تحقيق چرخه آب و فرآيند آبهاي سطحي
توجه : شكل ها در جاي خودشان نيستند. فايل نياز به ترتيب دارد
توزیع قاره ها و اقیانوسها
شکل 3-1 تقسیم ابتدایی سطح جهان را به خشکی و دریا نشان می دهد. در این نقشه نیز، همچون بسیاری از تصویرهای هندسی سطح کروی بر کاغذ دو بعدی، مساحتها در حد قابل توجهی از میزان واقعی خود به دورند. برای مشاهده چشم انداز مناسب نحوه پراکندگی خشکی و آب ، به یک کره جهان نمای خوب نیاز داریم، اما از شکلهای 3-1 و 3-2 هم پاره ای ویژگی های نسبتاً عجیب را می توان تشخیص داد.
قاره ها بر سطح زمین پراکندگی یکنواخت ندارند. بیش از 65 % از مجموع خشکیها در نیمکره شمالی قرار دارند و بیشتر نزدیک به عرضهای جغرافیایی متمرکز شده اند که درست در جنوب دایره شمالگان واقعند. خشکیها در نیمکره شمالی 39% و در نیمکره جنوبی تنها 19 % از سطح زمین را فرا گرفته اند. قطب شمال بر اقیانوس و قطب جنوب بر خشکی واقع شده است.
در واقع ، همانگونه که شکل 3-2 نشان می دهد قاره ها در یک نیمکره از سطح زمین متمرکزند و اقیانوس آرام بخش اعظم نیمکره مقابل را اشغال می کند. چنانچه کره جغرافیایی را بچرخانید طوری که اقیانوس آرام در برابر چشمتان قرار بگیرد و نیوزلاند نزدیک به مرکز میدان دید شما واقع شود، آنچه خواهید دید جز اندکی خشکی تقریباً تمام اقیانوس است. این منظره از زمین با 89 % اقیانوس و فقط 11 % خشکی به «نیمکره اقیانوسی» موسوم است. نیمکره مقابل که مرکز آن نقطه ای در حوالی اسپانیاست، با 47 % خشکی و 53 % دریا به «نیمکره قاره ای» معروف است. اگر از شکل 3-1 پیدا نباشد، از شکل 3-2 پیداست که اقیانوسها بیش از نصف سطح جهان را می پوشانند.
مساحت قاره ها و اقیانوسها با دقت اندازه گیری شده است و مساحتهای نسبی آنها در شکلهای 3-3 ، 3-4 ، 3-5 به روشنی توصیف شده است.
سطح کل کره زمین 510میلیون کیلومتر مربع است که اقیانوسها 106× 362 کیلومتر مربع و زمینهای بالاتر از سطح دریا 106× 148 کیلومتر مربع از آن را می پوشانند. شکل 3-3 الف، 71 % از سطح کل کره زمین را به صورت اقیانوس و 29 % آن را به صورت خشکی نشان می دهد.
** شکل 3-1 قاره ها و اقیانوسها. فلات قاره ها بخشهای پوشیده از آب قاره ها هستند که تا خط چینها امتداد می یابند. مساحتها در این تصویر هندسی از مقدار واقعی خود به دورند. با شکل 3-2 مقایسه کنید.
** شکل 3-2 الف) نیمکره قاره ای. ب) نیمکره اقیانوسی
خطوط ساحلی کنونی، جز برای گروههای جانوران دریایی که در فلات قاره یا نزدیک کف آن زندگی می کنند و جوامع انسانی که در بندرها، شهرهای واقع در سرزمینهای ساحلی پست و مزارع ساکن اند اهمیت زیادی ندارد. خطوط ساحلی مرزهایی ناپایدارند که در اثر عواملی از جمله مثلاً میزان آبی که به طور موقت در قشر های یخ ذخیره می شود، با پس و پیش شدن، در روی خشکی تغییر مکان یافته اند. اگر تمام یخی که جنوبگان و گرینلند را پوشانده است ذوب شود، سطح دریا تا حدود 70 متر بالا خواهد آمد و نواحی وسیعی از آنچه که امروز به عنوان خشکی می شناسیم از آب پوشیده خواهد شد. در آن صورت شکلهای 3-3 تا 3-5 را ناچار باید اصلاح کرد.
اگر بتوان آب اقیانوس را از سطح زمین خارج کرد، سراشیبی تندی نمایان می شود که ترازهای قاره ای و بستر اقیانوس را از هم جدا می کند، اما این سراشیبی با خطوط ساحلی تطبیق نمی کند. بخشهایی از توده های قاره ای در حال حاضر با آب پوشیده شده اند، این بخشها همان طور که در شکل 3-1 نشان داده شده است شامل فلات قاره و شیب قاره ای متصل به آن هستند. شکل 3-3 ب نشان می دهد که مساحت فلات قاره و شیب قاره ای 11 % مساحت سطح کل زمین را شامل است، بنابراین توده های قاره ای که محدوده آنها نه بر طبق خطوط ساحلی متغیر بلکه بر طبق ارتفاعاتشان از بستر حوضه اقیانوسی مشخص شده است، 40 % از سطح زمین را فرا می گیرد.
حال مرور داده های آماری درباره نقشه کنونی جهان (شکل 3-1) را ادامه می دهیم. آبهای اقیانوس آرام، همان طور که در شکل 3-4 ب نشان داده شده است، درست حدود نیمی از تمام سطح اقیانوسی را فرا می گیرد. اقیانوس شمالگان که در تصویر هندسی شکل 3-1 به نظر بسیار وسیع می آید، تنها به 4/3 درصد تمام سطح اقیانوسی می رسد (شکل 3-1 را با شکل 3-2 الف مقایسه کنید).
شکل 3-4 الف مساحت قاره ها را به صورت درصدی از کل خشکیها نشان می دهد. اوراسیا تقریباً دو برابر افریقا که دومین قاره از نظر بزرگی است، وسعت دارد. جنوبگان که به سختی در حاشیه پایینی شکل 3-1 نشان داده شده است، تقریباً به بزرگی هر یک از دو قاره امریکا می باشد. استرالیا به زحمت نصف بزرگی اینهاست. جزیره بزرگ گرینلند که در شکل 3-1 از اندازه خود بسیار بزرگتر به نظر می رسد، تنها 2/1 % از مجموع سطح خشکیها را شامل می شود (که در شکل 3-4 الف جزء امریکای شمالی آمده است).
** شکل 3-3 مقدار درصد از مساحت سطح کره زمین که توسط قاره ها و اقیانوسها پوشیده شده است.
شکل 3-5 که از ادغام شکلهای 3-4 الف و 3-4 ب به دست آمده است، مساحتهای نسبی تمام قاره ها و اقیانوسها را نشان می دهد. اقیانوس آرام بیش از یک سوم از سطح زمین را فرا می گیرد و بزرگتر از مجموع تمام قاره هاست (شکل 3-3). هریک از سه اقیانوس اصلی از بزرگترین قاره ها یعنی اوراسیا، بزرگترند. اقیانوس شمالگان ، گرچه نماینده درصد کوچکی از سطح کل اقیانوسهاست، از استرالیا بزرگتر و از نصف هریک از قاره های جنوبگان، امریکای جنوبی و امریکای شمالی بسیار بزرگتر است.
** شکل 3-4 مقدار درصد هریک از قاره ها و اقیانوسها از کل خشکیها و دریاها. الف) قاره ها. ب) اقیانوسها.
** شکل 3-5 نمایش مساحت قاره ها و اقیانوسها به صورت درصدهایی از سطح کل کره زمین.
سطح اقیانوس، سطح مبنایی است که پستیها و بلندیهای سطح جامد زمین را نسبت به آن می سنجند. ناهمواری سطح جامد را در قسمتهای بعدی به تفصیل مرور خواهیم کرد، ولی حال که نحوه توزیع خشکیها و دریاها را بررسی می کنیم باید تفاوت ارتفاع موجود بین خشکی و بستر اقیانوس را متذکر شویم. شکل 3-6 الف نشان می دهد که اقیانوس نه تنها از نظر مساحت بر خشکی غلبه دارد بلکه ژرفای متوسط بستر اقیانوس، 7/3 کیلومتر، از بلندی متوسط تمام سطحهای خشکی یعنی 88/0 کیلومتر، خیلی بیشتر است.
تفاوت عظیم بین ارتفاع متوسط قاره ها و ژرفای متوسط بستر اقیانوس، 6/4 کیلومتر، عارضه قابل توجهی است. اگر توده های قاره ای نسبت به بستر اقیانوس این قدر بالاتر قرار نمی داشتند، هیچ زمین خشکی وجود نمی داشت. شکل 3-6 ب نشان می دهد که چنانچه سطح جامد زمین هموار می بود،به طوری که آب اقیانوس تمامی زمین را یکنواخت فرا می گرفت، ژرفای اقیانوس برابر 6/2 کیلومتر می شد.
قاره ها به طور عمده از سنگهایی تشکیل شده اند که با سنگهای ریز حوضه اقیانوسی تفاوت دارد و چگالی آنها کمتر است. وزن حجم معینی از سنگهای قاره ای از وزن همان حجم از سنگهای ریز اقیانوسی کمتری است.
** شکل 3-6 الف) بلندی متوسط قاره ها در مقایسه با عمق متوسط اقیانوسها. ب) عمق اقیانوس در صورتی که سطح زمین جامد هموار می بود و تمامی زمین یکنواخت با آب اقیانوس پوشیده می شد.
عوارض عمده سطح زمین
اگر آب اقیانوس را که 71 % از مساحت کل زمین را از دیدها پنهان کرده است یرمی داشتیم عوارض عمده سطح جامدزمین به صورتی که شکل 3-7 نشان می دهد، پدیدار می شد. در این قسمت، در وهله نخست، مساحتها و چگونگی توزیع این عوارض مورد نظر است، اما اگر کمی جلوتر نیمرخهایی راکه در مقطع عرضی شکل 3-10 نشان داده شده ست، بنگریم تصور مکمل شکلهای آنها را مشاهده می کنیم.
دو عارضه عمده عبارتند از : سکوهای قاره ای شامل فلات قاره ها و بستر حوضه های اقیانوسی (شکل 3-3). شیب قاره ای مرز بین این دو است که به طور ناگهانی از لبه فلات قاره، با زاویه 3 تا 6 درجه پایین می آید و تا بستر اقیانوس که در عمق 3 تا 6 کیلومتر قرار دارد، ادامه می یابد. رشته کوهها از سکوهای دو سوی اقیانوس سر برافراشته اند.
جالب توجه ترین رشته کوهها، سیستم جهانی است که به طول بیش از 65000 کیلومتر در سرتاسر بستر حوضه های اقیانوسی امتداد دارد. پهنای آن در حد قابل ملاحظه ای تغییر می کند اما میانگین آن 1000 کیلومتر است. واژه «برآمدگی» یا «پشته میان اقیانوسی» با توجه به وضعیت متقارن پشته میان اطلس در بین قاره های دو طرف آن، اختیار شده بود، اما شکل 3-7 نشان می دهد که این واژه برای تمام قسمتهای پشته مناسب نیست. گسترش و تداوم عظیم این پشته که در 1965، توسط اوینگ و هیزن گزارش شد، یکی از مهیّجترین اکتشاف های زمین شناسی دهه های اخیر بود.
در سیستم پشته اقیانوسی دو قسمت عمده وجود دارد که یک قسمت از میان اقیانوس شمالگان، در امتداد طول اقیانوس اطلس، بین افریقا و جنوبگان به اقیانوس هند کشیده می شود و در آنجا به قسمت دیگر که از دریای سرخ، سرتاسر اقیانوس هند، بین استرالیا و جنوبگان و سرتاسر اقیانوس آرام شرقی می گذرد و در نزدیکی خلیج کالیفرنیا به امریکای شمالی می رسد اتصال پیدا می کند.
شکل 3-7 نشان می دهد که رشته کوهها و فلاتهای مرتفع قارهها به طرز منظمی پخش نشده اند. اگر فقط توزیع آن دسته از رشته کوهها را که از نظر زمین شناسی جوان هستند – هر چند که طیّ 65 میلیون شال گذشته به وجود آمده اند- در نظر بگیریم، آن گاه طرح ساده ای که در شکل 3-12 نشان داده شده است، پدیدار می شود.
جزایر قوسی آتشفشانی نمایانگر ادامه این رشته کوههای فعال و جوان در سراسر بستر اقیانوس هستند. جزایر قوسی پشته های طویلی به شکل کمان هستند که اساساً از گدازه های آتشفشانی ساخته شده اند که معمولاً از یک یا هر دو انتها به یک قاره متصل اند. اینها ممکن است شامل رشته جزایری باشند که نماینده قله های آتشفشانی هستند که از پشته های زیر دریایی بالا آمده اند، نظیر جزایر آلئوسین که بین آسیا و امریکای شمالی ردیف شده اند؛ و یا ممکن است شامل جزایر بزرگتری باشند که یک ردیف یا ردیفهایی از آتشفشانها در داخل آنها وجود دارد، نظیر ژاپن و اندونزی. کناره های شمالی و غربی اقیانوس آرام به جزایر قوسی گل آذین شده است. در اقیانوس اطلس فقط دو قوس وجود دارد، قوس هند غربی و قوس اسکوتیا که از امریکای جنوبی به طرف جنوبگان می پیچد. جزایر قوسی اندونزی بر مرز اقیانوس هند واقع است.
جزایر قوسی آتشفشانی و رشته کوههای جوان قاره ای دو کمربند را مشخص می کنند که هریک از آنها تقریباً به صورت یک دایره بزرگ دور زمین را فرا می گیرند (شکل 3-12). کمربند دور تا دور اقیانوس آرام از سرتاسر جزایر فیلیپین، ژاپن، آلاسکا، رشته کوههای راکی و آند و جنوبگان می گذرد. کمربند مدیترانه – آسیا کوههای آلپ و هیمالیا، اندونزی، گینه نو و زلاندنو را در بر می گیرد.
** شکل 3-7 نمایش عوارض عمده زمین جامد در صورتی که آب اقیانوسها برداشته شود.
گودالهای اقیانوسی به صورت شیارهای نسبتاً کوچک اما بسیار ژرف در بستر اقیانوس هستند. این گودالها در مجاورت جزایر قوسی یا در پای شیب قاره ای پایین رشته کوههای جوانی قرار دارند که در امتداد حاشیه قاره ها هستند، مانند آند.
علاوه بر آتشفشانهای جزایر قوسی و آتشفشانهایی که با سیستم پشته اقیانوسی همراهند، آتشفشانهای دیگری در سرتاسر بستر اقیانوس ژرف پراکنده اند. به نظر می رسد که بسیاری از آنها بدون ترتیب خاصی پخش شده باشند، اما بعضی از آنها در امتداد خطوط آتشفشانی خاصی جای گرفته اند. قله بسیاری از آتشفشانها از سطح دریا بالاتر اند و جزایری را می سازند ولی تعداد بیشتری از آنها کاملاً زیر آب هستند. زنجیره جزایر هاوایی یک نمونه از آنهاست. ایسلند نوع دیگری از جزایر آتشفشانی است که از پشته میان اطلس سر بر آورده است.
بستر اقیانوس به وسیله یک سری از مناطق شکستگی وسیع بریده شده است که سطح ناهمواری را همراه با صخره های پر شیب و دره های ژرف را به وجود می آورند. همان طور که در شکل 3-12 مشخص شده است، این مناطق شکستگی معمولا در جهت عمودی بر پشته های اقیانوسی امتداد دارند.
خیز قاره ای برآمدگی بسیار ملایمی است که از بستر حوضه اقیانوس ژرف به طرف شیب قاره ای بالا می آید. پهنای آن یکصد تا چند صد کیلومتر تغییر می کند.
مساحتهای نسبی بعضی از عارضه های سطح جامد زمین در شکل 3-8 با هم مقایسه شده اند. حوضه اقیانوسی ژرف، صرف نظر از پشته های اقیانوسی، قریب یک سوم از کل سطح کره زمین را اشغال می کند، که تقریباً معادل است با مساحت قاره های پایدار، یعنی سطح قاره ها بجز رشته کوههای جوان آن.
** شکل 3-8 عارضه های عمده سطح جامد زمین که به نسبت درصدهایی از کل سطح زمین نشان داده شده است.
سیستم پشته های اقیانوسی تقریباً یک چهارم سطح زمین و بیش از یک سوم حوضههای اقیانوسی را اشغال می کند. رشته کوههای جوان که از قاره ها می گذرند، همراه با جزایر قوسی آتشفشانی که ادامه سیستم در سراسر بسترهای اقیانوسی است، مساحتشان بسیار کمتر است و حدود کمتر از 5 % از سطح کل زمین را شامل می شوند. (شکل 3-12)
نقشه های توپوگرافی و مقاطع عرضی
نقشه شکل 3-7 توزیع عارضه های عمده سطح جامد زمین را نشان می دهد، اما از ریخت سه بعدی این عوارض چیزی بازکو نمی کند. آنچه را که تا کنون پی ریزی کردیم عبارت از این بود که دو عارضه عمده توده های قاره ای و حوضه های اقیانوسی در دو سطح تراز متمایز قرار دارند که با شیب تند قاره ای از هم جدا می شوند (شکل 3-6 الف را ملاحظه کنید). به منظور تجسم شکل کلی سه بعدی رشته کوههای خشکی و بستر اقیانوسی که از این دو سطح تراز قد بر افراشته اند، باید خطوط تراز را به نقشه اضافه کنیم.
موقعیت هر نقطه از سطح جامد زمین را بر حسب فاصله آن از سطح میانگین آب دریا (حدّ متوسط بین سطحهای جزر و مدّ) در پایین یا بالای آب دریا م یتوان تعیین کرد. هر خط تراز نقاطی از سطح را که با فاصله قائم یکشانی در بالا یا پایین سطح دریا واقع هستند، به هم متصل می کند. خطوط ترازهای مختلف معمولا در فاصله های ارتفاعی منظمی از یکدیگر رسم می شوند. فاصله خطوط تراز عبارت است از فاصله قائم یا اختلاف ارتفاع بین دو خط تراز مجاور. یک نقشه را به وسیله تصویر هندسی خطوط تراز به طور عمودی بر روی سطح افقی نقشه، تهیه می کنند.
شکل 3-9 یک نقشه تراز ساده از یک منطقه ساحلی را نشان می دهد. مقاطع عرضی نیمرخ شیبهایی را که در روی نقشه با خطوط تراز معین شده اند نشان می دهد. فاصله های افقی به کمک مقیاسی که در بالای نقشه است، معلوم می شود.
فاصله خطوط تراز در شکل 3-9 الف پنجاه متر است و پستی و بلندی سطح زمین به وسیله خط تراز نمایش داده شده است: خط تراز صفر خط ساحلی است، یک خط تراز، عمق پنجاه متری زیر سطح دریا و دو خط تراز، ارتفاع 50 متری را در امتداد دو سوی یک تیغه نشان می دهند. هر خط تراز موقعیت خط ساحلی جدید را در صورتی که سطح دریا 50 متر پایین برود یا بالا بیاید، نشان می دهد.
نقشه ای که فاصله خطوط تراز در آن کمتر باشد، در مقایسه با نقشه ای که فاصله خطوط تراز در آن بیشتر است، جزئیات بیشتری از شکل سطح جامد زمین را نشان می دهد. شکل 3-9 ب نقشه همان ناحیه موضوع شکل 3-9 الف است، با این تفاوت که فاصله خطوط تراز به 10 متر کاهش یافته است. افزودن چهار سطح تراز دیگر در شکل 3-9 الف بین ترازهایی که فاصله زیادی از هم دارند، تیغه کوچکی را نمایان می کند که در نقشه اول به هیچ وجه مشخص نبود.
تراز های شکل 3-9 ب برای تجسم تصویری سه بعدی از بستر دریا و تیغه های واقع در خشکی برای چشم کار آزمود کافی است. برای چشم بی تجربه و به منظور نمایش جنبه های مختلف یک نقشه، تهیه مقاطع عرضی قائم از عوارضی که با تراز ها نمایانده می شوند، اغلب سودمند است. مقطع عرضی، نیمرخی از سطح زمین در جهت انتخابی بدست می دهد.
شکلهای 3-9 ج تا 3-9 و مقاطع عرضی قائم از نقشه در امتداد خط XY می باشند. فاصله در امتداد بر محور افقی، بر طبق مقیاس خطی نقشه، 750 متر است. در شکلهای 3-9 هـ و 3-9 و مقیاس قائم همان مقیاس افقی است و به همین جهت این شکلها نیمرخهایی از سطح جامد را بدون هیچ تحریفی نشان می دهند. زاویه های بین سطوح شیب دار مختلف در سطح افقی همان مقدار است که در صورت بازدید از آن منطقه بر روی آنها گام می نهادید. برعکس، در شکلهای 3-9 ج و 3-9 د محور قائم در مقایسه با مقیاس افقی کش آمده است. مقدار فاصله افقی که در مقاطع نماینده 100 متر در روی زمین است، در مقیاس قائم همان فاصله فقط معادل با 10 متر است. بنابراین مقیاس قائم ده برابر بازتر شده است. اصطلاحاً می گوییم که گزافه نمایی قائم مقاطع 10× است.
** شکل 3-9 نقشه های تراز و مقاطع عرضی قائم. (ج) و (هـ) مقاطع عرضی نقشه (الف) هستند. (ب) نقشه همان ناحیه را با خطوط تراز فشرده تری نشان می دهد و در نتیجه مقاطع عرضی مربوط به آن یعنی (د) و (و) جزئیات بیشتری از سطح را نشان می دهند.
روش ترسیم نیمرخ در شکل 3-9 ج، نشان داده شده است. ابتدا مقیاسهای افقی و قائم نشانه گذاری می شوند و خطوط افقی برای سطحهای تراز رسم می شوند. خط مقطع در روی نقشه (خط XY در شکل 3-9 الف) هر خط تراز را در یک نقطه قطع می کند. هر نقطه بر حسب فاصله افقی در شکل 3-9 ج و همچنین بر حسب ارتفاع در محور قائم مشخص می شود. همان طور که خط چینهایی که نقشه را به مقطع متصل م یکنند نشان می دهند، نقاط تقاطع روی مقطع عرضی علامت گذاری می شود. بدین ترتیب خط منحنی که از وصل کردن این نقاط حاصل می شود، نیمرخ سطح جامد زمین در امتداد خط XY خواهد بود.
نقاط حاصل از تقاطع خط XY با خطوط تراز در شکل 3-9 ب، در نیمرخ 3-9 د با روش مشابهی علامت گذاری شده اند، منتهی در این مورد فقط نقطه ها نشان داده شده است. خطی که این نقاط را بهم متصل می کند نیمرخی از سطح جامد زمین را در امتداد XY بدست می دهد که علاوه بر عوارض عمومی که در شکل 3-9 ج نشان داده شده است، جزئیات دیگری را نیز نشان می دهد که عبارتند از: یک تیغه کوتاه در نزدیکی خط ساحلی و کی سکوی کم عمق که از خط ساحلی کمی به سمت داخل دریا و تا آنجا که عمق آب ناگهان افزایش می یابد، امتداد دارد.
مقاطع عرضی در شکلهای 3-9 ج و 3-9 د به همان روش رسم شده اند و اثر گزافه نمایی قائم در نیمرخها بسیار نمایان است. شیبهای ظاهری در شکلهای 3-9 ج و 3-9 د، از شیبهای واقعی در شکلهای 3-9 هـ و 3-9 و، تندتر است: نیمرخ 3-9 د جزئیات سطح زمین را نسبت به نیمرخ 3-9 و که با مقیاس حقیقی رسم شده است، بسیار روشنتر نشان می دهد. برای نشان دادن شکل سطح عارضه ای که در مقایسه با بعد قائم ابعاد افقی عظیمتری دارد، گزافه نمایی قائم ضروری است. این وضع در شکل 3-10 آشکار است.
** شکل 3-10 عراضه های عمده سطح زمین که در یک مقطع عرضی نزدیک به مدار رأی الجدی، بین عرضهای º20 و º 25 جنوبی نشان داده شده است. محل خط مقطع عرضی را در شکلهای 3-1 و 3-7 تعیین کنید. تحریفی را که در نتیجه به کار بردن گزافه نمایی قائم 100× حاصل شده است می توان از مقطع جزایر تونگا و گودال تونگا (شمال زلاندنو) که با مقیاسهای قائم و افقی یکسان رسم شده است ملاحظه کرد. لایه های ژرفتر زمین در امتداد همین مقطع عرضی در شکل 6-7 نشان داده می شوند.
ناهمواریهای سطح جامد زمین
شکل 3-10 مقطعی قائم از سطح جامد زمین را نشان م یدهد که تقریباً نیمی از پیرامون جهان را در نزدیکی مدار رأس الجدی، بین مدارهای 20 و 25 درجه جنوبی در برمی گیرد. این مقطع ناپیوسته است زیرا سراسر اقیانوس آرام یعنی حدود 11500 کیلومتر از آن حذف شده است. عوارضی را که قطع شده اند در شکلهای 3-7 و 3-12 می توان تعیین محل کرد.
گزافه نمایی 100×، ده برابر بزرگتر از گزافه نمایی شکلهای 3-9 ج و 3-9 د است و لذا زاویه های شیبها شدیداً تحریف شده اند. اندازه تحریف را می توان از مقایسه مقطع عرضی گودال تونگا که با مقیاس حقیقی و بدون گزافه نمایی قائم رسم شده است، تخمین زد. برای نشان دادن مقطع کامل شکل در این مقیاس حقیقی ، محور افقی را می یابد 100 برابر بزرگتر کرد. ضمیمه کردن چنین شکلی به یک کتاب درسی، حتی با استفاده از یک لت که یک متخصص اوریگامی آن را طراحی کرده باشد، کار مشکلی است.
این مقطع عرضی بیشتر عوارض عمده سطح جامد زمین را نشان می دهد. ما فلات قاره و شیب قاره ای را در برابر بستر حوضه اقیانوسی می بینیم. شیبهای قاره ای در حاشیه افریقا و امریکای جنوبی قرار دارند. مقطع مربوط به پشته میان اطلس، ارتفاع سیستم پشته اقیانوسی را از بستر حوضه اقیانوسی و همچنین دره کافتی را که بر تارک پشته قرار دارد. نشان می دهد. رشته کوه آند که از سکوی قاره ای امریکای جنوبی در امتداد ساحل اقیانوس آرام سر بر می آورد، نماینده رشته کوههای فعال در خشکی است. جزایر تونگا که از بستر اقیانس سر بر می آورند و به یک گودال اقیانوسی منهی می شوند، نماینده جزایر قوسی آتشفشانی هستند. یک گودال اقیانوسی دیگر در حاشیه رشته کوه آند واقع است. دو عارضه دیگر، یعنی آتشفشانهای اقیانوسی و مناطق شکستگی بستر اقیانوس دقیقاً نشان داده نشده اند، هرچند که برجستگیهای ناهموار پشته میان اطلس تا اندازه ای معمول مناطق شکستگی متقاطع است (شکل 3-12 را ملاحظه کنید).
علاوه بر مطالعه بلندیهای عوارض ویژه در مقاطع عرضی ویژه ، مانند شکل 3-10، می توانیم توزیع آماری ارتفاعهای سطح جامد تمامی زمین را بررسی کنیم. این امر از زمانی که نقشه های تراز برای نشان دادن ارتفاع خشکی و عمق اقیانوس متداول شده، موضوع مطالعات بسیاری بوده است.
برجستگی کل قائم سطح جامد زمین حدود 20 کیلومتر است که عبارت است از فاصله بین نوک کوه اورست واقع در 85/8 کیلومتری و ژرف ترین گودی شناخته شده اقیانوس در عمق بیش از 11 کیلومتری. یک کیلومتر فاصله بین خطوط تراز جزء مناسبی از برجستگی کل برای تجزیه و تحلیل ارتفاعهای سطح زمین است.
نخستین گام عبارت است از انتخاب یک نقشه جهان نما با فاصله 1 کیلومتر بین خطهای تراز و اندازه گیری مساحت واقعبین هرجفت خط تراز. برای تمام سطوح خشکی، مساحت بین سطح دریا و تراز 1 کیلومتر، بین تراز 1 کیلومتر و تراز 2 کیلومتر و به مین ترتیب تا بالاترین سطحهای تراز اندازه گیری می شود. در مورد بستر اقیانوس نیز عیناً مساحت بین سطح دریا و تراز عمق 1 کیلومتر، بین عمقهای 1 کیلومتر و 2 کیلومتر و به همین ترتیب، برای تمام بستر اقیانوس اندازه گیری می شود.
به این طریق فهرستی از مساحتهای بین هر فاصله تراز فراهم می آید که مجموع آنها با مساحت کل سطح زمین یعنی 6 10×510 کیلومتر مربع، برابر می شود. این ارقام را می توان به شکل مساحتهای اندازه گیری شده مطلق، یا به صورت درصدهایی از مساحت کل ، مورد تجزیه و تحلیل قرار دا. به پیروی از ترتیب ملحوظ در نمودارهای قبلی، از نسبت درصدی استفاده خواهیم کرد. مساحت واقع بین دوتراز پی در پی پس از تعیین، بر حسب نسبت درصدی از مساحت کل سطح کره زمین محاسبه شده است. مساحت خشکیهای بین ترازهای بالاتر از ارتفاع 5 کیلومتری ، درصد بسیار کوچکی از کل سطح را تشکیل می دهد. لذا اینها با هم جمع شده اند. به همین نحو است درصد مساحت بستر اقیانوس در بین ترازهای ژرفتر از 7 کیلومتر.
شکلهای 3-11 الف و 3-11 ب دو نوع اساسی از نمودارهای فراوانی توزیع را نشان می دهند. شکل 3-11 الف یک منحنی بافت نگار است که فراوانی توزیع را به کمک یک مستطیل، به ازای هر فاصله خط تراز نشان می دهد که در آن طول مستطیل نمایش دهنده فراوانی یا درصد مساحت به ازای این فاصله است. در شکل 3-11 ب فراوانیها (درصد مساحتها) به صورت نقاطی در مرکز هر فاصله از خطوط تراز علامت گذاری شده است. خطی که این نقاط را به هم وصل می کند، منحنی توزیع فراوانی نامیده می شود. این منحنی دو سطح تراز عمده را نشان می دهد (شکل 3-6 الف).
شکل 3-11 ج یک منحنی فراوانی تجمعی را نشان می دهد. این سومین نموداری است که با استفاده از همین داده رسم می شود. هر نقطه روی منحنی درصدی از مساحت سطح زمین را به دست می دهد که در ترازی بالاتر از ارتفاع خاص آن نقطه واقع است به عنوان مثال 29 % از سطح زمین در ترازی بالاتر از ارتفاع صفر واقع است. این یعنی 29% سطح زمین خشکی است (شکل 3-3 الف). شکل 3-11 ج منحنی عمق نگار سطح زمین نامیده می شود.
کمربندهای فعال سطح زمین
مطابق نظریه تکتونیک صفحه ای ، سطح زمین به وسیله تعدادی صفحات پایدار پوسته مانند پوشیده شده است که با مرزهای فعال از هم جدا می شوند. نوعی از مرزها با سیستم پشته اقیانوسی قرین است و نوعی دیگر با گودالهای اقیانوسی که در مجاور آن کمربندهای مرتفع، جزایر اقیانوسی آتشفشانی و رشته کوههای جوان (از نظر زمین شناسی) در امتداد حاشیه قاره ها واقع اند.
خلاصه
تقسیمات فرعی عمده سطح جامد زمین عبارتند از : حوضه های اقیانوسی که 60% از سطح را می پوشانند و سکوهای قاره ای که توسط شیب تند قاره ای از بستر حوضه های اقیانوسی جدا می شوند. آب اقیانوس که فلات قاره ها را نیز فرا می گیرد 71 % از سطح زمین را می پوشاند. اقیانوس آرام بیش از
یکسوم جهان را می پوشاند و به تنهایی از مجموعه تمامی قاره ها بزرگتر است.
مقدار آب روی زمین بسیار زیاد و در حدود 36/1 بیلیون کیلومتر مکعب برآورده شده است. آب اقیانوسها 2/97 درصد از این مقدار را به خود اختصاص داده است. کلاهک یخی و یخزارها نیز 15/2 درصد از این آبها را تشکیل داده و 65/0 بقیه متعلق به آبهای دریاچه ها، رودخانه ها، آبهای زیرزمینی و آبهای جوی است. گرچه درصد ناچیزی از کل آبها به موارد اخیر اختصاص دارد، اما، مقدار مطلق این آبها بسیار زیاد است.
وجود آب کافی برای ادامه زندگی در کره زمین امری حیاتی است. با افزایش تقاضا به این منبع محدود، دانشمندان توجه زیادی به تبادل دائم آب، بین اقیانوسها، هوا و قاره ها معطوف داشته اند. این گردش پایان ناپذیر آب چرخه آبشناسی (hydrologic cycle) نامیده می شود. این چرخه، یک سیستم عظیمی است که نیروی خود را از خورشید می گیرد و در آن هوا حلقه ارتباط بین اقیانوسها و قاره ها است. آب اقیانوسها و در مقیاس کوچکتری آب قاره ها دائماً بخار شده و به هوا می رود. بادها هوای مرطوب را به فواصل دور حمل می کنند. تحت فرآیندهای پیچیده ای ابر به وجود می آید و سرانجام به صورت باران به زمین برمی گردد. بارشی که به اقیانوسها می ریزد چرخه خود را تمام کرده و آماده ورود به چرخه بعدی می شود. آبی که به خشکیها می ریزد پس از طی مسافتی نهایتاً به اقیانوسها برمی گردد.
وقتی باران بر زمین می بارد، چه می شود؟ قسمتی از آب به زمین نفوذ می کند، قسمتی سرازیر شده و پس از طی مسیری به دریاچه ها، رودخانه ها و یا مستقیماً به اقیانوسها می ریزد. وقتی میزان باران بیش از مقداری باشد که بتواند جذب زمین شود (آبهای فرورو)، آب اضافی از سطح زمین به دریاچه ها و رودخانه ها جریان می یابد. قسمت اعظم آبهای نافذ (infiltration) یا آبهای جاری (run off) دوباره بر اثر تبخیر از خاک، دریاچه ها و رودخانه ها به هوا برمی گردد. همچنین، قسمتی از آب که به قسمتهای سطحی زمین نفوذ می کند جذب ریشه گیاهان می شود و سپس به جو زمین برمی گردد. همچنین، قسمتی از آب که به قسمتهای سطحی زمین نفوذ می کند جذب ریشه گیاهان می شود و سپس به جو زمین برمی گردد. این فرآیند تعرق (transpiration) نامیده می شود. مقدار آبی که در مزرعه غلات در هر سال از راه تعرق به هوا برمی گردد معادل لایه ای به ضخامت 60 سانتیمتر در کل مزرعه است و جنگل نیز دوبرابر این مقدار آب را به هوا برمی گرداند.
وقتی نزولات در ارتفاعات یا عرضهای جغرافیایی بالا ببارند، ممکن است بلافاصله به صورت آبهای نافذ یا جاری درنیاید و یا تبخیر نشود، بلکه ممکن است قسمتی از آن به صورت برف یا یخزار درآید. یخزارها مقدار زیادی از آب را در خشکی انبار کرده اند. چنانچه یخزارهای امروزی ذوب و آب آنها آزاد گردد، سطح دریاها چندین ده متر بالا می آید و بسیاری از نواحی ساحلی با انبوهی از جمعیت زیر آب می روند. چنان که در فصل هشتم خواهیم دید که یخزارهای قاره ای بزرگ بیش از دو میلیون سال قبل تشکیل شده اند و چندین بار ذوب و انجماد یافته اند.
در شکل 6-9 نمودار تعادل آبهای زمینی و بخش کوچکی از چرخه آبشناسی نشان داده شده است. گرچه مقدار بخار آب موجود در هوا در هر لحظه قسمت کوچکی از کل آبهای زمینی را به خود اختصاص می دهد، اما مقدار مطلق آبی که در سال وارد جو می شود در حدود 380000 کیلومتر مکعب است که می تواند تمام سطح زمین را به اندازه 100 سانتیمتر بپوشاند. چون مقدار کل بخار آب در هوا نسبتاً ثابت است، میانگین باران سالانه نیز باید برابر با میزان آب بخار شده باشد. برای تمام قاره ها روی هم مقدار بارش، بیش از مقدار تبخیر است. در نتیجه، در روی اقیانوسها تبخیر بیش از بارش است. چون سطح اقیانوسهای جهان ثابت است، لذا آبهای جاری باید کاهش آب اقیانوسها را بر اثر تبخیر جبران نماید.
چرخه آبشناسی نشانگر حرکت مداوم آب از اقیانوس به هوا، از هوا به خشکی، و از خشکی به دریاست. فرسایش در سطح زمین توسط مورد آخر چرخه فوق صورت می گیرد.
6ـ2 رودخانه
مقدار آب رودخانه ، در مقایسه با حجم آب کره ، بسیار ناچیز است ( 10000/1 درصد ) ، با این وجود بسیاری از تغییرات ایجاد شده در سطح خشکیهای عالم ناشی از عملکرد آبهای جاری است . رود و بستر آن ، یعنی (( رودخانه )) ، نقش مهمی در زندگی بشر دارند . بسیاری از شهرهای قدیم و جدید عالم در اطراف یک رود بنا شده اند . احداث سد به روی رودخانه ها ، ضمن کنترل سیلاب ، منبعی برای تأمین آب مورد نیاز و تأمین برق ارزان است . بالاخره در راهسازی ، رودها از محل های گذر اجباری اند که گذشتن از روی آنها توسط پل ، یا از زیرشان توسط تونل ، محتاج شناسایی دقیق بستر رودخانه است .
تشکل رود
در ابتدای هر بارندگی آب باران یا بر اثر تبخیر به اتمسفر باز می گردد یا به داخل زمین نفوذ می نماید . ولی با افزایش سرعت و مدت بارندگی به تدریج درصد تبخیر کاهش می یابد و بارش بیش از مقداری می شود که زمین قادر است جذب کند . در این موقع آب در سطح زمین جاری می شود . این آبها ابتدا به صورت قشر نازکی از آب و یا تعداد زیادی جویبارهای بسیار کوچک و درهم ( آبهای هرز ) جریان می یابند و سپس در مجاری معینی متمرکز می شوند . این مجاری شاخه های اولیه رود هستند . این شاخه ها مرتباً به هم می پیوندند و رودخانه اصلی را به وجود می آورند .
حوضه آبریز : به تمام منطقه ای که آب آن وارد یک رودخانه می شود ، یا به عبارت دیگر به تمامی منطقه ای که به وسیله یک رودخانه و شاخه های آن (( زهکشی )) می شود ، (( حوضه آبریز )) می گویند . خطی که حوضه های آبریز مجاور را از یکدیگر جدا می کند (( خط تقسیم )) (بخشاب) نامیده می شود ( شکل 6ـ14) . گردنه امامزاده هاشم و گردنه کندوان دو نقطه از خط تقسیم حوضه های آبریز شمالی و جنوبی البرز هستند . یک حوضه آبریز اصلی را می توان متشکل از اتحاد حوضه های آبریز فرعی دانست مثلاً حوضه آبریز رودخانه سفید رود را حوضه های آبریز رودخانه های شاهرود و قزل اوزن به وجود آورده اند . در یک حوضه آبریز ، که یک سیستم زهکشی طبیعی است ، مجاری زهکشی ، یا به عبارتی آبراههه های فراوان ، وجود دارد . تصاویر فضایی و عکسهای هوایی ابزارهای مناسبی برای بررسی سیستم طبیعی زهکشی یک منطقه است .
شکل
شکل 6ـ14ـ نمایش دو حوضه آبریز و خط تقسیم اصلی بین آندو ( پ ـ ت ) . حوضه آبریز 1 توسط خطوط تقسیم کوچکتر به حوضه های آبریز فرعی تر تقسیم شده است ( نقطه چین ) . بررسی این شکل و شواهد دیگر نشان می دهد که : الف ) تعداد شاخه های فرعی رودخانه به سمت بالا رود به صورت تصاعدی افزایش می یابد ، ب) طول شاخه های فرعی به سمت بالا رود کاهش می یابد ، ج) بستر رودخانه به سمت پایین رود به طور فزاینده ای پهن تر می شود ، د ) شیب بستر رودخانه به سمت پایین رود به نسبت ثابتی کاهش می یابد ، هـ ) سرعت جریان آب به سمت پایین رود به دلیل کاهش اغتشاش و خطی شدن جریان تا حدی افزایش می یابد ، ز) حجم آب رودخانه (دبی ) به سمت پایین رود معمولاً افزایش می یابد ، ح) در برخی از روها به دلیل تبخیر زیاد یا نفوذ به داخل زمین یا استفاده از آب به منظورهای مختلف ممکن است دبی و در نتیجه سرعت رود از بالا رود به پایین رود کاهش یابد .
رودهای دایمی و فصلی : رودخانه ها را از نظر تغییر مقدار آب در طول سال به دو دسته (( دایمی )) و (( فصلی )) تقسیم می کنند . در اقلیمهای مرطوب که مقدار بارندگی زیاد و تبخیر کم است رودخانه ها از نوع دایمی هستند . آب این رودخانه ها در زمانی هم که بارندگی نیست از ذوب برف و یخ نواحی مرتفع و یا از ورود آبهای زیرزمینی به داخل آنها تأمین می شود . در مقابل در مناطق خشک که مقدار بارندگی کم و تبخیر زیاد است رودخانه ها بیشتر موقتی و فصلی اند . این رودخانه ها بنا به شرایط ممکن است فقط در خلال بارندگی و کمی بعد از آن یا فقط در طول فصول مرطوب سال آب داشته باشند . معمولاً در این مناطق سطح آب زیرزمینی پایینتر از آن است که بتواند رودخانه را تغذیه کند . رودهایی که در طول حرکت ، دبی آنها افزایش می یابد (( آبزا )) و آنهایی که میزان آبشان کم می شود (( آبخور )) می گویند ( شکل 6ـ17) . دبی نه تنها در طول یک سال ، بلکه از سالی به سال دیگر ، نیز تغییر می کند و علت آن تغییر میزان بارندگی سالیانه است . هر چند سال یکبار ممکن است بر اثر سیلی عظیم و غیرمتعارف دبی رود به مقدار بسیار زیاد افزایش یابد .
شکل
همچنان که دیدیم بین میزان بارش و مقدار آب رودخانه ارتباط نزدیکی وجود دارد . ولی نمی توان گفت که همیشه و در همه جا درصد معینی از بارش در رودخانه ها جریان می یابد . در رابطه بین بارندگی و مقدار آب رودخانه و همچنین در تغییر مقدار آب در طول زمان ، عوامل متعددی دخالت دارند که از میان آنها می توان شرایط اقلیمی ، جنس زمین ، وضع توپوگرافی و پوشش گیاهی را نام برد .
رودخانه هایی که در دشت سیلابی جریان دارند، خواه فرسایشی یا رسوبی، در مسیر پیچ و خم دار حرکت می کنند که مئاندر (meander) نامیده می شوند. مئاندرها دایماً با حرکت به جوانب و کمی نیز به جلو تغییر محل می دهند. حرکت جانبی به این علت صورت می گیرد که حداکثر سرعت رودخانه به طرف ساحل خارجی است و موجب فرسایش هم می شود (شکل 6-20) در همان هنگام جریان در پیچ داخلی کاسته می شود و در نتیجه رسوبات دانه درشت، به ویژه ماسه، در آن ته نشین می شود. بدین ترتیب رودخانه با فرسایش ساحل خارجی و رسوب در ساحل داخلی، خود را به طرف جوانب می کشاند بدون آنکه اندازه مجرای خود را تغییر دهد. به علت زیاد بودن شیب بستر، فرسایش در پایین دست مئاندر بیشتر است. بنابر این پیچ و خمهای رودخانه علاوه بر رشد جانبی، کم کم به جلو نیز مهاجرت می نمایند. گاهی اوقات حرکت مئاندر به سمت جلو، وقتی به بخش مقاوم دشت سیلابی می رسد، کند می شود. این امر سبب شده که مئاندر بالادستی بعداً تسخیر شود. ابتدا خشکی بین مئاندرها باریک می شود و سرانجام قطع می شود. در این حالت رودخانه تمام گردنه باریک خشکی را به صورت حلقه جدیدی مورد فرسایش و تهاجم قرار می دهد (شکل 6-21) به این ترتیب مجرای جدید کوتاهتری به وجود می آید که به خاطر شکل خاص به آن میانر (cutoff) می گویند. قسمت خمیده متروک را، دریاچه هلالی شکل (oxbow lake) گویند.