Географія як наука: геосистеми, методи й уявлення про Землю

Географія — це не одна наука, а ціла система наук, що вивчає природу, населення й господарство Землі. Вона поєднує природничі (фізична географія) та суспільні (суспільна географія) галузі, а картографія є спільною для обох.

Фізична та суспільна географія

Фізична географія вивчає природні компоненти географічної оболонки. Її основні розділи:

• геоморфологія — рельєф земної поверхні;

• кліматологія — клімат і його закономірності;

• гідрологія — води суходолу й Світового океану;

• ґрунтознавство — ґрунти та їхнє походження;

• біогеографія — рослинний і тваринний світ;

• ландшафтознавство — природні територіальні комплекси.

Суспільна географія вивчає територіальну організацію суспільства. Її основні розділи:

• географія населення — розміщення, склад і рух населення;

• економічна географія — розміщення виробництва й ресурсів;

• політична географія — державні кордони, політичні системи;

• рекреаційна географія — туризм і відпочинок.

Картографія — наука про створення й використання карт — обслуговує обидві гілки: без карти неможливо ні прокласти маршрут експедиції, ні проаналізувати розселення.

Об'єкт і предмет географії

Об'єктом географічної науки є географічна оболонка — цілісна система взаємопов'язаних земних оболонок (літосфери, атмосфери, гідросфери, біосфери) та геосистеми різного рівня. Предметом географії є закономірності будови, розвитку й розміщення цих систем у просторі й часі.

Що таке геосистема?

Геосистема — це цілісна система взаємопов'язаних природних (а в суспільних геосистемах — і соціальних) компонентів на певній території. Природні компоненти: гірські породи, повітря, вода, ґрунти, організми. У суспільних геосистемах додаються населення й господарство.

Рівні геосистем

Геосистеми поділяють на три рівні за масштабом:

Географи використовують різноманітні методи дослідження. Кожен метод дає змогу отримати певний тип інформації, а найчастіше один об'єкт вивчають одразу кількома методами. Розгляньмо основні.

Картографічний метод

Карта — і джерело, і результат дослідження. За картою можна виміряти відстані, визначити висоти, проаналізувати розміщення об'єктів. Наприклад, за фізичною картою України ти побачиш, де розташовані Карпати, а де — Причорноморська низовина.

Порівняльно-географічний метод

Порівняння двох або більше об'єктів дає змогу виявити спільне й відмінне. Наприклад, порівнюють клімат Києва й Одеси, рельєф Африки й Австралії, структуру господарства Польщі й України.

Статистичний метод

Обробка числових даних — кількості населення, врожайності, ВВП, температури повітря. Дані подають у таблицях, діаграмах, графіках. Наприклад, за статистикою народжуваності за останні 10 років можна зробити висновок про демографічну ситуацію в країні.

Аерокосмічний (дистанційний) метод

Дані отримують з аерофотознімків і космічних знімків. Це дає змогу спостерігати вирубування лісів, повені, танення льодовиків, нічні вогні міст. Наприклад, за космічними знімками NASA видно, як зменшується площа Аральського моря.

Моделювання

Створення спрощених моделей реальних об'єктів: глобус — модель Землі, профіль — вертикальний розріз рельєфу, блок-діаграма — тривимірне зображення ділянки місцевості. Комп'ютерні моделі прогнозують зміну клімату на десятиліття вперед.

Геоінформаційні системи (ГІС)

ГІС — це комп'ютерна система, що поєднує шари карт (рельєф, дороги, населені пункти, ґрунти) з базами даних. Наприклад, у Google Maps ти бачиш шари: карта, супутник, рельєф, затори. ГІС дає змогу швидко аналізувати просторові дані.

Польовий (експедиційний) метод

Безпосереднє спостереження й вимірювання на місцевості. Геологи відбирають зразки порід, метеорологи вимірюють температуру, географи описують рельєф. Це найдавніший метод, який не втратив актуальності.

Джерела географічних знань

Основними джерелами є: карти й атласи, космічні знімки, статистичні дані (переписи, звіти), спостереження метеостанцій і гідрологічних постів, матеріали експедицій, наукова література. Один об'єкт можна вивчати кількома методами: наприклад, рельєф досліджують і за картою (картографічний), і під час польових робіт (польовий), і за супутниковими знімками (аерокосмічний).

Як розпізнати метод в умові завдання

На НМТ часто питають: «Яким методом отримано дані?». Шукай ключові слова в умові:

• «за знімком із супутника» — аерокосмічний метод;

• «за даними перепису населення» — статистичний метод;

• «зіставили два райони» — порівняльно-географічний метод;

• «на основі топографічної карти» — картографічний метод;

• «створили комп'ютерну модель» — моделювання.

Уявлення людей про форму й розміри Землі змінювалися протягом тисячоліть. Від міфів про плоску Землю, яку тримають три слони, людство пройшло шлях до точних наукових даних. Розгляньмо ключові етапи цього шляху.

Піфагор і перше припущення про кулястість

Піфагор (VI ст. до н. е.) та його школа першими висловили припущення, що Земля має форму кулі. Це було радше філософське міркування: куля — найдосконаліша форма, тому саме такою має бути Земля. Доказів Піфагор не навів.

Арістотель — перші наукові докази кулястості

Арістотель (IV ст. до н. е.) у праці «Про небо» навів незаперечні докази кулястості Землі, а пізніші античні автори (зокрема Страбон, I ст.) додали ще один:

• Кругла тінь Землі на Місяці. Під час місячного затемнення Земля опиняється між Сонцем і Місяцем, і її тінь на Місяці завжди кругла. Це можливо лише якщо Земля — куля.

• Зміна видимих зірок. Під час подорожі на північ або південь змінюється набір зірок, видимих на небі. Це свідчить про викривлення земної поверхні.

• Поступова поява корабля з-за горизонту (доказ пізніших авторів). Коли корабель відпливає від берега, спочатку зникає корпус, а потім щогли. Якби Земля була пласкою, корабель просто зменшувався б у розмірах.

Ератосфен — перше вимірювання розмірів Землі

Ератосфен (III ст. до н. е.) зробив те, що до нього ніхто не пробував: він виміряв довжину кола Землі, не залишаючи Єгипту. Його метод був геніально простим:

1. У місті Сієна (сучасний Асуан) у день літнього сонцестояння Сонце опівдні освітлювало дно глибокого колодязя — отже, промені падали прямовісно.

2. В Александрії, розташованій приблизно на одному меридіані з Сієною, у той самий час Сонце відхилялося від зеніту на 7,2° (це 1/50 повного кола).

3. Відстань між Сієною й Александрією становила 5000 стадій (близько 800 км).

4. Коло Землі = 50 × 5000 стадій = 250 000 стадій ≈ 40 000 км. Сучасні вимірювання дають 40 075 км на екваторі — похибка менш як 1%!

Птолемей — геоцентрична система

Клавдій Птолемей (II ст. н. е.) створив геоцентричну систему світу, за якою нерухома Земля перебуває в центрі Всесвіту, а всі небесні тіла обертаються навколо неї. Його головна праця «Географія» містила список координат (широти й довготи) для 8000 географічних пунктів. Геоцентрична система панувала в науці майже 1400 років.

Коперник — геліоцентрична революція

Миколай Коперник у 1543 році опублікував працю «Про обертання небесних сфер», де запропонував геліоцентричну систему: Сонце — у центрі, а Земля обертається навколо своєї осі й навколо Сонця. Це пояснило петлеподібний рух планет і зміну пір року. Коперник здійснив наукову революцію, яка змінила світогляд людства.

Уточнення форми Землі: від кулі до геоїда

Після Коперника вчені уточнювали форму Землі. Ісаак Ньютон (XVII ст.) теоретично довів, що через обертання навколо осі Земля має бути сплюснутою біля полюсів — еліпсоїд обертання. Пізніші вимірювання показали, що реальна форма Землі ще складніша — геоїд (нерівна поверхня, яка збігається з рівнем Світового океану в стані спокою). Сучасні розміри й наслідки форми Землі ти вивчатимеш у наступному юніті про осьове обертання.

Українська географічна наука має власну славну історію. Троє видатних учених заклали її основи й створили перші цілісні описи та карти українських земель.

Степан Рудницький (1877–1937)

Степан Рудницький — основоположник української географії як самостійної науки. У 1910 році він опублікував «Коротку географію України», де вперше науково обґрунтував межі українських етнічних земель. У 1927 році він заснував Український науково-дослідний інститут географії й картографії в Харкові — першу спеціалізовану географічну установу в Україні. На жаль, 1933 року Рудницького заарештували, а 1937 року розстріляли в урочищі Сандармох; його праці на довгі роки були під забороною.

Володимир Кубійович (1900–1985)

Володимир Кубійович — український географ і демограф, автор фундаментальних праць про Україну. У 1937 році він уклав «Атлас України і суміжних країв» — перший комплексний атлас українських земель. У 1938 році вийшла його «Географія українських і суміжних земель». Після Другої світової війни Кубійович став головним редактором «Енциклопедії українознавства» — десятитомного видання, яке узагальнило знання про Україну.

Павло Тутковський (1858–1930)

Павло Тутковський — видатний геолог і географ, один із засновників Української академії наук (1918). Він досліджував природу Полісся, підземні води України. Найвідоміша його наукова праця — еолова гіпотеза походження лесу: Тутковський довів, що лес (пилувата гірська порода) утворився внаслідок вітрової діяльності під час льодовикового періоду.

Спільний внесок вітчизняних учених

Усі троє вчених зробили головне: вони створили перші наукові карти й описи України як цілісної території, обґрунтували її природні й етнічні межі. Їхні праці стали фундаментом для всіх подальших географічних досліджень України. Про мандрівників і сучасні дослідження ти дізнаєшся в наступному юніті.

У цьому розділі розберемо типові завдання НМТ, які перевіряють знання з теми. Кожен приклад супроводжується покроковим розв'язанням і поясненням помилок.

Приклад 1. Визначення методу дослідження

Завдання: Дані про площу вирубаного лісу в регіоні отримано за допомогою космічних знімків. Який метод географічних досліджень застосували?

Розв'язання: В умові прямо сказано: «за допомогою космічних знімків». Отже, джерело даних — знімок із супутника. Це характерно для аерокосмічного (дистанційного) методу.

Відповідь: аерокосмічний метод.

Чому інші варіанти неправильні:

• Статистичний метод — передбачає обробку числових даних (таблиці, діаграми), але джерело даних — не знімок, а вже зібрані числа.

• Порівняльно-географічний — потребує зіставлення двох або більше об'єктів, чого в умові немає.

• Моделювання — створення спрощеної моделі (глобус, комп'ютерна модель), а не аналіз знімка.

Приклад 2. Рівень геосистеми

Завдання: Який із перелічених об'єктів є геосистемою локального рівня?

Варіанти: природна зона степу, материк Африка, урочище балки, географічна оболонка.

Розв'язання: Згадаймо рівні геосистем. Глобальний — географічна оболонка. Регіональний — материк, природна зона, фізико-географічна країна. Локальний — урочище (яр, балка, заплава) та фація.

Відповідь: урочище балки.

Чому інші варіанти неправильні:

• Природна зона степу — регіональний рівень, охоплює велику територію з однотипним кліматом і рослинністю.

• Материк Африка — регіональний рівень, найбільша одиниця регіонального поділу.

• Географічна оболонка — глобальний рівень, охоплює всю планету.

Приклад 3. Уявлення античних учених

Завдання: Виберіть три твердження, які стосуються уявлень античних учених про Землю.

Варіанти тверджень:

• Арістотель довів кулястість Землі за круглою тінню на Місяці.

• Ератосфен виміряв коло земного меридіана.

• Птолемей обґрунтував геоцентричну систему світу.

• Коперник уклав працю «Географія».

• Ератосфен запропонував геліоцентричну систему.

• Птолемей виміряв коло меридіана.

• Арістотель відкрив сплюснутість Землі біля полюсів.

Розв'язання: Аналізуємо кожне твердження:

• Правильне. Арістотель справді навів докази кулястості, зокрема круглу тінь Землі на Місяці під час затемнення.

• Правильне. Ератосфен уперше виміряв коло меридіана методом кутових вимірювань.

• Правильне. Птолемей створив геоцентричну систему, де Земля нерухома в центрі.

• Неправильне. «Географію» уклав Птолемей, а не Коперник.

• Неправильне. Геліоцентричну систему запропонував Коперник, а Ератосфен вимірював розміри Землі.

• Неправильне. Коло меридіана виміряв Ератосфен, а не Птолемей.

• Неправильне. Сплюснутість Землі біля полюсів довів Ньютон у XVII ст., а не Арістотель.

Відповідь: твердження 1, 2, 3.

Приклад 4. Вітчизняні вчені-географи

Завдання: Хто уклав «Атлас України і суміжних країв» (1937)?

Варіанти: С. Рудницький, В. Кубійович, П. Тутковський, Ератосфен.

Розв'язання: «Атлас України і суміжних країв» 1937 року — головна праця Володимира Кубійовича. Степан Рудницький — основоположник української географії, написав «Коротку географію України». Павло Тутковський — геолог і географ, дослідник Полісся. Ератосфен — античний учений, який виміряв Землю.

Відповідь: В. Кубійович.

Чому інші варіанти неправильні:

• С. Рудницький — основоположник української географії, але атлас 1937 року не його праця.

• П. Тутковський — геолог, дослідник Полісся, не укладав атласів.

• Ератосфен — давньогрецький учений, не має стосунку до української географії XX ст.

Розгляньмо найпоширеніші помилки, яких припускаються учні на НМТ з цієї теми, і те, як їх уникнути.

• Помилка: вважати географію лише природничою наукою. Насправді географія — система природничих (фізична географія) і суспільних наук (економічна, політична, рекреаційна географія тощо). Картографія обслуговує обидві гілки.

• Помилка: плутати рівні геосистем. Природну зону часто відносять до глобального рівня, а урочище — до регіонального. Запам'ятай: глобальний — лише географічна оболонка; регіональний — материки, океани, природні зони, фізико-географічні країни; локальний — урочища й фації.

• Помилка: називати статистичним методом аналіз космічного знімка. Якщо джерело даних — знімок (аерофото чи супутниковий), то метод аерокосмічний, навіть якщо далі ці дані обробляють статистично. Метод визначають за способом отримання первинних даних.

• Помилка: приписувати Птолемею геліоцентричну систему, а Копернику — геоцентричну. Птолемей (II ст. н. е.) — геоцентризм (Земля в центрі). Коперник (1543) — геліоцентризм (Сонце в центрі). Не переплутай!

• Помилка: вважати, що Ератосфен довів кулястість Землі. Насправді кулястість до Ератосфена довів Арістотель (IV ст. до н. е.). Ератосфен виміряв розміри Землі, уже спираючись на те, що вона куляста.

• Помилка: плутати внесок Рудницького й Кубійовича. Степан Рудницький — основоположник української географії, автор «Короткої географії України». Володимир Кубійович — укладач «Атласу України і суміжних країв» (1937) і головний редактор «Енциклопедії українознавства».

Тема 1.1 «Географія як наука, розвиток географічних досліджень» входить до програми НМТ-2027 з географії. За нею перевіряють такі вміння:

• розрізняти рівні геосистем (глобальний, регіональний, локальний);

• розпізнавати методи географічних досліджень за описом ситуації;

• аналізувати зміну уявлень про форму, розміри й рухи Землі;

• співвідносити вчених з їхнім внеском.

Формат завдань на НМТ

У демоваріанті 2026 року тема 1.1 представлена завданням 1 — вибір однієї відповіді з чотирьох (1 бал). Також можливі завдання у форматі 25–30 — вибір трьох відповідей із семи, де за кожен правильно вказаний варіант нараховують 1 бал (максимум 3 бали за завдання).

Стратегія виконання

У завданні про метод дослідження шукай джерело даних в умові:

• знімок (аерофото, супутник) → аерокосмічний метод;

• перепис, таблиця, статистика → статистичний метод;

• карта, атлас → картографічний метод;

• порівняння, зіставлення → порівняльно-географічний метод;

• комп'ютерна модель, глобус → моделювання.

У завданні про рівень геосистеми визнач масштаб: вся планета — глобальний, велика частина материка чи океану — регіональний, невелика однорідна ділянка — локальний.

У завданні про вчених звертай увагу на хронологію: античність (Арістотель, Ератосфен, Птолемей) — Відродження (Коперник). Не плутай, хто що зробив.

Час на виконання

На завдання з теми 1.1 варто планувати не більше 2–3 хвилин. Якщо сумніваєшся — познач варіант, який здається найлогічнішим, і рухайся далі. До складних питань можна повернутися в кінці тесту.

Тут зібрано відповіді на найпоширеніші запитання, які виникають під час вивчення теми.

• географія — система природничих і суспільних наук; об'єкт — географічна оболонка й геосистеми

• рівні геосистем: глобальний (географічна оболонка), регіональний (материк, природна зона), локальний (урочище, фація)

• метод визначаємо за джерелом даних: знімок — аерокосмічний, таблиця — статистичний, порівняння — порівняльно-географічний

• Арістотель — докази кулястості, Ератосфен — розміри, Птолемей — геоцентризм, Коперник — геліоцентризм

• Рудницький — основоположник української географії, Кубійович — атлас 1937 р., Тутковський — Полісся й УАН