Географическая наука которая изучает рельеф называется. Географы. Состояние географии за рубежом
Первые представления о земной поверхности имелись у первобытных охотников и собирателей. Передавая будущим поколениям сведения об окружающем мире, древние люди оставляли рисунки на камне и кости, на коре деревьев и шкурах животных. Так были заложены начальные основы географических знаний.
Рождение науки о Земле
География - одна из древнейших наук. Её название происходит от двух греческих слов: geo - Земля, grapho - пишу (описание). Возникнув в глубокой древности, география сначала действительно имела описательный характер. Путешественники и мореплаватели, полководцы и торговцы брали с собой учёных, чтобы те составляли описания новых земель и народов. Греческий учёный Эратосфен более 2200 лет назад впервые собрал эти описания в научный труд о природе Земли и назвал его «География».
Определение науки и ее место в духовной культуре
В природе геофизические массовые потоки настолько сложны, что их трудно измерить. Поэтому на кафедре механики сплошных сред теоретически мы проводим эти процессы потока. Мы рассматриваем смеси зерен и жидкостей в четко определенных и контролируемых условиях, например, как гравийно-водная смесь течет из контейнера высотой в три метра. Мы тесно сотрудничаем с инженерами-геотехниками из Технического университета Дармштадта, которые экспериментально исследуют этот процесс потока.
Гравий и вода начинают двигаться
В экспериментах коллег Дармштадта открывается в начале на дне заполненного контейнера лоскут. С силой смесь гравий-вода начинает двигаться и вытекает через десять секунд. Современная измерительная техника регистрирует процессы внутри. Эскиз теста Дармштадта.
Около 500 лет назад - в эпоху Великих географических открытий - география в течение двух столетий была королевой наук. Монархи и богатые купцы лично обсуждали с географами планы будущих экспедиций и щедро финансировали их путешествия в надежде получить несметные сокровища. За короткий исторический период па карте мира появилась большая часть океанических пространств и обитаемых земель. В это время география представляла собой свод самых разнообразных сведений. Она давала ответы на вопросы «что это?» и «где это расположено?», указывая местонахождение различных объектов на поверхности Земли. Однако белыми пятками на картах даже в 18 веке оставались Арктика, Австралия, многие внутренние районы материков.
Процессы, например, на экспериментальном стенде, которые мы описываем в механике сплошных сред с математическими моделями. Они помогают, с одной стороны, лучше понять физические законы естественных процессов; с другой стороны, их можно использовать для прогнозирования поведения системы при изменении условий, например, когда мы меняем размер лоскута или размер зерна используемого гравия. Мы разрабатываем такую модель вместе с математиками Технического университета Бухареста, Румыния.
Для математического описания поведения течений жидкостно-гранулярных смесей необходимы комплексные уравнения. Цель состоит в том, чтобы максимально точно воспроизвести процесс потока, наблюдаемый в лаборатории Дармштадта, и, таким образом, понять движение потока в случае массовых потоков. Мы моделируем, как быстро вытекают жидкость и гранулы из контейнера, какие пропорции они имеют на смеси и какое давление преобладает в разных точках контейнера. Результаты должны соответствовать экспериментально определенным значениям.
Но мере развития географии её главной задачей стало изучение законов, но которым живёт и развивается наша планета. География начала превращаться из описательной дисциплины в науку, отвечающую на вопрос «почему?». Для этого у географов возникла необходимость понимать и объяснять причины появления и изменения объектов и явлений природы.
В разработке модели мы полагаемся на теорию смеси. Механика сплошной механики и теория смесей. Вопрос, который нас окружает, состоит из самых маленьких компонентов: например, журнал состоит из отдельных молекул бумаги и чернил, которые, в свою очередь, состоят из отдельных атомов. Чтобы описать механическое поведение буклета, мы могли бы таким образом описать каждую молекулу и ее взаимодействие со всеми другими молекулами - несомненно, чрезвычайно сложное дело.
Поэтому в механике континуума для простоты предполагается, что материя равномерно распределяется в теле и полностью заполняет тело. Поэтому, если мы посмотрим на небольшой участок тела, мы больше не видим отдельных молекул. Но мы знаем средние свойства молекул в обрезке. Пока рассматриваемый организм достаточно велик и содержит достаточно отдельных компонентов, этот подход приводит к очень хорошим результатам.
Географические науки
Современная география - это сложная разветвлённая система, или «древо» наук. География - единственная наука, которая объединяет разнообразные (знания о природе и людях. Все географические объекты и явления, созданные природой, изучает физическая география. Население и созданные деятельностью людей объекты изучает общественная география. Одна из важнейших задач современной географической науки в целом - исследование многообразного взаимодействия природы и общества для решения стоящих перед человечеством глобальных (мировых) проблем, например, проблемы обеспечения населения продовольствием, природными богатствами, в том числе топливом и водой. Очень важны задачи исследования Мирового океана и космоса. Особое место среди географических наук занимает картография - наука о географических картах. Тесно связана с географией родственная ей наука геология.
Теория смеси в какой-то мере является продолжением этого континуального подхода: она говорит, что мы можем использовать ту же концепцию даже для макроскопически различимых составляющих смеси, так как здесь отдельные гравийные зерна и вода - пока мы не рассматриваем отдельные зерна, а по разным зернам передать. Поэтому в этом подходе теряется информация о единичном зерне. Но мы знаем, как смесь составлена в процентах в каждой точке пространства и как ингредиенты ведут себя в среднем.
С математической точки зрения, не имеет значения, какой тип жидкости или какой тип зерна она имеет, например, мы имеем дело с гравийными, песчаными или стеклянными шарами. Поэтому мы обобщаем из смеси гранулированных жидкостей. Для такой смеси мы сначала выводим очень общие уравнения, основанные на фундаментальных физических принципах.
Географы сегодня - это специалисты многих профессий. Воды суши исследует гидролог, льды - гляциолог, неровности поверхности Земли - , животный и растительный мир планеты - биотеограф. Геоэкологи предсказывают последствия воздействия человека на природу. В систему географических наук входят и дисциплины практического характера, например медицинская и военная география.
Мы говорим о уравнениях сохранения, потому что они выражают, что, например, масса внутри замкнутой системы, такая как воздухонепроницаемое пространство, не может стать меньше или больше. Однако для того, чтобы мы могли вначале решить уравнения, на следующем этапе нам понадобится информация о том, как фактически используются материалы, используемые в эксперименте.
Мысленный эксперимент по поведению воды
Материальное поведение воды, например, мы можем представить с помощью следующего мысленного эксперимента: мы заполняем пространство между двумя бесконечными параллельными стеклянными пластинами водой. Мы надежно удерживаем нижнюю пластину. Верхний мы вжимаем в одном направлении, в результате чего расстояние между обеими пластинами остается неизменным. Из-за трения внутри слоя воды верхняя стеклянная пластина теперь перемещается с постоянной скоростью, и слой воды деформируется соответствующим образом.
Этапы развития географической науки
1.2 Наука география на этапе обобщения знаний о Земле
1.3 Становление современной географии
1.4 Методы географических исследований
Список использованных источников
география исследование открытие
1. Этапы развития географической науки
1.1 Истоки географических знаний
Жидкости могут сопротивляться
Если мы подтолкнем верхнюю стеклянную пластинку немного сложнее, она будет двигаться быстрее. Сила, с которой мы подталкиваем пластину и скорости внутри водного слоя, линейно зависит друг от друга в этом примере. Такое поведение жидкостей называется ньютоновской реологией.
Что включают в себя методы географических исследований
Сколько сопротивления, которое ньютоновская жидкость выступает против ее деформации, определяется ее вязкостью: чем толще, тем выше сопротивление, против которого должна перемещаться стеклянная пластина. Мы математически описываем это материальное поведение с так называемой конститутивной связью, которая затем является частью нашей модели.
История географических идей насчитывает несколько тысячелетий. Ее невозможно отделить от истории человечества. Целенаправленное и систематическое изучение окружающей природы и взаимодействия с ней человека восходит ко времени зарождения научной мысли. Европейская наука берет свое начало в трудах античных мыслителей; однако ее корни идут еще глубже – в Древний Египет и Месопотамию. В «колыбели» наук – Египте – впервые возникли методы (способы, приемы) познания мира: наблюдение, измерение, обобщение. Египтяне умели определять линию меридиана (направление север – юг), они изобрели письменность, обладали математическими, астрономическими и другими знаниями. Самые первые из известных нам карт были созданы в Шумере около 2700 г. до н. э.
Мыслительный эксперимент по материальному поведению воды. Две стеклянные пластины бесконечно велики в воображении, иначе вода будет вытекать по сторонам. Теперь мы должны думать о материальном поведении зерен. Если мы слегка нажимаем верхнюю стеклянную пластинку, структура зерна ведет себя как твердое тело - стеклянная пластина не перемещается с места. Вязкость практически бесконечна.
Твердые тела могут вести себя как жидкости
Однако, когда достигается определенная сила, гранулы также текут и верхняя стеклянная пластина перемещается. Вместо того, чтобы действовать как твердое вещество, материал внезапно ведет себя как жидкость, как песок песочных часов, обернутых вокруг. Если мы снова увеличим силу, с которой мы нажимаем стеклянную пластинку, скорости внутри слоя гранулята также изменяются, но соединение не является линейным, как в случае ньютоновской жидкости. Мы также описываем это сложное материальное поведение в нашей модели с конститутивной связью.
Военные походы, торговля и путешествия в цивилизациях Древнего мира расширяли кругозор человека. Но все же кругозор этот охватывал отдельные регионы Земли, т. е. он был региональным.
Развитие торговли и мореплавания в далекие времена было невозможно без специальных (географических) знаний об окружающих землях и народах. Потребность в этих знаниях удовлетворяли так называемые логографы. Они делали описания берегов (периплы) и стран (перигёзы). Первым научным приемом, с помощью которого человек познавал окружающий мир, был описательный метод. География как наука первоначально возникла как описание природы и населения различных местностей. Об этом напоминает само название науки география – «землеописание». Самые первые описания земель составлялись не столько специалистами, сколько торговцами, воинами и даже людьми, случайно оказавшимися на чужбине. Часто описания те были неточными и сделанными безо всякой цели; порой были фантастическими, т. к. составлялись на основе слухов и легенд.
Кроме того, мы должны включать ответы на следующие вопросы в наших конститутивных уравнениях: какой вклад делает жидкость в поровом пространстве «смазочным материалом» для поведения потоков гранул? Какие эффекты имеет размер зерна? Чем больше зерен, тем ниже влияние сплоченности, т.е. внутреннее сцепление зернистой структуры - вы не можете построить песочный замок из влажного гравия. Какое влияние оказывает форма отдельных зерен? Угловые гравийные гранулы протекают хуже, чем идеально круглые стеклянные шарики.
Содержание воды влияет на свойства материала зерновой группы песчинок: влажный песок ведет себя как твердое вещество. Сухой песок может принимать свойства твердого вещества или жидкости. С полностью заполненными водой порами между зернами получается текучая смесь.
Главными вопросами при описании были: что изучается (долина, остров, горы...)? Каков предмет описания (его форма, размер, цвет...)? Где он находится? Последний вопрос стал для географии одним из главных.
Постепенно практическое изучение мира сменяется стихийно-научным взглядом на природу и общество. Тогда же в Древней Греции впервые была создана модель научного познания мира, которая господствовала в Европе многие столетия. Некоторые из методов изучения мира, разработанные учеными античности, применяются и в наши дни. Все науки Древнего мира, в том числе и география, развивались в рамках философии. Поэтому теоретические географические представления того времени тесно связаны с философскими идеями.
Поэтому мы сначала делаем правдоподобные предположения, затем определяем решения из нашей системы уравнений и сравниваем их с экспериментальными результатами. Если наши решения отклоняются от экспериментальных значений, мы соответствующим образом адаптируем конститутивные уравнения, описывающие материальное поведение. Цель нашего исследования заключается в выборе этих конститутивных законов: мы хотим адаптировать их так, чтобы они отражали реальное поведение потоков жидкостно-гранулированных смесей и таким образом понимали материальное поведение смеси.
Древнегреческие философы рассматривали мир как единое целое, а человека как часть природы. Но в связи с разрывом между умственным и физическим трудом в науке того времени в основном господствовали умозрительные (абстрактные) построения. Не случайно такой взгляд на мир назвали натурфилософией. Абстрактные общегеографические идеи были связаны с разработкой космогонических гипотез – гипотез об образовании Земли, Солнца, звезд и т. д.
Состояние географии за рубежом
Поскольку нет программного обеспечения для внедрения нашей системы уравнений, мы должны сначала разработать его - трудоемкую работу. С нашей моделью и соответствующим программным обеспечением мы уже моделировали более простые процессы, такие как седиментация, то есть погружение гранул под действием силы тяжести.
Моделирование седиментации гранул. Слева гранулы равномерно распределены, в средней картине часть уже решена. В верхней части находится прозрачная акватория. Справа гранулы полностью осаждаются. При этом мы смотрели только на измерение комнаты, потому что зерно двигалось только в одном направлении: вниз. Результаты моделирования качественно очень похожи на результаты экспериментальных испытаний на седиментацию. Это показывает, что наша модель и метод расчета работают в принципе. Например, они прогнозируют резкие границы раздела, например, между полностью осажденными гранулами и чистой водой.
Первым ученым, занимавшимся определением местоположения различных объектов на Земле, был Фалес (ок. 625–547 гг. до н. э.). Он жил в городе Милете и был известным путешественником и предприимчивым коммерсантом. Фалес первым указал на свойства магнитного железняка.
Будучи астрономом и философом, Фалес представлял Землю в виде диска, который плавает в воде. Это не удивительно: нечто подобное представляют собой многочисленные греческие острова в Средиземном море. Размышляя о том, из чего состоит Вселенная, он был уверен, что все существующее состоит из разных форм воды. Свои выводы Фалес пробовал проверить с помощью наблюдений, чем и противопоставил науку и веру.
Основные географические проблемы
У большинства числовых методов возникают трудности с такими внезапными переходами. Теперь, когда первые тесты были положительными, программа теперь может быть переведена на другой язык программирования для работы на высокопроизводительных многопроцессорных компьютерах и для обеспечения имитации в двух или трех измерениях. Это приближает нас к правильным конститутивным отношениям и, следовательно, к законам, лежащим в основе потока мусора.
География - одна из старейших наук. Географическое мышление так же стара, как и само человечество. Поэтому очень сложно точно определить период его возникновения. Карта выгравирована на глиняной тарелке. География как дисциплина систематически развивается позже в Древней Греции.
Известно, что Геродота считают «отцом истории». В его 9-томной «Истории» содержатся также многочисленные описания мест, которые посетил ученый.
Геродота называют и «отцом этнографии», т. к. он подробно описал обычаи, традиции известных ему народов. Он первым применил исторический метод в географии. Так, Геродот реконструировал древнюю береговую линию в устье Нила и доказал, что речные наносы образовали дельту реки. Поэтому многочисленные портовые города оказались далеко от морского берега.
Структура географической науки
Таким образом, название географии имеет древнегреческое происхождение, а буквальный перевод - описание Земли, геосферы и графического типа. География переводится в географию в географию, поэтому география давно определена как доктрина, которая дает нам описание Земли.
Рождение науки о Земле
Со временем, с развитием новых знаний, было очевидно, что география изменилась. На протяжении веков и тысячелетий объект географии сузился, география и география изменились. Он не только выполнил свою описательную функцию. Необходимо новое определение географии.
Огромный вклад в развитие географической мысли внесли Платон (428–348 гг. до н. э.) и его ученик Аристотель (384– 322 гг. до н. э.) – самые знаменитые философы Древней Греции.
Платон, как и Пифагор (VI в. до н. э.), полагал, что Земля не плоская, а имеет форму шара. Это было чисто теоретическое размышление. Греческие мыслители считали, что симметрия – одно из свойств совершенства, а сфера является носителем признаков симметричной формы. Платоном был предложен дедуктивный метод познания мира (что означает познание от общего к частному). Современники Платона, исходя из идеи совершенства сферы, создали представление о климатических зонах. Изменение наклона солнечных лучей на поверхности шарообразной Земли, по их мнению, приводит к изменению климата – жаркого, умеренного, холодного.
Первым, кто попытался обосновать теорию «истинными фактами», был энциклопедист древности – Аристотель. Ученик Академии Платона, он после смерти своего учителя и двенадцати лет путешествия по Эгейскому морю и Греции основал свою школу – Лицей. Аристотель предложил познавать мир методом от частного к общему. Данный метод исследования называется индукцией. Вместо выведения отвлеченных умозаключений из теории он призывал своих учеников: «Иди и смотри». Работами Аристотеля завершается античная натурфилософия и начинается опытное познание. Основной географический труд Аристотеля «Метеологика» – своеобразное общее землеведение древних греков, в котором систематизированы физико-географические знания.
В «Метеологике» Аристотель пытается выделить атмосферу как отдельную оболочку Земли. К атмосфере он относит воздушную и водную оболочки, т. к. в последней происходит влагооборот. Аристотель отдельно рассматривает вулканы и землетрясения, явления, происходящие на морях.
С его трудов берут начало истоки гидрологии, метеорологии и геоморфологии. Позднее взгляды Аристотеля были развиты его последователями, которые использовали метод учителя при изучении природы.
Метод научного объяснения мира, предложенный Аристотелем, основывался на использовании логики и не предполагал экспериментального исследования его результатов. Общеизвестно, что любые научные положения через некоторое время начинают в определенном смысле тормозить развитие научной мысли. Так, опираясь на опыт, Аристотель полагал, что в жарком климате жизнь невозможна, т. к. самое жаркое место – Ливия нагревается до 50–60 °С. Значит, южнее – около экватора все живое уничтожается солнцем. По Аристотелю, жизнь возможна только в умеренной зоне, а в холодном климате она гибнет из-за холода.
Более чем через век после Аристотеля обобщение многочисленных сведений, накопленных исследователями Земли, сделал главный хранитель Александрийского музея Эратосфен (около 276–194 гг. до н. э.). Это его впоследствии назовут «отцом географии», т. к. он первым предложил называть науку о Земле географией. Эратосфен является автором труда «Geographia hupomnemata» – «Географические записки». Эратосфен математически обосновал границы между климатическими поясами, создал карту мира, используя линии параллелей и меридианов. Книга его до нас не дошла, и о ее содержании известно по выдержкам из «Географии» древнеримского ученого Страбона.
В Древнем Риме географические знания греческих ученых были систематизированы. По трудам Страбона (65–64 гг. до н. э.– 23– 24 гг. н. э.) нам известно о географических идеях античности. Не случайно некоторые современные ученые ведут отсчет науки географии именно от Страбона. Интересно, что сохранилась 17-томная работа Страбона «География», а вот четыре десятка томов его «Истории» погибли. «География» Страбона была «открыта» только через 600 лет после написания.
Страбон критически относился к методам научного объяснения мира, предложенным Аристотелем и Платоном. Вместо объяснения мира Земли он ограничивался описанием ее различных регионов. Страбон создавал труд для государственных чиновников Римской империи – первый в мире справочник для управленческого аппарата.
В Древнем Риме описания различных стран, а также руководства для мореплавателей были довольно точными. Торговля с Занзибаром процветала, т. к. римские купцы не догадывались, какие ужасы, по мнению Аристотеля, ожидают того, кто отважится войти внутрь Жаркой зоны.
Античная география заканчивается трудами Клавдия Птолемея (II в. н. э.). Известно, что Птолемей – автор «Альмагеста» – классического астрономического произведения, в котором центром Вселенной (по Аристотелю) провозглашалась Земля. Он также создал «Руководство по географии», обобщив накопленные римлянами знания об ойкумене. По сетке параллелей и меридианов ученый математически вычислил местоположение сотен точек (географических объектов); 6 томов из 8 «Руководства» содержат таблицы широт и долгот. Последний том составляют карты, сделанные на основе этих таблиц (см. «Карту мира по Птолемею»), Карты Птолемея «подтолкнули» Колумба отправиться через Атлантику и открыть Америку, а Джеймса Кука – искать и найти Австралию (Неизвестную Южную землю – Terra Australis incognita).
Итак, античная география была в основном описательной наукой. В этом главная особенность первого этапа развития науки географии. Теоретические идеи (широкие обобщения) в географических трудах того времени тесно связаны с умозрительными положениями философии. Первоначально география развивается в рамках натурфилософии. После работ Аристотеля происходит выделение из натурфилософии различных наук, в том числе и географии. В Древнем Риме Страбон и Птолемей систематизировали представления античных географов. Именно в античное время были заложены основы страноведения (Гекатей, Страбон), математической географии (Эратосфен, Птолемей) и естественно-географических наук: гидрологии, метеорологии, геоморфологии (Аристотель).
Например, А.Ходиев активно занимался такой пропагандой, будучи уверенным, что делает большое для позитивизма дело. Но это все были отдельные эпизоды. Связь между позитивизмом и географической наукой не наладилась. Можно понять почему философы-позитивисты пренебрегли географией. Для большей части из них география была наука второго сорта, обреченной вечно нести бремя описательности. Это мнение...
Период накапливается также материал по изучению природы нашей страны. Все это позволяет создать ряд крупных сводных географических работ, имевших важное значение для развития экономической географии. Среди них выделяются: “Географическо-статистический словарь Российской империи”(5 томов, 1863-1885 гг.), “Статистика поземельной собственности и населенных мест Европейской России”(8 выпусков,1880- ...
