Ритмічні явища в географічній оболонці.

Повторюваність в часі комплексу явищ, що розвиваються в одному напрямі називається ритмом. Існують ритми періодичні і циклічні. Ритми однакової тривалості – це періоди. Наприклад, час обертання Землі навколо осі, Сонця. Ритми перемінної тривалості називаються циклами. Ритмів багато, тривалість їх різна і походження неоднакове.

Ця ритміка спостерігається у всіх сферах географічної оболонки зокрема, і оскільки вони між собою пов'язані, то зміна ритміки в одній із сфер веде до зміни в інших.

Ритми та циклив літосфері.

Циклічність у будові товщ гірських порід була встановлена ще в XIX столітті. В даний час встановлено, що ритмічність і циклічність в товщах гірських порід пов'язана з космічними процесами.

Добре простежується ритміка в флішевих товщах порід, де шари різної товщини ритмічно чергуються тисячі разів. У флішевих товщах виділяються ритми:

Навіть на дні Сакського озера (Крим) до глибини 6,5 м від поверхні дна було виявлено 4200 парних річних прошарків – один темніший – інший світліший. Або залізисті кварцити (КМА, Кривий Ріг), солі (NaCl і KCl), де спостерігаються 15-40-річні ритми, що очевидно пов'язано з кліматичними змінами. В них же виявлена і більша вікова ритміка (100-170 р.), що зумовлено періодичним поступанням в соленосний басейн значних об'ємів води, які опріснювали басейн. Це могло залежати від коливання рівня моря. Ритмічність спостерігається у вапняках і мергелях, де чергуються прошарки чистої породи з прошарками з домішками. Така ритміка пов'язана із сезонними змінами умов осадження.

Ритміка в породах спостерігається як у відносно молодих, так і в дуже древніх, яким сотні мільйонів років. Чергування прошарків підпорядковується певним закономірностям – чітко виявляються 11-річні ритми. Іноді відмічаються і більші ритми – 35-річні, 100-річні. Періодичні зміни через однакові проміжки часу в деревному стволі, колонії коралів та озерних відкладів наводить на думку, що спільною причиною тут могла бути зміна клімату (тобто зміна сухих і вологих, теплих і холодних сезонів, років і багатолітніх періодів).

Циклічність порід була вперше відмічена у вугленосних товщах. Тепер загальновідомо, що вугленосні товщі побудовані циклічно. Тобто, комплекс відкладів від морських через континентальні і знову до морських – називається циклом осадконакопичення. Цикли можуть бути прості, з відносно невеликим "набором" відкладів і складні, де на фоні загального напряму зміни обстановок існують окремі відхилення, що тимчасово порушують цю загальну тенденцію в зміні умов осадконагромадження.

Як причина циклічності в даний час більшістю вчених розглядаю­ться тектонічні рухи, нерівномірні в часі, тобто формування вугле­носних циклів відбувається внаслідок чергування повільних піднять і плавних опускань території, на фоні загального її опускання.

Спостерігається циклічність у морських відкладах, зокрема у вапняках, гіпсах, нафтоносних, вулканогенно-осадових та інших.

Крім таких циклів існують ще мезоцикли і цикли більші аж до дуже великих, час формування яких вимірюється десятками і навіть сотнями мільйонів років. Було відмічено, що великі цикли осадконакопичення виявляються не тільки зміною порід, але й у співвідношенні кількості уламкового матеріалу, в зміні мінерального складу та інше.

Існує ще більша періодичність планетарного значення, де повторення елементів відбувається через десятки і сотні мільйонів років. Виявлені хвилі великих трансгресій і регресій. Тривалість таких циклів досягає 20-35 мільйонів років, а ще більших – 200 мільйонів років. Була відмічена послідовність великих етапів горотворення, пов'язаних з інтенсивними тектонічними рухами.

Циклічність – процес, що розвивається не по колу, а по спіралі, бо кожен виток відбувається на новому рівні на фоні загального розвитку і руху дальше. Група "витків" утворює цикл наступного порядку.

Г.Ф.Лунгерсгаузен встановив епохи великих зледенінь Землі, відділені одна від одної інтервалами часу 200 млн. р. З періодами такого масштабу пов'язані переломні моменти в розвитку органічного світу Землі.

Ритміка в гідросфері.

Основними ритмами є півдобові та добові припливи і відпливи зумовлені телуричними і космічними причинами. Є й більші ритми, що фіксують зміну рівня Світового океану в результаті зледенінь, тобто кліматичних причин. Під час зледеніння великі маси води на суші зосереджені в льодовиках і рівень океану підвищувався. Наприклад, встановлено, що після відступу останнього льодовика в північній півкулі рівень океану підвищився на 110 м.

Ритміка в біосфері.

В органічному світі ритміка залежить від ритміки інших оболонок та руху Землі.

Тут простежується добова ритміка, точніше півдобова, або світловий день-ніч, сезонна ритміка і річна ритміка та багаторічна. Біоритми людини охоплюють широкий частотний діапазон від мільйона герц до повільних частот, що мають періоди в десятки років. Біоритми, що визначають річні коливання життєдіяльності, мають період порядку 11 р. Фізико-хімічні процеси в живому організмі підпорядковуються закономірностям сонячної активності. Наприклад, урожайність сільськогосподарських культур змінюється з періодом 11 р. При цьому найбільш урожайні роки припадають на роки мінімуму сонячної активності. Періодичність сонячної активності відображається і в ритмі життя і діяльності людини. Наприклад, встановлено збільшення числа серцево-судинних захворювань в роки максимуму сонячної активності в результаті стресової реакції нестійкої біологічної системи на електромагнітні збурення.

Ритміка в атмосфері.

Були встановлені зміни клімату в середньому через 11 років, що пов'язано з 11-літнім циклом сонячних плям (І.Блютген, 1972). Проміжок часу між двома послідовними максимумами і мінімумами сонячних плям коливається в межах 9-14 р. (в середньому 11,5 р.).

Наступні, більші інтервали кліматичних змін встановлені в середньому як 35-річні на багатьох об'єктах. Потім намітились 40-річні і 90-річні періоди кліматичних коливань і ще більші, зокрема подвійний віковий цикл 180-190-річний і 200-300-річний, 600-річний, 1500-2000-річний. Дрібніші цикли розвиваються на фоні більших.

Інші дослідження періодичності космічних явищ виявили періоди коливань ексцентриситета (витягненості, або іншими словами еліптичності) земної орбіти і її нахилу, та зміни орієнтування земної осі. Тривалість таких періодів дорівнює 90 тис., 40 тис. і 21 тис.р., тобто ці цикли співрозмірні з часовими періодами циклів накопичення, наприклад, вугленосних товщ.

Встановлений зв'язок між періодичністю досить різних явищ на нашій планеті. Доволі добре співпадають дрібні ритми осадконакопичення з періодами кліматичних коливань, а останні – з періодичністю сонячної активності.

Важче пояснити більшу циклічність. З точки зору Н.Ф.Балуховського ритмічність певного типу пояснюється коливанням сонячної активності, але такі цикли, як вугленосні, утворюються під впливом періодичності, результатом чого є зміна нахилу екліптики і ексцентриситета земної орбіти. Ще більші цикли пов'язуються з космічними явищами, зумовленими не тільки сонячною системою, але і з розташуванням її по відношенню до інших сузір'їв. І нарешті великі мегацикли в житті Землі пов'язані з так званими галактичними роками.

Виявлення і вивчення ритмів в природі доволі важливе для прогнозування процесів, що в ній відбуваються в наукових і в практичних цілях.