Океан – вода и дно

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

 

Озоновые дыры

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

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

Изображение озоновой дыры

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

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

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

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

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

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

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

 

Парниковый эффект

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

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

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

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

Круговорот углекислого газа

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

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

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

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

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

 

Вода в воздухе и воздух в воде

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

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

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

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

Конденсация пара

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

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

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

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

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

Сероводород возникает в результате жизнедеятельности бактерий. Он губителен для всех остальных организмов. В Черном море им заражены глубокие горизонты (его содержание в придонных слоях доходит до 6,5 кубических сантиметров на литр) – и поэтому безжизненны.

Океан непрерывно обменивается газами с атмосферой.

 

Близзард

То, что воздух не находится в покое, всем нам хорошо известно. Но что заставляет его перемещаться с места на место? И есть ли в его перемещениях какие–нибудь закономерности, или предсказать его движение невозможно?

Главные причины движения воздуха заключаются в следующем.

Земная поверхность на разных широтах нагревается неравномерно. И эта неравномерность порождает разницу давлений воздуха и установление довольно стабильных воздушных течений, перемещений воздушных масс, стремящихся выровнять эти давления. Эту систему воздушных течений называют циркуляцией атмосферы Земли (от латинского circulatio – вращение).

В общем виде она выглядит так. Над жаркими экваториальными областями Земли воздух нагревается и поднимается. На освободившееся место приходят новые порции воздуха, и по направлению к экватору в течение всего года дуют очень устойчивые ветры – пассаты. Поднявшийся воздух расходится в разные стороны и постепенно остывает. Остыв, опускается к земной поверхности. Подобный процесс происходит и при отоплении жилья. Батареи (или печь) нагревают воздух, нагреваясь, он расширяется, плотность его уменьшается, и он «всплывает» в окружающем его холодном воздухе – так же, как поднимается наполненный горячим воздухом аэростат. Под потолком он остывает и опускается вниз. Такой же круговорот охватывает всю атмосферу Земли.

Циркуляцияатмосферы

Вовлечена в это круговое движение и атмосфера над Антарктидой. Но, в отличие от экваториальных областей, воздушные массы здесь опускаются. Встретив на своем пути антарктический ледник, они, конечно, не становятся теплее. Растекаясь от полюса во все стороны, холодные воздушные массы «стекают» с ледяного купола, рождая стоковые ветры.

Анимометрвращения

Скорости этих ветров таковы, что обычные для метеостанций приборы для их измерения выходят из строя. Приборы эти – либо вертушки, похожие на вентиляторы «наизнанку» (их крутит ветер, и зная, с какой скоростью они вертятся при разных скоростях ветра, можно посчитать скорость ветра), либо пластинки, качающиеся на горизонтальной оси (когда ветра нет, они висят отвесно, а когда ветер есть, они отклоняются от вертикали тем сильнее, чем выше скорость ветра). Для антарктических ветров больше подходит другой (может, не вполне научный) метод измерения скорости: устоял на ногах – 30–35 м/с; опрокинуло в сугроб – более 40, отбросило от двери дома – более 50 м/с. Самая ветреная в Антарктиде – Земля Адели. 24 мая 1912 года здесь была зарегистрирована скорость ветра 103 м/с.

Ураганные ветры (и в Арктике, и в Антарктике) превращают снежный покров в подобие асфальта: на поверхности его возникает жесткая плотная кора наста, такая прочная, что иногда даже тракторные гусеницы почти не оставляют на ней следа. Но пока снег не слежался и не уплотнился, ветер поднимает его в воздух и переносит с места на место. Метели и пурга – обычное явление в обеих полярных областях Земли. В начале XX века участники экспедиций Шеклтона, Скотта и Моусона дали название антарктической пурге – «близ–зард», что означает «ураганная пурга». За год с каждого километра антарктического побережья метели уносят в океан от 1 до 1,5 миллионов тонн снега. Примерно половина его оседает. на шельфовых ледниках, а другая половина тонет в океане. Так же обстоят дела и в Гренландии.

 

Что такое ландшафты

Итак, мы обсудили особенности полярных зон во всех оболочках нашей планеты – в литосфере, гидросфере и атмосфере. Но хватит ли этих оболочек, чтобы описать Землю, описать так, чтобы в этом описании нашлось место и нам с вами, и растениям, и животным? Видимо, нет. Ведь обитатели Земли существуют не просто в этих оболочках или между ними (например, на границе литосферы и атмосферы). Они существуют на их пересечении, там, где эти оболочки проникают одна в другую. Где происходит обмен веществом (например, газами) и энергией (например, в виде тепла) между ними. Эта область настолько своеобразна, что ее обычно выделяют как отдельную оболочку.

Ее называют географической оболочкой, или ландшафтной сферой Земли. Ландшафт (от немецкого Landschaft) – это «кусочек», фрагмент географической оболочки, то есть сочетание влияющих друг на друга рельефа, почв, климата, растительности, животного мира. Кусочек, отличающийся от соседних. Даже овражек или впадина, холмик или пригорок имеют особенности: например, они по–разному увлажнены – во впадинах вода накапливается, а с возвышенностей она, наоборот, стекает.

А с водой связаны и почва, и растительность, и микроклимат (так называют особенности климата какого–нибудь маленького участка; например, разный микроклимат могут иметь северный и южный склоны одного и того же пригорка – они по–разному освещены и нагреты).

Самый мощный фактор, влияющий на ландшафт, а вернее, целое «семейство» факторов – это те, которые мы называем климатическими, то есть имеющие отношение к состоянию атмосферы, воздуха. Это и температура, и влажность воздуха – содержание в нем водяного пара, направления и скорости ветров.

При этом важно, что климатические факторы на Земле распространены не случайным, беспорядочным образом. Поскольку зависят они в большой степени от количества солнечного света и тепла, а оно зависит от географической широты , места (мы об этом уже говорили)., то и климаты, похожие между собой, образуют вытянутые параллельно линиям широты природные зоны.

Они отличаются друг от друга, но границы между ними обычно размыты, постепенны. Кроме того, есть, немалые отличия между ландшафтами и внутри каждой природной зоны. Главным образом они связаны с близостью океана. Медленнее, чем суша, нагреваясь и остывая, океаны смягчают климат, не позволяют, например, температуре воздуха меняться слишком резко. Влажность воздуха над океанами гораздо выше, чем над материками.

Кроме того, важна и высота места: чем выше, тем холоднее. Примерно на 6°С на один километр подъема. Поэтому для почти девятикилометрового в высоту Эвереста разница температур на вершине и у подножия может достигать 50°С! Так и получается: у подножия – джунгли, а на вершине – ледники. А между ними – все более холодные ландшафты. Они располагаются как бы поясами, окольцовывающими гору.

Каждый ландшафт населен комплексом растений и животных, грибов и микроорганизмов. Они связаны с ландшафтом, и комплекс этот меняется при переходе к другому ландшафту, даже очень похожему на первый.

Население ландшафта или природной зоны вместе с природными факторами, влияющими на это население, часто называют экологической системой, или экосистемой, – с указанием того, какая именно система имеется в виду. Например, экосистема Земли, состоящая из экосистем тайги, тундры и так далее. А каждая из этих, более мелких экосистем, состоит в свою очередь из еще более мелких – вплоть до отдельных ландшафтов, каждый из которых соответствует отдельной экосистеме. Например, экосистеме дубового леса или экосистеме озера, и так далее.

Высотная поясность

Так что мы можем рассматривать Землю как своего рода лоскутное одеяло, где каждый лоскуток – ландшафт (и, соответственно, экосистема), но сшиты эти лоскутки не беспорядочно, а подобраны «по цветам» – в зависимости от географической широты, от высоты и от близости океанов. Природные зоны есть и в океанах Земли, и появление их связано с теми же закономерностями.

 

Арктические ландшафты

Ландшафты Арктики не особенно разнообразны. Среди них выделяют несколько типов, первый из которых так и называют – арктическим. Он включает две зоны: первая – ледяная, или зона вечного мороза (средние температуры воздуха здесь весь год отрицательны; редкие подъемы ее «не делают погоды»). Расположена она в Центральном Арктическом бассейне. Вторая – зона арктических пустынь, занимающая большую часть островов Северного Ледовитого океана.

Здесь холодно и сухо, и хотя солнечного света сюда попадает почти столько же, сколько и в зону тайги, расположенную южнее, большая часть солнечных лучей отражается снегами и льдами. Зато сюда приходит тепло, приносимое течениями из Атлантики; температура воды в океане (у поверхности) – около 0°С, поэтому даже зимой на островах погода гораздо теплее, чем в расположенных дальше к югу континентальных районах Сибири. Недаром полюс холода находится на материке – в районе Оймякона. Конечно, в Гренландии еще холоднее, но там все же второй в мире по величине ледник, а в Оймяконе ледников нет.

Лето в поясе арктических ландшафтов холодное везде. Тепло, приходящее от Солнца, уходит на таяние деятельного слоя мерзлоты или снегов, и воздух почти не прогревается. Его температуры не превышают двух–трех градусов тепла даже в самые жаркие месяцы.

Влияние Атлантики не ограничивается течениями: оттуда приходят и воздушные массы, сравнительно теплые и влажные. Но чем дальше к востоку они перемещаются, тем больше влаги теряют и тем холоднее становятся. И эти воздушные массы создают разницу между восточной и западной частями российской Арктики: на западе климат морской, а на востоке – континентальный. Правда, на Дальнем Востоке России ощущается уже дыхание близкого Тихого океана, и климат вновь приближается к морскому. Примерно такая же картина наблюдается и в североамериканской Арктике – с поправкой на разницу океанов и на то, что проход из Тихого океана в Северный Ледовитый (Берингов пролив) намного уже прохода из Атлантики, и течения здесь гораздо менее мощны.

Осадков здесь мало, около 200 миллиметров в год. И хотя выпадают они в основном летом, большая часть их все равно представляет собой снег. Этот снег не тает до трехсот дней в году даже на уровне моря, а выше он не успевает растаять и за лето, постепенно превращаясь в лед. Образуются ледники, медленно сползающие вниз, к морю. На некоторых островах – Шмидта, Ушакова, Виктории и других – образуются ледяные купола (как в Антарктиде или Гренландии, но поменьше).

А к югу от арктических ландшафтов расположен пояс тундровых ландшафтов. Здесь тоже морозы, тоже мерзлота (глубиной до нескольких сотен метров), тоже длинные суровые зимы. Но все же теплее: летом температура поднимается до +10 – +12ºС. И осадков больше – уже не 200, а 300–400 миллиметров в год. Мерзлота не пропускает их вглубь, и эти воды накапливаются у поверхности, образуя болота. А поскольку подземных вод почти совсем нет, уровень рек сильно зависит от других источников воды. И зимой (пока не растает снег), воды в них почти не остается. Да и летом ее немного. Только весной и в начале лета, когда снега тают, вода в реках прибывает.

Образование болот

В здешнем суровом климате почвы образуются медленно. Часто отдельные «пятачки» почвы разделены лишенными плодородного слоя промежутками. Поэтому и растительность здесь имеет вид мозаики.

А еще дальше к югу, где лето становится длиннее и теплее, появляются первые деревья. Сначала маленькие, прижавшиеся к земле и вырастающие только в защищенных от ветров местах, особенно часто – в речных долинах, поскольку здесь к тому же и теплее. Это, конечно, еще не леса. Но уже и не совсем тундра: здесь больше осадков и тепла. Эту зону обычно считают переходной между тундрой и тайгой и называют лесотундрой.

Ячеистый рельеф поверхности тундр

 

А что такое термокарст?

Типичное явление в лесотундре – термокарст. Слово это, так же, как и явление, этим словом обозначенное, знакомо далеко не всем. Оно сложное, и один из его корней – «термо» – означает «связанный с температурой». А вот что такое «карст»?

Так называют широко распространенное на Земле явление, связанное с деятельностью текучих вод, название которому дано по имени плато Kras в Югославии. Явление это наблюдается тогда, когда воздействие воды приводит не столько к размыву горных пород, сколько к их растворению. Понятно, что не все горные породы могут растворяться, по крайней мере, в обычных условиях. Очень горячие воды или воды, насыщенные кислотами или другими агрессивными веществами, могут растворить почти все на свете. Но такие воды – нам везет! – встречаются не особенно часто. А обычные текучие воды растворяют лишь некоторые породы: известняки, каменную соль, гипс и лед.

Карры

Карстом называют не только сам процесс растворения горной породы, но и формы рельефа, которые в результате этого процесса образуются. А эти формы своеобразны и интересны. Это – карры (борозды различной конфигурации и размера), воронки, колодцы и подземные формы – пещеры (пустоты, образованные просочившейся под землю по трещинам водой, чаще всего – рекой).

Если природные условия (количество и температура осадков, например) благоприятствуют карсту, растворяется почти весь массив горной породы, остаются лишь небольшие (самые крепкие и потому хуже растворимые) карстовые останцы. Таковы условия в тропиках, поэтому останцы типичны, например, для Кубы и Юго–Восточной Азии.

Есть карстовые формы и на некоторых ледниках – важно, чтобы смогли сложиться условия, при которых жидкая вода протекает по льду. Он при этом «растворяется» – тает, и появляются как поверхностные, так и глубинные формы карстового рельефа. Известны, например, пещеры в Гренландии.

А термокарстом называют другой процесс. Он заключается в том, что в деятельном слое вечной мерзлоты грунт при оттаивании довольно часто уплотняется. Тогда на поверхности возникают просадки – аласы – углубления, очень похожие на карстовые блюдца (впадины) и формой, и размером. Они часто заняты озерами.

Аласы

К такому же эффекту приводит таяние подземных льдов – в том случае, когда льда под землей было достаточно много, после его таяния появляются просадки на поверхности.

Этот процесс и назвали термокарстом за внешнее сходство с карстом.

Климат Антарктики гораздо более суров, чем арктический. И эта суровость рождает однообразие ландшафтов. Некоторую пестроту создают лишь оазисы, о которых вы уже узнали.

 

Что такое осадки и как измерить их количество?

Мы уже не раз говорили об атмосферных осадках, их количестве и видах. Но хорошо бы разобраться в этом вопросе поподробнее – он очень важен!

Всю воду, выпадающую из облаков в виде дождя, снега или любом другом, называют атмосферными осадками. Их количество измеряют в миллиметрах толщины того слоя воды, который они образовали бы на поверхности земли, если бы не растекались, не просачивались и не испарялись. Количество это измеряют за какой–нибудь определённый отрезок времени – за сутки, месяц или год.

Для измерения количества осадков используют дождемеры – резервуары (обычно металлические бочки), в которые собираются осадки, выпадающие на определенную площадь (например, с помощью воронки площадью в один квадратный метр). В конце периода наблюдений измеряют количество воды, скопившейся в резервуаре, и пересчитывают его в единицы толщины соответствующего слоя.

Прибор для измерения выпавших осадков

Например, если накопилось 200 литров воды, это означает, что толщина слоя составит 200.000 кубических сантиметров/10.000 квадратных сантиметров = 20 сантиметров = 200 миллиметров.

Но ведь вода и из бочки может испариться? Конечно, особенно в жаркую погоду. И если наш дождемер установлен где–то вдали от жилья, и метеорологи приезжают к нему только раз в месяц – узнать, сколько же осадков выпало в этом месте, – они что же, ошибаются? Нет, и чтобы не ошибаться, они придумали занятный способ. В бочку наливают немного масла (например, машинного). Оно легче воды и поэтому при попадании воды в бочку растекается по ее поверхности, образуя тонкую пленку. И масляная пленка ничтожно маленькой толщины прячет воду под собой.

А почему осадки бывают разными?

При некоторых условиях водяной пар в воздухе начинает превращаться в воду – конденсироваться. При этом появляются маленькие капельки воды, еще настолько легкие, что не падают на землю, но уже такие большие, что их можно разглядеть. Появляется туман или облака. Дальше события могут развиваться по–разному.

Обычно дождевые капли имеют размер около одного миллиметра, реже – до пяти миллиметров. Это происходит потому, что крупные капли в полете дробятся на более мелкие. Образование же крупных капель связано не с процессом конденсации пара, а с процессом слипания мелких облачных капелек. Кроме того, если в облаке одновременно появляются капельки воды и кристаллики льда, происходит рост кристаллов (снежинок) при одновременном испарении капель.

Если воздух под облаком имеет температуру ниже (ГС, снежинки достигают земной поверхности. В теплом воздухе они тают, превращаясь в дождевые капли. В горах часто можно наблюдать, как в долинах идет дождь, а вершины одновременно покрываются снегом.

С этим явлением связано важное географическое понятие – снеговая линия (или граница). Так называют высотный уровень, выше которого температуры настолько низки, что накопление снега и других твердых осадков преобладает над испарением и таянием. Существование снеговой линии определяет высоту пбявления ледников в горах. Над экватором она располагается на высоте около 4 600 метров ттяд уровнем моря (и только высокие горы, вроде Килиманджаро, достигают ее), в Арктике опускается до 200–500 метров (и ледники образуются даже на совсем невысоких горах – таких, как Бырранга), а в Антарктике – снижается до уровня моря (и образуются шельфовые ледники, как в море Росса).

Один из самых опасных видов осадков – переохлажденный дождь. Он наблюдается обычно при наступлении теплого атмосферного фронта в холодное время Года. Сначала в слоистых облаках над фронтом образуются снежинки. Попадая в теплый воздух, они тают, а образовавшиеся капли Попадают в холодные приземные слои воздуха. Если температура здесь не очень низкая, они достигают земли, не замерзнув. Но, попав на холодные мостовые, ветви, провода и т.п., намерзают на них коркой гололеда. Если же воздух под фронтом очень холодный, капли замерзают в полете, образуя крупу (ледяные шарики меньше пяти миллиметров в диаметре) или град (шарики больше пяти миллиметров). Градины же могут достигать размеров апельсина, а самые крупные из измеренных, выпавшие 3 сентября 1970 года в штате Канзас, весили до 750 граммов и имели окружность до 0,5 метра! В Индии, в районе Нью–Дели, в апреле 1888 года градом были убиты 246 человек.

Интересно также, что от момента испарения до возвращения на поверхность земли молекулы водяного пара проводят в атмосфере примерно одиннадцать'суток.

 

Ландшафты и загрязнения

Меняются климаты, меняются и ландг шафты. Глубокие изменения, подобные оледенениям, происходят медленно и захватывают гигантские территории. Такие изменения мы не можем почувствовать непосредственно – слишком велика разница во времени жизни человека и процессов такого масштаба. Только изучая прошлое Земли, мы можем увидеть следы этих гигантских колебаний в природе. Жители Земли, как правило, успевают на них отреагировать – либо найдя себе убежище, либо так или иначе приспособившись к изменившейся обстановке.

Если говорить конкретно об оледенениях и об Арктике, то ситуация была такова. Температура воздуха понижалась, воды не хватало (льда и снега было более чем достаточно, но и растения, и животные нуждаются в жидкой воде), громадные территории оказались заняты льдом. И большинство обитателей севера ушли на юг. Но и в высоких широтах сохранялись области – убежища, где они могли пережить тяжелые времена. Один тип таких убежищ – нунатаки, где обычно теплее, чем на прилегающих ледяных полях (они не отражают свет, как льды). Но нунатаки невелики, и решающую роль в выживании северных видов сыграла, вероятно, обширная свободная ото льда территория, существовавшая 18 тысяч лет назад, во время максимума оледенения, в Канадской Арктике, на Аляске и в прилегающих районах. Ее назвали Берингией, а своим существованием она обязана, по–видимому, тому, что замерзшая вода, образовавшая ледники, ушла из океана. Уровень Мирового океана сильно понижался, а шельфы (в Северном Ледовитом океане они очень велики) осушались.

Но спасти всех убежища и нунатаки не смогли. И около 10 тысяч лет назад произошло крупное вымирание, захватившее и отдельные виды, и целые роды животных и растений (например, мамонтов и мастодонтов).

Однако возможно, что это вымирание было связано не только с изменениями ландшафтов, но и с появлением здесь человека. Может быть, именно охотники виноваты в гибели многих обитателей полярных районов.

Но бывает так, что изменения происходят быстро и мощно. Они совершаются буквально у нас на глазах и зачастую нами и спровоцированы. Хотя обычно они захватывают не очень большие территории, их стремительность порою губительна для обитателей планеты: они не успевают приспособиться к изменениям или покинуть опасный район. В первую очередь они связаны с загрязнением окружающей среды.

Одна из причин вымирания мамонтов

Разработка месторождений полезных ископаемых, сжигание топлива на электростанциях, жизнь городов и поселков сопровождаются выбросами в окружающую среду множества разных веществ. Среди них бывают и совершенно чуждые ландшафту (например, радиоактивные), и уже имеющиеся в нем (в почве, в воде или в воздухе), но в гораздо больших количествах по сравнению с нормой.

Таковы, например, испытания ядерного оружия на Новой Земле: они проводились много лет, до введения в 1963 году запрета на испытания ядерного оружия на поверхности земли. При каждом взрыве в атмосферу попадало громадное количество радиоактивных веществ.

Отрицательно влияет на окружающую среду и применение ДДТ – пестицида, ядовитого вещества, использующегося для уничтожения вредителей. ДДТ так же, как и некоторые другие похожие на него препараты, оказался неожиданно долгоживущим (сохраняющим свою активность). Попадая в почву, такие вещества накапливаются в ней, затем из нее переходят в растения, а с ними – в организмы травоядных и хищных животных. В результате оказываются отравлеными все участники пищевой цепи. Кроме того, с частицами почвы яды попадают в атмосферу и разносятся по всей планете. Когда это выяснилось (а ДДТ обнаружили даже в мышечных тканях пингвинов, живущих за многие тысячи километров от территорий, где применялись пестициды), эти вещества были запрещены в Европе и США, но во многих развивающихся странах они продолжают использоваться до сих пор.

Загрязнение среды связано и с добычей и транспортировкой нефти. Например, в марте 1989 года нефтяной танкер «Экссон Вальдез» наткнулся на риф в заливе Принца Уильяма, у берегов Аляски. Сорок миллионов литров нефти вылились в море и за несколько недель расползлись почти на 2.000 километров вдоль берега. И в результате только одной этой аварии погибли около 5.000 морских выдр, 200 тюленей, не меньше 400.000 птиц. Даже после того, как более полутора миллиардов долларов было истрачено на борьбу с последствиями аварии, лишь восьмую часть загрязненной территории удалось сделать пригодной для жизни. Но в результате катастрофы до сих пор морские выдры погибают, кайры и утки не выводят птенцов, а сельди рождаются с закрученным хребтом, уродливыми плавниками или без челюсти. «Никогда за всю свою историю мы не думали, что вода может умереть. Но это случилось. Мы ходим по нашим берегам и там, где пожинали жизнь, пожинаем смерть», – писал один из жителей Аляски после катастрофы.

Танкер, потерпевший аварию

Загрязнение людьми окружающей среды происходит сегодня повсюду на планете. Но в полярных районах оно особенно опасно: здесь, из–за низкой температуры, замедлены превращения различных веществ, и загрязнители очень долго не выводятся из ландшафта; другими словами, полярные районы оказываются почти неспособными к самоочищению. А кроме того, в здешних экстремальных климатических условиях организмы и без всякого загрязнения живут на пределе своих возможностей и поэтому легче погибают.

Загрязнение окружающей среды – одна из главных проблем, стоящих перед человечеством, и решить ее необходимо в ближайшем будущем. Известно, например, что в Северной Атлантике после второй мировой войны были затоплены баржи с химическими боеприпасами побежденных стран. Рано или поздно и баржи, и хранящиеся в них снаряды и бомбы окажутся разъедены морской водой. И тысячи тонн отравляющих веществ окажутся в океане.

Разрыв газопровода – ерунда! Но выброшенный при таком разрыве в атмосферу газ усиливает парниковый эффект, и последствия множества выбросов в сумме могут привести к изменениям климата в глобальном масштабе.