Что можно узнать по горизонталям? Горизонтали на топографических картах, так же как и изогипсы на обзорных картах, математически правильно и с большой подробностью отображают рельеф местности. Даже простой овал одной горизонтали с подписанной высотой и указателем ската показывает множество характеристик. Это прежде всего форма рельефа, и форма положительная. Она показывает ее ориентировку в пространстве, высоту над уровнем моря (абсолютную высоту), а также очертание и размер самой формы, т. е. шесть различных характеристик. Если дополнить этот простой рисунок одной-двумя горизонталями, проходящими на известной высоте, то мы можем определить по карте еще шесть характеристик: высоту и направление неровности земной поверхности, крутизну и направление ее склонов, а также абсолютные высоты и относительные превышения любых точек местности в пределах площади, оконтуренной нижней горизонталью.
Как видите, горизонтали дают очень обширную информацию о рельефе. Нужно лишь хорошо разбираться в них и по рисунку линий уметь определять необходимые характеристики.
Путь к вершине. Если мы хотим подняться на вершину какой-то горы, перед нами сразу же станет ряд вопросов: какова высота подъема, где лучше проложить маршрут, какова будет его протяженность и т. п. На все эти вопросы может ответить карта.
Рис. 46. Нанесение на карту линий одинакового уклона
Обратимся к рисунку 46, на котором горизонталями изображена небольшая гора. Прежде всего определим ее высоту, т. е. высоту, на,которую нам нужно подняться. Она равна разности абсолютных высот вершины и подножия горы и составляет примерно 70 м (142,0 - 70). Эту величину, так называемое превышение, можно определить и другим способом - подсчетом горизонталей. Превышение между двумя точками равно числу горизонталей, проходящих между ними, умноженному на высоту сечения (в нашем примере 7х10).
Восхождение на вершину будет более легким при небольших подъемах. Вот мы и выберем такой маршрут, чтобы крутизна подъема на всем протяжении была всего 2°.
Возьмем по графику заложений раствор циркуля, соответствующий 2°, и этим раствором опишем дугу из начальной точки А до пересечения со второй горизонталью в точке В. Затем из точки В тем же радиусом опишем дугу до пересечения с третьей горизонталью и так далее, пока радиус не коснется горизонтали в конечной точке маршрута, т. е. у вершины горы. Точки пересечения радиусов с горизонталями соединим кривой линией. По этой линии на всем протяжении маршрута будет подъем, равный двум градусам. Маршрут получился удлиненным, но идти по нему будет значительно легче, чем по прямому пути.
Кому пришлось побывать в горах, те знают, как причудливо извиваются, часто меняя свое направление, проходящие там дороги. Недаром их крутые извивы называют серпантином - словом, которое происходит от латинского слова «серпенс» - змея. Протяженность дороги в таком случае значительно увеличивается, но зато подъемы и спуски будут пологими.
Вертикальный разрез земной поверхности. Практически можно считать, что горизонталь - это след сечения земной поверхности горизонтальной плоскостью. А что будет, если земную поверхность пересечь вертикальной плоскостью? Нетрудно догадаться, что в результате такого сечения получится профиль местности.
Рис. 47. Построение профиля рельефа по изогипсам
Возьмем карту Дальнего Востока из школьного атласа и по ней составим профиль рельефа по меридиану 160° в. д. от 65-й до 70-й параллели (рис. 47, а). Для этого приложим лист бумаги к профильной линии и перенесем на него начало и конец линии. Против начальной точки проведем перпендикуляр к профильной линии и на нем в определенном масштабе отложим абсолютные высоты с теми интервалами, которые даны на шкале высот. От точек отложения проведем параллельные линии и на них спроектируем изогипсы. Точки пересечения этих линий с линиями высот соединим кривой и получим профиль рельефа земной поверхности.
Рассмотрим более подробно вопрос о масштабах профиля. Его горизонтальный масштаб соответствует масштабу карты, в данном случае в 1 см 125 км. Максимальная разность высот составляет у нас около 1 км, и такое расстояние в масштабе карты отобразить никак нельзя. Значит, вертикальный масштаб профиля должен быть значительно крупнее горизонтального. Напрашивается вопрос: каким же он должен быть? В нашем примере вертикальный масштаб в 125 раз крупнее горизонтального (в 1 см 1 км). На рисунке 47, б изображен тот же профиль, но в других масштабах по вертикали. В первом случае он будет в 2 раза крупнее (в 1 см 0,5 км), а во втором - в 2 раза мельче (в 1 см 2 км). Эти чертежи со всей очевидностью убеждают нас в следующем. Чем крупнее вертикальный масштаб профиля, тем больше искажаются формы рельефа: хребты выглядят очень высокими, а долины - слишком глубокими. Если же масштаб будет очень мелким, линия профиля становится сглаженной, вследствие чего теряется наглядность. Из всех трех вариантов профиля наш первый вариант оказался самым подходящим. Линия профиля на нем с достаточной подробностью отображает все основные неровности рельефа, а переходы от долин к водоразделам не слишком резкие. Значит, при перепаде высот около 1 км масштаб профиля 1:100 000 можно считать наиболее приемлемым. Если максимальное превышение на профильной линии окажется больше, то вертикальный масштаб целесообразно уменьшить, а если меньше, то увеличить.
Построение блок-диаграммы. Очень наглядно и вместе с тем достаточно точно рельеф какого-либо участка изображается на так называемой блок-диаграмме, которую нетрудно составить самим по топографической карте. Блок-диаграмма - это трехмерный рисунок, совмещающий перспективное изображение поверхности и профили по двум взаимно перпендикулярным направлениям. Благодаря своей наглядности и трехмерности такие чертежи позволяют лучше представить взаимосвязи между явлениями, произвести измерения и сопоставления.
Блок-диаграмма строится в проекции, у которой оси располагаются под углом 120° друг к другу. Поэтому прежде всего трансформируем квадратную сетку исходной топографической карты (рис. 48, а), направив ее стороны по горизонтальным осям (рис. 48, б). Длины сторон при этом сохраняются неизменными. Затем у вершин каждой клетки выпишем абсолютные высоты, определенные по карте, и их значения в выбранном масштабе отложим вдоль вертикальной оси. Соединив вершины отложенных отрезков, получим сетку квадратов в трансформированном виде. На эту сетку перенесем с карты по клеткам горизонтали, реки и другие объекты. Затем отрезки высот и подписи их уберем; на профильные грани нанесем, например, виды грунтов, и наша блок-диаграмма готова (рис. 48, в).
Масштабы вдоль боковых граней блок-диаграммы остаются теми же, что и на карте, а по вертикали масштаб равен масштабу профиля. Это позволяет проводить измерения на полученной модели в любых направлениях.
Построение блок-диаграмм требует большой затраты времени и немалого графического искусства. Сейчас эту работу поручают чертежным автоматам. Автоматическим графопостроителем управляет ЭВМ, в память которой вводят высотные отметки, предварительно снятые вдоль профильных линий. Машина может преобразовать исходные данные, и тогда блок-диаграмму можно разворачивать под разными углами, растягивать или сжимать ее по любой оси.
Неспокойные реки и моря. Карта - это остановленные реки и магистрали, застывшие горы и моря. Ее можно сравнить с фотографией, на которой отображен один момент в жизни нашей планеты. Но Земля живет, дышит, изменяется. Люди строят новые заводы и города, прокладывают дороги и газопроводы, создают огромные водохранилища. И не только деятельность человека, но и сама природа изменяет местность, и карта становится на нее уже непохожей. Характер изменения местности образно описал известный советский писатель К. Паустовский в рассказе «Старинная карта»:
«Карту эту мне пришлось исправлять самому. Изменились русла рек. Там, где на карте были болота, кое-где уже шумел молодой сосновый лес, на месте иных озер оказались трясины».
Крупным изменениям подвержены русла некоторых рек. Река Амударья, например, довольно часто меняет свое русло, блуждая по пустыне. Когда река начинает подмывать какой-либо берег - берегись! Она легко переместится на десятки километров. На памяти многих смытый рекой город Турткуль. А в 1961 году Амударья чуть не затопила всю ирригационную систему Хорезмской области. Недаром эту реку в прошлом называли Джейхуном («Бешеной»). Такое непостоянство русла реки вызвано большими паводками, слабым грунтом, а главное, небольшим наклоном рельефа и слабовыраженной долиной. Взгляните в ваш атлас. Абсолютная высота Аральского моря, куда впадает Амударья, равна 67 м, а сотая изогипса проходит очень далеко от устья, свыше 300 км, и очень слабо отображает углубление долины.
Большие изменения происходят на побережье Каспийского моря. Оторванное от океана, оно живет своей особой жизнью, чутко отзываясь на колебания климата, сток речных вод, вековые движения суши. Его уровень меняется беспрерывно и весьма заметно. Менее чем за полстолетия уровень воды в море понизился более чем на 2 м, в результате чего исчезли заливы Койдак и Комтак, а остров Челекен причленился к материку и превратился в полуостров. С 1978 года уровень Каспия вновь стал повышаться и к 1986 году поднялся на 1 м 14 см. Море затапливает портовые сооружения, пристани, прибрежные поселки, зоны отдыха, производственные и жилые помещения, нанося большой ущерб. Вновь появляются очертания исчезнувших заливов и полуостровов.
Сейчас мы займемся такой задачей: определим ширину зоны затопления прибрежной полосы. Вопрос этот практически важный и интересный.
Откройте школьный атлас на той странице, где находится наиболее крупная карта Каспийского моря, и обратите внимание на отметку « -28». Это значит, что уровень Каспийского моря ниже уровня Мирового океана примерно на 28 м. Нулевая изогипса на карте проходит на разном удалении от береговой линии моря. Там, где она подходит ближе к берегу, скат круче, а где дальше, скат положе. В зависимости от этого и ширина затопления будет разной. Определим ее величину для Прикаспийской низменности. Здесь нулевая изогипса удалена от берега до 200 км. Считая скат местности от нулевой изогипсы до береговой линии моря равномерным, получим следующие данные. При повышении уровня воды в море на 1 м ширина зоны затопления составит примерно 7 км (200:28), а в нашем случае, когда уровень воды поднялся на 1 м 14 см, ширина ее достигает 8 км (7х1,14).
Протяженность побережья Прикаспийской низменности равна примерно 1000 км, и вся зона ее затопления составит огромную площадь. Но на вашей карте вы этого не заметите, так как ее масштаб слишком мелкий (в 1 см 100 км) и береговая линия передвинется всего лишь на 0,8 мм.
Карточки для задач. На рисунке 49 помещены вырезки из карт, которые можно использовать для самостоятельного решения топографических задач, для игр и соревнований. Играть можно вдвоем или втроем, попеременно задавая одинаковые вопросы по разным картам. Для групповых соревнований карточки нужно размножить по числу участников. Каждый из них получает одно и то же задание, но выполняет его по своей заданной ему карте. Содержание задания может быть самым разнообразным, например: определить высоту сечения рельефа, масштаб карты, наибольшую и наименьшую абсолютную высоту, наибольшее превышение по склону, наибольшую крутизну склона. В этом случае руководитель, имея таблицу ответов по каждому варианту, сразу же дает оценку участникам соревнований.
Карточки позволяют решать и задачи, требующие графических построений, такие, как определение видимости между двумя точками, составление профиля, нанесение границы зоны затопления, прочерчивание линии одинакового уклона и т. п. Можно проводить и устную проверку. Здесь могут быть следующие вопросы: дайте общую характеристику рельефа, покажите характерные формы, линии и точки рельефа, найдите высокие и самые низкие места, самые крупные склоны, покажите склоны, вдоль которых имеется или отсутствует видимость, и др.
