Текст книги "Обычное в необычном"

Автор книги: Владимир Мезенцев

сообщить о нарушении

Текущая страница: 13 (всего у книги 22 страниц)

Биография озера

Знакомясь с биографией озер, видишь, сколь различны они по своему происхождению.

Около ста тысяч лет назад на Земле началось великое оледенение. Климат в северных областях становился все суровее и суровее. В горах Северной Европы появились ледники. Постепенно увеличиваясь, они сползали вниз, покрывали леса и степи. Там, где теперь находится Норвегия, образовалась огромная ледяная шапка. С каждым годом она росла и наступала все дальше на юг.

Во льдах погибали растения и животные. На огромных пространствах Европы и Азии образовалась ледяная пустыня. Слой льда в некоторых местах достигал толщины одного-двух километров!

Только через несколько десятков тысяч лет снова пришло тепло. Огромный ледяной панцирь, покрывший Северную Европу, начал таять. Однако южная его часть, спускавшаяся на территорию нашей страны со Скандинавского полуострова, довольно долго держалась на широте Ярославля, Калинина, Ленинграда. По следам, которые оставил здесь гигантский ледник, было установлено: он был тут еще около пятнадцати тысяч лет назад.

Прошло еще две-три тысячи лет, и весь ледяной покров Северо-Западной Европы растаял. Но отступавший ледник оставил свои следы – многочисленные озера у нас в стране: в Карелии, в Ленинградской, Псковской, Новгородской, Вологодской и других областях.

Таким же путем рождаются многие озера и в наше время. Бывает это в горах – там, где есть тающие ледники. Есть, однако, озера другого происхождения. Одни из них – остатки вод Мирового океана. К ним относится, например, Каспий. Когда-то, в далеком прошлом, это было настоящее море, соединявшееся с Черным и имевшее выход в океан.

Такого же происхождения и Аральское море. Его тоже по привычке называют морем. Между тем это самое настоящее теперь озеро, такое же, как, скажем, Байкал. У Байкала даже больше оснований называться морем, если исходить из его основных параметров. Длина Байкала равна расстоянию между Москвой и Ленинградом, а глубина его не идет ни в какое сравнение с глубиной Арала, к тому же в последние годы все больше мелеющего. Байкал – самое глубокое в мире озеро: одна тысяча шестьсот двадцать метров. А воды в нем больше, чем в Балтийском море.

Сибирский красавец Байкал стал ныне предметом пристального внимания ученых. Во-первых, потому что это озеро во многих отношениях уникальное. Во-вторых, оно таит в себе еще много загадок, начиная с вопроса о его происхождении и кончая населяющим его животным миром. В Байкале обитает около тысячи семисот видов живых организмов. Более половины из них можно найти лишь здесь, и нигде больше. Ученые предполагают, что Байкал – очень древнее озеро, существует оно около двадцати пяти миллионов лет.

Бывает, что озеро возникает как бы вдруг. Обычно это происходит вследствие каких-либо геологических катастроф. В 1911 году в горах Памира землетрясение образовало нерукотворную плотину в долине реки Мургаб. Прошло несколько лет, и здесь возникло огромное озеро площадью восемьдесят восемь квадратных километров и глубиной пятьсот пять метров.

На Кавказе есть красивое озеро Амткел. Год его рождения хорошо известен – 1891-й. Тогда в реку того же названия внезапно обрушился склон глубокого ущелья, образовался завал около ста пятидесяти метров высотой. Сначала новое озеро было непроточным, но постепенно вода промыла себе под завалом ход, и река вновь потекла по старому руслу.

Озера не только по-разному рождаются, но и по-разному живут. Многие из них, особенно крупные, получают воду от рек. Другие питаются подземными ключами. А есть и такие, что существуют за счет осадков – дождя и снега. По весне такие озера широко разливаются, а затем через два-три месяца снова принимают свои обычные очертания, съеживаясь иногда до размеров пруда или большой, по сути дела, лужи.

В Африке постоянно изменяет свой вид озеро Чад. Одно из крупнейших на Земле, оно очень мелководно – самая большая глубина не превышает семи метров. Вода здесь испаряется интенсивно, и очертания озера все время меняются. Когда-то Чад был в три раза больше, чем сейчас. В начале XX века озеро резко сократилось, а теперь снова увеличивается.

Необычна биография большого горного озера Иссык. Оно образовалось около восьми тысяч лет назад в горах Заилийского Алатау, когда расколовшаяся во время землетрясения гора перегородила реку Иссык. Живописные берега и бухты, голубой цвет воды, тянь-шаньские ели на берегах придавали ему особое очарование. Прошли тысячелетия, и так же неожиданно к озеру пришла смерть. Летом 1963 года его погубил сель.

Очевидцы рассказывали, что огромный двенадцатиметровый селевой поток вырвался из-за крутого поворота Жарсайского ущелья и обрушился в озеро. Гигантская волна пронеслась по его поверхности. Она достигла естественной плотины и откатилась назад. Тут же за первым валом надвинулся второй, затем третий. Последний и принес гибель озеру. Скалы, перегородившие когда-то путь древней реке, не выдержали водного тарана.

Уже через пять часов озера не существовало. Река снова, как и прежде, проложила себе дорогу по дну бывшего Иссыка. Три миллиона кубических метров камней, грязи, искромсанных деревьев вынес к озеру высокогорный сель. А возник он в результате бурного таяния снегов в районе ледника Жарсай.

Сначала талая вода скапливалась в котловине у границы ледника, а затем прорвалась в ущелье реки Жарсай. А тут на одном из поворотов еще раньше образовался высокий каменный завал. Стремительно прибывающая вода прорвала и его, и грязевой поток устремился к озеру Иссык, вырывая по дороге деревья, захватывая валуны, сокрушая гранитные скалы. В некоторых местах высота вала достигала сорока метров. Преграды появлялись на пути селя несколько раз. Вот почему он и обрушивался на озеро Иссык трижды.

А теперь перенесемся в Подмосковье и познакомимся с озером Долгое.

«В мае мы делали на озере промеры, – рассказывает геолог К. Флуг. – А в июне я познакомился с летчиком сельскохозяйственной авиации. Он производил опыление как раз в том районе.

– Интересно, как выглядит Долгое с воздуха. Оно на вашей трассе?

– Долгое? Нет этого озера, там теперь болото.

– Как это нет? Я в нем месяц назад купался.

Но летчик стоял на своем.

Недолго думая мы оседлали коней и поехали к озеру. Его действительно не было. Мы увидели лишь густые заросли какого-то растения, похожего на алоэ. В воздухе, подхваченные ветром, кружились белые осыпающиеся лепестки его цветов.

Как это озеро могло так быстро зарасти?

Солнце зашло. Мы развели костер и улеглись спать. А утром…

– Что за наваждение! Вот это маскировка! – Летчик даже рассердился.

Перед нами было чистое водное зеркало. Через прозрачный полутораметровый слой воды виднелось дно, сплошь заросшее зелеными кустиками.

Позднее я узнал, что растение это – телорез – поднимается на поверхность вод во время цветения. Тогда розетка листьев отрывается от корней и всплывает.

Происходит это потому, что в листьях и стеблях накапливается углекислый газ и растение становится легче воды. На солнце же телорез «утяжеляется» за счет накопления крахмала. К моменту окончания цветения и завязывания плода запасы крахмала уже настолько велики, что они тянут растение на дно.

Надо сказать, что «ныряние» телореза на этом не кончается. К осени количество углекислого газа в листьях и стеблях опять увеличивается, и растение снова всплывает. От материнского куста отделяются развившиеся к этому времени мелкие кустики. Позже, вновь накопив крахмал, они опускаются на дно зимовать.

Телорез часто встречается и на других озерах, но на Долгом, где его очень много, «ныряние» телореза особенно заметно».

Странствия Лобнора

В 70-х годах прошлого века знаменитый русский путешественник и географ Н.М. Пржевальский, пересекая пустыню Такла-Макан, занес на карту большое пресное озеро. Позднее в одной из своих книг он подробно описал его. И тут неожиданно среди ученых разгорелась полемика. По всем данным речь шла об озере Лобнор, известном еще ученым Древнего Китая, но оно должно быть соленым и, главное, находиться совсем не там, где его обозначил Пржевальский. Его обвинили даже в том, что он просто не был у озера.

В науке нередко бывает так, что правыми оказываются обе спорящие стороны. Да, Пржевальский видел то же самое озеро, которое знали древние ученые, но видел его совсем в другое время. А озеро это оказалось с «причудой»: оно перемещается по обширной впадине между двумя хребтами. При этом изменяются не только его очертания, но даже химический состав воды.

В Лобнор впадает река Тарим со своим притоком Кончедарьей. Летом, когда в горах тает снег, многоводный Тарим размывает на своем пути песчаные грунты пустыни и делится на десятки протоков. Куда идет основная масса воды, сказать обычно бывает трудно – путь ее часто меняется. Нередко река уходит в сторону от своих проторенных путей и вообще перестает снабжать Лобнор водой. И оно на этом месте исчезает. А Тарим находит в пустынной котловине новое подходящее место и создает новое озеро. Тут мы, по существу, имеем дело примерно с той же ситуацией, которая характерна для блуждающих рек.

В 1923 году Кончедарья пробила себе новое русло, оторвалась от Тарима. Воды в нем стало меньше, его низовья пересохли, и Лобнор Пржевальского исчез. Но не просто исчез, а возродился там, где он значился на древних картах. Через семь лет озеро протянулось здесь уже на сто километров в длину и на пятьдесят в ширину.

Прошло еще два десятка лет. Побывавшие в этих краях путешественники увидели… безводную пустыню. На месте огромного водоема белели пласты соли – в который раз Тарим со своей спутницей Кончедарьей покинул озеро на произвол судьбы.

В 1952 году в Лобнорской котловине снова появилась вода. «Лобнор возродился, но надолго ли? – писал тогда географ Э.М. Мурзаев. – Вероятнее всего, он умрет совсем. Это озеро представляет собой громадную испарительную чашу, где бесцельно расходуется ценная в условиях пустыни речная вода. Между тем… земледельцы Кашгарии могут шире использовать водные ресурсы Тарима и Кончедарьи и пустить их воды на орошение. А это скажется в низовьях рек, в пустыне, куда будет поступать все меньше воды в результате разбора ее в каналы».

Когда приходит старость

Время накладывает свою печать на «внешний вид» любого озера. Причем совсем необязательны для этого столетия, достаточно нескольких десятилетий или даже лет. Берега могут зарасти камышом и осокой, появляется извечный враг озера мох-торфяник. Потоки дождевой и талой воды, реки, речки и ручьи, впадающие в озеро, сносят сюда песок, глину, почву. Происходит ежегодный круговорот жизни – за лето разрастается озерная растительность, осенью она ложится на дно, отмирает. Озеро постепенно мелеет, заиливается, меняется его режим. К озеру приходит старость, оно превращается в болото.

Правда, болото образуется не только таким путем, но, пожалуй, этот наиболее распространенный. И болота, появившиеся на месте некогда глубокого озера, наиболее опасны своими трясинами.

Вот как описывает коварство болот известный русский писатель П.И. Мельников-Печерский:

«От тяжести идущего человека зыбун ходенем ходит, и вдруг иногда в двух, трех шагах фонтаном брызнет вода через едва заметную для глаза продушину. Тут ходить опасно, разом попадешь в болотную пучину и пропадешь не за денежку… Вот светится маленькая полынья на грязно-зеленой трясине. Что-то вроде колодца. Вода с берегами вровень. Это „окно“. Беда оступиться в это окно – там бездонная пропасть. Не в пример опасней окон „вадья“ – тоже открытая круглая полынья, но не в один десяток сажен ширины. Ее берега из топкого торфяного слоя, едва прикрывающего воду. Кто ступит на эту обманчивую почву, нет тому спасения. Вадья как раз засосет его в бездну.

Но страшней всего «чаруса». Окно, вадью издали можно заметить и обойти – чаруса незаметна. Выбравшись из глухого леса, где сухой валежник и гниющий буреломник высокими кострами навалены на сырой болотистой почве, путник вдруг, как бы по волшебному мановению, встречает перед собой цветущую поляну. Она так весело глядит на него, широко, раздольно расстилаясь среди красноствольных сосен и темнохвойных елей. Ровная, гладкая, она густо заросла сочной, свежей зеленью и усеяна крупными бирюзовыми незабудками, благоухающими белыми кувшинчиками, полевыми одаленями и ярко-желтыми купавками. Луговина так и манит к себе путника; сладко на ней отдохнуть усталому, притомленному, понежиться на душистой, ослепительно сверкающей изумрудной зелени! Но пропасть ему… если ступит он на эту заколдованную поляну. Изумрудная чаруса с ее красивыми, благоухающими цветами, с ее сочной, свежей зеленью – тонкий травяной ковер, раскинутый на поверхности бездонного озера…

У лесников чаруса слывет местом нечистым, заколдованным. Они рассказывают, что на тех чарусах по ночам бесовы огни горят, ровно свечи теплятся».

Конечно, и у болота есть свой век. Накапливая все больше и больше погибших растений, оно со временем превращается в торфяник. Как известно, гниение органических веществ может происходить только при доступе к ним кислорода воздуха. А во влажную глубину болота он не проникает, поэтому попавшие туда растения чернеют, обугливаются. Проходят сотни лет, и на месте болота образуется толстый слежавшийся слой таких обуглившихся растений – торф.

Он занял то место, где некогда было озеро, а затем топкое болото.

Необычное в обычном

Старайся дать уму как можно больше пищи.

Л.Н. Толстой

Странная жидкость

Опять вернемся к воде, к тому самому наиболее распространенному и ценному «ископаемому» нашей планеты, о котором мы уже говорили. Этот минерал со столь на первый взгляд простой химической формулой (строением) обладает отнюдь не простыми свойствами.

Обратите внимание: единицей измерения массы тел (мы привычно говорим – веса, что неверно) в системе СГС служит грамм. А чему равен этот грамм? Массе одного кубического сантиметра химически чистой воды при температуре около четырех градусов Цельсия, то есть при наибольшей плотности.

Долгое время была в употреблении внесистемная единица измерения теплоты – калория, опять-таки связанная с водой. Ею обозначали количество теплоты, необходимое для нагревания одного грамма химически чистой воды на один градус Цельсия. Да и сама температурная шкала, которую предложил в 1742 году шведский ученый Андерс Цельсий, основана на свойстве воды переходить из одного состояния в другое: лед тает при нуле градусов, вода кипит при ста градусах.

Существует в физике такое понятие, как теплоемкость. От нее зависит, сколько теплоты надо подвести к тому или иному телу, чтобы его нагреть до какой-то температуры. Так вот, оказывается, что у воды самая большая теплоемкость – очень важное свойство этой удивительной жидкости. Оно играет огромную роль во всех атмосферных процессах на нашей планете (о техническом использовании этого свойства воды нечего уж и говорить, достаточно привести всего два примера: систему охлаждения в двигателях внутреннего сгорания и систему центрального отопления в наших домах).

В теплое время года океаны поглощают огромное количество солнечной энергии, но вода в океанах и морях остается прохладной (а по песку, бывает, босыми ногами не ступишь – обожжешься).

Осенью все наоборот: воздух уже остыл, и моря начинают отдавать ему запасенное впрок тепло. Другими словами, океаны и моря – это гигантский естественный теплообменник, благодаря которому в обширных приморских районах климат мягче, чем на материке. Летом у моря не так жарко, а зимой не так холодно. Этот естественный теплообменник во многом определяет всю погоду на земном шаре.

Весна… Пасмурные дни сменились солнечными, весело зазвенела капель, побежали ручьи, снег быстро темнеет и в конце концов совсем исчезает. Бывает весна бурная, бывает затяжная, но все равно на то, чтобы сошел снег, требуется какое-то время. А теперь представьте себе, что снег (это, как мы знаем, та же вода, только находящаяся в твердой фазе) имел бы иную теплоту плавления, чем он имеет на самом деле. Значительно, к примеру, меньшую. Что бы тогда было? Что ни весна, то катастрофический паводок! Снег сходил бы невероятно быстро, а если его за зиму выпало много, то последствия такого быстрого таяния были бы ужасными.

Утверждение, что моря и океаны – это естественный теплообменник, во многом определяющий погоду на Земле, верное, но далеко не полное. И вот почему. Мировой океан не только теплообменник, но еще большую роль он играет, пожалуй, в формировании погоды как гигантский испаритель.

Кроме теплоемкости и теплоты плавления (для льда и снега), вода имеет еще одну очень важную физическую характеристику – теплоту кипения, или теплоту парообразования. Каждый день и час с поверхности суши, рек, озер, морей и океанов под действием солнечного тепла испаряется в среднем не менее тысячи кубических километров воды. Тысяча кубических километров! На это уходит огромное количество тепла. Пары воды, в которых накоплено много тепла, уносятся ветром очень далеко от тех мест, где образовались, и там это тепло отдают. Что при этом происходит, мы уже говорили, когда обсуждали вопрос, как возникают условия для ливней.

Известно, при нагревании тела расширяются, при охлаждении сжимаются. Это справедливо и по отношению к жидкостям. Но если мы возьмем воду, то она и здесь ведет себя по-своему. При нагревании любой другой жидкости, кроме воды, ее плотность с повышением температуры уменьшается, объем жидкости по мере нагревания все время увеличивается. При охлаждении, наоборот, плотность будет неизменно возрастать.

Вода же наибольшую плотность имеет при четырех градусах тепла. Более горячая или более холодная вода – менее плотная. И хорошо, что так! Ведь если бы плотность воды увеличивалась по мере охлаждения, то зимой все водоемы промерзали бы до дна. Лед был бы тяжелее воды и, опускаясь на дно, вытеснял бы ее.

Ясно, что в промерзшем до дна водоеме жизнь была бы невозможна.

Однако «странность» воды все меняет. Плотность льда меньше плотности воды (самая плотная вода имеет температуру четыре градуса, а не ноль градусов). И он в воде не тонет, под ним же температура воды распределяется так: у самого льда – около нуля, ниже – около четырех градусов.

Охлаждаясь при наступлении холодов, на поверхности водоема вода становится более тяжелой и опускается вниз, а снизу поднимается более теплая и более легкая вода. Это движение прекращается, как только вся вода охладится до четырех градусов. Теперь уже верхний слой воды остывает дальше, остается наверху и превращается в лед. При этом ее объем резко увеличивается – примерно на одну десятую часть, что тоже далеко не безразлично природе.

Мы уже говорили о том, сколь большую роль играют вода и ветер в преображении лика Земли. Именно свойство воды увеличиваться в объеме при замерзании ведет к разрушению горных пород. Попадая в мельчайшие трещины скал и там замерзая, вода действует подобно взрывчатому веществу. Образующемуся льду тесно в небольших трещинах, и он разрушает камень.

Вода ко всему прочему – прекрасный еще растворитель. Каждый знает, что вкус ее зависит от источника. Вот из этого колодца, нередко говорим мы, вода вкусная, а из этого – нет. Дело, конечно, не в источнике, а в тех солях, которые растворены в воде. Наличие же солей в земле, их концентрация не везде одинаковы, отсюда и разный вкус воды. Не имеет вкуса и запаха только такая вода, которую мы называем химически чистой.

Благородные металлы потому были названы благородными, что их не всякая кислота может растворить. Так, золото растворяется лишь в смеси концентрированных кислот – азотной и соляной. Эту смесь издавна называют «царской водкой» (царем тут выступает именно золото – царь металлов). Все это абсолютно верно. И все-таки вода растворяет и золото! Не случайно же его находят в морской воде! Правда, извлекать его оттуда – занятие пока не очень-то перспективное, так как его там чрезвычайно мало. Серебро растворяется в воде чуть-чуть лучше, железо еще лучше – есть источники с большим содержанием железа. В некоторых подземных источниках вода содержит в себе более шестидесяти элементов таблицы Менделеева.

Вам доводилось наблюдать, как бегает по воде клоп-водомерка? А задумывались, как ей это удается? Почему водомерка не проваливается, как путник на тонком льду? Потому что сила, с которой она давит на поверхность воды, меньше силы так называемого поверхностного натяжения. Природа этого натяжения, согласно современным представлениям физической химии, определяется наличием взаимодействия между молекулами. Однако основу самого межмолекулярного взаимодействия составляют так называемые химические связи, благодаря которым атомы химических элементов объединяются в молекулы и кристаллы. Ученые считают, что многие свойства воды и льда обусловлены водородной связью, названной так потому, что главную роль в ней играет атом водорода.

Вероятно, всем довелось видеть, как космонавты во время телевизионной связи с ними показывали своеобразный «фокус»: выдавленные из туба капли воды никуда не падали, а спокойно плавали в воздухе. Суть же этого «фокуса» не просто в том, что капли никуда не падали, но и в том еще, что они принимали безупречную форму шара. Это, можно сказать, демонстрация явления поверхностного натяжения в натуральном виде: именно силы этого натяжения при отсутствии внешних воздействий стягивают каплю жидкости в шар. Стало быть, естественная форма капли – шар, а не та, что мы повседневно видим в земных условиях.

Мы говорим: химически чистая вода. Это значит, что она не содержит примесей. Н2 О, так сказать, в чистом виде. Однако под этой универсальной формулой скрывается разная вода. Давно уже установлено, что химические элементы имеют своих двойников – изотопы. Они отличаются от основного элемента лишь тем, что масса их атомов другая. Изотопы могут быть тяжелее или легче основного элемента. В химически чистой воде есть такая, молекулы которой состоят из изотопов водорода или кислорода. Чаще всего это тяжелая вода, в ней присутствует не водород, а его тяжелый собрат – дейтерий. У тяжелой воды, естественно, и плотность, и другие физические характеристики иные. Некоторые ученые считают, что вода, даже химически чистая, представляет собой смесь молекул разного сорта; простых и ассоциированных, объединенных в группы. Простая молекула – это всем известное Н2 О, ассоциированные (Н2 0)8 , (Н2 0)4 и (Н2 0)2 . Правда, такое строение воды экспериментально еще не доказано.

Похоже, что на изучении воды как химического соединения рано ставить точку.