Ледники – это подвижные скопления льда атмосферного происхождения на поверхности суши (Ледники наряду с подземными льдами являются частью криосферы – сферы льда и холода. Термин «крио-сфера» предложил польский ученый А. Добровольский в 20-х гг. XX в. Выделение криосферы в качестве самостоятельной целостной природной оболочки Земли в последние десятилетия находит все большее признание среди ученых.). В настоящее время ледники покрывают площадь 16,3 млн км 2 , что составляет почти 11 % суши. Общий объем ледникового покрова Земли оценивается величиной 30 млн км 3 , что эквивалентно 27 млн км 3 воды. Основное количество льда сосредоточено в Антарктиде (около 90%) и в Гренландии (почти 10%), а на оставшиеся ледниковые районы приходится менее 1 %. Ежегодно на Земле возникает и исчезает 1,8% всего ледникового покрова. Изменение его объема играет большую роль в колебании глобального водообмена на поверхности Земли. Таяние всех ледников Земли могло бы привести к поднятию современного уровня Мирового океана на 75 м. Распространение ледников по широтам и по континентам видно из таблиц 12 и 13.

Таблица 12

Распространение ледников по широтам (по В. М. Котлякову)

Таблица 13

Площадь и объем современного оледенения континентов (по В. М. Котлякову)

Ледники образуются в полярных областях и в горах, где весь год отрицательная температура воздуха и годовое количество снега превышает расход его на таяние и испарение,

т. е. абляцию. Слой тропосферы, внутри которого возможен постоянный положительный баланс твердых атмосферных осадков, т. е. приход снега больше его расхода на таяние, называется хионосферой (греч. chion – снег и sphaira – шар). Хионосфера окружает Землю в виде непрерывной оболочки неправильной формы мощностью до 10 км. Она имеет верхнюю и нижнюю снеговые границы, на которых баланс твердых осадков равен нулю. Верхняя граница хионосферы проходит близ тропопаузы. Нулевой баланс твердых осадков на ней обусловлен ничтожной влажностью воздуха и поэтому очень малым количеством снега, который испаряется даже при господствующих там низких температурах воздуха. Верхнюю снеговую границу видеть нельзя, так как ни одна гора па Земле не достигает этого уровня. Вершины гор, оказавшиеся выше этой линии, были бы бесснежными.

Нижняя граница хионосферы, тоже с нулевым балансом твердых осадков, запечатлена на земной поверхности в виде полосы, которую принято называть климатической снеговой границей. Ее высота зависит прежде всего от распределения тепла на Земле: в полярных районах она находится на уровне моря, к низким экваториально-тропическим широтам поднимается в горы до 5 – 6 км (рис. 101). На высоту снеговой линии влияет и количество осадков. Поэтому выше всего она поднимается не над экватором, а в тропических широтах – на 5,5–6 км, что связано не только с высокой температурой, но и с сухостью воздуха и малым количеством осадков. На экваторе, где осадков больше, снеговая граница лежит на высоте 4,5 км.

На реальную высоту снеговой границы влияет также инсоляционная экспозиция склонов. На склонах солнечной экспозиции она на 300 – 500 м выше, чем на теневых склонах того же хребта. Важно учитывать и ветровую экспозицию: наветренные склоны получают больше осадков, чем подветренные, поэтому на них снеговая граница лежит ниже. Причем если горы высокие, то на их подветренных склонах определенное значение имеет феновый эффект: воздух там и теплее, и суше. В пределах отдельных горных стран снеговая линия повышается от окраин к внутренним частям вследствие нарастания сухости воздуха и уменьшения количества осадков.

На конкретной территории, помимо климата, на конфигурацию снеговой границы оказывают влияние орографические особенности склонов.

В отрицательных формах рельефа снег может сохраняться чуть ниже климатической снеговой границы, а на крутых склонах его может не быть и выше этой границы. Поэтому фактическая снеговая граница в гоpax – функция климата и рельефа и по существу является ороклиматической границей.

Рис. 101. Высота снеговой линии на разных широтах; разрез вдоль южно американских и североамериканских Кордильер (по В. .VV. Котлякову)

В пределах хионосферы снег в результате уплотнения и перекристаллизации сначала превращается в фирн – зернистый пористый непрозрачный лед, а потом – в плотный прозрачный голубоватый глетчерный лед. Масса 1 м 3 свежевыпавшего снега равна 60– 80 кг, зрелого фирна – 500–600 кг, глетчерного льда – 800–900 кг. Плотность льда около 0,9 г/см 3 . Для превращения снега в лед нужны десятилетия, а в суровом климате Антарктиды – тысячелетия.

Из свойств льда важнейшее – его текучесть, которая возрастает при достижении температуры, близкой к температуре плавления (–1–2°С), и большом давлении. Второе свойство льда, связанное с первым,– его движение. В горах оно происходит по уклону ложа под воздействием силы тяжести, на равнинах – в соответствии с уклоном поверхности ледника. Поскольку подледное ложе неровное, в леднике возникают трещины-разрывы длиной в сотни метров, глубиной 20–30 м и разные части ледника – придонные, срединные, поверхностные, боковые – движутся с разными скоростями в зависимости от силы трения. Скорость движения ледников – несколько сантиметров в сутки, иногда может достигать метров в сутки. Лед движется быстрее летом и днем, медленнее зимой и ночью. Третье свойство льда – способность его кусков к смерзанию (режеляции), приводящее к исчезновению трещин.

Из-за изменений и колебаний климата ледники могут «наступать» и «отступать». В геологическом прошлом подобные колебания огромных масштабов приводили к чередованию ледниковых и межледниковых эпох. Палеогеографические реконструкции последнего ледникового этапа свидетельствуют о том, что материковые ледниковые покровы занимали 30% площади земного шара, включая умеренные широты Евразии и Северной Америки, а Антарктический и Гренландский ледниковые покровы значительно увеличивали свою мощность и размеры (рис. 102). В настоящее время в связи с потеплением климата происходит медленное отступание ледников. Ледники – чуткие индикаторы изменений климата. В них, как в гигантских холодильниках, надежно хранится метеорологическая информация.

По внешнему облику и характеру движения ледники делятся на два основных типа – материковые (покровные) и горные. Первые занимают около 98% площади современного оледенения, вторые – около 1,5%.

Покровные ледники – это прежде всего огромные ледниковые щиты Антарктиды (площадь 13,979 млн км 2 , средняя мощность ледникового покрова 1720 м, максимальная – 4300 м) (рис. 103) и Гренландии (соответственно 1,8 млн км 2 , 2300 м, 3400 м).

Покровное оледенение Антарктиды, по современным данным, начало оформляться 25 млн лет назад, а 7 млн лет назад площадь ледника была максимальной, в 1,8 раза больше современной. Примерно 10 млн лет назад уже существовал и Гренландский ледниковый покров. У покровных ледников плоско-выпуклая форма, не зависящая от подледного рельефа. Накопление снега происходит в центре, за счет снега и сублимации водяного пара на поверхности ледника, расходование – на окраинах. Движение (течение) льда «радиальное» – от центральной части к периферии, независимо от подледного ложа, где происходит главным образом механическая разгрузка путем обламывания концов ледников, находящихся на плаву. На поверхности ледников расход льда происходит путем абляции.

Установлено, что Гренландский ледник проморожен до основания (кроме южной оконечности) и его нижние слои смерзлись с поверхностью скального ложа, где температура составляет –10…–13 °С.

В Антарктиде взаимоотношения между ледниковым покровом и горными породами сложнее. Установлено, что в ее центральной части подо льдами толщиной 3 – 4 км существуют подледные озера. По мнению В. М. Котлякова, природа их может быть двоякой: либо они связаны с плавлением льда за счет внутриземного тепла, либо образовались за счет тепла трения, возникающего в процессе движения ледника. Центральная часть ледника окружена замкнутым поясом, где скальные породы проморожены на глубину 500 м. По периферии Антарктического ледникового покрова располагается кольцевая зона, для которой характерно таяние льда в основании за счет тепла движения ледника.

102. Антарктический ледниковый покров во время последнего ледникового максимума 17– 21 тыс. лет назад (по Р. К. Клиге и др.) В пределах континента показана толщина льда, а вокруг него – площадь распространения шельфовых ледников и морских льдов

Горные ледники имеют несоизмеримо меньшие размеры, весьма разнообразную форму, зависящую от формы их вместилищ. Движение горных ледников определяется уклоном ложа и носит линейный характер, скорость движения больше, чем у покровных ледников. Горные ледники подразделяют на три группы: ледники вершин (плоских и конических вершин), ледники склонов (присклоновые, каровые и висячие) и ледники долин (простой долинный ледник – альпийский тип и сложный долинный ледник – гималайский тип). У горных ледников хорошо выражены область питания (фирновый бассейн), область транзита и область таяния. Питание происходит за счет снега, частично за счет сублимации водяного пара, лавин и метелевого переноса. В области таяния ледниковые языки спускаются в зону высокогорных лугов и лесов, где лед не только интенсивно тает, но и «испаряется», а также обламывается в пропасти. Крупнейшим в мире долинным ледником считается ледник Ламберта в Восточной Антарктиде длиной 450 км и шириной 30–120 км. Он берет начало в северной части Долины Международного Геофизического года и вливается в шельфовый ледник Эймери. Наиболее длинные ледники в горах – на Аляске: ледник Беринг (203 км) – в хребте Чугач и ледник Хаббард (112 км) – в горах Святого Ильи.

Промежуточное положение между горными и покровными ледниками занимают горно-покровные ледники: ледники предгорий (подножий) и ледники плато, которые выделены В. М. Котляковым в особый тип. Ледники предгорий образуются из нескольких потоков с различными областями питания, которые сливаются у подножий гор на предгорных равнинах в единую «ледниковую дельту». Таков, например, ледник Маляспина (площадь 2200 км) на южном побережье Аляски. Они свойственны субполярным и полярным горным странам с обильными снегопадами и низко лежащей снеговой границей (700–800 м).

Ледники плато, иначе «сетчатое оледенение», возникают вследствие того, что ледники из-за обильного питания переполняют межгорные долины, перетекают через низкие части хребтов и сливаются между собой. В результате образуется сплошное поле льда с цепочками «островов» на месте хребтов. Изолированные скалистые вершины, выступающие над поверхностью ледника, называются нунатаками (например, на архипелаге Шпицберген). Нунатаки весьма характерны также для краевых частей ледниковых покровов Антарктиды и Гренландии.

Рис. 103. Антарктический ледниковый покров (по В. Е. Хаину)

Ледники, будучи следствием климатических условий, сами оказывают огромное влияние на климат Земли, особенно покровные ледники Антарктиды и Гренландии. Огромный ледяной материк Антарктида, где круглый год сохраняется барический максимум, из которого дуют леденящие ветры в умеренные широты,– одна из главных причин того, что южное полушарие Земли холоднее северного. Благодаря Гренландскому ледниковому покрову и Восточно-Гренландскому холодному течению Исландский барический минимум существует круглый год, тогда как его аналог – Алеутский минимум, расположенный вдали от ледниковых покровов, ярко выражен лишь зимой. Влиянием Гренландского ледникового щита через циркуляцию атмосферы и воды (Восточно-Гренландское холодное течение) объясняется и оледенение Исландии.

Высокое альбедо снежно-ледниковых поверхностей (80 – 90%) в условиях малооблачной погоды обусловливает отрицательный годовой радиационный баланс на ледяных плато, что отражается на радиационном балансе земного шара. В летний период года на таяние снега и льда и на испарение расходуется такое большое количество тепла, что в полярных районах сохраняется отрицательная температура воздуха. Поэтому в целом ледниковые покровы существенно воздействуют на энергетику атмосферы.

В ледниках законсервировано большое количество пресной воды. По расчетам, суммарный ледниковый сток, поступающий в Мировой океан, составляет около 3850 км 3 в год, что эквивалентно половине всего современного мирового водосбора. Он образуется преимущественно в результате откалывания айсбергов (76%), поверхностного таяния ледников (12,6%) и их донного таяния (11,4%). По данным Р. К. Клиге, ежегодно в результате ледникового стока поступает в океан с Антарктического континента около 2,8 тыс. км 3 воды, с Гренландии – около 0,7 км 3 и с Арктических островов – приблизительно 0,4 км 3 . Горные ледники расходуют воду на питание рек. Для засушливых районов мира ледниковое питание рек имеет важное хозяйственное значение. В последние годы возникла идея транспортировки айсбергов Антарктиды с помощью мощных морских буксиров в районы «жажды» – Аравию, Африку, Австралию, Калифорнию и др. Решение технических вопросов не снимает экологических проблем: пока трудно дать прогноз влияния айсбергов на микроклимат, флору и фауну на всем пути их следования и особенно в местах доставки.

⇐ Предыдущая12345678910

Дата публикования: 2014-11-19; Прочитано: 492 | Нарушение авторского права страницы

Studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2018 год.(0.003 с)…

Современные ледники занимают площадь свыше 16 миллионов квадратных километров, что составляет 11% общей площади суши планеты. Они содержат порядка двух третей мировых запасов пресной воды. В ледниках находится более 25 миллионов кубических метров льда. Сила тяжести формирует их, придавая вид потоков, куполов или плит.

Условия для формирования ледников — низкие температуры и большое количество твердых атмосферных осадков — складываются в высоких широтах и вершинных частях гор. Образуются ледники в результате многолетнего накопления снега, его оседания, уплотнения и превращения сначала в фирн (зернистый непрозрачный лед), а затем и в глетчерный лед (плотный, прозрачный, голубоватый). Причем, эти волшебные изменения происходят как при низких температурах — путем рекристаллизации, давления верхних слоев и уменьшения пористости, так и при нулевой температуре — за счет таяния и повторного замерзания талых вод в толще снега.

Условно выделяют три зоны в строении ледника. В верхней части находится область питания (аккумуляции), где накапливаются массы льда. В нижней части — область расхода (абляции), где идет таяние, испарение и механическое разрушение ледника. Средняя часть — граница питания, где наблюдается некое равновесие массы льда. Излишки льда перемещаются из зоны накопления в зону таяния и восполняют потери.

Пульсирующие ледники

В случае преобладания питания ледника над расходом льда, край его продвигается вперед, ледник наступает. При обратном раскладе — отступает. Если настает длительный равновесный период, край ледника занимает стационарное положение. Однако, недавно обнаружили, что кроме описанных процессов, связанных с балансом запасов льда, некоторые ледники испытывают быстрые подвижки, идущие под воздействием каких- то внутренних процессов — возможно, изменением состояния ложа или перераспределением льда внутри массива, не связанных с изменением его общей массы. Такие ледники назвали пульсирующими. Они чрезвычайно опасны из- за своей непредсказуемости и неустойчивости. Никакие погодные и атмосферные процессы, которые провоцировали бы это явление, зафиксированы не были. Так в 2002 году пульсирующий ледник Колка (на фото) стал виновником катастрофы, унесшей человеческие жизни, когда огромные массы льда и почвы сползли в Кармадонскую котловину, заполнив ее полностью.

Ледники — образования подвижные. Лед ползет со скоростью от нескольких метров до 200 километров в год. В условиях гор ледник движется со скоростью 100 — 300 метров в год, полярные ледники (Гренландия, Антарктида) — 10 — 130 метров в год.

Чем отличаются покровные ледники от горных?

Движение быстрее летом и днем. Куски льда способны смерзаться, заращивая трещины.

На суше ледники бывают материковые и горные, на плаву и на дне моря — шельфовые.

Ледовые щиты

Примером материкового ледника является Антарктида. Его мощность составляет 4 километра при средней толщине 1,5 километра. Материковые (покровные) ледники составляют 98,5% всей площади современного оледенения. Они имеют форму в виде куполов или щитов, что привело к названию их ледовыми щитами. Лед в таких образованиях движется от центра к периферии. На краях ледника находятся так называемые «зоны отёла», где от него откалываются айсберги. Под воздействием ветра и подмываемые течением, огромные глыбы льда оказываются сидящими на мели или обрушиваются в океан, иногда вызывая цунами.

В пределах единого покрова выделяются отдельные рукава, с направлением движения к окраинам. Крупнейший из них — ледник Бидмор, стекающий с гор Виктории.Его длина составляет 180 километров, ширина — до 20 километров. На краях ледникового щита Антарктики находятся ледники, концы которых находятся наплаву в море. Такие ледники называются шельфовыми . Крупнейший из них на этом континенте — ледник Росса.

Горные ледники

Горные ледники могут находиться на любых широтах, например, ледник на вершине Килиманджаро — высочайшей горы Африки. Он расположен на высоте более 4,5 тысяч метров. Ледники этого типа меньше по размерам, но разнообразнее. Они располагаются на вершинах гор, занимают долины и понижения на склонах гор. Самые крупные горные ледники находятся на Аляске, в Гималаях (на фото), Гиндукуше, на Памире и Тянь- Шане. Горные ледники делятся на ледники вершин, склонов и долин. Между горными и покровными (материковыми) ледниками суши промежуточное положение занимают горно- покровные. Одни из них образуются при слиянии у подножия расширяющихся рукавов горных ледников, другие — когда горный ледник перетекает через перевал, образуя сплошной поток.

В горных ледниках находится большие запасы пресной воды. Часто они являются истоком горных рек. Для районов горных ледников характерны сходы лавин. Они производят разгрузку ледовых областей. Лавины представляют собой обвалы снега, соскальзывающего с горных склонов. В этом отношении опасны любые склоны, крутизна которых превышает 15 градусов. Причины схода могут быть различными — рыхлый слой, лежащий на уже уплотненном снеге, повышение температуры в нижнем слое в результате давления, оттепель. Наиболее часты сходы лавин в Альпах, Кордильерах, на Кавказе.

При всей суровости природных условий, ледники — хранители не только холода и воды, но и жизни. На них (представьте себе!) живут простейшие водоросли (снежная хламидомонада) и цианобактерии (сине- зеленые водоросли). Впервые их описал русский ботаник Иван Владимирович Палибин (1872 — 1949 г.г.) еще в 1903 году на Земле Франца- Иосифа. Крошечные поселенцы, живущие и размножающиеся во льду, активно используют солнечный свет в процессе фотосинтеза. Выше всех в зону ледника поднимаются именно цианобактерии. Универсальность каждого организма, которая присуща сине- зеленым, позволяет им не зависеть от внешней среды. Ухудшение условий существования служит стимулом к их развитию. В свое время они создали условия для жизни высших организмов на планете, но при этом сами не уступили место, сохранили свою значимость, как последний неприкосновенный запас Жизни, как ее крайний защитный рубеж.

Отличительные особенности покровных и горных ледников

⇐ ПредыдущаяСтр 11 из 13Следующая ⇒

Покровные ледники Горные ледники
Покрывают земную поверхность независимо от форм рельефа в виде ледяных шапок и щитов, под которыми скрыты все неровности рельефа. Занимают 98% всей площади оледенения на Земле. Движение льда происходит от центра купола к окраинам (от центра к периферии). Лед имеет огромную мощность. Примеры: льды Антарктиды, Гренландии. Область питания – накопление льда, не успевшего растаять. Горные занимают вершины гор, различные углубления на их склонах и долины. Значительно меньше покровных по размеру, характеризуются большим разнообразием. Движение льдов происходит по уклону долины (обусловлено уклоном подстилающей Поверхности). Пример: ледник Федченко на Памире, Гималаи.

Область стока (абляции) — разрушение льда за счет таяния, механического откалывания.

Мощность льдов Антарктиды достигает 4 км. Если бы эти льды вдруг растаяли, то уровень Мирового океана поднялся бы на 70 м!

Ледник имеет области питания и стока . Движение ледника происходит в результате деформаций, вызываемых силой тяжести.

Ледники оберегают Землю от перегрева, являются крупнейшими запасами пресной воды.

Использование ледников для получения пресной воды — трудная научно-техническая задача. Транспортировка айсбергов к берегам засушливых территорий – один из возможных путей использования запасов ледниковой пресной воды. Другой путь – искусственно создать такие условия, которые вызовут быстрое таяние льдов на Земле. Но подъем воды в мировом океане погубит приморские города и обширные плодородные низменности; трудно предсказать, как изменится климат Земли. Даже незначительные изменения климата Земли – понижение температуры воздуха, например, на несколько градусов – могут вызвать наступление ледников.

В геологическом прошлом выделяют три оледенения четвертичного периода : окское, днепровское и валдайское . Ледники покрывали весь север и северо-запад Европейской части нашей страны и значительную часть Сибири. Очаг оледенения находился на Скандинавских горах , оттуда ледник двигался в южном, юго-западном, юго-восточном и северо-западном направлениях. Самым обширным оледенением было днепровское , при котором языки ледника доходили до г. Кременчуга и устья реки Медведицы . В эпоху максимального оледенения ледники покрывали до 30% площади суши.

Современное оледенение Земли — Антарктида с прилегающими островами (общая площадь оледенения — 12230 тыс. км2), Арктика (2073 тыс. км2), Северная Америка (75 тыс. км2), Южная Америка (22 тыс. км2), Азия (120 тыс. км2), Европа (10 тыс. км2), Африка (0,05 тыс. км), Новая Зеландия и Новая Гвинея (1 тыс. км2). Вся Земля — около 14531,05 тыс. км.

⇐ Предыдущая45678910111213Следующая ⇒

Ледники, материковое и горное оледенение. Высота снеговой линии на разных широтах

В полярных странах на уровне моря, а в умеренном и жарком поясах в высоких горах гидросфера представлена снегами и льдами. Оболочка Земли, в которой находятся многолетние снега и льды, называется хионосферой . Впервые ее выделили М. В. Ломоносов под названием морозной атмосферы. Термин «хионосфера» введен в 1939 г. С. В. Калесником.

Хионосфера образуется в результате взаимодействия трех основных оболочек Земли: а) гидросферы, поставляющей влагу для образования снега и льда, б) атмосферы, переносящей эту влагу и сохраняющей ее в твердой фазе, в) литосферы, на поверхности которой возможно образование снежной оболочки. Хионосфера прерывиста – она проявляется только там, где есть условия для снегонакопления.

Снеговая линия и ее высота на разных широтах. Морозная атмосфера находится на больших высотах в жарком поясе, снижается в умеренных широтах и спускается до уровня моря в полярных странах. Полярное сжатие ее на 5 км больше, чем у твердой Земли. Нижний предел хионосферы получил название снеговой линии .

Снеговой линией называется высота, на которой годовой приход твердых атмосферных осадков равен их годовому расходу, или за год выпадает столько снега, сколько его стаивает. Ниже этой границы в течение года снега выпадает меньше, чем может стаять, и накопление его невозможно. Выше снеговой границы в связи с падением температуры аккумуляция снега превосходит его таяние. Здесь накапливаются вечные снега.

Издали в горах снеговая граница кажется сравнительно правильной линией. В действительности она весьма извилиста: на пологих склонах мощность снега значительная, на крутых он залегает пятнами в понижениях, а со скал полностью сносится.

Высота снеговой границы и интенсивность оледенения зависят от географической широты, местного климата, орографии местности и саморазвития ледников.

Широтные различия в высотах снеговой границы зависят от температуры воздуха и от количества осадков. Чем ниже температура и чем больше осадков, тем благоприятнее условия для накопления снега и для оледенения, тем, ниже снеговая граница.

В высоте снеговой границы проявляется также и диссимметрия Земли относительно экватора: за пределами тропического пояса в северном полушарии, как в более теплом, она лежит выше, а в южном, более холодном, – ниже. На Земле Франца-Иосифа под 86 0 С ее высоты колеблются от 50 до 300 м; в Арктике только на северо-востоке Гренландии на 82 0 С – снеговая линия снижается до уровня моря, в южном она достигает его в поясе между 60 и 70 0 ю. ш. Южные Шетландские острова всегда покрыты снегом.

Материковое и горное оледенение. От характера контакта земной коры с морозной атмосферой зависит тип оледенения. Оно бывает материковым и горным . Первое оледенение образуется когда морозная атмосфера касается материковой поверхности (Антарктида), или крупной островной (Гренландия). Второе возникает в случае вхождения гор в морозную атмосферу. Между двумя типами существует переходный, свойственный арктическим островам. На них есть ледники и горного типа и ледяные купола, обладающие чертами материкового оледенения.

Рельеф гор определяет возможность аккумуляции снега и существования ледников. Мощность оледенения горных стран зависит от того, насколько высоко они поднимаются в хоиносферу. Эта высота выражается разницей между уровнем снеговой границы и уровнем вершин гор. В Альпах она около 1000-1300 м, в Гималаях – 3200 м.

Для того, чтобы скопились снега и образовались ледники, склоны должны обладать благоприятным для этого рельефом: пологим падением, горизонтальными площадками, небольшими котловинами. На узких горных хребтах и крутых склонах условия для оледенения неблагоприятны.

При горном оледенении снега и льды скапливаются в понижениях и не выходят за их пределы. При материковом мощность оледенения превышает возможности рельефа, льды не только переполняют все впадины, но покрывают и положительные формы. Из-под льда выступают только отдельные скалы, называемые нунатаками .

Аккумуляция снега в горах должна сопровождаться противоположным процессом – разгрузкой снежных областей. Она происходит двумя путями: а) падением снежных лавин и б) преобразованием снега в лед и его течением.

Лавинами называют обвалы снега, соскальзывающего с горных склонов и увлекающего на своем пути новые снежные массы.

Непосредственными причинами обвалов могут быть: 1) рыхлость снега в первое время после его выпадения, 2) повышение температуры в нижних горизонтах снега со склоном, 3) образование при оттепели талой воды, смачивающей склоны.

Лавины обладают огромной разрушительной силой. Мощность удара в них достигает 100 т/м 2 . Они приводят иногда к большим катастрофам.

В тех формах горного рельефа, откуда снег не сваливается, или в тех районах, где подо льдом погребен весь рельеф, снег накапливается и переходит в фирн, а затем – в ледниковый лед.

Фирном называется крупнозернистый слежавшийся и уплотненный снег, состоящий из связанных между собой ледяных крупинок. Его плотность колеблется от 0,4 до 0,7 г/см 3 . Фирновая толща слоистая: каждый слой соответствует снегопаду и отделяется от другого уплотненной корочкой. В нижних толщах фирн переходит в ледниковый , или глетчерный ,лед зернистого строения.

Лед, образовавшийся под толщей снега и фирна, обладая пластичностью, течет вниз по рельефу в виде ледникового языка, ледника, или глетчеры.

Строение и движение ледников. У каждого ледника есть область питания и область стока . В области питания, лежащей в хионосфере, снег аккумулируется, уплотняется, переходит в фирн и лед. В области стока ледник спускается ниже снеговой границы; здесь происходит его таяние, или абляция. Большая часть ледникового языка представляет собой открытую ледниковую поверхность, меньшая – засыпана обломками горных пород, погребена под ними.

Самый крупный из горных ледников СНГ – ледник Федченко на Памире. Его длина 71-77 км, общая площадь 600-690 км 2 ; толщина льда в средней части 700-1000 м.

Самый длинный из горных – ледник Хаббард на Аляске; его длины 145 км, ширина местами достигает 16 км. Там же находится ледник Беринга длиной 80 км.

Мощность льда горных ледников довольно значительная. В самом крупном леднике Альп – Большом Алечском , длина которого 26,8 км, она достигает 790 м. Мощность исландского ледника Ватна-Йокуль 1036 м. Обычно мощность горных ледников около 200-400 м. Несравненно грандиознее материковые льды Антарктиды и Гренландии.

Ледники большинства горных стран текут со скоростями от 20 до 80 см/сут или 100-300 м/год, и только у гималайских ледников скорость достигает 2-3, а иногда 7 м/сут.

Движение льда порождает в его теле напряжения, которые приводят к образованию трещин – поперечных, продольных и боковых. Таяние ледников под действием солнечных лучей, дождей и ветра приводит к появлению на поверхности ледника рытвин и ям.

Современное оледенение на поверхности Земли. Площадь, покрытая вечными льдами, составляет около 11% поверхности суши. Вечные снега и льды есть во всех климатических поясах, но в разных количествах.

Жаркий пояс . В Африке в хионосферу поднимаются только высочайшие вершины – Кения, Килиманджаро. Ниже 4500 м ледники не спускаются. Небольшие ледники находятся в горах Новой Гвинеи.

На Северном острове Новой Зеландии есть один кратерный ледник, на Южном оледенение уже довольно обширное. В Австралии ледников нет.

В тропических Андах ледниковые шапки есть только на вершинах выше 6000 м. Под экватором снеговая линия спускается до 4800 м. Все вершины, лежащие выше, имеют снега и ледники.

В Мексике хионосферы достигают только Орисаба и Попокатепетль.

Гималаи – область мощного оледенения. Это объясняется огромной высотой горной системы и ее расположением на пути морского муссона. Снеговая линия лежит высоко – на 4500-5500 м. Площадь оледенения свыше 33000 км 2 .

Умеренный пояс . Исландия благодаря океаническому субполярному климату и рельефу с вулканическими конусами благоприятна для оледенения. Ледники покрывают 11% ее территории. Преобладают ледниковые купола, есть выводные, горновершинные и каровые ледники.

Скандинавские горы лежат на пути циклонов. Климат и рельеф благоприятны для оледенения. Снеговая граница лежит на высоте 700-1900 м. Площадь оледенения 5000 км 2 . Преобладают плоскогорные ледниковые шапки, из них вытекают долинные ледники (скандинавский тип).

На полярном Урале небольшая высота гор и континентальный климат не благоприятны для оледенения. Общая площадь ледников 25 км 2 . Преобладают небольшие каровые ледники.

В горах Северо-Восточной Сибири насчитывается 540 небольших ледников общей площадью около 500 км 2 . Наиболее крупный район оледенения находится на хребте Сунтар-Хаята. Небольшие ледники есть в горах Бырранга, в хребтах Верхоянского и Черского.

Чем отличается покровные ледники от горных?

В Корякском нагорье около 280 ледников общей площадью 200 км 2 ; снеговая граница снижается до 500 м.

Камчатка богата осадками, поэтому ее горные хребты несут значительное оледенение, общая площадь которого составляет свыше 800 км 2 .Снеговая граница проходит на высотах от 1000 до 3000 м.

Аляска – одна из наиболее значительных областей современного оледенения. Причина – влажный прохладный климат и горный рельеф. В зависимости от количества осадков снеговая линия поднимается от 300 до 2400 м. Общая площадь ледников 52000 км 2 . Некоторые достигают моря. Здесь находится самый длинный ледник на Земле – Хаббард на горе Логан длиной 145 км.

Альпы – наиболее типичная горная страна с долинными ледниками, родина гляциологии. Снеговая граница находится на высотах 2500-3300 м, количество ледников около 1200, площадь оледенения 3600 км 2 . Центрами оледенения выступают главные вершины Альп.

Кавказ – страна мощного оледенения. На Большом Кавказе находится 2200 ледников общей площадью 1780 км 2 . Высота снеговой границы около 3000 м. Ледники вершинные, долинные и каровые. Центры оледенений – Эльбрус, Казбек и другие вершины.

Тянь-Шань – горная страна с мощным оледенением, площадь которого свыше 10 тыс.

км 2 . Узлами оледенения являются Пик Победы, Хан-Тенгри, Заилийский Алатау, Зеравшанский хребет и другие вершины.

Площадь оледенения свыше 10 тыс. км 2 . Больше 60% площади Памира лежит свыше снеговой линии, которая находится на высотах около 5000 м. Здесь находится самый длинный в СНГ ледник Черского.

В Саянах оледенение слабое, занимает всего 40%.

На Каракоруме общая площадь оледенения 17800 км 2 . Снеговая граница лежит очень высоко – 5000-6000 м. Самый крупный ледник имеет длину 75 км; он наибольший в Евразии.

Все высокие хребты в Тибете и на его окраинах – Куньлунь, Трансгималаи, внутренний Тибет – несут вечные снега и льды. Их площадь свыше 32000 км 2 . Снеговая граница лежит высоко, около 6000 м.

Южная часть Чили и Огненная Земля получают много осадков, имеют значительное оледенение. Снеговая граница проходит на высоте 600-900 м. Многие ледники достигают моря.

На Малом Кавказе ледники есть на Арарате, Алагезе и Зангезурском хребте. Небольшие ледники залегают и на некоторых вершинах гор Малой Азии и Ирана.

Холодные пояса. Это царство вечных снегов и льдов, ледовые зоны Земли. На островах Арктики снеговая граница лежит выше уровня моря. Поэтому их побережья свободны ото льда. Оледенение уменьшается в направлении к Берингову проливу с уменьшением осадков.

В Гренландии льдом занято 1700 тыс. км 2 , т. е. 83%. Остров покрыт огромным ледяным щитом, состоящим из двух или трех смыкающихся куполов. Его длина 2400 км, толщина 1500-3400 м. Высшая точка ледяного плоскогорья 3157 м. Выводными ледниками лед стекает в море и образует айсберги.

Шпицберген благоприятен для оледенения. Льды занимают 90% его территории. Преобладают щиты и ледяные поля, ледники шпицбергенского типа, есть шельфовые и выводные.

Земля Франца-Иосифа покрыта льдом на 87%. Оледенение в основном покровное, материкового типа.

На Новой Земле долинные ледники появляются около Маточкина шара. На Северной Земле оледенение покровное, оно занимает 45% площади архипелага.

К западу от Северо-Атлантического течения и в сторону восточной Арктики нарастает континентальность климата и ослабевает оледенение. Канадские острова покрыты льдом на 35-50%.

В Антарктиде граница хионосферы спускается до уровня моря, поэтому вся Антарктида – сплошная область накопления снега. Лед покрывает весь материк, прилегающие острова и переливается на море в виде шельфовых и плавучих ледников. Средняя мощность льда 1720 м. Здесь сосредоточено свыше 90% всех льдов суши планеты. Есть два центра оледенения: один на материковой Восточной Антарктиде, другой – на Западной.

Таблица 7 – Распределение оледенения по частям света (по С. В. Калеснику)

Всего: 15708251

Типы ледников

Существует два главных типа ледников: горные и покровные материко­вые. Они существенно различаются размерами, морфологией, условиями пи­тания и стока. Выделяют также тип переходных ледников.

Горные ледники. Среди ледников этого типа наиболее полно сформиро­ванными являются долинные, или альпийские ледники.

Они имеют довольно большую область питания, в которой происходит накопление снега и пре­вращение его в фирн, а затем в лед. Эта область обычно приурочена к сходящимся верховьям горных рек. У альпийских ледников хорошо выражена до­лина стока. Выходящий из области питания ледниковый язык распространя­ется по уже выработанному эрозионному или тектонически-эрозионному ущелью, имеющему V — образный поперечный профиль. В результате воз­действия ледника долина приобретает U — образные очертания поперечного профиля, благодаря чему получила название трог (от нем. Trog — корыто). Дно трогов очень неровное; наряду с углублениями в местах залегания отно­сительно мягких пород, встречаются выступы более твердых пород, обра­зующие ступени.

Широко распространены каровые ледники, имеющие форму полуцирка и выработанные на крутых склонах. (Кар — нитеобразное, креслообразное уг­лубление, врезанное в верхнюю часть склонов гор. Стенки кара крутые, часто отвесные, дно пологое, вогнутое, занятое каровым ледником.

Чем отличаются горные ледники от покровных?

Цирк — вогнутая форма рельефа, имеющая различное происхождение: 1) ледниковый цирк -котловина в горах в виде амфитеатра, замыкающая верхний конец леднико­вой долины (трог) и вмещающая фирн и лед, за счет которых питаются до­линные ледники; 2) оползневый цирк — котловина в виде амфитеатра, обра­зующаяся на крутых склонах, в основании которых залегают пластичные по­роды, обуславливающие развитие оползней).

Когда цирк переполняется фирном и льдом, образуется ледниковый язык, выходящий на склон по эрозионному углублению. Такой ледник называется висячим, т.к. он не достигает основания склона.

Горные ледники представлены не только каровыми, висячими и альпий­скими. На крупных вулканах образуются ледниковые шапки, покрывающие вершины вулканических конусов, находящиеся выше снеговой линии, откуда ледник отдельными языками спускается по радиально расходящимся эрози­онным ущельям. Примером могут служить ледники Эльбруса, Казбека и Арарата на Кавказе, нижняя граница которых располагается на высоте около 4250 м.

Ледники переходного типа. Иногда долинные ледники выходят на пред­горную равнину, образуя широкие ледниковые поля.

Такие ледники называ­ются предгорными, они относятся к переходному между горными и покров­ными типу. Имеются они на Шпицбергене, Земле Франца-Иосифа, Новой Земле, на тихоокеанском побережье Аляски.

К переходному типу относятся также плоскогорные ледники, покрываю­щие выровненные поверхности древних гор на площади в сотни квадратных километров. По окраинам плоскогорий они сползают в долины в форме язы­ков.

Покровные ледники. Они получили свое название потому, что не при­урочены к определенным формам рельефа, а покрывают всю поверхность крупных полярных островов и даже одного континента — Антарктиды. Среди ледников этого типа выделяют ледниковые шапки, ледниковые покровы и щиты.

Ледниковые шапки располагаются на невысоких возвышенностях среди равнинного рельефа. Площадь их измеряется тысячами квадратных километ­ров.

Ледниковые покровы еще более обширны. Они покрывают все формы рельефа, отражая их на своей поверхности.

Ледниковые щиты обладают значительной мощностью и по этой причине полностью скрывают подледниковый рельеф.

Особую группу покровных ледников образуют шельфовые ледники, рас­полагающиеся частично на суше, частично в море.

Отдельные блоки покро­вов, обламываясь, превращаются в айсберги. Подобные ледники распростра­нены главным образом на побережьях Антарктиды и Гренландии.

Посвящается моей семье, Ёуль (Yeoul), Косте и Стасу.

Ледники на Земле и в Солнечной системе

Около десяти процентов суши покрыты ледниками - многолетними массами снега, фирна (от нем . Firn - прошлогодний слежавшийся зернистый снег) и льда, обладающими собственным движением. Эти огромные реки льда, прорезающие долины и стачивающие горы, продавливающие своим весом континенты, хранят 80% запасов пресной воды нашей планеты.

Роль ледников в эволюции земного шара и человека колоссальна. Последние 2 млн лет ледниковых эпох стали мощнейшим импульсом развития для приматов. Суровые погодные условия принудили гоминид к борьбе за существование в холодных условиях, жизни в пещерах, появлению и развитию одежды, широкому применению огня. Понизившийся из-за роста ледников уровень моря и осушение множества перешейков способствовали миграции древних людей в Америку, Японию, Малайзию и Австралию.

К крупнейшим очагам современного оледенения относятся:

  • Антарктида - терра инкогнита, открытая лишь 190 лет назад и ставшая рекордсменом абсолютного минимума температур на Земле: –89,4°C (1974 г.); при такой температуре замерзает керосин;
  • Гренландия, обманчиво названная Зеленой землей, - «ледяное сердце» Северного полушария;
  • Канадский Арктический архипелаг и величественные Кордильеры, где находится один из самых живописных и мощных центров оледенения - Аляска, настоящий современный реликт Плейстоцена;
  • самая грандиозная область оледенения Азии - «обитель снегов» Гималаи и Тибет;
  • «крыша мира» Памир;
  • Анды;
  • «небесные горы» Тянь-Шань и «черная осыпь» Каракорум;
  • как ни удивительно, ледники есть даже в Мексике, тропической Африке («сверкающая гора» Килиманджаро, гора Кения и горы Рувензори) и на Новой Гвинее!

Наука, изучающая ледники и другие природные системы, свойства и динамика которых определяются льдом, называется гляциологией (от лат. glacies - лед). «Лед» - это мономинеральная горная порода, встречающаяся в 15 кристаллических модификациях, для которых нет названий, а есть только кодовые номера. Отличаются они разным видом кристаллической симметрии (или формы элементарной ячейки), числом атомов кислорода в ячейке и прочими физическими параметрами. Самая распространенная модификация - гексагональная, но есть и кубическая и тетрагональная и т. д. Все эти модификации твердой фазы воды мы условно и обозначаем одним единственным словом «лед».

Лед и ледники в Солнечной системе встречаются повсеместно: в тени кратеров Меркурия и Луны; в виде мерзлоты и полярных шапок Марса; в ядре Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна; на Европе - спутнике Юпитера, полностью, словно скорлупой, покрытом многокилометровым льдом; на других спутниках Юпитера - Ганимеде и Каллисто; на одной из лун Сатурна - Энцеладе, с самым чистым льдом Солнечной Системы, где из трещин ледяного панциря со сверхзвуковой скоростью вырываются струи водяного пара высотой в сотни километров; возможно, на спутниках Урана - Миранде, Нептуна - Тритоне, Плутона - Хароне; наконец, в кометах. Однако, по стечению астрономических обстоятельств, Земля - уникальное место, где существование воды на поверхности возможно сразу в трех фазах - жидкой, твердой и газообразной.

Дело в том, что лед - очень молодой минерал Земли. Лед - самый последний и самый поверхностный минерал не только по удельному весу: Если выделять температурные стадии дифференциации вещества в процессе становления Земли как изначально газообразного тела, то льдообразование представляет собой последнюю ступень. Именно по этой причине снег и лед на поверхности нашей планеты находятся везде вблизи точки плавления и подвержены малейшим изменениям климата.

Но если в температурных условиях Земли из одной фазы в другую переходит вода, то для холодного Марса (с перепадом температур от –140°C до +20°C) вода в основном находится в кристаллической фазе (хотя есть процессы сублимации, ведущие даже к образованию облаков), а гораздо более существенные фазовые переходы испытывает уже не вода, а углекислый газ, выпадая в качестве снега при понижении температуры, или испаряясь при ее повышении (таким образом масса атмосферы Марса меняется от сезона к сезону на 25%).

Рост и таяние ледников

Для возникновения ледника необходимо сочетание климатических условий и рельефа, при которых годовое количество выпавшего снега (с учетом метелей и лавин) будет превышать убыль (абляцию ) за счет таяния и испарения. При таких условиях возникает масса из снега, фирна и льда, которая под действием собственного веса начинает перетекать вниз по склону.

Ледник имеет атмосферное осадочное происхождение. Иначе говоря, каждый грамм льда, будь то скромный ледник в Хибинах или гигантский ледниковый купол Антарктиды, был принесен невесомыми снежинками, которые год за годом, тысячелетие за тысячелетием выпадают в холодных областях нашей планеты. Таким образом, ледники - это временная остановка воды между атмосферой и океаном.

Соответственно, если ледники растут, то уровень мирового океана опускается (например, до 120 м во время последнего ледникового периода); если сокращаются и отступают - то море поднимается. Одно из последствий этого - существование на шельфовой зоне Арктики участков реликтовой подводной мерзлоты , покрытой толщей воды. В эпохи оледенений обнажавшийся из-за понижения уровня моря материковый шельф постепенно промерзал. После повторного подъема моря образовавшаяся таким образом вечная мерзлота оказывалась под водой Северного Ледовитого океана, где она продолжает существовать до сих пор благодаря низкой температуре морской воды (–1,8°C).

Если бы все ледники мира растаяли, уровень моря поднялся бы на 64–70 метров. Сейчас ежегодное наступление моря на сушу происходит со скоростью 3,1 мм в год, из них около 2 мм - результат увеличения объема воды за счет теплового расширения, а оставшийся миллиметр - результат интенсивного таяния горных ледников Патагонии , Аляски и Гималаев. В последнее время этот процесс ускоряется, всё больше затрагивая ледники Гренландии и Западной Антарктики, и, по последним оценкам, подъем уровня моря к 2100 году может составить 200 см. Это существенно изменит береговую линию, сотрет с карты мира не один остров и отнимет у сотен миллионов людей в благополучных Нидерландах и бедном Бангладеше, в странах Тихого океана и Карибском бассейне, в других частях Земного шара прибрежные территории общей площадью более 1 млн квадратных километров.

Типы ледников. Айсберги

Гляциологи выделяют следующие основные типы ледников: ледники горных вершин, ледниковые купола и щиты, ледники склонов, долинные ледники, сетчатые ледниковые системы (характерные, например, для Шпицбергена, где лед полностью заполняет долины, и только вершины гор остаются над поверхностью ледника). Кроме того, в качестве продолжения наземных ледников выделяют морские ледники и шельфовые ледники , которые представляют собой плавучие или опирающиеся на дно плиты площадью до нескольких сотен тысяч квадратных километров (крупнейший шельфовый ледник - ледник Росса в Антарктике - занимает 500 тыс. км 2 , что примерно равно территории Испании).

Шельфовые ледники поднимаются и опускаются вместе с приливами и отливами. Время от времени от них откалываются гигантские ледяные острова - так называемые столовые айсберги, толщиной до 500 м. Лишь одна десятая их объема находится над водой, из-за чего движение айсбергов зависит в большей степени от морских течений, а не от ветров и из-за чего айсберги не раз становились причиной гибели судов. После трагедии «Титаника» за айсбергами ведется тщательное наблюдение. Тем не менее катастрофы по вине айсбергов происходят и в наши дни - например, крушение нефтяного танкера Exxon Valdez 24 марта 1989 года у берегов Аляски произошло, когда судно пыталось избежать столкновения с айсбергом.

Самый высокий айсберг, зарегистрированный в Северном полушарии, имел высоту 168 метров. А самый большой из когда-либо описанных столовых айсбергов наблюдали 17 ноября 1956 года с ледокола «Глэйжер» (USS Glacier ): его длина составляла 375 км, ширина - более 100 км, а площадь - более 35 тыс. км 2 (больше чем Тайвань или остров Кюсю)!

Уже с 1950-х годов всерьез обсуждается коммерческая транспортировка айсбергов в страны, испытывающие нехватку пресной воды. В 1973 году был предложен один из таких проектов - с бюджетом 30 миллионов долларов. Этот проект привлек внимание ученых и инженеров со всего мира; возглавил его саудовский принц Мухаммед аль-Фейсал. Но из-за многочисленных технических проблем и нерешенных вопросов (например, перевернувшийся из-за таяния и смещения центра массы айсберг может, словно спрут, утянуть на дно любой буксирующий его крейсер) реализация идеи откладывается на будущее.

Охомутать несоизмеримый по размеру ни с одним судном планеты айсберг и транспортировать тающий в теплых водах и окутанный туманом ледяной остров через тысячи километров океана - пока не по силам человеку.

Любопытно, что при таянии лед айсберга шипит, словно газировка («bergy selzer ») - в этом можно убедиться в любом полярном институте, если вас угостят бокалом виски с кусочками такого льда. Это древний воздух, сжатый под высоким давлением (до 20 атмосфер), вырывается при таянии из пузырьков. Воздух оказался захвачен во время превращения снега в фирн и лед, после чего был сжат огромным давлением массы ледника. Сохранился рассказ голландского мореплавателя XVI века Виллема Баренца о том, как айсберг, возле которого стояло его судно (у Новой Земли), внезапно со страшным шумом разлетелся на сотни кусков, приведя в ужас всех людей на борту.

Анатомия ледника

Ледник условно делят на две части: верхнюю - область питания , где происходит накопление и превращение снега в фирн и лед, и нижнюю - область абляции , где накопленный за зиму снег стаивает. Линия, разделяющая эти две области, называется границей питания ледника . Новообразованный лед постепенно перетекает из верхней области питания в нижнюю область абляции, где происходит таяние. Таким образом, ледник включен в процесс географического влагообмена между гидросферой и тропосферой.

Неровности, уступы, увеличение уклона ледникового ложа изменяют рельеф ледниковой поверхности. В крутых местах, где напряжения во льду крайне высоки, могут возникать ледопады и трещины. Гималайский ледник Чатору (горный район Лагуль, Lahaul) начинается грандиозным ледопадом высотой в 2100 м! Настоящее месиво гигантских колонн и башен льда (так называемых сераков ) ледопада буквально невозможно пересечь.

Печально известный ледопад на непальском леднике Кумбу (Khumbu) у подножия Эвереста стоил жизни многим альпинистам, пытавшимся пройти через эту дьявольскую поверхность. В 1951 году группа альпинистов во главе с сэром Эдмундом Хиллари во время рекогносцировки поверхности ледника, по которому впоследствии проложили маршрут первого успешного восхождения на Эверест, пересекала этот лес ледяных колонн высотой до 20 метров. Как вспоминал один из участников, внезапный рокот и сильное дрожание поверхности под ногами сильно напугало альпинистов, но, к счастью, обрушения не произошло. Одна из последующих экспедиций, в 1969 году, окончилась трагически: 6 человек были раздавлены под тонами неожиданно рухнувшего льда.

Глубина трещин в ледниках может превышать 40 метров, а длина - несколько километров. Присыпанные снегом, такие провалы в темноту ледникового тела - смертельная ловушка для альпинистов, снегоходов или даже вездеходов. С течением времени из-за движения льда трещины могут закрываться. Известны случаи, когда неэвакуированные тела людей, провалившихся в трещины, были буквально вморожены в ледник. Так, в 1820 году на склоне Монблана трое проводников были сбиты и брошены в разлом снежной лавиной - только через 43 года их тела были обнаружены вытаявшими рядом с языком ледника в трех километрах от места трагедии.

Талая вода может значительно углублять трещины и превращать их в часть дренажной системы ледника - ледниковые колодцы. Они могут достигать 10 м в диаметре и пронизывать в глубину сотни метров ледникового тела до самого дна.

Недавно было зарегистрировано, как озеро талой воды на поверхности ледника в Гренландии, длиной 4 км и глубиной 8 метров, исчезло менее чем за полтора часа; при этом расход воды в секунду был больше, чем у Ниагарского водопада. Вся эта вода достигает ледникового ложа и служит смазкой, ускоряющей скольжение льда.

Скорость движения ледника

Натуралист и альпинист Франц Иосиф Хуги в 1827 году сделал одно из первых измерений скорости движения льда, причем неожиданно для самого себя. Для ночлега на леднике была сооружена хижина; когда Хуги через год вернулся на ледник, он, к своему удивлению, обнаружил, что хижина находится совершенно в другом месте.

Движение ледников обусловлено двумя разными процессами - скольжением ледниковой массы под собственной тяжестью по ложу и вязкопластическим течением (или внутренней деформацией , когда кристаллы льда под действием напряжений меняют форму и смещаются друг относительно друга).

Скорость движения ледника может составлять от нескольких сантиметров до более чем 10 километров в год. Так, в 1719 году наступление ледников в Альпах происходило столь быстро, что жители были вынуждены обратиться к властям с просьбой принять меры и заставить «чертовых бестий » (цитата) уйти обратно. Жалобы на ледники писали королю и норвежские крестьяне, фермы которых разрушались надвигающимся льдом. Известно, что в 1684 году два норвежских крестьянина предстали пред местным судом за неуплату арендной пошлины. На вопрос, почему они отказываются платить, крестьяне ответили, что их летние пастбища покрыты надвигающимся льдом. Властям, чтобы убедиться в том, что ледники действительно наступают, пришлось производить наблюдения - и в результате у нас теперь есть исторические данные о колебаниях этих ледников!

Самым быстрым ледником Земли считался ледник Колумбия на Аляске (15 километров в год), но совсем недавно на первое место вышел ледник Якобсхавн (Jakobshavn) в Гренландии (см. фантастическое видео его обрушения, представленное на одной из недавних гляциологических конференций). Движение этого ледника можно ощутить, стоя на его поверхности. В 2007 году эта гигантская река льда, шириной 6 километров и толщиной более 300 метров, ежегодно производящая около 35 млрд тонн самых высоких айсбергов в мире, двигалась со скоростью 42,5 метра в день (15,5 километров в год)!

Еще быстрее могут перемещаться пульсирующие ледники, внезапная подвижка которых может достигать 300 метров в сутки!

Скорость движения льда внутри ледниковой толщи неодинаковая. Из-за трения с подстилающей поверхностью она минимальна у ложа ледника и максимальна на поверхности. Это впервые было измерено после того, как в пробуренную в леднике скважину глубиной 130 метров была погружена стальная труба. Измерение ее искривления позволило построить профиль скорости движения льда.

Кроме того, скорость льда в центре ледника выше по сравнению с его окраинными частями. Первым поперечный профиль неравномерного распределения скоростей ледника продемонстрировал швейцарский ученый Жан Луи Агассис в сороковые годы XIX века. Он оставил на леднике рейки, выставив их в виде прямой линии; через год прямая линия превратилась в параболу, направленную вершиной вниз по течению ледника.

В качестве уникального примера, иллюстрирующего движение ледника, можно привести следующий трагический случай. Второго августа 1947 года самолет, следовавший коммерческим рейсом Буэнос-Айрес-Сантьяго, бесследно исчез за 5 минут до посадки. Интенсивные поиски ни к чему не привели. Тайна была раскрыта только полвека спустя: на одном из склонов Анд, на пике Тупунгато (Tupungato , 6800 м), в области таяния ледника стали вытаивать изо льда обломки фюзеляжа и тела пассажиров. Вероятно, в 1947 году, из-за плохой видимости, самолет врезался в склон, спровоцировал лавину и был погребен под ее отложениями в зоне аккумуляции ледника. 50 лет потребовалось на то, чтобы обломки прошли полный цикл вещества ледника.

Божий плуг

Движение ледников разрушает горные породы и переносит гигантское количество минерального материала (так называемая морена ) - начиная от отколовшихся скальных глыб и заканчивая мелкой пылью.

Благодаря транспорту моренных отложений было сделано немало удивительных находок: например, по фрагментам перенесенных ледником валунов, содержащих включения меди, были найдены главные месторождения медной руды в Финляндии. В США, в отложениях конечных морен (по которым можно судить о древнем распространении ледников) были обнаружены принесенные ледниками золото (штат Индиана) и даже алмазы весом до 21 карата (штаты Висконсин, Мичиган, Огайо). Это заставило многих геологов направить взор на север, в Канаду, откуда пришел ледник. Там, между озером Верхнее и Гудзоновым заливом, были описаны скалы кимберлита - правда, кимберлитовых трубок ученым так и не удалось найти.

Сама идея о том, что ледники движутся, родилась благодаря спору о происхождении разбросанных по Европе огромных эрратических валунов . Так геологи называют крупные каменные глыбы («блуждающие камни»), совершенно не похожие по минеральному составу на свое окружение («гранитный валун на известняке для тренированных глаз выглядит столь же странно, как и белый медведь на тротуаре», любил повторять один исследователь).

Один из таких валунов (знаменитый «Гром-камень») стал пьедесталом для Медного Всадника в Петербурге. В Швеции известен известняковый валун длиной 850 метров, в Дании - гигантская глыба третичных и меловых глин и песков длиной 4 километра. В Англии, в графстве Хантингдоншир , в 80 км к северу от Лондона, на одной из эрратических плит была даже построена целая деревня!

«Выпахивание» ледником твердых коренных пород в Альпах может составлять до 15 мм в год, на Аляске - 20 мм, что сопоставимо с речной эрозией. Эрозионная, транспортирующая и аккумулирующая деятельность ледников накладывает столь колоссальный отпечаток на лик Земли, что Жан-Луи Агассис называл ледники «Божьим плугом». Многие ландшафты планеты представляют собой результат деятельности ледников, которые 20 тысяч лет назад покрывали около 30% земной суши.

Все геологи признают, что именно с ростом, движением и деградацией ледников связаны самые сложные геоморфологические образования на Земле. Возникают такие эрозионные формы рельефа, как кары , похожие на кресла великанов, и ледниковые цирки , троги . Появляются многочисленные моренные формы рельефа нунатаки и эрратические валуны , эскеры и флювиогляциальные отложения . Образуются фьорды , с высотой стен до 1500 метров на Аляске и до 1800 метров в Гренландии и длиной до 220 километров в Норвегии или до 350 километров в Гренландии (Nordvestfjord Scoresby & Sund East cost ). Отвесные стенки фьордов облюбовали бейсджамперы (см. бейсджампинг) всего мира. Сумасшедшие высота и уклон позволяют делать затяжные прыжки до 20 секунд свободного падения в пустоту, созданную ледниками.

Динамит и толщина ледника

Толщина горного ледника может составлять десятки или даже сотни метров. Самый крупный горный ледник Евразии - ледник Федченко на Памире (Таджикистан) - имеет длину 77 км и толщину более 900 м.

Абсолютные рекордсмены - ледниковые щиты Гренландии и Антарктиды. Впервые толщина льда в Гренландии была измерена во время экспедиции основоположника теории о континентальном дрифте Альфреда Вегенера в 1929-30 годах. Для этого на поверхности ледяного купола был взорван динамит и определено время, которое требуется эху (упругим колебаниям), отраженному от каменного ложа ледника, чтобы вернуться на поверхность. Зная скорость распространения упругих волн во льду (около 3700 м/с), можно рассчитать толщину льда.

Сегодня основные способы измерения толщины ледников - сейсмическое и радиозондирование. Определено, что максимальная глубина льда в Гренландии составляет порядка 3408 м, в Антарктиде 4776 м (Astrolabe subglacial basin )!

Подледное озеро Восток

В результате сейсморадиолокационного зондирования исследователями было сделано одно из последних географических открытий XX века - легендарное подледниковое озеро Восток.

В абсолютной темноте, под давлением четырехкилометровой толщи льда, находится резервуар воды площадью 17,1 тыс. км 2 (почти как Ладожское озеро) и глубиной до 1500 метров - этот водный объект ученые и назвали озером Восток. Своим существованием оно обязано расположению в геологическом разломе и геотермальному нагреву, который, возможно, поддерживает жизнь бактерий. Как и остальные водные объекты Земли, озеро Восток под действием гравитации Луны и Солнца претерпевает приливы и отливы (1–2 см). По этой причине и из-за разности глубин и температур циркулирует, как предполагается, вода в озере.

Аналогичные подледниковые озера были обнаружены в Исландии; в Антарктиде на сегодня известно уже более 280 таких озер, многие из них соединяются подледными каналами. Но озеро Восток - изолированное и самое крупное, из-за чего и представляет наибольший интерес для ученых. Богатая кислородом вода с температурой –2,65°C находится под давлением порядка 350 бар.

Предположение об очень высоком содержании кислорода (до 700–1200 мг/л) в озерной воде основано на следующем рассуждении: измеренная плотность льда на границе перехода фирна в лед составляет около 700–750 кг/м 3 . Эта относительно низкая величина обусловлена большим количеством пузырьков воздуха. Достигая нижней части ледниковой толщи (где давление составляет порядка 300 бар и любые газы «растворяются» во льду, формируя газовые гидраты) плотность возрастает до 900–950 кг/м 3 . Это означает, что каждая удельная единица объема, стаивая на дне, приносит как минимум 15% воздуха из каждой удельной единицы объема поверхности (Zotikov, 2006)

Воздух высвобождается и растворяется в воде или, возможно, скапливается под давлением в виде воздушных сифонов. Этот процесс происходил на протяжении 15 миллионов лет; соответственно, при образовании озера огромное количество воздуха вытаяло изо льда. Аналогов воды со столь высокой концентрацией кислорода в природе не существует (максимум в озерах составляет порядка 14 мг/л). Поэтому спектр живых организмов, которые могли бы переносить такие экстремальные условия, сокращается до очень узких рамок oxygenophilic ; среди известных науке видов нет ни одного, способного жить в подобных условиях.

Биологи всего мира крайне заинтересованы в получении образцов воды из озера Восток, так как анализ ледяных кернов, полученных с глубины 3667 метров в результате бурения в непосредственной близости от самого озера Восток, показал полное отсутствие каких-либо микроорганизмов, и эти керны для биологов интереса уже не представляют. Но техническое решение вопроса о вскрытии и проникновении в запечатанную более чем на десять миллионов лет экосистему до сих пор не найдено. Дело не только в том, что сейчас в скважину залиты 50 тонн буровой жидкости на основе керосина, предотвращающей закрытие скважины давлением льда и примерзание бура, но и в том, что любой созданный человеком механизм может нарушить биологическое равновесие и загрязнить воду, внеся в нее не существовавшие там ранее микроорганизмы.

Возможно, похожие подледные озера, или даже моря, существуют и на спутнике Юпитера Европе и спутнике Сатурна Энцеладе, под десятками или даже сотнями километров льда. Именно на эти гипотетические моря астробиологии возлагают наибольшие надежды при поисках внеземной жизни внутри Солнечной системы и уже строят планы, как с помощью ядерной энергии (так называемого криобота NASA) можно будет преодолеть сотни километров льда и проникнуть в водное пространство. (Так, 18 февраля 2009 года NASA и Европейское космическое агентство ESA официально объявили о том, что Европа станет пунктом назначения следующей исторической миссии по исследованию Солнечной системы; прибытие на орбиту запланировано на 2026 год.)

Гляциоизостазия

Колоссальные объемы современных ледниковых щитов (Гренландия - 2,9 млн км 3 , Антарктида - 24,7 млн км 3) на сотни и тысячи метров продавливают своей массой литосферу в полужидкую астеносферу (это верхняя, наименее вязкая часть земной мантии). В результате некоторые части Гренландии находятся более чем на 300 м ниже уровня моря, а Антарктиды - на 2555 м (Bentley Subglacial Trench )! По сути дела, континентальные ложа Антарктиды и Гренландии представляют собой не единые массивы, а огромные архипелаги островов.

После исчезновения ледника начинается так называемое гляциоизостатическое поднятие , обусловленное простым принципом плавучести, описанным Архимедом: полегчавшие литосферные плиты медленно всплывают на поверхность. Например, часть Канады или Скандинавский полуостров, которые были покрыты ледниковым щитом более 10 тысяч лет назад, до сих пор продолжают испытывать изостатическое поднятие со скоростью до 11 мм в год (известно, что даже эскимосы обратили внимание на этот феномен и спорили о том, поднимается ли это земля или же опускается море). Предполагается, что если весь лед Гренландии стает, то остров поднимется примерно на 600 метров.

Сложно найти обитаемую территорию, более подверженную гляциоизостатическому поднятию, чем острова Replot Skerry Guard в Ботническом заливе. За последние двести лет, в течение которых острова поднимались из-под воды примерно на 9 мм в год, площадь суши увеличилась здесь на 35%. Жители островов собираются раз в 50 лет и радостно делят новые земельные участки.

Гравитация и лед

Еще несколько лет назад, когда я заканчивал университет, вопрос о масс-балансе Антарктиды и Гренландии в условиях глобального потепления был неоднозначен. Уменьшается или возрастает объем этих гигантских ледниковых куполов, определить было очень сложно. Высказывались гипотезы о том, что, возможно, потепление приносит большее количество осадков, и в результате ледники не уменьшаются, а растут. Данные, полученные при помощи спутников GRACE , запущенных NASA в 2002 году, прояснили ситуацию и опровергли эти идеи.

Чем больше масса, тем больше и гравитация. Поскольку поверхность Земного шара неоднородна и включает гигантские массивы гор, просторные океаны, пустыни и т. д., гравитационное поле Земли также неоднородно. Эту гравитационную аномалию и ее изменение со временем и измеряют два спутника - один следует за другим и регистрирует относительное отклонение траектории при пролете над объектами различных масс. Например, грубо говоря, при пролете над Антарктидой траектория спутника будет немного ближе к Земле, а над океаном - наоборот, дальше.

Многолетние наблюдения пролетов в одном и том же месте позволяют по изменению гравитации судить о том, как изменилась масса. Результаты показали, что объем ледников Гренландии ежегодно сокращается примерно на 248 км 3 , ледников Антарктиды - на 152 км 3 . Кстати говоря, по картам, составленным с помощью спутников GRACE, зафиксирован не только процесс сокращения объема ледников, но и вышеупомянутый процесс гляциоизостатического поднятия континентальных плит.

Например, для центральной части Канады из-за гляциоизостатического поднятия зафиксировано увеличение массы (или гравитации), а для соседней Гренландии - уменьшение, из-за интенсивного таяния ледников.

Планетарное значение ледников

По словам академика Котлякова , «развитие географической среды на всей Земле определяется балансом тепла и влаги, который в большой степени зависит от особенностей распределения и преобразования льда. На превращение воды из твердого состояния в жидкое требуется огромное количество энергии. В то же время, превращение воды в лед сопровождается выделением энергии (примерно 35% внешнего теплооборота Земли) ». Весеннее таяние льда и снега охлаждает землю, не дает ей быстро прогреться; образование льда зимой - греет, не дает быстро остыть. Если бы льда не было, то перепады температур на Земле были бы гораздо больше, летняя жара - сильнее, морозы - суровее.

Учитывая сезонный снежный и ледяной покровы, можно считать, что снегом и льдом занято от 30% до 50% поверхности Земли. Важнейшее значение льда для климата планеты связано с его высокой отражательной способностью - 40% (для снега, покрывающего ледники - 95%), благодаря чему происходит существенное выхолаживание поверхности на огромных территориях. То есть ледники - это не только бесценные фонды пресной воды, но и источники сильного охлаждения Земли.

Интересными последствиями сокращения массы оледенения Гренландии и Антарктиды стали ослабление гравитационной силы, притягивающей огромные массы океанической воды, и изменение угла наклона земной оси. Первое является простым следствием закона гравитации: чем меньше масса, тем меньше и притяжение; второе - тем, что ледяной щит Гренландии нагружает земной шар несимметрично, и это влияет на вращение Земли: изменение этой массы сказывается на приспособлении планеты к новой симметрии массы, из-за чего земная ось ежегодно смещается (до 6 см в год).

Первая догадка о гравитационном влиянии массы оледенения на уровень моря была сделана французским математиком Жозефом Адемаром (Joseph Alphonse Adhemar), 1797–1862 (он же был первым ученым, указавшим на связь ледниковых эпох и астрономических факторов; после него теорию разрабатывали Кролл (см. James Croll) и Миланкович). Адемар пытался оценить толщину льда в Антарктиде, сравнивая глубины Северного Ледовитого и Южного океанов. Его идея сводилась к тому, что глубина Южного океана намного превышает глубину Северного Ледовитого благодаря сильному притяжению водных масс гигантским гравитационным полем ледяной шапки Антарктиды. По его расчетам, для поддержания столь сильной разницы между уровнем воды севера и юга толщина ледяного покрова Антарктиды должна была составлять 90 км.

Сегодня ясно, что все эти предположения неверны, за исключением того, что феномен всё-таки имеет место, но с меньшей магнитудой - причем его эффект может радиально распространяться до 2000 км. Последствия этого эффекта заключаются в том, что поднятие уровня мирового океана в результате таяния ледников будет неравномерным (хотя ныне существующие модели ошибочно предполагают равномерное распределение). В итоге, в некоторых береговых зонах уровень моря поднимется на 5–30% выше средней величины (северо-восточная часть Тихого и южная часть Индийского океанов), а в некоторых - ниже (Южная Америка, западные, южные и восточные берега Евразии) (Mitrovica et al., 2009).

Замороженные тысячелетия - революция в палеоклиматологии

24 мая 1954 года в 4 часа утра датский палеоклиматолог Вилли Дансгор (Willi Dansgaard) мчался на велосипеде по безлюдным улицам на центральный почтамт с огромным конвертом, обклеенным 35 марками и адресованным в редакцию научного изданияGeochimica et Cosmochimica Acta . В конверте находилась рукопись статьи, которую он спешил как можно скорее опубликовать. Его осенила фантастическая идея, которая впоследствии произведет настоящую революцию в науках о климате древних эпох и которую он будет развивать всю свою жизнь.

Исследования Дансгора показали, что по количеству тяжелых изотопов в осадках можно определить температуру, при которой они были сформированы. И он подумал: а что нам, собственно, мешает определить температуру прошлых лет, просто взяв и проанализировав химический состав воды того времени? Ничего! Следующий логичный вопрос: где взять древнюю воду? В ледниковом льде! Где взять древний ледниковый лед? В Гренландии!

Эта потрясающая идея родилась за несколько лет до того, как была разработана технология глубинного бурения ледников. Когда же технологический вопрос был решен, произошло удивительное: ученые открыли невероятный способ путешествия в прошлое Земли. С каждым сантиметром пробуренного льда лезвия их буров стали погружаться всё глубже и глубже в палеоисторию, открывая всё более древние тайны климата. Каждый извлеченный из скважины ледяной керн был капсулой времени.

Расшифровав тайнопись, написанную иероглифами целого множества химических элементов и частиц, спорами, пыльцой и пузырьками древнего воздуха возрастом в сотни тысяч лет, можно получить бесценную информацию о безвозвратно ушедших тысячелетиях, мирах, климатах и явлениях.

Машина времени глубиной 4000 м

Возраст старейшего антарктического льда с максимальных глубин (более 3500 метров), поиски которого до сих пор продолжаются, оценивается примерно в полтора миллиона лет. Химический анализ этих образцов позволяет получить представление о древнем климате Земли, весть о котором принесли и сохранили в виде химических элементов невесомые снежинки, сотни тысяч лет назад упавшие с небес.

Это похоже на историю путешествия барона Мюнхаузена по России. Во время охоты где-то в Сибири был жуткий мороз, и барон, пытаясь созвать друзей, протрубил в рожок. Но безуспешно, поскольку звук замерз в рожке и разморозился только на следующее утро на солнце. Примерно то же самое происходит сегодня в холодных лабораториях мира под электронными туннельными микроскопами и масс-спектрометрами. Ледяные керны из Гренландии и Антарктиды - это многокилометровые машины времени, уходящие в глубь веков и тысячелетий. Самой глубокой по сей день остается легендарная скважина, пробуренная под станцией Восток (3677 метров). Благодаря ей впервые была показана связь между изменениями температуры и содержанием углекислого газа в атмосфере за последние 400 тысяч лет и обнаружен сверхдлительный анабиоз микробов.

Детальные палеореконструкции температуры воздуха строятся на основе анализа изотопного состава кернов - а именно, процентного содержания тяжелого изотопа кислорода 18 O (его среднее содержание в природе - около 0,2% от всех атомов кислорода). Молекулы воды, содержащие этот изотоп кислорода, тяжелее испаряются и легче конденсируются. Поэтому, например, в водяном паре над поверхностью моря содержание 18 O ниже, чем в морской воде. И наоборот, в конденсации на поверхности формирующихся в облаках снежных кристаллов охотнее принимают участие молекулы воды, содержащие 18 O, благодаря чему их содержание в осадках выше, чем в водяном паре, из которого осадки формируются.

Чем ниже температура формирования осадков, тем сильнее проявляется данный эффект, то есть тем больше в них 18 O. Поэтому, оценив изотопный состав снега или льда, можно оценить и температуру, при которой формировались осадки.

И далее, используя известные высотные профили температур, оценить, какой была приземная температура воздуха сотни тысяч лет назад, когда снежинка только упала на антарктический купол, чтобы превратиться в лед, который будет извлечен в наши дни с глубины в несколько километров во время бурения.

Ежегодно выпадающий снег бережно сохраняет на лепестках снежинок не только информацию о температуре воздуха. Количество параметров, измеряемых при лабораторном анализе, в настоящее время огромно. В крошечных кристаллах льда фиксируются сигналы вулканических извержений, ядерные испытания, Чернобыльская катастрофа, содержание антропогенного свинца, пылевые бури и т. д.

По количеству трития (3 H) и углерода-14 (14 C) можно датировать возраст льда. Оба эти метода были элегантно продемонстрированы на старинных винах - годы на этикетках прекрасно соответствуют датировкам, рассчитанным по анализам. Вот только дорогое это удовольствие, и вина извести на анализы приходится немало...

Информацию об истории солнечной активности можно оценить количественно по содержанию нитратов (NO 3 –) в ледниковом льде. Тяжелые молекулы нитратов образуются из NO в верхних слоях атмосферы под воздействием ионизирующией космической радиации (протоны вспышек на Солнце, галактическое излучение) в результате цепи преобразований оксида азота (N 2 O), поступающего в атмосферу из почвы, азотных удобрении и продуктов сгорания топлива (N 2 O + O → 2NO). После формирования гидратированный анион выпадает с осадками, часть которых оказывается в итоге погребенной в леднике вместе с очередным снегопадом.

Изотопы берилия-10 (10 Be) позволяют судить об интенсивности космических лучей глубокого космоса, бомбардирующих Землю, и изменениях магнитного поля нашей планеты.

Об изменение состава атмосферы за последние сотни тысяч лет рассказали маленькие пузырьки во льду, словно бутылки, брошенные в океан истории, сохранившие для нас образцы древнего воздуха. Они показали, что за последние 400 тысяч лет содержание углекислого газа (СО 2) и метана (СН 4) в атмосфере сегодня самое высокое.

Сегодня в лабораториях хранятся уже тысячи метров ледяных кернов для будущих анализов. Только в Гренландии и Антарктиде (т. е. не считая горных ледников) в общей сложности было пробурено и извлечено около 30 км ледяных кернов!

Теория ледниковых эпох

Начало современной гляциологии положила появившаяся в первой половине XIX века теория ледниковых эпох. Идея о том, что в прошлом ледники распространялись на сотни и тысячи километров на юг, раньше казалась немыслимой. Как писал один из первых гляциологов России Петр Кропоткин (да, тот самый), «в то время вера в ледяной покров, достигавший Европы, считалась непозволительной ересью... ».

Основоположником и главным защитником ледниковой теории стал Жан Луи Агассис. В 1839 году он писал: «Развитие этих огромных ледниковых щитов должно было привести к разрушению всей органической жизни на поверхности. Земли Европы, прежде покрытые тропической растительностью и населенные стадами слонов, гиппопотамов и гигантских плотоядных, оказались погребены под разросшимся льдом, покрывающим равнины, озера, моря и горные плато. <...> Осталось лишь молчание смерти... Источники пересохли, реки застыли, и лучи солнца, поднимающегося над замерзшими берегами... встречали лишь только шепот северных ветров и рокот трещин, открывающихся посреди поверхности гигантского океана льда .»

Большинство геологов того времени, мало знакомые со Швейцарией и горами, игнорировали теорию и были не в состоянии даже поверить в пластичность льда, не говоря уже о том, чтобы представить мощность ледниковых толщ, описываемых Агассисом. Так продолжалось до тех пор, пока первая научная экспедиция в Гренландию (1853–55 гг.) под руководством Илайши Кента Кейна не доложила о полном покровном оледенении острова («океан льда бесконечных размеров »).

Признание теории ледниковых эпох имело невероятное влияние на развитие современного естествознания. Следующим ключевым вопросом стала причина смены ледниковых периодов и межледниковий. В начале XX века сербский математик и инженер Милутин Миланкович разработал математическую теорию, описывающую зависимость изменения климата от изменения орбитальных параметров планеты, и всё свое время посвятил расчетам для доказательства справедливости своей теории, а именно - определению циклического изменения величины поступающей на Землю солнечной радиации (так называемой инсоляции ). Земля, кружащаяся в пустоте, находится в гравитационной паутине сложного взаимодействия между всеми объектами солнечной системы. В результате орбитальных циклических изменений (эксцентриситета земной орбиты, прецессии и нутации наклона земной оси) количество поступающей на Землю солнечной энергии меняется. Миланкович нашел следующие циклы: 100 тыс. лет, 41 тыс. лет и 21 тыс. лет.

К сожалению, сам ученый не дожил до дня, когда его прозрение было элегантно и безупречно доказано палеоокеанографом Джоном Имбри (John Imbrie). Имбри оценил изменение температуры прошлого, изучив керны сo дна Индийского океана. Анализ базировался на следующем феномене: различные виды планктона предпочитают разные, строго определенные температуры. Ежегодно скелеты этих организмов оседают на океаническом дне. Подняв со дна этот слоистый пирог и определив виды, можно судить о том, как изменялась температура. Определенные таким способом вариации палеотемператур удивительным образом совпали с циклами Миланковича.

Сегодня известно, что холодные ледниковые эры сменялись теплыми межледниковьями. Полное оледенение земного шара (по так называемой теории «снежного кома ») предположительно имело место 800–630 млн лет назад. Последнее оледенение четвертичного периода закончилось 10 тыс. лет назад.

Ледниковые купола Антарктиды и Гренландии - реликты прошлых оледенений; исчезнув сейчас, они не смогут восстановиться. В периоды оледенений континентальные ледниковые щиты покрывали до 30% суши земного шара. Так, 150 тыс. лет назад толщина ледникового льда над Москвой составляла порядка километра, а над Канадой - около 4 км!

Эра, в которой сейчас живет и развивается человеческая цивилизация, называется ледниковая эпоха, период межледниковья . Согласно расчетам, сделанным на основании орбитальной теории климата Миланковича, следующее оледенение наступит через 20 тысяч лет. Но остается вопросом, сможет ли орбитальный фактор пересилить антропогенный. Дело в том, что без естественного парникового эффекта наша планета имела бы среднюю температуру –6°C, вместо сегодняшней +15°C. То есть разница составляет 21°C. Парниковый эффект существовал всегда, но деятельность человека значительно усиливает этот эффект. Сейчас содержание углекислого газа в атмосфере - самое высокое за последние 800 тысяч лет - 0,038% (тогда как предыдущие максимумы не превышали 0,03%).

Сегодня ледники почти по всему миру (с некоторыми исключениями) стремительно сокращаются; то же самое касается морского льда, вечной мерзлоты и снежного покрова. Согласно оценкам, половина объема горного оледенения мира исчезнет к 2100 году. Около 1,5–2 млрд человек, населяющих различные страны Азии, Европы и Америки, могут столкнуться с тем, что реки, питаемые талыми водами ледников, пересохнут. В то же время поднявшийся уровень моря отнимет у людей их землю в странах Тихого и Индийского океанов, в Карибском бассейне и в Европе.

Гнев титанов - ледниковые катастрофы

Усиление техногенного воздействия на климат планеты может увеличить вероятность возникновения стихийных бедствий, связанных с ледниками. Громады льда обладают гигантской потенциальной энергией, реализация которой может иметь чудовищные последствия. Какое-то время назад в интернете циркулировала видеозапись обрушения небольшой колонны льда в воду и последующей волны, смывшей группу туристов с ближайших скал. В Гренландии наблюдались подобные волны высотой 30 метров и длиной 300 метров.

Ледниковая катастрофа, произошедшая в Северной Осетии 20 сентября 2002 года, была зафиксирована на всех сейсмометрах Кавказа. Обрушение ледника Колка спровоцировало гигантский ледниковый обвал - 100 млн м 3 льда, камней и воды пронеслись по Кармадонскому ущелью со скоростью 180 км в час. Заплески селя сорвали рыхлые отложения бортов долины местами высотой до 140 метров. Погибли 125 человек.

Одной из самых страшных ледниковых катастроф мира стало обрушение северного склона горы Уаскаран в Перу в 1970 году. Землетрясение магнитудой 7,7 баллов инициировало лавину в миллионы тонн снега, льда и камней (50 млн м 3). Обвал остановился только через 16 километров; два города, погребенные под обломками, превратились в братскую могилу для 20 тысяч человек.

Другой тип опасностей, исходящих от ледников, - это прорыв подпруженных ледниковых озер, возникающих между тающим ледником и конечной мореной . Высота конечных морен может достигать 100 м, создавая огромный потенциал для образования озер и их последующего прорыва.

В 1555 году прорыв озера в Непале покрыл отложениями территорию площадью около 450 км 2 , причем местами толщина этих отложений достигала 60 м (высота 20-этажного дома)! В 1941 году интенсивное таяние ледников Перу способствовало росту подпруженных озер. Прорыв одного из них погубил 6000 человек. В 1963 году в результате подвижки пульсирующего ледника Медвежий на Памире возникло озеро глубиной 80 метров. Когда ледяная перемычка была прорвана, вниз по долине устремился разрушительный поток воды и последующий сель, разрушивший электростанцию и множество домов.

Самый чудовищный прорыв ледникового озера произошел через Гудзонов пролив в море Лабрадор около 12 900 лет назад. Прорыв озера Агассис , по площади превышавшего Каспий, вызвал аномально быстрое (за 10 лет) похолодание климата Северной Атлантики (на 5°C на территории Англии), известное как Ранний Дриас (см. Younger Dryas) и обнаруженное при анализе ледяных кернов Гренландии. Огромное количество пресной воды нарушило термохалинную циркуляцию Атлантического океана, что заблокировало перенос тепла течением из низких широт. Сегодня подобного скачкообразного процесса опасаются в связи с глобальным потеплением, опресняющем воды Северной Атлантики.

В наши дни, в связи с ускорившимся таянием ледников мира, увеличивается размер подпруженных озер и, соответственно, растет риск их прорыва.

В одних только Гималаях, 95% ледников которых стремительно тают, потенциально опасных озер насчитывается порядка 340. В 1994 году в Бутане 10 млн кубических метров воды, вылившись из одного из таких озер, проделали с огромной скоростью путь в 80 километров, убив 21 человека.

Согласно прогнозам, прорыв ледниковых озер может стать ежегодным бедствием. Миллионы людей в Пакистане, Индии, Непале, Бутане и Тибете не только столкнутся с неизбежным вопросом сокращения водных ресурсов в связи с исчезновением ледников, но и окажутся лицом к лицу со смертельной опасностью прорыва озер. Гидроэлектростанции, селения, инфраструктура могут быть разрушены в одно мгновение страшными селями.

Еще один вид ледниковых катастроф - лахары , возникающие в результате извержений вулканов, покрытых ледяными шапками. Встреча льда и лавы порождает гигантские вулканогенные грязевые сели, типичные для страны «огня и льда» Исландии, для Камчатки, Аляски и имевшие место даже на Эльбрусе. Лахары могут достигать чудовищных размеров, будучи самыми крупными среди всех типов селей: их длина может достигать 300 км, а объем - 500 млн м 3 .

Ночью 13 ноября 1985 года жители колумбийского города Армеро (Armero) проснулись от сумасшедшего шума: через их город, смывая все дома и конструкции на своем пути, пронесся вулканический сель - его бурлящая жижа унесла жизни 30 тысяч человек. Другой трагический случай произошел роковым рождественским вечером 1953 года в Новой Зеландии - прорыв озера из оледенелого кратера вулкана спровоцировал лахар, который смыл железнодорожный мост буквально перед самым поездом. Локомотив и пять вагонов со 151 пассажиром нырнули и навсегда исчезли в стремительном потоке.

Кроме того, вулканы могут просто уничтожать ледники - например, чудовищное извержение североамериканского вулкана Сент-Хеленс (Saint Helens) снесло 400 метров высоты горы вместе с 70% объема ледников.

Люди льда

Суровые условия, в которых приходится работать гляциологам, -пожалуй, одни из самых трудных, с которыми только сталкиваются современные ученые. Бо льшая часть полевых наблюдений подразумевает работу в холодных труднодоступных и удаленных частях земного шара, с жесткой солнечной радиацией и недостаточным количеством кислорода. Кроме того, гляциология зачастую сочетает альпинизм с наукой, делая тем самым профессию смертельно опасной.

Отморожения знакомы многим гляциологам, из-за чего, например, у бывшего профессора моего института ампутированы пальцы на руке и ноге. Даже в комфортной лаборатории температура может опускаться до –50°C. В полярных районах вездеходы и снегоходы иногда проваливаются в 30–40-метровые трещины, жесточайшие метели зачастую делают высокогорные рабочие будни исследователей настоящим адом и уносят ежегодно не одну жизнь. Это работа для сильных и выносливых людей, искренне преданных своему делу и бесконечной красоте гор и полюсов.

Использованная литература:

  • Adhemar J. A., 1842. Revolutions of the Sea . Deluges Periodiques, Paris.
  • Bailey R. H., 1982. Glacier. Planet Earth. Time-Life Books, Alexandria, Virginia, USA, 176 p.
  • Clark S., 2007. The Sun Kings: The Unexpected Tragedy of Richard Carrington and the Tale of How Modern Astronomy Began. Princeton University Press, 224 p.
  • Dansgaard W., 2004. Frozen Annals - Greenland Ice Sheet Research. The Niels Bohr Institute, University of Copenhagen, 124 p.
  • EPICA community members, 2004. Eight glacial cycles from an Antarctic ice core. Nаture , 429 (10 June 2004), 623–628.
  • Fujita, K., and O. Abe. 2006. Stable isotopes in daily precipitation at Dome Fuji, East Antarctica, Geophys. Res. Lett ., 33 , L18503, doi:10.1029/2006GL026936.
  • GRACE (the Gravity Recovery and Climate Experiment).
  • Hambrey M. and Alean J., 2004, Glaciers (2nd edition), Cambridge University Press, UK, 376 p.
  • Heki, K. 2008. Changing earth as shown by gravity (PDF, 221 Кб). Littera Populi - Hokkaido University"s public relations magazine, June 2008, 34, 26–27.
  • Glacial pace picks up // In the Field (The Nature reporters" blog from conferences and events).
  • Imbrie J., and Imbrie K. P., 1986. Ice Ages: Solving the Mystery. Cambridge, Harvard University Press, 224 p.
  • IPCC, 2007: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change . Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 996 p.
  • Kaufman S. and Libby W. L., 1954. The Natural Distribution of Tritium // Physical Review , 93, No. 6, (15 March 1954), p. 1337–1344.
  • Komori, J. 2008. Recent expansions of glacial lakes in the Bhutan Himalayas. Quaternary International , 184 , 177–186.
  • Lynas M., 2008. Six Degrees: Our Future on a Hotter Planet // National Geographic , 336 p.
  • Mitrovica, J. X., Gomez, N. and P. U. Clark, 2009. The Sea-Level Fingerprint of West Antarctic Collapse // Science . Vol. 323. No. 5915 (6 February 2009) p. 753. DOI: 10.1126/science.1166510.
  • Pfeffer W. T., Harper J. T., O’Neel S., 2008. Kinematic constraints on glacier contributions to 21st-century sea level rise. Science , 321 (5 September 2008), p. 1340–1343.
  • Prockter L. M., 2005. Ice in the Solar System. Johns Hopkins APL Technical Digest. Volume 26. Number 2 (2005), p. 175–178.
  • Rampino M. R., Self S., Fairbridge R. W., 1979. Can rapid climatic change cause volcanic eruptions? // Science , 206 (16 November 1979), no. 4420, p. 826–829.
  • Rapp, D. 2009. Ice Ages and Interglacials. Measurments, Interpretation and Models. Springer, UK, 263 p.
  • Svensson, A., S. W. Nielsen, S. Kipfstuhl, S. J. Johnsen, J. P. Steffensen, M. Bigler, U. Ruth, and R. Röthlisberger. 2005. Visual stratigraphy of the North Greenland Ice Core Project (NorthGRIP) ice core during the last glacial period, J. Geophys. Res. , 110 , D02108, doi:10.1029/2004JD005134.
  • Velicogna I. and Wahr J., 2006. Acceleration of Greenland ice mass loss in spring 2004 // Nature , 443 (21 September 2006), p. 329–331.
  • Velicogna I. and Wahr J., 2006. Measurements of time-variable gravity show mass loss in Antarctica // Science , 311 (24 March 2006), no. 5768, p. 1754–1756.
  • Zotikov I. A., 2006. The Antarctic Subglacial Lake Vostok. Glaciology, Biology and Planetology. Springer–Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, 144 p.
  • Войтковский К. Ф., 1999. Основы гляциологии. Наука, Москва, 255 с.
  • Гляциологический словарь. Под ред. В. М. Котлякова. Л., ГИМИЗ, 1984, 528 с.
  • Жигарев В. А., 1997. Океаническая криолитозона. М., МГУ, 318 с.
  • Калесник С. В., 1963. Очерки гляциологии. Государственное издательство географической литературы, Москва, 551 с.
  • Кечина К. И., 2004. Долина, ставшая ледяной могилой //Би-Би-Си. Фоторепортаж: 21 сентября 2004.
  • Котляков В. М., 1968. Снежный Покров Земли и Ледники. Л., ГИМИЗ, 1968, 480 с.
  • Подольский Е. А., 2008. Неожиданный ракурс. Жан Луи Родольф Агассис , «Элементы», 14 марта 2008 (21 с., дополненная версия).
  • Попов А. И., Розенбаум Г. Э., Тумель Н. В., 1985. Криолитология. Издательство Московского университета, 239 с.

— подвижные скопления льда на поверхности суши — образуются там, где в течение года выпадает больше снега, чем успевает растаять. Выпавший снег постепенно уплотняется и превращается в фирн (зернистый непрозрачный лед), а затем в глетчерный лед (плотный прозрачный голубоватый).

Лед обладает способностью под влиянием силы тяжести перемещаться (течь) со скоростью от нескольких метров до 200 км в год. Она возрастает при достижении температуры, близкой к температуре плавления (-1 — -2°С) и большом давлении. Еще одно свойство льда - движение льда. Ледники движутся медленно, от 20 до 80 см в сутки, или 100-300 м в год в горных странах. Полярные ледники (Гренландия, Антарктида) движутся еще медленнее — от 3 до 30 см в сутки (10-130 м в год). Лед движется быстрее летом и днем, медленнее зимой и ночью. Третье свойство льда — способность его кусков к замерзанию, приводящее к исчезновению трещин.

В леднике выделяют области питания и стока. В области питания снег, накапливаясь, образует лед; в области стока происходят таяние ледника и его разгрузка механическим путем (отрывы, обвалы, сползание в морс). Понижение нижнего края ледника может измениться, оно наступает или отступает.

Ледники покрывают площадь 16,3 млн км, что составляет почти 11 % суши. Распространение ледников по широтам и континентам видно из данных, приведенных в табл. 1 и 2.

Покровные и горные ледники

На суше ледники бывают материковыми (покровными) и горными.

Покровные ледники имеют значительную мощность и занимают большую площадь. Пример материкового (покровного) оледенения — ледяной покров Антарктиды. Его мощность достигает 4 км при средней толщине 1,5 км.

Покровные ледники составляют 98,5 % площади современного оледенения. Они имеют плоско-выпуклую форму в виде куполов или щитов, поэтому и называются ледяными щитами.

Движение льда в покровных ледниках направлено по уклону поверхности ледника — от центра к периферии. От края этих ледников постоянно откалываются огромные глыбы льда — айсберги, сидящие на мели или свободно плавающие.

Горные ледники отличаются значительно меньшими размерами и многообразием форм. Они расположены на вершинах гор, занимают долины и понижения на склонах гор. Горные ледники имеются на всех широтах: от экватора до полярных островов, но вот высота снеговой границы в горах зависит от распространения тепла на Земле. Выше всего она в тропических широтах — 5,5-6 км, что связано с сухостью воздуха и малым количеством осадков.

Формы ледника предопределяются рельефом, но наибольшее распространение имеют долинные горные ледники. Самые крупные горные ледники находятся на Аляске и в Гималаях, Гиндукуше, на Памире и Тянь-Шане.

Горные ледники подразделяют на три группы: ледники вершин, ледники склонов и ледники долин (простой долинный ледник состоит из одного потока и сложно-долинный ледник, образующийся из нескольких долинных потоков).

Промежуточное положение между горными и покровными ледниками занимают горно-покровные ледники. Одни из них образуются при слиянии у подножия гор расширенных концовгорных ледников с самостоятельными областями питания, другие — когда ледники переполняют долины, перетекают через перевалы, образуя сплошной покров.

Таблица 1. Распространение ледников по широтам (по В. М. Котлякову)

Геграфическая широта,град.

Ледники,% площади суши

25 с. ш. — 30 ю. ш.

30 — 35 ю. ш.

Таблица 2. Площадь и объем современного оледенения континентов и частей света (по В. М. Котлякову)

Континенты и части света

Площадь оледенения, км 2

Объем оледенения, км 3

Антарктида

Северная Америка с Гренландией

Южная Америка

В ледниках законсервировано большое количество пресной воды. Частично она расходуется на питание рек (от интенсивности таяния ледников зависит водоносность горных рек).

– это огромные глыбы льда, ползущие по земной поверхности. Ледник, стоящий на месте, называется «мертвый» лед. Всего учеными рассматривается четыре вида ледников: материковые ледники, долинные ледники, широко распространенные на территории , ледники, располагающиеся у подножий гор и ледниковые шапки. В мире самыми известными являются покровные ледники. Эта огромная масса льда может покрывать поверхность горных хребтов. Большой покровный ледник находится в . На этом 1,68 миллионов квадратных километров сковано ледяной массой. Распространены в мире пульсирующие ледники. Ледник до ста метров высотой движется со скоростью 200-300 метров за одни календарные сутки.

Ледники образуются там, где снега накапливается больше, чем тает. Выпавший снег падает на многолетний снег. Происходит таяние, приводящее к появлению кристалликов льда. За длительное время таких кристалликов образуется множество, и скапливаются большие массы льда, со временем приходящие в движение. В России ледников большое количество. Много ледников находится на 2047 ледников, общая площадь оледенения составляет 1 424,4 квадратных километров; на 1 499 ледников, с площадью оледенения 906,5 квадратных километров; на 405 ледников, площадью 874,1 квадратный километр; на Корякском хребте 1 335 ледников, площадь составляет 259,7 квадратных километров. Сунтар-Хаята 208 ледников, их площадь составляет 201,6 квадратных километров. На хребте Черского 372 ледника, их площадь равна 156,2 квадратных километров. На горах Бырранга 96 ледников площадью 30,5 квадратных километров. На 105 ледников с площадью оледенения 30,3 квадратных километра. покрывает 143 ледника с общей площадью 28,7 квадратных километров. Рассмотрим самые известные из них.

Ледник Толля делится на две ветви: восточную и западную, или левую и правую. Западная ветвь имеет протяженность два километра. Восточная ветвь тянется на 3,9 километра. Высота ледника достигает 2441 метр. В западной части ледник сильно размыт осадками. Ледник Толля находится в непосредственной близости от двух рек: Цареградка и Люнкидэ.

Ледник Смирнова (назван в честь ученого минеролога Смирнова С.С.) тянется на три километра. Это ледник с небольшими трещинами. Его особенностью являются красные пятна во льду. Местами на леднике находятся скалы до 250 метров. На нем есть перевал Каунас.

Ледник Двойной Сатостобустский под воздействием положительных температур образовал два ледника: левый и правый Сатостобустские ледники. Левый ледник в длину составляет 3,5 километра, а площадь его достигает 2,6 квадратных километра. На нем располагается три перевала: , Капугина и Уральский. Правый ледник тянется в длину на 3,2 километра. Площадь ледника 2 квадратных километра. На этом леднике есть перевалы Жальгирис и Сатостобусткий.

Ледник Чернышевского выглядит как подкова. Также ледник называют Эгеляхский. Он тянется на 5 километров. Ширина ледника составляет 1,5 километра. На верху ледника есть трещины. Ледник крутой – до 20-23 градусов. На леднике расположены перевалы Омский и Зенит. Южная часть ледника – это скалы.

Ледник Атласова – это ледник с обрывистыми склонами. Вершина ледника на перевале Советская Якутия достигает 2885 метров. На юге ледника есть перевал Казанский. Ледник этот не имеет трещин.

Ледник Цареградского располагается неподалеку от реки Цареградки. В длину он тянется на 8,9 километров. Общая лпощадь оледенения составляет 12 квадратных километров. Самой высшей точкой ледника является высота 3030 метров. Самое низкое место ледника находится на высоте 1600 метров.

Совсем рядом с ледником Цареградского находится ледник Ойунского. Ледник Ойунского назвали по фамилии писателя П.А. Ойунского. Ледник раздвоен в его северной части, в двух километрах от центра ледника. На леднике много трещин. Некоторые из них до 1,5 километров. На склонах ледника есть скальные образования. Порой здесь случается камнепад. Камни могут лететь с высоты 3029 метров.

Ледник Шнейдерова располагается не в очень широком ущелье. В длину тянется на 3-4 тысячи метров. На леднике множество скальных . Некоторые склоны ледника крутые — до 25 градусов. На склонах ледника крутизна опускается до 13 градусов. На леднике несколько перевалов: Авангард, Славутич, перевалы Красноярска и перевал Сюрприз 2.

Ледник Селищева имеет протяженность на 5,1 километров. В самом низу ледник сильно загроможден камнями. На леднике есть ступень на высоте 1,5 километров (открытое пологое пространство). На леднике четыре перевала: Московский, Ойунский, перевал Омского клуба туристов и Мурманский перевал.

Ледник Чернышевского

Ледник Обручева . Ледник находится рядом с Люнкиде и тянется на 8,6 километров. Общая площадь ледяных масс составляет 7,6 квадратных километров. Наивысшей точкой ледника является вершина – 3140 метров. Ледник для подъема довольно крут – 20 градусов по левой части ледника. По правой части ледник не такой крутой – 10 градусов. На леднике есть перевалы: Ленинградский, Кюретерский и Казанский. В северной части ледника крутые склоны (до 40 градусов).

Ледник Сумгина в длину составляет 6.8 километров, общая площадь ледника равна 37 квадратным километрам. Самой высокой точкой ледника является снегово-каменное покрытие на высоте 3140. Наименьшая высота – это 1500 метров, здесь больше каменных пород. Этот ледник граничит с ледником Обручева. Почти везде на леднике высота подъема составляет 20 градусов.

Ледник Исакова тянется на 2,5 километра. Ледник разделен двумя перегибами. Левый перегиб не большой крутизны – это 20 градусов. Правый перегиб круче – 35-40 градусов. На леднике перевал УПИ и перевал Синяя птица. Рядом с ледником находится родник — Разведчик, который образует небольшое озеро только в теплое время года.

Ледник Шмидта , названный по имени ученого О.Ю., тянется на 2 километра. Крутизна ледника варьируется от 10 до 30 градусов. Ледник разделен на севере на две части. В одной части – перевал Подарок. В другой – Черновицкий и перевал Куваева.