийского моря. В расчете В оейкова зам ечательно
то, что он на основании очень скудны х данны х получил близкую к дей­
ствительности величину притока речны х вод в К аспий, приняв его рав­
ны м 388 км3 в год. В н астоящ ее врем я он приним ается равны м примерно
324 кмг в год. Н а основании уравн ен и я водного баланса Воейков полу­
чает испарение с моря равны м 1085 мм в год, что такж е оказалось близ­
ким к истине. «Я думаю ,— зам ечает В оейков,— что, несмотря н а неполную
точность цифр, послуж ивш их мне для этого вывода, они дают более вер­
ное понятие об испарении с поверхности К асп и я, чем те, которые можно
было получить из наблю дений над испарителем» (там ж е, стр. 594). От­
метим, что гидрограф Н. М. Ф илиппов в своей статье «Об изменении
у р о в н я К аспийского моря», опубликованной в 1890 г., хотя и говорит о
балансе К асп и я к а к разности притока в него речны х вод и и спарения
с его поверхности, но ту т ж е зам ечает, что «это одно приблизительное
соображение». П ри этом свое единственно правильное объяснение изме­
нений уровня Каспийского моря соотнош ением м еж ду притоком и испа­
рением он назы вает «смелым предположением» (Ф илиппов, 1890, стр. 44).
Во второй половине X IX в. делаю тся первые попы тки определения
составляю щ их баланса круговорота воды для земного ш ара в целом.
Мы у ж е говорили о подсчетах годового стока рек, произведенны х
Р иччиоли и Бю ффоном и давш их весьма преувеличенны е результаты .
11 Отметим, что еще М. Мори называл реки «огромными казенными мерами дождя»
(Мори, 1869, стр. 72).
167
Определение стока рек земного ш ара с приемлемым приближ ением к
действительности было произведено (ранее 1867 г.) К. Джонстоном.
В своих подсчетах он исходил из количества осадков, вы падаю щ их на
суше, приним ая определенную величину коэф ф ициента стока. Он получил
сток равны м 64 тыс. км3 в год.
Э. Реклю , находя ц иф ру Д ж онстона преувеличенной, произвел в 1867 г.
подсчет стока, исходя из ф актических данны х о расходах 26 крупны х
рек земного ш ара, бассейны которых составляю т почти Vs площ ади
периферических (т. е. имею щ их сток в океан) областей суши. Суммарный
расход этих рек он наш ел равны м 185 тыс. м 3/с е к , а расход всех рек
со стоком в океан — близким 950 тыс. м?/сек. Следовательно, по Реклю ,
сток воды в океан составляет около 31 тыс. км 3 в год, т. е. в 2 р аза
меньш е, чем по Д ж онстону (R eclus, 1870, 1870, стр. 495). О пределяя в
«К лиматах земного ш ара» объем речного стока, А. И. Воейков считал его
преувеличенны м к а к у Д ж онстона, так и у Реклю (Воейков, 1948,
стр. 251). По поводу подсчета Реклю он зам ечал, что общий расход рек,
для которы х не имелось ф актических данны х о стоке, долж ен быть принят
не пропорциональны м водосборной площ ади этих рек, а значительно мень­
шим. Определив разм ер годового стока рек равны м 16,8 тыс. км3 (исходя
из 600 тыс. м?/сек среднегодового расхода), он допускал, что и в его
подсчете имеется преувеличение. Н а самом ж е деле А. И. Воейков
ош ибался в сторону ум еньш ения стока по сравнению с принимаемым
ныне объемом примерно в 2 р аза *. О бъясняется это тем, что отнош е­
ние объема стока к осадкам на поверхность суш и Воейков прини­
мал равны м всего 20% , тогда к а к по современным данны м коэф ф ициент
стока близок к 7зВ 1887 г. Д ж . М еррей по данны м о расходах больш их р ек земного
ш ара определил общий сток рек равны м 25 тыс. км 3 (Меггау, 1887).
Постепенно уточнялись сведения и о количестве вы падаю щ их н а Зем ­
ле осадков.
По расчетам А. Гумбольдта, высота слоя дождевых осадков в течение
года составляет: под экватором 244 см, на ш ироте 45° 74 см, а н а ш иро­
те 60° только 43 см,
Э. Л енц, считая возмож ны м принять к а к среднее для всего земного
ш ара высоту слоя дож дя, выпадаю щ его в П етербурге в течение года,
а именно 1,5 фута, т. е. 457 мм, наш ел (Л енц, 1851, стр. 111), что годо­
вое количество осадков на Земле равн яется 238 тыс. кмъ. В книге Л ен ц а
впервы е в русской литературе появляется «К арта для п оказан и я распре­
деления дож дя по земной поверхности», н а которой более влаж н ы е области
имеют более темный цвет (без обозначения величин о сад к о в).
Затем мож ет быть н азв ан а опубликованная в 1860 г. в немецком ж у р ­
нале « P eterm anns M itteilungen» карта осадков н а всей поверхности зем­
ного ш ара (без у к а зан и я их значений, а лиш ь с качественной х аракте­
ристикой девяти зон ), которая н аряд у с другими данны ми об осадках,
распределении давлений и ветров позволила Воейкову в статье «Ат­
м осф ерная ц иркуляц ия, распределение атмосферного давления, ветров и
осадков по поверхности земного ш ара» (1874 г.) дать первые обобщ ения,
касаю щ иеся связи осадков с атмосферной ц иркуляцией. С вязь осадков с
циркуляционны м и процессами, с циклонам и и антициклонам и н аш ла так ­
ж е обоснование в опубликованной в 1894 г. статье В оейкова «Круго­
вращ ение воды в природе, осадки и испарение».
С пустя еще четверть века накопивш иеся м атериалы позволили ам е­
риканском у метеорологу Э. Л ум ису впервы е дать к арту осадков только
для сутпи (Loom is, 1882— 1883). Д ж . М еррей, подсчитавш ий по этой карте
(1887 г.) среднюю величину годовых осадков, наш ел, что она равна
840 мм (для всей суш и, без разделени я ее на области со стоком и без
с т о к а ).
1 Если число 16,8 исправить на 18,9, так как 600 тыс. л(3/се«Х31,5Х106=18,9 тыс. кмК
168
М ировая кар та с показанием количества осадков (дож дя и снега) на
суше по пяти градациям (менее 25 см, 25—60, 60— 100, 100— 150, более
150 см) и с выделением 14 областей, различаю щ ихся распределением
осадков по временам года, дана Воейковым в книге «К лиматы земного
шара». Ч то касается осадков н а океанах, то Воейков пиш ет: «На море
были лиш ь немногие попы тки изм ерить количество падавш ей воды, и мы
об этом явлении н а морях знаем чрезвы чайно мало, чтобы не сказать
ничего» (Воейков, I, 1948, стр. 700).
Распределение осадков н а океанах в первом приближ ении было дано
на карте, составленной А, Зупаном и опубликованной в 1898 г. в «Peterm an n s M itteilungen». Тогда ж е была составлена им и карта распределения
осадков на м атериках, с градациями: менее 25 см, 25—50, 50—75, 75— 100,
100—200, более 200 см; н а этой карте наибольш ее количество осадков
хорошо совпадало с областями низкого атмосферного д авления и областя­
ми горного рельефа.
Н аконец, что касается и спарения с континентов и океана, то к кон­
цу X IX в. сведения об этом были ещ е более ограниченными, чем све­
дения о стоке и осадках, что объясняется большой трудностью измерения
их, особенно н а море.
И, однако, несм отря на указан ную ограниченность гидрометеорологи­
ческих данны х, накопленны х к концу X IX — н ачалу XX в., именно в это
время появляется серьезная обобщ аю щ ая работа Э. Б ри кн ера, в которой
впервые была предлож ена схема круговорота воды на земном ш аре и
даны количественны е значения элементов баланса этого крутоворота.
С татья Б р и кн ер а «Б аланс круговорота воды на Земле» была опубликова­
н а в 1905 г. в русском ж урн але «Почвоведение». В этой статье Б ри кнер писал: «Круговорот воды на земном ш аре соверш ается двояко. С по­
верхности морей происходит испарение воды, пары сгущ аю тся в атмосфе­
ре в облака и частью выпадаю т в виде осадков на море же, т. е.
возвращ аю тся в океан непосредственно. Это — малы й круговорот воды.
Но часть водяны х паров переходит н а суш у и вы падает только здесь на
землю; поскольку эти осадки снова не испаряю тся, они поступаю т через
реки в море, соверш ая таким образом большой круговорот воды». В ба­
лансе круговорота воды, составленном для среднего года, долж ны быть
учтены следую щ ие величины (в обозначениях Б р и к н е р а ): годовое коли­
чество испарения с океанов и морей — F m; годовое количество осадков
над океанами и морями — R m; годовое количество водяны х паров в атмо­
сфере, переходящ их с океанов н а суш у,— В т; годовое количество испаре­
н ия с суш и — У,; годовое количество осадков н а суше — Rr, годовое
количество водяны х паров в атмосфере, переходящ их с суш и н а океа­
н ы ,— А ; годовое количество воды, приносимое рекам и в океан ,— F.
П риняв за исходное полож ение, что общее количество влаги на Земле
остается постоянным и, следовательно, количество воды, поступаю щ ей с
океана на сушу, возвращ ается в океан «не уменьш енны м и не увели­
ченным», Б рикнер вы разил баланс круговорота воды в следую щ их р а­
венствах:
= Vm — Dm +
= V m — (D m — D{) = V m — F;
R t = Vl + Dn - D l = Vl + (Dn - D l) = V l + F..
П ри этом три величины в уравн ен иях были приняты к ак приблизи­
тельно известны е: это — количество осадков на суш е (R I), испарение с
океанов и морей ( F m) и объем речного стока (F ). Д ругие величины
получались из уравнений.
Б ал ан с глобального круговорота воды был представлен Э. Брикнером
данными табл. 26.
В еличину осадков на суш е ( R t) Б ри кн ер принял по вычислениям
М еррея (1887 г.), произведенным н а основании карты осадков Л ум иса
169
Т а б л и ц а 26. Баланс круговорота воды на Земле, по Э. Брикнеру
Г о д о вая вел и ч и н а
О бласти и эл ем ен ты б ал ан са
А. Вся земля (510 млн. км2)
Испарение с моря
Испарение с суши
Осадки на суше и на море
В. Океаны (366 млн. км2)
Испарение с моря
Количество водяных паров, переходящих
на сушу (netto) *
Осадки на море
В. Периферические области сумм
(114 млн. км2)
Поступление паров с моря (netto)
Испарение с суши
Осадки в периферической части суши
Г. Области, не имеющие стока
(30 млн. км2)
Испарение с бессточных областей
Осадки в бессточных областях
* Т. е. р азн о с ть м е ж д у к ол и чеством во д я н ы х паров
тыс. км3
см
%
384
97
75
19
80
20
т г*
481
94
100
384
25
105
7
100
7
359
98
93
25
87
22
76
29
100
112
98
129
10
33
100
10
33
100
п ерех о д я щ и х с м оря н а су ш у и с суш и
н а м оре.
(1883 г.). Объем стока он такж е в зял по вычислениям М еррея по данным
о расходах 33 больших рек земного ш ара. Причем Б рикнер считал, что
точность этого вы числения находится в пределах ± 5 0 % . Обе эти величи­
ны вскоре же, в 1906 г., были уточнены учеником Б ри кн ера Р. Ф рицш е
Подсчитав осадки н а суше по более полной карте А. Зуп ан а, Ф рицш е
наш ел их равными 111 940 ± 160 км3, причем 101450 кмг относятся к ч а­
стям суш и со стоком (117 млн. км2) и 10 490 км 2 к частям суш и без
стока (32 млн. км2). Определение величины стока Ф рицш е произвел на
сновании данны х о расходах 52 различны х рек и принял его равны м
30 640 км3. И спарение с океана Б ри кн ер подсчитал, воспользовавш ись
данны м и об испарении с прудов и озер всего в 27 п унктах на различ­
ны х ш иротах.
Схема Б р и кн ера правильно отображ ает в основном сущ ность влагооборота, его звенья, хотя и вы звала зам ечания. Т ак, А. И. Воейков писал
в статье «И спарение и осадки на морях и причины большей солености
А тлантического океана по сравнению с другими океанами», что исклю че­
ние из круговорота центральны х частей суши, не имею щ их стока к морю,
яв л я е тся неправильны м. «К уда ж е ,— спраш ивает Воейков,— девались
реки бассейнов без стока к океану? Больш инство этих стран очень сухи,
ж их реки не имеют много воды, но в бассейны двух величайш их соленых
озер, К асп и я и А рала, текут могучие реки, эти бассейны не отделены
горами от А тлантического океана, морей Балтийского, Средиземного и
Черного, и пары с этих водоемов, конечно, доходят до К аспийского и
А ральского бассейнов» (Воейков, II I , 1952, стр. 478). Воейков такж е писал
1 Реферат его статьи, составленный Е. В. Оппоковым, см. в ж урнале «Почвоведение»
(1907, т. 9, № 1 - 4 ) .
170
в 1894 г.: «К ак вели ка доля океана и материка, иначе сказать, какое коли­
чество паров получает воздух внутри м атерика из того и другого источ­
ника, мы, конечно, точно не знаем.
Несомненно лиш ь одно: в полосе преобладаю щ их западны х ветров, ко­
торые доходят летом по крайней мере до Енисея, чем далее на восток,
тем меньшее количество водяны х паров воздуха принесено непосредст­
венно с океана и тем больше материкового происхож дения, т. е. проис­
ходит от испарения с поверхности почвы, растительности и внутренних
вод материка» (там ж е, стр. 450). М нение о большой зависимости осад­
ков н а суш е от местного испарения в 1898 г. было вы сказано такж е
известным немецким географом А. Зупаном (см. К аминский, 1925).
Н а мнение В оейкова ссы лался Э. Брикнер, когда он н а М еж дународ­
ном географическом конгрессе в 1899 г. «старался привести доказатель­
ства», что осадки на суше в значительной мере образую тся из местных,
материковы х паров, а затем, в своей схеме, пош ел ещ е «дальше в наме­
ченном ходе мысли». Б рикнер писал: «Д оставляемый океаном водяной
пар в водном хозяйстве суш и играет роль оборотного капи тала, кото­
рый много раз успевает обернуться, преж де чем вернется снова в океан.
У плата океану этого капи тала, вероятно, в малой лиш ь части соверш ает­
ся через атмосферу в виде водяного пара, большею ж е частью происхо­
дит при посредстве рек» (Бри кн ер, 1905).
Н адо сказать, что, к ак установлено позж е, абсолютные количества вла­
ги, переносимой атмосферой с моря на суш у и с суш и н а море, гораздо
больше, чем речной сток. О. А. Дроздов считает, что в умеренны х ш иро­
тах адвекция водяного п ара над суш ей превы ш ает количество выпадаю ­
щ их осадков для Е вразии н а 10—20% , а для Северной Америки — на
35% (Дроздов, 1959, стр. 2 ). Следовательно, мнение Б ри кн ера, что основ­
н ая масса переходящ их на суш у с океана водяны х паров расходуется
на осадки в периф ерической части суш и и уравновеш ивается речным сто­
ком, а больш ая часть осадков образуется в результате неоднократного
и спарения местной влаги, неправильно.
П ризнание того, что сток рек обязан только дождевым и снеговым
осадкам, ещ е не реш ало вопроса об источнике питани я подземных вод.
П. Перро, один из первы х авторов теории атмосферного п итани я рек, к а к
и другие исследователи того времени, не считал, что и подземные воды
происходят от атмосферны х осадков, инф ильтрую щ ихся в грунт. Он, к ак
и Сенека, считал, что дож девая вода не может проникать в почву и
грунт на значительную глубину. И хотя ещ е в конце X V II и начале
X V III в. Э. М ариоттом и А. В аллисниери были приведены доказательст­
ва дождевого п итани я подземных вод и в X IX в. инф ильтрационная
теория была п ризнана подавляю щ им большинством ученых, в течение
этого века по вопросу о генезисе подземных вод не р аз возникали дис­
куссии.
К ак ни странно, но в н ачале века, говорит К. К ейльгак, н аш елся уче­
ный, который снова выш ел н а защ иту представлений К еплера о «жизнен­
ной функции» Земли (К ейльгак, 1935, стр. 60). Этим учены м был немец­
кий геолог X. К еферш тейн, и здатель ж урн ал а «Герм ания в геологическом
отнош ении».
В 1821 г. он выступил в Обществе естествоиспытателей в г. Галле с
докладом, который он в 1827 г. н ап ечатал в своем ж урн ал е под н азвани­
ем «Опыт новой теории источников, в частности соленых». Кеферш тейн,
ссы лаясь на Сенеку и А гриколу, а так ж е н а опыт садовников и земле­
дельцев, утверж дает, что вода не м ож ет проникать в почву глубж е не­
скольких футов. Б у д ь наоборот, говорит он, моря, озера, реки давно
долж ны бы были исчезнуть в зем ны х недрах. Он отвергает так ж е воз­
можность питани я подземных вод морями или каким-либо неисчерпае­
мым водным бассейном, находящ им ся в глубинах Земли. Н о если ни ат­
мосфер н ье , ни морские воды не могут быть источниками подземных вод,
1 7 1
то остается предполож ить, что они возникаю т в месте своего выхода на
земную поверхность, причем в том количестве и с теми свойствами (тем­
пература, п рим еси ), которые нами наблю даются. К а к это происходит?
К еф ерш тейн старается доказать, что все горные породы обладают спо­
собностью впиты вать воздух и, л и ш ая его кислорода, вы делять из себя
«испорченный воздух», воду, углекислоту и другие газы . П ри этом об­
разование воды вовсе не явл яется химическим процессом, а должно рас­
см атриваться к а к явление, вызываемое таинственной силой, одинаково
присущ ей к а к животны м и растениям , так и исполинскому телу Земли.
Тот ф акт, что расход источников непостоянен, объясняется усилением
или ослаблением деятельности органов Земли, а отнюдь не изм енениями
в количестве атмосферны х осадков, которые, наоборот, сами зави сят от
изменений во внутренней, более обширной, чем внеш няя, атмосфере.
В то время не было окончательно отброшено и другое фантастическое
мнение о связи бьющих из земли клю чей с находящ им ися в глубоких
недрах огромными водными резервуарами. Это мнение особенно ож и вля­
лось в периоды больших наводнений. Так, когда в конце октября —
начале ноября 1824 г. почти вся Г ерм ания испы тала исклю чительно боль­
шое повыш ение уровня воды в реках, появление огромной массы воды в
короткое врем я объясняли вытеснением ее из внутризем ны х резервуаров
в результате каких-то геологических явлений. Но, к а к пиш ет Э. Л енц,
в то врем я «нигде не было наблюдаемо ни малейш их следов поднятия
или пониж ения поверхности Земли» (Л енц, 1859, стр. 8 8 ). С другой
стороны, продолж ает он, тогда ж е немецкий метеоролог Ш юблер изм ере­
ниям и и подсчетами показал, что причиной наводнения были сильные
дожди, вы павш ие ■в июле и августе и возобновивш иеся в октябре. Л енц
считал, что и вода клю чей есть вода атмосферная.
В середине X IX столетия Эли де Бомон, р азви вая идеи М ариотта,
«построил свою яркую и законченную теорию странствования воды в Зем ­
ле и на ее поверхности» (Ф ерсман, 1914), согласно которой н аряд у с
внеш ним круговоротом сущ ествует связанны й с ним внутренний кругово­
рот воды, в котором участвует та часть атмосферной и морской воды,
которая просачивается в земные недра.
Однако другой крупны й ф ранцузский учены й — Ж . Б абине в очерках
и научны х наблю дениях, опубликованных в 1855— 1863 гг., вновь отри­
цал возможность атмосферного п итани я подземных вод. А мериканский
учены й Г. М арш , возраж ая ему, приводил доказательства в пользу мне­
ния, что «подземные резервуары и течения, а такж е и клю чи получают
свои воды преимущ ественно через просачивание» (М арш , 1866, стр. 455).
Но наиболее реш ительно против инфильтрационной теории образова­
н и я подземных вод вы ступил в 1877 г. австрийский инж енер О. Фольгер (Volger, 1866). Его отрицание этой теории основывалось все н а тех
ж е доводах, которые приводились и его предш ественникам и, а именно,
что атмосферные осадки не проникаю т глубоко в грунт и что в противном
случае не сущ ествовало бы рек, озер и морей. Он вы двинул свой вари­
ант конденсационной теории образования подземных вод, согласно кото­
рому вода проникает в грунт только в парообразном состоянии вместе с
воздухом и конденсируется в ж идкость вследствие разности тем ператур
н а поверхности и н а некоторой глубине, особенно летом, когда эта р аз­
ность бы вает большой.
В ыступление Ф ольгера наш ло и сторонников, и противников. П о­
скольку среди последних находились такие авторитеты , к а к Ю. Ганн и
М. Вольни, а доказательства Ф ольгера носили ум озрительны й характер,
дискуссия оказалась не в пользу его теории. С одерж ащ аяся в теории
Ф ольгера раци ональн ая мысль о конденсации в холодны х порах грунтов
паров атмосферы получила опытную проверку лиш ь спустя более 30 лет
в исследованиях А. Ф. Л ебедева и др. И нф ильтрационная теория про­
исхож дения подземных вод осталась непоколебленной.
172
Ч то касается появивш ейся в конце X IX в. гипотезы Э. Зю сса об об­
разовании подземных вод за счет вы деления ювенильной воды из магмы,
то о ней достаточно сказано выш е, в разделе о происхож дении воды н а
Земле.
Т аким образом, исследования проблемы круговорота воды в рассмат­
риваемый период заверш аю тся неоспоримым подтверж дением правильно­
сти взгляда об атмосферном питании рек и подземных вод, выработкой
глобальной схемы влагооборота и определением количественны х значе­
ний его баланса.
ИССЛЕДОВАНИЯ XX в.
B' течение прош едш их десятилетий X X в. продолжалось уточнение ко­
личественной оценки элементов водного баланса земного ш ара, изучение
физической сущ ности и механизм а процессов испарения и образования
осадков, связи м еж ду балансам и тепла и влаги н а земной поверхности,
вы яснение связи м еж ду водами биосферы.
Мы остановимся на исследованиях, имевш их непосредственное отно­
ш ение к проблеме круговорота воды и элементам его баланса на зем­
ном ш аре в целом.
В 1909 г. В. М ейнардус в работе «О круговороте воды» определяет
повторяемость и продолж ительность круговорота. П риним ая испарение на
земном ш аре, по Ф рицш е, равны м 465 ООО км3 и определив количество
влаги в атмосфере в 12 300 кж3, он находит, что влагооборот на Земле
долж ен повторяться в течение года 38 раз (465 000 : 12 300), т. е. водя­
ной пар, находящ ийся в атмосфере, соверш ает свой кругооборот за
10 дней (M einardus, 1911). Но, к ак зам ечает Р. К еллер (1965), этот
кругооборот п ротекает интенсивнее, поскольку в образовании осадков
участвует лиш ь часть атмосферы, т. е. не все содерж ащ иеся в ней водя­
ные пары.
Ц енны м вкладом в изучение элементов водного баланса явились рабо­
ты другого немецкого метеоролога — Г. Вюста. В> работе 1920 г. им дана
картина распределения осадков на всем земном ш аре, а такж е произведе­
но сопоставление их с испарением по отдельным ш иротным зонам к а ж ­
дого из полуш арий (W ust, 1920).
В 1930 г. английские метеорологи К. Б рукс и Т. Х ент опубликовали
наиболее полную сводку им евш ихся к тому времени сведений об осадках
на суше и в Мировом океане. Осадкам на Индийском и Тихом океанах
в 1933 г. была посвящ ена работа немецкого гидролога С. Ш отта. Вычер­
ченны е им карты изогиет п оказали вполне очевидную связь распределе­
н и я осадков на больших океанических просторах с общими закономерно­
стями атмосферной циркуляции. Все упомянуты е работы явились
основанием для обобщающего исследования по водному б алан су Земли,
опубликованного в 1934 г. В. М ейнардусом (M einardus, 1934). Основные
черты и особенности новой карты осадков подробно рассмотрены в рабо­
те А. В. Вознесенского (1938), и мы приведем из нее основные данные.
А. В. Вознесенский, рассм атривая карту В1. М ейнардуса, отметил ряд осо­
бенностей в распределении осадков на земном ш аре. Мы остановимся на
них, поскольку они в основном подтверж дены и последующ ими исследо­
ваниями:
1) ось наибольш их осадков почти совпадает с экватором; в наиболее
теплом Индийском океане она смещ ена к югу приблизительно до 7 —
8° ю. ш.;
2) в Тихом океане она резко смещ ена н а север, примерно н а 6 —
7° с. в.;
3) области наибольш их по площ ади осадков приходятся на обильную
больш ими островами пограничную часть Тихого и Индийского океанов.
Усиленное выпадение осадков в этой приэкваториальной полосе, меж ду
173
90 и 150° в. д., очевидно, объясняется встречей воздуш ны х течений раз­
личны х тем ператур;
4) А тлантический океан по характеру распределения осадков ближ е
всего прим ы кает к Тихому — здесь ось наибольш их осадков располож ена
приблизительно около 5° с. ш. Вдоль этой полосы тян утся области приэк­
ваториальны х осадков к а к на западном берегу А фрики, так и н а восточ­
ном берегу А мерики;
5) н аряду с такой симметрией в распределении областей больших
осадков в приэкваториальны х ч астях всех трех океанов имеется симмет­
р и я и в располож ении центров несколько меньш их, но все ж е значи­
тельны х осадков (свы ш е 100 см). Они намечаю тся лучш е всего по за ­
падны м берегам А мерики, в Тихом океане, м еж ду 46 и 60° с. ш. и меж ду
37 и 53° ю. ш. до оконечности Ю ж ной Америки;
6) указан ны е выш е области усиленны х осадков, к а к и области умень­
ш ения их, совершенно совпадаю т с тем н основными ш иротными зонами,
которые намечаю тся схемой главны х ветровых систем, так назы ваем ы х
планетарны х. Главную роль в этом случае играют ветры вдоль экватора.
Н а самом экваторе наблю дается у зк а я полоса затиш ья. По обе стороны
ее вращ ением Зем ли вы зы ваю тся параллельны е экватору области восточ­
ны х воздуш ны х течений. По мере возрастания и х устойчивости усили­
вается воздуш ная тяга, и н а западны х участках этой полосы ураганы ,
тайф уны и прочие ветры вызы ваю т усиленное выделение влаги. По мере
приближ ения к западны м берегам Тихого и А тлантического океанов пути
этих течений поворачиваю т преимущ ественно н а север. В силу разностей
тем ператур м оря и суш и вы деляю тся осадки и в см еж ны х полосах моря.
Эти области приэкваториальны х осадков отличаю тся своей мощностью.
Прилегаю щ ие по обе стороны от экватора довольно симметрично располо­
ж енны е в пределах ш ирот от 10 до 30° области осадков указы ваю т на
значительное разреж ение дождевой деятельности у зап адн ы х берегов кон­
тинентов. Н аличие в этих ш иротах огромных пространств, бедных осад­
ками, целиком объясняется энергичной деятельностью пассатны х вет­
ров, особенно усиливаю щ ихся в периоды летнего нагрева земной поверх­
ности.
Такое объяснение причин чередования областей больш их и малы х
осадков по берегам океанов, пиш ет далее А. В. Вознесенский, само со­
бой понятно. Гораздо сложнее распределение осадков внутри континен­
тов, зависящ ее в общем не только от контраста тем ператур воды и суш и,
но и от орографических особенностей континентальны х массивов. Особен­
но хорошо прослеж ивается это взаимодействие по Евразии.
Сравнительно богато орош енные И рлан дия и Н орвегия представляю т
значительны й контраст с соседними восточными окраинам и Бри тан ски х
островов и Ш веции. Т ак ж е резко падает количество осадков и н а И бе­
рийском полуострове по мере удален и я от берегов океана н а восток.
Но н а континенте при переходе от Н ормандии к А льпийской горной стра­
не и далее при переходе от Б ал к ан через Ч ерное море до К олхиды осад­
ки столь ж е резко увеличиваю тся, с тем чтобы в окрестностях К асп и я
сойти до ничтож ны х величин (менее 25 см в год). П остепенное ум ень­
ш ение осадков вдоль 40-й параллели, от берегов Е вропы до В нутрен­
ней Азии, у казы вает н а зависимость осадков в этой части света от паров,
идущ их с запада. Ч ем дальш е от А тлантического океана, тем беднееосадки. И только н а самой восточной окраине А зи и несколько возрастает
и х количество. Здесь ясно вы раж ено влияние тех бордю рных островных
цепей Восточной Азии, которые перехваты ваю т осадки северо-западны х
частей Тихого океана и не допускаю т их до н аш их пределов.
«Само собою разум еется,— заклю чает А. В. В Ьзнесенский,— что все
данны е карты М ейнардуса, частично дополненной и измененной нам и впределах Союза, не дают исчерпы ваю щ их у казан и й относительно пере­
носа влаги, особенно в Евразии. Они слиш ком схематичны для этой
174
цели и односторонни, т а к к а к не затрагиваю т воздуш ны х течений и об­
мена воздуш ны ми массами. Но все вопросы переноса влаги им нам е­
чаются...»
И з табличны х данны х работы В. М ейнардуса следовало, что наиболь­
ш ие осадки н а земном ш аре вы падаю т в его северной части, а именно
м еж ду 5 и 10° с. ш., где их толщ а составляет 193 см, причем этот мак­
симум н а море равн яется 214 см, тогда к а к максимум н а суш е переходит
в ю жны е ш ироты м еж ду 5 и 10° и равн яется 190 см. О казалось, что при­
близительно около половины всех осадков земного ш ара, а именно от 47
до 50 %, вы падает вблизи экватора — от 20° с. ш. до 20° ю. ш., причем н а
море несколько большее количество вы падает к северу от экватора, а на
суше — к югу от него. В пределах от 60 до 90° обоих полуш арий вы пада­
ет не более 40% всего мирового количества осадков, причем н а долю
А рктики приходится 2,1% , а на долю А нтарктики — лиш ь 1,9% .
Что касается распределения выпадаю щ ей влаги по обоим полуш ари­
ям, то разница меж ду ними невелика: северное полуш арие получает
254 000 км 3, а ю жное 257 000 км3.
Годовой объем осадков на всем земном ш аре, подсчитанный М ейнар­
дусом по его карте, составляет 5 1 1 0 0 0 км3,, тогда к ак по Б рикнеру
(1905 г.) он р авн яется 4 8 1000 км3, по Ф рицш е (1906 г.) — 465 300, по
Л ю тгенсу (1911 г.) — 506143, а пб Вюсту (1920, 1922 гг.) — только
379 200 км3.
И з указан н ы х 511 000 км 3 н а долю суш и приходится 99 500 км3, или
19% , а н а долю океанов — 411 600 км3, или 81% , тогда к а к суш а и океа­
ны занимаю т на поверхности Зем ли соответственно 29 и 71% . Следова­
тельно, суш а и абсолютно, и относительно получает меньш е осадков, чем
М ировой океан. Высота слоя атмосферны х осадков оказалась для всего
земного ш ара равной 100,2 см, для южного п олуш ари я — 100,7, для север­
ного — 99,7, для суш и — 67, а для океана — 114 см.
К оэффициент стока, по данны м В. М ейнардуса, оказы вается равным
0,37.
С редняя величина годового исп арен и я со всей поверхности земного
ш ара долж на так ж е равн яться 511 000 км 3. Распределение этого коли­
чества м еж ду суш ей и океаном определяется исходя из следую щ их дан­
ных. И спарение с поверхности суш и равн яется осадкам н а суш у за выче­
том речного стока. Т ак к а к осадки равны 99 500 км3, а сток, по Вюсту,
37 100 км3, то испарение с суш и оказы вается равны м 62 400 км3, или
42 см. И спарение с океанов склады вается из суммы осадков н а их
поверхность, равной 4 1 1600 км3, и 3 7100 км3 стока, составляя, таким
образом, 448 700 км3, или 124 см. А. В. Вознесенский писал, что по
его расчету величина испарения с океана долж на бы ть в пределах 114—
134 см или совпадать с данны ми В. М ейнардуса.
Б ал ан с круговорота воды обстоятельно рассмотрен в монографии
М. И. Л ьвовича «Элементы водного реж им а рек земного ш ара», выш ед­
ш ей в 1945 г.
Д ля определения величины стока М. И. Л ьвович построил мировую
(за исклю чением А нтарктиды и мелких океанических островов) «Схема­
тическую кар ту распределения годового стока» в масш табе 1 : 75 000 000
с градациями: менее 5,5— 10 см, 10— 20, 20—40, 40— 60, 60— 100, 100—
150, более 150 см. Д ля построения своей карты он воспользовался опуб­
ликованны ми в 1937 г. картам и Б . Д. Зайкова и С. Ю. Б ели н кова по сто­
к у рек европейской и азиатской частей СССР, картой Б . Д. Зайкова по
стоку рек Е вропы (1938 г.) и картой стока рек СШ А. Этими картам и
освещ ался сток 1/4 части суш и. Рассмотрев все имевш иеся н а то врем я
фактические данны е о стоке рек остальной суш и, М. И. Л ьвович наш ел,
что для многих областей они были недостаточными д аж е для построения
схематической карты распределения годового стока. Поэтому для этих
областей необходимо было при определении стока использовать имевш ие­
175
ся метеорологические данны е, а именно данны е об осадках, испарении и
тем пературах.
Определение стока по метеорологическим данны м или, к ак его н азы ­
вает Львович, «климатического» стока было произведено по опублико­
ванны м В. Вундтом в 1937 г. граф икам (W undt, 1937) н а основании
д анны х об осадках в 700 пунктах. Т аким методом средний годовой сток
был вычислен для северной части Ю ж ной А мерики, Средней А фрики,
М ексики, северной окраины К анады , ю жной половины А ф рики с М ада­
гаскаром, К итая, И ндокитая, Я понии, Зондских и Ф илиппинских остро­
вов и А встралии с Новой Зеландией.
П одсчитанны е М. И. Л ьвовичем (по его карте, с добавлением 700 кмл
стока А нтарктиды ) # объемы стрка оказались равными для всей суш и
37 тыс. км &, для бессточных областей — 700 к м г в год.
С редняя величина годового слоя осадков была определена М. И. Л ьво­
вичем по опубликованной в 1939 г. в I томе Больш ого советского атласа
мира карте осадков, составленной О. А. Дроздовым и значительно уточ­
ненной после и здания атласа.
Средний для всей суш и без А нтарктиды слой годовых осадков был
найден равны м 775 мм, а с А нтарктидой, где количество осадков при­
ним ается равны м 100 мм в год,— 720 мм в год. П ри слое стока в океан
244 мм испарение со всей суш и оказы вается равны м 476 мм.
Б ал ан с влаги для отдельны х склонов периферийной части суш и и бес­
сточных областей определяется Л ьвовичем следую щ ими данными:
Атлантический склон: осадки 890мм,
Тихоокеанский склон:
» 1040 »
Бессточные области:
» 240 »
сток 316 мм, испарение
» 394
»»
» 21
»»
574мм
646 »
219 »
П риняв осадки в М ировом океане по М ейнардусу, М, И. Л ьвович по
уравнениям определил и все другие составляю щ ие водного балан са зем­
ного ш ара. Этот баланс (по схеме Б ри кн ера) вы раж ается данными, при­
веденны ми в т а б л .27 (Л ьвович, 1945, стр. 57).
К ар та речного стока для всего земного ш ара в 1947 г. бы ла составле­
н а немецким гидрологом Ф. Альбрехтом. Особенностью этой карты яв и ­
лось выделение районов питани я атмосферы п арам и воды и основных п у­
тей переноса насы щ енны х влагой воздуш ны х маос, обусловливаю щ их
районы наибольш их значений годового стока н а территории отдельных
континентов (см. Н емальцев, 1971, стр. 144). В работе 1960 г. годовой
сток оценивается Альбрехтом в 33,5 тыс. к м 3 (там ж е ) .
В 1954 г. Г. Вюст, исходя из уравн ен ия водного б аланса океана, дает
значительно меньшую — 27,2 тыс. км 3 — оценку мирового стока по срав­
нению с его оценкой 1936 г.— 37 тыс. км3.
П осле второй мировой войны Главной геофизической обсерваторией
было организовано ш ирокое изучение радиационного и теплового б алан ­
са земной поверхности, что позволило создать карты составляю щ их ба­
лан са для поверхности всего земного ш ара. Одновременно в работах ряда
советских исследователей обстоятельному ан али зу подверглась проблема
связи балансов тепла и влаги, проблема, п олучивш ая сначала разработку
в трудах А. А. Григорьева. И спользуя м атериалы по тепловому балансу,
М. И. Б уды ко (1956) подсчитал, что среднее годовое значение испарения
со всей поверхности земного ш ара составляет около 930 мм, чему, оче­
видно, равн а и высота слоя годовых осадков — величина, которую, к а к го­
ворит М. И. Буды ко, не удавалось надеж но определить и з-за неточности
данны х об осадках на океанах.
В статье Л. И. Зубенок «Водный баланс континентов и, океанов»,
опубликованной в 1956 г., для расчетов была использована появивш аяся
к тому времени м ировая карта осадков О. А. Д роздова (М орской атлас,
1953) и мировая карта испарения, составленная автором статьи (там ж е)
с использованием данны х по тепловому балансу.
476
Т а б л и ц а 27. Водный баланс земного шара, no М. И. Львовичу (1945)
Годовой слой
Элем ент баланса
Год овой
о б ъ е м , kjw 3
в мм
в % к осад кам
всего зем ного
ш ара
В % к осад кам
отд ельны х ча ­
сте й зем ного
ш ара
Периферийная часть суш и (116 778 тыс. км2)
Речной сток
Испарение
36 300
63 000
310
540
7,0
12,1
Осадки
99 300
850
19,1
36,5
63,5
100
Бессточные области суш и (32 033 тыс. кмг)
Испарение
7 700
240
1,5
100
Осадки
7 700
240
1,5
100
Мировой океан (361 100 тыс. км2)
Испарение
Приток речных вод
-447 900
36 300
1240
100
86,5
7,0
108,8
8,8
Осадки
411600
1140
79,5
100
Зеиной ш ар (510 ООО тыс. км2)
Испарение с океана
Испарение с суши
447 900
70 700
875
140
Осадки, или испарение на
земном шаре
518 600
1015
86,5
13,5
100
86,5
13,5
100
Примечания:
1. Г о д о в о й с л о й п р и т о к а р е ч н ы х в о д в о к е а н (1 0 0 л ш ) в ы р а ж а е т о т н о ш е н и е р е ч н о г о с т о к а
к п л о щ ад и океана.
2. Г о д о в ы е с л о и и с п а р е н и я с о к е а н а (8 7 5 л ш ) и с с у ш и (140 л ш ) п о л у ч е н ы д е л е н и е м о б ъ е м о в
и сп а р е н и я с о ке а н а и с у ш и н а п л о щ а д ь всего зем н ого ш а р а .
В еличина стока с континентов бы ла вы числена по уравнению (Б уды ко, 1948, стр. 121)
f = r -± (R -P ),
где f — сток в см/год; г — осадки в см/год; L — скры тая теплота испа­
р ен и я в б. к а л /см 2 в год; R — радиационны й поток тепла в б. калIсм2 в
год; Р — турбулентны й поток теп ла м еж ду подстилаю щ ей поверхностью и
атмосферой в б. к а л /см г в год,
В результате были получены указан ны е в табл. 28 зн ачен ия величин
водного баланса суш и, Мирового океана и земного ш ара в целом.
В 1970 г. Л . И. Зубенок опубликовала новые данны е о мировом водном
балансе. По этим данным, годовой сток с континентов оценивается в
46 тыс. км 3 вместо 38 тыс. км3 по подсчету 1956 г. (Зубенок, 1970).
Годовой водный баланс отдельны х океанов и всего М ирового океана
рассмотрен в опубликованной в 1970 г. статье М. И. Буды ко и Л . А. Строкиной.
К оличество осадков н а океан, подсчитанное по карте Л . П. К узнецо­
вой и В. Я . Ш аровой, помещ енной в «Ф изико-географическом атласе
1 2
и .
А .
Ф е д о с е е в
177
Т а б л и ц а 28. Водный баланс (сл /ео Э ) земного шара,
по Л. И , Зубенок
Суша
Океан
О сад ки
И спарение
С ток
70,0
102,4
44,6
112,7
25,4
10,4
92,8
92,8
(п р и т о к )
Земной
ш ар
—
мира» (лист 4 2 —43, 1964), принято равны м 114 см, а количество испаре­
ния, определенное по карте в «Атласе теплового баланса земного ш ара»
(1 9 6 3 ),— равны м 126 см, откуда сток в океан дает слой в 12 см на всю
его поверхность или 29 см — н а всю поверхность суш и. Сток в отдельны е
океаны составляет: в Тихий — 7 см, в И ндийский — 8 см, а в А тлантиче­
ский в 3 р аза больше — 23 см.
Водный баланс каждого океана зависит такж е от обмена водами меж ­
ду ними. Впервые данны е об объемах водообмена в океанах были опреде­
лены В. Г. Кортом (1962), согласно которому в океанах в течение года
обмениваю тся водные массы, равны е: в А тл ан ти ч еско м — 13 820 700 кмгг
в И ндийском — 16 827 800, в Тихом — 16 702 400, в Северном Ледовитом —
440 000, в М ировом — 47 790 900 пмъ. Н ельзя, к сож алению , не отметить,
что, допустив ош ибку в вычислении процентов объемов водообмена к об­
щ им объемам воды в океанах (уменьш ив проценты в 103 р а з ) , В. Г. К орг
неправильно заклю чил, будто бы его данны е «говорят о довольно быстром,,
в течение примерно нескольких сот лет, полном обмене вод в каж дом
океане». Н а самом ж е деле из его данных, например, для Мирового океа­
на следует, что полный обмен вод в нем (перемеш ивание) происходит
всего за 30 лет, поскольку 47,8 • 106/ 1370 • 106 = 3,5 % (а не 0,0035% , к а к
в статье).
В табл. 29 приведены данны е об элементах водного баланса, опубли­
кованны е различны м и авторами в 1867— 1973 гг., т. е, более чем за 100-ле1ний период.
Остановимся еще н а некоторых подсчетах элементов мирового водно­
го баланса, опубликованных в последние годы, а именно н а подсчетах
И. М арчинека, X. Пенмэна, Ч ан г Д ж ен-ху и О. Гари, Р. Н ейса и
М. И. Л ьвовича.
По определению немецкого гидролога И. М арчинека, обработавш его
м атериалы непосредственных измерений стока, среднегодовая глобальная
величина последнего равна примерно 37 тыс. геле3 (M arcinek, 1966). В под­
счетах М арчинека учтено, в частности, что исследованиями стока самой
многоводной реки мира, А мазонки, проведенными в 1963 г., установлена
новая величина ее годового стока — около 7600 кмг, в два с лиш ним раза
п ревы ш аю щ ая принимавш ую ся ранее (Рахм анов, 1965). Это, конечно, су­
щ ественно меняет оценку объема речного стока, поскольку сток А мазон­
ки с учетом новых данны х о нем составляет около 17% мирового стока.
По X. П енмэну, известному английскому исследователю проблемы ис­
парения, автору одного из методов его определения, осадки на суш у со­
ставляю т 71 см, испарение с нее — 47 см и сток в океан 24 см (P enm an,
1970). Годовое количество осадков на океан он считает в пределах 107—
114 см, испарение с них — 116— 124 см. Н а поверхность Зем ли в целом
в год вы падает 100 см воды, столько ж е и сп аряется (П енмэн, 1972,
стр. 64).
Ч ан г Д ж ен -ху и Окимото Гари произвели оценку составляю щ их вод­
ного баланса суши, применив для подсчета исп арен и я видоизмененный
метод П енмэна (в уравнение для определения и спарения они ввели вели­
чину измеренной солнечной радиации, а не продолж ительность солнечно178
Т а б л и ц а 29. Элементы мирового водного баланса (в округленных числах) *
Осадки, см
Автор
=(
Ям
ю
а^
о с5е
E
оJ S
о3
!о>■
й
И
Рн К
К. Джонстон
Э. Реклю
А. И. Воейков
Дж. Меррей
Э. Брикнер
Р. Фрицше
Г. Вюст
А. А. Каминский
В. Мейнардус
Г. Вюст
М. И. Львович
Г. Вюст
М. И. Будыко,
Л. И. Зубенок
До 1867
1867
Ф. А. Макаренко
Ф. Альбрехт
В. Н, Степанов
И. Марчинек
С. П. Хромов
Г. П. Калинин
1959
1960
1966
1966
1968
1968
Л. И. Зубенок
М. И, Будыко,
Л. А.Строкина
X. Пенман
Р. Нейс
Чанг Джен-ху,
Окимото Гари
Г. П. Калинин,
Л. П. Кузнецова
М. И. Львович
ГГИ
1970
1970
М. И. Будыко,
А.А. Соколов
«5
ш
К
О
а
Я
а
Испарение, см
аВ F
А*
_2 О
оО
и
и И2 ев
я a&s «a'
S
К
в со я
__
43
64
-
21
13
17
31
19
25
67
55
50
105
105
84
94
91
74
17
20
25
25
34
42
42
93
124
93
-
100
78
100
78
20
25
25
■101
48
-
-
93
45
124
97,3
113
1884
1887
1905
94
1906
1920
1925
75
75
54
98
74
85
91
74
1934
67
67
72
114
82
114
—
89,7
102
70
__
__
_
_
_
—
105
89
—
—
114
99
—
—
112
100
75
73
—
—
—
_
114
—
—
100
-
—
-
—
_
126
_
20
22
23
24
31
30
34
35
37
47
25
31
32**
46
29
43
24
20
37
30
47
__
__
__
_
-
61
-
-
14
21
-
47
-
-
25
35 ***
48
125
_
28
30
31,5
12
-
76
114
80
—
93
24
18
25
_
1972
__
42
-
125
-
30
37
37
37
27
38
__
71
75
_
41
50
101
30
37
__
1970
1970
1970
1973
1973
1974
-
’/Z
_
S
Е
-
-
__
—
—
98
1945
в» *
Н га 0
“ я я ’Г
4 5Н З
и а о—
__
__
68
84
85
1954
1956
ко
о
о Я S ев
о
-
__
1936
и
а
в
>
о•
о
Сток в океан
-
_
127
_
_
_
48,5
_
140
41
45
47
* В таб л и ц у не вкл ю чен ы н аи бол ее р ан н и е оц ен ки объем ов сто к а, п р и н а д л е ж а щ и е Р и ч ч и о л и
и Бю ф фону,
** С п л о щ ад и 128 м лн . к м 2.
*** С п л о щ ад и 139 м лн. к м 2.
го сияния, к ак у П енм эн а). В еличина испарения (табл. 29) получилась у
них значительно большей, чем у других исследователей, и соответственно
значительно меньш ей оказалась величина стока (C hang Jen-hu, О. Gary,.
1970).
М. И. Л ьвович, ссы лаясь на статью Р. Н ейса 1968 г., указы вает, что
мировой речной сток он оценивает величиной 42,6 тыс. км 3 в год (Л ьво­
вич, 1972). Но в докладе Н ейса н а симпозиуме в Рединге в 1970 г. н а
тему «Современное состояние и перспективы глобальной гидрологии» м ы
находим обоснование значительно меньш ей величины годового речного,
стока, именно 29 тыс. км 3, причем он указы вает, что эта величина вы ве­
дена им из «имеющихся данны х измерений (с учетом неопубликованны х
м атериалов)» (Нейс, 1972, стр. 19).
12*
179
О бстоятельная разработка проблемы мирового водного баланса ведется
■в наш ей стране в И нституте географии АН СССР коллективом под руко­
водством М. И. Л ьвовича, в Главной геофизической обсерватории
им. А. И. Воейкова (М. И. Вудыко и его сотрудникам и), в Государст­
венном гидрологическом институте, в Московском государственном ун и ­
верситете им. М. В. Ломоносова (Г. П. К алинины м и его сотрудникам и),
в И нституте водных проблем АН СССР. Выш е говорилось о монографии
М. И. Л ьвовича 1945 г. С тех пор разработка проблемы приобретала
все большую ш ироту и углубленность, а данны е об элементах водного ба­
л ан са количественно уточнялись.
Основой исследования водного баланса отдельны х территорий и земно­
го ш ара в целом явилась предлож енная М. И. Л ьвовичем система диф ­
ференцированны х уравнений водного баланса, позволяю щ ая раздельно
оц ен ивать генетически разнородные части речного стока, его поверхност­
ную (паводочную) и подземную составляю щ ие (Львович, 1959; Львович
я др., 1961; Л ьвович, 1963). И тоги многолетних исследований наш ли
о тр аж ен и е в ряде работ М. И. Л ьвовича, в том числе в докладе на
симпозиуме в Рединге «Мировой водный баланс» (Львович, 1970) и в ста­
ть я х «Водный баланс материков земного ш ара и балансовая оценка миро­
вы х ресурсов пресны х вод» (Львович, 1972) и «Много ли пресной воды на
Земле?» (Л ьвович, 1973).
По сравнению с данны ми табл. 27 остается почти неизменной величи­
н а осадков н а океан, но на 1,3 см долж ен быть повыш ен размер испаре­
н и я с океана, поскольку оценка стока в океан возросла с 36 300 до
41 ООО см3, т. е. на 4700 км 3, в том числе на 1150 км3 за счет повы ­
ш ен и я оценки, стока воды и льда ледников.
К итоговой конф еренции но М еж дународному гидрологическому деся­
ти лети ю , проведенной в сентябре 1974 г. в П ариж е, М еж дуведомствен­
н ы й комитет СССР по М ГД выпустил обширную монографию «Мировой
водны й баланс и водные ресурсы Земли» (1974), основанную на резуль­
т ат а х наблю дений, проведенны х гидрологическими и метеорологическими
станц и ям и многих стран. В работе дана новая оценка элементов мирового
водного баланса. Сток в океан, согласно этой монографии, вы раж ается
ц иф рой 47 тыс. км3.
Н акопленны е гидрометеорологические м атериалы и сведения об эле­
м ен тах теплового баланса поверхности Зем ли позволили ряд у исследова­
телей составить ориентировочные водные балансы отдельных континентов,
представленны е в табл. 30.
Н а рис. 31 п оказана схема круговорота воды на земном ш аре с обо­
зн ачен ием абсолю тных величин элементов баланса влагооборота согласно
дан ны м М. И . Л ьвовича (1973).
По поводу степени приближ ения ны неш них сведений о балансе влаго­
оборота к действительны м величинам, несмотря н а успехи в воднобалан-совых исследованиях, можно повторить то, что говорил О. А. Дроздов в
1959 г., а именно, что в настоящ ее врем я удалось лиш ь в первом при­
б ли ж ени и сбалансировать осадки, испарение и сток для земного ш ара.
О стаю тся трудности изм ерения осадков, вы падаю щ их на океан, и испаре­
н и я с него. Н асколько еще недостаточно точны оценки величины этих
элементов, можно видеть, наприм ер, из следующего сопоставления. Если
по приведенному выш е расчету М. И. Вудыко и Л . А, Строкиной годо­
в ы е осадки на океан составляю т слой высотой 114 см, а испарение 126 см,
т о по данны м океанолога В. Н. Степанова эти элементы водного баланса
о к е ан а равны соответственно 89 и 99 см (Степанов, 1966, стр. 23). Р ас­
хож ден и е, к а к видим, составляет почти 30% по обеим величинам. В сборж ике «Океан и человечество» (1968), где В. Н. Степанов приводит те ж е
зн ач ен и я , А. С. М онин испарение с океана определяет только в
•334 тыс. к м 3.
180
Т а б л и ц а 30. Элементы водного баланса континентов
По М. И. Б уд ы ко (1956) 1
К он ти н ен ты
Африка
Азия
Австралия
Австралия с Тас­
манией, Новой
Гвинеей и Новой
Зеландией
Европа
Северная и Цент­
ральная Америка
Ю жная Америка
Вся суша
О садки
СМ
тыс.
х м '1
см
67
61
47
19,6
25,5
3,6
ЗУ
60
67
135
—
тыс.
км3
51
По Г. П. К а л и н и н у (1968)
Сток
И сп арени е
см
О садки
тыс.
км3
П лощ адь
м лн. к м 2
Африка
Азия
Австралия
Австралия с Тас­
манией, Новой
Гвинеей и [Новой
Зеландией
Европа
Северная и Цент­
ральная Америка
Южная Америка
Вся суша
см
Сток
тыс.
КЛ13
C.U
тыс.
км2
О садки
щ адь,
млн.
км2
см
тыс.
км 3
И сп ар ен и е 1 И збыток влаги
см
тыс.
км3
см
ты с.
км2
22
6
4,7
9,2
0,5
29,81
42,28
7,96
73
52
50
21,8
22
4,0
53
35
42
15,8
14,8
3,3
20
17
8
6,0
7,2
0,7
29,2
41,8 3
7,6
74
54
49
21,6
22,6
3,7
65
43
41
19,0
18,0
3,1
И
41
14,9
16,3
3,1
8
2,6
4,6
0,6
7,0
16,8
36
40
4,2
10,0
24
27
2,8
6,8
9,67
20,44
59
74
6,7
15,1
33
42
3,2
8,6
26
32
3,5
6,5
11,6 4
25
60
70
6,9
17,5
47
63
5,5
15,7
13
7
1,4
1,8
24,3
96,8
86
15,5
64
49
25
8,8
32,8
17,98
128,14 2
144
75
25,8
95,4
99
50
17,8
63,5
45
25
8,0
31,9
151
18
133,2 5 75
27,2
99,7
111
61
20,0
81,0
40
14
7,2
18,7
—
16
По данны м м онограф ии «Мировой водный б ал ан с и
водные ресурсы Земли» (1974)
По М. И. Л ьвовичу (1972)
К о н ти н ен ты
тыс.
■км3
см
По Ч ан г Д ж ен -х у и Окимото Г ар и (1970)
И спарен и е
П ло­
щ адь,
м лн.
1 км2
Осадки
И сп арен ие
тыс.
П л о­ 1
щ адь,
м лн.
тыс.
КМ3 1 к м 2 [
О садки
Сток
см
ты с.
км3
см
30,3
45
7,6
8,7
69
73
44
74
20,8
32,7
3,3
6,4
55
43
39
51
16,6
19,5
3,0
4,4
14
30
5
23
4,2
13,2
0,3
2,0
30,12
43,48
74
- 74
—
—
8,95 9
9,8 е
20,77
73
67
7,2
13,9
42
38
4,1
8,0
31
29
3,1
5,9
17,8
132,38
165
84
29,4
110,4
107
54
19,0
71,6
58
30
10,4
39,0
см
И сп арени е
см
59
42
—
51
17,7
18,1
79
22,3
32,2
—
7,1
4,6
28
2,5
10,5
24,2
79
76
8,3
18,3
51
42
5,3
10,1
28
34
3,0
8,2
17,8
149
160
80
28,4
119,0
91.
48,5
16,2
72
69
31,5
см
ты с.
км3
Сток 10
тыс.
км3
—
см
15
32
—
ТЫС.
км г
4,6
14,1
—
12,2
47,0 11
9
■ В расч ете н а те ж е п лощ ади, ко­
торы е п р и н яты п р и подсчете
объемов по Ч ан г Д ж ен -х у и
О. Гари.
2 О чевидно, без тех ж е областей,
что у Л ьво ви ча, и с учетом р ас­
х о ж д ен и я с ним в вел и чи н е п л о ­
щ ади А зии.
3 Без
К авказа
и
З а к а в к а зь я
(440 ты с. к м 2)
4 С К а в к азо м и Зак ав к азь ем .
5 Б ез А н тар кти д ы и Г рен лан ди и .
6 В клю чая И слан ди ю
(103 ты с.
к м 1)
7 Б е з К ан адск о го ар х и п ел ага.
8 Б ез А н тар к ти д ы — 14 м лн . к м 2.
Г р ен л ан ди и — 2,18 м лн . к м 2 и
К ан ад ск о го ар х и п ел ага ■
— более
1 м лн. к м 2 (т. е, без сто к а с по­
л я р н ы х ледн и ко в).
9 А в стр ал и я и О кеания.
10 В клю чая подзем ны е воды , не
дрен и руем ы е рекам и.
" В к л ю ч ая сто к с А н тарктиды .
'4. ч . . .
i
Р и с. 31. Схема и баланс (км3) круговорота воды на земном ш аре, по М. И. Львовичу
(1973)
Хо — о сад ки н а океан; Zo — и сп ар ен и е с океан а; Хсо — о сад ки в сточ н ы х о б л аст ях суш и ;
Z c o — и сп ар ен и е в сточн ы х о б л аст я х суш и ;
Х з о — осад ки в зам к н у ты х о б л аст ях суш и; Z 30 —
и сп ар ен и е в зам к н у ты х о б л аст ях суш и; Усо — п оверхн остн ы й сток в океан ; Yn — подзем н ы й
с т о к в океан; У з о — сток в зам к н у ты х о б л астях
Н а суше особенно неточно учиты ваю тся зимние осадки и совсем не
изм еряю тся горизонтальны е осадки.
П ольский автор 3. В ож няк в статье «К онденсация — малоизвестны й
компонент водного баланса» (W ozniak, 1972) приводит результаты изме­
рений конденсации и сублимации водяного пара, проведенных в горных
районах Ч ехословакии, Польш и и Ф Р Г , показы ваю щ ие, что доля этих ви­
дов осадков в приходной части водного баланса представляет весьма зн а­
чительную величину. Так, в Б аварском лесу на высоте 1308 м приход
влаги за счет конденсации составляет 70% годовой суммы осадков. Н а
К аспровом В ерху в К арп атах (1991 м) эта величина достигает 95% .
С большей по сравнению с другими элементами водного баланса на­
дежностью определена величина речного стока, которая, к ак отмечает
М. И. Львович, «остается устойчивой в течение истекш их пяти десятиле­
тий» (Львович, 1970). «Можно полагать,— пиш ет он в другой работе,—
что для столь сущ ественны х уточнений полного речного стока (подоб­
ны х уточнению стока А м азонки.— И. Ф.) н а земном ш аре осталось те­
перь гораздо меньше места» (Л ьвович, 1973).
П риводя эту оценку состояния изученности мирового речного стока
крупны м его исследователем, н ельзя не отметить, что (табл. 29) данные
0 величине речного стока, опубликованные в самые последние годы, серьез­
но различаю тся. Если считать слиш ком заниж енной величину 14 слс1, все
равно расхож дение меж ду наименьш ей — 20 см (Н ейса) и наибольш ей —
31 см (Зубенок; Буды ко и Соколов) оценкам и составит 55% . Но, оче­
видно, можно сказать, что стабильность величины речпого стока, резуль­
тирую щ его элемента водного баланса, хотя она по подсчетам, вы полнен­
ны м в течение почти 70 лет, колеблется в значительны х пределах,
позволяет все ж е считать, что нет оснований для предполож ений, что
дальнейш ие исследования круговорота воды могут сильно изменить коли­
1 Джен-ху и Гари, сравнивая свои балансовые данные с данными Будыко, считают,
однако, что полученные ими величины, «вероятно, более точны, чем величины Бу­
дыко».
182
чественны е оценки элементов водного баланса наш ей планеты. Можно
т а к ж е сказать, что пределы ны неш них оценок объема мирового речного
стока таковы , что в них вполне ул ож атся будущ ие уточнения.
О. А. Дроздов, подчеркивая в указан ной выш е работе неясность во­
проса о подземных водах, стекаю щ их непосредственно в океан, говорит,
что их дебит, к а к полагают, мож ет бы ть настолько большим, что именно
это изменит н аш и представления о водном балансе значительны х терри­
торий суши.
Относительно подземной ветви стока воды в океан необходимо сказать
следующее. Сущ ествование подземного стока в моря и океаны не подле­
ж и т сомнению, предположение об этом высказы валось, к а к отмечалось,
ещ е в начале X V III в. (например, А. В алли сн и ери ). В подтверж дение
этого указы валось, наприм ер, на зависимость уровня некоторы х озер И с­
лан ди и от приливов и отливов, а так ж е н а сущ ествование во многих
прибреж ны х зонах пресноводных источников в море (Ольдекоп, 1911,
стр. 31).
Н а сущ ествование под лож ами крупны х рек, протекаю щ их в мощ ных
•аллювиальных отлож ениях, потоков грунтовых вод, параллельны х русло­
вым, у казы вали Ф. П. Саваренский, Г. Н. К аменский и другие гидро­
геологи. Вопросу о подземных потоках посвятил в 1948 г. статью 3. А. М а­
кеев. В ней указы вается, что при впадении реки в море приток в русло
(поперечный подземный сток) ум еньш ается до нуля, а продольный сток
более глубокой зоны подпирается морской водой и при определенных
условиях может преодолевать этот подпор. Д опускается такж е разгруз­
к а в море на всем протяж ении от его берега до наинизш ей отметки дна
подземных вод суш и, проникаю щ их в водопроницаемых породах вглубь
н и ж е дна моря (М акеев, 1948). Ф. А. М акаренко, посвятивш ий иссле­
дованию проблемы подземного стока ряд интересны х работ, такж е писал
в 1948 г.: «Воды метеорного стока разгруж аю тся преимущ ественно в пре­
д ел ах суши, но в некоторой части вы водятся так ж е далеко в пределы
океанических погруж ений материков» (М акаренко, 1948). В какой именно
части — достоверных данны х об этом пока что нет. Н емецкий гидролог
В. Гальбфас оценивал (H albfass, 1934) подземный сток в океан в
1/10 речного стока, однако В. М ейнардус считал эту величину Необосно­
ванной и не находил возможны м учиты вать подземный сток в море в ми­
ровом водном балансе.
О подземном стоке метеорных вод в океан некоторое представление,
возмож но, могут дать сведения, относящ иеся к К аспийском у морю. П ри
величине речного стока 324,2 км3 в год подземный сток в море составля­
е т 5,5 км 3 в год 1.
По поводу подземного стока в океан авторы «К урса метеорологии»
под редакцией П. И. Тверского пиш ут: «Вообще говоря, океаны и матери­
ки могут обмениваться и подземными водами, но, по современным воззре­
ниям,, подземный сток во много раз меньше, чем поверхностный (К урс
метеорологии, 1951, стр. 135). Однако такое мнение о величине подзем­
ного стока скорее заставляет думать, что он все ж е значителен, тогда
к ак, наприм ер, Р. Н ейс считает, что по самой высокой оценке он м ож ет
составлять лиш ь 5% поверхностного стока (Н ейс, 1972, стр. 14). Вопрос о
подземном стоке в океаны и моря, вклю чая методы его исследования, все­
сторонне рассмотрен в статье И. С. Зекцера, В. А. И ванова и А. В. Месхетели «О разгрузке подземных вод в моря» (1972).
Ч то касается той части подземного стока, которая дренируется р ек а­
ми, то Ф. А. М акаренко в упомянутой работе 1948 г. и в других рабо­
т а х величину ее определяет примерно в 50% объема всего речного стока,
т. е. в 15 тыс. км3 в год, Вместе с тем он считает, что такой ж е объ­
1 Имеются и другие оценки подземного стока в Каспийское море: от 0,3—0,5 км3 в
год (Подземный сток в Каспийское море, 1962) до 24,7 км3 в год (Уланов, 1965).
183
ем из подземного стока расходуется н а транспирацию растениям и и н а
испарение. По последним данны м М. И. Л ьвовича, устойчивы й речной
сток р авн яется 14 010 кмг, составляясь из 11 885 км3 стока подземного
происхож дения, 285 км3 зарегулированного озерами и 1840 кмъ зарегули­
рованного водохранилищ ами (Львович, 1972). Суммарный устойчивы й
речной сток составляет 36% полного стока.
П о поводу источников п итани я подземных вод после исследований
А. Ф. Лебедева, проведенны х еще в первы х трех десятилетиях рассм ат­
риваемого периода, не возникает сомнений, что главны м источником яв­
ляю тся инф ильтрукициеся осадки и в небольшой доле конденсация в
грун тах паров воздуха, особенно в районах с высокой влажностью , но не­
больш им количеством осадков.
Относительно участи я в круговороте непрерывно поступаю щ их на по­
верхность Зем ли и непосредственно в океан глубинны х ю венильны х вод
можно сказать, что количество их считается незначительны м , не изм е­
няю щ им зам етно годовых величин испарения и осадков н а земном ш аре,
и что «в современную эпоху... в целом для всего земного ш ара мы имеем
дело с некоторым установивш им ся реж имом влагооборота» (К урс метео­
рологии, 1962).
В аж ны м для теории и п рактики результатом и зучени я влагооборота
за последние десятилетия явл яется вы яснение действительной роли пере­
носимых на суш у адвективны х океанических паров и континентальны х
паров в образовании осадков н а суше.
В течение долгого времени, н ачин ая с Э. Б ри кн ера, считалось, что
осадки н а суш е образую тся главны м образом благодаря внутреннем у
влагообороту, т. е. благодаря тому, что приносимая с океана влага после
первого вы падения, и спаряясь, вновь вы падает в глубине м атерика ещ е
2 — 3 раза. А из этого предполож ения делался вывод, что облесение тер­
ритории и всякие обводнительные м ероприятия н а ней, усиливаю щ ие ис­
парение, долж ны вести к серьезны м м акромасш табны м изм енениям кли­
м ата в сторону его большей увлаж ненности.
М нение о реш аю щ ей роли местного исп арен и я разделялось И. И. К а­
саткины м, Г. Н. Высоцким, А. Д. Дубахом, В. В. Ц инзерлингом и др.
В том ж е смысле было истолковано приведенное выш е вы сказы ван ие
А. И. В оейкова о значении местного и спарения к ак важ ного ф актора об­
разован и я осадков.
В изданной у нас в 1965 г. работе немецкого гидролога Р. К еллера
говорится, что зн ачительн ая часть осадков, вы падаю щ их н а суш е, «обра­
зу ется за счет многократного оборота влаги н ад самой сушей» (К еллер,
1965, стр. 19). Н еправильность этого м нения, основанного лиш ь на ум оз­
рительны х построениях и предполож ениях, слож ивш ихся в то время, ког­
да ещ е не было аэрологических измерений действительного переноса вла­
ги атмосферны ми потоками, была п оказан а в 1950— 1953 гг. в исследова­
н и ях К. И. К аш и н а и X. П. П огосяна, М. И. Буды ко и О. А, Дроздова.
И ми было установлено, что даж е для такой большой территории, к а к ев­
роп ей ская ч асть СССР, доля влаги местного происхож дения в вы падаю ­
щ и х осадков составляет не. более 15% . Е щ е раньш е, в конце 30-х годов,
Б . Х ольцм ан и Ч . Торнтвейт установили доминирую щ ее значение океани­
ческих паров в осадках н ад территорией Северной А мерики. Они п оказа­
ли, что хотя почти 75% вы павш их н а территорию СШ А океанических
осадков испаряю тся с нее, только 25% могут вы пасть повторно, а 75%
ун осятся атмосферны м стоком (см. Дроздов, Григорьева, 1963, стр. 31).
Вопрос о соотнош ении океанических паров и паров местного проис­
хож дения, а так ж е о значении последних в образовании осадков н а дан­
ной территории основательно рассмотрен в известной монографии Г. П. К а ­
линина «Проблемы глобальной гидрология» (1968) и в его совместной о
Л . П. К узнецовой статье «О расчете элементов водного баланса атмосфе­
ры и гидросферы» (1972). Подсчитав для частей света коэффициент
184
влагооборота (отнош ение общего количества осадков к количеству осадков,
образованны х за счет внеш него п ар а), он показал прямую зависимость
его от разм ера территории. Так, для А встралии он оказался равным (по
данны м статьи) 1,21, для А зии — 1,48, а для Е вразии — 1,53. Г. П. К ал и ­
нин и JI. П. К узнецова приходят к следующ им важ ны м выводам:
«1. В формировании осадков для всех континентов превалирует коли­
чество океанической влаги, больш ая часть внеш ней влаги вы падает н а д
континентами.
2. Весьма любопытно, что при больш их разм ерах территории суш и (Е в­
р ази я) почти вся принесенная из океанов влага расходуется на этой жетерритории.
3. М естный водяной пар играет сущ ественную роль в образовании
осадков н а всех континентах (кроме А встрали и ). П ри этом следует учи­
ты вать такж е его «стимулирующую» роль в формировании осадков и за
счет внеш него пара. Это обусловливается, во-первых, тем, что местное
испарение сниж ает тем пературу, а следовательно, и уровень конденсации,,
и, во-вторых, тем, что благодаря нелинейности связи увл аж н ен и я атмо­
сферы с осадками дополнительное повыш ение увлаж ненности атмосферы
дает больший эф фект, чем аналогичное изменение увл аж н ен и я на более
пизком уровне.
Т аким образом, в гипотетическом случае отсутствия местного исп аре­
н ия (полного расходования влаги на сток) количество осадков, образовав­
ш ееся из внеш ней влаги, было бы сущ ественно ниж е. Иными словами,
соврем енная увлаж ненность континентов — результат взаимосвязи внеш ­
ней и местной влаги» (К алинин, К узнецова, 1972).
В ы яснение действительной, хотя и сущ ественной, но ограниченной ро­
ли местного и спарения в образовании осадков, вы падаю щ их н а данной
или соседней территории, дает правильную ориентацию в планировании
практических мероприятий, направленны х на улучш ение климатических
условий засуш ливы х территорий.
ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ И ВОДНЫЙ БАЛАНС СССР
С ведения об исследовании элементов водного баланса отдельны х реч­
ны х бассейнов и территорий наш ей страны в дореволюционное время
приведены нами выш е, в частности было указан о н а крупны е работы
А. И. Воейкова, Е. А. Гейнца, Н. И. М аксимовича, Е. В. Оппокова.
После револю ции с переходом советского народа к мирному строи­
тельству началось планомерное изучение природных богатств страны.
Больш ое внимание было обращено и на исследование водных ресурсов
Советского Союза, элементов его водного баланса — стока, осадков, испа­
рения, подземных вод. Бы стро развивалась сеть гидрометеорологических
станций н а реках, озерах, водохранилищ ах, болотах. С н ачала 30-х годов
в различны х п унктах страны было открыто 20 специализированны х сто­
ковы х станций — полевых научно-исследовательских лабораторий.
В 1931— 1940 гг. был составлен первый Водный кадастр СССР, вклю ­
чаю щ ий сведения о поверхностны х и подземных водах страны , об осад­
ках, снеж ном покрове, испарении. В 1958 г. была н ач ата подготовка вто­
рого и здани я Водного кадастра СССР, состоящего из трех серий: 1) «Гид­
рологическая изученность СССР»; 2) «Основные гидрологические х ар ак ­
теристики»; 3) порайонны е монографии «Ресурсы поверхностны х вод,
СССР».
В 1927 г. Д. И. К очерин (1889— 1928 гг.) на основе данны х о стоке
всего по 34 створам составил первую карту изолиний среднемноголетпего стока рек Европейской территории СССР. В своем докладе «Сток по
районам Союза» на 2-м Всесоюзном гидрологическом съезде Д. И. К оче­
рин впервы е привел сведения о водном балансе той ж е территории с пло­
щ адью водосбора 4 080 000 км2 по бассейнам Ледовитого океана, Б ал ти й ­
185-
ского, Черного и Азовского, Каспийского морей. К оэффициент стока для
всей территории оказал ся равны м 0,36, и зм ен яясь от 0,55 тплт бассейна
Балтийского моря до 0,7 для бассейна Каспийского моря.
В 1937 г., используя кадастровы е м атериалы , в Г Г И Б . Д. Зайков и
С. Ю. Белинков составили новую к арту среднемноголетнего стока евро­
пейской части СССР. Б ы л а такж е составлена схем атическая карта стока
д л я азиатской части СССР. В 1946 г. эти карты были уточнены с исполь­
зованием д л я построения новых карт данны х для 2360 пунктов вместо
данны х для 1281 пункта, имевш егося в 1937 г.
П. С. К узин, определивш ий в 1950 г. планиметрированием карт изо­
линий величины осадков и стока для 21 800 тыс. км 2 территории СССР,
представил водный баланс страны следующ ими данны ми: осадки — 8750
км ъ!год, сток — 3930 км ъ1год, испарение — 4820 км 31год.
И зд ан н ая в 1962 г. монография К. П. Воскресенского «Норма и и з­
менчивость годового стока рек Советского Союза» с картам и изолиний зо­
нального стока яви лаеь новым обобщением по стоку р ек СССР. Общесо­
ю зн ая к ар та среднегодового стока была составлена автором монографии с
использованием сведений у ж е по 5690 п унктам наблюдений.
По подсчету К. П. Воскресенского, суммарный сток рек СССР оказал­
ся равны м 4340 км^/год, что составляет 11,7% (а не 8 % , к а к у автора
монографии) от стока всех р ек мира и 28% — от стока рек Е вропы и
А зии. П ри этом было указан о, что «в многоводные годы водные ресурсы
могут быть в два-три р аза больше, а в маловодные — в два р аза мень­
ше, чем в средние по водности годы» (Воскресенский, 1962, стр. 127).
Распределение стока по территории СССР отличается большой неравно­
мерностью. Т ак, н а Черноморском побережье К ав к аза он достигает
88,5 л/сек, а в пусты нях К азахстан а и Средней А зии сн и ж ается до
0,1 л/сек. Около 86% стекает в Северный Л едовиты й и Тихий океаны с
территории северны х и восточных районов страны . В Европейской части
СССР, где сосредоточено около 70% населения, водные ресурсы рек со­
ставляю т 1060 к,к 3 в год; сток с площ ади зоны недостаточного у в л аж ­
нения, составляю щ ей 27% всей площ ади страны , равен только 2% годово­
го объема общего речного стока.
В 1967 г. был опубликован крупны й труд «Водные ресурсы и водный
баланс территории Советского Союза», подготовленный в Государственном
гидрологическом институте п о д руководством А. П. Бочкова и К. П. Воск­
ресенского.
Р асчет водного баланса СССР произведен авторами этого труда с ис­
пользованием данны х, накопленны х к 1960 г.
Н орма годовых осадков определялась к а к средняя ариф м етическая из
наблю дений 1891— 1950 гг., а при больш их разли чи ях в осадках в пре­
делах района (водосбора) — к а к средневзвеш енная величина из показаний
метеорологических станций или ж е по картам , составленны м Главной гео­
ф изической обсерваторией. П оскольку осадки, измеренны е дождемерами,
а с 1950— 1956 гг. зам енивш ими их осадкомерами В, Д. Т ретьякова, ока­
зы ваю тся преуменьш енны ми, они были исправлены в сторону увеличения
н а рекомендованны е ГГИ и ГГО коэффициенты , изм еняю щ иеся по терри­
тории СССР от 1,17 (Ч ер касск ая область УССР) до 1,56 (Я м ало-Н енецкий
национальны й округ).
Средний годовой сток был определен по карте в масш табе 1 : 5 000 000,
помещ енной в монографии К. П. Воскресенского (1962), с использовани­
ем дополнительны х м атериалов ГГИ , Гидропроекта и других институтов.
И спарение подсчитывалось к ак разность осадков и стока.
Элементы водного баланса для территории СССР без островов Север­
ного Ледовитого океана оказались равны м и: осадки — 531 мм, или 11 694
км 3 в год; сток, ф ормирую щ ийся в СССР,— 198 мм, или 4358 км 3 в год;
испарение —■333 мм, или 7336 к м 3 в год; коэф ф ициент стока в среднем
равен 0,37.
186
Остановимся на подсчетах стока. Д анны е о нем вы раж аю тся следую­
щ ими циф рами (в км 3) :
Общий речной сток
в том числе:
формирующийся в пределах страны
на островах Северного Ледовитого океана
приток из-за пределов страны
Сток в моря и бессточные водоемы
Потери стока
4714
4358
26
330
4564
150
Объем потерь составляется из воды, расходуемой на испарение, ин­
ф ильтрацию в руслах рек и безвозвратный водозабор, главны м образом в
засуш ли вы х районах. Таким образом, ежегодно возобновляемые ресурсы
речны х вод СССР составляю т около 4700 км 3. Но известно, что наиболее
ценной частью речного стока явл яется его подзем ная составляю щ ая. В расм атриваемой работе не дано полного подсчета объема этой величины изз а трудности определения ее для значительной части рек. Проблемой
подземного п итани я рек заним ались у нас, н ач и н ая с В. Г. Г луш кова
(20-е годы ), А. В. Огиевский, М. И. Львович, Ф. П. Саваренский,
Б . В. П оляков, Б. И. К уделин, Ф. А. М акаренко, М. П. Распопов,
А. Т. Иванов и др. Б. И. К уделины м (1949 г.) выделены три основных
ти п а подземного питания рек: 1) грунтовое, осущ ествляю щ ееся безна­
порны м стенанием в реку вод из подземных водоносных горизонтов;
2) артезианское; 3) отрицательное, имеющее место в случаях, когда ре­
к а теряет часть стока, причем эти потери могут быть временны ми (ин­
ф и л ьтр ац и я воды в берега в восходящ ую стадию половодья или паводков
с возвращ ением ее в реку при спаде уровня, что получило название
берегового регулирования речного стока) и постоянными (например, в об­
л астях п итани я артезианских бассейнов).
В СССР и в других странах было предлож ено свыш е двадцати ме­
тодов вы деления из общего речного стока его подземной составляющ ей.
Все они могут быть разделены на три группы, в которы х такое вы деле­
ние определяется путем: 1) химического анализа стока; 2) расчета вод­
ного баланса реки; 3) расчленения гидрографа стока методом «срезки».
В СССР прим еняю тся главны м образом методы третьей группы. Наиболее
разработанны м из них явл яется предлож енны й Б. И. К уделины м (1949 г.)
тидролого-гидрогеологический метод генетического расчленения гидрогра­
ф а реки. М етод К уделина был использован в начаты х с 1959 г. ш ироких
исследованиях по определению подземного стока н а всей территории
СССР. К 1963 г. был составлен комплекс карт подземного стока зоны ин­
тенсивного водообмена в масш табе 1 : 5 000 000 и к 1966 г. — обзорная
к ар та подземного стока СССР в масш табе 1 : 2 500 000. П ри этом было
проанализировано более 30 тыс. реальны х гидрографов, относящ ихся к ре­
кам , собирающим сток с 80% всей площ ади страны ; для остальной терри­
тории оценка естественных ресурсов подземных вод производилась по дан­
ны м гидрогеологических и воднобалансовых расчетов. М атериалы картиро­
в ан и я подземного стока позволили установить, что среднегодовой объем
возобновляемых запасов (естественны х ресурсов) подземных вод СССР
рав н яется примерно 1020 к м 3, в то врем я к а к общий сток рек СССР
(без притока из-за рубеж а) определяется цифрой 4208 к м 3 в год (без
у ч е т а потерь на испарение, инф ильтрацию и безвозвратный водозабор в
засу ш л и вы х р а й о н а х ). О рганизация, методика, результаты этих исследова­
н и й освещ ены в выш едш ей в 1966 г. работе «Подземный сток на терри­
тории СССР» (редактор Б. И. К удел и н ), а такж е в монографии О. В. По­
п ова «Подземное питание рек» (1968). П оскольку в работе «Водные ре­
сурсы и водный баланс территории Советского Союза» испарение вы чи­
слено к а к разность осадков и стока, оно оказы вается несколько преуве187
/
лишенным за счет недренируемого рекам и подземного стока, поступаю щ в"
го непосредственно в океан. К ак уж е указы валось, его величина считает­
ся незначительной.
В 1969 г. вы ш ла д ругая обобщ аю щ ая работа по водному балансу н а­
ш ей страны — «Водный баланс СССР и его преобразование», подготовлен­
н а я в И нституте географии АН СССР и состоящ ая из трех разделов:
«Естественный водный баланс», «П реобразование водного баланса» и «Ак­
тивное воздействие на водный баланс». А вторами этого труда годовой вод­
ны й баланс СССР вы раж ен таким и данными: осадки — 11 ООО к.и3; полный
речной сток — 4350, его подзем ная составляю щ ая — 1020, суммарное
испарение — 6650 к м 3, т. е. цифрами, мало отличаю щ имися от циф р
работы, подготовленной в ГГИ! *. Отметим, что при определении элемен­
тов водного баланса М. И. Л ьвовичем вы деляется важ н ая его х а ­
рактеристика — валовое увлаж н ен и е почвы, вы раж аемое разностью осад­
ков и поверхностного стока. Д ля территории СССР оно равно 7670 км 3,
В работах, вы полненны х под руководством Б. И. К уделина и М. И. Л ьво­
вича, подзем ная составляю щ ая стока рек СССР определяется, к ак указан о ,
в объеме 1020 тт3 в год. Но Ф. А. М акаренко и Т. П. А ф анасьев счи­
тают, что в полном стоке, принимаемом ими равны м 4500 кмъ в год, она
близка к 2000 км 3 в год, из которы х примерно 1000 км 3 попадает в реки
и внутренние водоемы страны , а д ругая половина расходуется на испаре­
ние и транспирацию (М акаренко, А фанасьев, 1967, стр. 282). Что касается
общего зап аса подземных вод на территории СССР, то, согласно этим ис­
следователям, объем пресны х и засоленны х вод, находящ ихся в осадочной
толще, составляет около 15 млн. км3, а только пресны х вод, распростра­
н яю щ ихся на глубину до 200 м ,— 2— 3 млн. к м 3. Не так много, зам ечаю т
Ф. А. М акаренко и Т. П. А фанасьев. Но можно считать, что и не так
мало, хотя в свете сказанного выш е о зап асах подземных пресны х вод
в глобальном масш табе п риведенная оценка, скорее всего, преувеличена.
И меется, однако, более определенная и кон кретная оценка эксплуатацион­
ны х ресурсов пресны х подземных вод на территории СССР. К ак у к азы в а­
ется в статье Н. Н. Б индем ана на эту тему, исследованиями, проведен­
ными М инистерством геологии СССР в 1961— 1962 гг., примерно для
половины территории СССР установлено, что эксплуатационны е ресурсы
пресны х и слабосолоноватых подземных вод имею тся в количестве 6 —
7 тыс. м 3/сек, «что составляет 2500—3000 л/сутки на душ у населения,
прож иваю щ его на этой территории, т. е. значительно больше, чем это
требуется в настоящ ее врем я для водоснабж ения городского населения
н а хозяйственно-питьевы е нуж ды по самым высоким нормам» (Б и н дем ан ,
1972).
Особое значение для народного хозяйства страны имеют термальныеводы. По предварительны м подсчетам, дебит прогнозны х запасов подзем­
ны х вод с глубиной зал еган и я до 3500 м, имею щ их тем пературу 4 0 —
200°, оценивается в 19 750 тыс. м 3/сутки, а дебит эксплуатационны х
з а п а с о в —в 7900 тыс. ж 3/сутки (Дворов, 1972, стр. 35). Глубоким буре­
нием (на 7 — 10— 15 км) могут быть вскры ты терм альны е воды с темпе­
ратурой 200—350°, и тогда прогнозные оценки запасов горячих вод и их:
энергетического потенциала увеличатся во много раз.
По данны м К. П. Воскресенского, основные запасы озерны х пресны х
вод,-сосредоточенны е в 17 крупны х озерах СССР, составляю т около26 200 к м 3, из них 88% приходится на оз. Б ай к а л (см. К уделин и др.,
1970, стр. 29).
1 Создание в Институте географии АН СССР новых карт испарения и полного реч­
ного стока с территории СССР в связи с начатой им в 1960 г. подготовкой се­
рии монографий «Природные условия и естественные ресурсы Советского Союза»
и характеристика этих карт в сопоставлении с другими картами испарения и стока
освещены в статьях Н. Н. Дрейер («Известия АН СССР, серия географическая», 1966»
№ 5, карта испарения; 1969, № 6, карта стока).
188
В 1973 г. Р. А. Н еж иховским были опубликованы результаты его оп­
ределения объемов воды в реках, озерах и водохранилищ ах Советского
Союза. Согласно этому подсчету, единовременный объем воды в реках
■СССР составляет 504 км3, в озерах — 27 994 км 3 (в том числе в оз. Б ай кал
23 тыс. к м 2), в водохранилищ ах — 60 км 3 (Н еж иховский, 1973). Таким
образом, объем воды в озерах оказался на 56% больше объема, подсчи­
танного К. П. Воскресенским. Запас болотных вод В оскресенский опре­
д еляет цифрой 3 тыс. км 3. К ак уж е указы валось, по оценке Г. А. Авсюка,
ледники н а территории СССР составляю т около 16 тыс. км3. К. П. Воскре­
сенский назы вает меньш ую величину — 12,5 тыс. км г.
Т аким образом, общие запасы только поверхностных пресны х вод на
территории СССР равны примерно 45 тыс. к м 3, из которы х лиш ь прибли­
зительно 10% составляю т ежегодно возобновляемые речные воды.
Ресурсы пресны х вод наш ей страны достаточно велики, чтобы н ад еж ­
но обеспечить потребность в них народного хозяйства с учетом его ин­
тенсивного развития. Потребую тся, однако, дальнейш ие крупны е работы
по регулированию и изменению распределения речного стока по террито­
рии страны. Вместе с тем долж ны неуклонно осущ ествляться законопо­
лож ения, заф иксированны е в приняты х в декабре 1970 г. Верховным Сове­
том СССР «Основах водного законодательства Союза ССР и сою зных
республик», а так ж е другие важ ны е реш ен ия партии и правительства,
•направленные н а дальнейш ее улучш ение дела охраны, рационального ис­
п ользо ван и я и ум н ож ени я водных ресурсов страны.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
И зучение истории разви тия представлений о воде и гйдросфере от их:
зарож дени я до наш их дней позволяет сформулировать следую щ ие итоги.
1. Вода, л иш ен ная в конце X V III в. не принадлеж ащ его ей в дейст­
вительности ран га одного из основных начал природы, не утрати л а уси­
ленного вним ания к себе учены х, оставалась и остается объектом интен­
сивны х ф изико-химических исследований, раскры ваю щ их все новые и но­
вые свойства этого необыкновенного вещ ества, определяю щ его, к а к гово­
рил В. И. В ернадский, картин у видимой природы. В работе вместе с ос­
вещ ением истории физико-химического и зучения воды п оказаны основны е
проявления в природных процессах ее необычных, только ей присущ их
свойств.
2. В н ау ках о Земле всегда вы зы вал интерес к себе вопрос о коли­
честве воды н а земном ш аре, уникальной по богатству ж идкой водой
планете Солнечной системы. В работе впервы е наиболее полно освещ ена
история вы ясн ен ия вопроса о массах воды в различны х водовместилиш ах
от первы х попы ток подсчетов до определений, произведенных в наш е
время.
а) Подсчеты объема воды в Мировом океане прослеж ены от середины
X V II в. В еличина этого объема, вы численная в 1921 г. Э. Коссиной,
в течение последнего полувека считалась равной 1370 млн. к м 3. Н ы не
наиболее обоснованной цифрой, очевидно, следует считать 1338 млн. км3—
результат нового определения, произведенного кафедрой картограф ии Л е ­
нинградского государственного университета.
б) Сопоставление оценок массы воды, содерж ащ ейся в земной коре,
рассмотренны х начин ая с первого подсчета, относящ егося к 1861 г., по­
казы вает, что эти оценки оказы ваю тся совпадаю щ ими по порядку вели­
чин, лиш ь когда они относятся к земной коре в целом. Д иф ф ерен­
цированны е подсчеты, например, массы воды отдельно в осадочных и
кристаллических породах отличаю тся сильно расходящ им ися резул ьтата­
ми. Особенно это относится к определениям количества пресны х подзем­
ны х вод. Н есколько миллионов и несколько десятков миллионов кубиче­
ских километров — таковы пределы оценок, причем некоторы е исследова­
тели и минимальную циф ру считаю т завы ш енной в несколько раз. В ы яв­
ление действительны х запасов подземных вод, особенно пресны х, остается
проблемой, подлеж ащ ей выяснению .
в) Р азличны м и исследователями назы ваю тся более или менее совпа­
даю щ ие зн ачен ия объемов воды, скованной в ледниках, а такж е находя­
щ ейся в виде п ара в атмосфере.
г) Весьма расходятся оценки количества воды в озерах,-и уточнение
этой величины яв л яется задачей, представляю щ ей и научны й, и боль­
ш ой хозяйственны й интерес, поскольку в озерах аккум улированы боль­
ш ие запасы пресной воды. В более надеж ном определении н уж дается и
содерж ание воды в реках.
3. В любой космогонической легенде и гипотезе вопрос о происхож ­
дении и источниках воды на Земле не оставался без вним ания. Но науч­
но обоснованный подход к его реш ению стал возмож ны м только в X X в.
190
У ж е в самом н ачале века и дея единовременного образования большей ча­
сти вод океана в результате сгущ ения водяны х паров первичной плотной
атмосферы и вы падения воды на остывшую земную поверхность была под­
вергнута сомнению. Все большее признание стал приобретать взгляд, что
основная масса воды в океане образовалась в течение длительного геоло­
гического времени благодаря выделению водяны х паров из глубоких зем­
ны х недр. С ерьезное обоснование такой взгляд получил особенно после
того, к а к н а смену гипотезам образования Земли из вещ ества, раскален­
ного с самого н ач ал а или постепенно разогревш егося до огненножидкого
состояния, приш ла теория образования Зем ли из холодного твердого ма­
териала, который никогда не претерпевал сильного разогрева в верхнем
слое Земли и расплавлявш ийся только локально в глубоких очагах в ре­
зультате главны м образом действия радиогенного тепла. Но вместе с тем
и при принятии гипотезы полного расплавлен и я первоначальной Земли
оказы вается, что только небольш ая часть воды гидросферы могла образо­
в аться за счет конденсации паров атмосферы, подавляю щ ее ж е ее коли­
чество накапливалось благодаря выходу н а поверхность из магмы. Д ега­
зац и я воды из глубин земной коры и м антии убедительно п оказана бла­
годаря применению метода геохимических балансов, она наш ла такж е под­
тверж дение в эксперименте с зонной плавкой.
Вопрос о том, по каком у закону происходило образование гидросферы
во времени — шло ли оно равномерно, продолж аясь и в настоящ ее время,
или закончилось ещ е в древности — остается дискуссионным. Но, по-ви­
димому, следует признать непоколебленным поддерж иваемое едва ли не
большинством учены х утверж дение В. И. Вернадского о древнем проис­
хож дении гидросферы. Больш инство исследователей сходится на том, что
приход и расход воды в биосфере, незначительны е по своей массе, в н а­
стоящ ее врем я уравновеш иваю тся и что, следовательно, общее количест­
во воды на Земле остается относительно неизменным, возможно, с архей­
ской эры. К ри ти ку некоторыми авторами полож ения В. И. Вернадского,
что «масса воды есть х ар актер н ая постоянная наш ей планеты », к ак як о ­
бы противоречащ его общей концепции разви тия в природе, н ельзя при­
зн ать обоснованной: признание относительного постоянства водной массы
п ланеты так ж е не противоречит диалектическом у принципу развития,
к ак не противоречит ему признание сущ ествования многих других конс­
тант земной природы.
4.
С лож ная проблема круговорота воды в природе, им евш ая у ж е в
у 1ениях древних натуралистов важ ное натурфилософское значение, пра­
вильно бы ла понята в конце X V II в. преж де всего благодаря применению
балансового метода к изучению гидрометеорологических явлений. Н акоп­
ленны е с тех пор данны е наблю дений и измерений позволили в конце
X IX — начале X X в. представить общую схему круговорота воды на зем­
ном ш аре и дать первую количественную оценку элементов баланса влагооборота.
В X X в. изучение проблемы круговорота воды н а Зем ле серьезно
продвинулось вперед. О стается непоколебленным исходное полож ение о
почти неизменном, по крайней мере в течение современной эпохи, коли­
честве воды, участвую щ ей в круговороте. Окончательно доказана п равиль­
ность взгляда о доминирующ ем значении инф ильтрации в происхождении
грунтовых и вообще подземных вод. К а к в результате непосредственных
измерений, так и благодаря выяснению количественны х отнош ений меж ду
балансам и тепла и влаги получили дальнейш ее уточнение составляю щ ие
баланса влагооборота. Однако расхож дения в определениях элементов вод­
ного баланса, произведенны х различны м и исследователями, к ак это видно
из составленной автором наиболее полной сводки, охваты ваю щ ей более
чем 100-летний период, оказы ваю тся значительны м и и д ля сам ы х недав­
них подсчетов. Но, очевидно, можно сказать, что относительная стабиль­
ность вы р аж ен и я величины речного стока, результирую щ его элемент вод191
кого баланса, хотя и самые последние определения ее разли чаю тся меж ду
собой примерно н а 50 %, позволяет считать, что нет оснований для предпо­
лож ений, что дальнейш ие исследования круговорота воды могут сильно
изм енить количественны е оценки элементов водного баланса наш ей п ла­
неты. М ожно предполагать, что пределы ны неш них оценок объема миро­
вого речного стока таковы , что в них вполне улож атся будущ ие уточ­
нения.
5.
Рассмотрев различны е определения п онятия гидросферы, ее границ,
автор приходит к заключению , что под гидросферой в ш ироком смысле
слова следует понимать сплошную оболочку земного ш ара, простираю щ у­
ю ся вниз до верхней мантии, где в условиях вы соких тем ператур и дав­
лен и я н аряд у с разлож ением молекул воды непреры вно происходит их
синтез, а вверх примерно до высоты тропопаузы, выш е которой молеку­
лы воды подвергаю тся фотодиссоциации. П равомерно и целесообразно
употребление терм ина «гидросфера» в более узком смысле, а именно с
ограничением гидросферы снизу пределом области, содерж ащ ей капель­
нож идкую воду, «способную к перемещению» в горных породах и «выте­
канию и извлечению из них» (Ф. П. С аварен ски й ). Сведение п онятия
гидросферы к понятию Мирового океана следет считать неправильным.
Вместе с тем, н ел ьзя считать правильны м вклю чение в гидросферу глу­
бинны х подкоровы х зон планеты , поскольку, к а к указы в ал В. И. В ернад­
ский, «Ф азовая зона планеты , где есть структуры из молекул воды, не
выходит за пределы земной коры», и, следовательно, распространение
п онятия гидросферы, сферы воды, н а более глубокие зоны теряет свой
прямой смысл.
,
ЛИ ТЕРА ТУ РА
Авсю к Г. А. Изучение ледников и снеж­
ного покрова и развитие гляциоло­
гии.— В кн.: Развитие наук о Земле в
СССР. М., 1967.
А л е к и н О. А. Основы гидрохимии. Л.,
1970.
Алпатьев А. М. Влагообороты в природе
и их преобразования. Л., 1969.
Алътовский М. Е. Подземные испарения и
формирование химического состава вы­
сокоминерализованных
подземных
вод.— В сб.: Вопросы геохимии подзем­
ных вод. М., 1964.
А лю ш инская Н. М., Воскресенский К. П.,
Григоркина Т. Е., Ковзель А. Г., Мар­
кова О. Л., Рыбкина А. Я., Соколов А. А.
Сток рек земного ш ара.— Тезисы до­
кладов IV Всесоюзного гидрологиче­
ского съезда. Л., 1973.
Андреев А. П. Ладожское озеро. СПб.,
1875.
Антошко Я. Ф., Соловьев А. И. История
географического
изучения
Земли.
Вып. I. М., 1962.
А н у ч и н Д. Н. Верхневолжские озера и
верховья Западной Двины. Рекогносци­
ровки и исследования 1894—1895 гг.
М., 1897.
Араго Ф. Избранные статьи из запи­
сок о научных предметах, т. 1. СПб.,
1866.
Ауэрбах Ф. Семь аномалий воды. Пг.,
~~191£L.. .......... ............................... .......“
Афанасьев Г. Д. Геолого-нетрографические предпосылки представлений о
строении земной коры.—В сб.: Пути
и методы познания закономерностей
развития Земли. М., 1963.
Баранов В. И. Термическая история Зем­
ли.— В сб.: Возникновение жизни во
Вселенной.— Доклады на совещании
Астрономического совета АН СССР 6—
7 ию ня 1962 г. М., 1963.Баранов В. И, Возрастные этапы эволю­
ции земного вещ ества.— В сб.: Пути по­
знания Земли. М., 1971.
Бартольд В, В. К истории орошения Тур­
кестана. СПб., 1914.
Батуев. Водородная связь. Успехи химии.
1941, т. X, вып. 4.
Бахтурин. Краткое описание внутренне­
го Российской империи водоходства
меж ду Балтийским, Черным, Белым и
Каспийским морями, служащ ее изъяс­
нением изданной при Департаменте во­
дяны х коммуникаций гидрогеографиче­
ской карты. СПб., 1802.
1 3
Ж.
А .
Ф е д о с е е в
Безруков П. Л. Древность и молодость
океанов.— Океанология, 1973, т. V III,
вып. I.
Бейкер Дж. История географических от­
крытий и исследований. М., 1950.
Бейтс Д. Р. Состав и строение атмосфе­
ры,— В сб.: Планета Земля. М., 1961.
Беклемиш ев А. В. Меры и единицы фи­
зических величин. М., 1954.
Белоусов В. В. О происхождении океанов.
Бюллетень МОИП, отд. геолог., т. X III,
вып. 5, 1967.
Б еляев И. Д. О географических сведениях
в древней России,— Записки Русского
географического общества, кн. VI. СПб.,
1852.
Б е ля н к и н Д. С. О воде в некоторых мине­
ралах.— Труды Петрографического ин­
ститута, 1933, вып. 4. ‘
Берг Л. С. Озеро Иссык-Куль.— Землеве­
дение, 1904, т. XI, кн. I —II.
Берг Л. С. Аральское море. Опыт физикогеографической
монографии.
СПб.,
1908.
Берг Л. С. Об изменении клим ата в исто­
рическую эпоху. СПб., 1911.
Берг Л. С. Очерки по истории русских гео­
графических открытий. М., 1946.
Берг Л. С. Климат и жизнь. М., 1947.
Бергманново естественное землеописа­
ние, ч. I. СПб., 1791.
Бернал Дж. и Фаулер Р. Структура воды
и ионных растворов.— Успехи физиче­
ских наук, 1934, т. 14, вып. 5.
Биндеман Н. Н. Об эксплуатационных ре­
сурсах пресных подземных вод СССР.—
Водные ресурсы, 1972, № 3.
Б лох А. М. Структура воды и геологиче­
ские процессы. М., 1969.
Богословский Б. Б. Озероведение. М., 1968,
Богуславский Н. А. Волга как путь сооб­
щения. СПб., 1887.
Боднарский М. Ломоносов к ак географ.
М. 1912.
Боуэн Н. Л. и Туттл О. Ф. NaAlSijOs—
KAlSi308—Н20. В сб.: Полевые ш паты.
М., 1952.
Б р а у н Г. Редкие газы и образование зем­
ной атмосферы.— В сб.: Атмосфера
Земли и планет. М., 1951.
Брикнер Э. А. Баланс круговорота воды
на Земле. —Почвоведение, 1905, т. 7,
№ 3.
/
Б у а н Э. И стория вплт.т Г.Пб , 1ЯП7.
Будыко М. И. Испарение в естественных
условиях. Л., 1948.
193
Будыко М. И. Тепловой баланс земной
поверхности. JL, 1956.
Будыко М. И., Строкина Л. А. Водный
баланс океанов.— Метеорология и гид­
рология, 1970, № 4.
Буллар д Э. Происхождение океанов.—
В сб.: Океан. М., 1971.
Быков В. Д., К алинин Г. Я. Водные ре­
сурсы мира, их изменения по террито­
рии и во времени,— Вестник МГУ. Гео­
графия, 1968, № 4.
Быков Г. В. Амедео Авогадро. М., 1970.
Быков Г. В К р и ц м а н В. А. Станислао
Канниццаро. М., 1972.
Бютнер Э. К. О диссипации водорода из
атмосфер планет.— Докл. АН СССР,
1959, т. 124, № 1.
Бюффон Ж . Всеобщая и частная естест­
венная история, ч. I—II. СПб., 1789—
1790.
Валъден П. И. Теории р*астворов в их ис­
торической последовательности. Пг.,
1921.
Вальтер И. И стория Земли и жизни. СПб.,
1912.
Варений Б. Географиа генеральная или
повсюдная, в ней же эффекции или
действа генеральная земноводного кру­
га толкуются. М., 1718.
Великанов М. А. Гидрология суши. М.,
1925.
Верещагин Г. Ю. Байкал. М., 1949.
Вернадский В. И. Избранные сочинения,
т. I, IV, V. М., 1954, 1960.
Вернадский В . И. Химическое строение
биосферы Земли и ее окружения. М.,
1965.
Вильям с В. Р. Собрание сочинений, т. 10,
М , 1952.
Виноградов А. П. Возникновение биосфе­
ры.— Возникновение жизни на Земле.
Труды Международного симпозиума
19—24 августа 1957 г. М., 1959а.
Виноградов А. П. Химическая эволюция
Земли. М., 19596.
Виноградов А. П. Химия Земли.— В сб.:
Глазами ученого. М., 1963.
Виноградов А. П. Введение в геохимию
океана. М., 1967а.
Виноградов А. П. Образование океана.—
И звестия АН СССР, серия геологиче­
ская, 19676, № 4.
Виноградов А. П. и Тейс Р. В. Изотопный
состав кислорода фотосинтеза и др.—
Докл. АН СССР, 1941, т. 33.
Витрувий П оллион Марк. Об архитекту­
ре. JI., 1936.
Водные ресурсы и водный баланс терри­
тории Советского Союза. Л., 1967.
Воейков А. И. Реки России. СПб., 1882.
Воейков А. И. Климаты земного ш ара, в
особенности России. СПб., 1884.
Воейков А. И. Круговращение воды в
природе. Осадки и испарение.— Метео­
рологический вестник, 1894, № 10 и 11.
Воейков А. И. Избранные сочинения,
т. I —IV. М., 1948—1957.
Вознесенский А. В. Новые данные об
осадках на поверхности суш и и морей
и о годовом водном балансе земного
ш ара.— Труды Гос. гидрол. ин-та, 1938,
вып. 7.
194
Воскресенский К. П. Норма и изменчи­
вость годового стока рек Советского
Союза. JL, 1962.
Вронский В. И. Краткий обзор исследо­
ваний внеземной пыли.— Метеоритика,
вып. XXIV, 1964.
Вселенная и человечество. СПб., 1896.
В удвелл Дж. Круговорот энергии в био­
сфере.— В сб.: Биосфера. М., 1972.
В укалович М. П. Термодинамические
свойства воды и водяного пара. М.,
1958.
Вулъфсон В. Богатства морей и океанов—
на службу народу.— Коммунист, 1962,
№ 17.
Гавриленко Е. С., Дерпгольц В. Ф. Глу­
бинная гидросфера Земли. Киев, 1971.
Г алилей Г. Избранные труду, т. I. М.,
1964.
Гвоздецкий Н. А. Сорок лет исследований
и открытий. М., 1957.
Гейнц Е. А. Об осадках, количестве сне­
га и об испарении на речных бассейнах
Европейской России. СПб., 1898.
Г ейнц Е. А. Водоносность бассейна вер­
ховьев Оки в связи с осадками. СПб.,
1903.
Гендерсон. Среда жизни. М., 1924.
Герасимов И. П. Структурные черты
рельефа земной поверхности СССР и их
происхождение. М., 1959.
Геродот. История. М., 1972.
Герсеванов М. Н. Очерк гидрографии Кав­
казского края. СПб., 1886.
Герцен А. И. Письма об изучении приро­
ды. М., 1946.
Гершелъман Ф. Э. Исторический очерк
внутренних водяных сообщений. СПб.,
1892.
Гефер Г. Подземные воды и источники.
------------ - -----------------------М.. 192~1к
Гидрографическая карта части Россий­
ской империи меж ду водами Белого,
Балтийского, Черного и Каспийского
морей. СПб., 1802.
Гидрографическая карта Европейской
России. СПб., 1846.
Гидросфера. БСЭ, изд. 2-е, т. И , 1952.
Гидросфера. БСЭ, изд. 3-е, т. 7, 1972.
Гилъзекбах Р. Земля жаждет. 6000 лет
борьбы за воду. М., 1964.
Г луш ков В. Г. Вопросы теории и методы
гидрологических исследований. М., 1961.
Гм елин С. Г. Путешествие по России для
исследования всех трех царств в при­
роде, ч. III, половина 2-я. СПб., 1785.
Гнусин Д. Д. О результатах измерений
расходов р. Волги у г. Самары. СПб.,
1901.
Гораций. Полное собрание сочинений. М.,
1 1933.
Г онекий В . Н. Вода — чудо природы. М.,
1962.
---------------- --------------------Григорьев А. А. Проблема взаимообмена
веществ и энергии в литосфере, гидро­
сфере и атмосфере и ее значение в об­
щ ей теории физической географии.—
И звестия АН СССР, серия географиче­
ская, 1952, № 4.
Григорьев А. А. Типы географической
среды. М., 1970.
Григорьев С. М. Роль воды в образовании
земной коры. М., 1971.
Грин А. М. Воды суши.— В сб.: Кругово­
рот воды. М., 1966.
Гумбольдт А. Космос, ч. I—II. М., 1866—
1871.
Гутенберг В. Ф изика земной коры. М.,
1963.
Давыдов Л. К. Гидрография СССР, ч. I—
II. Л., 1953—1955.
Дальтон Дж. Сборник работ по атомисти­
ке. Л., 1940.
Данилов А. Д. Химия ионосферы. Л., 1967.
Даннеман Ф. История естествознания,
т. I —II. М .- Л„ 1932-1936.
Дворов И. М. Глубинное тепло Земли. М.,
1972.
Дебай П. Полярные молекулы. М.— Л.,
1931.
евис К. и Дэй Дж. Вода — зепкало нау­
ки. Л.. 1964.
Декарт Р. Рассуждение о методе, с при­
ложениями: «Диоптрика», «Метеоры»,
«Геометрия». М., 1953.
Дерпголъц В. Ф. О водообмене между
Землей и мировым пространством.—
Географический сборник, вып. XV. М.—
Л„ 1962а.
Дерпголъц В. Ф. Основной планетарный
первоисточник природных вод Земли.—
И звестия АН СССР, серия геологиче­
ская, 19626, № 11.
Дерпголъц В. Ф. Опыт количественной
характеристики земной гидросферы и
хлора,— Докл. АН СССР, т. 150, № 3,
1963.
Дерпголъц В, Ф. Вода во Вселвндад^ Л-..
№ \.
Джеффрце Г. Земля, ее происхождение,
история и строение. М., 1960.
Джуа М. История химии. М., 1966.
Дитрих Г. Общая океанография. М., 1962.
Добровольский А. Д. Мировой океан и
его исследования экспедициями Совет­
ского Союза.— В сб.: Мировой океан.
М., 1970.
Доманицкий А. П ., Дубровина Р. Г., Исае­
ва А. И. Реки и озера Советского Сою­
за. Л., 1971.
Дорфман Я. Г. Лавуазье. М., 1962.
Д ревняя Российская идрография, содер­
ж ащ ая описание Московского государ­
ства рек, протоков, озер, кладязей, и
какие по ним городы и урочища, и на
каком оные расстоянии. СПб., 1773.
Дроздов О. А. Круговорот влаги и его
роль в природных процессах. Л., 1959.
Дроздов О. А., Григорьева А. С. Влагооборот в атмосфере. JL, 1963.
Ж или н с ки й И. И. Очерк работ Экспеди­
ции по орошению на юге России и на
Кавказе. СПб., 1892.
Ж и ли н с к и й И. И. Очерк работ Западной
экспедиции по осушению болот (1873—
1898). СПб., 1899.
Ж илински й И. И. Очерк гидротехниче­
ских работ в районе Сибирской жел.
дор. по обводнению переселенческих
участков в Ишимской степи и осуше­
нию болот в Барабе, 1895—1904. СПб.,
1907.
Ж илинс ки й И. И. Сельскохозяйственные
гидротехнические работы. СПб., 1908Ж ирмунский А. М., Козырев А. А. О клас­
сификации подземных вод.— В сб.: Ма­
териалы по общей и прикладной гео­
логии, вып. 98. М., 1928.
Ж урнал министерства путей сообщения,
1875, кн. 3.
Завадский К. Водяные сообщения Р ос­
сии. Сборник предположений и проек­
тов по улучшению водяных путей им­
перии, рассматривавш ихся в Главном
управлении путей сообщения со време­
ни учреждения ведомства путей сооб­
щ ения по 1880 год, ч. I—III. СПб.,
1884—1888.
Заварицкий А. Н., Соболев В. С. Физико­
химические основы петрографии извер­
ж енных горных пород. М., 1961.
Загоскин Н. П. Русские водные пути и
судовое дело в допетровской России. Ка­
зань, 1909.
Зайков В. Д. Высокие половодья и павод­
ки на реках СССР. Л., 1954.
Зекцер И. С., Иванов В. А., Месхетели
А. В. О разгрузке подземных вод в
моря.— Водные ресурсы, 1972, № 3.
Зенкевич Л. А. О древности океана и о
значении в решении этого вопроса ис­
тории морской фауны.— Океанология,
1966, т. VI, вып. 2.
Зубенок Л. И. Водный баланс континен­
тов и океанов.— Докл. АН СССР, 1956,
т. 108, № 5.
Зубенок Л. И. Уточненная схема водного
баланса континентов.— Труды Главной
геофизической обсерватории, выц. 263,
1970.
Зубов В. П. Леонардо да Винчи и его ес­
тественнонаучное наследие. В кн.: Лео­
нардо да Винчи. Избранные естествен­
нонаучные произведения. М., 1955.
Зюсс Э. Заметки по истории океанов.
^ Т Ж ., 1 8 9 6 "
Иванов A .
Иеговская Т. А. Гидрология
и регулирование стока. М., 1971.
Избранные
произведения мыслителей
стран Ближнего и Среднего Востока
I X - X IV вв. М., 1961.
Известия русского географического об­
щества, т. VI, отд. 1, 1870.
И льин А. В. Геоморфология дна Атланти­
ческого океана. Автореф. докт. дисс. М.,
1972.
И нструкции и программы Экспедиции по
исследованию источников главнейших
рек Европейской России. СПб., 1895.
Исаченко А. Г. Развитие географических
идей. М., 1971.
История биологии с древнейших времен
до начала XX века. Под редакцией С. Р.
Микулинского. М., 1972,
История геологии. М., 1973.
Кадик А. А., Лебедев Е. Б. Влияние тем­
пературы на растворимость воды в рас­
плаве альбита при высоких давлени­
ях.— Г е о х и м и ст, 1968, № 12.
Калесник С. В. Очерки гляциологии. М.,
1963.
Калесник С. В. Общие географические за­
кономерности Земли. М., 1970.
К алинин Г. П. Проблемы глобальной гид­
рологии. Л., 196813*
195
К алинин Г. П., Кузнецова Л. Л. О расче­
те элементов водного баланса атмосфе­
ры и гидросферы.-— Водные ресурсы,
1972, № 1.
Каменский А. В. Джемс Уатт. СПб., 1891.
К аминский А. А. Данные и мысли о кру­
говороте воды на земном ш аре.— Изве­
стия Центрального гидрометеорологиче­
ского бюро, вып. IV, 1925.
Камшилов М. М. Эволюция биосферы. М.,
1974.
Кант И. История и теория неба. В сб.:
Космогонические гипотезы. М.— Л.,
1923.
Кант И. Сочинения, т. I. М., 1963.
Каррингтон Р. Биография моря. Л., 1966.,
'ТГедроливанский В Н. Метеорологические
приборы. Л., 1947.
Кейльгак К. Подземные воды и источни­
ки. СПб., 1914.
Кейльгак К. Подземные воды. Л,— М.,
1935.
Келлер Р. Воды и водный баланс суши.
М., 1965.
Кеппен В. П. Главнейшие озера и лима­
ны России. СПб., 1859.
К инг Л. С. Морфология Земли. Изучение
и синтез сведений о рельефе Земли. М.,
1967.
Кирилов И. К. Цветущее состояние все­
российского государства, кн. 2. М., 1831.
К лауд П. и Джибор А. Круговорот кисло­
рода.— В сб.: Биосфера. М., 1972.
Клёден. Всеобщая география, т. I. Физи­
ческая география, вып. 1—3. СПб.,
1875-1876.
Книга Большому Чертежу. М. —Л., 1950.
Койпер Дж. П. Происхождение, возраст и
возможная конечная судьба Земли.—
В сб.: Планета Земля. М., 1961.
Количество льда на Земле.— Природа,
1962, № 4.
Конфедератов И. Я. Джемс Уатт — изо­
бретатель паровой машины. М., 1969.
Копелиович А. В. О стшгктурттпм давле­
нии волн hi т раствори к алрктршпттотс —
Ж урнал структурной химии, 1961, т. 2,
3.
Коржуев С. С. Главный водораздел Земли
и общие тенденции развития речной се­
ти .— И звестия АН СССР, серия гео­
графическая, 1970, № 5.
Корт В. Г. Водообмен меж ду океанами.—
Океанология, 1962, т. II, вып. 4.
Котта Б. Геологические картины. СПб.,
1859.
Крафт Г. В. Руководство к математиче­
ской и физической географии. СПб.,
1764.
Крашенинников С. П. Описание земли
Камчатки. СПб., 1755.
Крейс К. Разы скания о Доне, Азовском
море, Воронеже и Азове (с некоторыми
сведениями о к азаках).— Отечествен­
ные записки, 1824, ч. 19.
К р и волуц к ий А. Е. Ж изнь земной поверх­
ности. М., 1971.
Кринов Е. Л. Основы метеоритики. М.,
1955.
Кропоткин П. Н. Эволюция Земли. М.,
1964.
К уделин Б. И., К у н и н В. Н., Львович
196
М. И., Соколов А. А. Проблемы обеспе­
чения человечества пресной водой. Л.,
1970.
Кудрявцев П. С. История физики, т. I. М.,
1956.
Курс метеорологии. Под ред. П. И. Твер­
ского. Л., 1951.
Кювье Ж. Рассуждение о переворотах на
поверхности земного ш ара. М., 1937.
Ладенбург А. Лекции по истории разви­
тия химии от Л авуазье до нашего вре­
мени. Одесса, 1917.
Ламакин В. В. Исследования Южно-Сибирского водного пути в конце XVIII
века.— Труды Института истории есте­
ствознания и техники АН СССР, 1955,
т. 3.
Лебедев А. Ф. Передвижение воды в поч­
вах и грунтах.— Известия Донского
сельскохозяйственного института, 1919,
т. III.
Лебедев А. Ф. Новая теория происхожде­
ния грунтовых вод.— Природа, 1928,
№ 10.
Лебедев Д. М. География в России пет­
ровского времени. М., 1950.
Леваковский И. Воды России цо отноше­
нию к ее населению. Харьков, 1890.
Левин Б. Формирование Земли из холод­
ного вещ ества и проблема образования
простейш их
органических
соедине­
ний.— Возникновение жизни на Земле.
Труды Международного симпозиума
19—24 августа 1957 г. М., 1959.
Левинсон-Лессинг Ф. Ю. О вековых пе­
ремещ ениях суши и моря.— Ученые
записки Юрьевского университета, 1893,
№ 1.
Лейбниц. Теодицея. Харьков, 1887—1892.
Ленц Э. Ф изическая география. СПб., 1851.
Леонардо да Винчи. Избранные естест­
веннонаучные произведения. М., 1955.
Л епехин И. И. Дневные записки путеш е­
ствия, ч. II. СПб., 1771.
Либих Ю. Письма о химии, т. 1—2. СПб.,
1861.
Линслей Р. К., Колер М. А., Паулюс
Д. Л. X. Прикладная гидрология. Л.,
1962.
Личков Б. Л. Материалы к вопросу о
классификации подземных вод,— Мате­
риалы по общей и прикладной геоло­
гии, вып. 98. М., 1926.
Личков Б. Л. Природные воды Земли и
литосфера. М.— Л., 1960.
Лохтин В. М. Река Чусовая. СПб., 1878.
Лохтин, В. М. Река Днестр, ее судоходст­
во, свойства и улучш ение.— Инженер,
1886, № 11—12.
Ломоносов М. Сочинения, т. VII. Л,, 1934.
Ломоносов М. В. Сборник статей и мате­
риалов. М.— Л., 1940.
Ломоносов М. В. Полное собрание сочине­
ний, т. 2. М., 1951.
Лукаш евич И. Д. Неорганическая ж изнь
Земли, ч. I —III. СПб., 1908—1911.
Лукреций. О природе вещей. М., 1945.
Л укьянова С. А., Х олодилин Н. А. Протя­
женность береговой линии Мирового
океана и различных типов берегов и
побережий.— Вестник
Московского
университета. География, 1975, № 1.
Львович М. И. Элементы водного режима
рек земного ш ара. Свердловск — М.,
1945.
Львович М. И. Водный баланс суши.—
М атериалы к III съезду географическо­
го общества GGCP. Л., 1959.
Львович М. И. Человек и воды. М., 1963.
Львович М. И. Водный баланс и водные
ресурсы.— В сб.: Развитие и преобразо­
вание географической среды. М., 1964.
Львович М. И. Водные ресурсы.— Еже­
годник Большой Советской Энциклопе­
дии. М., 1964.
Львович М. И. Водные ресурсы будущего.
М., 1969.
Львович М. И. Мировой водный баланс.—
И звестия Всесоюзного географического
общества, 1970, т, 102, вып. 4.
Львович М. И. Реки СССР. М., 1971.
Львович М. И. Водный баланс материков
земного ш ара и балансовая оценка ми­
ровых ресурсов пресных вод,— Изве­
стия АН СССР, серия географическая,
1972, № 5.
Львович М. И. Много ли пресной воды на
Земле? — Природа, 1973, № 5.
Львович М. И., Басс С. В., Грин А, М.,
Дрейер Н. Н. и К уприянова Е. И. Вод­
ный баланс СССР и перспективы его
преобразования.— И звестия АН СССР,
серия географическая, 1961, № 6.
Любимова Е, А. Об источниках внутрен­
него тепла Земли.— В сб.: Вопросы кос­
могонии, т. V III. М., 1962.
Любимова Е. А. Проблемы термики Зем­
ли.— В сб.: Пути познания Земли. М.,
1971.
Ляйель Ч. Основные начала геологии, ч. I.
М., 1866.
Магидович И. П. Очерки по истории гео­
графических открытий. М., 1967.
М агницкий В. А. О происхождении и пу­
тях развития континентов и океанов.—
В сб.: Вопросы космогонии, т. VI. М.,
1958.
Макаренко Ф. А. Некоторые результаты
изучения подземного стока.— Труды
Лаборатории гидрогеологических проб­
лем АН СССР, 1948, т. I.
Макаренко Ф. А. Опыт изучения законо­
мерностей связи подземных вод с по­
верхностным стоком.— Труды 3-го Все­
союзного гидрологического съезда. Л.,
1959.
Макаренко Ф. А. Вода п од землей.— В сб.:
г Круговорот водыГ М., Т%в.
“*
Макаренко Ф. А., Афанасьев Т. П. Гидро­
геология.— В сб.: Развитие наук о Зем­
ле в СССР. М., 1967.
Макаренко Ф. А. Разумно использовать
ресурсы подземных резервуаров.—В сб.:
Водный голод планеты. М., 1969.
Макаренко Ф, А., И льин В. А., Кононов
В. И., П оляк Б. Г. Ф изическая модель
подземной гидросферы.— М еждународ­
ный геологический конгресс. XXIV сес­
сия. Доклады советских геологов. Гид­
рогеология и инж енерная геология. М.,
1972.
Макеев 3. А. О глубинном распределении
и передвижении подземных вод.— Т ру­
ды Лаборатории гидрогеологических
проблем АН СССР, 1948, т. III.
Маковельский А. Досократики, ч. 2. Ка­
зань, 1915.
Маковельский А. С. Древнегреческие ато­
мисты. Баку, 1946.
Максимович Н. И. Днепр и его бассейн.
Киев, 1901.
Марков Е. С. О методах исследования
озер, ч. I. СПб., 1902.
Марков К. К. Палеогеография. М., 1960.
Марков К. К., Суетова И. А. Эвстатические колебания уровня океана.— В сб.:
Современные проблемы географии. М.,
1964.
Мартынкевич Г. М. Водяной пар в страто-, мезо- и термосфере.— Метеорология
и гидрология, 1969, № 12.
Мар хин ин Е. К. Вулканизм и земная ко­
ра.— Бюллетень МОИП, новая серия,
1964, т. X, вып. 3.
Марш Г. Человек и прироста. М.. 1866.
ТЯатериалы для описания русских рек и
истории улучш ения их судоходных ус­
ловий, вып. 1—73. СПб., 1902—1917.
Междуведомственная комиссия для со­
ставления плана работ по улучшению
и развитию водяных сообщений в Рос­
сии. Сведения о занятиях Комиссии в
период времени с сентября 1909 г. по
август 1910 г. СПб., 1910.
Мельников О. А. М ежзвездная среда.—
Природа, 1957, № 10.
Мельников О., К узнецова Т., Попов В.
Астрохимия.— Неделя, 1965, № 23.
Менделеев Д. И. Сочинения, т. 5, Л.— М.,
1947.
Меншуткин Б. Н. Химия и пути ее развития. М.— Л.. ТЭ57. ~
Йёнъе С] Сравнительная геология или
геология небесных тел. СПб., 1896.
Мр.рррЛ Пж. Океан. Одесса. 1923.
Миддлтон У. История теорий дож дя и
других форм осадков. Л., 1969.
Мильков Ф. Н. Ландш аф тная сфера Зем­
ли. М., 1970.
Мировой водный баланс и водные ресур­
сы Земли. Л., 1974.
Молчанов И. В. Онежское озеро. Л., 1946.
Мори. Ф изическая география моря. М.,
1869,
Морской атлас, 2, лист 41, 1953.
Морской атлас, 2, лист. 48Б, 1953.
Муравейский С. Д. Процесс стока как
географический фактор.— И звестия АН
СССР, 1946, т. 10, № 3.
Муратов М. В. Проблема происхождения
первичных и вторичных океанических
впадин.— В сб.: История Мирового оке­
ана. М., 1971,
Мэйсон Б. Метеориты. М., 1965.
Неймайу Р. История Земли. СПб., 1899.^
Нейс Р. Л. Современное состояние и пер­
спективы глобальной гидрологии.— В
сб.: Вопросы мирового водного баланса.
Л., 1972.
Немалъцев А. С. Гидрологическая изу­
ченность и карта среднего многолетне­
го стока земного ш ара.— В сб.: Приме­
нение количественных методов в гео­
графии. М., 1971.
197
Николаев Н. И. Искусственные землетря­
сения.— Природа, 1973, № 7.
Новый и полный географический словарь
Российского государства. СПб., 1788—
1789.
Ньютон И. Оптика, или трактат об отра­
жениях, преломлениях, изгибаниях и
цветах света. М., 1954.
Об охране водных богатств. Главные ре­
зультаты четырехлетних трудов Экспе­
диции для исследования источников
главнейших рек Европейской России.
СПб., 1898.
Овенден М. В. Ж изнь во Вселенной. М.,
1965.
Овчинников А. М. Общая гидрогеология.
"Ж, 1954.--------Овчинников А. М. Гшпюгеохимия. М..
~~тш.--------------—
~
Платон. Избранные диалоги. М., 1965.
Плахотник А. Ф. К раткая история экспе­
диционных исследований по физиче­
ской океанологии в СССР.— В сб.: Во­
просы истории физической географии
в СССР. М., 1970.
Повесть временных лет. М.— Л., 1950.
Подземный сток в Каспийское море.—
Докл. АН СССР, 1962, т. 142, № 3.
Подземный сток на территории СССР. М.,
1966.
Полдерварт А. Химия земной коры.— В
сб.: Земная кора. М., 1957.
П олунин Ф. А. Географический лексикон
Российского государства. М., 1773.
Попов О. В. Подземное питание рек. Л.,
1968.
Принц Э. Гидрогеология. М.— Л., 1932.
Путешествия Христофора Колумба. М.,
1956.
Радищев А. Н. Избранные философские
сочинения. М., 1949.
Радциг А. А. Джемс Уатт и изобретение
паровой машины. М., 1924.
Развитие наук о Земле в СССР. М., 1967.
Рамсей У., Оствальд В. Из истории хи'~мии. СП у.. I9Q5
Рахманов В. В. Новые исследования реки
Амазонки.— Метеорология и гидроло­
гия, 1965, № 8.
Рихтер Г. Д. Снежный покров, его фор­
мирование и свойства. М., 1945.
Реклю Э. Земля. I. Суша. СПб., 1872.
Родевич В. М. Обзору п р о и зведен н ы х ^)
Олеарий А. Описание путешествия в Мос­
ковию и через Московию в Персию и
обратно. СПб., 1906.
Олъдекоп Э. Об испарении с поверхности
речных бассейнов. Юрьев, 1911.
Оорт Э. Круговорот энергии на Земле.—
В сб.: Биосфера. М., 1972.
Опарин А. И. Возникновение ж и зн и р?
.Земле. М., 1957.
Опись делам приказа тайных дел 1713 г.—
Записки Отделения русской и славян­
ской археологии археологического об­
щества, т. II, 1861.
Оппоков Е. В. О водоносности в связи с
атмосферными осадками и другими
факторами стока.— Записки император­
ского Русского географического обще­
вестия Российского гидрологического
ства
по
общей
географии,
1916,
института, 1Уг!3, J\° Ь.
т. XLVII.
РосГевич Ь. М. Водные "ресурсы СССР и
Отчет по исследованиям рек и изыскани­
их использование.— Известия Государям соединительных водных путей, про­
с т в е н ^ г ^ г и д ш л о гического института.
изведенным
партиями
Управления
внутренних водных путей и шоссейных
Ронов А. Б. Общие тенденции в эволюции
дорог и округами путей сообщения в
состава земной коры, океана и атмо­
1913 г. СПб., 1914.
сферы.— Геохимия, 1964, № 8.
Павлов А. П. Вулканы на Земле и вулка­
Ронов А. Б., Ярошевский А. А. Химиче­
нические явления во Вселенной. СПб., # ское строение земной коры.— Геохи­
1899.
J
мия, 1967, № 11.
Павлов А. П. Геологическая история ев-Y Росмэслеу Э. А. Вода. СПб.. 1862. _
ропейских земель и морей в связи с
Руби В. Эволюция гидросферы и атмосфе­
историей ископаемого человека. М.—
ры в связи со специальным рассмотре­
Л„ 1936.
нием вероятного состава древней атмо­
Панов Д. Г. Морфология дна Мирового
сферы (1955).— В сб.: Земная кора. М.,
океана. М.— JI,, 1963.
1957.
Пекарский П. Наука и литература в Рос­
Русанов Б. Д. Закономерности распро­
сии при Петре Великом, т. I. СПб., 1862.
странения подземных вод зоны свобод­
Пенмэн X. К р у г о в о р о т воды.— В сб.: Био­
ного водообмена.— Труды Ленинград­
сфера. М.. 1972.
ского гидрометеорологического институ­
Перечень внутренних водных путей Ази­
та, 1967, вып. 29.
атской России. СПб., 1895.
Рыкачев М. Экспедиция Challenger’а и
Перечень внутренних водных путей Ев­
новейшие исследования океанов в фи­
ропейской России. СПб., 1907.
зическом отношении вообще.— Морской
Перри Дж. Состояние России при нынеш­
сборник, 1881, № 1, 2, 5.
нем царе. М., 1871.
Рыкачев М. А. Колебания уровня воды в
Петров В. В. Наблюдение над выпарениверхней части Волги в связи с осадка­
ем снега и льда в тенистом месте при
ми.— Записки Академии наук, 1895,
различных градусах холода.— Труды
т. II, № 8.
Петербургской Академии наук, 1821,
Саваренский Ф. П. Гидрогеология. М,—
т. 1.
Л , 1935.
П илипчук Б. И. Единицы измерения теп­
ловых величин,— И змерительная тех­
Самойлов О. Я. Структура водных раство­
ника, 1959, № 1.
ров электролитов и гидратация ионов.
Платон. Сочинения, ч. IV. М., 1879.
М., 1957.
198
Сатклифф Р. Глобальный водный ба­
ланс — геофизическая
проблема.— В
сб.: Вопросы мирового водного балан­
са. Л., 1972.
Сафронов В. С. Теория происхождения
Солнечной системы и науки о Земле.—
В сб.: Пути познания Земли. М., 1971.
Сведения о стояниях уровня воды на ре­
ках и озерах Европейской России по
наблюдениям на 80 водомерных постах.
СПб., 1881.
Семенов П. П. Географическо-статистиче­
ский словарь Российской империи,
т. 1—5. СПб., 1863—1886.
Семенов Я. Н. Об энергетике будущего,—
Н аука и жизнь, 1972, № 10 и 11.
Сергеев В. С. История древней Греции.
М„ 1948.
Синюков В. В. Эволюция представлений
о структуре жидкостей и водных раст­
воров электролитов. Автореф. канд. дис.
М., 1971.
V Слихтер Ч. Подземные воды. СПб., 1912.
Смит Ф. Г. Обзор физико-химических1
свойств надкритических флюидов.— В
сб,: Экспериментальные исследования в
области петрографии и рудообразования. М., 1954.
Соколов А. А. Гидрография СССР. Л.,
1964.
Соколов А. А., Чеботарев А. И. Очерки
р азвития гиппологии в СССР III
1970
Спасский М. Ф., Страхов П. И. Избранные
работы по физике атмосферы. М.— Л.,
1951.
Спафарий Н. Книга, а в ней писано путе­
ш ествие царства Сибирского от города
Тобольска и до самого рубежа государ­
ства Китайского... Записки Русского
географического общества по отделе­
нию этнографий, 1882, т. X, вып. 1.
Стариков К. 3. Происхождение солнеч­
ной системы и формирование Земли.—
В сб.: Происхождение и история Земли.
Алма-Ата, 1972.
Степанов В. Н. Основные размеры Миро­
вого океана и главнейших его частей.—
Океанология, 1961, т. I, выл. 2.
Степанов В. Н. Мировой океан.— В сб.:
Круговорот воды. М., 1966.
Страбон. География в 17 книгах. М., 1964.
Страхов Н. М. Этапы развития внешних
геосфер и осадочного породообразования в истории Земли.— И звестия АН
СССР, серия геологическая, 1962, № 12.
Страхов П. И. Краткое начертание физи­
ки. СПб., 1810.
■Стрельбицкий И. Исчисление поверхности
Российской империи в общем ее соста­
ве в царствование императора Алек­
сандра II. СПб., 1874.
•Судоходный дорожник Европейской Рос­
сии, ч. I —II. СПб., 1854—1855.
Татищев В. Н. История Российская с са­
мых древнейших времен, кн. 1. М.,
1769.
Татищев В. Н. Лексикон Российской ис­
торической, географической, политиче­
ской и гражданской, ч. I —III. СПб.,
1793.
Т илло А. А. О длине рек Европейской
России,— Известия Русского географи­
ческого общества, 1883, т. XIX, вып. 3.
Тилло А. А. Средняя высота суши и сред­
н я я глубина моря.— И звестия Русского
географического общества, 1889, т. XXV,
вып. 2.
Тимонов В. ,Е. Очерк главнейш их рек
Приамурского края. СПб., 1897.
Тимофеев Д. А. Главные водоразделы и
развитие гидросети материков.— Докла­
ды Института географии Сибири и
Дальнего Востока, 1965, вып. 8.
Томсон Дж. История древней географии.
М., 1953.
Труды съезда инженеров-гидротехников
в 1892 г. СПб., 1892.
Уланов X. К. Подземный сток в Каспий­
ское море и фильтрация его вод в дно
и берега.— Докл. АН СССР, 1965, т. 162,
№ 1.
Фаерштейн М. Г. История учения о моле­
куле в химии. М., 1961.
Федосеев И. А. Развитие гидрологии суши
в России. М., 1960.
Федосеев И. А. Развитие знаний о про­
исхождении, количестве и круговороте
воды на Земле. М., 1967.
Федосеев И. А. Начальный период науки
об озерах.— Вопросы истории естество­
знания и техники, 1969, вып. 3 (28).
Ферсман А. Е. Вогта в истории Земли.—
Природа, июнь 1914.
Ферсман А. Е. Геохимия, т. I. Л., 1933.
Фесенков В. Г. О ранней термической ис­
тории Земли.— Астрономический ж ур­
нал, 1957, т. XXXIV, вып. 1.
Фесенков В. Г. Первичное состояние на­
ш ей планеты.— Возникновение жизни
на Земле. Труды Международного сим­
позиума 19—24 августа 1957 г. М., 1959.
Фесенков В. Г. Единство и взаимосвязан­
ность галактической системы как усло­
вие возникновения жизни на плане­
тах,— В сб.: Возникновение жизни во
Вселенной, М., 1963.
Физико-географический атлас мира. М.,
1964.
Филиппов Н. М. Об изменении уровня
Каспийского моря. СПб., 1890.
Флоренский К. П. О начальном этапе диф­
ференциации вещества Земли.— Гео­
химия, 1965, № 8.
Фок А. А. и Рябов А. А. Подробный отчет
о практических результатах экспеди­
ции по исследованию источников глав­
нейших рек Европейской России, СПб.,
1906.
Фрадкин Н. Г. Географические откры­
тия.— В кн.: Развитие наук о Земле в
CCGP. М., 1967.
Фрадкин Н. Г. Географические открытия
и научное познание Земли. М., 1972.
Френкель Я. И. Кинетическая теория
жидкостей. М.— Л., 1945.
ф рииман Э. X. Природа воды. Л.. 1935.
Фролов Ю. С. Новые фундаментальные
данные по морфометрии Мирового океа­
на.— Вестник Ленинградского универ­
ситета, 1971, № 6.
Фюрон Р. Проблема воды н а земном ш аре. Л.. 1966.
Х айн Ъ. к. происхождение материков и
океанов. М., 1961.
199
Х айн В. Е. Место процессов океанообразования в геотектонической эволюции
Земли.— В сб.: История Мирового океа­
на. М., 1971.
Химия. М., 1971.
' Хор н Р, Морская химия (структура воды
и .хим ия гидросферы)'. М., 1972.
Хотинскии М, С. Физическое землеведение, или физика земного шара, т. I.
СПб., 1852.
Хргиан А. X. Очерки развития метеороло­
гии. JI., 1959.
Хромов С. П. Метеорология и климатоло­
гия для географических факультетов.
М., 1968.
Цуриков В. Л. Основные нап р я в л атш со­
временной океанологии за рубежом. —
В сбТЖ иров6и~океан. М.. 1970.__
Чеботарев А. i /ГТидролБгический словарь.
Л., 1964.
Чемберлин Р. Т. Геологические доказа­
тельства эволюции земной коры.— В
сб.: Атмосферы Земли и планет. М.,
1951.
Чернышев М. С. Иртыш. СПб., 1887. ,
Швец Г. Й. О половодьях на р. Днепре за
тысячелетний период.— И звестия Ин­
ститута гидрологии и гидротехники АН
УССР, 1955, т. 13 (XX).
Ш епли X. Звезды и люди. М., 1962.
Шмидт О. Ю. Н овая теория происхожде­
ния Земли.— Природа, 1946, № И .
Шмидт О. Ю. Четыре лекции о теории
происхождения Земли. М.— Л., 1949.
Шмидт О. Ю. Роль твердых частиц в пла­
нетной космогонии.— Природа, 1956,
№ 11.
Шокальский Ю. Океан. «Энциклопетшческий словарь» под р^тг крпкгяуза и Е ^ Шокальский Ю. Л/,_Икеашщщфия. СПб.,
~ж г
Шоллер Г. Основные проблемы опреде­
ления запасов и направления стока под­
земных вод в масштабе континентов и
земного ш ара.— В сб.: Вопросы мирово­
го водного баланса. Л., 1972.
Штернберг А. А. Состояние воды в над­
критической области в связи с пробле­
мами глубинного минералообразования.—Геология рудных месторождений,
1962, № 5.
Шумский П. Л. Основы структурного ледоведения. М.Г1955.
ш у м с к и й ll. А., Кренке А. Я. Современ­
ное оледенение Земли и его измене­
ни я.— Географический бюллетень, 1964,
№ 14.
Щеглов Н, П. Начальные основания хи­
мии. СПб., 1830.
Щекатов А. М. Географический словарь
Российского государства. СПб., 1801—
1809.
Щ укин И. С. Общая морфология суши,
т. I. М., 1934.
Юргенсон Р. О. О судоходном состоянии
р. Амура с притоками. СПб., 1897.
Юри Г. Первичные атмосферы планет и
происхождение жизни,— B' сб.: Возник­
новение жизни на Земле. М., 1959.
Юхневич Г. В. Инфракрасная спектроско­
п и я воды. M.,*TW3.
200
Я куцени В. Биография атмосферы.— Нау*
ка и жизнь, 1971, № 9.
Ямнов А. А. и К у н и н В. Я. Н екоторые
теоретические итоги новейших исследо­
ваний в районе Узбоя в области палео­
географии
и геоморфологии.—Изве­
стия АН СССР, серия географическая,
1953, № 3.
Ястребов Е. В, Уральские горы в «Чер­
тежной книге Сибири» Семена Ремизо­
ва.— Вопросы истории естествознания
и техники, 1972, вып. 1 (38).
Adam s F. D. The origin of springs and ri­
v e r s — Fennia, 1928a, v. 50.
Adam s F. D. R ainfall and run-off. Science,
1928b, v. LXII, N 1742.
Agricola G. The stru ctu re of E arth and for­
ces w hich change th e Earth. «А source
book in geology». N. Y.— London, 1939.
Albrecht F. Der jahrliche Gang der Komponenten des W arm e-und W asserhaushaltes der O ze an e .-B e r. Deutsch. Wetterdinstes, 1961, N 79, В. II.
Aristote. Meteorologie. Paris, 1863.
Bernal J. D., Fowler R. H. A theory of w a­
ter and ionic solution, w ith p articular re­
ference to hydrogen and hydroxyl ions.—
J. Chem. Phys., Aug., 1933, v. 1, N 8.
Biswas A. K. History of Hydrology. Am­
sterdam — London, 1970.
Buf f on Oeuvres completes, t. 1. Paris, 1855.
B ulletin de l ’ln stitu t oceanographique, n u ­
mero special 2. Monaco, 1968.
Chamberlin Т. C., Salisbury R. D. Geology.
London, 1905.
Chang Jen-hu, Okimoto Gary. Global w ater
balance accordins to the Penm an appro­
ach.— Geogr. Annalysis, 1970, v. 2, N 1.
Descartes R, Oeuvres, v. VII, pts 1, 2. Paris,
1905.
D ictionary scientific biography, v. I ll, IV.
N. Y., 1971.
Dooge J. С. I. Un bilan hydrologique au>
X V IIе siecle.— H ouille blanche, nov. 1959.
Duval L’eau. Paris, 1962.
Enciclopedia britanica, v. II, 1965.
Halbjass W. Die Seen der Erde. Gotha*
1922.
Halbfass W. Der S ahresw asserhaushalt
der Erde.— P eterm anns Mitt., 1934, N 5r
6.
Howard L, M odifications of cloads and on
th e principles of th eir production, suspen­
sion and destruction.— Philos. Mag., 1803,
v. 16, p. 97—107, 344—357.
H um phreys. Physics of theair. N. Y., 1940.
Internationale Revue d. Hydrobiologie imd
H ydrographie, 1913—1914. Bd 6, N 1 -6 .
Karstens K. Eine neue B erechnung der m ittleren Tiefe der Ozeane n ebst einer vergliechenden K ritic der verschiedenen Berechnungsm ethoden. Kiel, 1894.
Kish G. Adolf E rik Nordenskiold (1832—
1901). A scnadinavian pioneer of th o
Earth-sciences.
Труды X III Международного конгресса
по истории науки. Секция V III. М., 1974.
Корр H. B eitrage zur Geschichte des Chemie, st. 1. Braunschw eig, 1875.
Kossinna E. Die Erdoberflache. H andbuch
der Geophysik, Bd 2. Berlin, 1933.
Кгйттпе1 0. Morphologie der M eerestraume. Leipzig, 1879.
K rum m el 0. H andbuch der Ozeanographie,
Bd 1. S tuttgart, 1907.
Kuenen Ph. H. The realm s of water. Lon­
don, 1955.
Kulp J. L. Origin of the hydrosphere.— Bull.
Geol. Soc. of America, 1951, v. 62, N 3.
Lavoisier A. L. Oeuvres, t. 1—6. Paris,
1862—1893.
Loomis. Mean an n u al reinfall for different
countries of the globe.—Amer. J. Sci.,
1882, v. 1; 1883, v. 1.
Marcinek J. Der Abflus von den Landflachen der Erde.— Wiss. Z. Humboldt-Univ.
Berlin. M ath.-naturwiss. Reihe, 1966, Bd.
15, N 3.
Meinardus W. Uher den K reislauf des W assers.— Meteorol. Z., 1911, Bd 28.
Meinardus W. Eine neue N iederschlagskarte der Erde.— P eterm anns geogr. Mitt.,
1934, N 1, 2.
Meinzer О. E. Outline of ground w ater hyd­
rology w ith definitions.— U.S. Geol. Surv.
W ater Supply Paper, 1923, N 494.
Murray. On th e to tal ann u al reinfall of
the land globe — Scott. Geogr. Mag,, 1887,
v. III.
Murray J. The depths of the ocean. London,
1912.
Nace It. W ater of the w orld.— N atural H is­
tory, 1964, v. LXXIII, N 1.
Partington I. R. An advanced treatise on
physical chem istry. London — N. Y., 1955.
Penck A. Morphologie der Erdoberflache,
Bd. 1. S tuttgart, 1894.
Penm an H. L. The w ater cycle,— Scient.
Amer., 1970, v. 223, N 3.
Perrault P. The source of w ater in springs
and rivers. (1674). Source books in the
histo ry of the sciences. A source book in
geology. N. Y,— London, 1939.
Ricciolio J. B. G eographiae et hydrographiae reform atae. Bolonia, 1661.
Reclus E. La terre. I. Les continents. Paris,.
1870.
Rlgaud S. On the relative quantities of
land and w ater on th e surface of the ter­
raqueous globe.— Cambridge Soc. Trans.,
1837, v. VI, p. 2.
Rubey W. Geologic h istory of sea w ater.—
Bull. Geol., Soc. America, 1951, v. 62, N 9.
Schtuckenberg I. Ch. Hydrographie des
Russischen Reiches. St.-P., 1844—1849.
Schiitzler. Uber Grenzen der Ozeane und
ihner Nebenmeere. Peterm anns geogr.
Mitt., 1970, Bd. 114, N 4.
Smart J. S., Surkan A. J. The relations bet­
ween m ainstream length and area in
drainage basins (Abstr.).— Trans. Airier.
Geophys. Union, 1967, v. 48, N 1.
Staszewski J. H istoria n auki о Ziemi w zarisie. W arszawa, 1966.
Strelbitsky J. Superficie de l ’Europe etablie.— Publ. Com. Centr. Russe statist.
S.-P., 1882.
Urey H. The planets. T heir origin and de­
velopm ent. London, 1952.
Volger 0. Die w issenschaftliche Losung des
W asser insbesondere der Q uellenfrage
m it Kiicksicht auf die V ersorgung der
Stadte.— Z. V ereines Deutsch. Ingr.^
1877, Bd XXI, H. 11, 9, S. 481-502.
Wisotski E. Zeitstrom ungen in der Geogra­
phic. Leipzig, 1897.
Wozniak Z. Osady — m alo znany skladnik
balansu wodnego,— Gaz. obserw. P.I.H.M.,
1972, t. 25, N 8.
W und t W. Bezichungen zwischen Mittelw erten von Niederschlag, Ablfuss Verdunstung und L uftem peratur fu r die^
Landflache der Erde.— Dtsch. W asserwirtsch., 1937, H. 5, 6.
Wiist G. Die V erdunstung auf dem Meere.
Berlin, 1920,
И М ЕН Н О Й У К А З А Т Е Л Ь
Аббот X .—165
Бахтурин — 193
Абрамов Л . С .— 116
Беат — 47, 49
Безруков П. Л .— 130, 193
Авиценна — 7
Авогадро А .— 22, 23
Б ейкер Д ж .— 65, 193
Авсюк Г. А .- - 90, 189, 193 Бейтс Д . Р . — 39, 108, 193
Агостини — 69
Бекетов Н . Н .— 29
А грикола Г .— 146, 171
Беклемиш ев А. В .— 16
Адамс Ф .— 142, 146, 154,
193
156
Б екович-Ч еркасский А.—
Адясено М .— 33, 35
73
Айи П .— 48
Белинков С. Ю .— 175, 186
А йткен Д ж .— 163
Б еллин г К .— 26
Б еллинсгаузен Ф. Ф ,— 51
А лекин О. А ,— 60, 193
Белоусов В. В .— 130, 193
А ллен Э.— 99
А лпатьев А .М .— 110, 115, Б еляев И. Д .— 71, 193
116,
137, 138, 193
Б елянкин Д . С .— 99, 193
А льбрехт Ф .— 176, 179
Б ерг Л . С .— 69, 70, 80, 87,
А льтовский М. Е .— 107,
135, 136, 193
Бергман Т .— 52, 158
193
А мальди Э .— 29
Б ергхауз Г .— 52, 65, 66
Амонтон Г .— 16
Б ерд Р . — 52
Ампер А .— 23
Б ердж Р . — 24
Б ердж Э .— 69, 70
Амундсен Р . — 52
Анаксимандр — 43
Беринг В .— 51, 74
Анаксимен — 5
Б ерн ал Д ж .— 27, 30, 31,
А ндреев А. П .— 69,
79,
32, 35, 193
87, 193
Б ернет Т .— 60, 120
А ндримон Р .— 98
Б ерн ул л и И .— 61
Антошко Я. Ф .— 49, 193
Берцелиус И .— 23
А нучин Д . Н .— 69, 70, 87, Бехайм М .— 47, 50
193
Биндеман Н . Н .— 188, 193
А раго Ф .— 34, 164, 165, Бисвае А .— 152
193
Б л и зн я к Е. В .— 84
А ристотель — 6, 7, 15, 54, Б лох А. М .— 33, 97, 193
118,
138, 139, 140, 142,Б лэгден — 14
143, 144, 153
Б л э к Д ж .— 10, ,11, 14, 17,
А рмстронг Г .— 26
18, 19, 20
А ррениус С .— 115
Богословский Б . Б . — 70,
Архимед — 16
193
Астон Ф .— 24
Б огуславский Н . А .— 78,
А уэрбах Ф .— 29, 193
83, 193
А фанасьев Г. Д .— 95, 97,
Б ойль Р .— 7, 8, 10, 16,
193
60, 61
А фанасьев Т. П .— 106, 188, Болы птедт А .— 7, 47, 144
197
Бомон Эли де — 131
Б орелли Д ж .— 17
Бабине Ж .— 151, 172
Б оуэн Н .— 94, 193
Б ал ьб оа В .— 49
Б очков А. П . - 186
Б аранов В. И .— 122, 193
Б р ау н А. Г. — 125, 126,
Б арен ц В .— 51
193
Б ар н ес В .— 29, 30
Бридж мен П .— 34
Б артольд В. В .— 80, 135,
Б ри квед Ф .— 24
193
Б ри кн ер
Э .— 135,
137,
Б атти с М .— 107
165, 169, 170, 171, 175,
Б атуев — 29, 193
176,
179, 184, 193
Б а у э р А .— 114
Б роунов П. И .— 70
Б а х А. Н .— 38
Б руевич С. В .— 61
202
Б р у к Д ж .— 55
Б р у кс К .— 173
Б р эгг В .— 29
Б у ан Э ,— 8, 193
Будыко М. И .— 40,
176,
177,
179, 180, 181, 182,
184, 193, 194
Б у лл ар д Э .— 136, 194
Б унзен Р . — 16
Б утаков А. И .— 78
Б утлеров А. М .— 20
Бы ков В. Д .— 138^ 194
Бы ков Г. В .— 23, 194
Б эда — 47
Б экон Р . — 47
Б экон Ф .— 152, 153, 163
Б эр — 80
Бю аш Ф .— 54, 63, 64
Бю тнер Э. К .— 136, 194
Бюффон Ж .— 52, 57, 60,
91, 120, 167, 179, 194
В аллисниери А .— 156, 171,
183
В альден П. И .— 5, 7, 194
Вальтер И .— 121, 135, 194
Ван-Гельмонт И .— 7, 8, 10
146, 160
В ан-Х айс Ч .— 92, 95, 98
В арбург — 19
Варений Б .— 52, 56, 60,
63, 70, 91, 118, 149, 150,
152, 158, 194
Васко да Гама — 49
Ватсон Ф .— 133
Ваш ингтон Г .— 103
Великанов М. А .— 100, 194
Венюков М. И .— 135
Верден К . — 73
Вернадский В. И .— 4, 5,
14,
15, 24,
39, 41,
42, 52, 59, 60, 93, 94,
96, 97, 98, 99, 102, 103,
105, 106, 107, 108, 110,
112, И З , 115, 116, 117,
131, 132, 133, 134, 136,
137, 138, 143, 155, 162,
190, 191, 192,
194
Вернон Г .— 25
Верещ агин Г. Ю .— 79, 194
Веселовский К. С .— 135
Вивиани В .— 152
Вили — 133
В ильке И .— 17
В илькицкий Б . А .— 52
Вильям с В. Р . — 137, 194
В иноградов А. П .— 38, 61,
103, 105, 147, 124, 126,
127, 128, 129, 132, 133,
137,
194
Вистон В .— 120
В итрувий П. М .— 6, 142,
143, 155, 194
Вленфорд Б , — 135
Воейков А. И. — 66,
67,
69, 70, 91, 135, 166, 167,
168, 169, 170, 171, 179,
180, 184, 185, 194
В о ж н як 3 . — 182
Вознесенский А. В .— 173,
174, 175, 194
В оклен — 20
Вольни М .— 172
Воскресенский
К.
П. —
186,
189, 194
Вронский Б . И .— 133, 134,
194
Вудворд Д ж .— 120
Вукалович М. П .— 34, 97,
197
Вульфсон В .— 40, 194
Вундт В .— 176
Высоцкий Г, Н .— 184
Высоцкий Э .— 154, 155
Вэн (Вин) В .— 32, 33, 35
Вюст Г .— 58,
173,
175,
176, 179
Гавриленко Е, С .— 92, 97,
110,
194
Гадлей Г .— 163, 164
Галилей Г .— 8,
16,
19,
152, 194
Галлей Э .— 16, 154, 155,
156, 157, 162, 163
Гальбфас В .— 69, 70, 112,
И З , 114, 183
Ганн Ю . - 115, 172
Гари О .— 178, 179, 181,
182
Гаюи Р . — 41
Гвоздецкий — 89, 194
Гей-Л ю ссак Ж . Л .— 21, 22,
34
Гейле С .— 10
Гейнц Е. А. — 166,
185,
194
Гейстбек А .— 69
Гекатей — 43, 44
Гельфер Я . М .— 19
Гендерсон Л .— 39, 194
Георги И. Г .— 76
Герасимов И. П .— 67, 194
Герике О .— 61, 152
Геродот — 43, 45, 64, 65,
135, 194
Герон А лександрийский —
152
Герсеванов М. Н .— 83, 194
Герцен А. И .— 5, 194
Герш ель Д ж . — 52
Герш ельман Ф. Э .— 194
Геттон Д ж .— 163
Гетц В .— 135, 136
Гефер Г . - 132, 194
Гильденштедт И. А .— 76,
77
Гильзенбах — 140, 194
Глуш ков В. Г .— 88, 116,
187,
194
Гмелин И .— 74
Гмелин С. Г .— 76, 77, 159,
160,
194
Гнусин Д . Д .— 82, 194
Говард Л .— 163
Годунов Борис — 72
Годунов П. И .— 72
Головин В. М .— 51
Гомер — 43
Гораций — 194
Гордеев Д . И .— 107
Горский H . Н .— 144, 194
Грабовский А. И ,— 163
Грегори Д ж .— 135
Григорьев А. А .— 40, 95,
109, 194
Григорьев В. В .— 79
Григорьев С. М .— 41, 195
Григорьева
А. С .— 116,
184, 195
Гролль М .— 55
Грум-Гршимайло Г. Е .—
135
Гудзон Г .— 51
Гук Р .— 10, 16, 29
Гумбольдт А .— 8, 10, 21,
52, 55, 135, 152, 163,
168, 195
Гутенберг Б .— 122, 195
Гюйгенс X .— 16
Джонстон К .— 168, 179
Д ж у а М .— 7, 13, 195
Дж удей С .— 69, 70
Дидро Д . — 12
Д итрих Г .— 24, 33, 63, 195
Д иттмар — 60
Д обровольский А. Д .— 64,
195
Д окучаев В. В .— 86, 135
Д оманицкий А. П .— 90,
195
Д орандт Ф. Б . — 80
Дорфман Я. Г .— 9, 13, 14,
\ к , 4qs;
Д реббель К . - 16
Д рейер H . Н ,— 188
Д риж енко Ф. К .— 87
Дроздов О. А .— 115, 171,
176, 180, 183, 184, 195
Д убах А. Д .— 184
Д убровина Р . Г .— 90, 195
Д эви Г .— 15
Дэвис В .— 70
Д эвис Д ж .— 51
Д эй А .— 94, 99
Дэй Д ж .— 11, 195
Дэнфорд М. Д .— 31, 35
Дюкло Ж .— 26
Дю лонг — 18, 34
Дюма Д .— 23
Дюнин А. К .— 91
Дюфур Л .— 37
Давыдов Л . К .— 90, 195 Е рм ак — 71
Даламбер — 12
Ж илинский
И. И .— 85,
Д аленсе И .— 16
86, 195
Д альтон Д ж .— 16, 18, 19,
20, 21, 22, 23, 24, 25, Ж ирмунский А. М .— 100,
195
26, 34, 138, 158, 161,
162, 195
Д анилов А. Д .— 137, 195 Завари ц ки й А. Н .— 94,
96,
195
Даннеман Ф .— 7, 8, 139,
Завадский К .— 76, 195
195
Д анте А .— 47
Загоскин Н. П .— 71, 195
Дворов И. М .— 188, 195 Зайков Б . Д .— 175, 186,
Д ебай П .— 28, 195
195
Д евиль III.— 131
Залом он В ,— 117
Зброж ек Ф. Г .— 86
Девис К .— И , 35, 195
Дезагю лье Д ж .— 18
Зекцер И. С .— 183, 195
Дейман Д ж .— 55
Зенкевич Л . А .— 41, 130,
Д ейм анн — 15
195
Д екарт — 8, 9, 60, 118, Зильберм ан — 19
119, 146, 147, 160, 162, Зубенок Л. И .— 176, 177,
195
178,
179, 182, 195
Деламетери Ж . К .— 162
Зубов H . Н ,— 63, 64, 80
Д елебек А .— 69
Зубов В. П .— 145, 195
Делес А .— 92, 95, 96
Зуп ан А .— 56, 70,
168,
Д елю к Г .— 161
170, 171
Д елю к Ж .— 13, 15, 16, 17, Зю ринг — 115
18,
138, 161
Зюсс Э.— 108, 131, 132,
Дембовский Б . И .— 79
137, 173, 195
Демокрит — 20, 118, 134,
139, 142
И ванов А. Т. — 187
Деннисон Д .— 29
Иванов В. А .— 183
Дерпголъц В. Ф .— 95, 96, Ивашинцов Н . А. — 79
97, 103, 105, 110, 132, Игнатович Н. К .— 102
134,
195
И ле Г .— 18
Д ж абир
ибн-Х айян (Ге- И льин В. А .— 59, 111, 195
бер) — 7, 8
И льинский М. А .— 29
Джеффрис Г .— 124, 195
И ндикоплов Козьма — 47,
Джибор А .— 38, 196
49
Д ж онс М .— 36
И оанн Б олгарски й — 144
203
Лейбниц Г. В .— 119, 19&
Копылов Е .— 76
Иогансон Е . М .— 84
Корж инский Д . С .— 96, 97 Лейтер Г .— 135
Иона М .— 28
И саева А. И .— 90, 195
К орж у ев С.
С .— 67, 69, Л енц Р. Э .— 79
И саченко А. Г. — 47, 65,
196
Л енц Э.— 137, 168, 172г
195
Корт В. Г .— 178, 196
196
Исибаси М .— 130
Коссель В .— 27
Леонардо да Винчи — 17,
Коссина Э.— 58, 59, 60,
41, 144, 145, 146, 152г
Кабот Д ж .— 48
И З , 114, 190
162, 196
Кавендиш Г .— 11, 12, 13, К отляков В. М .— 91
Л еопольд Л .— 107
14, 15, 19, 20
Котта Б . — 57, 58, 60, 121, Л епехин И. И .— 76, 159,
Кадик А. А .— 94, 195
132,
196
160,
196
К азвини — 144
Коцебу О. Е. — 51
Л е Р у а — 138, 161, 162
Кайё А .— 114
Кочерин Д . И .— 185
Либих Ю .— 14, 196
К алесник С. В .— 110, 114, Кратес
М илосский — 43, Линслей Р . — 67, 105, 106г
195
44
196
К алинин Г. П .— 66,
110, Крафт Г. В . - 52, 57, 60, Л исянский Ю. Ф .— 51
111,
113, 114, 138, 179, 158, 159, 161, 162, 165, Литке Ф . П .— 51
180, 181, 184, 185, 195
Л итовиц — 35
196
К альп
Д ж .— 103,
105, Краш енинников С. П .— Личков Б . Л .— 102, 129,,
117, 124, 125, 127, 136,
74, 75, 196
196
137
Ломоносов М. В .— 10, 11,
Крейс К .— 73, 196
Камен М .— 38
Кренке А. Н .— 115, 200
17, 65, 75, 158, 159, 196Каменский А. В .— 9, 14, К риволуцкий А. Е .— 130, Л охтин В. М .— 83, 196
196
Л укаш евич И. Д .— 60, 94г
138, 196
К аменский Г. Н .— 183
Кринов Е. Л , - 133, 196
95, 97, 102, 108, 123,.
Каминский А. А .— 179, Крицман В. А .— 23, 194
124, 132, 196
196
Кропоткин П. Н .— 129, Л укреций К ар ,— 140, 141,.
Камшилов М. М .— 38, 196
142, 196
135, 196
К анниццаро С .— 24
Л у кьян о ва С. А. — 54, 196
Кросье — 133
К ант И . - 52, 57, 60, 120, Крузенш терн И. Ф .— 51
Лумис Э.—■168, 169
121, 135, 158, 196
Крюммель О .— 56, 58, 60, Л ьвович М. И .— 90, 105»
Кантон Д ж .— 17, 37
106,
110, 111, 113, 114,
63
115,
116, 175, 176, 177,
К ан ьяр де ла Тур — 34
Куделин Б . И .— 115, 187,
К арлей ль А .— 15
178,
179, 180, 181, 182,
188, 189, 196
К аррингтон Р .— 54, 196
184,
187, 188, 197
К удрявцев П. С .— 14, 18,
Карстенс К .— 58, 60
Лью ис Г .— 24, 27, 29
196
К асаткин И. И .— 184
Любимова Е. А .— 122, 197
К узанский Н .— 152
К астелли Б . — 152
К узин П. С .— 186
Лютгенс — 175
К атцов С .— 31
К узнецова
Л . П .— 177, Л яй ел ь Ч .— 128, 135, 163„
К аш ин К . И .— 184
197
179,
184, 185, 196
К едроливанский В. Н . —
К узьм ин П. П .— 91
152, 196
М агеллан Ф .— 49, 54
К ук Д ж .— 51
М агидович И. П .— 65, 197
К ейл Д ж .— 157
К ул ье П .— 163
К ей льгак К .— 100,
146, К унин В. Н .— 80, 196
М агницкий В. А .— 130, 197
162, 171, 196
Куэнен Ф .— 129, 132, 134, М азепа — 73
К еллер Р .— 135, 164, 173,
Майов — 10
137
184, 196
М акаренко Ф. А .— 95, 96,
Кювье Ж .— 137, 196
Кёниг — 34
97, 105, 106, 111, 117,
Кюн — 157
К еплер — 171
130, 133, 179, 183, 187,
Кепден В. П . - 81, 196
188,
197
Л авуазье А .— 9, 10, 11,
Кеферштейн X ,— 171, 172
М акаров С. О .— 51
12,
13, 14, 15, 17, 19, 20
К инг Л . С .— 67, 196
Л аденбург
А .— 15,
20, М акдональд Р . — 24
К ирван Р .— 19
Макеев 3 . А .— 183, 197
196
К и рхер А .— 147, 148, 157 Л азарев М. П .— 51
Макер П .— 12, 13
К ларам онс К .— 52, 56, 60 Л ам акин В. В .— 76, 196 М аковельский А. С.— 6 ,1 3 9 ,
К л а р к Ф .— 61, 93, 94, 103, Л ам арк Ж . Б . — 15, 163
197
127
Макробий — 47
Л ап аран А .— 56
К л ау д П .— 38, 196
Л ап лас П . С .— 14, 17, 19, М аксимович Н . И .— 73, 83,
К лёден Г .— 52, 65, 66, 67,
54, 56, 120, 121
166,
185, 197
69,
196
М андевилль Д ж .— 47
Л атим ер — 29
Книпович Н . М .— 87, 113 Л ауэ М .— 29
Мариотт Э .— 154, 155, 156,
К оза де ла — 54
Лебедев А. Ф .— 97, 98,
162, 171, 172
Козырев А. А .— 100, 195
М арков Е . С. — 69,
70,
100,
172, 184, 196
Койпер
Д ж .— 122, 136, Лебедев Д . М .— 72, 196
197
196
М арков К . К . — 39, 115,
Лебедев Е . Б . — 94, 195
Колумб X .— 47, 48
Л еваковский И. Ф .— 83,
197
Комаров В. Д .— 91
М арсильи Л .— 54
196
Кононов В. И .— 111, 197
М артынкевич Г. М .— 109,
Л еви Г. А .— 31, 35
Конфедератов И. Я .— 9, Л евин Б . — 122, 196
197
14, 18, 19, 196
Л евинсон-Лессинг Ф. Ю .— М архинин Е. К .— 132, 197
Копелиович — 107, 196
М арчи — 35
108,
114, 130, 196
К опп Г .— 14
М арчинек И ,— 178, 179
Л евки пп — 20
2 0 4
Марш Г . - 151, 172, 197
М асуди — 144
Мейер Г .— 29
М ейнардус В .— 113,
115,
116, 173, 174, 175, 179,
183
М ейнцер О .— 100
Мекке Р .— 24
М ельников О. А .— 122, 197
М енард Г .— 59, 60
Менделеев Д . И .— 12, 16,
20, 23, 34, 37, 38, 197
Менцель Д. — 24
Меншуткин Б . Н .— 8, 15,
197
Менье Ж .— 15, 20
Менье С .— 133, 135, 136,
197
М еркатор Г .— 54
М еррей Д ж .— 51, 54, 56,
58, 60, 61, 69, 108, 168,
169,
170, 179, 197
Мерфи Г .— 24
Мессершмидт Д . Г .— 74
Месхетели А. В .— 183
Миддлтон У .— 9, 13, 18,
161,
163, 197
Милл X .— 69
М иллер Г .— 75
М илликен Р .— 28
М ильков Ф. Н . — 39, 40,
109 197
Молчанов И. В. — 87, 90,
197
М онж Г .— 15, 20
Монин А. С .— 180
М орган Д ж .— 31
Мори М .— 40, 55, 165,
167,
197
М уравейский С. Д .— 41,
197
М уратов М. В .— 130, 197
М уш енбрук П .— 18, 158
М ушкетов И. В .— 135
М эйсон Б . — 133, 197
Н агаев В. В .— 87 '
Н ансен Ф .— 52
Н евельской Г. И .— 79
Н еж иховский Р . А .— 90,
189
Н еймайр Р .— 120, 197
Н ей с Р .— 52, 60, 103, 105,
107, 113, 114, 115, 178,
179,
182, 183, 197
Н емальцев A. G.— 176, 197
Немети — 35
Н икитин А .— 71
Н икитин С. Н .— 100, 135
Н иколаев Н. И .— 95, 198
Н икольсон В .— 15
Н ови ков Н . И .— 72, 75
Н орденш ельд А. Э. — 121
Н ью тон И .— 16, 18, 19,
20, 161, 198
Н ью эл ь Ф. X .— 165
-Овенден М .— 38, 198
Овидий — 41
О вчинников А. М .— 95, 97,
101, 102 109, 110, 198
О гиевский А. В .^ - 187
Принц Э .— 92, 96, 100,
О зерецковский Н . Я .— 76
198
О леарий А .— 157, 198
П ристли Д ж .— 11, 12, 13,
О льдекоп Э .— 183, 198
14, 15, 19
О льк Ф .— 135
П руст Ж . J I.— 21
О парин А. Н .— 38, 198 Пти — 18
Оппоков Е . В .— 83, 135, Птолемей — 44, 46, 47, 64
165,
166, 170, 185, 198П узыревский Н . П .— 84
О рлов С. В .— 133
П уллар Ф .— 69
О ртелий А .— 51, 52
П уш карев — 76
О ствальд В .— 10, 198
П ущ аровский
Ю. М .—
130
П авлов А. П .— 124,
130,
131,
198
П алисси Б . — 7, 151, 152, Радищев А. Н .— 9, 198
Радциг А. А .— 14, 17, 18,
153
19,
34, 198
П аллас П . С .— 76,
159,
Разумовский К . Г .— 75
160
Рам зай В. (Рамсей У.) —
П анов Д . Г .— 58, 198
10, 26, 198
П апа Д ж .— 9
Рао Р .— 26, 27
Папен Д .— 9, 17, 154
Распопов М. П .— 187
П апен Н . ~ 146, 147
Рахманов В. В. — 178, 198
П арацельс Т .— 8
Рейнике Р .— 26
П арменид — 43
Реклю Э .— 56, 60, 65,
П артч И ,— 135
168,
179, 198
П аскаль Б . — 152
Ремезов
С.
У .— 72
П ассарге С .— 135
Ренальдини — 16
П ейкер К .— 70
Рентген В .— 29
П екарский П. 74, 198
П енк А .— 52, 56, 67, 69, Рентген Э.— 25
Реньо А .— 19, 34, 37
70,
114, 135, 1б5
Пенмэн X .— 106, 114, 115, Реомюр Р .— 17
Риго С .— 52
178,
179, 188
Риттер И .— 15
П ервухин М. А .— 70
П ерри Д ж .— 73, 155, 198 Рихман Г .— 17
Перро П .— 153, 154, 155, Рихтгофен Ф .— 70
Рихтер Г. Д .— 91, 198
156, 171
Рихтер И. Г .— 100
Петерсон X .— 133
Петр I — 72, 73, 74, 75, Рихтер Э .— 69
Риччиоли Д ж .— 52, 151,
79
154, 157, 167, 179
Петров В. В. — 15,
162,
Родебуш — 29
198
Родевич В. М .— 84, 85,
П етрусевич — 80
90 198
П е т е л ь О .— 56
ПилипчуЧк Б . И .— 19, 198 Ронов А. Б . — 103, 105,
129, 198
Пири Р .— 52
Росмэслер Э.— 52, 65,
П ифагор — 5
128,
198
Пифей — 44
П латон — 6, 44, 118, 139, Росс Д ж .— 55
Рубен С .— 38
142, 143, 198
П лахотник А. Ф .— 59, 198 Руби В .— 94, 123, 125,
126, 127, 131, 132, 134,
Плейфер — 67
136,
198
П линий Старший — 7, 54,
Румфорд (Томпсон Б .) —
135,
142
16,
17
Плисов — 78
Русанов Б . Д .— 107, 198
П лот Р . — 154
Рыкачев М. А .— 55,
91,
П огосян X . П .— 184
166,
198
П олдерварт А ,— 61,
93,
103, 104, 105, 106, 107, Рычков П. И .— 75, 159
И З , 114, 125, 130, 198
П олинг — 35
Саваренский Ф. П .— 92,
П олунин Ф. А .— 75,
76,
101,
109,
110,
111,
159,
198
183, 187, 192, 198
П оляк Б . Г .— 111, 197
Самойлов О. Я .— 30, 31,
П оляков Б . В .— 187
32, 35, 111, 198
Помпоний Мела — 44, 45 Сафронов,
В.
С .— 121,
П опл — 35
199
Попов О. В .— 187,
188, Сатклифф Р .— 116, 199
198
Свердруп Г .— 36
Посидоний — 43, 54
Сеген — 20
Поспелов К. Е .— 78
Сезерленд В .— 26
П рж евальский Н . М .— 80 Селянинов — 79
205
Семенов-Тян-Ш анский
П. П .— 79, 80, 81
Сенарт — 147
Сенека — 7, 138, 142, 171
Синюков В. В .— 33, 199
Скотт Р .— 52
Скофилд Р .— 14
Слихтер Ч .— 91, 92, 100
Сметанин С .— 76
Смит С .— 59, 60
Смит Ф. Г .— 96, 111, 199
Соболев В. С .— 94, 96, 97,
195
Советов С. А .— 87
Соймонов Ф. И .— 73
Соколов А. А .— 89, 90,
109,
114, 179, 199
Соколов В. А .— 135
Соловьев А. И .— 49, 193
Соссюр О .— 18, 161
Спасский
М.
Ф .— 161,
199
Стариков К. 3 . — 121, 199
Сташевский И .— 44, 151
Стевин С .— 152
Степанов В. Н .— 59, 60,
179, 180, 199
Столетов Н . Г. — 80
Страбон — 43,
44,
135,
138,
140, 199
Страхов H . М. — 128, 199
Страхов П. И .— 161, 163,
199
Стрельбинкий И .— 65, 81
Строкина JI. А .— 177, 179,
180, 194
Стюарт Г .— 29
Суетова И. А .— 115, 197
Сюррель А .— 67
Тамман Г .— 26, 34
Танфильев Г. И .— 135
Татищев
В.
Н . — 72,
74, 75, 76, 159, 165,
199
Тверской П. И .— 183
Тейс Р. В .— 38, 194
Тейхман О. О .— 84
Тилло А. А .— 52, 54, 55,
56, 80, 82, 86, 199
Тимонов В. Е .— 83, 84,
199
Тимофеев Д . А .— 67, 199
Томсен Ю .— 25
Томсон В .— 55
Томсон Д ж .— 65, 142, 19
Томсон У .— 51, 56
Т оричелли Э .— 152
Торнвейт Ч .— 184
Т ретьяков В. Д .— 186
Т ривальд М .— 9
Т рустьвик П .— 15
Т уттл О .— 94, 193
У айльдт Р .— 133
У айтинг Г .— 25
У атт Д ж .— 9, 13, 14, 17,
18, 19
206
Унтни Д ж .— 135
Уланов X . К .— 183,
Уле В .— 69
Уоррен Б .— 31
Уошберн Э.— 24
Уэльс В .— 162
199
Хэмфрейс А .— 165
Хэмфрейс В .— 115, 200
Цейнер Г .— 34
Цельсий А .— 17
Ц инзерлинг В. В .— 184
Цуриков В. JI.— 130, 200
Ф авр — 19
„
Фадеев П. А , - 81
Ча,нг Д ж ен -Х у - 178, 179,
Фаерштейн М. Г .— 22, 23, Т1 я ’ 182
т,
„. . ..
199
Чеботарев А. И .— 89, 110,
Ф а л е с - 5, 43, 139, 142, „ 11г1> 200 _
_
143
Чемберлин
Р . Т. — 125,
Ф альк И. П .— 76
тт 200
_
Ф аренгейт Д .— 16 17
Чернышев М. С .— 83, 200
Ф аулер Р . - 27, 30, 31, 32, Черский И. Д . - 79
35 19з
Чирвинскии П. Н .— 117
Федосеев И. А .— 57,
70, Чириков А. И.
51
154 199
Ферсман А. Е .— 93, 124, Ш арова В. Я. — 177
132, 172, 199
Шепли X .— 121, 200
Фесенков В. Г .— 122, 124, ШеРага
35
125 199
Ш ернваль —
78
Фидман А. И .— 84
Шильдс Д .
26
Филиппов H . М .— 167, 199 Ши ^ ак а^ и т^'
f I.
Филиппсон А .— 135
Шмидт О. Ю.
121, 122,
123, 200
Фишер Т .— 135
Ш окальский Ю. М .— 58,
Ф ламель Н .— 7
63, 87, 200
Флеминг Р . — 36
Шотт С .— 173
Ф лерье К .— 54, 108
Ш тернберг А. А .— 97, 200
Флит Р .— 114
Ф лоренский К. П _ log Ш тукенберг И. X .— 78
’ Шубаев JI. П .— 53
199
Шумский П. А .— 34, 115,
Ф ольгер О .— 128, 172
200
Фонтана — 146
Шюблер — 172
Форель Ф. А .— 69, 70
Шютцлер А .— 64
Форшлинд — 35
Фоссий И .— 151, 152
Щ еглов Н . П .— 19, 200
Фохт И ,— 96
Ф радкин Н . Г .— 44, 89, 199 *5CKaT0BT
м - ~ ’701 200
Ф ренкель Я. И .— 32, 199 Щ укин И. С .— 67, 200
Ф рицман Э. X .— 24, 29,
199
Эверлинг А. В .— 63, 64
Фридше Р .— 170, 173, 175, Эйкен А - ~ 33
Эйринг — 35
179
Эйхвальд Э. И .— 121
Ф ролов Ю. С .— 59, 199
Экгольм Н .— 135
Ф рэнк Г .— 32, 33, 35
Э ккард В .— 135
Ф уллер М .— 92, 106
Эгинитис Д .— 135
Ф уркруа А .— 20, 25
Эли де Б омон — 172
он Р .— 107, 199
Эмбо Э .— 101
Эмпедокл — 5, 6, 37
В. Е .— 92, 93, 130, Эндрюс Т .— 34
Эпикур — 20
ыков Я . В .— 78
Эпинус Ф. У .— 161, 162
ада И .— 130
Эратосфен — 44
Х ент Т .— 173
Эри В .— 40
ентингтон Э.— 135
тчинсон Д ж .— 70
Юргенсон Р. О .— 83
дж П .— 133
Юри Г . - 24, 40, 109, 121,
Х олл J I.— 31
123, 125, 136, 200
Х олодилин Н . А .— 54, 196 Юхневич Г. В .— 36, 200
Х ольцман Б . — 184
Х орн Р .— 33, 35, 36, 200 Якудепи В .— 39, 200
Х отинский М. С .— 52, 200 Ямнйв А. А .— 80, 200
Х ргиан А. X .— 152, 160, Ястребов Е. В ,— 73, 200
161, 163, 200
Ярошевский А .А .— 103,105,
Хромов С. П .— 179, 200
198
A dam s F. D .— 142, 146, K arstens K .— 58, 200
K ish G . - 121, 200
154, 156, 200
K opp H .— 14, 200
A gricola G .— 146, 200
K ossinna E .— 59, 113, 114,
A risto te — 6, 200
200
A lb recht P1.— 200
К г й т щ е ! О .— 58, 200
K uenen P h .— 129,
132,
B ernal J . D .— 31, 200
201
Bisw as A. K .— 152, 200
K ulp J .
L .— 103,
Buffon J . L .— 57, 200
?
136, 201
C ham berlin Т. C .— 133, 200
L avoisier A .— 11, 12,
Chang Jen-hu — 178, 200
>
201
D escartes R .— 9, 60, 147, Loomis E .— 168, 201
200
Dooge J . С .— 154, 200
D uval — 37, 200
Fow ler R . H .— 31, 200
G ary O .— 178, 200
H albfass W .— 70, 113, 183,
200
H um phreys W . J . — 115,
200
H ow ard L .— 200
M arcinek — 178, 201
M einardus W .— 115,
201
Meinzer O .— 100, 201
M erray J . — 54, 58,
201
P enm an H . L .— 178, 201
P e rra u lt P .— 153, 201
R eclus E .— 60,
R icciolio — 52,
R igaud S .— 52,
R ubey W .— 94,
168, 201
151, 201
201
125, 201
S alisb u ry R . D .— 133, 200
Schiitzler — 64, 201
Schtuckenberg J . C h.— 201
S m art J . S .— 67, 201
Staszew ski J . — 151, 201
S tre lb itsk y J . — 65, 201
S urkan A. J . — 67, 201
’ U rey
H . - 123,
201
t Volger O .— 172, 201
W isotzki E .— 56, 147, 154*
201
W ozniak Z .— 182, 201
P artin g to n J . R .— 16, 201 W u n d t W .— 176, 201
W iist G . - 173, 201
Penck A .— 52, 201
Nace R .— 113, 201
СО Д ЕРЖ А Н И Е
В в е д е н и е ................................................................................. _ ..................................................
3
Глава I
ВОДА КАК ВАЖНЕЙШЕЕ ПРИРОДНОЕ ВЕЩЕСТВО
Представление о воде как об одном из основных начал природы . . . . . .
Открытие химического состава в о д ы ................................................................................
Изучение воды как химического с о е д и н е н и я .................................................................
Состав в о д ы ......................................................................................................................
Структура и свойства в о д ы ........................................................
Значение воды в природных п р о ц е с с а х .................... ..... .................................................
5
10
20
20
24
37
Глава I I
ГИДРОГРАФИЯ ЗЕМЛИ И МАССЫ ВОДЫ В РАЗЛИЧНЫ Х ЧАСТЯХ ГИДРО­
СФЕРЫ
Вода на поверхности п л а н е т ы ...................................... ..... ..................................................
Представления о Земле и о соотношении суши и м о р я ..............................
Мировой океан .................................................................. " . ....................................
Водные объекты с у ш и ..................................................................................................
Подземные в о д ы ........................ .... ................................................................................
Понятие гидросферы. Общее количество воды на земном ш а р е ............................
43
43
54
64
91
108
Глава I I I
ГЕНЕЗИС ВОДЫ И ОБРАЗОВАНИЕ ГИДРОСФЕРЫ
Образование гидросферы ....................................... .................................................................
Б аланс воды на Земле в ходе геологического в р е м е н и .............................................
118
134
]
Глава I V
КРУГОВОРОТ ВОДЫ НА ЗЕМЛЕ
*
Представления натуралистов д р е в н о с т и ...........................................................................
139
Представления натуралистов средневековья и эпохи Возрождения (до послед­
ней четверти XVII в . ) ...............................................................................................................
143
Опытные исследования и выработка правильных представлений (до первых лет
XIX в . ) .............................................................................................................................................153
Дальнейш ее изучение проблемы. Выяснение глобальной схемы и баланса кру­
говорота в о д ы .......................................... ......................................................................................
164
Исследования с начала XIX до первых лет XX в.................................................164
Исследования XX в...........................................................................................................
173
Водные ресурсы и водный баланс С С С Р .........................................
185
■ •
190
Л итература ....................................................................................................................................
Именной у к а з а т е л ь ....................................................................................................................
З а к л ю ч е н и е ................................................................................................................... .....
193
202
ОПЕЧАТКИ И ИСПРАВЛЕНИЯ
Стра­
ница
Строка
23
24 св.
75
30 св.
149
7 сн.
И. А. Федосеев
Напечатано
т
Должно быть
т
по оным суда в какое время
й с каким грузом ходить
могут...»
не описано таким образом,
ибо к тому требуется много
знающих людей, иждивения
и времени».
Д ж . Риччиола
Д ж . Риччиоли