Текст книги "Я познаю мир. Арктика и Антарктика"

Автор книги: Алексей Бочавер

Соавторы: Андрей Прокудин
сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 14 страниц)

А за линиями тропиков оно не бывает в зените вообще никогда,

И над обоим и полюсами Земли солнце даже в середине полярного дня находится очень далеко от зенита, располагаясь низко над горизонтом. И греет очень слабо даже в середине лета, не говоря уже о зиме. Именно поэтому здесь всегда, даже летом, так холодно.

День + ночь = год?

Итак, в тот день (22 июня), когда солнце стоит в зените над тропиком Рака, его лучи почти «не достают» до земной поверхности на Южном полярном круге. Они «проскальзывают» в небе над головой наблюдателя: Солнце лишь наполовину «высовывается» из–за линии горизонта, но не поднимается над ней. В Южном полушарии – середина зимы, на южном полярном круге – полярная ночь, дляшаяся целые сутки. А если мы находимся за полярным кругом, то есть между ним и Южным полюсом, то полярная ночь уже наступила, и день летнего солнцестояния – ее середина. При этом чем ближе к полюсу, тем дольше она длится.

Н$ самом полюсе – целых полгода. В Северном полушарии наоборот, этот день – середина полярного дня, и на Северном пот лярном круге солнце целые сутки не опускается за горизонт (хотя вплотную к нему подходит). Через полгода картина меняется на обратную.

А если мы находимся не. на полярном круге и тем более не за ним, а ближе к экватору? Полярного дня или полярной ночи здесь не бывает. Но в середине лета наступает время, когда солнце прячется за горизонт совсем ненадолго, и чем ближе мы к полярному кругу, тем короче этот отрезок времени. То есть день еще не i олярный, круглосуточный, но уже очень длинный. А поскольку день и ночь для нас – не только астрономические понятия (связанные с тем, где – выше или ниже горизонта находится Солнцев, но еще и время сна и бодрствования, то существует в обиходе понятие «белые ночи». Это – астрономический день, но время спать. Поэтому – ночь. Таковы, например, знаменитые Санкт–Петербургские белые ночи. Есть они, конечно, везде – в близких к полярным кругам ра онах обоих полушарий.

А еще для полярников, месяцами не видящих солнца, очень важны сумерки – темное, но и не светлое время суток, время перехода от дня к ночи и наоборот. Их существование связано с тем, что даже тогда, когда солнце уже опустилось за горизонт, его лучи все еще видны в небе над головой, хотя и не касаются уже земной поверхности. Но продолжают освещать ее.

И только тогда, когда кончаются сумерки, исчезают последние солнечные лучи и темно становится по–настоящему. Й если говорить о полярной ночи без сумерек, то бывает она на довольно ограниченной территории – в кругах радиусом примерно 600 километров с центрами в точках географических полюсов.

Времена года – зима, зима, зима...

Итак, во время полярной ночи солнца не видно. Но вот наступает полярный день. Солнце – сутками над головой! Почему же не становится жарко?

В самом деле, взять, к примеру Антарктиду. Воздух чистый, никакие пылинки не задерживают солнечный свет. Кроме того, поверхность антарктических ледников располагается высоко над уровнем моря, и значит воздуха над головой не так уж много, и он тоже не мешает солнцу светить.

И оно светит так, что без техдных очков нельзя выходить – ослепнешь (к счастью, временно). Кожа обгорает, как на пляже; губы трескаются. Люди, работающие на открытом воздухе (трактористы, строители), прячут лица за марлевыми повязками, а губы смазывают губной помадой.

И что же? Светит, но не греет? Да! Потому что здесь очень много снега и льда, а они отражают до 90 процентов падающего на них света. И остаются холодными. А отраженный солнечный свет отправляется за пределы Земли. И холодно по–прежнему. Хотя, конечно, не так, как зимой.

Отражение света

В окрестностях станции «Восток», вблизи Южного полюса, 21 июля 1983 года (напомним, что июль в Южном полушарии – месяц зимний, ночной) была измерена самая низкая на планете температура –89,2°С! Но вполне можно ожидать и понижения до 90 и более чем –90°С. А средние температуры в центре материка меняются от –60°С до –70°С зимой и от –30°С до –50°С летом.

Здесь почти всегда ясная погода, и осадков выпадает всего тридцать–пятьдесят миллиметров в год (это десять–пятнадцать сантиметров снега). Примерно столько же, сколько в Сахаре. Конечно, дождей здесь не бывает, только снег.

Чем дальше от центра, ближе к побережьям, тем мягче становится климат. Количество осадков возрастает до 200–400 миллиметров за год (а на северо–западе Антарктического полуострова даже до 600–700 миллиметров в год. Конечно, это тоже по большей части снег (полтора–два метра). И температуры здесь гораздо выше – зимой, в июле, от –8 до –15°С, а летом, в январе, – +1–2°С. Иногда даже +10 – +12°С!

Что же касается Арктики, то здесь тоже не жарко. Но все же гораздо теплее. И виною тому обилие воды. Мы уже говорили о том, что вода и нагревается, и остывает медленнее, чем суша. А потому не дает температуре воздуха меняться слишком резко. Кроме того, теплые течения добавляют водам Ледовитого океана немалое количество тепла.

И в результате картина такова. Средние температуры зимних месяцев – около –30–20°С, летних – от 0 до +3°С (хотя на острове Рудольфа отмечалась температура до –53°С, а в Гренландии – до –65°С с лишним). А средняя температура поверхностных вод океана – –1,7°С, и большая его часть весь год покрыта льдом.

Годовое количество осадков – около 200 миллиметров (на западе больше, на востоке – меньше). Снег не тает около трехсот дней в году.

Для определения направлений на Земле чаще всего пользуются компасом – магнитной стрелкой, вращающейся на вертикальной оси. Его использование основано на интересной особенности Земли: она обладает магнитным полем.

Что такое поле, понять не просто, хотя ощутить его присутствие может всякий. Например, любое тело, имеющее массу, создает вокруг себя поле силы тяжести (его называют еще гравитационным). Его невозможно увидеть или пощупать рукой, но, подпрыгнув или подбросив вверх что–нибудь, мы тут же обнаружим его существование – Земля притянет к себе и нас, и подброшенный нами предмет.

Так же и с магнитным полем. Оно тоже невидимо, но если мы возьмем пару тел, обладающих магнитными свойствами (небольшой магнит и, например, гвоздь или пару магнитов), мы незамедлительно обнаружим магнитное поле: наши магниты начнут либо притягиваться, либо отталкиваться друг от друга – в зависимости от того, какими сторонами приблизить их один к другому. Можно и увидеть нечто, относящееся к магнитному полю. Для этого надо взять немного маленьких частиц, обладающих магнитными свойствами (например, опилок, которые получаются при обработке куска железа напильником или ножовкой), насыпать их на тонкий листок бумаги, а с другой стороны листка поднести магнит. Частицы вздрогнут, почувствовав его приближение. И если заставить частицы подрагивать на листке, потряхивая его, – для того, чтобы им легче было сменить свое положение на какое–нибудь другое, – мы увидим, что они расположатся не беспорядочно, как они сделали бы это в отсутствие магнита, а образуют некоторый рисунок, совершенно не похожий на случайный. Можно перемешать их и повторить опыт – рисунок снова воспроизведется. Каким он будет, зависит от формы магнита, который мы используем: у прямоугольного – один рисунок, у кольцеобразного – другой.

Опыт, с опилками

В любом случае частицы выстроятся вдоль некоторых линий, которые называют силовыми линиями. Магнитное поле Земли примерно такое же, как если бы в центре планеты находился мощный прямоугольный магнит, расположенный под небольшим углом к оси ее вращения (то есть именно таков рисунок силовых линий ее магнитного поля).

У магнита любой формы есть два разных конца, которые называют полюсами. Если мы сдвигаем магниты одинаковыми полюсами, они отталкиваются один от другого, а если разными – они притягиваются. Магнитные полюса, так же как географические полюса Земли, называют северным и южным. Поскольку Земля – магнит, у нее тоже есть магнитные полюса. И в современную эпоху магнитные полюса планеты располагаются недалеко от географических. Их координаты 77°с.ш., 102°з.д. и 65°ю.ш., 139°в.д. И магнитная стрелка компаса показывает именно на них, а не на географические полюса.

Мы сказали «в современную эпоху», и это важно, потому что магнитные полюса умеют мигрировать, перемещаться (указанные координаты относятся к 1985 году). Миграции полюсов обычно невелики, но время от времени – не особенно часто (раз в несколько миллионов лет) – они меняются местами.

Как об этом узнали? Когда застывают изверженные вулканом расплавленные горные породы, содержащие вещества, обладающие магнитными свойствами – железо или никель, то частички минералов, содержащих эти элементы, ориентируются в пространстве подобно маленьким стрелкам компаса. Порода застывает, и частички уже не могут изменить свою ориентацию. Исследуя такие частицы, геологи установили, что, во–первых, магнитное поле Земли существовало уже 3,5 миллиарда лет назад, а во–вторых, что за эти годы оно много раз меняло свою полярность на противоположную.

То, что магнитные и географические полюса в наше время располагаются близко друг от друга – замечательно. Компас очень простой прибор, и уже в древности им научились пользоваться для определения направлений. Но вот вблизи полюсов им пользоваться нельзя – ведь он показывает не на географические север и юг, и чем ближе мы к географическим полюсам, тем больше будет ошибка магнитного компаса. А если мы окажемся на линии, проходящей через географический и магнитный полюса между тем и другим, то компас вообще начнет показывать север (или юг) в противоположном от истинного направлении.

Полярные сияния

С магнитными полюсами Земли связаны не только поведение стрелки компаса, но и полярные сияния – оптические явления в верхних слоях атмосферы, свечение разреженного воздуха на высотах от 60 до 1.000 километров красного, желтого, зеленого и других цветов. Полярные сияния имеют вид дуг, лучей, корон, занавесей и наблюдаются в высоких широтах обоих полушарий (причем на всех долготах, хотя и с разной интенсивностью). Длятся они от нескольких минут до нескольких суток и возникают в любое время года, но видны – подобно звездам – только на ночном небосводе. Иногда – очень редко – они видны не только в приполярных, но даже и в тропических районах Земли.

Мрак полярной ночи ослабляется ими настолько, что порой становится светло,как при полной луне. Как уже было сказано, иногда при полярном сиянии можно даже читать.

Полярные сияния

Возникает оно при взаимодействии космических частиц и магнитного поля Земли. Потоки этих частиц, подобно металлическим частицам на листе, выстраиваются между полюсами в соответствии с расположением силовых линий магнитного поля, и их сгущения приходятся на приполярные районы. Как маленькие снаряды, эти частицы ударяют по частицам газов, составляющих земную атмосферу и заставляют их светиться.

Конечно, о природе сияний люди узнали совсем недавно – о космических и подобных им частицах ничего не было известно еще в первой трети XX века.

А до того они давали пищу многочисленным легендам. В Европе в средние века их считали предвестниками эпидемий чумы; впрочем, чума в те годы обрушивалась на европейцев так часто, что ее предвестниками люди ' склонны были считать едва ли не все, что угодно, например появление кометы.

Племенам северных германцев сияния представлялись щитами валькирий, а австралийским аборигенам – танцами богов. На Цейлоне их воспринимали как послания Будды. А некоторые эскимосские племена считали, что это души умерших перебрасываются черепом моржа.

Влияют ли полярные сияния на нашу жизнь как–нибудь еще, кроме как украшая ее (или пугая нас)? Если да, то мы об этом . пока ничего не знаем. Но то, что они красивы – это несомненно.

Луна

А Луна здесь при чем? Что до нее Арктике или Антарктике? Какая между ними может быть связь?

Луна – единственный спутник Земли. Диаметр ее чуть меньше трех с половиной тысяч километров. Вращается она вокруг Земли на расстоянии около 400 тысяч километров.

При этом скорости и направления ее вращения вокруг оси и вокруг планеты одинаковы, и поэтому она повернута к Земле всегда одной и той же стороной.

С вращением Земли вокруг Солнца и Луны вокруг Земли связано образование приливной волны. Между Землей, Солнцем и Луной существуют силы взаимного притяжения. На земных материках влияние этих сил почти не заметно (например, в окрестностях Москвы они приподнимают поверхность приблизительно на 40 см). Но в океане, где силы сцепления между частицами значительно меньше, они образуют мощные приливные волны. Эти волны представляют собой выступы на водной поверхности, перемещающиеся вслед за Луной и Солнцем. В зависимости от взаимного расположения всех трех небесных тел солнечные и лунные приливы могут складываться, или происходить в разное время, или гасить друг друга.

На стороне Земли, противоположной той, которая обращена к Луне или Солнцу, также возникают приливные волны. Причина их образования в том, что здесь притяжение Луны и Солнца минимально. И поэтому центробежные силы, «отгоняющие» воду от центра вращающейся планеты в стороны, здесь оказываются достаточно сильны для того, чтобы образовать « антиприлив ».

Между приливными волнами возникают области, откуда вода оттекает в приливные волны. Здесь – зоны отлива, то есть низкого стояния воды. Эти зоны, как и приливные волны, перемещаются по поверхности планеты.

Таким образом, силы притяжения Луны и Солнца формируют в океане Земли приливные волны.

Большая высота прилива характерна для Норвегии и ’ренландии (один – два метра), южной части Баренцева моря (до двух метров) и в особенности для Белого моря, где она достигает максимальной величины в Мезенской губе – десять метров. Далее на восток высота прилива быстро убывает, вдоль большей части сибирского и канадского побережий она меньше полуметра, но в море Баффина – уже три – пять метров, в Гудзоновом заливе – от полуметра на восточном до четырех с половиной метров на западном берегу. Наибольшая высота прилива в арктических водах отмечена на южном побережье Баффиновой Земли (11–12 м).?????Приливы и отливы вместе со сгонами и нагонами (так называют ветры, дующие в сторону океана или, наоборот, материка; эффект таких ветров очень похож на действие приливов и отливов) формируют особый тип берегов. Его называют ваттовым (от голландского wadden – прибрежные отмели). Здесь обычны то затопляемые, то осушаемые низменные прибрежные полосы морского дна (осушки). Они часты в Арктике, где много пологих берегов, на которых накапливаются ил и мелкий песок. Осушки растут в высоту и ширину до тех пор, пока не окажутся практически незаливаемыми. На севере России их часто называют лайдами. Встречаются они на побережье Белого и Карского морей.

Приливы и отливы

В Антарктике, с обычными для нее ледяными берегами, приливы и отливы (высота их невелика; в море Дэвиса, например, по наблюдениям Второй антарктической экспедиции, она составляет 1–2 метра) способствуют обламыванию краев ледников, спустившихся в море, – образованию айсбергов.

Ледники

Наверное, льды – это самое важное, что роднит Арктику с Антарктикой. Можно не обратить внимания на полярные дни и ночи – для этого надо пробыть в приполярье достаточно долго. Можно не увидеть полярных сияний или обитателей здешних мест. Но миновать льды, стерегущие подступы к обеим полярным областям Земли, – нельзя. Они встретят вас, хотите вы того или нет. Поэтому о них – наш следующий раздел.

Мы живем в необычно теплую для нашей планеты эпоху. Однако во многих районах Земли находят крупные валуны из горных пород, совершенно не похожих на местные (их и называют – эрратические, от латинского erraticus – блуждающие), а также большие массы рыхлых (то есть не успевших сцементироваться, а значит – довольно молодых) пород, имеющих несколько особенностей. Они состоят из смеси глины с более крупными частицами и с камнями, размеры которых достигают зачастую нескольких метров. При этом они не могут быть отложениями рек: когда река переносит обломки горных пород с места на место, поток воды имеет разную скорость и силу в разных местах и поэтому сортирует переносимый материал. Там, где течение было мощным, накапливаются самые крупные обломки, там, где оно было слабым – мелкие (глинистые) частицы.

Не могут они быть и отложениями ветров: не бывает (к счастью!) на Земле ветра, переносящего многотонные камни на тысячи километров. Больше всего они оказались похожими на ледниковые отложения – морены. Однако, откуда взяться морене, например, в Подмосковье ?

Лет двести назад ответ на этот вопрос был таким – это отложения Всемирного потопа. Но еще в XVI веке Леонардо да Винчи понял, что не все формы рельефа можно истолковать с позиций Библии. А с конца XVIII века, начиная с трудов Джеймса Геттона, все больше сторонников приобретала теория о временах, когда ледники распространялись далеко от полярных районов – великих оледенениях, или ледниковых периодах. Сегодня эта теория доказана многочисленными наблюдениями и исследованиями в разных концах планеты, и спорить остается лишь о количестве оледенений, их длительности и причинах, но не о самом их существовании.

Леонардо да Винчи

Всего лишь 18 тысяч лет назад большая часть Северного полушария была покрыта льдом: огромные материковые ледниковые покровы Северной Америки, Скандинавии и Западной Сибири распространялись в умеренные широты, а в горах небольшие ледники существовали даже в тропиках (не на таких гиган тах, как Килиманджаро, где ледники есть и сейчас, а на невысоких горных массивах). Гренландский и Антарктический ледяные покровы, сохранившиеся до настоящего времени, имели большую толщину (а она и сейчас составляет несколько километров!) и занимали гораздо большую площадь. В те времена ледниковый лед покрывал почти треть суши земного шара. Влияние похолодания выходило далеко за пределы ледников: климат резко отличался от современного, а температуры морских вод были гораздо ниже.

Площадь вечной (правильнее, конечно, говорить многолетней) мерзлоты расширялась, а плавучие льды занимали около половины площади Мирового океана. Если бы Землю в это время посетили разумные существа, она наверняка получила бы имя «Ледяной планеты». Такая география была свойственна Земле по крайней мере четырежды только за последний – четвертичный – период ее существования (а некоторые исследователи насчитывают до семнадцати оледенений за последние 2 миллиона лет).

При этом последняя ледниковая эпоха была не самой грандиозной: около 100 тысяч лет назад лед сковывал до 45 миллионов квадратных километров суши.

География, подобная современной, оказывается для нашей планеты сугубо временным состоянием. Ведь оледенения продолжались примерно по 100 тысяч лет каждое, а потепления – менее 20 тысяч лет. Даже в настоящее время, довольно теплое, ледники занимают около 15 миллионов квадратных километров, больше чем десятую часть суши. Вечная мерзлота широким поясом протягивается через Северную Америку и Евразию.

В Северном Ледовитом океане зимой льдом покрыты около 12 миллионов квадратных километров, а в океанах Южного полушария – больше 20 миллионов квадратных километров.

Почему меняется климат

Отчего же начинаются на Земле ледниковые периоды? Для того, чтобы на планете началось оледенение, должно произойти похолодание – такое, чтобы снег, а не дождь, стал одним из основных видов осадков на всей Земле и чтобы, выпав зимой, он не успевал растаять за лето. Кроме того, этого снега должно выпадать много – достаточно для обеспечения роста ледников.

Оба условия кажутся простыми. Но что приводит к похолоданию?

Причины могут быть разными.

1. Движение материков. Континенты, подобно плотам на воде, перемещают зя по поверхности Земли. Оказываясь в полярных или приполярных районах (как Антарктида), материки попадают в суровые, благоприятные для образования ледников условия. Правда осадков в полярном климате мало, но температуры достаточно низки.

2. Перемещения географических полюсов. Возможно, что материк мог попасть в полярные условия, не двигаясь, – они сами к нему «приходили»: ведь вместе с полюсами по поверхности планеты «путешествовали» и природные зоны.

3. Рост гор. Когда горы растут, значительные массивы суши могут оказаться достаточно высоко, выше снеговой линии (чем выше мы поднимаемся над поверхностью земли, тем холоднее вокруг; и мы можем достичь такой высоты, выше которой снега не тают; ее и называют снеговой линией. Образуются горные ледники, это приводит к похолоданию не только в горах, но к за их пределами, появляются ледники подножий. Температура падает еще ниже, ледники вырастают и так далее. В самом деле, за последние один–два миллиона лет Альпы поднялись более чем на две тысячи метров, Гималаи – на три тысячи.

4. Изменения в атмосфере. Состав атмосферы влияет на климат. Углекислый газ создает парниковый эффект – и чем больше его в атмосфере, тем теплее на планете, а чем меньше – тем холоднее. Поэтому возможна следующая связь событий. В теплых условиях возрастает численность микроскопических обитателей океанов. Их постепенное умирание приводит к накоплению на дне осадков, в которых на долгое время «консервируются» очень большие количества углекислого газа (он входит в состав тех веществ, из которых эти организмы строят свои панцири и скелеты). И температура на планете понижается, – начинается оледенение.Возможно еще влияние запыленности атмосферы (например, из–за выброса большого количества вулканического пепла или пыли, поднятой ударом метеорита).

5. Изменения в океанах. Океаны влияют на климат многими способами. Один из них – хранение тепла и его перераспределение по планете океаническими течениями. Движения материков могут привести к тому, что приток теплых вод в приполярные районы уменьшится настолько, что они сильно охладятся. Примерно так произошло С Беринговым проливом, соединяющим Северный Ледовитый океан с Тихим – он почти закрыт (а были периоды, когда он был закрыт совсем или открыт шире, чем сейчас). Перемешивание воды в Северном Ледовитом океане затруднено, и почти весь он покрыт плавающими льдами.

6. Астрономические изменения. Может быть, похолодания связаны с уменьшением количества солнечного тепла, приходящего на Землю. Причины этого могут быта связаны с колебаниями солнечной активности. Но могут – и с колебаниями пространственного взаиморасположения Земли и Солнца. Известны расчеты югославского геофизика М. Миланковича, в 1920–х годах проанализировавшего изменения солнечной радиации в зависимости от изменений в системе Земля–Солнце. Они цикличны, и циклы их примерно совпадают с цикличностью оледенений. На сегодняшний день эта гипотеза наиболее обоснована.

А что за время сейчас? Оледенение, межледниковье или что–нибудь третье – например, послеледниковье, и ледники больше не станут наступать? Трудно сказать. Известно, например, что около 200 лет назад достиг максимума и постепенно ослабевает малый ледниковый период – эпоха похолодания, проявившаяся не только в Европе (и выгнавшая викингов из гренландских поселений), но и в других районах Земли. Вплоть до 1930–ых годов ледовые условия Арктики были настолько тяжелыми, что все попытки пробиться на север на кораблях оканчивались неудачей (вспомним трагически закончившийся в 1912 году поход к Северному полюсу экспедиции старшего лез гтенанта Георгия Яковлевича Седова на корабле «Святой великомученник Фока»). А позже площадь, занимаемая многолетними арктическими льдами, сократилась приблизительно на миллион квадратных километров!

Г. Я. Седов

И впервые в истории мореплавания небольшое деревянное судно «Николай Книпович» обогнуло с севера Землю Франца–Иосифа, пароход «Сибиряков» – Северную Землю. В 1938 году ледокол «Ермак» в районе Новосибирских островов прошел до 83°05' с.ш. – а в 1901 году он не смог добраться даже до северной оконечности Новой Земли.

В 1960–х годах началось новое похолодание, и льды разрослись на 0,8 миллиона квадратных километров. В 1970–х годах произошло новое потепление.

Но эти колебания несравнимы по масштабам с великими оледенениями и разделяющими их межледниковьями. Так что вопрос о будущем климата Земли пока открыт. Может быть, победит парниковый эффект, и наступит небывалое потепление? А может сильнее окажется растущая запыленность атмосферы, и нас ждет похолодание?

Что такое лед

Лед – самая распространенная горная порода в Солнечной системе. Марс, Юпитер, Сатурн, Уран содержат огромные массы льда, а некоторые спутники планет сложены из него почти целиком. Например, галилеевы спутники Юпитера (Ио, Европа, Ганимед и Каллисто) состоят из льда примерно на 70–90%. Головы комет также представляют собой, как правило, ледяные глыбы.

Как образуется лед в межзвездном пространстве и в Солнечной системе, до конца неясно. Среди существующих на этот счет точек зрения немало весьма любопытных – например о покрытой льдом планете Фаэтон, некогда существовавшей между орбитами Марса и Юпитера, а затем расколовшеся на множество частей; о случайном прилете в пределы Солнечной системы ледяных тел из межзвездных пространств; о ледяном спутнике Земли, упавшем на Землю около 20 тысяч лет назад и вызвавшем Всемирный потоп (известный из легенд и преданий). Во всяком случае, и в наши дни на Землю падают ледяные метеориты.

Ледяное тело из лежзв> здных пространств

Льда на Земле не так много, как на Юпитере, но и не так мало, как на Марсе: больше десятой части суши занято многолетними льдами, а пятая часть всей планеты ежегодно покрыта снегом.

Важно при этом, что самая обычная и привычная нам вода обладает удивительным и редким свойством. Так же, как и многие другие вещества, вода при понижении температуры переходит из газообразного состояния (водяной пар) в жидкое, а затем – ив твердое (лед).

Но в отличие от большинства других веществ, вода при замерзании не уменьшается, а увеличивается в объеме. Поэтому плотность льда меньше плотности воды, и он способен плавать в воде. Если бы не это, в первую же холодную зиму водоемы Земли промерзли бы до дна (лед тонул бы, а на поверхности образовывались бы новые порции, которые тонули бы в свою очередь). Мало кто из обитателей Земли выжил бы в таких условиях.

Частички воды, превращаясь в лед, могут, соединяться между собой разными способами и образовывать разные льды. Это похоже на поведение частичек углерода, которые тоже соединяются между собой по–разному, в зависимости от того, в каких условиях (при какой температуре и каком давлении) им приходится это делать. В итоге из одного и того же вещества – углерода – получается либо графит (мы хорошо знаем его по стержням в простых карандашах), мягкий, разрушающийся даже при соприкосновении с бумагой, либо алмаз – самый твердый из земных минералов, используемый в стеклорезах, сверлах и других инструментах. Разными бывают и льды.

В начале XX века немецкий ученый Г. Тамман открыл, а американский физик П. Бриджмен исследовал явление полиморфизма (многоформенности) льда. Оказалось, что существует около десяти разновидностей льда, и тот, с которым мы сталкиваемся в природе, – лишь одна из многих модификаций (ее называют лед–1).

Все другие льды тяжелее воды и отличаются от обычного многими свойствами. Лед–VI возникает при очень высоком давлении и тает при температуре 80°С (а не 0°С, как лед–1), а лед–VII выдерживает нагрев почти до 200°С. Похоже, что он иногда образуется при очень высоком давлении, которое возникает вблизи работающих турбин гидроэлектростанций, и из–за своей высокой твердости приводит к авариям. А в условиях, похожих на космические, был получен лед, в 2–2,5 раза плотнее всех других. Его свойства пока почти не известны.

Но и привычный нам лед–1 бывает разным. Лед, образующийся в атмосфере, отличается от льда, образующегося на поверхности суши или океана, – но главным образом не строением, а присутствием примесей. Например, в морских льдах есть частички солей, а в подземных – частички горных пород.

Льды и ледники

Ледниками называют скопления льда, но не любые, а те, что образуются на поверхности планеты без вмешательства человека (то есть морозильные, камеры ледниками не считаются).

И рождением своим, и смертью ледники обязаны свойству воды, отличающему ее от большинства других веществ: способности в обычных земных условиях пребывать в трех разных состояниях (жидком, твердом и газообразном).

С этим свойством связан круговорот воды в природе. Главные процессы этого круговорота – испарение воды (из водоемов); перемещение паров в атмосфере; их конденсация (то есть превращение из пара в жидкую воду); выпадение на поверхность Земли в виде различных осадков (дождя, снега, града и т.д.) и стекание воды с континентов в океаны. Энергией эти процессы обеспечивают Солнце и сила тяжести.

Если температуры воздуха достаточно низки, выпавший снег не успевает растаять даже за лето (возникают так называемые снежники–перелетки, то есть сугробы, переживающие лето, «перелетовывающие»). Снег в них оказывается погребенным под всё более мощными толщами свежевыпавшего снега. Давление вышележащих слоев, а также периодическое замерзание и оттаивание воды, просачивающейся на глубину, приводит к тому, что он превращается в фирн (от немецкого Firn – прошлогодний, старый) – крупнозернистый уплотненный лед.

Он состоит из связанных между собою ледяных крупинок и представляет собой промежуточное между снегом и льдом состояние воды. Через некоторое время строение его меняется, границы между зернами исчезают, и он превращается в массивный, сплошной ледниковые лед. Возникают ледники – естественные, природные скопления льда.

У всякого ледника (если только это и элый ледник, а не кусочек или остаток – типа айсберга есть область питания, где условия таковы, что скорость образования льда превышает скорость его расхода (расход льда – это его исчезновение; обычно – таяние, испарение и разрушение например, обламывание айсбергов).

Соотношение прихода и расхода льда – баланс ледника – зависит от температуры и влажности воздуха и многих других факторов. Баланс может быть положительным: приход больше расхода. Тогда ледник растет в области питания. При этом происходит следующее: во–первых, ледник начинает выстужать все, что его окружает – и воздух, и землю. И зона его питания вырастает (а следом подрастает сам ледник). А во–вторых, лед, если его накапливается достаточно много, начинает ползти в разные стороны. И опять–таки увеличивает свою область питания.