при каких условиях на земле возникают ледники

Содержание
  1. География
  2. Ещё по теме
  3. Ледник: что собой представляет, где находится, на что делится, примеры
  4. Содержание:
  5. Ледник это – определение, что такое ледник, чем горные ледники отличаются от покровных
  6. Что такое ледник в географии, где находятся ледники
  7. В каких районах сосредоточены ледники, каких ледников на земле больше
  8. Что такое ледник и как он образуется?
  9. Что такое ледник?
  10. Виды ледников
  11. Как образуются ледники?
  12. Гидрология
  13. Лекция. Гидрология ледников
  14. 1. ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЛЕДНИКОВ И ИХ РАСПРОСТРАНЕНИЕ НА ЗЕМНОМ ШАРЕ
  15. Ледяные миры
  16. Евгений Подольский, Университет Нагоя (Япония)
  17. Ледники на Земле и в Солнечной системе
  18. Рост и таяние ледников
  19. Типы ледников. Айсберги
  20. Анатомия ледника
  21. Скорость движения ледника
  22. Божий плуг
  23. Динамит и толщина ледника
  24. Подледное озеро Восток
  25. Гляциоизостазия
  26. Гравитация и лед
  27. Планетарное значение ледников
  28. Замороженные тысячелетия — революция в палеоклиматологии
  29. Машина времени глубиной 4000 м
  30. Теория ледниковых эпох
  31. Гнев титанов — ледниковые катастрофы
  32. Люди льда

География

При каких условиях образуются ледники?

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.

Ещё по теме

Найдите и покажите на физической карте мира крупнейшие океанические течения, перечисленные в тексте параграфа.

Приведите примеры роли Солнца в жизни и хозяйственной деятельности людей?

Знаете ли вы, что такое почва?

Назовите материки, на которых распространена многолетняя мерзлота.

Влага в атмосфере (1). Абсолютная влажность — это

Что интересного вы сможете узнать, изучая географию?

Почему литосфера вместе с земной корой способна перемещаться?

Движения земной коры (2). Почему происходят извержения вулканов?

В каких климатических условиях на равнинах распространяются саванны и степи, а в каких — пустыни?

Назовите несколько географических объектов, названных в честь отечественных землепроходцев.

Если материал понравился Вам и оказался для Вас полезным, поделитесь им со своими друзьями!

О сайте

На нашем сайте вы найдете множество полезных калькуляторов, конвертеров, таблиц, а также справочных материалов по основным дисциплинам.

Самый простой способ сделать расчеты в сети — это использовать подходящие онлайн инструменты. Воспользуйтесь поиском, чтобы найти подходящий инструмент на нашем сайте.

calcsbox.com

На сайте используется технология LaTeX.
Поэтому для корректного отображения формул и выражений
пожалуйста дождитесь полной загрузки страницы.

© 2021 Все калькуляторы online

Копирование материалов запрещено

Источник

Ледник: что собой представляет, где находится, на что делится, примеры

Содержание:

Ледники – это скопление пресного льда на суше. Они бывают различной формы и размера, формируются из накопленных за длительный период времени осадков, а именно из снега. Ледники делятся на несколько видов, изучением которых занимаются специалисты гляциологии. Это наука о ледниках и айсбергах. Что такое ледник – определение характеризует его, как естественное скопление льда, часто имеющее купольную форму.

9a8b01ec399f7489e7c00dac12978cab428c0acb

В гляциологии ледяные массы разделяют на два участка: это расходный и питательный участки поверхности льда. Для питательной области характерно нарастание ледовой массы, в расходной области происходит постепенное таяние льдов. После они отламываются от основного ледника и уходят в океан. Собственная масса заставляет ледник становиться пластичнее, мягче. Он стекает по склонам к подножью. В районе крупных скоплений льда находятся истоки многих мелких и крупных речных систем планеты.

Ледник это – определение, что такое ледник, чем горные ледники отличаются от покровных

Ледник – крупный природный объект, имеющий толщину не в один километр. В науке разделяют три типа ледовых образований: шельфовые, горные и покровные ледники. Рассмотрим каждый вид подробно:

a28ed52f374b5366fbdfe7208366ff73dc0236c2

Теория о ледниках выделяет ряд отличий между покровными и горными ледяными глыбами:

Для покровных ледников характерны большие масштабы, массивность. Это объясняется устойчивостью минусовой температуры в полярных зонах. Например, арктический климатический пояс отличается постоянными морозами. Ледник накапливается в центре. Горные формирования основываются на накопленных снегах.

Для материковых ледяных глыб характерно движение к периферическим областям. После достижения определенной массы, крупнейшие куски льда отпадают ввиду чрезмерной тяжести, попадают в океанические воды. Горные ледники отличаются. Их вес снижается в период потепления, снега и лед интенсивно тает.

Что такое ледник в географии, где находятся ледники

Ледник является скоплением льдов на суше, которое может формироваться не один миллион лет. Речные льды отличаются от ледников – они формируются из речных вод, а не из снегов. Место образования ледяных глыб характеризуется сильными морозами, при которых снег не успевает растаять и накапливается. Эти условия характерны для районов полярного круга, а также для высоких гор и их вершин.

Снеговая линия – это ограничение, до которого снега успевают таять за год. От экваториальных регионов к районам полюсов отмечается уменьшение высоты этой линии. Оно снижается параллельно понижению температурного режима.

По данным ученых, ледники занимают около одиннадцати процентов суши на планете. При попадании солнечных лучей они способны отражать их назад, в космическое пространство. Здесь отсутствует почва, нет растительности, птиц или животных. Антарктический ледник часто приравнивают к огромному природному морозильнику. Именно благодаря ледяным глыбам осуществляется охлаждение воздушных масс, поддерживается погода во всех регионах планеты.

Горный ледник может хранить воду в замороженном состоянии от десяти до ста двадцати лет. Антарктида и Гренландия лидируют. Они удерживают замороженную воду в течение двухсот пятидесяти тысяч лет. Над Южным полюсом выпадает снег, твердые осадки покрывают ледник, а назад в Мировой океан они попадают только через двести пятьдесят тысяч лет. Это объясняет огромные объемы самой чистой, пресной воды, которые хранятся в виде льда. Примерный объем – восемьдесят процентов всех вод, присутствующих на планете.
В одном айсберге находится пресная вода в количестве, которое может принести за год небольшая река.

В каких районах сосредоточены ледники, каких ледников на земле больше

На планете Земля большинство льдов сконцентрировано в районе полюсов. Самая массивная покровная ледяная глыба называется Антарктическим ледниковым щитом. Его мощность достигает пяти километров. Щит занимает 97% континента. Он постепенно спускается в зону континентальной отмели, за счет чего идет постоянное формирование шельфовых льдов.

Еще одно известное ледяное образование площадью 549 000 километров носит название Росса. Среди горных ледников следует выделить такие крупные формирования, как Гималайские, Альпийские вершины, Кордильеры и Анды. Больше всего льдов находится в Антарктическом и Арктическом регионах. Площадь материковых льдин в Антарктиде превышает тринадцать миллионов километров. На втором месте находится Гренландия. Здесь находится почти два миллиона километров льда. Другие климатические пояса имеют ледники только на вершинах гор.

Горные родники образуются при постепенном понижении температурного режима в связи с поднятием на высоту. Материковые глыбы сформировались не одну тысячу лет назад. На сегодняшний день они практически не тают, продолжая накапливаться за счет осадков.

На долю покровных ледников приходится более 95% всех покровов льда на планете. Их намного больше, чем шельфовых или горных.

Источник

Что такое ледник и как он образуется?

Основа жизни на нашей планете – вода, как известно, может находиться в трёх агрегатных состояниях: в жидком виде – в океанах, морях и реках, в виде пара – в атмосфере, и в виде льда – на полюсах и вершинах гор.
pic 01291

Учёным не сразу удалось узнать, что такое ледники и как они образуются. Для этого им пришлось годами изучать льды Арктики и Антарктиды, подниматься на вершины самых высоких гор, и везде брать пробы льда. Сегодня многие загадки ледников удалось раскрыть, но вечные льды хранят ещё немало тайн в своей промёрзшей насквозь глубине.

Что такое ледник?

Увидеть своими глазами настоящий многолетний ледник удаётся немногим людям: места, где лежит вечный лёд, весьма труднодоступны, и чтобы попасть туда, требуется основательная и недешёвая подготовка. Ледниками принято называть скопления многолетнего льда и спрессованного снега, которые под действием собственного гигантского веса в сотни тысяч или даже миллионы тонн медленно ползут по полярным шапкам и горным вершинам, смещаясь вниз.

Несмотря на то, что размеры ледников на глобусе не кажутся впечатляющими, они всё же занимают около 11% всей территории суши, концентрируясь на шапках полюсов и на вершинах самых высоких гор. По подсчётам гляциологов (учёных, изучающих ледники), общий объём льда приблизительно равен 30 миллионам кубических километров, а площадь, которую они занимают – примерно 16,3 миллионов квадратных километров. В них хранится две трети всех запасов пресной воды на Земле.

По форме ледники бывают:

– в виде потока льда;

– куполообразные либо щитообразные;

– в виде плавающей плиты.

Куски ледника, отколовшиеся от основной массы льда и плывущие по океану, называются айсбергами. Как правило, над водой возвышается лишь десятая часть айсберга, остальная глыба под собственным весом проседает глубоко в воду. Айсберг, увлекаемый океаническим течением, дрейфует в направлении экватора, постепенно тая и теряя свою гигантскую массу, пока не исчезает в волнах.

Виды ледников

На нашей планете существует три основных типа ледников.

1. Покрывной тип ледников характерен для суши, к этому типу относят весь ледовый щит Антарктиды. Если рассматривать подробнее, то антарктический ледник разделяется на несколько потоков, сползающих от самой высокой точки материка к его краям.
pic 01292
Наиболее впечатляющим среди них является ледник Бирдмора длиной около 200 километров и шириной до 40 километров. Арктические покрывные ледники не обладают столь внушительными размерами.

2. Шельфовый тип ледника базируется на прибрежном шельфе и плавает на слое воды, куда он сполз, оторвавшись от покрывного массива суши. Самым крупным шельфовым ледником является ледник Росса, протянувшийся на 800 километров с востока на запад и на 850 километров – с юга на север.

3. Горно-долинный тип ледника встречается на всех континентах, где есть достаточно высокие горы. Это вечные льды Килиманджаро, гребней Анд, Тянь-Шаня, Гималаев и т.д. Наиболее крупным среди них является ледник Федченко, площадь которого составляет примерно 700 квадратных километров.

Как образуются ледники?

Для образования ледника необходимо сочетание большого количества осадков и устойчиво низкой температуры воздуха. Этим условиям идеально соответствуют шапки полюсов и вершины высоких гор. Выпавший на землю снег некоторое время лежит пушистым покровом, но через некоторое время начинает подтаивать под солнечными лучами.

Ночью, когда солнца нет, подтаявший снег смерзается в массу, состоящую из множества ледяных шариков – это так называемый фирн, который является основой ледника. Накапливаясь, пласты фирна спрессовываются под собственным весом и превращаются в ледник.

Гляциологи выделяют на леднике три основные зоны:

– область питания, расположенную в верхней части, где накапливается снежный покров;

– граница питания, расположенная посредине ледника;

– область абляции, или таяния, расположенная в нижней части.

В идеале выпадение осадков должно соответствовать таянию, но на практике эти области подвержены колебаниям, как сезонного характера, так и в соответствии с многолетними погодными циклами. В соответствии с этими колебаниями зона абляции то поднимается при усиленном таянии, то опускается в холодные годы. Ледник то наступает на открытую землю и воду, то отступает назад.
pic 01293
Если рассмотреть достаточно длительный период таких колебаний, оказывается, что в целом баланс таяния и питания сохраняется. Поддержание равновесия «жизни» ледников является одним из важнейших факторов сохранения климатического баланса во всём мире.

Источник

Гидрология

Лекция. Гидрология ледников

Лекция 4. Гидрология ледников

1. ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЛЕДНИКОВ И ИХ РАСПРОСТРАНЕНИЕ НА ЗЕМНОМ ШАРЕ

В холодный период года на обширных территориях суши идет накопление твердых атмосферных осадков — снега. В теплый период года на большей части территории снег растаивает. В каждый моментвремени можно найти границу между поверхностью, покрытой снегом, и поверхностью, где снега нет. Эта граница называется сезонной снеговой линией. Естественно, что в течение года эта линия смешается в пространстве: в холодный период года на равнинах в сторону низких широт, а в горах — вниз по склонам, в теплый период года на равнинах — в сторону высоких широт, а в горах — вверх по склонам, причем в Северном и Южном полушариях — асинхронно.

Среднее положение снеговой линии называется климатической снеговой линией. Выше ее в среднем за год снега может накапливаться больше, чем растаять или испариться, ниже весь выпавший за зиму снег летом должен полностью растаять. Выше климатической снеговой линии наблюдается положительный снеговой баланс, ниже — отрицательный снеговой баланс, на самой линии — нулевой снеговой баланс.

Часть тропосферы, расположенную выше климатической снеговой линии, в пределах которой снеговой баланс положительный и происходит накопление твердых атмосферных осадков, называют хионосферой.

Высотное положение климатической снеговой линии определяется климатическими условиями. Наинизшее положение она занимает в полярных районах, опускаясь в Антарктике до уровня моря, наивысшее — в субтропиках (до 6500 м), где наиболее высока температура воздуха и отмечаются недостаток атмосферных осадков и повышенная сухость воздуха. В Южном полушарии, где климат более морской и выпадает больше осадков, климатическая снеговая линия расположена ниже, чем в Северном полушарии.

Если в том или ином районе земная поверхность имеет высоты, превышающие высоту климатической снеговой линии, то именно здесь накопление снега приводит к его преобразованию в фирни лед и возникает ледник. Так, выше климатической снеговой линии оказывается вся Антарктида, вершины Анд и Кордильер, некоторые горы Аляски, здесь и располагаются ледники. Они также находятся выше климатической снеговой линии, расположенной на Земле Франца-Иосифа на высотах около 100 м, на Шпицбергене около 400—500 м, в Альпах 2500—3000 м, на Кавказе 2700—3800 м, на Памире 4500—5500 м, на Гималаях 4900—6000 м и т. д. На наветренных и потому более влажных и снежных склонах снеговая линия лежит ниже, чем на склонах подветренных.

Таким образом, главная причина существования оледенения — климатическая. Основным условием существования ледников служит положительный снеговой баланс, т. е. преобладание накопления снега над его расходованием, чему способствует большое количество твердых атмосферных осадков и длительный период отрицательных температур воздуха.

Наиболее благоприятен для образования ледников морской климат с большим количеством осадков и прохладным летом. Сухой континентальный климат с жарким летом менее благоприятен для образования ледников.

Помимо климатических условий образованию ледников способствуют и условия орографические и геоморфологические: большие высоты, экспозиция склонов (северная в Северном полушарии и южная в Южном), благоприятная ориентация горных хребтов по отношению к направлению переноса влажных воздушных масс, плоские или вогнутые формы рельефа. На северных склонах Джунгарского Алатау климатическая снеговая линия расположена, например, на высотах около 3000 м, на южных склонах — на высотах около 3500 м. В центральных частях гор Средней Азии эта линия лежит на высотах 5000—5500 м, в периферийных — на высотах 3000—3600 м.

Накопление снега выше климатической снеговой линии не может продолжаться бесконечно, и он должен каким-то образом «разгружаться». Это в горных ледниках происходит благодаря перемещению накапливающихся масс снега и льда ниже снеговой линии (в виде языка ледника) и последующему их таянию и испарению в более теплых условиях, частичному таянию и испарению льда выше снеговой линии, сходу лавин и переноса снега метелями, а на покровных ледниках также и в результате откалывания массивов льда и образования айсбергов.

Линия с нулевым снеговым балансом на теле самого ледника проходит немного ниже, чем климатическая снеговая линия в данном районе Земли. Это может быть объяснено как дополнительным поступлением снега на поверхность ледника путем метелевого и лавинного переноса, так и охлаждающим влиянием самого ледника.

С многолетним положением снеговой линии на поверхности ледника приблизительно совпадает так называемая фирновая линия, отделяющая поверхность фирна от поверхности льда.

Запасы воды во всех ледниках мира составляют 25,78 тыс. км(это —70,2% объема всех пресных вод на планете). На долю льдов Антарктиды и Гренландии приходится 23,29 и 2,36 млн км 3 запасов воды, что составляет 90,3 и 9,2 % суммарных запасов воды в ледниках мира.

Как следует из приведенных цифр, в ледниках Антарктиды и Гренландии вместе содержится 25,66 млн км 3 воды (99,5 % запасов воды во всех ледниках мира, или 69,8 % запасов всех пресных вод). Помимо Антарктиды и Гренландии, важными районами современного оледенения являются арктические острова. На долю горных ледников приходится запасов воды значительно меньше (наиболее крупные горные ледники расположены на Аляске, Памире, в Андах). Средняя толщина льда наибольшая в покровных ледниках (ледники Антарктиды, Гренландии, арктических островов). Максимальная толщина льда была измерена в индоокеанском секторе Антарктиды — 4776 м. Толщина льда в горных ледниках значительно меньше.

Источник

Ледяные миры

Евгений Подольский,
Университет Нагоя (Япония)

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.

iceworlds pamirs 600

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.

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.

iceworlds chrystal water model 600

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

iceworlds ross ice shelf 600 zoomnw2

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.

iceworlds iceberg greenland

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)!

iceworlds iceberg icebreakers 600

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.

iceworlds iceberg tugboat 600

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.

iceworlds iceberg transportation 420

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.

iceworlds icefall pamirs 600 zoomnw2

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.

iceworlds icefall2 pamirs 600

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.

iceworlds ikhumbu glacier crack 449

iceworlds french alpes (sella) & fedchenko glacier cracks 600 zoomnw2

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.

iceworlds fedchenko glacier glacial well 600

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.

iceworlds fedchenko glacier melted river 600

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).

iceworlds ice chrystals 600

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.

iceworlds fedchenko glacier moraine 600

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.

iceworlds erratic boulder 600

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!

iceworlds giant boulder 600

«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.

iceworlds polished rock pamirs 600

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.

iceworlds fedchenko glacier 600

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.

iceworlds antarctic subglacial lakes 600

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

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.

iceworlds grace 600

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 издания Geochimica 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.

iceworlds willi dansgaard 600

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.

iceworlds ice core cross sections 570

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.

iceworlds antarctic kern 384

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.

iceworlds air temperature fujita abe 600 zoomnw2

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.

iceworlds epica & vostok 600

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.

iceworlds d18o & beta acidity & volcano 600 zoomnw2

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 (NO3 – ) 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 (N2O), поступающего в атмосферу из почвы, азотных удобрении и продуктов сгорания топлива (N2O + 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 (СО2) и метана (СН4) 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. ».

iceworlds agassis 300

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.

iceworlds huaskaran avalanches 600

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.

iceworlds tsho rolpa 1994 560

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.

iceworlds glof growth komori 600 zoomnw2

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.

zoomnw2

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. Большая 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.

iceworlds base camp fedchenko podolskiy 600 zoomnw2

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.

Источник

Поделиться с друзьями
admin
Какой - самый большой справочник ответов на вопрос какой
Adblock
detector