Текст книги "Я познаю мир. Арктика и Антарктика"

Автор книги: Алексей Бочавер

Соавторы: Андрей Прокудин
сообщить о нарушении

Текущая страница: 5 (всего у книги 14 страниц)

Исландские геологи считают, что если откачивать из озера примерно 20 кубических метров воды в секунду, йокульхлаупов можно вообще избежать.

Гейзеры

Что такое гейзеры, которые мы упомянули в предыдущем разделе? Это – очень интересная разновидность источников подземных вод. Источники такие бывают разными.

Например, очень часто горные породы, слагающие верхние слои земной коры, различаются по своей способности пропускать сквозь себя воду. Так, песок с легкостью пропускает ее: расстояния между отдельными песчинками достаточно велики, чтобы вода могла спокойно протекать по ним. А вот частички глины при намокании разбухают, и трещинки между ними закупориваются. И даже чуть–чуть намокшая глина уже служит для воды непреодолимым препятствием. Пески и похожие на них породы называют водоносными, а такие, как глина, – водоупорными. При этом те и другие обычно чередуются в земной коре, образуя своего рода слоеный пирог. Вода, выпадающая на поверхность Земли в виде атмосферных осадков, частью стекает в реки, а частью просачивается вглубь. И ясно, что если уже на поверхности она встретит водоупорную породу, то просочиться ей че удастся – придется течь по поверхности. Но если ей встретятся пески или похожие на них породы, она впитается в них. И будет стекать все глубже (притяжение Земли!), до тех пор пока не наткнется на водоупор. И образует над ним водоносный пласт (или, как говорят геологи, горизонт).

Что дальше? Если вода накапливается на большой глубине, она может образовать пласт, который сохранится нетронутым в течение целых столетий или даже тысячелетий. Но если она накапливается вблизи поверхности, то до водоносного горизонта могут добраться русла рек или овраги. Тогда вода из подземного водоносного горизонта начнет вытекать, образуя источники. Их легко обнаружить, плавая в реке, по температуре воды: речная вода прогревается солнцем и становится более или менее теплой, а вода из–под земли – холодная. А еще до таких горизонтов легко добираются люди: вырыв яму, доходящую до водоносного горизонта, они получают доступ к воде из него, которая начинает в этой яме накапливаться. Это – колодец, и строить их люди научились давным–давно. И колодцы, и источники в реках и оврагах имеют важное общее сво 'ство – вода из них вытекает без напора, только под действием притяжения Земли. Бывают и другие – напорные – источники.

В том случае, когда водоносный пласт расположен не горизонтально, а изогнут, смят в складки, содержащаяся в нем вода, стремясь (опять–таки под действием земного притяжения) стечь поглубже, начинает давить сверху на нижележащие порции). Испытывая давление, вода из нижних частей такого пласта, готова вырваться из него даже вертикально вверх – конечно, если давление внутри пласта мощнее, чем сила тяжести. Так, если мы сожмем в руках пластиковую бутылку с водой, мы можем заставить воду выплеснуться – надо только нажать с достаточной силой. Впервые такие источники были обнаружены во Франции, в провинции Артуа (по–латыни – Artesium), где уже в XII веке был построен первый в Европе фонтанирующий колодец. В честь него такие источники называют артезианскими. Даже если расположены они совсем не во Франции, а, например, в Москве (которая немалую часть питьевой воды получает из–под земли).

Гейзер

И напорные, и безнапорные источники – обычно холодные. Но если они находятся вблизи действующих вулканов, то вода в подземных водоносных горизонтах может встретиться с горячим газом или паром, вырывающимся сквозь трещины земной коры из глубин планеты. Вода при этом к агревается, и источники становятся горячими (их называют термальными). Иногда (например, на Камчатке) горячие подземные воды используют для отопления домов.

А среди термальных источников встречаются гейзеры – фонтанирующие источники. Только их фонтанирование связано не с давлением воды внутри пластов подземных вод, а с давлением пара, который образуется под действием вулканического тепла.

Если трещинки в горных породах, по которым перетекает с места на место вода, имеют подходящую форму, то в них может скопиться пар, который начнет давить на воду. И если это давление окажется достаточно большим, оно сможет заставить воду выплеснуться из–под земли. Иногда такие фонтаны достигают высоты десятков метров. Подобно йокульхлауиам, они дег ствуюг периодически. Пар вырывается наружу вместе с водой, и давление падает. Гейзер замирает. Но если трещина не разрушилась при выбросе, процесс начинается сначала. Вода накапливается, нагревается, превращается в пар. Происходит следующий выброс.

Гейзер, так же, как и йокульхлауп, – исландское слово. Но сами гейзеры есть во многих районах Земли – на Камчатке, где их около сотни, в США – в Йеллоустоуне, в Новой Зеландии и других странах. Поетому и слово это перешло во многие языки.

Оазисы и острова антарктики

Все мы представляем себе оазисы в жарких пустынях: ручей, пальмы, караван верблюдов. А что такое антарктический оазис? Вряд ли он выглядит так же! В 1938 году англичанин А. Стефансон впервые назвал оазисом свободный ото льда участок антарктической суши. Темные скалы среди ледяных пустынь, кое–где покрытые мхом и лишайниками, синеющие в углублениях озера – действительно отчасти напоминают оазисы жарких стран. Открыли их, конечно, гораздо раньше – уже первые экспедиции Роберта Скотта и других исследователей столкнулись с довольно крупными свободными ото льда каменистыми пространствами. Они есть на Земле Королевы Виктории, Земле Королевы Мери, а особенно много их – на Антарктическом полуострове и окружающих его островах. Это неудивительно, ведь полуостров – самая северная и потому самая теплая часть материка.

Оазисы и острова Антарктики

Об их происхождении высказывались разнообразные догадки. В 1947 году американский летчик Бангер, пролетая над Землей Королевы Мэри, увидел внизу многочисленные скалы и озера и сумел приводниться на одно из них (он летел на «летающей лодке» – гидросамолете, на шасси которого установлены не колеса или лыжи, а поплавки).

Термометра у летчиков не было, и им показалось, что вода в озере гораздо теплее морской. И родилась гипотеза о том, что оазис Бангера (как его назвали) создан подземным теплом. Может быть – подземным угольным пожаром, может быть – распадом радиоактивных веществ, а может – потоком тепла сквозь разломы земной коры. Все это похоже на правду: известен угольны] г пожар, продолжающийся уже несколько сотен лет в недрах гор Таджикистана, известны остатки природного «атомного реактора» в Южной Африке (он возник из–за очень высокой концентрации урановых руд, но за прошедшие миллионы лет успел «выгореть»). Известно и то, что сквозь разломы проходит большое количество тепла из мантии Земли – большее, чем сквозь сплошную кору; например, полыньи во льдах Байкала повторяют рисунок разломов на его дне – вероятно, это связано с тем, что лед над ними тоньше, чем на других участках.

И оазисы начали изучать не «на бегу», а построив исследовательские станции, такие, как «Новолазаревская». Ее с( здали в 1661 году в оазисе Ширмахера, названном в честь немецкого пилота, участника экспедиции 1938 года, открывшей горную страну на Земле Королевы Мод. Первые же измерения показали, что никакого потока тепла из глубин планеты здесь нет. Как же удается оазисам сдерживать льды?

Антарктида – очень холодное место. Но солнечного света сюда приходит больше, чем в Арктику (ведь на лето Южного полушария приходится момент, когда Земля проходит в космосе через перигелий, самую близкую к Солнцу точку своей орбиты). Однако почти весь свет отражается от поверхности льда. А вот темная поверхность скал, оказавшихся достаточно высокими, чтобы выглядывать из–под ледника (в Арктике такие скалы называют нунатаками), отражает его плохо. И нагревается – иногда до двадцати и даже тридцати градусов тепла. Прогретая скала сохраняет это тепло. Именно оно и поддерживает существование оазиса.

Это явление влияет и на атмосферу. Над теплыми скалами нагревается и воздух. Нагревшись, он устремляется вверх. Там он остывает, и в нем начинается конденсация водяного пара, рождаются кучевые о£ иачка. Появляются они обычно около полудня, а к вечеру исчезают.

Но тепловое влияние оазиса распространяется не только вверх (а метеорологи установили, что ощущается оно до высоты около одного километра), но и в стороны. Льды вокруг оазисов тают намного интенсивнее, чем вдали от них.

На самих скалах начинают идти своеобразные процессы. Например, попеременное нагревание и охлаждение поверхности приводит к тому, что от камней отслаиваются верхние слои. Скала начинает шелушиться, и ровные, будто искусственно вырубленные пластинки устилают вершины и склоны холмов. Это явление называют десквамацией.

Идет и разрушение скал другого типа. Твердые как камень ледяные кристаллы переносятся ветрами и разрушают поверхность настоящих камней. Возникают ямки – ячейки, похожие на поверхность пчелиных сот. В ямках скапливается вода, которая, то замерзая, то оттаивая, продолжает формирование ячеек. Похожее ячеистое выветривание есть и в жарких пустынях – только там роль кристалликов играют песчинки. Продолжающееся выветривание образует поразительно затейливые формы, напоминающие кружева, чаши, фигурки людей и животных.

Выветривание

Встречаются здесь и разнообразные полезные ископаемые – уголь, железные руды, графит и многое другое. Например, мрамор. Глыба его, добытая из месторождения Марблпойнт, была вывезена в Новую Зеландию и использована для постамента памятника Р. Скотту.

Но добывать здесь что–либо, конечно, очень дорого. И полезные ископаемые Антарктиды, даже уже известные, остаются нетронутыми .

А другая земля Антарктики – ее острова? 14 декабря 1772 года экспедиция капитана Джеймса Кука, направившегося на поиски южных земель, впервые в истории мореплавания пересекла Южный полярный круг. Но суда «Адвенчур» и «Резолюшн» не смогли пробиться глубже в полярные воды и отст/пили, направляясь к Таити, но временно: в июле Кук отдал приказ о новом «наступлении».

Капитан «Адвенчур» Фюрно, войдя в пролив Кука, высадил на берег отряд, который подвергся нападению каннибалов и был уничтожен. Потеряв людей, Фюрно был вынужден вернуться. «Я решил отказаться от бесцельной мести людоедам и как можно скорее покинуть эту мрачную землю. На следующий день мы снялись с якоря...», – докладывал он позднее Адмиралтейству.

А Джеймс Кук на «Резолюшн» продолжал наступление на южные земли. 30 января 1774 года он достиг 1Т0' ю.ш., установив рекорд, продержавшийся по л столетия. С наблюдательного пункта на верхушке мачты были видны уходящие в облака вершины гор размером со Швейцарские Альпы (это были горы Колер, высотой превышающие четыре с половиной километра, на побережье Земли Меэри Бэрд). Но болезнь капитана заставила корабль вернуться. Март англичане провели на острове Пасхи, апрель – на Таити. И снова на юг!

В июле на карту были нанесены острова Новые Гебриды, в сентябре – Новая Каледония. Вторично был открыт обнаруженный в 1675 году испанцем Антонио де ла Роше остров Святого Петра, которому Кук дал имя Новая Георгия. И впервые была открыта громадная группа скованных льдом островов, которую в честь главы Британского Адмиралтейства назвали Южны ми Сандвичевыми островами.

Потом были экспедиции Беллинсгаузена и Лазарева, и многих других.

Что же такое – острова Антарктики? Так же, как и в Арктике, среди них есть осколки литосферяых плит, а есть и более молодые вулканы, выросшие над разломами земной коры. Похожи они и ландшафтами: здесь холодно, и почва почти не возникает; скалы скованы вечным морозом. Так же, как, например, на Земле Франца–Иосифа.

Самые известные из вулканов – Террор и Эребус, образующие вместе с Бирдом остров Росса. Все они – действующие, но первые – высокие, поднимающиеся надо льдами, а Бирд покрыт мощным льдом. У его южного подножия образуются гейзеры.

Берега Северного Ледовитого океана принадлежат к двум основным типам. Эрозионные берега характеризуются разрушением береговой линии и отступанием ее в сторону материка (эрозия – это собирательное название для множества процессов, приводящих к разрушению горных пород). И аккумулятивные – те, в пределах которых обломочный материал (песок и галька) накапливается, и берег наступает в сторону моря.

И те и другие можно разделить на многочисленные семейства, каждое из которых отличается тем, какие процессы участвуют в образовании берега, и тем, из чего состоят берега.

Важно не забывать, что Земля имеет длинную историю, и любой участок ее поверхности – тоже. Например, берега Северного Ледовитого океана почти всюду поднимаются со скоростью до двух сантиметров в год. Связано это явление с тем, что ледники, приходившие сюда во время ледниковых периодов, своей массой прогнули земную кору. Затем, когда льды растаяли, земная кора начала разгибаться, подобно тому, как разгибаются рессоры автомобиля, из которого вышли пассажиры. И это определило облик многих участков берега.

Кроме того, с оледенениями связаны колебания количества воды в океане. Во времена великих оледенений уровень океана был значительно ниже современного, ведь вода была заморожена и находилась не в океане, а в ледниках. Когда ледники растаяли, уровень океана поднялся. Наступление воды на сушу, так же как и ее отступление, тоже влияют на облик берегов.

Немалые участки берегово! линии образованы дельтами впадающих в океан крупных рек (например, Лены).

Самый распространенный тип арктических берегов – термоабразионный. Термоабразия (от греческого thermos – теплый и латинского abrasio – соскабливание, соскребывание) заключается в том, что теплые воды океана растапливают мерзлоту, и частицы грунта, скреплявшиеся льдом, как клеем, рассыпаются. Она развивается там, где берег сложен не скальными, а мерзлыми'осадочными породами и много мелких частиц поступает в океан. Этот процесс довольно быстро (со скоростью до полутора–двух десятков метров за год) уничтожает участки берега и даже целые острова, даже довольно крупные.

Клиф

Берега, сложенные скальными породами, разрушаются действием прибоя. Такие берега называют абразионными.

И у тех и у других есть береговой уступ, или к лиф (от англ. cliff – крутой обрыв), образующийся при разрушении прибоем высоких морских берегов; он отступает в сторону суши при разрушении берега. К нему прилегает терраса, выбитая прибоем у основания клифа – бенч (от английского bench).

Частицы, попадающие в воду при разрушении берега, иногда переносятся течениями вдоль берега. Встретив на своем пути какое–нибудь препятствие, они скапливаются, образуя пляжи, мели, иногда – примыкающие к берегу гряды (косы). Такие берега относятся к аккумулятивным.

Интересная разновидность берегов в Арктике – фиордовые берега. Фиорды (или фьорды, от норвежского fjord) – это узкие и глубокие морские заливы с высокими и крутыми скалистыми берегами, возникшие при затоплении речных долин. Обычны фиорды для Скандинавии. В России самый крупный из них – Кольский залив. Глубина его превышает 300 метров. Иногда фиорды образуют не заливы, а проливы – между островами или островом и материком. Например, пролив Маточкин Шар. Длина его больше 100 километров, высокие и крутые берега всюду несут следы ледниковой обработки (ледник оставляет за собой борозды на скалах).

Фиордовые берега

Кроме фиордовых, широко распространены фиардовые берега. Фиарды (или фьерды, от шведского fjard) – это мелководные заливы с невысокими, но крутыми скалистыми берегами, изобилующие шхерами (лудами). Самый большой фиард в российской Арктике – Таймырская губа, в который впадает река Нижняя Таймыра.

Много в Арктике ледяных берегов. Например, на архипелаге Шпицберген или на юго–восточном берегу острова Северо–Восточная Земля (здесь находится огромная ледяная береговая стена длиной почти 200 километров и высотой до ста метров). Больше полутысячи километров таких берегов и в Гренландии. Здесь стены ледяного берега грандиозны, они достигают в высоту 300 метров.

Еще один тип берегов (ваттовые берега) мы уже упоминали: его формируют приливы и отливы вместе со сгонами и нагонами. Встречаются они на побережье Белого и Карского морей.

Берега Антарктиды устроены проще. Хотя их протяженность больше 30 тысяч километров, на 9/10 – это гигантские ледяные обрывы шельфовых и материковых ледников, отличающихся от арктических лишь размерами. И меньше чем 1/10 часть образуют выходы скальных пород, часто вулканических – на Антарктическом полуострове, на Земле Мэри Бэрд и в некоторых других местах.

Ледяные берега

Вода и воздух полярных районов

Океан – вода и дно

О том, как выглядит поверхность материков, мы знаем, а вот что прячется на дне океана? Его образует земная кора океанического типа, сравнительно тонкая, простая и молодая. В рельефе дна Северного Ледовитого океана чередуются подводные хребты Ломоносова, Менделеева, Альфа, Гаккёля; эти и другие поднятия делят Арктический бассейн на глубокие котловины – Нансена, Амундсена, Макарова, Подводников, Канадскую и другие. Самое крупное из поднятий – хребет Ломоносова. Он возвышается над ложем котловин больше чем на 3,5 тысячи метров. Минимальная глубина океана над ним – 954 метра.

Северный Ледовитый океан – самый маленький из океанов, его площадь (14,75 миллиона квадратных километров) составляет всего около 4% от площади Мирового океана. Почти вся его акватория лежит за Полярным кругом и покрыта льдами. Поэтому, собственно, и выделили его в отдельный океан. Не будь льдов, он считался бы скорее всего частью Атлантики.

Он не только невелик, но и мелок. Средняя глубина Северного Ледовитого океана (1 225 м) меньше глубины других океанов. Почти 3/4 его находится в пределах подводных окраин материков – шельфа (от английского shelf – полка, уступ). Они относительно мелководны» имеют почти ровную поверхность и незначительные уклоны. Ширина шельфа местами достигает почти 1,5 тысяч километров (районы Новосибирских островов, Канадского Арктического архипелага). Отчасти поэтому здесь так много островов: на мелководье подводному поднятию легче стать островом, чем на большой глубине. А максимальная глубина океана – 5 527 м – в точке с координатами 79°11’с.ш., 20°42"в.д.

Рельеф дна Арктического бассейна 1 – Канадская котловина,2 – котловина Макарова, 3 – хребет Менделеева,4 – котловина Подводников, 5 – котловина Амундсена, 6 – хребет Ломоносова, 7 – хребет Гаккеля,8 – котловина Нансена

Кроме, широкого шельфа, на дне океана есть крутой материковый склон – громадный обрыв, где шельф заканчивается и начинается дно Арктического бассейна – центральной глубоководной области океана. Оно не ровное: здесь есть гигантские подводные хребты.

Так выглядит та гигантская чаша, в которой собрались воды Северного Ледовитого океана.

Объем этих вод – чуть больше 18 миллионов кубических километров. Ледовитый – самыд маленький из океанов Земли. Основную массу воды приносят сюда из Атлантики Северо–Атлантическое, Западно–Шпицбергеновское и другие течения.. Теплые атлантические воды поднимают температуру воздуха в окрестностях Северного полюса на 8–10°С по сравнению с расположенными на 200 километров южнее Новосибирскими островами.

Еще примерно 30 тысяч кубических километров воды приходит в Северный Ледовитый океан из Тихого (через Берингов пролив). Около 5 тысяч кубических километров приносят реки, впадающие в океан. Реки большие (например, Обь и Енисей), а воды пресные. И попадает их в океан втрое больше, чем в р ругие. Пресные воды замерзают при температуре 0°С, соленая вода морей замерзает при более низкой температуре. Поэтому реки ускоряют процесс образования льдов, а течения выносят льды, переполняющие котловину океана, за его пределы.

Поскольку вода поступает в океан из различных источников, ее температура и соленость – разные в разных частях океана. Случаются поэтому резкие контрасты температуры и солености вод в верхних слоях. Теплые и более соленые атлантические воды сталкиваются с холодными и менее солеными арктическими. В местах такого столкновения появляются гидрологические фронты – вытянутые зоны на границах водных масс, имеющих разные температуры и солености.

На этих фронтах происходят резкие изменения погоды, часты туманы. Здесь же появляются большие скопления питательных веществ, а потому – планктона, рыбы и морского зверя. Здешние фронты – самые протяженные и устойчивые во всем Мировом океане.

Озоновые дыры

Наблюдения за составом воздуха проводятся давно, уже не первое десятилетие. И по мере того, как появляются новые способы и методы наблюдений, мы узнаем все больше нового, интересного и часто – важного. В частности, наблюдения со спутников показали, что с конца 1970–х годов над Антарктидой происходит постоянно нарастающее утончение озонового слоя. Потери происходят обычно весной, потом частично восстанавливаются, но составляют за сентябрь–октябрь около 70%! Большая часть озона теряется на высотах от 12 до 30 километров. Эти потери и назвали озоновой дырой. .

По поводу причин ее возникновения шли жаркие споры. Может быть, воздушные течения в атмосфере приводят к тому, что озон уносится вверх и в стороны? Похоже, что дело не в этом: по наблюдениям за многими составными частями воздуха удалось определить, что воздух ведет себя не так; наоборот, он приходит сверху, где озона много.

Изображение озоновой дыры

Может, соединения азота вступали с озоном в химические реакции и разрушали его, присоединяя к себе? Тоже, видимо, нет – таких соединений становится меньше вместе с озоном, а должно было бы становиться больше.

Наиболее же вероятно, что к разрушению озона причастен хлор. Сам по себе хлор – тяжелый и ядовитый газ зеленого цвета. Но, несмотря на ядовитость, он довольно широко используется людьми (для дезинфекции воды, например). Но с озоном взаимодействует не сам хлор, а его соединения, тоже газы, но искусственного происхождения. Они использовались (а кое–где продолжают использоваться) в холодильниках и аэрозольных баллончиках.

Попадая в атмосферу, они постепенно уходят в верхние ее слои. Там ультрафиолетовое излучение Солнца разрывает их на части, хлор высвобождается. Он–то и взаимодействует с озоном.

При этом на большой высоте (около 20 километров) образуются облака, имеющие длину до 100 километров. Они светятся, переливаясь подобно морским раковинам. За это исследователи назвали их перламутровыми. Кроме них в полярных районах Земли обнаружили и другие облака. Одни – состоящие не из чистой воды, а из азотной кислоты. А другие похожи на перламутровые, но не переливаются. Все вместе их стали называть полярными стратосферными облаками.

И оказалось, что все эти облака вместе с хлором участвуют в процессе утонынения озонового слоя. Поэтому дыры и появляются над полюсами – там хлору помогают облака.

Хотя и без облаков хлорсодержащих веществ выбрасывается в процессе деятельности людей столько, что их оказывается достаточно для образования дыр над крупными промышленными центрами, например такими, как Москва. Но нет худа без добра: та же промышленность выбрасывает в воздух тучи пыли, которые отражают солнечный свет и не дают ультрафиолету пробиться к Земле.

Что ожидает людей в связи с появлением озоновых дыр? Пока – ничего хорошего. Хлорсодержащие вещества в холодильниках и баллончиках стали заменять на безобидные, но сколько старых холодильников продолжает работать! А кроме того, такие же газы выделяются из пенопласта, из некоторых растворителей и других веществ. И хотя в 1987 году многие развитые страны договорились сократить производство таких веществ, пока их попадает в атмосферу более, чем достаточно. А каков будет результат? Неизвестно.

Парниковый эффект

Не один лишь озон обладает специфическими и зачастую важными свойствами. Таков и углекислый газ, хорошо знакомый нам по пузырькам в газированной воде.

Одно из его свойств заключается в том, что он с легкостью пропускает сквозь себя солнечный свет, но не пропускает тепла. Поэтому Солнце беспрепятственно освещает и нагревает поверхность Земли. Но когда нагревшаяся Земля начинает остывать (как любое другое горячее тело), углекислый газ не позволяет теплу уходить от нее в космос, и оно остается на планете.

Практически то же самое происходит в парниках (теплицах). Только роль углекислого газа здесь играет стекло или полиэтиленовая пленка, которыми закрыт парник. Сквозь них тоже проходит свет, нагревая грядки внутри теплицы. А вот остыть им трудно – тепло задерживается внутри. Поэтому действие углекислого газа и называют парниковым эффектом.

Сейчас в нашем воздухе очень немного углекислого газа – гораздо меньше, чем 1%. Но если бы его не было вообще, средняя температура на Земле была бы ниже примерно на 25°С. Температура на экваторе (там, где сейчас растут джунгли!) опустилась бы практически до 0°С. А в Подмосковье температура поднималась бы выше нуля только на несколько недель в середине лета – только мхи и лишайники способны выжить в таком климате.

Круговорот углекислого газа

А вот на Венере (похожей на Землю и размерами, и тем, что у нее есть атмосфера) углекислого газа много. И парниковый эффект очень силен. К тому же Венера ближе, чем Земля, к Солнцу, и солнечного света на нее попадает больше. В результате температура поверхности Венеры очень высокая – до 400°С. А уже при 100°С закипает вода! Понятно, что существам, похожим на земные, здесь не выжить (за исключением, может быть, некоторых микроорганизмов).

Таким образом, рост и таяние ледников могут оказаться связаны с количеством углекислого газа в воздухе. А оно и в самом деле меняется. Когда углекислого газа много и на Земле тепло, в морях начинают бурно размножаться мелкие морские организмы – им очень комфортно в теплом климате. И каждый такой организм строит свой скелет или панцирь, забирая для этого некоторые вещества из окружающей среды – морской воды. Особенно много, в этой воде растворенного углекислого газа. Чем больше организмов – тем больше углекислого газа они забирают. А когда они умирают, газ не выделяется обратно – он уже превращен ими в другое вещество, которое вместе с их останками падает на дно и превращается в известняк.

Углекислого газа в атмосфере становится меньше, на Земле холодает, начинается очередное оледенение. Обитатели теплых морей погибают, и потребление газа уменьшается. Постепенно его становится все больше, и на планете опять становится теплее. Оледенение сменяется межледниковьем. И все начинается сначала.

Откуда же попадает в атмосферу Земли углекислый газ? Его в очень больших количествах выбрасывают при извержениях вулканы.

Часть его приходит, вероятно, из глубоких недр, а часть захватывается вулканическими породами из тех самых известняков, которые образовались на дне морей и океанов. Таким образом, на нашей планете действует круговорот углекислого газа, и в зависимости от того, сколько его в данное время находится в воздухе, на Земле либо царствует холод, либо становится тепло. Иногда – даже гораздо теплее, чем в настоящее время.

Вода в воздухе и воздух в воде

Среди газов, составляющих атмосферу Земли, немало водяного пара – около 13 тысяч кубических километров. Это примерно стотысячная доля всех водных запасов Земли.

В отличие от других газов, входящих в состав атмосферы, содержание водяного пара в ней постоянно меняется от долей до четырех процентов.

Молекулы жидкости всегда находятся в движении и некоторым из них – самым быстрым – удается прорвать поверхность жидкости и уйти в воздух, превратившись в пар. С повышением температуры в жидкости становится все больше быстрых молекул, и жидкость испаряется интенсивнее. Когда температура понижается – то есть скорости молекул уменьшаются – испарение замедляется. Поэтому количество водяного пара в воздухе зависит от температуры водоема и от величины его поверхности.

Одновременно с испарением происходит и обратный процесс – возвращение молекул пара в воду (конденсация). Если количества уходящих и приходящих молекул оказываются равными, говорят, что пар стал насыщенным. Понятно, что эти количества зависят от температуры (чем ниже температура, тем меньше средняя скорость молекул, тем меньше их оказывается способно вырваться из воды) и от давления (чем выше давление воздуха, тем труднее молекулам перебраться в него из воды). При этом в воздухе не может содержаться пара больше, чем в состоянии насыщенности при данной температуре и данном давлении. Если каким–нибудь образом такой излишек все же образуется, часть пара немедленно конденсируется, превращаясь в капельки воды. Это явление хорошо известно всем нам – утренняя роса образуется потому, что в предрассветные часы растения охлаждены сильнее, чем почва. Из–за этого для достижения насыщенности возле них достаточно меньшего количества пара, чем имеется в воздухе. Излишек и превращается. в росу. Поэтому температуру, при которой – при определенном давлении – пар становится насыщенным, называют точкой росы. Если же пара в воздухе мало – излишка нет, соответственно не выпадает роса.

Конденсация пара

Точно так же объясняется запотевание очков или фотоаппаратов, если внести их с мороза в теплое помещение. И запотевание окон в автобусах или троллейбусах. И еще – образование облаков.

Если воздух, в котором всегда содержится некоторое количество водяного пара, остывает (например, поднимаясь вверх), и при этом проходит точку росы – в нем происходит конденсация пара и образуются облака. Этот процесс легко наблюдать, глядя на пролетающий самолет с реактивным двигателем. Не всегда, но очень часто вырывающийся из его сопла горячий воздух моментально охлаждается. Происходит конденсация, и за самолетом появляется облачный след.

А в воде океана содержится немало растворенных газов. Они поступают в океан из атмосферы, выделяются при химических и биологических процессах (гниении, дыхании и т.д.), при подводных извержениях вулканов.

Важнейшие из них – кислород, углекислый газ, азот и сероводород. Количество их зависит от температуры воды – чем она прохладнее, тем больше растворенного вещества может содержать. Поэтому весной и летом газов в воде меньше, чем осенью и зимой. А в арктических и антарктических водах – больше, чем в водах низких широт. Поэтому здесь много планктона, а за ним сюда приплывают те, кто им питается, – рыбы и другие существа (например, киты). А за ними – рыбоеды (пингвины, дельфины и другие птицы и животные).

Кислород выделяют водоросли, а некоторое его количество захватывается из воздуха. Углекислый газ поступает из атмосферы и из земной коры, образуется при дыхании обитателей океана и при разложении органических веществ.