Где и как образуются ледники? Крупнейшие ледники нашей планеты. Рост и таяние ледников

Ледники, это скопления льда, которые медленно движутся по земной поверхности. В некоторых случаях движение льда прекращается, и образуется мертвый лед. Многие ледники продвигаются на некоторое расстояние в океаны или крупные озера, а затем образуют фронт отёла, где происходит откол айсбергов. Выделяют четыре основных типа ледников: материковые ледниковые покровы, ледниковые шапки, долинные ледники (альпийские) и предгорные ледники (ледники подножий).

Наиболее известны покровные ледники, которые могут целиком перекрывать плато и горные хребты. Крупнейшим является Антарктический ледниковый покров площадью более 13 млн. км 2 , занимающий почти весь материк. Другой покровный ледник находится в Гренландии, где он перекрывает даже горы и плато. Общая площадь этого острова 2,23 млн. км 2 , из них ок. 1,68 млн. км 2 покрыто льдом. В этой оценке учтена площадь не только самого ледникового покрова, но и многочисленных выводных ледников.

Термин "ледниковая шапка" иногда употребляется для обозначения небольшого покровного ледника, но правильнее так называть относительно небольшую массу льда, покрывающую высокое плато или горный хребет, от которой в разных направлениях отходят долинные ледники. Наглядным примером ледниковой шапки является т. н. Колумбийское фирновое плато, расположенное в Канаде на границе провинций Альберта и Британская Колумбия (52?30. с.ш.). Его площадь превышает 466 км 2 , и от него к востоку, югу и западу отходят крупные долинные ледники. Один из них - ледник Атабаска - легкодоступен, так как его нижний конец удален всего на 15 км от автомагистрали Банф - Джаспер, и летом туристы могут кататься на вездеходе по всему леднику. Ледниковые шапки встречаются на Аляске севернее горы Св. Ильи и восточнее Рассел-фьорда.

Долинные, или альпийские, ледники начинаются от покровных ледников, ледниковых шапок и фирновых полей. Подавляющее большинство современных долинных ледников берет начало в фирновых бассейнах и занимает троговые долины, в формировании которых могла принимать участие и доледниковая эрозия. В определенных климатических условиях долинные ледники широко распространены во многих горных районах земного шара: в Андах, Альпах, на Аляске, в Скалистых и Скандинавских горах, Гималаях и других горах Центральной Азии, в Новой Зеландии. Даже в Африке - в Уганде и Танзании - имеется ряд таких ледников. У многих долинных ледников есть ледники-притоки. Так, у ледника Барнард на Аляске их по крайней мере восемь.

Другие разновидности горных ледников - каровые и висячие - в большинстве случаев представляют собой реликты более обширного оледенения. Они встречаются главным образом в верховьях трогов, но иногда расположены прямо на склонах гор и не связаны с нижележащими долинами, причем размеры многих чуть больше питающих их снежников. Такие ледники распространены в Калифорнии, Каскадных горах (шт. Вашингтон), а в национальном парке Глейшер (шт. Монтана) их около полусотни. Все 15 ледников шт. Колорадо относятся к каровым или висячим, а наиболее крупный из них каровый ледник Арапахо в округе Боулдер целиком занимает выработанный им кар. Протяженность ледника всего 1,2 км (а некогда он имел длину ок. 8 км), примерно такая же ширина, а максимальная мощность оценивается в 90 м.

Предгорные ледники располагаются у подножий крутых горных склонов в широких долинах или на равнинах. Такой ледник может образоваться из-за распластывания долинного ледника (пример - ледник Колумбия на Аляске), но чаще - в результате слияния у подножья горы двух или нескольких спускающихся по долинам ледников. Гранд-Плато и Маласпина на Аляске - классические примеры ледников такого типа. Предгорные ледники встречаются и на северо-восточном побережье Гренландии.

Характеристики современных ледников

Ледники очень сильно различаются по размерам и форме. Считается, что ледниковый покров занимает ок. 75% площади Гренландии и почти всю Антарктиду. Площадь ледниковых шапок колеблется от нескольких до многих тысяч квадратных километров (например, площадь ледниковой шапки Пенни на Баффиновой Земле в Канаде достигает 60 тыс. км 2). Самый крупный долинный ледник в Северной Америке - западная ветвь ледника Хаббард на Аляске длиной 116 км, тогда как сотни висячих и каровых ледников имеют протяженность менее 1,5 км. Площади ледников подножий колеблются от 1-2 км 2 до 4,4 тыс. км 2 (ледник Маласпина, спускающийся в залив Якутат на Аляске). Считают, что ледники покрывают 10% всей площади суши Земли, но, вероятно, эта цифра слишком занижена.

Самая большая мощность ледников - 4330 м - установлена близ станции Бэрд (Антарктида). В центральной Гренландии толщина льда достигает 3200 м. Судя по сопряженному рельефу, можно предположить, что толщина некоторых ледниковых шапок и долинных ледников намного более 300 м, а у других измеряется всего десятками метров.

Скорость движения ледников обычно очень мала - примерно несколько метров в год, но и здесь также имеются значительные колебания. После ряда лет с обильными снегопадами в 1937 конец ледника Блэк-Рапидс на Аляске в течение 150 дней двигался со скоростью 32 м в сутки. Однако столь быстрое движение не характерно для ледников. Напротив, ледник Таку на Аляске на протяжении 52 лет продвигался со средней скоростью 106 м/год. Многие небольшие каровые и висячие ледники движутся еще медленнее (например, упоминавшийся выше ледник Арапахо ежегодно продвигается лишь на 6,3 м).

Лед в теле долинного ледника движется неравномерно - быстрее всего на поверхности и в осевой части и гораздо медленнее по бокам и у ложа, по-видимому, из-за увеличения трения и большой насыщенности обломочным материалом в придонных и прибортовых частях ледника.

Все крупные ледники испещрены многочисленными трещинами, в том числе открытыми. Их размеры зависят от параметров самого ледника. Встречаются трещины глубиной до 60 м и длиной в десятки метров. Они могут быть как продольными, т. е. параллельными направлению движения, так и поперечными, идущими вкрест этому направлению. Поперечные трещины гораздо более многочисленны. Реже встречаются радиальные трещины, обнаруженные в распластывающихся предгорных ледниках, и краевые трещины, приуроченные к концам долинных ледников.

Продольные, радиальные и краевые трещины, по-видимому, образовались вследствие напряжений, возникающих в результате трения или растекания льда. Поперечные трещины - вероятно, результат движения льда по неровному ложу. Особый тип трещин - бергшрунд - типичен для каров, приуроченных к верховьям долинных ледников. Это крупные трещины, возникающие при выходе ледника из фирнового бассейна.

Если ледники спускаются в крупные озера или моря, по трещинам происходит отёл айсбергов. Трещины также способствуют таянию и испарению ледникового льда и играют важную роль в формировании камов, котловин и других форм рельефа в краевых зонах крупных ледников.

Лед покровных ледников и ледниковых шапок обычно чистый, крупнокристаллический, голубого цвета. Это справедливо также для крупных долинных ледников, за исключением их концов, обычно содержащих слои, насыщенные обломками пород и чередующиеся с пластами чистого льда. Такая стратификация связана с тем, что зимой, поверх накопившихся летом пыли и обломков, свалившихся на лед с бортов долины, ложится снег.

На бортах многих долинных ледников встречаются боковые морены - вытянутые гряды неправильной формы, сложенные песком, гравием и валунами. Под воздействием эрозионных процессов и склонового смыва летом и лавин зимой на ледник с крутых бортов долины поступает большое количество разного обломочного материала, и из этих камней и мелкозема формируется морена. На крупных долинных ледниках, принимающих ледники-притоки, образуется срединная морена, движущаяся близ осевой части ледника. Эти вытянутые узкие гряды, сложенные обломочным материалом, раньше были боковыми моренами ледников-притоков. На леднике Коронейшн на Баффиновой Земле имеется не менее семи срединных морен.

Зимой поверхность ледников относительно ровная, так как снег нивелирует все неровности, но летом они существенно разнообразят рельеф. Кроме описанных выше трещин и морен, долинные ледники часто бывают глубоко расчленены потоками талых ледниковых вод. Сильные ветры, несущие ледяные кристаллы, разрушают и бороздят поверхность ледяных шапок и покровных ледников. Если крупные валуны защищают нижележащий лед от таяния, в то время как вокруг лед уже растаял, образуются ледяные грибы (или пьедесталы). Такие формы, увенчанные крупными глыбами и камнями, иногда достигают в высоту нескольких метров.

Предгорные ледники отличаются неровным и своеобразным характером поверхности. Их притоки могут откладывать беспорядочную смесь из боковых, срединных и конечных морен, среди которых встречаются глыбы мертвого льда. В местах вытаивания крупных ледяных глыб возникают глубокие западины неправильной формы, многие из которых заняты озерами. На мощной морене ледника Маласпина, перекрывающей глыбу мертвого льда толщиной 300 м, вырос лес. Несколько лет назад в пределах этого массива лед снова пришел в движение, в результате чего начали смещаться участки леса.

В обнажениях по краям ледников часто видны крупные зоны скалывания, где одни блоки льда надвинуты на другие. Эти зоны представляют собой надвиги, причем различают несколько способов их образования. Во-первых, если один из участков придонного слоя ледника перенасыщен обломочным материалом, то его движение прекращается, а вновь поступающий лед надвигается на него. Во-вторых, верхние и внутренние слои долинного ледника надвигаются на придонные и боковые, поскольку движутся быстрее. Помимо того, при слиянии двух ледников один может двигаться быстрее другого, и тогда тоже происходит надвиг. На леднике Бодуэна на севере Гренландии и на многих ледниках Шпицбергена имеются впечатляющие обнажения надвигов.

У концов или краев многих ледников часто наблюдаются туннели, прорезанные подледниковыми и внутриледниковыми потоками талых вод (иногда с участием дождевых вод), которые устремляются по туннелям в сезон абляции. Когда уровень воды спадает, туннели становятся доступными для исследований и представляют уникальную возможность для изучения внутреннего строения ледников. Значительные по размерам туннели выработаны в ледниках Менденхол на Аляске, Асулкан в Британской Колумбии (Канада) и Ронском (Швейцария).

Образование и движение ледников

Ледники существуют всюду, где темпы аккумуляции снега значительно превышают темпы абляции (таяния и испарения). Ключ к пониманию механизма формирования ледников дает изучение высокогорных снежников. Свежевыпавший снег состоит из тонких таблитчатых гексагональных кристаллов, многие из которых имеют изящную кружевную или решетчатую форму. Пушистые снежинки, которые падают на многолетние снежники, в результате таяния и вторичного замерзания превращаются в зернистые кристаллы ледяной породы, называемой фирном. Эти зерна в диаметре могут достигать 3 мм и более.

Слой фирна имеет сходство со смерзшимся гравием. Со временем по мере накопления снега и фирна нижние слои последнего уплотняются и трансформируются в твердый кристаллический лед. Постепенно мощность льда увеличивается до тех пор, пока лед не приходит в движение и не образуется ледник. Скорость такого преобразования снега в ледник зависит главным образом от того, насколько темпы аккумуляции снега превышают темпы его абляции.

Движение ледников, наблюдаемое в природе, заметно отличается от течения жидких или вязких веществ (например, смолы). В действительности это скорее похоже на текучесть металлов или горных пород по многочисленным крохотным плоскостям скольжения вдоль плоскостей кристаллической решетки или по спайности (плоскостям кливажа), параллельной основанию гексагональных кристаллов льда.

Причины движения ледников до конца не установлены. На этот счет было выдвинуто много теорий, но ни одна из них не принята гляциологами как единственно верная, и, вероятно, существует несколько взаимосвязанных причин. Сила тяжести является важным фактором, но отнюдь не единственным. В противном случае ледники быстрее двигались бы зимой, когда они несут дополнительную нагрузку в виде снега. Однако на самом деле они быстрее движутся летом.

Таяние и повторное замерзание кристаллов льда в леднике, возможно, тоже способствуют движению благодаря силам расширения, возникающим в результате этих процессов. Талые воды, попадая глубоко в трещины и замерзая там, расширяются, что может ускорить движение ледника летом. Кроме того, талые воды у ложа и бортов ледника уменьшают трение и таким образом способствуют движению.

Независимо от причин, приводящих ледники в движение, его характер и результаты имеют некоторые интересные последствия. Во многих моренах встречаются хорошо отполированные только с одной стороны ледниковые валуны, причем на полированной поверхности иногда видна глубокая штриховка, ориентированная только в одном направлении. Все это свидетельствует о том, что, когда ледник двигался по скальному ложу, валуны были крепко зажаты в одном положении. Случается, что валуны переносятся ледниками вверх по склону. Вдоль восточного уступа Скалистых гор в пров. Альберта (Канада) есть валуны, перенесенные более чем на 1000 км к западу и в настоящее время находящиеся на 1250 м выше места отрыва.

Были ли приморожены к ложу придонные слои ледника, двигавшегося к западу и вверх к подножью Скалистых гор, пока не ясно. Более вероятно, что происходило повторное скалывание, осложненное надвигами. По мнению большинства гляциологов, в фронтальной зоне поверхность ледника всегда имеет уклон по направлению движения льда. Если это действительно так, то в приведенном примере мощность ледникового покрова превышала 1250 м на протяжении 1100 км к востоку, когда его край достиг подножья Скалистых гор. Не исключено, что она достигала 3000 м.

Таяние и отступание ледников

Мощность ледников увеличивается благодаря аккумуляции снега и сокращается под влиянием нескольких процессов, которые гляциологи объединяют общим термином "абляция". Сюда входят таяние, испарение, возгонка (сублимация) и дефляция (ветровая эрозия) льда, а также отёл айсбергов. И аккумуляция и абляция требуют весьма определенных климатических условий. Обильные снегопады зимой и холодное облачное лето способствуют разрастанию ледников, тогда как малоснежная зима и теплое лето с обилием солнечных дней оказывают противоположный эффект.

Если не считать отёл айсбергов, таяние - наиболее существенный компонент абляции. Отступание конца ледника происходит как в результате его таяния, так и, что более важно, общего уменьшения мощности льда. Таяние прибортовых частей долинных ледников под влиянием прямой солнечной радиации и тепла, излучаемого бортами долины, тоже вносит значительный вклад в деградацию ледника. Как это ни парадоксально, но и во время отступания ледники продолжают двигаться вперед. Так, ледник за год может продвинуться на 30 м и отступить на 60 м. В итоге длина ледника уменьшается, хотя он продолжает двигаться вперед. Аккумуляция и абляция почти никогда не находятся в полном равновесии, поэтому постоянно происходят колебания размеров ледников.

Отёл айсбергов - особый тип абляции. Летом можно наблюдать мелкие айсберги, мирно плавающие по горным озерам, расположенным у концов долинных ледников, и огромные айсберги, отколовшиеся от ледников Гренландии, Шпицбергена, Аляски и Антарктиды, - это зрелище внушает благоговейный страх. Ледник Колумбия на Аляске выходит в Тихий океан фронтом шириной 1,6 км и высотой 110 м. Он медленно сползает в океан. Под действием подъемной силы воды при наличии крупных трещин обламываются и уплывают огромные глыбы льда, не менее чем на две трети погруженные в воду. В Антарктиде край знаменитого шельфового ледника Росса граничит с океаном на протяжении 240 км, образуя уступ высотой 45 м. Здесь формируются огромные айсберги. В Гренландии выводные ледники тоже продуцируют множество очень крупных айсбергов, которые уносятся холодными течениями в Атлантический океан, где становятся угрозой для судов.

) при их положительном многолетнем балансе.

Энциклопедичный YouTube

1 / 1

✪ Ледник Ламберта - самый большой в мире ледник. Немного фактов.

Субтитры

Образование

Общим условием образования ледников является сочетание низких температур воздуха с большим количеством твёрдых атмосферных осадков, что имеет место в холодных странах высоких широт и в вершинных частях гор. Однако, чем больше суммы осадков, тем выше могут быть температуры воздуха. Так, годовые суммы твёрдых осадков меняются от 30-60 мм в Центральной Антарктиде , до 4500 мм на ледниках Патагонии, а средняя летняя температура от −40 °C в Центральной Антарктиде, до +15 °C у концов самых длинных ледников Средней Азии , Скандинавии , Новой Зеландии , Патагонии.

На леднике выделяют в верхней части область питания (аккумуляции) и в нижней части область расхода (абляции), то есть области с положительным и отрицательным годовым балансом массы. Эти две области разделяет граница питания , на которой накопление льда равно его убыли. Избыток льда из области питания перетекает вниз в область абляции и восполняет там потери массы, связанные с таянием, испарением и механическим разрушением .

В зависимости от изменяющихся во времени соотношений аккумуляции и абляции происходят колебания положения края ледника. В случае существенного усиления питания и превышения его над таянием край ледника продвигается вперёд - ледник наступает; при обратном соотношении ледник отступает. При длительно сохраняющемся равновесии питания и расхода край ледника занимает стационарное положение.

Кроме таких вынужденных колебаний, прямо связанных с балансом массы, некоторые ледники испытывают быстрые подвижки (пульсации, сёрджи), которые возникают как результат процессов внутри самого ледника - скачкообразных перестроек условий на ложе и перераспределения вещества между областями аккумуляции и абляции без существенного изменения общей массы льда.

Современные ледники покрывают площадь свыше 16 млн км², или около 11 % суши. В них сосредоточено более 25 млн км³ льда - почти две трети объёма пресных вод на планете.

В определённых условиях (низкая температура, низкая влажность воздуха, высокая солнечная радиация) на поверхности ледников могут образовываться кающиеся снега и льды - остроконечные образования, иногда достигающие длины нескольких метров, которые наклонены в направлении на полуденное положение солнца и напоминают коленопреклонённые фигуры молящихся. Впервые это природное явление было описано Чарльзом Дарвином в 1835 году во время его путешествия в Анды в Южной Америке .

Для областей питания горных ледников характерны бергшрунды или, иначе, подгорные трещины , которые отделяют движущийся ледник от неподвижных масс снега, фирна и льда на склонах.

Классификация ледников

• Полярные ледники (холодные ледники ):
  • высокополярные и сильно континентальные ледники, полностью холодные и полностью сухие
  • ледники более низких широт и континентальных областей умеренных широт, полностью холодные зимой и кратковременно слабо влажные на поверхности летом.
• Субполярные ледники (переходные ледники ):
  • сходные с предыдущим подтипом, но у их ложа в центральной части ледников есть тонкий слой тёплого льда
  • высокогорные, ледники в области аккумуляции состоит из холодного и сухого льда, а в области абляции из тёплого и влажного
  • высокоширотные в районах с морским климатом, ледники в области аккумуляции состоят из тёплого льда, а в области абляции из холодного льда
  • слабоконтинентальные, ледники в области аккумуляции состоят из верхнего слоя холодного льда и нижнего тёплого льда, а в области абляции целиком из холодного льда
• Умеренные ледники - в районах с морским климатом, тёплые и влажные во всей толще.

Флора и фауна

Из-за пониженных температур флора и фауна ледников и глетчеров не отличается разнообразием. Однако и здесь можно найти виды, приспособившиеся к суровым условиям. Среди них имеется глетчерная блоха (Desoria glacialis).

См. также

	Фото и Видео на Викискладе
	Фото и Видео в Викиновостях

Природные образования, представляющие собой скопление льда . На поверхности нашей планеты ледники занимают более 16 млн. км2, то есть около 11% всей площади суши, а их общий объем достигает 30 млн. км3. Более 99% всей площади ледников Земли принадлежит полярным областям. Однако ледники можно увидеть даже и близ , но располагаются они на вершинах высоких гор. Например, высочайшая вершина - - увенчана ледником, который располагается не ниже 4500 м.

Ледники образуются на участках земной поверхности при условии, если количество выпадающих твердых на протяжении многих лет превышает количество осадков, которое может растаять или испариться. Линию, выше которой выпавший в течение года снег не успевает стаять, называют снеговой линией. Высота ее расположения зависит от . В горах, расположенных в районе экватора, снеговая линия находится на высоте 4,5-5 тысяч метров, а к полюсам она понижается до уровня океана. Выше снеговой линии из скапливающегося там и уплотняющегося снега образуются ледники.

В зависимости от места их образования различают покровные ледники и горно-долинные.

Покровные ледники . Они занимают 98,5% всей площади ледников на Земле и образуются там, где снеговая линия находится очень низко. Эти ледники имеют форму щитов и куполов. Крупнейший ледниковый покров Земли - Антарктический. Толщина льда здесь достигает 4 км при средней толщине 1,5 км. В пределах единого покрова различаются отдельные ледяные потоки, текущие от центра материка к периферии; крупнейший из них - ледник Бидмор, стекающий с гор Виктории; он имеет в длину 180 км, в ширину - 15-20 км. По краю ледникового щита широко распространены большие ледники, концы которых находятся на плаву в море. Такие ледники называются шельфовыми. Самый крупный из них в Антарктиде - ледник Росса. Он по площади вдвое превышает территорию .

Другой крупнейший ледниковый покров Земли - , покрывающий почти всю территорию огромного . Значительно меньше по размерам ледники других районов . Гренландский и часто спускаются на прибрежные части океана. В этих случаях от них могут откалываться глыбы льда, превращающиеся в плавающие морские горы - .

Покровные ледники встречаются на поверхности суши независимо от ее , причем рельеф почти не отражается на характере поверхности ледника.

Горные ледники . Они отличаются от покровных значительно меньшими размерами и большим разнообразием форм, которая определяется рельефом места их возникновения. Если движение покровных ледников происходит от центра ледникового щита к периферии, то движение горного ледника обусловлено уклоном подстилающей поверхности и направлено в одну сторону, образуя один или несколько потоков. Если ледники располагаются на плоских вершинах, то они имеют караваеподобную форму; ледники, покрывающие , образуют ледяные шапки. Многие ледники имеют вид чаши, заполняя углубления на склонах. Наиболее распространенный тип горных ледников - долинные, которые заполняют речные долины. Горные ледники располагаются практически на всех широтах - от экватора до полярных . Наибольшие горные ледники находятся на Аляске, в , на Памире, и . В строении ледников различают следующие зоны:

Область питания ледника . Здесь накапливается снег, который не успевает целиком стаять за летний период. Именно здесь из снега зарождается ледник. Снег откладывается каждую зиму, но толщина слоя зависит от величины выпадающих в конкретном месте осадков. В Антарктиде, например, годовой слой снега - 1-15 см, и весь этот снег идет на пополнение ледникового покрова. На восточном побережье накапливается 8-10 метров снега за год. Здесь находится «полюс снежности» . В областях питания ледников на , Тянь-Шане, Памире за год накапливается 2-3 метра снега, и этого достаточно для восстановления летних затрат на таяние.

В области питания снег превращается в лед различными способами. Сначала происходит укрупнение кристаллов, уменьшение пространства между ними. Так образуется фирн - переходное состояние от снега ко льду. Дальнейшее уплотнение под вышележащего снега приводит к образованию льда молочно- цвета (из-за многочисленных пузырьков воздуха);

Область абляции (лат. ablatio - снос, убыль). В этой области происходит уменьшение массы ледника при таянии, испарении или отделении айсбергов (у покровных ледников). Абляция ледника особенно сильна в горах ниже снеговой линии, что способствует многоводью , начинающихся с ледника. Например, на Кавказе, в Средней Азии и др. Для некоторых рек Средней Азии доля ледникового стока доходит летом до 50-70%. Но количество воды, отдаваемое ледниками, сильно колеблется в зависимости от условий таяния в данное лето. Исследователи ледников провели на ледниках Тянь-Шаня и ряд экспериментов по искусственному усилению таяния ледников, с тем чтобы увеличить поступление талых вод на хлопковые поля в засушливые годы. Было установлено, что усилить с ледников можно, покрыв поверхность их угольной пылью. В ясные дни таяние увеличивалось на 25% (темная поверхность больше поглощает солнечные лучи, чем светлые). Однако до тех пор, пока не будут разработаны способы искусственного пополнения , метод применять не рекомендуется.

Ледникам свойственно течь, обнаруживая пластические свойства. При этом образуется язык ледника, один или несколько. Скорость движения ледников достигает нескольких сот метров в год, но она не остается постоянной. Так как пластичность льда зависит от , летом ледник движется быстрее, чем зимой. Ледниковые языки напоминают реки: атмосферные осадки собираются в русло и текут по склонам.

Работа ледника может быть как разрушительной (денудационной), так и накопительной (). При этом ледник еще и весь материал, попавший в него. Денудационная деятельность ледника заключается в обработке и углублении природных понижений в рельефе. Аккумулятивная работа ледника происходит в области питания ледника, где происходит накопление снега и превращение его в лед. Благодаря аккумулятивной работе ледника в области его таяния отложенная им создает своеобразные формы рельефа.Для районов существования горных ледников характерно такое явление, как . Благодаря им происходит разгрузка ледниковых областей. Лавиной называют обвалы снега, соскальзывающего с горных склонов и увлекающего на своем пути снежные массы. Лавины могут быть на склонах, крутизна которых более 15°. Причины лавин различны: рыхлость снега в первое время после его выпадения; повышение температуры в нижних снега от давления, оттепель. В любом случае обладает огромной разрушительной силой. Мощность удара в них достигает 100 тонн на 1 м2. Толчком для начала снежного обвала может быть самое незначительное нарушение равновесия нависших снежных масс: резкий крик, оружейный выстрел. В лавиноопасных местах ведутся работы по предупреждению и отводу лавин. Наиболее часты лавины в (их называют здесь «белой гибелью» - они могут уничтожить целое селение), на Кавказе.

Ледники играют большую роль не только в природе, но и в жизни человека. Это величайшее хранилище пресной воды, так необходимой человеку.

ЛЕДНИКИм - движущиеся по земной поверхности естественные массы льда, образованные в результате многолетнего накопления, уплотнения и перекристаллизации снега. Общая площадь современных ледников около 16,3 млн. км 2 . Ледники занимают около 11% площади суши, а их общий объем достигает 30 млн. км 3 . Естественно, что ледники могут существовать только там, где устойчиво наблюдаются низкие температуры воздуха и выпадает достаточно много снега. Обычно это приполярные или высокогорные районы. Ледники могут иметь форму потока, купола (щита) или плавучей плиты (в том случае, когда они сползают в водоем). Отколовшиеся части ледников, пустившиеся в морское плавание, носят название айсбергов.

Типы ледников. Различают ледники горно-долинные (так как они связаны с горным рельефом, занимая долины с характерным корытообразным поперечным профилем, так называемые троги), покровные и шельфовые. Горно-долинные ледники, среди которых встречаются и висячие, и каровые, и переметные, распространены практически повсеместно, от Килиманджаро в Африке и сверкающих гребней Анд в Южной Америке до вершин Гималаев, Гиндукуша, Памираи Тянь-Шаня. Крупнейший из горных ледников -- Федченко ледник. В России наиболее крупные горные ледники сосредоточены на Кавказе. Однако их площадь редко превышает 30 км 2 , а длина 10 км.

К покровным ледникам можно отнести ледниковый щит Антарктиды, если его рассматривать как единый покровный ледник. В пределах единого покрова выделяют отдельные ледяные потоки, направленные от центра материка к периферии. Крупнейший среди них -- ледник Бидмора (длина 200 км, ширина до 40 км). Значительно меньше по своим размерам покровные ледники Арктики. Шельфовые ледники являются плавучим продолжением материковых покровных ледников. Самый крупный из них -- Росса шельфовый ледник.

Образование ледников. У ледников выделяют области питания (аккумуляции) и абляции. В первой из них снег превращается в фирн, а затем в лед, и происходит увеличение массы льда, переносимого в область абляции, где эта масса уменьшается в результате таяния, откалывания, испарения и сдувания снега ветром. Размеры ледников весьма разнообразны. Если они имеют площадь менее 0,1 км 2 , то называются малыми. Наиболее крупные могут достигать многих млн. км 2 . Например, ледниковый щит Антарктиды достигает почти 14 млн. км 2 , а его максимальная толщина превышает 4,7 км.

Косвенным показателем гигантских размеров ледников могут служить крупные айсберги. Столкновение с айсбергом стало причиной величайшей морской катастрофы 20 в. -- гибели "Титаника". Наиболее крупные айсберги, имеющие длину 170 км и объем до 5 тыс. км 3 , встречаются близ Антарктиды.

Масса ледников изменяется во времени, главным образом в связи с изменением климата. В геологическом прошлом неоднократно бывали периоды, когда ледники занимали значительно большую площадь, чем сейчас.

Движение ледников. Скорость движения ледников обычно невелика, составляя в среднем от нескольких десятков до нескольких сотен метров в год. Но бывают случаи очень быстрого движения ледников. Один из самых "скоростных" -- гренландский ледник Якобсхавн, впадающий в залив Диско. Его скорость превышает 7 км в год. Очень подвижны пульсирующие ледники. В их жизни периоды относительного покоя, длящиеся от 10 до 50-100 лет, чередуются с периодами коротких, быстрых подвижек, или пульсаций, во время которых скорость движения ледника может составить 100-120 м/сутки, а язык ледника может переместиться на 10-15 км. Это нередко чревато катастрофическими последствиями -- ледяными обвалами, снежными лавинами, прорывами подпруженных озер, паводкамии селями. Широкую известность приобрели подвижки памирского ледника Медвежий в 1963 и 1973, к счастью, не приведшие к стихийным бедствиям.

Ледники в России. Если всю массу современных ледников распределить по поверхности всего земного шара, толщина ледяного панциря составит около 50 м. Масса ледников примерно в 32 раза больше массы всех поверхностных вод суши. Площадь ледников в России около 60 тыс. км 2 . В основном это покровные ледники Новой Земли, Северной Земли, Земли Франца-Иосифа и других островов Северного Ледовитого океана. Лишь около 5% общей площади приходится на горные ледники Кавказа, Алтая, Камчатки и других горных систем. Однако их площадь редко превышает 30 км 2 , а длина 10 км (5).

Роль ледников. Таяние ледников формирует значительную часть речного стока в горных районах, особенно летом, когда вода нужнее всего для орошения сельскохозяйственных культур. Например, в Средней Азии, где ледники занимают всего 5% площади, их доля в речном стоке составляет за год 20%, а летом -- 50%. Существуют проекты форсированного таяния ледников, например, в результате зачернения их поверхности угольной пылью, с целью получения большего количества воды. Однако пока неясны прямые и косвенные последствия (в том числе экологические) таких проектов. Существует опасность необратимой деградации ледников.

Более реальными кажутся проекты водоснабжения аридных районов и стран, например, Саудовской Аравии, путем транспортировки и последующего использования талой воды айсбергов.

Таким образом ледники служат "кладовыми" пресной воды, в которых сосредоточено почти 69% мировых запасов резервной пресной воды. Влияют на климат, создают специфические ледниковые формы рельефа и неповторимые по красоте и суровости нивально-гляциальные высокогорные ландшафты.

Структура запасов пресных вод, скорость их возобновления и значение для потребления.

Из 35 млн. км 3 пресных вод около 70% сосредоточено в ледниках и вечных снегах. Эти воды практически не потребляются человеком. Они представляют как бы "мертвый" запас. Не используются также почвенные воды, воды атмосферы и вода, содержащаяся в организмах. Ограниченно используются воды болот, и труднодоступны или пока недоступны для потребления воды глубинных слоев Земли. В целом подсчитано, что человечество в настоящее время может потенциально использовать около 3 млн. км 3 воды. Под термином "потенциально" в данном случае понимается техническая возможность

Фактически же возможности намного меньше. В самых общих чертах можно отметить, что экологически обоснованным является такой объем изъятия воды из систем (источников), при котором последние сохраняют свои основные свойства по запасам и качеству (не истощаются и не загрязняются).

В этой связи крайне важно учитывать скорость возобновления водных ресурсов (Приложение 4). Из таблицы видно, что она максимальна для речных вод, где составляет в среднем 12-16 суток. Озерные воды возобновляются в среднем через 17 лет, а подземные только за 1400 лет. Значительные запасы глубинных подземных вод вообще не возобновимы, так как не включаются в процессы круговорота в системе атмосфера-осадки-суша. Ясно, что и возможности изъятия отдельных категорий вод резко различаются. Подземные воды, которые в настоящее время являются, пожалуй, наиболее чистыми, могут быть относительно быстро истощены, несмотря на большие их запасы (около 10 млн. км 3).

Не всегда учитываются возможные пределы потребления озерных вод. В литературе обычно указывается, что в Байкале содержится 1/5 всех мировых запасов пресных вод мира и 4/5 пресных вод России. Здесь допускается крупная ошибка. Названные значения относятся не ко всем пресным, а только к поверхностным пресным водам, что далеко не одно и то же. Основные запасы пресных вод содержатся в ледниках, снегах и под землей. По отношению ко всем запасам пресных вод мира (около 35млн. км 3) доля Байкала равна лишь 0,07%, а по отношению к пресным водам России - 1,3%. Кроме этого, методически неправильно сравнивать запасы разных категорий вод, например всех поверхностных (озерных и речных) с озерными Байкала, так как озерные и речные несравнимы по скорости возобновления.

Технически и экологически наиболее приемлемо использование речных вод, характеризующихся быстрой обновляемостью, легкой доступностью, относительно равномерным размещением по территории и высокой самоочищаемостыо. Современное водопотребление и происходит в основной массе из речных источников. Такие тенденции сохранятся и в дальнейшем, несмотря на то, что доля речных вод составляет только 0,006% от общих пресных и 0,0006% - от потенциально доступных пресных.

Следует, однако, учитывать, что приведенные значения относятся к единовременным запасам воды в руслах рек. Они не превышают 2-2,5 тыс.км 3 . Как отмечалось выше, отличительная особенность речных вод - их быстрая обновляемость. Она в среднем равна 12-16 дням. С учетом возобновляемости возможности использования речных вод существенно увеличиваются.

Именно поэтому при расчетах возможного водопотребления из рек пользуются не единовременными запасами в них воды, а значениями годового стока рек. Он равен единовременным запасам, умноженным на коэффициент возобновления, равный 25-30 единицам (частное от деления числа дней в воду на среднюю скорость обновления вод). Возможности изъятия воды из рек зависят также от соотношения величин общего и безвозвратного водопотребления. Под последним понимается та часть вод, которая после изъятия из источников и использования человеком не возвращается в источники. (1. 12-13)

Существует следующая классификация пресных вод по целевому назначению:

Вода питьевая - вода, в которой бактериологические, органолептические показатели и показатели токсических химических веществ находятся в пределах норм питьевого водоснабжения.

Вода минеральная - вода, компонентный состав которой отвечает лечебным требованиям.

Вода промышленная - вода, компонентного состава и ресурсов которой достаточно для извлечения этих компонентов в промышленных масштабах.

Вода теплоэнергетическая - термальная вода, теплоэнергетические ресурсы которой могут быть использованы в любой отрасли народного хозяйства.

Вода техническая - любая вода, кроме питьевой, минеральной и промышленной, пригодная для использования в народном хозяйстве. При этом различают:

Хозяйственно-бытовые воды - воды, используемые для бытовых и санитарно-гигиенических целей населением, а также прачечными, банями, столовыми, больницами и т.д.;

Поливную воду, используемую для орошения земель и полива сельскохозяйственных растений.

Энергетическую воду, используемую для получения пара и нагревания помещений, оборудования и сред, а также для охлаждения жидких и газообразных продуктов в теплообменных аппаратах, а твердых тел - непосредственно; может быть оборотной и подпиточной (добавочной). Воду весьма часто используют для охлаждения жидких и газообразных продуктов в теплообменных аппаратах. В этом случае она не соприкасается с материальными потоками и не загрязняется, а лишь нагревается. В промышленности 65-80% расхода воды потребляется для охлаждения.

Технологическую воду подразделяют на средообразующую, промывочную и реакционную. Средообразующую воду используют для растворения и образования пульп, при обогащении и переработке руд, гидротранспорте продуктов и отходов производства; промывочную - для промывки газообразных (абсорбция), жидких (экстракция) и твердых продуктов и изделий, а также реакционную - в составе реагентов, при отгонке и аналогичных процессах. Наиболее перспективный путь уменьшения потребления свежей воды - это создание оборотных и замкнутых систем водоснабжения, что позволяет в 10-50 раз уменьшить потребление природной воды.

Основные пути решения проблемы обеспечения чистой водой:

Очистка сточной воды от загрязнений;

Очистка пресной воды, поступающей к потребителю;

Обеспечение режима и регулирование качества воды в водных объектах. (6)

Современные ледники занимают на территории России небольшую площадь, всего около 60 тыс. км 2 , однако в них заключены большие запасы пресной воды. Они являются одним из источников питания рек, значение которого особенно велико в годовом стоке рек Кавказа.

Основная площадь современного оледенения (более 56 тыс. км 2) находится на арктических островах, что объясняется их положением в высоких широтах, обусловливающим формирование холодного климата.

Нижняя граница нивальной зоны опускается здесь почти до уровня моря. Оледенение сосредоточено в основном в западных и центральных районах, где выпадает больше атмосферных осадков. Для островов характерно покровное и горно-покровное (сетчатое) оледенение, представленное ледниковыми щитами и куполами с выводными ледниками. Самый обширный ледниковый покров расположен на Северном острове Новой Земли . Длина его по водоразделу составляет 413 км, а наибольшая ширина достигает 95 км.

При движении к востоку все большая часть островов остается свободной ото льда. Так, острова архипелага Земли Франца-Иосифа почти сплошь покрыты ледниками, на Новосибирских островах оледенение характерно лишь для самой северной группы островов Де-Лонга , а на острове Врангеля покровного оледенения нет -- здесь встречаются лишь снежинки и небольшие леднички.

Толщина ледниковых покровов арктических островов достигает 100-300 м, а запас воды в них приближается к 15 тыс. км 2 , что почти в четыре раза больше годового стока всех рек России. Оледенение горных областей России и по площади, и по объему льда значительно уступает покровному оледенению арктических островов. Горное оледенение характерно для наиболее высоких гор страны -- Кавказа, Алтая, Камчатки, гор Северо-Востока, но встречается и в невысоких горных массивах северной части территории, где снеговая граница лежит низко (Хибины, северная часть Урала, горы Бырранга, Путорана, Хараулахские горы), а также в районе Маточкина Шара на Северном и Южном островах Новой Земли.

Многие горные ледники лежат ниже климатической снеговой границы, или "уровня 365", на котором снег сохраняется на горизонтальной подстилающей поверхности в течение всех 365 дней в году. Существование ледников ниже климатической снеговой границы становится возможным за счет концентрации больших масс снега в отрицательных формах рельефа (часто в глубоких древних карах) подветренных склонов в результате метелевого переноса и схода лавин.

Площадь горного оледенения России немногим превышает 3,5 тыс. км 2 . Наиболее широко распространены каровые, карово-долинные и долинные ледники . Большая часть ледников и площади оледенения приурочена к склонам северных румбов, что обусловлено не столько условиями снегонакопления, но и большей затененностью от солнечных лучей (инсоляционными условиями). По площади оледенения среди гор России первое место занимает Кавказ (994 км 2). За ним следует Алтай (910 км 2) и Камчатка (874 км 2). Менее значительное оледенение характерно для Корякского нагорья, хребтов Сунтар-Хаята и Черского. Оледенение других горных районов невелико. Самыми крупными ледниками России являются ледник Богдановича (площадь 37,8 км 2 , протяженность 17,1 км) в Ключевской группе вулканов Камчатки и ледник Безенги (площадь 36,2 км 2 , протяженность 17,6 км) в бассейне Терека на Кавказе.

Ледники чутко реагируют на колебания климата. В XVIII -- начале XIX вв. начался период общего сокращения ледников, который продолжается и поныне. Внутренние воды России представлены не только скоплениями жидкой воды, но и воды в твердом состоянии, образующей современное покровное, горное и подземное оледенение. Область подземного оледенения называют криолитозоной (термин введен в 1955 г. советским мерзлотоведом П.Ф. Швецовым; ранее для ее обозначения использовался термин "вечная мерзлота").

Криолитозона -- верхний слой земной коры, характеризующийся отрицательными температурами горных пород и наличием (или возможностью существования) подземных льдов. В ее состав входят многолетнемерзлые горные породы, подземные льды и непромерзающие горизонты сильно минерализованных подземных вод.

В условиях длительной холодной зимы при относительно небольшой мощности снежного покрова горные породы теряют много тепла и промерзают на значительную глубину, превращаясь в твердую мерзлую массу. Летом они не успевают полностью оттаять, и отрицательные температуры грунта сохраняются даже на небольшой глубине в течение сотен и тысяч лет. Этому способствуют огромные запасы холода, которые накапливаются за зиму в районах с отрицательной среднегодовой температурой. Так, в Средней и Северо-Восточной Сибири сумма отрицательных температур за период залегания снежного покрова составляет -3000...-6000°С, а летом сумма активных температур составляет всего 300-2000°С.

Горные породы, длительное время (от нескольких лет до многих тысячелетий) находящиеся при температурах ниже 0°С и сцементированные замерзшей в них влагой, получили название многолетней, или вечной мерзлоты. Содержание льда, т.е. льдистость многолетней мерзлоты может быть весьма различной. Она колеблется от нескольких процентов до 90% общего объема породы. В горных районах льда обычно бывает мало, зато на равнинах подземный лед нередко оказывается главной горной породой. Особенно много ледяных включений содержится в глинистых и суглинистых отложениях крайних северных районов Средней и Северо-Восточной Сибири (в среднем от 40-50% до 60-70%), отличающихся наиболее низкой постоянной температурой грунта. Многолетняя мерзлота -- необычное явление природы, на которое обратили внимание еще землепроходцы в XVII в. О ней упоминал в своих работах В.Н. Татищев (начало XVIII в.). Первые научные исследования мерзлоты были проведены А. Миддендорфом (середина XIX в.) во время его экспедиции на север и восток Сибири. Миддендорф впервые произвел измерения температуры мерзлого слоя в ряде пунктов, установил его мощность в северных районах, высказал предположения о происхождении мерзлоты и причинах ее широкого распространения в Сибири. Во второй половине XIX в. и начале XX в. мерзлота изучалась попутно с изыскательскими работами геологами и горными инженерами. В советские годы проводились серьезные специальные исследования многолетней мерзлоты М.И. Сумгиным, П.Ф. Швецовым, А.И. Поповым, И.Я. Барановым и многими другими учеными.

Область распространения многолетней мерзлоты в России занимает около 11 млн км 2 , что составляет почти 65% территории страны (см. рис.1).

Рис. 1.

Южная ее граница проходит по центральной части Кольского полуострова, пересекает Восточно-Европейскую равнину близ полярного круга, по Уралу отклоняется к югу почти до 60° с.ш., а вдоль Оби -- к северу до устья Северной Сосьвы, далее проходит по южному склону Сибирских Увалов к Енисею в районе Подкаменной Тунгуски. Здесь граница круто поворачивает к югу, проходит вдоль Енисея, идет по склонам Западного Саяна, Тувы и Алтая к границе с Казахстаном. На Дальнем Востоке граница мерзлоты идет от Амура к устью Селемджи (левого притока Зеи), затем по подножию гор левобережья Амура к его устью. Мерзлота отсутствует на Сахалине и в прибрежных районах южной половины Камчатки. Пятна мерзлоты встречаются южнее границы ее распространения в горах Сихотэ-Алиня и в высокогорьях Кавказа.

В пределах этой обширной территории условия развития мерзлоты не одинаковы. Северные и северо-восточные районы Сибири, острова азиатского сектора Арктики и северный остров Новой Земли заняты сплошной низкотемпературной многолетней мерзлотой . Южная ее граница проходит через северную часть Ямала, Гыданского полуострова к Дудинке на Елисее, затем к устью Вилюя, пересекает верховья Индигирки и Колымы и выходит к побережью Берингова моря южнее Анадыря. К северу от этой линии температура слоя многолетнемерзлых пород составляет -6...-12°С, а его мощность достигает 300-600 м и более. Южнее и западнее распространена мерзлота с островами таликов (талого грунта). Температура мерзлого слоя здесь выше (-2...-6°С), а мощность уменьшается до 50-300 м. Близ юго-западной окраины области распространения мерзлоты встречаются лишь отдельные пятна (острова) мерзлоты среди талого грунта. Температура мерзлого грунта близка к 0°С, а мощность менее 25-50 м. Это -- островная мерзлота .

В мерзлой толще концентрируются большие запасы воды в виде подземных льдов. Часть их образовалась одновременно с вмещающими породами (сингенетические льды), другая -- при замерзании воды в ранее накопившихся толщах (эпигенетические). Большая мощность многолетней мерзлоты, находки в ней хорошо сохранившихся мамонтов свидетельствуют о том, что многолетняя мерзлота -- продукт весьма продолжительного накопления холода в толщах горных пород. Подавляющее большинство исследователей считает ее реликтом ледниковых эпох. Современный климат на большей части территории распространения мерзлоты лишь способствует ее сохранению, поэтому малейшее нарушение природного равновесия ведет к ее деградации. Это необходимо учитывать при хозяйственном использовании территории, в пределах которой распространена мерзлота.

Многолетняя мерзлота оказывает влияние не только на подземные воды, режим и питание рек, распространение озер и болот, но и на многие другие компоненты природы, а также на хозяйственную деятельность человека. При разработке полезных ископаемых, прокладке дорог, строительстве, при проведении сельскохозяйственных работ необходимо тщательно изучать мерзлый грунт и не допускать его деградации.