Ледяные миры. Ледники России: список и фото

— подвижные скопления льда на поверхности суши — образуются там, где в течение года выпадает больше снега, чем успевает растаять. Выпавший снег постепенно уплотняется и превращается в фирн (зернистый непрозрачный лед), а затем в глетчерный лед (плотный прозрачный голубоватый).

Лед обладает способностью под влиянием силы тяжести перемещаться (течь) со скоростью от нескольких метров до 200 км в год. Она возрастает при достижении температуры, близкой к температуре плавления (-1 — -2°С) и большом давлении. Еще одно свойство льда - движение льда. Ледники движутся медленно, от 20 до 80 см в сутки, или 100-300 м в год в горных странах. Полярные ледники (Гренландия, Антарктида) движутся еще медленнее — от 3 до 30 см в сутки (10-130 м в год). Лед движется быстрее летом и днем, медленнее зимой и ночью. Третье свойство льда — способность его кусков к замерзанию, приводящее к исчезновению трещин.

В леднике выделяют области питания и стока. В области питания снег, накапливаясь, образует лед; в области стока происходят таяние ледника и его разгрузка механическим путем (отрывы, обвалы, сползание в морс). Понижение нижнего края ледника может измениться, оно наступает или отступает.

Ледники покрывают площадь 16,3 млн км, что составляет почти 11 % суши. Распространение ледников по широтам и континентам видно из данных, приведенных в табл. 1 и 2.

Покровные и горные ледники

На суше ледники бывают материковыми (покровными) и горными.

Покровные ледники имеют значительную мощность и занимают большую площадь. Пример материкового (покровного) оледенения — ледяной покров Антарктиды. Его мощность достигает 4 км при средней толщине 1,5 км.

Покровные ледники составляют 98,5 % площади современного оледенения. Они имеют плоско-выпуклую форму в виде куполов или щитов, поэтому и называются ледяными щитами.

Движение льда в покровных ледниках направлено по уклону поверхности ледника — от центра к периферии. От края этих ледников постоянно откалываются огромные глыбы льда — айсберги, сидящие на мели или свободно плавающие.

Горные ледники отличаются значительно меньшими размерами и многообразием форм. Они расположены на вершинах гор, занимают долины и понижения на склонах гор. Горные ледники имеются на всех широтах: от экватора до полярных островов, но вот высота снеговой границы в горах зависит от распространения тепла на Земле. Выше всего она в тропических широтах — 5,5-6 км, что связано с сухостью воздуха и малым количеством осадков.

Формы ледника предопределяются рельефом, но наибольшее распространение имеют долинные горные ледники. Самые крупные горные ледники находятся на Аляске и в Гималаях, Гиндукуше, на Памире и Тянь-Шане.

Горные ледники подразделяют на три группы: ледники вершин, ледники склонов и ледники долин (простой долинный ледник состоит из одного потока и сложно-долинный ледник, образующийся из нескольких долинных потоков).

Промежуточное положение между горными и покровными ледниками занимают горно-покровные ледники. Одни из них образуются при слиянии у подножия гор расширенных концовгорных ледников с самостоятельными областями питания, другие — когда ледники переполняют долины, перетекают через перевалы, образуя сплошной покров.

Таблица 1. Распространение ледников по широтам (по В. М. Котлякову)

Таблица 2. Площадь и объем современного оледенения континентов и частей света (по В. М. Котлякову)

В ледниках законсервировано большое количество пресной воды. Частично она расходуется на питание рек (от интенсивности таяния ледников зависит водоносность горных рек).

Известно, что ледники - это такое скопление льда, которое медленно движется по земной поверхности. Иногда движение прекращается, и образуется мертвое скопление. Некоторые глыбы способны проходить многие десятки, сотни километров по океанам, морям, вглубь суши.

Существует несколько видов ледников: покровы материкового типа, ледниковые шапки, долинные ледники, предгорные. Покровные образования занимают около двух процентов площади ледовых образований, а все остальное - это материковые виды.

Образование ледников

Что же такое ледники и где они встречаются? Есть множество факторов, которые оказывают влияние на образование ледника. Хоть это и длительный процесс, но от рельефа и климата зависит, будет ли поверхность Земли покрыта ледовым образованием или же нет.

Так что такое ледник и что нужно для его формирования? Чтобы он начал образовываться, необходимы определенные условия:

1. Температура должна быть отрицательной на протяжении всего года.
2. Должны выпадать осадки в виде снега.
3. Ледник может образовываться на большой высоте: как известно, чем выше в гору, тем холоднее.
4. На образование льда оказывает влияние форма рельефа. К примеру, возникать ледники могут на равнинах, островах, на плоскогорье, плато.

Есть такие образования, которые сложно назвать горными ледниками - они покрывают целый континент. Это льды Антарктики и Гренландии, толщина которых достигает четырех километров. В Антарктиде имеются горы, заливы, котлованы и долины - все это покрыто толстые слоем льда. А остров Гренландия - это огромный ледник, который покрывает землю.

Ученые доказали, что такие ледники, как антарктические, существуют на Земле более 800 тысяч лет. Хоть и есть предположение, что льды покрыли континент миллионы лет тому назад, но пока что ученые установили, что лед здесь имеет возраст 800 тысяч лет. Но даже эта дата говорит о том, что в этой части планеты не было жизни на протяжении многих тысячелетий.

Классификация ледников

Есть несколько классификаций ледников, среди которых главным считается деление по морфологическому типу, а именно в зависимости от формы ледника. Есть каровые, висячие, долинные типы глыб. На некоторых участках льдов располагаются сразу несколько разновидностей. К примеру, можно встретить висячие и долинные разновидности.

Можно поделить глобально все скопления по морфологическому типу на горные ледники, покровные, переходные. Последние представляют собой что-то среднее между покровными и горными.

Горные виды

Горные разновидности имеют самые разные формы. Как и все виды скоплений льда, этот тип имеет свойство перемещаться: движение определяется уклоном рельефа и носит линейный характер. Если сравнивать этот вид образований с покровными по скорости движения, то горные намного быстрее.

У горных ледников сильно выраженная область питания, транзита и таяния. Питание минерала происходит за счет снега и водяного пара, лавин, переносов снега во время метели. При движении, льды часто спускаются в зону таяния: высокогорные леса, луга. На этих территориях скопление обламывается и может упасть в пропасть, интенсивно начинает таять.

Самым крупным горным образованием считается ледник Ламберта, расположенный в Восточной Антарктиде, длиной 450 километра. Он начинается на севере в долине Международного Геофизического года и входит в шельф Эймери. Еще длинными ледниками являются образования на Аляске - это Беринг и Хаббард.

Горно-покровные разновидности

Мы рассмотрели в общем, что такое ледники. При определении же понятия горно-покровного типа сразу хочется обратить внимание, что это образование смешанного типа. Впервые они были выделены в отдельный вид В. Котляровым. Ледниковые образования предгорий состоят из нескольких потоков, имеющих разные типы питания. У подножий гор, в зоне предгорий, они сливаются в единую дельту. Представителем такого образования является ледник Маласпина, расположенный на юге Аляски.

Ледники-плато

При переполнении межгорных долин, в моменты перетекания через низкие хребты, образуются ледники-плато. А что такое ледники в географии? Определение понятия "плато" звучит следующим образом - это не что иное, как огромные цепочки островов, сливающихся между собой и возникающих на месте хребтов.

Образования в виде плато встречаются на краях Антарктиды, Гренландии.

Покровные ледники

Покровные виды представлены огромными щитами Антарктиды, площадь которых достигает четырнадцати тысяч квадратных километров, и образованиями Гренландии, площадь которых - 1.8 млн км 2 . У этих ледников плоско-выпуклая форма, не зависящая от рельефа. Питание образований происходит за счет снега и водяных паров, присутствующих на поверхности ледника.

Покровные ледники перемещаются: для них характерно радиальное перемещение, от центра к периферии, которое не зависит от подледного ложа, где главным образом происходит обламывание концов. Отсоединенные части остаются на плаву.

Ученые долгое время пытаются выяснить, что такое ледники и как они образуются. В результате изучения удалось установить, что гренландское образование проморожено до самого основания, причем нижние слои смерзлись со скальным ложем. В Антарктиде связь между платформами и поверхностью земли более сложная. Ученым удалось установить, что в центральной части образований подо льдами есть озера. Они располагаются на глубине трех и более километров. По мнению известного ученого В. Котлярова, природа этих озер может быть двоякой: они могут оказывать влияние на таяние льдов из-за внутриземного тепла. Не исключается теория возникновения озер в результате трения ледников о поверхность земли во время их движения.

Классификация ледников по Альману

Шведский ученый Альман предложил три класса деления всех существующих мировых образований:

1. Ледники умеренного климата. По-другому он их назвал тепловыми образованиями, в которых вся толща, кроме верхних слоев, имеет температуру плавления.
2. Полярные льды. Эти виды не подвергаются процессам таяния.
3. Субполярные. Для них характерны процессы таяния в летний период.

Классификация Авсюка

Наш соотечественник предложил другой вариант классификации. Авсюк считает, что правильнее всего делить ледники по типу распределения температуры в толще образований. По этому принципу выделяют:

1. Сухие полярные виды. В моменты, когда в толще температура ниже той, при которой кристаллизованная вода тает, образуются сухие полярные виды. К таким Авсюк относит образования на территории Гренландии, Антарктиды, на горах Азии высотой выше 6 тысяч метров, где всегда холодно, а в толще льдов еще холоднее, чем снаружи.
2. Влажный полярный вид. В этом виде в летнее время температура поднимается выше нуля градусов, и начинаются процессы расплавления.
3. Влажный холодный ледник. Для него характерны температуры выше среднегодовых температур воздуха, хоть они обе отрицательные. Таяние льдов отмечается только на поверхности, даже при минусовых температурах.
4. Морской. Для него характерна температура на нулевой отметке в области деятельного слоя.
5. Теплые льды. Такие виды располагаются в горах, а именно в Средней Азии, на Канадском архипелаге.

Динамическая классификация

При рассмотрении темы "Что такое ледники и какими они бывают" сразу возникает еще один вопрос: "А есть ли деление образований по типу движения?" Да, такая классификация существует, и она была предложна Шумским, советским гляциологом. Данное деление основывается на основных силах, вызывающих движение образований: силы растекания и силы стока. Последняя обусловлена кривизной ложа и уклоном, а сила растекания - процессом скольжения. По этим силам ледники принято делить на глыбы стока, которые также называются горными: в них сила стока достигает ста процентов. Образования растекания представлены ледовыми шапками и щитами. У них нет никаких препятствий, поэтому этот вид может растекаться во все стороны.

Крупнейшие ледники нашей планеты

Выше уже было сказано, что такое ледники в географии и как они классифицируются. Теперь стоит назвать самые знаменитые ледники мира.

На первом месте по размерам стоит ледник Ламберт, расположенный в Восточной Антарктиде. Его нашли в 1956 году. По предварительным подсчетам, длина образования составляет порядка 400 миль, а ширина - более 50 километров. Это примерно десять процентов от площади всего ледового образования.

Самым большим ледником архипелага Шпицберген является Аустфонна. По своему размеру она занимает первое место среди всех существующих образований Старого Света - площадь льда более 8200 квадратных километров.

В Исландии располагается ледник, размер которого на сто квадратных километров меньше - Ватнаекуль.

В Южной Америке также есть ледник, а точнее, патагонский ледниковый щит, расположенный в Чили и Аргентине. Его площадь - более пятнадцати тысяч квадратных километров. От ледника отходят огромные потоки воды, которые создали озеро.

У подножья горы Сент-Элиас на Аляске располагается еще гигант - Маласпина. Его площадь составляет 4200 кв. км. А вот самым длинным образованием льда, расположенным за пределами полярной зоны, считается Федченко, расположенный в Таджикистане. Он находится на высоте шести тысяч километров над уровнем моря. Ледник настолько большой, что его притоки превышают размеры мощнейших ледников Европы.

Ледовый массив есть и в Австралии - это Пасторы. Он считается самым большим образованием в этой стране.

В мире множество самых разных ледников, расположенных в самых разных уголках мира, в том числе на теплых материках. Многие из них имеют высоту не менее трех тысяч километров, а есть объекты, которые ускоренными темпами таят. Казалось бы, лед таких размеров должен находиться только на полюсах, но он есть на каждом материке мира, в том числе в теплых странах. Такой разброс образований свидетельствует о движении льдов и о том, что когда-то Земля была совершенно другой.

Посвящается моей семье, Ёуль (Yeoul), Косте и Стасу.

Ледники на Земле и в Солнечной системе

Около десяти процентов суши покрыты ледниками - многолетними массами снега, фирна (от нем . Firn - прошлогодний слежавшийся зернистый снег) и льда, обладающими собственным движением. Эти огромные реки льда, прорезающие долины и стачивающие горы, продавливающие своим весом континенты, хранят 80% запасов пресной воды нашей планеты.

Роль ледников в эволюции земного шара и человека колоссальна. Последние 2 млн лет ледниковых эпох стали мощнейшим импульсом развития для приматов. Суровые погодные условия принудили гоминид к борьбе за существование в холодных условиях, жизни в пещерах, появлению и развитию одежды, широкому применению огня. Понизившийся из-за роста ледников уровень моря и осушение множества перешейков способствовали миграции древних людей в Америку, Японию, Малайзию и Австралию.

К крупнейшим очагам современного оледенения относятся:

• Антарктида - терра инкогнита, открытая лишь 190 лет назад и ставшая рекордсменом абсолютного минимума температур на Земле: –89,4°C (1974 г.); при такой температуре замерзает керосин;
• Гренландия, обманчиво названная Зеленой землей, - «ледяное сердце» Северного полушария;
• Канадский Арктический архипелаг и величественные Кордильеры, где находится один из самых живописных и мощных центров оледенения - Аляска, настоящий современный реликт Плейстоцена;
• самая грандиозная область оледенения Азии - «обитель снегов» Гималаи и Тибет;
• «крыша мира» Памир;
• Анды;
• «небесные горы» Тянь-Шань и «черная осыпь» Каракорум;
• как ни удивительно, ледники есть даже в Мексике, тропической Африке («сверкающая гора» Килиманджаро, гора Кения и горы Рувензори) и на Новой Гвинее!

Наука, изучающая ледники и другие природные системы, свойства и динамика которых определяются льдом, называется гляциологией (от лат. glacies - лед). «Лед» - это мономинеральная горная порода, встречающаяся в 15 кристаллических модификациях, для которых нет названий, а есть только кодовые номера. Отличаются они разным видом кристаллической симметрии (или формы элементарной ячейки), числом атомов кислорода в ячейке и прочими физическими параметрами. Самая распространенная модификация - гексагональная, но есть и кубическая и тетрагональная и т. д. Все эти модификации твердой фазы воды мы условно и обозначаем одним единственным словом «лед».

Лед и ледники в Солнечной системе встречаются повсеместно: в тени кратеров Меркурия и Луны; в виде мерзлоты и полярных шапок Марса; в ядре Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна; на Европе - спутнике Юпитера, полностью, словно скорлупой, покрытом многокилометровым льдом; на других спутниках Юпитера - Ганимеде и Каллисто; на одной из лун Сатурна - Энцеладе, с самым чистым льдом Солнечной Системы, где из трещин ледяного панциря со сверхзвуковой скоростью вырываются струи водяного пара высотой в сотни километров; возможно, на спутниках Урана - Миранде, Нептуна - Тритоне, Плутона - Хароне; наконец, в кометах. Однако, по стечению астрономических обстоятельств, Земля - уникальное место, где существование воды на поверхности возможно сразу в трех фазах - жидкой, твердой и газообразной.

Дело в том, что лед - очень молодой минерал Земли. Лед - самый последний и самый поверхностный минерал не только по удельному весу: Если выделять температурные стадии дифференциации вещества в процессе становления Земли как изначально газообразного тела, то льдообразование представляет собой последнюю ступень. Именно по этой причине снег и лед на поверхности нашей планеты находятся везде вблизи точки плавления и подвержены малейшим изменениям климата.

Но если в температурных условиях Земли из одной фазы в другую переходит вода, то для холодного Марса (с перепадом температур от –140°C до +20°C) вода в основном находится в кристаллической фазе (хотя есть процессы сублимации, ведущие даже к образованию облаков), а гораздо более существенные фазовые переходы испытывает уже не вода, а углекислый газ, выпадая в качестве снега при понижении температуры, или испаряясь при ее повышении (таким образом масса атмосферы Марса меняется от сезона к сезону на 25%).

Рост и таяние ледников

Для возникновения ледника необходимо сочетание климатических условий и рельефа, при которых годовое количество выпавшего снега (с учетом метелей и лавин) будет превышать убыль (абляцию ) за счет таяния и испарения. При таких условиях возникает масса из снега, фирна и льда, которая под действием собственного веса начинает перетекать вниз по склону.

Ледник имеет атмосферное осадочное происхождение. Иначе говоря, каждый грамм льда, будь то скромный ледник в Хибинах или гигантский ледниковый купол Антарктиды, был принесен невесомыми снежинками, которые год за годом, тысячелетие за тысячелетием выпадают в холодных областях нашей планеты. Таким образом, ледники - это временная остановка воды между атмосферой и океаном.

Соответственно, если ледники растут, то уровень мирового океана опускается (например, до 120 м во время последнего ледникового периода); если сокращаются и отступают - то море поднимается. Одно из последствий этого - существование на шельфовой зоне Арктики участков реликтовой подводной мерзлоты , покрытой толщей воды. В эпохи оледенений обнажавшийся из-за понижения уровня моря материковый шельф постепенно промерзал. После повторного подъема моря образовавшаяся таким образом вечная мерзлота оказывалась под водой Северного Ледовитого океана, где она продолжает существовать до сих пор благодаря низкой температуре морской воды (–1,8°C).

Если бы все ледники мира растаяли, уровень моря поднялся бы на 64–70 метров. Сейчас ежегодное наступление моря на сушу происходит со скоростью 3,1 мм в год, из них около 2 мм - результат увеличения объема воды за счет теплового расширения, а оставшийся миллиметр - результат интенсивного таяния горных ледников Патагонии , Аляски и Гималаев. В последнее время этот процесс ускоряется, всё больше затрагивая ледники Гренландии и Западной Антарктики, и, по последним оценкам, подъем уровня моря к 2100 году может составить 200 см. Это существенно изменит береговую линию, сотрет с карты мира не один остров и отнимет у сотен миллионов людей в благополучных Нидерландах и бедном Бангладеше, в странах Тихого океана и Карибском бассейне, в других частях Земного шара прибрежные территории общей площадью более 1 млн квадратных километров.

Типы ледников. Айсберги

Гляциологи выделяют следующие основные типы ледников: ледники горных вершин, ледниковые купола и щиты, ледники склонов, долинные ледники, сетчатые ледниковые системы (характерные, например, для Шпицбергена, где лед полностью заполняет долины, и только вершины гор остаются над поверхностью ледника). Кроме того, в качестве продолжения наземных ледников выделяют морские ледники и шельфовые ледники , которые представляют собой плавучие или опирающиеся на дно плиты площадью до нескольких сотен тысяч квадратных километров (крупнейший шельфовый ледник - ледник Росса в Антарктике - занимает 500 тыс. км 2 , что примерно равно территории Испании).

Шельфовые ледники поднимаются и опускаются вместе с приливами и отливами. Время от времени от них откалываются гигантские ледяные острова - так называемые столовые айсберги, толщиной до 500 м. Лишь одна десятая их объема находится над водой, из-за чего движение айсбергов зависит в большей степени от морских течений, а не от ветров и из-за чего айсберги не раз становились причиной гибели судов. После трагедии «Титаника» за айсбергами ведется тщательное наблюдение. Тем не менее катастрофы по вине айсбергов происходят и в наши дни - например, крушение нефтяного танкера Exxon Valdez 24 марта 1989 года у берегов Аляски произошло, когда судно пыталось избежать столкновения с айсбергом.

Самый высокий айсберг, зарегистрированный в Северном полушарии, имел высоту 168 метров. А самый большой из когда-либо описанных столовых айсбергов наблюдали 17 ноября 1956 года с ледокола «Глэйжер» (USS Glacier ): его длина составляла 375 км, ширина - более 100 км, а площадь - более 35 тыс. км 2 (больше чем Тайвань или остров Кюсю)!

Уже с 1950-х годов всерьез обсуждается коммерческая транспортировка айсбергов в страны, испытывающие нехватку пресной воды. В 1973 году был предложен один из таких проектов - с бюджетом 30 миллионов долларов. Этот проект привлек внимание ученых и инженеров со всего мира; возглавил его саудовский принц Мухаммед аль-Фейсал. Но из-за многочисленных технических проблем и нерешенных вопросов (например, перевернувшийся из-за таяния и смещения центра массы айсберг может, словно спрут, утянуть на дно любой буксирующий его крейсер) реализация идеи откладывается на будущее.

Охомутать несоизмеримый по размеру ни с одним судном планеты айсберг и транспортировать тающий в теплых водах и окутанный туманом ледяной остров через тысячи километров океана - пока не по силам человеку.

Любопытно, что при таянии лед айсберга шипит, словно газировка («bergy selzer ») - в этом можно убедиться в любом полярном институте, если вас угостят бокалом виски с кусочками такого льда. Это древний воздух, сжатый под высоким давлением (до 20 атмосфер), вырывается при таянии из пузырьков. Воздух оказался захвачен во время превращения снега в фирн и лед, после чего был сжат огромным давлением массы ледника. Сохранился рассказ голландского мореплавателя XVI века Виллема Баренца о том, как айсберг, возле которого стояло его судно (у Новой Земли), внезапно со страшным шумом разлетелся на сотни кусков, приведя в ужас всех людей на борту.

Анатомия ледника

Ледник условно делят на две части: верхнюю - область питания , где происходит накопление и превращение снега в фирн и лед, и нижнюю - область абляции , где накопленный за зиму снег стаивает. Линия, разделяющая эти две области, называется границей питания ледника . Новообразованный лед постепенно перетекает из верхней области питания в нижнюю область абляции, где происходит таяние. Таким образом, ледник включен в процесс географического влагообмена между гидросферой и тропосферой.

Неровности, уступы, увеличение уклона ледникового ложа изменяют рельеф ледниковой поверхности. В крутых местах, где напряжения во льду крайне высоки, могут возникать ледопады и трещины. Гималайский ледник Чатору (горный район Лагуль, Lahaul) начинается грандиозным ледопадом высотой в 2100 м! Настоящее месиво гигантских колонн и башен льда (так называемых сераков ) ледопада буквально невозможно пересечь.

Печально известный ледопад на непальском леднике Кумбу (Khumbu) у подножия Эвереста стоил жизни многим альпинистам, пытавшимся пройти через эту дьявольскую поверхность. В 1951 году группа альпинистов во главе с сэром Эдмундом Хиллари во время рекогносцировки поверхности ледника, по которому впоследствии проложили маршрут первого успешного восхождения на Эверест, пересекала этот лес ледяных колонн высотой до 20 метров. Как вспоминал один из участников, внезапный рокот и сильное дрожание поверхности под ногами сильно напугало альпинистов, но, к счастью, обрушения не произошло. Одна из последующих экспедиций, в 1969 году, окончилась трагически: 6 человек были раздавлены под тонами неожиданно рухнувшего льда.

Глубина трещин в ледниках может превышать 40 метров, а длина - несколько километров. Присыпанные снегом, такие провалы в темноту ледникового тела - смертельная ловушка для альпинистов, снегоходов или даже вездеходов. С течением времени из-за движения льда трещины могут закрываться. Известны случаи, когда неэвакуированные тела людей, провалившихся в трещины, были буквально вморожены в ледник. Так, в 1820 году на склоне Монблана трое проводников были сбиты и брошены в разлом снежной лавиной - только через 43 года их тела были обнаружены вытаявшими рядом с языком ледника в трех километрах от места трагедии.

Талая вода может значительно углублять трещины и превращать их в часть дренажной системы ледника - ледниковые колодцы. Они могут достигать 10 м в диаметре и пронизывать в глубину сотни метров ледникового тела до самого дна.

Недавно было зарегистрировано, как озеро талой воды на поверхности ледника в Гренландии, длиной 4 км и глубиной 8 метров, исчезло менее чем за полтора часа; при этом расход воды в секунду был больше, чем у Ниагарского водопада. Вся эта вода достигает ледникового ложа и служит смазкой, ускоряющей скольжение льда.

Скорость движения ледника

Натуралист и альпинист Франц Иосиф Хуги в 1827 году сделал одно из первых измерений скорости движения льда, причем неожиданно для самого себя. Для ночлега на леднике была сооружена хижина; когда Хуги через год вернулся на ледник, он, к своему удивлению, обнаружил, что хижина находится совершенно в другом месте.

Движение ледников обусловлено двумя разными процессами - скольжением ледниковой массы под собственной тяжестью по ложу и вязкопластическим течением (или внутренней деформацией , когда кристаллы льда под действием напряжений меняют форму и смещаются друг относительно друга).

Скорость движения ледника может составлять от нескольких сантиметров до более чем 10 километров в год. Так, в 1719 году наступление ледников в Альпах происходило столь быстро, что жители были вынуждены обратиться к властям с просьбой принять меры и заставить «чертовых бестий » (цитата) уйти обратно. Жалобы на ледники писали королю и норвежские крестьяне, фермы которых разрушались надвигающимся льдом. Известно, что в 1684 году два норвежских крестьянина предстали пред местным судом за неуплату арендной пошлины. На вопрос, почему они отказываются платить, крестьяне ответили, что их летние пастбища покрыты надвигающимся льдом. Властям, чтобы убедиться в том, что ледники действительно наступают, пришлось производить наблюдения - и в результате у нас теперь есть исторические данные о колебаниях этих ледников!

Самым быстрым ледником Земли считался ледник Колумбия на Аляске (15 километров в год), но совсем недавно на первое место вышел ледник Якобсхавн (Jakobshavn) в Гренландии (см. фантастическое видео его обрушения, представленное на одной из недавних гляциологических конференций). Движение этого ледника можно ощутить, стоя на его поверхности. В 2007 году эта гигантская река льда, шириной 6 километров и толщиной более 300 метров, ежегодно производящая около 35 млрд тонн самых высоких айсбергов в мире, двигалась со скоростью 42,5 метра в день (15,5 километров в год)!

Еще быстрее могут перемещаться пульсирующие ледники, внезапная подвижка которых может достигать 300 метров в сутки!

Скорость движения льда внутри ледниковой толщи неодинаковая. Из-за трения с подстилающей поверхностью она минимальна у ложа ледника и максимальна на поверхности. Это впервые было измерено после того, как в пробуренную в леднике скважину глубиной 130 метров была погружена стальная труба. Измерение ее искривления позволило построить профиль скорости движения льда.

Кроме того, скорость льда в центре ледника выше по сравнению с его окраинными частями. Первым поперечный профиль неравномерного распределения скоростей ледника продемонстрировал швейцарский ученый Жан Луи Агассис в сороковые годы XIX века. Он оставил на леднике рейки, выставив их в виде прямой линии; через год прямая линия превратилась в параболу, направленную вершиной вниз по течению ледника.

В качестве уникального примера, иллюстрирующего движение ледника, можно привести следующий трагический случай. Второго августа 1947 года самолет, следовавший коммерческим рейсом Буэнос-Айрес-Сантьяго, бесследно исчез за 5 минут до посадки. Интенсивные поиски ни к чему не привели. Тайна была раскрыта только полвека спустя: на одном из склонов Анд, на пике Тупунгато (Tupungato , 6800 м), в области таяния ледника стали вытаивать изо льда обломки фюзеляжа и тела пассажиров. Вероятно, в 1947 году, из-за плохой видимости, самолет врезался в склон, спровоцировал лавину и был погребен под ее отложениями в зоне аккумуляции ледника. 50 лет потребовалось на то, чтобы обломки прошли полный цикл вещества ледника.

Божий плуг

Движение ледников разрушает горные породы и переносит гигантское количество минерального материала (так называемая морена ) - начиная от отколовшихся скальных глыб и заканчивая мелкой пылью.

Благодаря транспорту моренных отложений было сделано немало удивительных находок: например, по фрагментам перенесенных ледником валунов, содержащих включения меди, были найдены главные месторождения медной руды в Финляндии. В США, в отложениях конечных морен (по которым можно судить о древнем распространении ледников) были обнаружены принесенные ледниками золото (штат Индиана) и даже алмазы весом до 21 карата (штаты Висконсин, Мичиган, Огайо). Это заставило многих геологов направить взор на север, в Канаду, откуда пришел ледник. Там, между озером Верхнее и Гудзоновым заливом, были описаны скалы кимберлита - правда, кимберлитовых трубок ученым так и не удалось найти.

Сама идея о том, что ледники движутся, родилась благодаря спору о происхождении разбросанных по Европе огромных эрратических валунов . Так геологи называют крупные каменные глыбы («блуждающие камни»), совершенно не похожие по минеральному составу на свое окружение («гранитный валун на известняке для тренированных глаз выглядит столь же странно, как и белый медведь на тротуаре», любил повторять один исследователь).

Один из таких валунов (знаменитый «Гром-камень») стал пьедесталом для Медного Всадника в Петербурге. В Швеции известен известняковый валун длиной 850 метров, в Дании - гигантская глыба третичных и меловых глин и песков длиной 4 километра. В Англии, в графстве Хантингдоншир , в 80 км к северу от Лондона, на одной из эрратических плит была даже построена целая деревня!

«Выпахивание» ледником твердых коренных пород в Альпах может составлять до 15 мм в год, на Аляске - 20 мм, что сопоставимо с речной эрозией. Эрозионная, транспортирующая и аккумулирующая деятельность ледников накладывает столь колоссальный отпечаток на лик Земли, что Жан-Луи Агассис называл ледники «Божьим плугом». Многие ландшафты планеты представляют собой результат деятельности ледников, которые 20 тысяч лет назад покрывали около 30% земной суши.

Все геологи признают, что именно с ростом, движением и деградацией ледников связаны самые сложные геоморфологические образования на Земле. Возникают такие эрозионные формы рельефа, как кары , похожие на кресла великанов, и ледниковые цирки , троги . Появляются многочисленные моренные формы рельефа нунатаки и эрратические валуны , эскеры и флювиогляциальные отложения . Образуются фьорды , с высотой стен до 1500 метров на Аляске и до 1800 метров в Гренландии и длиной до 220 километров в Норвегии или до 350 километров в Гренландии (Nordvestfjord Scoresby & Sund East cost ). Отвесные стенки фьордов облюбовали бейсджамперы (см. бейсджампинг) всего мира. Сумасшедшие высота и уклон позволяют делать затяжные прыжки до 20 секунд свободного падения в пустоту, созданную ледниками.

Динамит и толщина ледника

Толщина горного ледника может составлять десятки или даже сотни метров. Самый крупный горный ледник Евразии - ледник Федченко на Памире (Таджикистан) - имеет длину 77 км и толщину более 900 м.

Абсолютные рекордсмены - ледниковые щиты Гренландии и Антарктиды. Впервые толщина льда в Гренландии была измерена во время экспедиции основоположника теории о континентальном дрифте Альфреда Вегенера в 1929-30 годах. Для этого на поверхности ледяного купола был взорван динамит и определено время, которое требуется эху (упругим колебаниям), отраженному от каменного ложа ледника, чтобы вернуться на поверхность. Зная скорость распространения упругих волн во льду (около 3700 м/с), можно рассчитать толщину льда.

Сегодня основные способы измерения толщины ледников - сейсмическое и радиозондирование. Определено, что максимальная глубина льда в Гренландии составляет порядка 3408 м, в Антарктиде 4776 м (Astrolabe subglacial basin )!

Подледное озеро Восток

В результате сейсморадиолокационного зондирования исследователями было сделано одно из последних географических открытий XX века - легендарное подледниковое озеро Восток.

В абсолютной темноте, под давлением четырехкилометровой толщи льда, находится резервуар воды площадью 17,1 тыс. км 2 (почти как Ладожское озеро) и глубиной до 1500 метров - этот водный объект ученые и назвали озером Восток. Своим существованием оно обязано расположению в геологическом разломе и геотермальному нагреву, который, возможно, поддерживает жизнь бактерий. Как и остальные водные объекты Земли, озеро Восток под действием гравитации Луны и Солнца претерпевает приливы и отливы (1–2 см). По этой причине и из-за разности глубин и температур циркулирует, как предполагается, вода в озере.

Аналогичные подледниковые озера были обнаружены в Исландии; в Антарктиде на сегодня известно уже более 280 таких озер, многие из них соединяются подледными каналами. Но озеро Восток - изолированное и самое крупное, из-за чего и представляет наибольший интерес для ученых. Богатая кислородом вода с температурой –2,65°C находится под давлением порядка 350 бар.

Предположение об очень высоком содержании кислорода (до 700–1200 мг/л) в озерной воде основано на следующем рассуждении: измеренная плотность льда на границе перехода фирна в лед составляет около 700–750 кг/м 3 . Эта относительно низкая величина обусловлена большим количеством пузырьков воздуха. Достигая нижней части ледниковой толщи (где давление составляет порядка 300 бар и любые газы «растворяются» во льду, формируя газовые гидраты) плотность возрастает до 900–950 кг/м 3 . Это означает, что каждая удельная единица объема, стаивая на дне, приносит как минимум 15% воздуха из каждой удельной единицы объема поверхности (Zotikov, 2006)

Воздух высвобождается и растворяется в воде или, возможно, скапливается под давлением в виде воздушных сифонов. Этот процесс происходил на протяжении 15 миллионов лет; соответственно, при образовании озера огромное количество воздуха вытаяло изо льда. Аналогов воды со столь высокой концентрацией кислорода в природе не существует (максимум в озерах составляет порядка 14 мг/л). Поэтому спектр живых организмов, которые могли бы переносить такие экстремальные условия, сокращается до очень узких рамок oxygenophilic ; среди известных науке видов нет ни одного, способного жить в подобных условиях.

Биологи всего мира крайне заинтересованы в получении образцов воды из озера Восток, так как анализ ледяных кернов, полученных с глубины 3667 метров в результате бурения в непосредственной близости от самого озера Восток, показал полное отсутствие каких-либо микроорганизмов, и эти керны для биологов интереса уже не представляют. Но техническое решение вопроса о вскрытии и проникновении в запечатанную более чем на десять миллионов лет экосистему до сих пор не найдено. Дело не только в том, что сейчас в скважину залиты 50 тонн буровой жидкости на основе керосина, предотвращающей закрытие скважины давлением льда и примерзание бура, но и в том, что любой созданный человеком механизм может нарушить биологическое равновесие и загрязнить воду, внеся в нее не существовавшие там ранее микроорганизмы.

Возможно, похожие подледные озера, или даже моря, существуют и на спутнике Юпитера Европе и спутнике Сатурна Энцеладе, под десятками или даже сотнями километров льда. Именно на эти гипотетические моря астробиологии возлагают наибольшие надежды при поисках внеземной жизни внутри Солнечной системы и уже строят планы, как с помощью ядерной энергии (так называемого криобота NASA) можно будет преодолеть сотни километров льда и проникнуть в водное пространство. (Так, 18 февраля 2009 года NASA и Европейское космическое агентство ESA официально объявили о том, что Европа станет пунктом назначения следующей исторической миссии по исследованию Солнечной системы; прибытие на орбиту запланировано на 2026 год.)

Гляциоизостазия

Колоссальные объемы современных ледниковых щитов (Гренландия - 2,9 млн км 3 , Антарктида - 24,7 млн км 3) на сотни и тысячи метров продавливают своей массой литосферу в полужидкую астеносферу (это верхняя, наименее вязкая часть земной мантии). В результате некоторые части Гренландии находятся более чем на 300 м ниже уровня моря, а Антарктиды - на 2555 м (Bentley Subglacial Trench )! По сути дела, континентальные ложа Антарктиды и Гренландии представляют собой не единые массивы, а огромные архипелаги островов.

После исчезновения ледника начинается так называемое гляциоизостатическое поднятие , обусловленное простым принципом плавучести, описанным Архимедом: полегчавшие литосферные плиты медленно всплывают на поверхность. Например, часть Канады или Скандинавский полуостров, которые были покрыты ледниковым щитом более 10 тысяч лет назад, до сих пор продолжают испытывать изостатическое поднятие со скоростью до 11 мм в год (известно, что даже эскимосы обратили внимание на этот феномен и спорили о том, поднимается ли это земля или же опускается море). Предполагается, что если весь лед Гренландии стает, то остров поднимется примерно на 600 метров.

Сложно найти обитаемую территорию, более подверженную гляциоизостатическому поднятию, чем острова Replot Skerry Guard в Ботническом заливе. За последние двести лет, в течение которых острова поднимались из-под воды примерно на 9 мм в год, площадь суши увеличилась здесь на 35%. Жители островов собираются раз в 50 лет и радостно делят новые земельные участки.

Гравитация и лед

Еще несколько лет назад, когда я заканчивал университет, вопрос о масс-балансе Антарктиды и Гренландии в условиях глобального потепления был неоднозначен. Уменьшается или возрастает объем этих гигантских ледниковых куполов, определить было очень сложно. Высказывались гипотезы о том, что, возможно, потепление приносит большее количество осадков, и в результате ледники не уменьшаются, а растут. Данные, полученные при помощи спутников GRACE , запущенных NASA в 2002 году, прояснили ситуацию и опровергли эти идеи.

Чем больше масса, тем больше и гравитация. Поскольку поверхность Земного шара неоднородна и включает гигантские массивы гор, просторные океаны, пустыни и т. д., гравитационное поле Земли также неоднородно. Эту гравитационную аномалию и ее изменение со временем и измеряют два спутника - один следует за другим и регистрирует относительное отклонение траектории при пролете над объектами различных масс. Например, грубо говоря, при пролете над Антарктидой траектория спутника будет немного ближе к Земле, а над океаном - наоборот, дальше.

Многолетние наблюдения пролетов в одном и том же месте позволяют по изменению гравитации судить о том, как изменилась масса. Результаты показали, что объем ледников Гренландии ежегодно сокращается примерно на 248 км 3 , ледников Антарктиды - на 152 км 3 . Кстати говоря, по картам, составленным с помощью спутников GRACE, зафиксирован не только процесс сокращения объема ледников, но и вышеупомянутый процесс гляциоизостатического поднятия континентальных плит.

Например, для центральной части Канады из-за гляциоизостатического поднятия зафиксировано увеличение массы (или гравитации), а для соседней Гренландии - уменьшение, из-за интенсивного таяния ледников.

Планетарное значение ледников

По словам академика Котлякова , «развитие географической среды на всей Земле определяется балансом тепла и влаги, который в большой степени зависит от особенностей распределения и преобразования льда. На превращение воды из твердого состояния в жидкое требуется огромное количество энергии. В то же время, превращение воды в лед сопровождается выделением энергии (примерно 35% внешнего теплооборота Земли) ». Весеннее таяние льда и снега охлаждает землю, не дает ей быстро прогреться; образование льда зимой - греет, не дает быстро остыть. Если бы льда не было, то перепады температур на Земле были бы гораздо больше, летняя жара - сильнее, морозы - суровее.

Учитывая сезонный снежный и ледяной покровы, можно считать, что снегом и льдом занято от 30% до 50% поверхности Земли. Важнейшее значение льда для климата планеты связано с его высокой отражательной способностью - 40% (для снега, покрывающего ледники - 95%), благодаря чему происходит существенное выхолаживание поверхности на огромных территориях. То есть ледники - это не только бесценные фонды пресной воды, но и источники сильного охлаждения Земли.

Интересными последствиями сокращения массы оледенения Гренландии и Антарктиды стали ослабление гравитационной силы, притягивающей огромные массы океанической воды, и изменение угла наклона земной оси. Первое является простым следствием закона гравитации: чем меньше масса, тем меньше и притяжение; второе - тем, что ледяной щит Гренландии нагружает земной шар несимметрично, и это влияет на вращение Земли: изменение этой массы сказывается на приспособлении планеты к новой симметрии массы, из-за чего земная ось ежегодно смещается (до 6 см в год).

Первая догадка о гравитационном влиянии массы оледенения на уровень моря была сделана французским математиком Жозефом Адемаром (Joseph Alphonse Adhemar), 1797–1862 (он же был первым ученым, указавшим на связь ледниковых эпох и астрономических факторов; после него теорию разрабатывали Кролл (см. James Croll) и Миланкович). Адемар пытался оценить толщину льда в Антарктиде, сравнивая глубины Северного Ледовитого и Южного океанов. Его идея сводилась к тому, что глубина Южного океана намного превышает глубину Северного Ледовитого благодаря сильному притяжению водных масс гигантским гравитационным полем ледяной шапки Антарктиды. По его расчетам, для поддержания столь сильной разницы между уровнем воды севера и юга толщина ледяного покрова Антарктиды должна была составлять 90 км.

Сегодня ясно, что все эти предположения неверны, за исключением того, что феномен всё-таки имеет место, но с меньшей магнитудой - причем его эффект может радиально распространяться до 2000 км. Последствия этого эффекта заключаются в том, что поднятие уровня мирового океана в результате таяния ледников будет неравномерным (хотя ныне существующие модели ошибочно предполагают равномерное распределение). В итоге, в некоторых береговых зонах уровень моря поднимется на 5–30% выше средней величины (северо-восточная часть Тихого и южная часть Индийского океанов), а в некоторых - ниже (Южная Америка, западные, южные и восточные берега Евразии) (Mitrovica et al., 2009).

Замороженные тысячелетия - революция в палеоклиматологии

24 мая 1954 года в 4 часа утра датский палеоклиматолог Вилли Дансгор (Willi Dansgaard) мчался на велосипеде по безлюдным улицам на центральный почтамт с огромным конвертом, обклеенным 35 марками и адресованным в редакцию научного изданияGeochimica et Cosmochimica Acta . В конверте находилась рукопись статьи, которую он спешил как можно скорее опубликовать. Его осенила фантастическая идея, которая впоследствии произведет настоящую революцию в науках о климате древних эпох и которую он будет развивать всю свою жизнь.

Исследования Дансгора показали, что по количеству тяжелых изотопов в осадках можно определить температуру, при которой они были сформированы. И он подумал: а что нам, собственно, мешает определить температуру прошлых лет, просто взяв и проанализировав химический состав воды того времени? Ничего! Следующий логичный вопрос: где взять древнюю воду? В ледниковом льде! Где взять древний ледниковый лед? В Гренландии!

Эта потрясающая идея родилась за несколько лет до того, как была разработана технология глубинного бурения ледников. Когда же технологический вопрос был решен, произошло удивительное: ученые открыли невероятный способ путешествия в прошлое Земли. С каждым сантиметром пробуренного льда лезвия их буров стали погружаться всё глубже и глубже в палеоисторию, открывая всё более древние тайны климата. Каждый извлеченный из скважины ледяной керн был капсулой времени.

Расшифровав тайнопись, написанную иероглифами целого множества химических элементов и частиц, спорами, пыльцой и пузырьками древнего воздуха возрастом в сотни тысяч лет, можно получить бесценную информацию о безвозвратно ушедших тысячелетиях, мирах, климатах и явлениях.

Машина времени глубиной 4000 м

Возраст старейшего антарктического льда с максимальных глубин (более 3500 метров), поиски которого до сих пор продолжаются, оценивается примерно в полтора миллиона лет. Химический анализ этих образцов позволяет получить представление о древнем климате Земли, весть о котором принесли и сохранили в виде химических элементов невесомые снежинки, сотни тысяч лет назад упавшие с небес.

Это похоже на историю путешествия барона Мюнхаузена по России. Во время охоты где-то в Сибири был жуткий мороз, и барон, пытаясь созвать друзей, протрубил в рожок. Но безуспешно, поскольку звук замерз в рожке и разморозился только на следующее утро на солнце. Примерно то же самое происходит сегодня в холодных лабораториях мира под электронными туннельными микроскопами и масс-спектрометрами. Ледяные керны из Гренландии и Антарктиды - это многокилометровые машины времени, уходящие в глубь веков и тысячелетий. Самой глубокой по сей день остается легендарная скважина, пробуренная под станцией Восток (3677 метров). Благодаря ей впервые была показана связь между изменениями температуры и содержанием углекислого газа в атмосфере за последние 400 тысяч лет и обнаружен сверхдлительный анабиоз микробов.

Детальные палеореконструкции температуры воздуха строятся на основе анализа изотопного состава кернов - а именно, процентного содержания тяжелого изотопа кислорода 18 O (его среднее содержание в природе - около 0,2% от всех атомов кислорода). Молекулы воды, содержащие этот изотоп кислорода, тяжелее испаряются и легче конденсируются. Поэтому, например, в водяном паре над поверхностью моря содержание 18 O ниже, чем в морской воде. И наоборот, в конденсации на поверхности формирующихся в облаках снежных кристаллов охотнее принимают участие молекулы воды, содержащие 18 O, благодаря чему их содержание в осадках выше, чем в водяном паре, из которого осадки формируются.

Чем ниже температура формирования осадков, тем сильнее проявляется данный эффект, то есть тем больше в них 18 O. Поэтому, оценив изотопный состав снега или льда, можно оценить и температуру, при которой формировались осадки.

И далее, используя известные высотные профили температур, оценить, какой была приземная температура воздуха сотни тысяч лет назад, когда снежинка только упала на антарктический купол, чтобы превратиться в лед, который будет извлечен в наши дни с глубины в несколько километров во время бурения.

Ежегодно выпадающий снег бережно сохраняет на лепестках снежинок не только информацию о температуре воздуха. Количество параметров, измеряемых при лабораторном анализе, в настоящее время огромно. В крошечных кристаллах льда фиксируются сигналы вулканических извержений, ядерные испытания, Чернобыльская катастрофа, содержание антропогенного свинца, пылевые бури и т. д.

По количеству трития (3 H) и углерода-14 (14 C) можно датировать возраст льда. Оба эти метода были элегантно продемонстрированы на старинных винах - годы на этикетках прекрасно соответствуют датировкам, рассчитанным по анализам. Вот только дорогое это удовольствие, и вина извести на анализы приходится немало...

Информацию об истории солнечной активности можно оценить количественно по содержанию нитратов (NO 3 –) в ледниковом льде. Тяжелые молекулы нитратов образуются из NO в верхних слоях атмосферы под воздействием ионизирующией космической радиации (протоны вспышек на Солнце, галактическое излучение) в результате цепи преобразований оксида азота (N 2 O), поступающего в атмосферу из почвы, азотных удобрении и продуктов сгорания топлива (N 2 O + O → 2NO). После формирования гидратированный анион выпадает с осадками, часть которых оказывается в итоге погребенной в леднике вместе с очередным снегопадом.

Изотопы берилия-10 (10 Be) позволяют судить об интенсивности космических лучей глубокого космоса, бомбардирующих Землю, и изменениях магнитного поля нашей планеты.

Об изменение состава атмосферы за последние сотни тысяч лет рассказали маленькие пузырьки во льду, словно бутылки, брошенные в океан истории, сохранившие для нас образцы древнего воздуха. Они показали, что за последние 400 тысяч лет содержание углекислого газа (СО 2) и метана (СН 4) в атмосфере сегодня самое высокое.

Сегодня в лабораториях хранятся уже тысячи метров ледяных кернов для будущих анализов. Только в Гренландии и Антарктиде (т. е. не считая горных ледников) в общей сложности было пробурено и извлечено около 30 км ледяных кернов!

Теория ледниковых эпох

Начало современной гляциологии положила появившаяся в первой половине XIX века теория ледниковых эпох. Идея о том, что в прошлом ледники распространялись на сотни и тысячи километров на юг, раньше казалась немыслимой. Как писал один из первых гляциологов России Петр Кропоткин (да, тот самый), «в то время вера в ледяной покров, достигавший Европы, считалась непозволительной ересью... ».

Основоположником и главным защитником ледниковой теории стал Жан Луи Агассис. В 1839 году он писал: «Развитие этих огромных ледниковых щитов должно было привести к разрушению всей органической жизни на поверхности. Земли Европы, прежде покрытые тропической растительностью и населенные стадами слонов, гиппопотамов и гигантских плотоядных, оказались погребены под разросшимся льдом, покрывающим равнины, озера, моря и горные плато. <...> Осталось лишь молчание смерти... Источники пересохли, реки застыли, и лучи солнца, поднимающегося над замерзшими берегами... встречали лишь только шепот северных ветров и рокот трещин, открывающихся посреди поверхности гигантского океана льда .»

Большинство геологов того времени, мало знакомые со Швейцарией и горами, игнорировали теорию и были не в состоянии даже поверить в пластичность льда, не говоря уже о том, чтобы представить мощность ледниковых толщ, описываемых Агассисом. Так продолжалось до тех пор, пока первая научная экспедиция в Гренландию (1853–55 гг.) под руководством Илайши Кента Кейна не доложила о полном покровном оледенении острова («океан льда бесконечных размеров »).

Признание теории ледниковых эпох имело невероятное влияние на развитие современного естествознания. Следующим ключевым вопросом стала причина смены ледниковых периодов и межледниковий. В начале XX века сербский математик и инженер Милутин Миланкович разработал математическую теорию, описывающую зависимость изменения климата от изменения орбитальных параметров планеты, и всё свое время посвятил расчетам для доказательства справедливости своей теории, а именно - определению циклического изменения величины поступающей на Землю солнечной радиации (так называемой инсоляции ). Земля, кружащаяся в пустоте, находится в гравитационной паутине сложного взаимодействия между всеми объектами солнечной системы. В результате орбитальных циклических изменений (эксцентриситета земной орбиты, прецессии и нутации наклона земной оси) количество поступающей на Землю солнечной энергии меняется. Миланкович нашел следующие циклы: 100 тыс. лет, 41 тыс. лет и 21 тыс. лет.

К сожалению, сам ученый не дожил до дня, когда его прозрение было элегантно и безупречно доказано палеоокеанографом Джоном Имбри (John Imbrie). Имбри оценил изменение температуры прошлого, изучив керны сo дна Индийского океана. Анализ базировался на следующем феномене: различные виды планктона предпочитают разные, строго определенные температуры. Ежегодно скелеты этих организмов оседают на океаническом дне. Подняв со дна этот слоистый пирог и определив виды, можно судить о том, как изменялась температура. Определенные таким способом вариации палеотемператур удивительным образом совпали с циклами Миланковича.

Сегодня известно, что холодные ледниковые эры сменялись теплыми межледниковьями. Полное оледенение земного шара (по так называемой теории «снежного кома ») предположительно имело место 800–630 млн лет назад. Последнее оледенение четвертичного периода закончилось 10 тыс. лет назад.

Ледниковые купола Антарктиды и Гренландии - реликты прошлых оледенений; исчезнув сейчас, они не смогут восстановиться. В периоды оледенений континентальные ледниковые щиты покрывали до 30% суши земного шара. Так, 150 тыс. лет назад толщина ледникового льда над Москвой составляла порядка километра, а над Канадой - около 4 км!

Эра, в которой сейчас живет и развивается человеческая цивилизация, называется ледниковая эпоха, период межледниковья . Согласно расчетам, сделанным на основании орбитальной теории климата Миланковича, следующее оледенение наступит через 20 тысяч лет. Но остается вопросом, сможет ли орбитальный фактор пересилить антропогенный. Дело в том, что без естественного парникового эффекта наша планета имела бы среднюю температуру –6°C, вместо сегодняшней +15°C. То есть разница составляет 21°C. Парниковый эффект существовал всегда, но деятельность человека значительно усиливает этот эффект. Сейчас содержание углекислого газа в атмосфере - самое высокое за последние 800 тысяч лет - 0,038% (тогда как предыдущие максимумы не превышали 0,03%).

Сегодня ледники почти по всему миру (с некоторыми исключениями) стремительно сокращаются; то же самое касается морского льда, вечной мерзлоты и снежного покрова. Согласно оценкам, половина объема горного оледенения мира исчезнет к 2100 году. Около 1,5–2 млрд человек, населяющих различные страны Азии, Европы и Америки, могут столкнуться с тем, что реки, питаемые талыми водами ледников, пересохнут. В то же время поднявшийся уровень моря отнимет у людей их землю в странах Тихого и Индийского океанов, в Карибском бассейне и в Европе.

Гнев титанов - ледниковые катастрофы

Усиление техногенного воздействия на климат планеты может увеличить вероятность возникновения стихийных бедствий, связанных с ледниками. Громады льда обладают гигантской потенциальной энергией, реализация которой может иметь чудовищные последствия. Какое-то время назад в интернете циркулировала видеозапись обрушения небольшой колонны льда в воду и последующей волны, смывшей группу туристов с ближайших скал. В Гренландии наблюдались подобные волны высотой 30 метров и длиной 300 метров.

Ледниковая катастрофа, произошедшая в Северной Осетии 20 сентября 2002 года, была зафиксирована на всех сейсмометрах Кавказа. Обрушение ледника Колка спровоцировало гигантский ледниковый обвал - 100 млн м 3 льда, камней и воды пронеслись по Кармадонскому ущелью со скоростью 180 км в час. Заплески селя сорвали рыхлые отложения бортов долины местами высотой до 140 метров. Погибли 125 человек.

Одной из самых страшных ледниковых катастроф мира стало обрушение северного склона горы Уаскаран в Перу в 1970 году. Землетрясение магнитудой 7,7 баллов инициировало лавину в миллионы тонн снега, льда и камней (50 млн м 3). Обвал остановился только через 16 километров; два города, погребенные под обломками, превратились в братскую могилу для 20 тысяч человек.

Другой тип опасностей, исходящих от ледников, - это прорыв подпруженных ледниковых озер, возникающих между тающим ледником и конечной мореной . Высота конечных морен может достигать 100 м, создавая огромный потенциал для образования озер и их последующего прорыва.

В 1555 году прорыв озера в Непале покрыл отложениями территорию площадью около 450 км 2 , причем местами толщина этих отложений достигала 60 м (высота 20-этажного дома)! В 1941 году интенсивное таяние ледников Перу способствовало росту подпруженных озер. Прорыв одного из них погубил 6000 человек. В 1963 году в результате подвижки пульсирующего ледника Медвежий на Памире возникло озеро глубиной 80 метров. Когда ледяная перемычка была прорвана, вниз по долине устремился разрушительный поток воды и последующий сель, разрушивший электростанцию и множество домов.

Самый чудовищный прорыв ледникового озера произошел через Гудзонов пролив в море Лабрадор около 12 900 лет назад. Прорыв озера Агассис , по площади превышавшего Каспий, вызвал аномально быстрое (за 10 лет) похолодание климата Северной Атлантики (на 5°C на территории Англии), известное как Ранний Дриас (см. Younger Dryas) и обнаруженное при анализе ледяных кернов Гренландии. Огромное количество пресной воды нарушило термохалинную циркуляцию Атлантического океана, что заблокировало перенос тепла течением из низких широт. Сегодня подобного скачкообразного процесса опасаются в связи с глобальным потеплением, опресняющем воды Северной Атлантики.

В наши дни, в связи с ускорившимся таянием ледников мира, увеличивается размер подпруженных озер и, соответственно, растет риск их прорыва.

В одних только Гималаях, 95% ледников которых стремительно тают, потенциально опасных озер насчитывается порядка 340. В 1994 году в Бутане 10 млн кубических метров воды, вылившись из одного из таких озер, проделали с огромной скоростью путь в 80 километров, убив 21 человека.

Согласно прогнозам, прорыв ледниковых озер может стать ежегодным бедствием. Миллионы людей в Пакистане, Индии, Непале, Бутане и Тибете не только столкнутся с неизбежным вопросом сокращения водных ресурсов в связи с исчезновением ледников, но и окажутся лицом к лицу со смертельной опасностью прорыва озер. Гидроэлектростанции, селения, инфраструктура могут быть разрушены в одно мгновение страшными селями.

Еще один вид ледниковых катастроф - лахары , возникающие в результате извержений вулканов, покрытых ледяными шапками. Встреча льда и лавы порождает гигантские вулканогенные грязевые сели, типичные для страны «огня и льда» Исландии, для Камчатки, Аляски и имевшие место даже на Эльбрусе. Лахары могут достигать чудовищных размеров, будучи самыми крупными среди всех типов селей: их длина может достигать 300 км, а объем - 500 млн м 3 .

Ночью 13 ноября 1985 года жители колумбийского города Армеро (Armero) проснулись от сумасшедшего шума: через их город, смывая все дома и конструкции на своем пути, пронесся вулканический сель - его бурлящая жижа унесла жизни 30 тысяч человек. Другой трагический случай произошел роковым рождественским вечером 1953 года в Новой Зеландии - прорыв озера из оледенелого кратера вулкана спровоцировал лахар, который смыл железнодорожный мост буквально перед самым поездом. Локомотив и пять вагонов со 151 пассажиром нырнули и навсегда исчезли в стремительном потоке.

Кроме того, вулканы могут просто уничтожать ледники - например, чудовищное извержение североамериканского вулкана Сент-Хеленс (Saint Helens) снесло 400 метров высоты горы вместе с 70% объема ледников.

Люди льда

Суровые условия, в которых приходится работать гляциологам, -пожалуй, одни из самых трудных, с которыми только сталкиваются современные ученые. Бо льшая часть полевых наблюдений подразумевает работу в холодных труднодоступных и удаленных частях земного шара, с жесткой солнечной радиацией и недостаточным количеством кислорода. Кроме того, гляциология зачастую сочетает альпинизм с наукой, делая тем самым профессию смертельно опасной.

Отморожения знакомы многим гляциологам, из-за чего, например, у бывшего профессора моего института ампутированы пальцы на руке и ноге. Даже в комфортной лаборатории температура может опускаться до –50°C. В полярных районах вездеходы и снегоходы иногда проваливаются в 30–40-метровые трещины, жесточайшие метели зачастую делают высокогорные рабочие будни исследователей настоящим адом и уносят ежегодно не одну жизнь. Это работа для сильных и выносливых людей, искренне преданных своему делу и бесконечной красоте гор и полюсов.

Использованная литература:

• Adhemar J. A., 1842. Revolutions of the Sea . Deluges Periodiques, Paris.
• Bailey R. H., 1982. Glacier. Planet Earth. Time-Life Books, Alexandria, Virginia, USA, 176 p.
• Clark S., 2007. The Sun Kings: The Unexpected Tragedy of Richard Carrington and the Tale of How Modern Astronomy Began. Princeton University Press, 224 p.
• Dansgaard W., 2004. Frozen Annals - Greenland Ice Sheet Research. The Niels Bohr Institute, University of Copenhagen, 124 p.
• EPICA community members, 2004. Eight glacial cycles from an Antarctic ice core. Nаture , 429 (10 June 2004), 623–628.
• Fujita, K., and O. Abe. 2006. Stable isotopes in daily precipitation at Dome Fuji, East Antarctica, Geophys. Res. Lett ., 33 , L18503, doi:10.1029/2006GL026936.
• GRACE (the Gravity Recovery and Climate Experiment).
• Hambrey M. and Alean J., 2004, Glaciers (2nd edition), Cambridge University Press, UK, 376 p.
• Heki, K. 2008. Changing earth as shown by gravity (PDF, 221 Кб). Littera Populi - Hokkaido University"s public relations magazine, June 2008, 34, 26–27.
• Glacial pace picks up // In the Field (The Nature reporters" blog from conferences and events).
• Imbrie J., and Imbrie K. P., 1986. Ice Ages: Solving the Mystery. Cambridge, Harvard University Press, 224 p.
• IPCC, 2007: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change . Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 996 p.
• Kaufman S. and Libby W. L., 1954. The Natural Distribution of Tritium // Physical Review , 93, No. 6, (15 March 1954), p. 1337–1344.
• Komori, J. 2008. Recent expansions of glacial lakes in the Bhutan Himalayas. Quaternary International , 184 , 177–186.
• Lynas M., 2008. Six Degrees: Our Future on a Hotter Planet // National Geographic , 336 p.
• Mitrovica, J. X., Gomez, N. and P. U. Clark, 2009. The Sea-Level Fingerprint of West Antarctic Collapse // Science . Vol. 323. No. 5915 (6 February 2009) p. 753. DOI: 10.1126/science.1166510.
• Pfeffer W. T., Harper J. T., O’Neel S., 2008. Kinematic constraints on glacier contributions to 21st-century sea level rise. Science , 321 (5 September 2008), p. 1340–1343.
• Prockter L. M., 2005. Ice in the Solar System. Johns Hopkins APL Technical Digest. Volume 26. Number 2 (2005), p. 175–178.
• Rampino M. R., Self S., Fairbridge R. W., 1979. Can rapid climatic change cause volcanic eruptions? // Science , 206 (16 November 1979), no. 4420, p. 826–829.
• Rapp, D. 2009. Ice Ages and Interglacials. Measurments, Interpretation and Models. Springer, UK, 263 p.
• Svensson, A., S. W. Nielsen, S. Kipfstuhl, S. J. Johnsen, J. P. Steffensen, M. Bigler, U. Ruth, and R. Röthlisberger. 2005. Visual stratigraphy of the North Greenland Ice Core Project (NorthGRIP) ice core during the last glacial period, J. Geophys. Res. , 110 , D02108, doi:10.1029/2004JD005134.
• Velicogna I. and Wahr J., 2006. Acceleration of Greenland ice mass loss in spring 2004 // Nature , 443 (21 September 2006), p. 329–331.
• Velicogna I. and Wahr J., 2006. Measurements of time-variable gravity show mass loss in Antarctica // Science , 311 (24 March 2006), no. 5768, p. 1754–1756.
• Zotikov I. A., 2006. The Antarctic Subglacial Lake Vostok. Glaciology, Biology and Planetology. Springer–Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, 144 p.
• Войтковский К. Ф., 1999. Основы гляциологии. Наука, Москва, 255 с.
• Гляциологический словарь. Под ред. В. М. Котлякова. Л., ГИМИЗ, 1984, 528 с.
• Жигарев В. А., 1997. Океаническая криолитозона. М., МГУ, 318 с.
• Калесник С. В., 1963. Очерки гляциологии. Государственное издательство географической литературы, Москва, 551 с.
• Кечина К. И., 2004. Долина, ставшая ледяной могилой //Би-Би-Си. Фоторепортаж: 21 сентября 2004.
• Котляков В. М., 1968. Снежный Покров Земли и Ледники. Л., ГИМИЗ, 1968, 480 с.
• Подольский Е. А., 2008. Неожиданный ракурс. Жан Луи Родольф Агассис , «Элементы», 14 марта 2008 (21 с., дополненная версия).
• Попов А. И., Розенбаум Г. Э., Тумель Н. В., 1985. Криолитология. Издательство Московского университета, 239 с.

Важное значение для пополнения всех рек мира играют ледники. 16 млн кв. км - такая их общая площадь, это около 11% всей суши. Они содержат огромные запасы пресной воды. В России их огромное количество, площадью около 60 тыс. кв. км. Ледники России делят на два вида, по способу их образования:

• Покровные. Это подавляющее большинство всех ледниковых систем в стране. К ним относят льды Земли Франца-Иосифа, Новой Земли, Северной Земли и других островов Арктики. Средняя толщина на островах в Северном Ледовитом океане - от 100 до 300 метров. Они хранят огромные запасы пресной воды.
• Горные ледники России. Доля их в общей площади - всего 5%. Это ледниковые накопления горных хребтов Кавказа, Урала, Камчатки. Для их формирования нужно, чтобы выполнялись два условия: отрицательные температуры воздуха и осадков. Зачастую, если в горах часто идут дожди, то они сопровождаются теплой погодой.

Разнообразие ледников

Классификаций ледников, в том числе горных, существует очень много. Какие же разновидности их можно встретить в нашей стране?

• Снежные пятна. Скопление снега в пологих долинах и склонах.
• Ледники ступенеобразных склонов. Снежная масса собирается у теневого подножия горы и питается сошедшими лавинами.
• Висячие ледники. Располагаются на крутых склонах, как бы свешиваясь над ним. Они небольших размеров, но представляют опасность, так как могут сорваться вниз.
• Каровые ледники. Снежные массы в кресловидных долинах, с крутой задней стенкой.
• Ледники вулканических пиков. Занимают вершины гор.
• Переметные ледники. Они имеет общее начало - вершину хребта, но ставки в противоположные от него стороны.
• Норвежский тип. Такой вид ледников является переходным от горных к покровным. Ледяные шапки платообразных вершин растекается вниз. Дойдя до края, отдельными очагами спускаются вниз.
• Долинные располагаются в горных долинах.

Горные ледники России не остаются одинаковыми по площади. Некоторые сокращаются, другие увеличиваются, есть и такие, которые меняют свое расположение, перемещаясь. Какие же самые крупные ледники России? Список из 5 крупнейших горных систем с многолетними льдами выглядит следующим образом.

Кавказ

Это самый большой центр накопления горных ледников. На российской части т.е. на северном его склоне, сосредоточены огромные массы, общей площадью 1400 кв км. Это более 2000 ледников. В основном они маленького размера, до 1 кв. км в диаметре. Самый большой ледник в России - это комплекс в Кабардино-Балкарии, площадью свыше 120 кв. км. Другой крупный снежный пик на Кавказе - вершина потухшего вулкана Казбек. Именно здесь сосредоточено более 60% всех льдов Кавказа. Особенностью является их высокогорный характер. Российская часть снежных вершин Большого Кавказа располагается на его северном склоне, он более плавный и протяженный, в отличие от Южного. Здесь более 70% льдов Большого Кавказа. Южный склон крутой и обрывистый, на нем 30% снегов Кавказских гор. Важное значение оледенение этого хребта имеет для питания рек, которые берут здесь начало. Это - Белая, Зеленчук, Лаба - и - Ардон, Урух, Баксан. Ледники Кавказских гор отступают и площадь их сокращается. Хотя такое уменьшение незначительное, питание рек страдает от него. За столетие уровень снеговой линии поднялся на 70-75 см. Иногда наблюдается кратковременное наступление льдов в некоторых областях.

Алтай

На втором месте в списке самых больших горных ледников в стране располагаются снега Алтая. Здесь, на юге Сибири, около 1500 очагов, которые занимают площадь более 900 кв. км. Самые крупные оледенения на Катунском, Южно-Чуйском и Северо-Чуйском хребтах. Большие массы сосредоточены на горе Белуха, где берет начало великая алтайская река Катунь и ее притоки. Эти места стали самыми любимыми и популярными у альпинистов на всем Алтае. Здесь расположен ледник Аккем. Некоторые полагают, что он обладает особой энергетикой, и заряжает ей своих посетителей. Еще одна снежная вершина Алтая - Актру. Гора знаменита колоссальной разницей температур. Летом здесь нестерпимый зной, а зимой - суровые холода. За это Актру считается местной точкой холода. Температура тут опускается до минус 62ºС. Но даже несмотря на такие тяжелые климатические условия, очень много желающих посмотреть эти ледники России. Картинки их пейзажей просто завораживают.

Камчатка

Современное оледенение полуострова имеет значительные масштабы. Снежные массы здесь более крупные, чем на Кавказе. Насчитывают их около 450, общей площадью свыше 900 кв. км. Главное сосредоточение их на Срединном хребте и Ключевской группе. Ледники России на Камчатке имеют интересную особенность. Их относят к так называемым кальдерным, из-за способа образования. Формируются они в кальдерах и кратерах вулканов и сопок, которых на полуострове огромное количество. На Камчатке теплое время года короткое, и снег, который выпадает на вершинах сопок, не успевает растаять. Еще одна особенность снегов Камчатки - их низкое расположение. Ледники спускаются с вершин до высоты в 1600 метров. Большое значение в жизни снегов имеют извержения вулканов. Во время извержения ледники активно тают и наполняют реки талой водой.

Корякский хребет

Его называют еще Расположено на Дальнем Востоке, захватывает Чукотский автономный округ и Камчатский край. Общее число ледников здесь - 1330, а их площадь более 250 кв. км. Корякское нагорье состоит из коротких хребтов и кряжей, которые тянутся с северо-востока на юго-запад. Ледники России на Дальнем Востоке вытянутые, длиной до 4 км. Располагаются они очень низко, гораздо ниже снеговой линии, на уровне 700-1000 метров. Это объясняется климатическими условиями и близким расположением холодного моря. Еще один ледник на территории России - - ее наивысшая точка находится на уровне 2562 метров.

Горы Сунтар-Хаята

Эти ледники России находятся на территории Якутии и Хабаровского края. Здесь насчитывают их 208 штук, общей площадью свыше 200 кв км. Хребет потянулся на 450 км, а высшая точка его - гора Мыс Хая - на уровне почти 3000 метров. Кроме горных ледников, здесь около 800 кв. км тырынов. Так называют крупную многолетнюю наледь, которая формируется при замерзании грунтовых вод.

Толщина таких льдов обычно около 8 метров. Сунтар-Хаята - это водораздел таких крупных рек Сибири, как Индигирка, Алдан, и рек бассейна Охотского моря.

Самые уникальные, знаменитые ледники.

Длина ледника примерно 62 км, это самый длинный ледник в мире за пределами полярных регионов. Ледник расположен в Гилгит-Балтистан регионе Пакистана. Балторо окружен горами Каракорум и располагается между хребтом Балторо Музтаг с севера и хребтом Машербрум – с юга, самая высокая гора в этом районе К2 (8611 м). Нижняя часть ледника расположена на высоте 3400 м над уровнем моря, далее идет зона таяния ледника, которая дает начало реке Биафо.

В Антарктиде сосредоточено наибольшее количество льда, а, следовательно, запасов пресной воды на планете. Максимальная толщина льда на континенте – 4800 метров, средняя толщина льда, покрывающая континент 2600 метров. Причем в центральной части Антарктиды толщина льда больше, а к побережью меньше. Лед как бы стекает с континента в океан. Дойдя до океана лед, откалывается крупными кусками, называемыми айсбергами.
Объем ледников составляет 30 000 000 квадратных километров, это 90% всех льдов на планете.

Ледник Килиманджаро не принадлежит к крупнейшим ледникам, но его уникальность в том, что он находится недалеко от экватора в Африке. Ледник горы Килиманджаро образовался 11700 лет назад. С 1912 года замечено наблюдениями, что площадь ледника стала постепенно уменьшаться.
К 1987 году площадь ледника, по сравнению с 1912 годом сократилась более чем на 85%.
Сейчас абсолютная площадь ледника составляет менее 2 кв. км. По расчетам ученых ледник полностью исчезнет к 2033 году.

Ледник Алеч (Aletschgletscher)

Ледник Алеч, является крупнейшим ледником в Альпах. Его длина 23 км., площадь ледника составляет 123 квадратных километра. Ледник включает в себя 3 примыкающих небольших ледника. Максимальная глубина льда составляет 1000 метров. Ледник с 2001 года является объектом, включенным в список Всемирного наследия ЮНЕСКО (объект № 1037bis).

Ледник Харкер находится на острове Южная Джорджия в южной части Атлантического океана. Уникальность ледника Харкер является его метод образования. Этот ледник – приливной ледник. Открыт в 1901 году шведской экспедицией во главе с Отто Норденшельдом и Карлом Антоном Ларсеном. Ледник достаточно стабилен по своей площади и объему, хотя его очертания меняются с течением времени.

Ледник Юстедальсбреен (Jostedalsbreen)

Ледник Юстедальсбреен – является самым крупным ледником в континентальной Европе. Длина ледника 60 км., площадь около 487 квадратных километра. Как и большинство других ледников в мире, Юстедальсбреен постепенно уменьшается в размерах и объеме. В 2006 году, одно из ответвлений ледника сократилось на 50 метров за несколько месяцев.

Ледник Ватнайёкюдль (Vatnajökull)

Ледник Ватнайёкюдль расположен в Исландии, является крупнейшим ледником в Европе, так, его площадь составляет 8100 квадратных километров, объем ледника оценивается в 3100 кубических километров. Ледник покрывает вулканы, внутри ледника есть пещеры, образованные гейзерами – горячими источниками воды. Максимальная толщина льда составляет около 1000 метров.

Ледник Хаббард – располагается на границе Аляски и Канады. Ледник открыт в 1895 году. Длина ледника 122 километра. Ледник упирается в залив Якутат. Высота льда в заливе достигает 120 метров над уровнем моря, ширина ледника у залива от 8 до 15 километров в зависимости от времени года.

Ледник Франца-Иосифа располагается в Новой Зеландии. Длина ледника 12 километров, открыт в 1859 году. Ледник имеет фазы увеличения и уменьшения, после 2010 года он вступил в активную фазу уменьшения (отступления).

Ледник Перито-Морено расположен в юго-западной части провинции Санта-Крус, в Аргентине.
Длина ледника около 30 км, площадь ледника 250 км. квадратных. Ледник движется по склонам гор к озеру Аргентино со скоростью около 2х метров в сутки. Периодически ледник перекрывает озеро, разделяя его на 2 части. Вода в южной части озера за счет рек и речушек начинает подниматься по сравнению с северной частью. Разница уровней составляет более 30 метров, под воздействием давления воды, перешеек рушится, и потоки воды устремляются в северную часть озеро.