§ 42. ледники. многолетняя мерзлота

Литература

• Гляциологический словарь / Под ред. В. М. Котлякова. — Л.: Гидрометеоиздат, 1984. — 527 с.
• Гросвальд М. Г. Покровные ледники континентальных шельфов. — М.: Наука, 1983. — 216 с.
• Иностранцев А. А. Глетчер // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
• Котляков В. М. Мир снега и льда. — М.: Наука, 1994. — 286 с. — ISBN 5-02-003778-8
• Кот­ля­ков В. М. Снеж­ный по­кров Зем­ли и лед­ни­ки. — Л.: Гидрометеоиздат, 1968.
• Мачерет Ю. Я. Радиозондирование ледников. — М.: Научный мир, 2006. — 392 с — ISBN 5-89176-357-5
• Hambrey M., Alean J. Glaciers. — Cambridge, Cambridge University Press, 1992. — 208 pp. — ISBN 0-521-41915-8

Виды ледников

На нашей планете существует три основных типа ледников.

1. Покрывной тип ледников характерен для суши, к этому типу относят весь ледовый щит Антарктиды. Если рассматривать подробнее, то антарктический ледник разделяется на несколько потоков, сползающих от самой высокой точки материка к его краям. Наиболее впечатляющим среди них является ледник Бирдмора длиной около 200 километров и шириной до 40 километров. Арктические покрывные ледники не обладают столь внушительными размерами.

2. Шельфовый тип ледника базируется на прибрежном шельфе и плавает на слое воды, куда он сполз, оторвавшись от покрывного массива суши. Самым крупным шельфовым ледником является ледник Росса, протянувшийся на 800 километров с востока на запад и на 850 километров – с юга на север.

3. Горно-долинный тип ледника встречается на всех континентах, где есть достаточно высокие горы. Это вечные льды Килиманджаро, гребней Анд, Тянь-Шаня, Гималаев и т.д. Наиболее крупным среди них является ледник Федченко, площадь которого составляет примерно 700 квадратных километров.

Это интересно: Робототехническое средство (РТС): определение, типы, классы

Растительный мир

Как и в предыдущем кембрии, доказательства наземной растительной жизни в ордовикский период весьма неуловимы. Если наземные растения существовали, они состояли из микроскопических зеленых водорослей, плавающих на или под поверхностью воды. Однако только после силурийского периода появились первые наземные растения, у которых есть твердые ископаемые доказательства.

Ордовик или ордовикская система — второй период . Ордовик длился от 485 миллионов лет назад и до 443 миллионов лет назад, то есть на протяжении 42 миллионов лет. Чтобы не запутаться в эонах, эрах и периодах, используйте в качестве визуальной подсказки геохронологическую шкалу, которая находится .

Название данному периоду дали по типовому геологическому разрезу, который ярко указывает на историю данного периода. Разрез располагается в районе Уэльса, на территории которого в древности проживало кельтское племя ордовиков.

В ордовикском периоде продолжала развиваться жизнь. В ходе изучения геологического слоя периода были сделаны многочисленные открытия, касающиеся ордовикской биоты. Отмечается, что в этот период достигли большого развития и распространения зелёные и красные водоросли. Больше того, помимо морских растений, в этом периоде появились первые наземные растения. В период от 485 до 443 млн. лет назад обнаружены находки остатков спор наземных растений, а также отпечатки стеблей, которые принадлежат, по всей видимости, сосудистым растениям.

Что касается животного мира, то, в отличие от растений, они ещё не вышли на сушу и обитали только под водой. В морях и океанах обитали одноклеточные радиолярии, одноклеточные фораминиферы, бесчелюстные позвоночные арандаспиды (вымершие), иглокожие морские бутоны (бластоидеи, вымершие), иглокожие шаровики (морские пузыри, цистодеи, вымершие), морские лилии, морские звёзды. Кроме того в ордовике обитали двустворчатые, брюхоногие и головоногие моллюски, ракоскорпионы, трилобиты, брахиоподы, мшанки, губки, граптолиты, мечехвосты. Ордовик характеризуется и такими животными, которые обитали только в этот период, то есть возникли в ордовике и вымерли в ордовике. Учёные отмечают, что к концу ордовика и наступлению следующего периода — , вымерли уникальные группы иглокожих, которых не наблюдается в других периодах. Помимо этого, к началу силура произошло вымирание многих семейств граптолитов, брахиопод, кораллов, головоногих моллюсков и трилобитов, так как на границе ордовика и силура происходит массовое вымирание животных.

Ордовикско-силурийское вымирание считается одним из пяти сильнейших вымираний в истории и вторым по потерям среди живых организмов (первым считается пермское вымирание, когда вымерло 96 % всех морских видов и 70 % наземных видов позвоночных). Основной причиной вымирания животных в этот период считают движение суперконтинента Гондвана, который двигался к области южного полюса, что привело к глобальному похолоданию, оледенению и падению уровня мирового океана. Всего вымерло порядка 100 семейств морских животных или 49% всех животных на Земле.

Образование

Общим условием образования ледников является сочетание низких температур воздуха с большим количеством твёрдых атмосферных осадков, что имеет место в холодных странах высоких широт и в вершинных частях гор. Однако, чем больше суммы осадков, тем выше могут быть температуры воздуха. Так, годовые суммы твёрдых осадков меняются от 30—60 мм в Центральной Антарктиде до 4500 мм на ледниках Патагонии, а средняя летняя температура от −40 °C в Центральной Антарктиде, до +15 °C у концов самых длинных ледников Средней Азии, Скандинавии, Новой Зеландии, Патагонии.

Преобразование снега в фирн, а затем в лёд может идти как при отрицательной температуре, так и при температуре таяния. В первом случае оно идёт путём рекристаллизации, вызываемой давлением вышележащей толщи и уменьшением пористости снега, во втором — посредством таяния снега с повторным замерзанием талой воды в толще (подробнее см. зоны льдообразования).

На леднике выделяют в верхней части область питания (аккумуляции) и в нижней части область расхода (абляции), то есть области с положительным и отрицательным годовым балансом массы. Эти две области разделяет граница питания, на которой накопление льда равно его убыли. Избыток льда из области питания перетекает вниз в область абляции и восполняет там потери массы, связанные с таянием, испарением и механическим разрушением.

Пещера Grotta del Gelo на вулкане Этна, самый южный ледник в Европе

В зависимости от изменяющихся во времени соотношений аккумуляции и абляции происходят колебания положения края ледника. В случае существенного усиления питания и превышения его над таянием край ледника продвигается вперёд — ледник наступает; при обратном соотношении ледник отступает. При длительно сохраняющемся равновесии питания и расхода край ледника занимает стационарное положение.

Кроме таких вынужденных колебаний, прямо связанных с балансом массы, некоторые ледники испытывают быстрые подвижки (пульсации, сёрджи), которые возникают как результат процессов внутри самого ледника — скачкообразных перестроек условий на ложе и перераспределения вещества между областями аккумуляции и абляции без существенного изменения общей массы льда.

В гео­ло­гической истории Земли наиболее значительные колебания ледников вызывали смену ледниковых периодов. Самая поздняя серьёзная деградация ледников, вызванная уменьшением позднеплейстоценового оле­де­не­ния, имела место около 17–10 тысяч лет назад.

На Земле 99 % ледникового льда содержится в обширных ледяных щитах (также известных как «континентальные ледники») в полярных регионах, но ледники могут быть в горных хребтах на всех континентах, включая островные страны Океании, такие как Новая Зеландия. Между 35° северной широты и 35° южной широты ледники встречаются только в Гималаях, Андах, Скалистых горах, нескольких высоких горах в Восточной Африке, Мексике, Новой Гвинее и на Зард Кух в Иране. Современные ледники покрывают площадь свыше 16 млн км², или около 11 % суши. Ледниковый лед является крупнейшим резервуаром пресной воды на Земле. В них сосредоточено более 25 млн км³ льда — почти две трети объёма пресных вод на планете.

Ледник «Перито-Морено» в национальном парке «Лос-Гласьярес» в Аргентинской Патагонии

В определённых условиях (низкая температура, низкая влажность воздуха, высокая солнечная радиация) на поверхности ледников могут образовываться кающиеся снега и льды — остроконечные образования, иногда достигающие длины нескольких метров, которые наклонены в направлении на полуденное положение солнца и напоминают коленопреклонённые фигуры молящихся. Впервые это природное явление было описано Чарльзом Дарвином в 1835 году во время его путешествия в Анды в Южной Америке.

Для областей питания горных ледников характерны бергшрунды или, иначе, подгорные трещины, которые отделяют движущийся ледник от неподвижных масс снега, фирна и льда на склонах.

Как образуются ледники?

Для образования ледника необходимо сочетание большого количества осадков и устойчиво низкой температуры воздуха. Этим условиям идеально соответствуют шапки полюсов и вершины высоких гор. Выпавший на землю снег некоторое время лежит пушистым покровом, но через некоторое время начинает подтаивать под солнечными лучами.

Ночью, когда солнца нет, подтаявший снег смерзается в массу, состоящую из множества ледяных шариков – это так называемый фирн, который является основой ледника. Накапливаясь, пласты фирна спрессовываются под собственным весом и превращаются в ледник.

Гляциологи выделяют на леднике три основные зоны:

– область питания, расположенную в верхней части, где накапливается снежный покров;

– граница питания, расположенная посредине ледника;

– область абляции, или таяния, расположенная в нижней части.

В идеале выпадение осадков должно соответствовать таянию, но на практике эти области подвержены колебаниям, как сезонного характера, так и в соответствии с многолетними погодными циклами. В соответствии с этими колебаниями зона абляции то поднимается при усиленном таянии, то опускается в холодные годы. Ледник то наступает на открытую землю и воду, то отступает назад. Если рассмотреть достаточно длительный период таких колебаний, оказывается, что в целом баланс таяния и питания сохраняется. Поддержание равновесия «жизни» ледников является одним из важнейших факторов сохранения климатического баланса во всём мире.

Виды льдов

На нашей планете различают 2 типа ледников:

• Горные.
• Покровные.

Рассмотрим каждый из этих типов более подробно.

Горные ледники

Данный вид ледников образуется в высоких горах, и для его образования нужно большое количество снега и температура воздуха ниже 0 градусов. Мы знаем, что температура воздуха с высотой изменяется, поэтому часто на вершинах гор возможен снег, в то время как у подножия достаточно жаркая погода. В ходе множества экспериментов было установлено, что в горах на каждой 1 км высоты температура воздуха снижается на 6 градусов. Поэтому, зная, какая температура воздуха у подножия горы, можно определить область, где начинается нулевая температура, а значит, где начинается снеговая линия и образуются ледники.

Рассмотрим практический пример. Допустим нам известно, что у подножия горы Килиманджаро температура воздуха весь год равна +25 градусов. Нам нужно определить  есть ли на данной горе снег, и примерно на какой высоте начинается образовываться лед. Для решения этой задачи, прежде всего, нужно определить высоту горы Килиманджаро. Мы знаем, что она составляет 5895 метров. Сопоставим эти данные с температурой воздуха у подножия, а также с изменением температуры воздуха на -6 градусов от каждого километра вверх. Прежде всего мы можем умножить высоту горы на изменение высотный температуры. 5,8 х 6 равно 34,8 градусов. Это значительно больше чем температура у подножия горы в +25 градусов, а значит на горе Килиманджаро есть лед и снег. Теперь делим температуру у подножия горы на высотное изменения температуры. 25 раздели на 6 получается 4,16. Соответственно на высоте примерно 4166 метров начинается снеговая линия, выше которой образуется горный ледник.

Ещё раз можно подытожить, что горные ледники отличаются тем, что в области их формирования температура воздуха всегда ниже нуля, даже, если у подножия горы в это время очень жарко. В примере выше мы определили область снеговой линии. Это очень важная область для горных ледников, поскольку она определяет зону таяния. Выше нее образуется ледник, а ниже нее он начинает таять. Под тяжестью собственного тела ледники постепенно опускаются, достигая снеговой линии, и начинают таять. В результате образуются ручьи и реки. Также в этой области находится множество горных пород, переносимых ледником.

Горные ледники очень важны, поскольку они дают начало многим крупным рекам. Например Амударья берёт своё начало именно в горном леднике.

Покровные ледники

К покровным ледникам относятся практически все ледники на нашей планете. Если взять все ледники планеты земля, только к покровному типу будет относиться более 98% ледников. Ледники покровного типа образуются в географических районах с постоянной температурой ниже 0 градусов. Главное их отличие от горных ледников в том, что горные ледники образуются высоко в горах, а покровные ледники устилают землю, и находятся на незначительных высотах.

Основная масса покровных ледников находится в антарктиде. Здесь средняя толщина этих ледников составляет порядка 4 километров. Как и в горах, покровные льдины осуществляют движение. Есть эпицентр, где сосредоточена основная масса ледника. Под воздействием силы тяжести он растекается в стороны. В результате образуется движение, которое очень часто приводит ледники к морям и океанам. Как только происходит это достижение, под воздействием воды часть ледника скалывается, в результате чего образуются айсберги. Это очень опасные элементы, поскольку они несут большие проблемы для морских судов. Ведь на поверхности воды находятся менее 25% айсберга, а основная его масса находится под водой.

Покровные ледники важны для людей, поскольку они обладают огромным запасом пресной воды. Можно даже говорить о том, что большая часть запасов пресной воды находится именно в этом типы ледников. Для понимания того, о чем мы говорим, можно привести небольшой пример. Так, если взять айсберг средних размеров, то он содержит такое же количество пресной воды, какое протекает в одной небольшой реке за целый год.

Типы ледников (покровные и горные)

Существует два главных типа ледников: горные и покровные материко­вые. Они существенно различаются размерами, морфологией, условиями пи­тания и стока.

Выделяют также тип переходных ледников.

Горные ледники.Среди ледников этого типа наиболее полно сформиро­ванными являются долинные, или альпийские ледники.

Они имеют довольно большую область питания, в которой происходит накопление снега и пре­вращение его в фирн, а затем в лед. Эта область обычно приурочена к сходящимся верховьям горных рек. У альпийских ледников хорошо выражена до­лина стока.

Выходящий из области питания ледниковый язык распространя­ется по уже выработанному эрозионному или тектонически-эрозионному ущелью, имеющему V — образный поперечный профиль. В результате воз­действия ледника долина приобретает U — образные очертания поперечного профиля, благодаря чему получила название трог (от нем. Trog — корыто).

Дно трогов очень неровное; наряду с углублениями в местах залегания отно­сительно мягких пород, встречаются выступы более твердых пород, обра­зующие ступени.

Широко распространены каровые ледники, имеющие форму полуцирка и выработанные на крутых склонах. (Кар — нитеобразное, креслообразное уг­лубление, врезанное в верхнюю часть склонов гор.

Стенки кара крутые, часто отвесные, дно пологое, вогнутое, занятое каровым ледником. Цирк — вогнутая форма рельефа, имеющая различное происхождение: 1) ледниковый цирк -котловина в горах в виде амфитеатра, замыкающая верхний конец леднико­вой долины (трог) и вмещающая фирн и лед, за счет которых питаются до­линные ледники; 2) оползневый цирк — котловина в виде амфитеатра, обра­зующаяся на крутых склонах, в основании которых залегают пластичные по­роды, обуславливающие развитие оползней).

Когда цирк переполняется фирном и льдом, образуется ледниковый язык, выходящий на склон по эрозионному углублению.

Такой ледник называется висячим, т.к. он не достигает основания склона.

Горные ледники представлены не только каровыми, висячими и альпий­скими. На крупных вулканах образуются ледниковые шапки, покрывающие вершины вулканических конусов, находящиеся выше снеговой линии, откуда ледник отдельными языками спускается по радиально расходящимся эрози­онным ущельям. Примером могут служить ледники Эльбруса, Казбека и Арарата на Кавказе, нижняя граница которых располагается на высоте около 4250 м.

Ледники переходного типа

Иногда долинные ледники выходят на пред­горную равнину, образуя широкие ледниковые поля.

Такие ледники называ­ются предгорными, они относятся к переходному между горными и покров­ными типу. Имеются они на Шпицбергене, Земле Франца-Иосифа, Новой Земле, на тихоокеанском побережье Аляски.

К переходному типу относятся также плоскогорные ледники, покрываю­щие выровненные поверхности древних гор на площади в сотни квадратных километров.

По окраинам плоскогорий они сползают в долины в форме язы­ков.

Покровные ледники

Они получили свое название потому, что не при­урочены к определенным формам рельефа, а покрывают всю поверхность крупных полярных островов и даже одного континента — Антарктиды. Среди ледников этого типа выделяют ледниковые шапки, ледниковые покровы и щиты.

Ледниковые шапки располагаются на невысоких возвышенностях среди равнинного рельефа.

Площадь их измеряется тысячами квадратных километ­ров.

Ледниковые покровы еще более обширны. Они покрывают все формы рельефа, отражая их на своей поверхности.

Ледниковые щиты обладают значительной мощностью и по этой причине полностью скрывают подледниковый рельеф.

Особую группу покровных ледников образуют шельфовые ледники, рас­полагающиеся частично на суше, частично в море.

Отдельные блоки покро­вов, обламываясь, превращаются в айсберги. Подобные ледники распростра­нены главным образом на побережьях Антарктиды и Гренландии.

Чем отличается покровные ледники от горных ?

В Корякском нагорье около 280 ледников общей площадью 200 км2; снеговая граница снижается до 500 м.

Камчатка богата осадками, поэтому ее горные хребты несут значительное оледенение, общая площадь которого составляет свыше 800 км2.Снеговая граница проходит на высотах от 1000 до 3000 м.

Аляска – одна из наиболее значительных областей современного оледенения. Причина – влажный прохладный климат и горный рельеф. В зависимости от количества осадков снеговая линия поднимается от 300 до 2400 м. Общая площадь ледников 52000 км2. Некоторые достигают моря. Здесь находится самый длинный ледник на Земле – Хаббард на горе Логан длиной 145 км.

Альпы – наиболее типичная горная страна с долинными ледниками, родина гляциологии. Снеговая граница находится на высотах 2500-3300 м, количество ледников около 1200, площадь оледенения 3600 км2. Центрами оледенения выступают главные вершины Альп.

Кавказ – страна мощного оледенения. На Большом Кавказе находится 2200 ледников общей площадью 1780 км2. Высота снеговой границы около 3000 м. Ледники вершинные, долинные и каровые. Центры оледенений – Эльбрус, Казбек и другие вершины.

Тянь-Шань – горная страна с мощным оледенением, площадь которого свыше 10 тыс.

км2. Узлами оледенения являются Пик Победы, Хан-Тенгри, Заилийский Алатау, Зеравшанский хребет и другие вершины.

Площадь оледенения свыше 10 тыс. км2. Больше 60% площади Памира лежит свыше снеговой линии, которая находится на высотах около 5000 м. Здесь находится самый длинный в СНГ ледник Черского.

В Саянах оледенение слабое, занимает всего 40%.

На Каракоруме общая площадь оледенения 17800 км2. Снеговая граница лежит очень высоко – 5000-6000 м. Самый крупный ледник имеет длину 75 км; он наибольший в Евразии.

Все высокие хребты в Тибете и на его окраинах – Куньлунь, Трансгималаи, внутренний Тибет – несут вечные снега и льды. Их площадь свыше 32000 км2. Снеговая граница лежит высоко, около 6000 м.

Южная часть Чили и Огненная Земля получают много осадков, имеют значительное оледенение. Снеговая граница проходит на высоте 600-900 м. Многие ледники достигают моря.

На Малом Кавказе ледники есть на Арарате, Алагезе и Зангезурском хребте. Небольшие ледники залегают и на некоторых вершинах гор Малой Азии и Ирана.

Холодные пояса.Это царство вечных снегов и льдов, ледовые зоны Земли. На островах Арктики снеговая граница лежит выше уровня моря. Поэтому их побережья свободны ото льда. Оледенение уменьшается в направлении к Берингову проливу с уменьшением осадков.

В Гренландии льдом занято 1700 тыс. км2, т. е. 83%. Остров покрыт огромным ледяным щитом, состоящим из двух или трех смыкающихся куполов. Его длина 2400 км, толщина 1500-3400 м. Высшая точка ледяного плоскогорья 3157 м. Выводными ледниками лед стекает в море и образует айсберги.

Шпицберген благоприятен для оледенения. Льды занимают 90% его территории. Преобладают щиты и ледяные поля, ледники шпицбергенского типа, есть шельфовые и выводные.

Земля Франца-Иосифа покрыта льдом на 87%. Оледенение в основном покровное, материкового типа.

На Новой Земле долинные ледники появляются около Маточкина шара. На Северной Земле оледенение покровное, оно занимает 45% площади архипелага.

К западу от Северо-Атлантического течения и в сторону восточной Арктики нарастает континентальность климата и ослабевает оледенение. Канадские острова покрыты льдом на 35-50%.

В Антарктиде граница хионосферы спускается до уровня моря, поэтому вся Антарктида – сплошная область накопления снега. Лед покрывает весь материк, прилегающие острова и переливается на море в виде шельфовых и плавучих ледников. Средняя мощность льда 1720 м. Здесь сосредоточено свыше 90% всех льдов суши планеты. Есть два центра оледенения: один на материковой Восточной Антарктиде, другой – на Западной.

Таблица 7 – Распределение оледенения по частям света (по С. В. Калеснику)

Всего: 15708251

Отличительные особенности покровных и горных ледников

Мощность льдов Антарктиды достигает 4 км. Если бы эти льды вдруг растаяли, то уровень Мирового океана поднялся бы на 70 м!

Ледник имеет области питания и стока. Движение ледника происходит в результате деформаций, вызываемых силой тяжести.

Ледники оберегают Землю от перегрева, являются крупнейшими запасами пресной воды.

Использование ледников для получения пресной воды — трудная научно-техническая задача. Транспортировка айсбергов к берегам засушливых территорий – один из возможных путей использования запасов ледниковой пресной воды. Другой путь – искусственно создать такие условия, которые вызовут быстрое таяние льдов на Земле. Но подъем воды в мировом океане погубит приморские города и обширные плодородные низменности; трудно предсказать, как изменится климат Земли. Даже незначительные изменения климата Земли – понижение температуры воздуха, например, на несколько градусов – могут вызвать наступление ледников.

В геологическом прошлом выделяют три оледенения четвертичного периода: окское, днепровское и валдайское. Ледники покрывали весь север и северо-запад Европейской части нашей страны и значительную часть Сибири. Очаг оледенения находился на Скандинавских горах, оттуда ледник двигался в южном, юго-западном, юго-восточном и северо-западном направлениях. Самым обширным оледенением было днепровское, при котором языки ледника доходили до г. Кременчуга и устья реки Медведицы. В эпоху максимального оледенения ледники покрывали до 30% площади суши.

Современное оледенение Земли — Антарктида с прилегающими островами (общая площадь оледенения — 12230 тыс. км2), Арктика (2073 тыс. км2), Северная Америка (75 тыс. км2), Южная Америка (22 тыс. км2), Азия (120 тыс. км2), Европа (10 тыс. км2), Африка (0,05 тыс. км), Новая Зеландия и Новая Гвинея (1 тыс. км2). Вся Земля — около 14531,05 тыс. км.