Образование лавин, ледников, айсбергов


Зимой в нашей стране снег одевает белым покрывалом огромные пространства. На 75% площади нашей Родины снег лежит более 4 месяцев, а на севере — до 8—9 месяцев. Когда в северном полушарии наступает зима, приходится быть готовым к защите от излишнего снега. Из многих стран начинают поступать сообщения о снежных заносах, нарушивших движение железнодорожного и автомобильного транспорта, о катастрофах в горных районах из-за падения лавин. На улицы городов выходят снегоуборочные машины, и самосвалы, вывозят снег за город.

«Нигде влияние снежного покрова так не велико, как в России, так как нигде нет равнины настолько обширной, отдаленной от морей и покрытой снегом зимой», — писал А. И. Воейков, русский географ и климатолог. Снег возникает в атмосфере. Водяные пары, содержащиеся в воздухе, при охлаждении начинают конденсироваться: образуются мельчайшие водяные капли. Замерзая, они служат ядрами для роста ледяных кристаллов — снежинок.

Падая, снежинки пролетают через слои более теплого воздуха, насыщенного водяным паром. Водяные пары оседают на поверхности и гранях снежинок, увеличивая их размеры. В большинстве случаев снежинки имеют форму шестигранных пластинок, звездочек с шестью лучами или столбиков также шестигранной формы.

В известной степени размеры и форма снежинок зависят от температуры и влажности тех слоев воздуха, через которые они пролетали, прежде чем попасть на землю. При низких температурах воздуха и малой насыщенности водяным паром образуются очень мелкие снежинки. Например, в Якутии и в высокогорных местах снег напоминает алмазную пыль, так как состоит из тонких ледяных игл. При температурах, близких к 0°, выпадают крупные снежинки, а при положительных температурах (+1°, +2°) отдельные снежинки, падая, соединяются в крупные хлопья. На земной поверхности снежинки образуют отложения снега.

Обычно снегопады сопровождаются метелью: ветер переносит снег в близких к поверхности земли слоях. При этом различают поземку, или низовую метель, и общую, или верхнюю, метель. При поземке новый снег не выпадает. За счет поземки происходит лишь перераспределение снега и заполнение неровностей рельефа. При верхней метели может выпасть много снегу.

Метели перераспределяют снег в безлесных районах — тундре, лесостепи и степи. Здесь особенно опасны снежные заносы на дорогах. Иногда в поселках снег засыпает четырехэтажные дома до самых крыш. Метели сносят снег с полей в глубокие овраги. Поля лишаются влаги, содержащейся в снегу, а в оврагах накапливаются большие запасы снега. В весеннее время они превращаются в бурные потоки, способствующие росту оврагов, а овраги наносят большой вред народному хозяйству.

В лесной зоне снег распределяется довольно равномерно: метелям тут негде «разгуляться». Снежная толща состоит из ледяных частиц, воздуха и водяного пара. Эта смесь неустойчива, часто бывает очень рыхлой, но обладает высокими теплоизоляционными свойствами. Так, достаточно высокий снежный покров надежно укутывает теплым покрывалом посевы озимых хлебов, предохраняя их от вымерзания. Как только установится снежный покров, в нем начинаются внутренние процессы, которые приводят к уплотнению ледяных частиц. Поэтому к весне снег постепенно теряет свойства, защищающие почву от промерзания.

В течение зимы снег подвергается внешним воздействиям погоды: после оттепелей, сменяющихся морозами, поверхность намокшего снега покрывается твердой ледяной коркой; сильные ветры могут избороздить снежную поверхность глубокими впадинами, в которые ляжет свежий снег, и т. д. В снегу возникает слоистость, отражающая все изменения зимней погоды. Снежный покров — своеобразный самописец, регистратор погоды. Слоистость снега помогает выяснять многие стороны зимней природы. Так, например, массовая перекочевка северных оленей из одного района в другой часто объясняется тем, что в нижних горизонтах снега, у почвы, где растет лишайник — ягель, снег сделался таким сыпучим и рыхлым, что животные не смогли добывать корм. Ледяная корка, или гололед,— страшная опасность для скота, пасущегося на зимних пастбищах. Животные не могут пробить лед и достать корм.

Но все же положительное значение снега неизмеримо больше, чем некоторые вредные его последствия. За зиму в снежном покрове накапливается много влаги, необходимой растениям. С ноября по март в земледельческих районах СССР выпадает в виде снега от 1/4 до 1/3 годовой суммы осадков. Для определения запасов воды, содержащихся в снежном покрове, и расчетов величины весеннего половодья производятся регулярные (через каждые 10 дней) снегомерные съемки. В точках, через которые проводят снегомерные профили, измеряют толщину и плотность снежного покрова. Ученые составляют прогнозы количества талых вод, которые получат реки и озера, изучают влияние талых снеговых вод на смыв почв и рост оврагов, разрабатывают наилучшие способы борьбы со снежными заносами и приемы снегозадержания на полях. Активное вмешательство советских людей в перераспределение снега по территории страны позволяет лучше использовать его ценные свойства в народном хозяйстве и уничтожать неблагоприятные последствия.

Схода лавин

Когда в горных районах снег накапливается на крутых склонах, он может сорваться и образовать снежный обвал, или лавину, которая обладает большой разрушительной силой. Лавины могут уничтожить на своем пути целые селения. Поэтому в Альпах снежные лавины называют «белой гибелью» или «белой смертью».

На первый взгляд кажется странным, что легкий, «как пух», снег может принести столько бед. Но следует вспомнить, что один кубический метр воды весит тонну, а кубический метр уплотненного, слежавшегося снега — около 300— 400 кГ. Бывают лавины весом до 200 тыс., а иногда и 500 тыс. Т. Обрушиваясь с высоты 1 или 2 км, лавина ударяет с огромной силой. Кроме того, при падении лавины образуется воздушная волна большой разрушительной силы. Если своевременно не принять меры, то падающая лавина может вызвать бедствие.

Сход лавины, фото

Снежная лавина, устремляясь вниз, уничтожает все на своем пути. Фото: Sean Gillies

Так, во время строительства одной железной дороги в Альпах произошла катастрофа. Вблизи тоннеля, где производились работы, как обычно, возник поселок со служебными постройками, жилыми домами для строителей и двухэтажной гостиницей, построенной на прочном бетонном фундаменте.

Инженеры, строившие железную дорогу, предварительно не обследовали горные склоны, хотя местные жители предупреждали, что угрожает снежный обвал. Через некоторое время, заметив зловещие признаки надвигающейся лавины, местные жители посоветовали строителям немедленно покинуть поселок и искать убежища в соседних деревнях.

Однако руководители строительства не прислушались к этим разумным советам. Вечером в день катастрофы люди собрались в гостинице. Посмеиваясь, они прочитали предостерегающее письмо, посланное кем-то из долины. Но не прошло и часа, как со склона соседней горы сорвалась снежная лавина. Спасаться было поздно. Хотя лавина остановилась в нескольких метрах от гостиницы, но предшествовавшая ей воздушная волна разрушила дом. Крыша здания оказалась переброшенной на склон другой горы. Тяжелый бильярдный стол позднее нашли в горной реке. Страшным давлением воздуха люди, сидевшие лицом к горе, были задушены. Из 30 человек, находившихся в гостинице, 12 погибли, а остальные были ранены.

Причины возникновения лавин

Падение лавины только на первый взгляд кажется совершенно неожиданным. Советские исследователи лавин хорошо изучили причины этого грозного явления природы. Отчего же возникают лавины?

В то время как в верхних слоях снежного покрова температура понижается до -10° и -20°, в толщах снега, прилегающих к земле, сохраняются температуры, близкие к 0° (примерно -2°). Таким образом, в снежном покрове толщиной даже в 40—50 см возникает разница в температурах между верхними и нижними слоями снега. Вследствие этой разницы температур в нижних слоях начинается движение водяных паров и испарение снега. Нижняя толща снега разрыхляется, теряет устойчивость и превращается в лавиноопасный слой.

Так образуется лавиноопасный слой

Так образуется лавиноопасный слой

Лыжникам хорошо знакомо, как иногда неожиданно осаживается под лыжами снег с характерным ухающим звуком. Это явление объясняется разрыхлением нижних слоев снежного покрова (образование лавиноопасного слоя); оно происходит не только на склонах гор, но и на равнинах. Однако лавины возникают только в том случае, если снег накапливается на крутых склонах (от 15° и выше), где он не может удержаться. Особенно опасны склоны крутизной 30—35°: на них снег накапливается медленно, пока его толща не достигнет значительной мощности. Тогда снежная масса скатывается.

Лавины падают обычно во время метелей или в течение двух суток после окончания снегопада и во время оттепелей. С собой они выносят в долины много обломков горных пород.

Борьба с лавинами

Снежные лавины — характерное явление природы в горных и заполярных районах земного шара. В горных местах, где строятся электростанции, промышленные и жилые здания, железные и шоссейные дороги, ведутся наблюдения за лавиноопасными склонами. Ученые уже могут предсказывать время и место падения лавин. Разработаны конструкции защитных сооружений; лавиноопасные склоны застраивают снегоудерживающими стенками, направляющими дамбами и лавинорезами. Над горными дорогами строят железобетонные противолавинные галереи. Один из действенных способов борьбы с лавинами, который применяется у нас на Кавказе и в Хибинских горах,— минометный обстрел лавиноопасных склонов. Так искусственно вызывают падение небольших лавин и постепенно разгружают от больших скоплений снега лавиноопасные склоны гор.

Противолавинные конструкции

Чтобы предупредить возникновение лавины, снежный пласт на горном склоне перегораживают бревенчатыми, каменными или земляными стенками.

Ледники

На земном шаре есть области, покрытые никогда не стаивающими льдами и снегами. Климат в таких местах холодный и влажный: зима длинная и снежная, а лето прохладное и короткое. Снег не успевает растаять за лето. Год за годом он накапливается в углублениях, или котловинах, и с течением времени сплошным покровом одевает поверхность Земли. Такие области находятся в полярных странах и высокогорных районах. Общая их площадь на земном шаре около 16 млн. км2. Больше 11% суши покрыто вечным льдом.

Снег, который накапливается в котловинах, в солнечные дни оттаивает на поверхности, а ночью снова подмерзает. Талая вода просачивается внутрь слоя снега и там застывает в виде тоненьких пленок, окружающих отдельные снежинки.

Каждая снежинка, покрытая льдом, имеет вид зерна, и весь слой снега постепенно становится зернистым. Слежавшийся, уплотнившийся снег с отдельными зернышками льда называется фирном. Зернышки постепенно увеличиваются в размерах. Нижние слои фирна все больше и больше уплотняются и превращаются в непрозрачный зернистый белый фирновый лед.

Снег продолжает накапливаться на поверхности; с каждым годом давление на фирновый лед все возрастает, он еще более уплотняется. Из него выделяются пузырьки воздуха, и ледяные зернышки перекристаллизовываются. Постепенно фирновый лед превращается в прозрачный голубоватый глетчерный лед (по-немецки — «глетчер» — ледник), сплошь состоящий из ледяных кристаллов.

Глетчерный лед под давлением начинает течь, как жидкость, оставаясь в то же время твердым телом, подобно воску, сургучу, сапожному вару, стали, олову. Когда на глетчерном льду накопится много фирна и снега, а давление будет достаточно большим, лед начнет вытекать из котловины, образуя ледник. Обычно снег и фирн накапливаются в котловинах с крутыми склонами. Их называют ледниковыми цирками или карами. Это области питания ледника. Скорость движения льда тем больше, чем крупнее ледник и круче склон, по которому он течет. Ученые различают несколько типов ледников. Главные из них — материковые и горные ледники. Материковый ледник сплошной массой покрывает остров Гренландия и Антарктиду. На острове Гренландия лед огромной толщины, местами свыше 3 тыс. м. Как же могла образоваться такая ледяная толща? Гренландия представляет собой равнину, с севера и востока окаймленную горами. На равнине в углублениях, или котловинах, накапливался снег. Постепенно он слеживался, уплотнялся, превращался в фирновый, а затем и в глетчерный лед. Под давлением глетчерный лед приобрел текучесть. Из котловин начали медленно вытекать ледники, расползаясь во все стороны, как тесто, переполнившее квашню. Ледники из разных котловин слились и образовали огромный ледяной покров большой толщины, который начал постепенно сползать в сторону уклона местности.

Материковые ледники движутся довольно быстро, так как глетчерный лед обладает большой пластичностью. Скорость некоторых ледников Гренландии доходит до 40 м в сутки. Еще больше по размерам и мощности ледник, покрывающий белой шапкой Антарктиду. Почти весь континент, за исключением отдельных участков и крутых склонов горных хребтов, находится под постоянным мощным слоем материкового льда. Площадь, занятая льдом, исчисляется в 13 млн. км2. Толщина ледника колеблется от 2000 до 4200 м. Наибольшей мощности он достигает в центральной части материка, где поверхность материка как бы вдавливается и опускается местами ниже уровня океана. Поэтому раньше думали, что под ледяной шапкой Антарктиды не материк, а архипелаг островов.

Ледники Гренландии и Антарктиды спускаются в океан, обламываются и дают начало ледяным плавучим горам — айсбергам. Большие айсберги имеют форму либо причудливых скал высотой иногда более 100 м над уровнем моря, либо плавучих островов, достигающих нескольких десятков километров в длину. Иногда они похожи на огромные столы с плоской верхушкой, покрытой ослепительно-белым снегом. Чаще всего такую форму имеют айсберги Антарктиды, так как мощный ледяной покров этого материка, спускаясь в море, не сразу обламывается, а держится на воде, как бы на плаву.

Такие ледники называются шельфовыми. Наиболее крупный из них — ледник Росса. Это огромный ледяной язык, сползающий с приплюснутого плато в море Росса. Его конец образует в море тысячекилометровый барьер высотой до 65 м. Скорость движения ледника 3 м в сутки. В 1912 г. погиб в Атлантическом океане огромный пароход «Титаник», столкнувшийся в тумане с айсбергом, занесенным течением в такие широты, где обычно плавучие льды не встречаются. После гибели «Титаника» была организована интернациональная служба охраны, которая ведет наблюдения за опасными ледяными горами. Теперь на судах устанавливают радиолокаторы — приборы, заранее предупреждающие, что на пути айсберг.

Столообразный айсберг (Антарктика). Фото: Drew Avery

Путешественникам по северным морям иногда удавалось наблюдать интересное явление — взрывы айсбергов, плавающих по водам океана. Какая же причина взрыва ледяных гор? Свежевыпавший снег содержит в себе много воздуха, который при уплотнении льда и снега проникает внутрь ледника и постепенно уходит оттуда по трещинам. Если их нет, воздух может скопиться в какой-нибудь пустоте, или камере, внутри льда. Там он будет находиться под большим давлением. По мере уплотнения льда давление станет увеличиваться. При таянии ледника камера с сжатым воздухом может внезапно вскрыться; давление в ней сразу резко понизится, а воздух быстро расширится, и произойдет взрыв. Если ходить по поверхности ледника в жаркий солнечный день, то можно услышать звуки, похожие на хруст. Это взрываются внутри ледника маленькие камеры со сжатым воздухом.

Так из материковых льдов образуются айсберги.

Горные ледники берут начало из котловин, расположенных на склонах высоких гор, выше границы вечного снега. Они текут вниз по ущельям и долинам. На своем пути лед расширяет и обтачивает склоны долины, отчего она постепенно приобретает характерную форму корыта; поэтому ледниковую долину называют трогом, что в переводе с норвежского означает «корыто». Сверху горный ледник похож на широкую как бы остановившуюся реку.

Наиболее крупные ледники — долинные. Они занимают уже готовые речные долины. Склоны гор бывают обрывисты, и тогда ледник как бы свисает с уступа. Время от времени край ледника обламывается и с грохотом падает вниз тяжелой ледяной лавиной. Такие ледники называют висячими.

Горные ледники обычно небольших размеров. В Европе самые крупные ледники Альп достигают 27 км в длину. Площадь их не превышает 115 км2. Длина крупных кавказских ледников не более 20 км, а площадь около 48 км2. Самые длинные ледники находятся в Азии. В Тянь-Шане и на Памире их длина достигает 70—80 км (ледник Федченко и др.).

Толщина льда в горных ледниках исчисляется несколькими сотнями метров, а скорость движения очень мала. Однажды группа ученых, изучавшая горные ледники, вырубила себе во льду под огромным валуном целую квартиру — комнату и кухню, которую они называли своей гостиницей. Валун вместе с «гостиницей» за два года переместился всего на 146 м по течению ледника. Некоторые ледники движутся еще медленнее. Так, например, ледники Кавказа имеют скорость не более 35— 45 м в год. Крупные ледники Памира и Тянь-Шаня движутся со скоростью до 1200 м в год.

Горные реки, встречая на пути уступы, образуют пороги и водопады, похожие на крутые ступени. Ледник, стекая по таким уступам, образует ледопад. В местах ледопадов ледник раскалывается глубокими поперечными трещинами и распадается на отдельные глыбы, принимающие при таянии причудливые формы. Глубокие трещины образуются и на поверхности ледника, по краям его, где движение льда замедляется трением о берега долины. Трещины ледника очень опасны для альпинистов, особенно если их покрывает свежевыпавший снег.

Горные ледники кончаются там, где солнечного тепла достаточно, чтобы растопить весь притекающий лед. В конце ледника вытекает бурная горная речка, питаемая талыми водами ледника. Ледник давит на поверхность земли своим огромным весом. При движении он производит большую разрушительную работу. Упавшие на его поверхность обломки, а иногда и большие куски скал движутся вместе с ним. Такие скопления обломков горных пород на поверхности ледника, внутри его ледяной массы или подо льдом называют мореной. Различают морены донные, боковые, срединные, внутренние и конечные.

Валуны морены, особенно донной, часто бывают покрыты царапинами, полученными ими при движении ледника по твердым породам.

Схема расположения морен в леднике: 1 — срединная морена; 2 — боковая морена; 3 — донная морена; 4 — внутренняя морена.

В одних случаях ледник отрывает куски от скал, в других — он шлифует и собирает обломки, встречающиеся на его пути. На поверхности ледника морена образуется в результате выветривания горных пород. Обломки их сваливаются на ледник, и по его краям возникают как бы валы. Это так называемые боковые морены. Если два долинных ледника соединяются в один, то две боковые морены образуют одну срединную морену. По числу срединных морен можно определить, из скольких ледниковых потоков образовался данный ледник. В том месте, где ледник тает, принесенные им обломки накапливаются в виде вала полукруглой формы, называемого конечной мореной. Высота этого вала иногда бывает значительной.

Отложения ледника всегда можно отличить от осадков текучей воды: морены не бывают слоистыми, в них не наблюдается сортировка обломочного материала, тогда как талые воды ледника, перемывая морену, отлагают отсортированные слои галечников и песков. В наше время материковые ледники не имеют широкого распространения, за исключением Гренландии и Антарктиды, но примерно полмиллиона лет назад в северном полушарии обширные ледниковые массы покрывали северные части Европы, Азии и Северной Америки.

Средняя мощность ледяного покрова Европы, по предположению ученых, превышала 1000 м. До этого в северном полушарии климат был мягкий и теплый. Но вот с похолоданием климата на Скандинавском полуострове образовался ледник, который распространился на значительную часть Европы. Ледники доходили на юге до Карпат и до места, где ныне расположен г. Днепропетровск.

Древние ледники, отступая, оставляли морены на огромной территории континентов. По этим характерным отложениям мы и узнаем о границах распространения ледниковых покровов. Конечные морены в виде пологих увалов хорошо показывают границу распространения ледника.

Когда ледник встречал на своем пути твердые каменные породы, он обрабатывал их, сглаживал, округлял, отполировывал. Так образовывались курчавые скалы и «бараньи лбы». Изучая следы деятельности ледника и оставленные им морены, можно определить, откуда двигался ледник. Так, например, в Подмосковье среди морены попадаются валуны таких пород, которые можно встретить только на Скандинавском полуострове. Отсюда ученые сделали вывод, что ледник нес эти валуны через всю территорию Русской равнины от Скандинавского полуострова до Днепра и Дона. На Западную Сибирь ледник наступал с Северного Урала, Новой Земли и с полуострова Таймыр. В Северной Америке образовались три громадных ледника, развившихся в северной части Кордильер и на полуострове Лабрадор. Наука установила, что оледенения повторялись. Они бывали не только в четвертичное время (в Европе четыре раза), но и в самые отдаленные геологические эпохи.

Изучение ледников имеет большое практическое значение: ледники служат как бы складами, в которых накапливается и сохраняется влага. Из-под ледников начинаются крупные реки Кавказа и Средней Азии, воды которых отводятся по каналам на поля. Полноводность этих рек в значительной мере зависит от количества снега в горах, от того, удлиняется или укорачивается ледник. Многоводны эти реки в жаркие летние месяцы, когда в горах тают лед и снег. На многих ледниках построены специальные постоянно действующие станции, которые ведут научные наблюдения.

Гигантские волны

Высота океанских волн, вызванных ветром, не превышает 20 м. Самые высокие волны — цунами. Они возникают при подводных землетрясениях и не бывают выше 30 м. Но есть такое место на берегу Тихого океана, где волны поднимаются на полкилометра! Это бухта Литуйя в заливе Аляска.

Раз в год сюда заходит судно, чтобы перезарядить ацетиленом автоматический маяк. Судно становится на якорь, а на маяк отправляют катер с шлюпкой на буксире. Прибой здесь так силен, что каждый рейс катера сопряжен с опасностью для жизни его экипажа.

Над бухтой Литуйя высится горный кряж с пиком, с которого спускается в море ледник. В 1958 г. в бухту обрушилась часть ледника. Лед увлек за собой громадную скалу и целый поток камней. В бухте поднялась волна 30-метровой высоты. Отраженная от берегов, она выросла в несколько раз. Достигнув поистине гигантских размеров, волна смыла лес в разных частях бухты со склонов прибрежных гор до высоты 520 м. Тщательный осмотр поваленных деревьев, которые не были смыты в море, показал, что в бухте не раз образовывались гигантские волны. По возрасту и состоянию сломанных и выкорчеванных волнами деревьев можно было установить, что такая же катастрофа произошла в 1938 г. Гигантские волны бывали и в более ранние годы. Причины этого явления до конца не выяснены.




Дипломная работа - заказ дипломных работ. Написание дипломных работ на заказ срочно.
  • Меню

  • Реклама