Колебательный характер природных процессов

Одним из характерных признаков влияния математических величин на природные процессы является действие закона распределения максимумов случайных рядов, или "закона троек", выражающееся в периодическом (циклическом) или колебательном характере их проявления.

Колебательность (неустойчивость характеристик природных процессов) – временная характеристика природных явлений, обусловленных различными факторами природных компонентов:

космические (звездная, солнечная радиация; метеорная активность; соотношение положения планет и звезд);

геофизические и геологические (колебания магнитного поля Земли; тектоническая, сейсмическая, вулканическая активность; осадконакопление);

климато-гидрологические (изменения погоды, уровня водоемов);

биологические (развитие флоры и фауны).

Периодичность проявляется неодинаково и с различной продолжительностью:

несколько секунд – короткоамплитудные изменения магнитного поля Земли;

несколько часов – погодные явления (осадки, ветер);

несколько суток – сезонные явления (весенние половодья, паводки, природные пожары);

от нескольких лет до сотен-тысячелетий – гидрологические, геологические процессы, изменения климата;

многие миллионы лет – крупные тектонические и климатические процессы.

Проявлениям природного процесса свойственна повторяемость состояния, представляющего его фундаментальные свойства:

ритмичность – соразмерность повторных состояний и их элементов, проявляющихся во многих процессах (астрономических – сутки, годовые ритмы; литологических – осадконакопление в определенных условиях);

цикличность – совокупность ряда взаимосвязанных событий, составляющих в совокупности законченный круг развития процесса с возвращением к исходному состоянию (сезонные явления, биологические циклы, циклические осадконакопления, вулканогенные циклы);

периодичность – относительно равновеликий промежуток времени, в течение которого произошло событие, отличающееся от предшествующего и последующего (геологические периоды, ледниковые эпохи).

Колебательность природных процессов проявляется по разному – строго периодически по времени, тождественно по типу проявления, неопределенно, без четкой ритмики, но характеризуется временным показателем проявления.

Определенная повторяемость состояний отмечается в развитии всех природных процессов: тектонического, климатического, геоморфологического (рельефообразования), осадконакопления, гляциологического, океанического, эволюционного (биосферного).

Наиболее продолжительными по времени, за исключением вулканических извержений и землетрясений, являются тектонические процессы, которые не имеют четкого ритма, с неопределенной повторяемостью:

циклы эволюции литосферы (сотни млн. лет) имеют стадийность, завершающуюся образованием суперконтинентов (Пангеи, Гондваны, Лавразии):

-образование на материке сводово-вулканических поднятий и систем рифтовых трещин;

-разрыв континентальной литосферы и образование океанических впадин;

-возникновение зон поддвигания в мантию океанической коры и появления плит, целиком состоящих из океанической литосферы;

-закрытие океанической впадины, развитие горно-складчатого планетарного пояса сжатия материковой литосферы с образованием высокогорных хребтов;

-формирование континентальных щитов и платформ;

циклы Бертрана (повторяемость складчатых эпох – 150-200 млн. лет):

-туронская, каледонская, герцинская, альпийская;

циклы тектонических явлений в жестких консолидированных структурах континентальных блоков и фазы орогенных движений в складчатых поясах (десятки-сотни тыс. лет).

Климатические процессы характеризуются системой колебаний основных параметров климата – температуры и увлажнения:

-галактический год (200-250 млн. лет) – время полного оборота солнечной системы внутри Галактики (астрономические факторы);

-галактический сезон (40-60 млн. лет) – перемещение солнечной системы внутри Галактики;

-солнечные и земные ритмы (от сверхвековых 1800-1900 лет до нескольких лет (11, 35, 80-90 лет).

Солнечная активность составляет 5-6, 11 (появление солнечных пятен), 22-23 и 80-90 летние циклы.

Особенности вращения Земли вокруг Солнца (изменения эксцентриситета земной орбиты и угла наклона оси вращения) обуславливают ритмичность природных процессов в 21-25 тыс. лет (изменение равнодействия положения Солнца и Земли), 41 тыс. лет (изменение наклона эклиптики), 90-100 тыс. лет (изменение эксцентриситета).

Процессы формирования рельефа земной поверхности (геоморфологические процессы) характеризуются цикличностью:

-циклы Дэвиса (десятки и более млн. лет) охватывают целые континенты и состоят из 2 фаз – расчленения и выравнивания (горные системы и денудационно-аккумулятивные равнины);

-циклы образования мезо- и микроформ рельефа (десятки-сотни тыс. лет) - образование речных долин, овражно-балочной сети, эволюция склонов - из 2 этапов: углубления речных русел и расчленения рельефа и погружения бассейна реки, накопления аллювия и формирования аккумулятивной равнины.

Процесс осадконакопления выражается в неоднократном повторении литологических элементов – слоев, прослоек, пачек, образовавшихся в соответствующих условиях геологических эпох.

Ледниковые (криогенные) процессы – эпохи широкого распространения наземных. подземных и морских льдов:

-5-6 крупных ледниковых периодов (продолжительность от 600 до 40 млн. лет): ранне- и позднепротерозойские, ордовик-силурийские, карбон-пермские, позднекайнозойские, разделенные длительными межледниковыми (термогенными) эпохами;

-4 более мелких порядков экспансии льдов с периодичностью 25-100 тыс. лет (оледенения); 2,5-10 тыс. лет (стадии); 250-1000 лет (осцилляции); 25-100 лет (пульсации).

Развитие океана в истории Земли представляет собой колебательный процесс уровенных режимов трансгрессивных и регрессивных фаз:

-8 крупных трансгрессий (фанерозой – со скоростью поднятия уровня океана около 8 м за 1 млн. лет);

-ритмы колебаний уровенного режима (десятки тыс. лет) в эпохи похолоданий и потеплений климата;

-полусуточные и суточные приливно-отливные циклы колебаний уровня океана.

Эволюция биологического мира прошла несколько неповторимых по формообразованиям этапов – расцвет (пик биомассы), угасание и вымирание форм биоты.