Льодовики Росії: список та фото. Гірські льодовики Росії

Чи знаєте ви, що наша планета на одинадцять відсотків своєї території вкрита крижинами? Так, ці видимі з космосу білі ділянки займають площу понад 16 мільйонів квадратних кілометрів. Тож, незважаючи на тривоги екологів, які твердять про глобальне потепління, Земля все ще значною мірою скута льодами. Вони містяться приблизно дві третини всієї прісної води - а це 25 мільйонів кубічних кілометрів льоду. Вчені підрахували, що якби він весь розтанув, рівень світового океану піднявся б на десятки метрів, що призвело б до великих руйнувань і загибелі цілих держав. Але що таке льодовик? Чи може снігова гірка, полита водою, називатись цим гордим ім'ям? У цій статті ми розглянемо, як утворюються льодовики, як вони живуть і де вмирають. Ми розглянемо значення таких термінів, як мова, фірма, морена. А ще дізнаємося, як класифікуються льодовики згідно з різними каталогами.

Що таке льодовик: визначення

Енциклопедії, тлумачні словники та підручники по-різному описують цей термін. І однаково незрозуміло. Ось, наприклад, таке визначення: «Маса наземного природного льоду атмосферного походження, яка має самостійний рух, що викликається силою тяжіння». Спробуємо пояснити доступною мовою, що таке льодовик. Це спресований під власним тягарем сніг, який роками накопичується в областях з низькими температурами (заполярні широти або висотна поясність), а потім, збільшившись в обсязі, сповзає на інші території (долини, море). Якщо це пояснення вам здається незрозумілим, то розтлумачимо простіше. Є області, де температура повітря завжди нижча від нуля. Опади там випадають у твердому вигляді: сніг, намисто, іній, проходження холодних хмар. Нагромаджуючись, вони пресуються під власним тягарем, і утворюється льодовик. Він починає жити власним життям, сповзаючи мовами чи обриваючись айсбергами.

Сніг, фірн, лід

У горах часто доводиться спостерігати, як над зеленими долинами здіймаються білі сяючі вершини. Але якщо зима вступила у свої права у верхів'ях, це ще не означає, що утворилися льодовики. Перший сніжок, немов цукрова пудра, що припорошив вершини, надто легкий і пухнастий. Завдяки своїй ажурній структурі він легко піддається нагріванню. Вдень або влітку (якщо справа відбувається дуже високо або біля полюсів Землі) пухнасті сніжинки підтаюють. Потім вони знову замерзають. Але це вже не колишні ажурні зірочки. Сніжинки перетворюються на тверді кульки – фірн. Ця крупка накопичується роками. Під власним тягарем фірм починає плющиться, знову змінює свою структуру. Ось ми й підійшли до розуміння того, що таке льодовик. Визначення цього терміна стосується саме третьої кінцевої фази перетворення твердих опадів.

Класифікація

Люди давно цікавилися тим, що таке льодовики. Дослідники помітили, що кожен із них має свої геофізичні чи гідротермічні особливості. Тому виникла потреба у класифікації льодовиків. Спочатку існував певний різнобій у каталогізації. У одних країнах враховували морфологічні особливості, інших вирішальним критерієм були гидротермические характеристики. Наразі існує Всесвітня Служба стеження за льодовиками. Цей авторитетний міжнародний орган визначає, що означає льодовик, і вирішує, до якої групи за каталогом WGMS належить. Втім, запущено новий проектза класифікацією цих природних об'єктів – GLIMS. У нашій країні досі застосовується Каталог льодовиків СРСР.

Види льодовиків

Залежно від регіону освіти ці маси затверділого снігу поділяють на наземні (покривні), гірські та шельфові. Перший вид займає найбільшу площу. Такі льодовики сформувалися біля полюсів. Найбільшим є Антарктичний покрив. Його площа – понад 13 мільйонів квадратних кілометрів. Фактично льодовик покриває весь материк Антарктиди. Друге місце за площею займає покрив Гренландії - 2,25 млн км2. Гірські льодовики ще називають альпійськими. Вони утворюються у областях висотної поясності. Зустрічаються вони у Альпах, а й у Гімалаях, на Кавказі і навіть у Африці (м. Килиманджаро). Ну а шельфові льодовики – це що? Промерзле до дна мілководдя полярних широт. Іноді льодовикові язики сповзають у воду і обриваються там, утворюючи айсберги. Вони можуть мігрувати за вітром і течією за багато сотень кілометрів від місця народження. Найбільший айсберг у світі знаходиться на східному узбережжі Антарктиди. Це льодовик Ламберта. Його довжина складає 700 км.

Структура льодовика

Фахівці виділяють у сніжній масі дві області: живлення, або акумуляції, та абляції. Їх поділяє так звана лінія снігів. Вище за неї кількість твердих опадів перевищує суму випаровування та танення. А нижче за лінію снігу льодовик починає, нехай повільно, але вмирати. Адже термін «абляціо» перекладається з латини як знесення, відібрання. Можна ще й так описати те, що таке льодовик та його структура. Це фірнове поле – та область, де сніг проходить свої метаморфози. Від нього відходять мови. Сповзаючи вниз, в області з вищими температурами, вони тануть, їдять гірські озера та струмки. Але оскільки мови льодовика мають гігантську масу, вони видавлюють ложе землі, женуть перед собою валуни, тягнуть каміння. Такі продукти обкатки називаються моренами.

Льодовики в русі

Швидкість руху мов залежить багатьох чинників. Основним є рельєф місцевості. Наприклад, у рівнинній Антарктиді, де низькі температури перетворюють весь материк на величезне фірнове поле, льодовик росте лише у висоту. Товщина шару в деяких місцях сягає майже п'яти кілометрів! А ось в Альпах мови сповзають зі швидкістю 50 метрів на рік. Найшвидшим є льодовик Колумбія на півострові Аляска. Його швидкість справді дивовижна – двадцять метрів на добу! Рухають мови по трогових долинах, які самі й створюють, вишкрібаючи підніжжя. Іноді льодовики обмежуються лише фірновим полем: зайнявши автомобіль - западину на північному відрозі гори, маса снігу просто не тане влітку і «доживає» до зими вже спресованою.

Що таке льодовики пульсуючі

Іноді маса снігу нікуди не рухається. Вчені називають це «мертвий лід». Але іноді всередині снігової маси починають відбуватися бурхливі процеси, пов'язані з розбудовою динамічного режиму. У цьому загальна маса льодовика змінюється. Тертя про ложе викликає подрібнення брил. І це викликає періодичні (пульсуючий) зміни у швидкості просування мов. Вони починають «текти» швидко, викликаючи руйнівні льодові селі. Існує певна періодичність таких раптових змін. Тому вчені і вигадали термін «пульсуючи льодовики». Періодичність таких революційних змін може бути різною. Наприклад, кавказький пульсує приблизно разів у 50 років (1902,1969, 2002), але в Памірі Ведмежий - кожне десятиліття (1963, 73, 89).

Баланс маси

Це основна характеристика льодовика, крім його площі, довжини мов та швидкості руху. Баланс маси – це що таке? Льодовик наростає в холодну пору, коли отримує велику кількість твердих опадів, а зменшується влітку. Маса снігу, що перетворилася на фірн, що випала від попередньої поверхні у серпні до кінця холодів, називається зимовий баланс. Відповідно, літній - це скільки розтанула льоду від весняного тепла до першого снігу. Ну а річний баланс маси – це сума акумуляції та абляції.

Говорячи про найбільші льодовики Світу, варто згадати, що вони існують декількох типів: карові, долинні, покривні та ін. Антарктиди та Гренландії, тобто до покривних льодовиків. Хочеться лише відзначити, що товщина льоду там сягає грандіозних показників – понад 4 км.

Великі льодові шапки знаходяться на островах Канадського Арктичного архіпелагу. Вони обчислюються десятками тисяч квадратних кілометрів. За ними йдуть величезні льодові поля Шпіцбергена.

Приблизно 50 відсотків загальної площі Північного острова архіпелагу Нова Землявідвоювали величні льодовики. На території практично 20 000 км2 розташований суцільний крижаний панцир, який має довжину 400 кілометрів та ширину 70-75 кілометрів. При цьому потужність льоду перевищує 300 метрів. Де-не-де лід йде у фіорди або зривається в море, утворюючи айсберги.

Ватнайєкюдль(Ох вже ці скандинавські назви!) - Найбільший льодовик на острові Ісландія. Розташовується в південно-західній частині острова і займає 8% його території, або 8133 км2.

Льодовик Йостедалсбреєн- Найбільший континентальний льодовик материкової Європи, що займає площу в 487 км2. Знаходиться у Норвегії. Він має понад 50 відгалужень, серед яких знамениті ґлетчери Бріксдалсбреєн і Нігардсбреєн.

Південна Америка

Тепер із півночі Європи перенесемося до Південної Америки. Патагонське льодовикове платовражає уяву не менше. Складається з двох частин: Північного, що розкинувся на території 7600 км2 і Південного - на території 12000 км2. Переважна висота поверхні – близько 1500 м. Серед льоду піднімаються скелясті вершини та гори (вища точка – м. Бертран, 3270 м). На рівні льодовикового плато випадає 7000-8000 мм опадів на рік. З плато стікають вивідні льодовики, багато хто на східному боці закінчується у фіордах, а на заході – в озерах. Найбільші їх Періто-Морено та Упсала. Перший має площу 250 км2. Ширина язика складає 5 км, середня висота - 60 м над поверхнею води. Швидкість його руху дорівнює 2 м на день. Однак втрати маси приблизно такі самі, тому мова льодовика не відступала і не наступала протягом 90 років. Довжина льодовика Упсала 60 км., ширина до 8 км., площа 250 км2. Спускається у північний рукав озера Лаго-Архентіно.

Північна Америка

Тепер знову Північна Америка. Про Канадський Арктичний архіпелаг ми вже сказали. Іншим місцем скупчення великих льодовиків є Аляска. Льодовик Берінга- Найбільший гірський (деревоподібний) льодовик Північної Америки. Бере початок із крижаних полів на горах Чугач (4116 м) та Святого Іллі (5489 м) на Алясці (США). Довжина (від найвіддаленішого витоку) 203 км, площа близько 5800 км2. Виходить на низовинне узбережжя затоки Аляска, де утворює передгірську лопату льоду завдовжки близько 80 км і завширшки 43 км.

Маласпіна— передгірський льодовик на південному узбережжі Аляски, між затокою Якутат та Айсі-Бей. Площа 2200 км2. Утворений кількома льодовиковими потоками, що спускаються з гір Святого Іллі. Областю живлення служить льодовиковий басейн Сьюард, розташований на висоті 1500-2000 м. З 30-х років 20 століття льодовик скорочується, відступає від берега океану, залишаючи вал кінцевої морени, що поступово заростає хвойним лісом.

Не менш грандіозні льодовики Аляски Хаббард(довжина 122 км) та Колумбія(Довжина 66 км, пл. 1370 км2). Великі фірнові поля останнього лежать на висотах близько 3600 м-коду, а головний стовбур льодовика шириною 4 км досягає Тихого океану в затоці Прінс-Уїльям.

Високогірні долинні льодовики

До цього ми говорили про льодовики високих широт, що мають харчування на відносно невеликих висотах. А тепер звернемо увагу до льодовиків, які знаходяться у найвищих гірських системах світу. Це типові гірничо-долинні льодовики. Хоча більшість їх має складну деревоподібну структуру, безліч приток, але вони відрізняються, передусім, довгим долинним мовою.

Як не дивно, найвищий гірський ланцюг на землі має відносно невеликі льодовики. Льодовики Гімалаївне перевищують довжини 30 км (льодовик Ганготрі — 26 км, льодовик Зему — 25, льодовик Ронгбук — 19 км).

Найбільше великих льодовиків перебуває у гірській системі Каракоруму. До них відносяться Балторо, Сіачен, Біафо. До них ми звернемося трохи пізніше, а зараз звернемо увагу на один із найцікавіших і найбільших у світі льодовиків – Федченка.

Памір

Льодовик Федченко, перший за величиною в СНД і один із найбільших льодовиків світу: його довжина становить 77 км, ширина - від 1700 до 3100 м. Знаходиться в Таджикистані, на Памірі. Свій початок льодовик бере біля підніжжя піку Революції на північному схилі Язгулемського хребта та протікає вздовж східного схилу хребта Академії Наук. Товщина льоду в середній частині льодовика досягає 1000 м, загальна площа заледеніння та сніжників - 992 км2. Верхній кінець льодовика знаходиться на висоті 6280 м, а нижній – на 2900 м, висота снігової лінії – 4650 м. З льодовика витікає річка Сельдара.

Історія відкриття льодовика йде ще в кінець XIXв. У 1871 року на Памір прибула перша російська експедиція, керована А.П. Федченко (відомим натуралістом і дослідником Туркестану). Експедиція намітила загальну схему хребтів Паміра, детальніше дослідивши Заалайський хребет і відкривши найвищий пік цього хребта (нині Пік Леніна – 7134 м). Тоді ж експедиція відкрила і величезний льодовик, який тепер носить ім'я Федченка. У басейні цього льодовика знаходяться найвищі вершини Паміру, своєю піднебесною висотою та неприступністю, що привертають увагу вітчизняних та іноземних альпіністів. У верхів'ях льодовика розташований пік Революції (6974 м), практично у будь-якій точці льодовика можна побачити найвищу гірську вершину колишнього СРСР і другу в Памірі - пік Комунізму (7495 м). Поруч із піком Комунізму знаходяться пік Росія (6852 м) та пік Гармо (6595 м). Нині на льодовику Федченка знаходиться найвища у світі (понад 4200 м) гідрометеорологічна обсерваторія.

Каракорум

Як було зазначено, найбільше великих високогірних льодовиків перебуває у гірській системі Каракоруму. До них відносяться: Сіачен, Балторо, Біафо. Балторознаходиться в Центральному Каракорумі на південний схід від м. Чогорі (К2) – другий за висотою вершини світу (8611). Довжина льодовика 62 км., площа 750 км2. За деякими даними площа льодовика 1227 км2 і якщо ці показники вірні, то вони більші ніж у льодовика Федченка (992 км2). Сіачен- Долинний деревоподібний льодовик в Каракорумі (Індія). Довжина 76 км, площа близько 750 км2. Спливає зі східного схилу хребта Кондуз на стику з водороздільний хребтом Каракоруму на висотах до 7000 м. Льодовик тече на схід, на великій протязі покритий частково (місцями повністю) чохлом уламків гірських порід; закінчується на висоті 3550 м-коду. Льодовик Біафознаходиться на південному схилі Каракоруму. Довжина близько 68 км., площа 620 км2.

Тянь-Шань

Південний Інильчек– найбільший льодовик Тянь-Шаню та другий за розмірами гірський льодовик країн СНД після льодовика Федченка на Памірі. Він розташований між хребтами Тенгрітаг і Кокшаалтау. Його довжина 58,9 км., площа 567,2 км2. Льодовик бере початок у районі Хан-Тенгрі, і його мова опускається до 2800 м. Південний Інильчек тече кілька кілометрів на північ, а потім різко повертає на захід. Товщина льоду в нижніх частинах мови становить 150-200 м. Потужні ліві притоки льодовика, що залягають у північних відрогах хребта Кокшаалтау, мають власні назви: Зірочка, Дикий, Пролетарський турист, Комсомолець (зі сходу на захід). Якщо дивитися на льодовик зверху, то він схожий на біло-блакитне дерево з поздовжніми темними смугами серединних морен на своєму основному стовбурі та серією світлих гілок різної довжини та товщини. Найбільші з льодовиків-приток – це льодовики Зірочка та Дикий.

Альпи

Великий Алецький льодовик, розташований на південному схилі Бернських Альп у Швейцарії - найбільший льодовик в Альпах, покриває площу 87 км2, а з урахуванням площі чотирьох фірнових басейнів, що живлять його - близько 117 км2. Загальна довжина льодовика Алеч становить близько 24 кілометрів. Товщина до 900 м-коду.

Кавказ

Безенги- Складний долинний льодовик, найбільший на Кавказі. Розташований на північному схилі Головного хребта біля підніжжя Безенгійської стіни. Спускається з вершин Шхара і Джангітау до висоти 2080 м і є головним витоком річки Черек-Безенгійський. Довжина 17,6 км, пл. 36,2 км2. Фірнова лінія на висоті 3600 м. Нижні 5 км льодовикової мови покриті уламками. З 1888 по 1966 р. мова відступила на 1115 м, нині продовжує відступати. Понад 10 його колишніх приток перетворилися на самостійні льодовики. За Безенги слідують льодовики Дих-Су (довжина 13,3 км, площа 34,0 км2) та Караугом (довжина 13,3 км, площа 26,6 км2).

Алтай

Все зледеніння Алтаю разом узяте не більше одного з найбільших долинних льодовиків світу. Хоча це ж можна сказати і про Кавказ. Але навіть у цьому випадку найбільші льодовики Алтаю вражають. Льодовик Потаніна(Потаніни-Мусен-Гол) має площу – 38,5 км2, довжину 11,5 км. Його велике снігове поле оточене п'ятьма вершинами, які у вигляді підкови. Праворуч льодовик Потаніна приймає 2 льодовикові притоки — верхній менший і нижній більший льодовик Олександри (А.В. Потаніної). З лівого боку льодовика є єдина невелика притока. Мова льодовика Потаніна має невеликий ухил; тріщини є лише у середній течії. Спускається до висоти 2900 м, нижня частина покрита мореною. Талі води надходять у басейн річки Цаган-Гол. Відкрито льодовик В.В. Сапожникова в 1905 р. і названий їм на честь Г.М. Потаніна.

Талдурінський льодовик (Великий Талдурінський)лежить на слонах Южно-Чуйського хребта. Довжина 7,5 км., площа 28,2 км2. Висота кінця льодовика 2450 м. Товщина льоду сягає 175 м. Є найбільшим льодовиком біля Російського Алтаю. Бере початок 7 витоками в цирку, в обрамленні якого піднімаються вершини заввишки близько 4000 м (Іікту та ін.). Має вузький вихід на північний схід у долину річки Талтури.

Льодовик Сапожнікова (Менсу)– найбільший у Катунському хребті Алтаю (спускається зі схилів Білухи) його довжина становить 10,5 км, площа – 13.2 км2.

Відомо, що льодовики - це скупчення льоду, яке повільно рухається по земній поверхні. Іноді рух припиняється і утворюється мертве скупчення. Деякі брили здатні проходити багато десятків, сотні кілометрів океанами, морями, вглиб суші.

Існує кілька видів льодовиків: покриви материкового типу, льодовикові шапки, долинні льодовики, передгірні. Покривні утворення займають близько двох відсотків площі льодових утворень, а все інше – це материкові види.

Освіта льодовиків

Що ж таке льодовики і де вони трапляються? Є безліч факторів, які впливають на утворення льодовика. Хоча це і тривалий процес, але від рельєфу та клімату залежить, чи буде поверхня Землі покрита льодовою освітою чи ні.

То що таке льодовик і що потрібне для його формування? Щоб він почав утворюватися, необхідні певні умови:

Температура має бути негативною протягом усього року.
Повинні випадати опади у вигляді снігу.
Льодовик може утворюватися на великій висоті: як відомо, що вище в гору, то холодніше.
На утворення льоду впливає форма рельєфу. Наприклад, з'являтися льодовики можуть на рівнинах, островах, на плоскогір'ї, плато.

Є такі утворення, які важко назвати гірськими льодовиками – вони покривають цілий континент. Це льоди Антарктики та Гренландії, товщина яких сягає чотирьох кілометрів. В Антарктиді є гори, затоки, котловани та долини – все це покрито товстим шаром льоду. А острів Гренландія – це величезний льодовик, що покриває землю.

Вчені довели, що такі льодовики, як антарктичні, існують на Землі понад 800 тисяч років. Хоч і є припущення, що крижини покрили континент мільйони років тому, але поки що вчені встановили, що лід тут має вік 800 тисяч років. Але навіть ця дата говорить про те, що в цій частині планети не було життя протягом багатьох тисячоліть.

Класифікація льодовиків

Є кілька класифікацій льодовиків, серед яких головним вважається поділ за морфологічним типом, а саме залежно від форми льодовика. Є карові, висячі, долинні типи брил. На деяких ділянках льодів розташовуються відразу кілька різновидів. Наприклад, можна зустріти висячі та долинні різновиди.

Можна поділити все скупчення по морфологічному типу на гірські льодовики, покривні, перехідні. Останні є щось середнє між покривними і гірськими.

Гірські краєвиди

Гірські різновиди мають різні форми. Як і всі види льодових скупчень, цей тип має властивість переміщатися: рух визначається ухилом рельєфу і носить лінійний характер. Якщо порівнювати цей вид утворень із покривними за швидкістю руху, то гірські набагато швидше.

У гірських льодовиків сильно виражена область харчування, транзиту та танення. Харчування мінералу відбувається за рахунок снігу та водяної пари, лавин, переносів снігу під час хуртовини. При русі льоди часто спускаються в зону танення: високогірні ліси, луки. На цих територіях скупчення обламується і може впасти в прірву, що інтенсивно починає танути.

Найбільшою гірською освітою вважається льодовик Ламберта, розташований у Східній Антарктиді, завдовжки 450 кілометрів. Він починається на півночі в долині Міжнародного Геофізичного року і входить до шельфу Еймері. Ще довгими льодовиками є утворення на Алясці – це Берінг та Хаббард.

Гірничо-покривні різновиди

Ми розглянули загалом, що таке льодовики. При визначенні поняття гірничо-покривного типу відразу хочеться звернути увагу, що це утворення змішаного типу. Вперше вони були виділені в окремий вигляд В. Котляровим. Льодовикові утворення передгір'я складаються з декількох потоків, що мають різні типи живлення. Біля підніжжя гір, в зоні передгір'я, вони зливаються в єдину дельту. Представником такої освіти є льодовик Маласпіна, що розташований на півдні Аляски.

Льодовики-плато

При переповненні міжгірських долин у моменти перетікання через низькі хребти утворюються льодовики-плато. А що таке льодовики у географії? Визначення поняття "плато" звучить наступним чином - це не що інше, як величезні ланцюжки островів, що зливаються між собою і хребтів, що виникають на місці.

Освіта у вигляді плато зустрічаються на краях Антарктиди, Гренландії.

Покривні льодовики

Покривні види представлені величезними щитами Антарктиди, площа яких сягає чотирнадцяти тисяч квадратних кілометрів, та утвореннями Гренландії, площа яких – 1.8 млн км2. У цих льодовиків плоско-опукла форма, яка залежить від рельєфу. Живлення утворень відбувається за рахунок снігу та водяної пари, присутніх на поверхні льодовика.

Покривні льодовики переміщаються: їм характерне радіальне переміщення, від центру до периферії, яке залежить від підлідного ложа, де переважно відбувається обламивання кінців. Від'єднані частини залишаються на плаву.

Вчені довго намагаються з'ясувати, що таке льодовики і як вони утворюються. В результаті вивчення вдалося встановити, що гренландська освіта проморожена до самого основи, причому нижні шари змерзли зі скельним ложем. В Антарктиді зв'язок між платформами та поверхнею землі складніший. Вченим вдалося встановити, що у центральній частині утворень під льодами є озера. Вони знаходяться на глибині трьох і більше кілометрів. На думку відомого вченого В. Котлярова, природа цих озер може бути двоякою: вони можуть впливати на танення льодів із-за внутрішньоземного тепла. Не виключається теорія виникнення озер внаслідок тертя льодовиків про поверхню землі під час їхнього руху.

Класифікація льодовиків за Альманом

Шведський учений Альман запропонував три класи поділу всіх існуючих світових утворень:

Льодовики помірного клімату. Інакше він їх назвав тепловими утвореннями, у яких вся товща, крім верхніх шарів, має температуру плавлення.
Полярні криги. Ці види не піддаються процесам танення.
Субполярні. Їх характерні процеси танення у літній період.

Класифікація Авсюка

Наш співвітчизник запропонував інший варіант класифікації. Авсюк вважає, що правильніше ділити льодовики за типом розподілу температури в товщі утворень. За цим принципом виділяють:

Сухі полярні види. У моменти, коли в товщі температура нижче тієї, коли кристалізована вода тане, утворюються сухі полярні види. До таких Авсюк відносить утворення на території Гренландії, Антарктиди, на горах Азії заввишки понад 6 тисяч метрів, де завжди холодно, а в товщі льоду ще холодніше, ніж зовні.
Вологий полярний вигляд. У цьому виді в літню пору температура піднімається вище нуля градусів, і починаються процеси розплавлення.
Вологий холодний льодовик. Для нього характерні температури вище за середньорічні температури повітря, хоч вони обидві негативні. Танення льодів відзначається лише на поверхні, навіть за мінусових температур.
Морський. Для нього характерна температура на нульовій відмітці в діючому шарі.
Теплі криги. Такі види розташовуються в горах, а саме в Середній Азії, Канадському архіпелазі.

Динамічна класифікація

При розгляді теми "Що таке льодовики і якими вони бувають" відразу виникає ще одне питання: "А чи є поділ утворень на кшталт руху?" Так, така класифікація існує, і вона була запропонована Шумським, радянським гляціологом. Даний поділ ґрунтується на основних силах, що викликають рух утворень: сили розтікання та сили стоку. Остання зумовлена кривизною ложа та ухилом, а сила розтікання – процесом ковзання. За цими силами льодовики прийнято ділити на брили стоку, які також називаються гірськими: у них сила стоку досягає ста відсотків. Утворення розтікання представлені льодовими шапками та щитами. У них немає жодних перешкод, тому цей вид може розтікатися на всі боки.

Найбільші льодовики нашої планети

Вище вже було сказано, що таке льодовики у географії та як вони класифікуються. Тепер варто назвати найзнаменитіші льодовики світу.

На першому місці за розмірами стоїть льодовик Ламберт, розташований у Східній Антарктиді. Його знайшли у 1956 році. За попередніми підрахунками, довжина освіти становить близько 400 миль, а ширина – понад 50 кілометрів. Це приблизно десять відсотків від площі льодової освіти.

Найбільшим льодовиком архіпелагу Шпіцбергена є Аустфонна. За своїм розміром вона посідає перше місце серед усіх існуючих утворень Старого Світу – площа льоду понад 8200 квадратних кілометрів.

В Ісландії знаходиться льодовик, розмір якого на сто квадратних кілометрів менший - Ватнаекуль.

У Південній Америці також є льодовик, а точніше патагонський льодовиковий щит, розташований в Чилі та Аргентині. Його площа – понад п'ятнадцять тисяч квадратних кілометрів. Від льодовика відходять величезні потоки води, що створили озеро.

Біля підніжжя гори Сент-Еліас на Алясці знаходиться ще гігант - Маласпіна. Його площа складає 4200 кв. км. А ось найдовшим утворенням льоду, розташованим за межами полярної зони, вважається Федченко, розташований у Таджикистані. Він розташований на висоті шести тисяч кілометрів над рівнем моря. Льодовик настільки великий, що його притоки перевищують розміри найпотужніших льодовиків Європи.

Льодовий масив є і в Австралії – це Пастори. Він вважається самим великою освітоюу цій країні.

У світі безліч різних льодовиків, розташованих у різних куточках світу, у тому числі на теплих материках. Багато хто з них має висоту не менше трьох тисяч кілометрів, а є об'єкти, які прискореними темпами тануть. Здавалося б, лід таких розмірів повинен бути лише на полюсах, але він є на кожному материку світу, у тому числі в теплих країнах. Такий розкид утворень свідчить про рух льодів і про те, що колись Земля була зовсім іншою.

Присвячується моїй сім'ї, Йоуль (Yeoul), Кості та Стасу.

Льодовики на Землі та в Сонячній системі

Близько десяти відсотків суші вкриті льодовиками - багаторічними масами снігу, фірма(від ньому. Firn - торішній зернистий сніг, що злежався) і льоду, що володіють власним рухом. Ці величезні річки льоду, що прорізають долини і гори, що проточують своєю вагою континенти, зберігають 80% запасів прісної води нашої планети.

Роль льодовиків в еволюції земної кулі та людини колосальна. Останні 2 млн. років льодовикових епох стали найпотужнішим імпульсом розвитку для приматів. Суворі погодні умови змусили гомінід до боротьби за існування в холодних умовах, життя в печерах, появі та розвитку одягу, широкому застосуванню вогню. Рівень моря, що знизився через зростання льодовиків, і осушення безлічі перешийків сприяли міграції стародавніх людей в Америку, Японію, Малайзію і Австралію.

До найбільших осередків сучасного зледеніння відносяться:

Антарктида - терра інкогніту, відкрита лише 190 років тому і стала рекордсменом абсолютного мінімуму температур на Землі: -89,4 ° C (1974); за такої температури замерзає гас;
Гренландія, оманливо названа Зеленою землею, - «крижане серце» Північної півкулі;
Канадський Арктичний архіпелаг та величні Кордильєри, де знаходиться один із наймальовничіших і найпотужніших центрів заледеніння - Аляска, справжній сучасний релікт Плейстоцену;
найграндіозніша область заледеніння Азії - «обитель снігів» Гімалаї та Тибет;
«дах світу» Памір;
Анди;
«небесні гори» Тянь-Шань та «чорний осип» Каракорум;
як не дивно, льодовики є навіть у Мексиці, тропічній Африці («блискуча гора» Кіліманджаро, гора Кенія та гори Рувензорі) та на Новій Гвінеї!

Наука, що вивчає льодовики та інші природні системи, властивості та динаміка яких визначаються льодом, називається гляціологією(Від лат. glacies- Лід). "Льод" - це мономінеральна гірська порода, що зустрічається в 15 кристалічних модифікаціях, для яких немає назв, а є тільки кодові номери. Відрізняються вони різним видом кристалічної симетрії (або форми елементарного осередку), числом атомів кисню в осередку та іншими фізичними параметрами. Найпоширеніша модифікація - гексагональна, але є і кубічна і тетрагональна і т. д. Усі ці модифікації твердої фази води ми умовно і позначаємо одним словом "лід".

Лід і льодовики у Сонячній системі зустрічаються повсюдно: у тіні кратерів Меркурія та Місяця; у вигляді мерзлоти та полярних шапок Марса; в ядрі Юпітера, Сатурна, Урана та Нептуна; на Європі - супутнику Юпітера, повністю, наче шкаралупою, вкритому багатокілометровим льодом; на інших супутниках Юпітера - Ганімеді та Каллісто; на одному з місяців Сатурна - Енцеладе, з найчистішим льодом Сонячної Системи, де з тріщин крижаного панцира з надзвуковою швидкістю вириваються струмені водяної пари заввишки сотні кілометрів; можливо, на супутниках Урана – Міранді, Нептуна – Тритоні, Плутона – Хароні; нарешті, у кометах. Однак, за збігом астрономічних обставин, Земля - унікальне місце, де існування води на поверхні можливе відразу в трьох фазах - рідкій, твердій та газоподібній.

Справа в тому, що крига - дуже молодий мінерал Землі. Лід - найостанніший і поверхневий мінерал не тільки за питомою вагою: Якщо виділяти температурні стадії диференціації речовини в процесі становлення Землі як спочатку газоподібного тіла, то льодоутворення являє собою останній ступінь. Саме з цієї причини сніг і лід на поверхні нашої планети знаходяться скрізь поблизу точки плавлення і схильні до найменших змін клімату.

Але якщо в температурних умовах Землі з однієї фази в іншу переходить вода, то для холодного Марсу (з перепадом температур від -140 ° C до +20 ° C) вода в основному знаходиться в кристалічній фазі (хоча є процеси сублімації, що ведуть навіть до утворення хмар), а набагато суттєвіші фазові переходи відчуває вже не вода, а вуглекислий газ, випадаючи як сніг при зниженні температури, або випаровуючись при її підвищенні (таким чином маса атмосфери Марса змінюється від сезону до сезону на 25%).

Зростання та танення льодовиків

Для виникнення льодовика необхідно поєднання кліматичних умов і рельєфу, за яких річна кількість снігу, що випав (з урахуванням хуртовин і лавин), буде перевищувати спад ( абляцію) за рахунок танення та випаровування. За таких умов виникає маса зі снігу, фірну та льоду, яка під дією власної ваги починає перетікати вниз по схилу.

Льодовик має атмосферне осадове походження. Інакше кажучи, кожен грам льоду, чи то скромний льодовик у Хібінах, чи гігантський льодовиковий купол Антарктиди, був принесений невагомими сніжинками, які рік у рік, тисячоліття за тисячоліттям випадають у холодних областях нашої планети. Таким чином, льодовики – це тимчасова зупинка води між атмосферою та океаном.

Відповідно, якщо льодовики ростуть, рівень світового океану опускається (наприклад, до 120 м під час останнього льодовикового періоду); якщо скорочуються і відступають, то море піднімається. Один із наслідків цього - існування на шельфовій зоні Арктики ділянок реліктової підводної мерзлоти, покритої товщою водою. У епохи заледенінь материковий шельф, що оголювався через зниження рівня моря, поступово промерзав. Після повторного підйому моря вічна мерзлота, що утворилася таким чином, опинялася під водою Північного Льодовитого океану, де вона продовжує існувати досі завдяки низькій температурі морської води (–1,8°C).

Якби всі льодовики світу розтанули, рівень моря піднявся б на 64–70 метрів. Нині щорічний наступ моря на сушу відбувається зі швидкістю 3,1 мм на рік, з них близько 2 мм - результат збільшення об'єму води за рахунок теплового розширення, а міліметр, що залишився, - результат інтенсивного танення гірських льодовиків Патагонії, Аляски та Гімалаїв. Останнім часом цей процес прискорюється, все більше торкаючись льодовиків Гренландії та Західної Антарктики, і, за останніми оцінками, підйом рівня моря до 2100 може скласти 200 см. Це істотно змінить берегову лінію, зітре з карти світу не один острів і забере у сотень мільйонів людей у благополучних Нідерландах та бідному Бангладеш, у країнах Тихого океану та Карибському басейні, в інших частинах Земної кулі прибережні території загальною площею понад 1 млн. квадратних кілометрів.

Типи льодовиків. Айсберги

Гляціологи виділяють такі основні типи льодовиків: льодовики гірських вершин, льодовикові бані та щити, льодовики схилів, долинні льодовики, сітчасті льодовикові системи(характерні, наприклад, для Шпіцбергена, де крига повністю заповнює долини, і лише вершини гір залишаються над поверхнею льодовика). Крім того, як продовження наземних льодовиків виділяють морські льодовики та шельфові льодовики, Які являють собою плавучі або спираються на дно плити площею до декількох сотень тисяч квадратних кілометрів (найбільший шельфовий льодовик - льодовик Росса в Антарктиці - займає 500 тис. км 2 , Що приблизно дорівнює території Іспанії).

Шельфові льодовики піднімаються і опускаються разом із припливами та відливами. Іноді від них відколюються гігантські крижані острови - звані столові айсберги,товщиною до 500 м. Лише одна десята їх обсягу перебуває над водою, через що рух айсбергів залежить переважно від морських течій, а чи не від вітрів і через що айсберги неодноразово ставали причиною загибелі суден. Після трагедії "Титаніка" за айсбергами ведеться ретельне спостереження. Проте катастрофи з вини айсбергів трапляються й у наші дні - наприклад, аварія нафтового танкера Exxon Valdez 24 березня 1989 року біля берегів Аляски сталося, коли судно намагалося уникнути зіткнення з айсбергом.

Найвищий айсберг, зареєстрований у Північній півкулі, мав висоту 168 метрів. А найбільший з колись описаних столових айсбергів спостерігали 17 листопада 1956 з криголама «Глейжер» ( USS Glacier): його довжина становила 375 км, ширина – понад 100 км, а площа – понад 35 тис. км 2 (більше ніж Тайвань або острів Кюсю)!

Вже з 1950-х років серйозно обговорюється комерційне транспортування айсбергів до країн, які зазнають нестачі прісної води. У 1973 році було запропоновано один із таких проектів - з бюджетом 30 мільйонів доларів. Цей проект привернув увагу науковців та інженерів з усього світу; очолив його саудівський принц Мухаммед аль-Фейсал. Але через численні технічні проблеми і невирішені питання (наприклад, айсберг, що перекинувся через танення і зміщення центру маси може, наче спрут, стягнути на дно будь-який крейсер, що його буксирує) реалізація ідеї відкладається на майбутнє.

Охитати непорівнянний за розміром ні з одним судном планети айсберг і транспортувати крижаний острів, що тане в теплих водах і оповитий туманом, через тисячі кілометрів океану - поки не під силу людині.

Цікаво, що при таненні лід айсберга шипить, наче газування (« bergy selzer») - у цьому можна переконатися у будь-якому полярному інституті, якщо вас пригостять келихом віскі зі шматочками такого льоду. Це стародавнє повітря, стиснене під високим тиском (до 20 атмосфер), виривається при таненні з бульбашок. Повітря виявилося захоплене під час перетворення снігу на фірн і лід, після чого було стиснуто величезним тиском маси льодовика. Збереглося оповідання голландського мореплавця XVI століття Віллема Баренца про те, як айсберг, біля якого стояло його судно (біля Нової Землі), раптово зі страшним шумом розлетівся на сотні шматків, жахнувши всіх людей на борту.

Анатомія льодовика

Льодовик умовно ділять на дві частини: верхню - область харчування, де відбувається накопичення та перетворення снігу на фірн і лід, і нижню - область абляціїде накопичений за зиму сніг стоїть. Лінія, що розділяє ці дві області, називається кордоном харчування льодовика. Новоутворений лід поступово перетікає з верхньої області живлення до нижньої області абляції, де відбувається танення. Таким чином, льодовик включений у процес географічного вологообміну між гідросферою та тропосферою.

Нерівності, уступи, збільшення ухилу льодовикового ложа змінюють рельєф льодовикової поверхні. У крутих місцях, де напруги у льоду вкрай високі, можуть виникати льодопади та тріщини. Гімалайський льодовик Чатору(гірський район Лагуль, Lahaul) починається грандіозним льодопадом заввишки 2100 м! Справжнє місиво гігантських колон і льодових веж (так званих Сьорак) льодопада буквально неможливо перетнути.

Сумно відомий льодопад на непальському льодовику Кумбу (Khumbu) біля підніжжя Евересту коштував життя багатьом альпіністам, які намагалися пройти цю диявольську поверхню. У 1951 році група альпіністів на чолі з сером Едмундом Хілларі під час рекогносцювання поверхні льодовика, яким згодом проклали маршрут першого успішного сходження на Еверест, перетинала цей ліс крижаних колон заввишки до 20 метрів. Як згадував один із учасників, раптове рокітіння і сильне тремтіння поверхні під ногами сильно налякало альпіністів, але, на щастя, обвалення не сталося. Одна з наступних експедицій, в 1969 році, закінчилася трагічно: 6 людей були розчавлені під тонами льоду, що несподівано впав.

Глибина тріщин у льодовиках може перевищувати 40 метрів, а довжина – кілька кілометрів. Присипані снігом такі провали в темряву льодовикового тіла - смертельна пастка для альпіністів, снігоходів або навіть всюдиходів. З часом через рух льоду тріщини можуть закриватися. Відомі випадки, коли неевакуйовані тіла людей, які провалилися в тріщини, були буквально вморожені в льодовик. Так, в 1820 році на схилі Монблана троє провідників були збиті і кинуті в розлом сніговою лавиною - тільки через 43 роки їхні тіла були виявлені льодовиком, що стояли поряд з мовою, за три кілометри від місця трагедії.

Тала вода може значно поглиблювати тріщини і перетворювати їх на частину дренажної системи льодовика - льодовикові колодязі. Вони можуть досягати 10 м-коду в діаметрі і пронизувати в глибину сотні метрів льодовикового тіла до самого дна.

Нещодавно було зареєстровано, як озеро талої води на поверхні льодовика в Гренландії, довжиною 4 км і глибиною 8 метрів, зникло менш як за півтори години; при цьому витрата води в секунду була більшою, ніж у Ніагарського водоспаду. Вся ця вода досягає льодовикового ложа і служить мастилом, що прискорює ковзання льоду.

Швидкість руху льодовика

Натураліст і альпініст Франц Йосип Хугі в 1827 зробив один з перших вимірів швидкості руху льоду, причому несподівано для самого себе. Для ночівлі на льодовику було споруджено хатину; коли Хуги через рік повернувся на льодовик, він, на свій подив, виявив, що хатина знаходиться зовсім в іншому місці.

Рух льодовиків обумовлений двома різними процесами - ковзаннямльодовикової маси під власним тягарем по ложі та в'язкопластичною течією(або внутрішньою деформацієюколи кристали льоду під дією напруг змінюють форму і зміщуються один щодо одного).

Швидкість руху льодовика може становити від кількох сантиметрів до 10 кілометрів на рік. Так, у 1719 році наступ льодовиків в Альпах відбувався настільки швидко, що жителі були змушені звернутися до влади з проханням вжити заходів та змусити « чортових бест»(цитата) піти назад. Скарги на льодовики писали королю і норвезькі селяни, ферми яких руйнувалися льодом, що насувається. Відомо, що в 1684 році два норвезькі селяни постали перед місцевим судом за несплату орендного мита. На питання, чому вони відмовляються платити, селяни відповіли, що їхні літні пасовища вкриті льодом, що насувається. Владі, щоб переконатися в тому, що льодовики справді наступають, довелося робити спостереження - і в результаті ми тепер маємо історичні дані про коливання цих льодовиків!

Найшвидшим льодовиком Землі вважався льодовик Колумбіяна Алясці (15 кілометрів на рік), але зовсім недавно на перше місце вийшов льодовик Якобсхавн(Jakobshavn) у Гренландії (див. фантастичне відео його обвалення, представлене на одній із нещодавніх гляціологічних конференцій). Рух цього льодовика можна відчути, стоячи його поверхні. У 2007 році ця гігантська річка льоду, шириною 6 кілометрів і товщиною понад 300 метрів, яка щорічно виробляє близько 35 млрд тонн найвищих айсбергів у світі, рухалася зі швидкістю 42,5 метра на день (15,5 кілометрів на рік)!

Ще швидше можуть переміщатися пульсуючі льодовики, раптовий рух яких може досягати 300 метрів на добу!

Швидкість руху льоду всередині льодовикової товщі неоднакова. Через тертя з поверхнею, що підстилає, вона мінімальна біля ложа льодовика і максимальна на поверхні. Це вперше було виміряно після того, як у пробурену в льодовику свердловину глибиною 130 метрів було занурено сталеву трубу. Вимірювання її викривлення дозволило побудувати профіль швидкості руху льоду.

Крім того, швидкість льоду в центрі льодовика вища порівняно з його окраїнними частинами. Першим поперечний профіль нерівномірного розподілу швидкостей льодовика продемонстрував швейцарський учений Жан Луї Агассіс у сорокові. роки XIXстоліття. Він залишив на льодовику рейки, виставивши їх у вигляді прямої лінії; через рік пряма лінія перетворилася на параболу, спрямовану вершиною вниз за течією льодовика.

Як унікальний приклад, що ілюструє рух льодовика, можна навести наступний трагічний випадок. Другого серпня 1947 року літак, який прямував комерційним рейсом Буенос-Айрес-Сантьяго, безвісти зник за 5 хвилин до посадки. Інтенсивні пошуки ні до чого не спричинили. Таємниця була розкрита тільки через півстоліття: на одному зі схилів Анд, на піку Тупунгато(Tupungato, 6800 м), в області танення льодовика стали витаювати з льоду уламки фюзеляжу та тіла пасажирів. Ймовірно, 1947 року, через погану видимість, літак врізався в схил, спровокував лавину і був похований під її відкладеннями в зоні акумуляції льодовика. 50 років знадобилося на те, щоб уламки пройшли повний цикл речовини льодовика.

Божий плуг

Рух льодовиків руйнує гірські породи та переносить гігантську кількість мінерального матеріалу (так звана морена) - починаючи від скельних брил, що відкололися, і закінчуючи дрібним пилом.

Завдяки транспорту моренних відкладень було зроблено чимало дивовижних знахідок: наприклад, за фрагментами валунів, що перенесені льодовиком, що містять включення міді, було знайдено головні родовища мідної руди у Фінляндії. У США, у відкладеннях кінцевих морен (за якими можна будувати висновки про древньому поширенні льодовиків) було виявлено принесені льодовиками золото (штат Індіана) і навіть алмази вагою до 21 карата (штати Вісконсін, Мічиган, Огайо). Це змусило багатьох геологів звернути погляд північ, у Канаду, звідки прийшов льодовик. Там, між озером Верхнє та Гудзоновою затокою, були описані скелі кімберліту - правда, кімберлітових трубок вченим так і не вдалося знайти.

Сама ідея про те, що льодовики рухаються, народилася завдяки суперечці про походження розкиданих по Європі величезних ератичних валунів. Так геологи називають великі кам'яні брили («блукаючий камінь»), зовсім не схожі за мінеральним складом на своє оточення («гранітний валун на вапняку для тренованих очей виглядає так само дивно, як і білий ведмідь на тротуарі», любив повторювати один дослідник).

Один із таких валунів (знаменитий «Грім-камінь») став п'єдесталом для Мідного Вершника в Петербурзі. У Швеції відомий вапняковий валун завдовжки 850 метрів, у Данії - гігантська брила третинних та крейдяних глин та пісків завдовжки 4 кілометри. В Англії, у графстві Хантінгдоншир, в 80 км на північ від Лондона, на одній з ератичних плит було навіть збудовано ціле село!

«Ворання» льодовиком твердих корінних порід в Альпах може становити до 15 мм на рік, на Алясці - 20 мм, що можна порівняти з річковою ерозією. Ерозійна, що транспортує та акумулює діяльність льодовиків накладає настільки колосальний відбиток на лик Землі, що Жан-Луї Агассіс називав льодовики «Божим плугом». Багато ландшафтів планети є результатом діяльності льодовиків, які 20 тисяч років тому покривали близько 30% земної суші.

Усі геологи визнають, що з зростанням, рухом і деградацією льодовиків пов'язані найскладніші геоморфологічні освіти Землі. Виникають такі ерозійні форми рельєфу, як кари, Схожі на крісла велетнів, та льодовикові цирки, троги. З'являються численні морінні форми рельєфу нунатакиі ератичні валуни, ескериі флювіогляційні відкладення. Утворюються фіорди,з висотою стін до 1500 метрів на Алясці та до 1800 метрів у Гренландії та завдовжки до 220 кілометрів у Норвегії або до 350 кілометрів у Гренландії ( Nordvestfjord Scoresby & Sund East cost). Вертикальні стінки фіордів облюбували бейсджампери всього світу. Божевільні висота та ухил дозволяють робити затяжні стрибки до 20 секунд вільного падіння в порожнечу, створену льодовиками.

Динаміт та товщина льодовика

Товщина гірського льодовика може становити десятки чи навіть сотні метрів. Найбільший гірський льодовик Євразії - льодовик Федченкона Памірі (Таджикистан) – має довжину 77 км і товщину понад 900 м.

Абсолютні рекордсмени – льодовикові щити Гренландії та Антарктиди. Вперше товщина льоду в Гренландії була виміряна під час експедиції основоположника теорії про континентальний дріфт Альфреда Вегенера у 1929-30 роках. Для цього на поверхні крижаного купола був підірваний динаміт і визначено час, який потрібний еху (пружним коливанням), відбитому від кам'яного ложа льодовика, щоб повернутися на поверхню. Знаючи швидкість поширення пружних хвиль у льоду (близько 3700 м/с) можна розрахувати товщину льоду.

Сьогодні основні способи вимірювання товщини льодовиків - сейсмічне та радіозондування. Визначено, що максимальна глибина льоду в Гренландії становить близько 3408 м, в Антарктиді 4776 м ( Astrolabe subglacial basin)!

Підлідне озеро Схід

В результаті сейсморадіолокаційного зондування дослідниками було зроблено одне з останніх географічних відкриттів XX століття – легендарне льодовикове озеро Схід.

В абсолютній темряві, під тиском чотирикілометрової товщі льоду, знаходиться резервуар води площею 17,1 тис. км 2 (майже Ладозьке озеро) і глибиною до 1500 метрів - цей водний об'єкт вчені і назвали озером Схід. Своїм існуванням воно завдячує розташуванню в геологічному розломі та геотермальному нагріванні, яке, можливо, підтримує життя бактерій. Як і інші водні об'єкти Землі, озеро Схід під впливом гравітації Місяця і Сонця зазнає припливів і відливів (1-2 див). З цієї причини і через різницю глибин і температур циркулює, як передбачається, вода в озері.

Аналогічні підльодовикові озера виявили Ісландії; в Антарктиді на сьогодні відомо вже понад 280 таких озер, багато з них з'єднуються підлідними каналами. Але озеро Схід - ізольоване і найбільше, через що і становить найбільший інтерес для вчених. Багата киснем вода з температурою -2,65 ° C знаходиться під тиском близько 350 бар.

Припущення про дуже високий вміст кисню (до 700–1200 мг/л) в озерній воді ґрунтується на такому міркуванні: виміряна щільність льоду на межі переходу фірну в лід становить близько 700–750 кг/м 3 . Ця відносно низька величина обумовлена великою кількістю бульбашок повітря. Досягаючи нижньої частини льодовикової товщі (де тиск становить близько 300 бар та будь-які гази «розчиняються» у льоду, формуючи газові гідрати) щільність зростає до 900–950 кг/м 3 . Це означає, що кожна питома одиниця об'єму, що стоїть на дні, приносить як мінімум 15% повітря з кожної питомої одиниці об'єму поверхні (Zotikov, 2006)

Повітря вивільняється та розчиняється у воді або, можливо, накопичується під тиском у вигляді повітряних сифонів. Цей процес відбувався упродовж 15 мільйонів років; відповідно, при утворенні озера дуже багато повітря витаяло з льоду. Аналогів води з настільки високою концентрацією кисню в природі немає (максимум в озерах становить близько 14 мг/л). Тому спектр живих організмів, які можуть переносити такі екстремальні умови, скорочується до дуже вузьких рамок. oxygenophilic; серед відомих науці видів немає жодного, здатного жити за подібних умов.

Біологи всього світу вкрай зацікавлені в отриманні зразків води з озера Схід, оскільки аналіз крижаних кернів, отриманих з глибини 3667 метрів в результаті буріння в безпосередній близькості від самого озера Схід, показав повну відсутність будь-яких мікроорганізмів, і ці керни для біологів інтересу вже не уявляють. Але технічне вирішення питання про розтин та проникнення в запечатану більш ніж на десять мільйонів років екосистему досі не знайдено. Справа не тільки в тому, що зараз у свердловину залиті 50 тонн бурової рідини на основі гасу, що запобігає закриття свердловини тиском льоду та примерзання бура, але й у тому, що будь-який створений людиною механізм може порушити біологічну рівновагу та забруднити воду, внісши до неї не існували раніше мікроорганізми.

Можливо, схожі підлідні озера, чи навіть моря, існують і на супутнику Юпітера Європі та супутнику Сатурна Енцеладе, під десятками чи навіть сотнями кілометрів льоду. Саме на ці гіпотетичні моря астробіології покладають найбільші надії при пошуках позаземного життя всередині Сонячної системи та вже будують плани, як за допомогою ядерної енергії (так званого кріобота NASA) можна буде подолати сотні кілометрів льоду та проникнути у водний простір. (Так, 18 лютого 2009 року NASA та Європейське космічне агентство ESA офіційно оголосили про те, що Європа стане пунктом призначення наступної історичної місії дослідження Сонячної системи; прибуття на орбіту заплановано на 2026 рік.)

Гляціоізостазія

Колосальні обсяги сучасних льодовикових щитів (Гренландія - 2,9 млн км3, Антарктида - 24,7 млн км3) на сотні і тисячі метрів продавлюють своєю масою літосферу в напіврідку астеносферу (це верхня, найменш в'язка частина земної мантії). В результаті деякі частини Гренландії знаходяться більш ніж на 300 м нижче за рівень моря, а Антарктиди - на 2555 м ( Bentley Subglacial Trench)! По суті, континентальні ложа Антарктиди та Гренландії є не єдиними масивами, а величезними архіпелагами островів.

Після зникнення льодовика починається так зване гляціоізостатичні підняття, обумовлене простим принципом плавучості, описаним Архімедом: полегшали літосферні плитиповільно виринають на поверхню. Наприклад, частина Канади або Скандинавський півострів, які були вкриті льодовиковим щитом понад 10 тисяч років тому, досі продовжують відчувати ізостатичне підняття зі швидкістю до 11 мм на рік (відомо, що навіть ескімоси звернули увагу на цей феномен і сперечалися про те, чи піднімається. чи це земля або ж опускається море). Передбачається, що якщо весь лід Гренландії стає, то острів підніметься приблизно на 600 метрів.

Складно знайти територію, що живе, більш схильна до гляціоізостатичного підняття, ніж острови Replot Skerry Guardу Ботницькій затоці. За останні двісті років, протягом яких острови піднімалися з-під води приблизно на 9 мм на рік, площа суходолу збільшилася тут на 35%. Жителі островів збираються раз на 50 років і радісно ділять нові земельні ділянки.

Гравітація та лід

Ще кілька років тому, коли я закінчував університет, питання про мас-баланс Антарктиди та Гренландії в умовах глобального потепління було неоднозначним. Зменшується чи зростає обсяг цих гігантських льодовикових куполів, визначити було дуже складно. Висловлювалися гіпотези про те, що, можливо, потепління приносить більшу кількість опадів, і внаслідок цього льодовики не зменшуються, а ростуть. Дані, отримані за допомогою супутників GRACE, запущених NASA у 2002 році, прояснили ситуацію та спростували ці ідеї.

Чим більша маса, тим більша і гравітація. Оскільки поверхня Земної кулі неоднорідна і включає гігантські масиви гір, просторі океани, пустелі тощо, гравітаційне поле Землі також неоднорідне. Цю гравітаційну аномалію та її зміну з часом і вимірюють два супутники - один слідує за іншим і реєструє відносне відхилення траєкторії при прольоті над об'єктами різних мас. Наприклад, грубо кажучи, при прольоті над Антарктидою траєкторія супутника буде трохи ближчою до Землі, а над океаном – навпаки, далі.

Багаторічні спостереження прольотів в тому самому місці дозволяють зі зміни гравітації судити про те, як змінилася маса. Результати показали, що обсяг льодовиків Гренландії щорічно скорочується приблизно на 248 км3, льодовиків Антарктиди – на 152 км3. До речі, за картами, складеними за допомогою супутників GRACE, зафіксовано не тільки процес скорочення обсягу льодовиків, а й вищезгаданий процес гляціоізостатичного підняття континентальних плит.

Наприклад, для центральної частини Канади через гляціоізостатичні підняття зафіксовано збільшення маси (або гравітації), а для сусідньої Гренландії - зменшення, через інтенсивне танення льодовиків.

Планетарне значення льодовиків

За словами академіка Котлякова, « розвиток географічного середовища по всій Землі визначається балансом тепла і вологи, який великою мірою залежить від особливостей розподілу та перетворення льоду. На перетворення води з твердого стану на рідке потрібно велику кількість енергії. У той же час перетворення води на лід супроводжується виділенням енергії (приблизно 35% зовнішнього теплообігу Землі).». Весняне танення льоду та снігу охолоджує землю, не дає їй швидко прогрітися; утворення льоду взимку – гріє, не дає швидко охолонути. Якби льоду не було, то перепади температур на Землі були б набагато більшими, літня спека - сильнішими, морози - суворішими.

Враховуючи сезонний сніговий та крижаний покрив, можна вважати, що снігом і льодом зайнято від 30% до 50% поверхні Землі. Найважливіше значення льоду для клімату планети пов'язане з його високою відбивною здатністю - 40% (для снігу, що покриває льодовики - 95%), завдяки чому відбувається суттєве вихолоджування поверхні на величезних територіях. Тобто льодовики – це не лише безцінні фонди прісної води, а й джерела сильного охолодження Землі.

Цікавими наслідками скорочення маси заледеніння Гренландії та Антарктиди стали ослаблення гравітаційної сили, що притягує величезні маси океанічної води, та зміна кута нахилу земної осі. Перше є простим наслідком закону гравітації: що менше маса, то менше і тяжіння; друге – тим, що крижаний щит Гренландії навантажує земну кулю несиметрично, і це впливає на обертання Землі: зміна цієї маси позначається на пристосуванні планети до нової симетрії маси, через що земна вісь щорічно зміщується (до 6 см на рік).

Перший здогад про гравітаційний вплив маси заледеніння на рівень моря був зроблений французьким математиком Жозефом Адемаром (Joseph Alphonse Adhemar), 1797-1862 (він же був першим ученим, що вказав на зв'язок льодовикових епох і астрономічних факторів; після нього теорію розробляли James К.). Croll) та Міланкович). Адемар намагався оцінити товщину льоду в Антарктиді, порівнюючи глибини Північного Льодовитого та Південного океанів. Його ідея зводилася до того, що глибина Південного океану набагато перевищує глибину Північного Льодовитого завдяки сильному тяжінню водних мас гігантським гравітаційним полем крижаної шапки Антарктиди. За його розрахунками, для підтримки такої сильної різниці між рівнем води півночі та півдня товщина крижаного покриву Антарктиди мала становити 90 км.

Сьогодні ясно, що всі ці припущення неправильні, за винятком того, що феномен все-таки має місце, але з меншою магнітудою – причому його ефект може радіально поширюватися до 2000 км. Наслідки цього ефекту полягають у тому, що підвищення рівня світового океану внаслідок танення льодовиків буде нерівномірним (хоча нині існуючі моделі помилково припускають рівномірний розподіл). У результаті, в деяких берегових зонах рівень моря підніметься на 5–30% вище середньої величини (північно-східна частина Тихого та південна частина Індійського океанів), а в деяких – нижче (Південна Америка, західні, південні та східні береги Євразії) (Mitrovica) et al., 2009).

Заморожені тисячоліття - революція у палеокліматології

24 травня 1954 року о 4 годині ранку датський палеокліматолог Віллі Дансгор (Willi Dansgaard) мчав велосипедом безлюдними вулицями на центральний поштамт з величезним конвертом, обклеєним 35 марками і адресованим до редакції наукового видання Geochimica et Cosmochimica Acta. У конверті знаходився рукопис статті, який він поспішав якнайшвидше опублікувати. Його осяяла фантастична ідея, яка згодом здійснить справжню революцію в науках про клімат древніх епох і яку він розвиватиме все своє життя.

Дослідження Дансгора показали, що за кількістю важких ізотопів в опадах можна визначити температуру, за якої вони були сформовані. І він подумав: а що нам, власне, заважає визначити температуру минулих років, просто взявши та проаналізувавши хімічний склад води того часу? Нічого! Наступне логічне питання: де взяти давню воду? У льодовиковому льоді! Де взяти стародавній льодовиковий лід? У Гренландії!

Ця чудова ідея народилася за кілька років до того, як була розроблена технологія глибинного буріння льодовиків. Коли ж технологічне питання було вирішено, сталося дивовижне: вчені відкрили неймовірний спосіб подорожі до минулого Землі. З кожним сантиметром пробуреного льоду леза їх бурів стали занурюватися все глибше і глибше в палеоісторію, відкриваючи давніші таємниці клімату. Кожен витягнутий із свердловини крижаний керн був капсулою часу.

Розшифрувавши тайнопис, написаний ієрогліфами цілої безлічі хімічних елементів і частинок, спорами, пилком і бульбашками древнього повітря віком у сотні тисяч років, можна отримати безцінну інформацію про тисячоліття, що безповоротно пішли, світи, клімати і явища.

Машина часу завглибшки 4000 м

Вік найстарішого антарктичного льоду з максимальних глибин (понад 3500 метрів), пошуки якого досі тривають, оцінюється приблизно півтора мільйона років. Хімічний аналіз цих зразків дозволяє отримати уявлення про стародавній клімат Землі, звістку про який принесли і зберегли у вигляді хімічних елементів невагомі сніжинки, що сотні тисяч років тому впали з небес.

Це схоже на історію подорожі барона Мюнхаузена Росією. Під час полювання десь у Сибіру був моторошний мороз, і барон, намагаючись скликати друзів, протрубив у ріжок. Але безуспішно, оскільки звук замерз у ріжку і розморозився тільки наступного ранку на сонці. Приблизно те саме відбувається сьогодні в холодних лабораторіях світу під електронними тунельними мікроскопами та мас-спектрометрами. Крижані керни з Гренландії та Антарктиди - це багатокілометрові машини часу, що сягають глибини століть і тисячоліть. Найглибшою досі залишається легендарна свердловина, пробурена під станцією Схід (3677 метрів). Завдяки їй вперше було показано зв'язок між змінами температури та вмістом вуглекислого газу в атмосфері за останні 400 тисяч років та виявлено надтривалий анабіоз мікробів.

Детальні палеореконструкції температури повітря будуються на основі аналізу ізотопного складу кернів - а саме, відсоткового вмісту важкого ізотопу кисню 18 O (його середній вміст у природі - близько 0,2% від усіх атомів кисню). Молекули води, що містять цей ізотоп кисню, важче випаровуються та легше конденсуються. Тому, наприклад, у водяній парі над поверхнею моря вміст 18 O нижче, ніж у морській воді. І навпаки, в конденсації на поверхні сніжних кристалів, що формуються в хмарах, охочіше беруть участь молекули води, що містять 18 O, завдяки чому їх вміст в опадах вище, ніж у водяній парі, з якого опади формуються.

Чим нижча температура формування опадів, тим сильніше виявляється даний ефект, тобто тим більше в них 18 O. Тому, оцінивши ізотопний склад снігу або льоду, можна оцінити і температуру, за якої формувалися опади.

І далі, використовуючи відомі висотні профілі температур, оцінити, якою була приземна температура повітря сотні тисяч років тому, коли сніжинка тільки-но впала на антарктичний купол, щоб перетворитися на лід, який буде витягнутий у наші дні з глибини в кілька кілометрів під час буріння.

Щорічно сніг, що випадає, дбайливо зберігає на пелюстках сніжинок не тільки інформацію про температуру повітря. Кількість параметрів, що вимірюються при лабораторному аналізі, в даний час величезна. У крихітних кристалах льоду фіксуються сигнали вулканічних вивержень, ядерні випробування, Чорнобильська катастрофа, вміст антропогенного свинцю, пилові бурі тощо.

За кількістю тритію (3 H) та вуглецю-14 (14 C) можна датувати вік льоду. Обидва ці методи були елегантно продемонстровані на старовинних винах – роки на етикетках чудово відповідають датуванням, розрахованим за аналізами. Ось тільки дороге це задоволення, і вин аперевести на аналізи доводиться чимало...

Інформацію про історію сонячної активності можна оцінити кількісно за вмістом нітратів (NO 3 –) у льодовиковому льоду. Тяжкі молекули нітратів утворюються з NO у верхніх шарах атмосфери під впливом іонізуючої космічної радіації (протони спалахів на Сонці, галактичне випромінювання) в результаті ланцюга перетворень оксиду азоту (N 2 O), що надходить в атмосферу з ґрунту, азотних добрив 2 O + O → 2NO). Після формування гідратований аніон випадає з опадами, частина яких виявляється у результаті похованої у льодовику разом із черговим снігопадом.

Ізотопи берилію-10 (10 Be) дозволяють судити про інтенсивність космічних променів глибокого космосу, що бомбардують Землю, і зміни магнітного поля нашої планети.

Про зміну складу атмосфери за останні сотні тисяч років розповіли маленькі бульбашки у льоду, немов пляшки, кинуті в океан історії, що зберегли для нас зразки стародавнього повітря. Вони показали, що за останні 400 тисяч років вміст вуглекислого газу (СО2) та метану (СН4) в атмосфері сьогодні найвищий.

Сьогодні у лабораторіях зберігаються вже тисячі метрів крижаних кернів для майбутніх аналізів. Тільки в Гренландії та Антарктиді (тобто не рахуючи гірських льодовиків) загалом було пробурено і вилучено близько 30 км крижаних кернів!

Теорія льодовикових епох

Початок сучасної гляціології поклала теорія льодовикових епох, що з'явилася в першій половині XIX століття. Ідея про те, що в минулому льодовики поширювалися на сотні та тисячі кілометрів на південь, раніше здавалася немислимою. Як писав один із перших гляціологів Росії Петро Кропоткін (так, той самий), « в той час віра в крижаний покрив, що сягала Європи, вважалася недозволеною єрессю...».

Основоположником та головним захисником льодовикової теорії став Жан Луї Агассіс. У 1839 році він писав: « Розвиток цих величезних льодовикових щитів мало призвести до руйнації всього органічного життя лежить на поверхні. Землі Європи, насамперед покриті тропічною рослинністю і населені стадами слонів, гіпопотамів і гігантських м'ясоїдних, виявилися поховані під льодом, що розрослося, що покриває рівнини, озера, моря і гірські плато.<...>Залишилося лише мовчання смерті... Джерела пересохли, річки застигли, і промені сонця, що піднімається над замерзлими берегами... зустрічали лише шепіт північних вітрів і гуркіт тріщин, що відкриваються посеред поверхні гігантського океану льоду.»

Більшість геологів того часу, мало знайомі зі Швейцарією та горами, ігнорували теорію і були не в змозі навіть повірити в пластичність льоду, не кажучи вже про те, щоб уявити потужність льодовикових товщ, що їх описує Агассіс. Так тривало доти, доки перша наукова експедиція до Гренландії (1853–55 рр.) під керівництвом Ілайші Кента Кейна не доповіла про повне покривне заледеніння острова (« океан льоду нескінченних розмірів»).

Визнання теорії льодовикових епох мало неймовірне впливом геть розвиток сучасного природознавства. Наступним ключовим питанням стала причина зміни льодовикових періодів та міжльодовикових. На початку XX століття сербський математик та інженер Мілутін Міланкович розробив математичну теорію, що описує залежність зміни клімату від зміни орбітальних параметрів планети, і весь свій час присвятив розрахункам для доказу справедливості своєї теорії, а саме - визначення циклічної зміни величини сонячної радіації, що надходить на Землю (так званою інсоляції). Земля, що крутиться в порожнечі, знаходиться в гравітаційному павутинні складної взаємодії між усіма об'єктами сонячної системи. В результаті орбітальних циклічних змін ( ексцентриситетуземної орбіти, прецесіїі нутаціїнахилу земної осі) кількість сонячної енергії, що надходить на Землю, змінюється. Міланкович знайшов такі цикли: 100 тис. років, 41 тис. років та 21 тис. років.

На жаль, сам учений не дожив до того дня, коли його прозріння було елегантно і бездоганно доведено палеоокеанографом Джоном Імбрі (John Imbrie). Імбрі оцінив зміну температури минулого, вивчивши керни з дна Індійського океану. Аналіз базувався на наступному феномені: різні види планктону віддають перевагу різним, строго певним температурам. Щороку кістяки цих організмів осідають на океанічному дні. Піднявши з дна цей шаруватий пиріг та визначивши види, можна судити про те, як змінювалася температура. Визначені таким способом варіації палеотемператур дивовижно збіглися з циклами Міланковича.

Сьогодні відомо, що холодні льодовикові ери змінювалися теплими міжльодовиками. Повне заледеніння земної кулі (за так званою теорією « снігового кома») Імовірно мало місце 800-630 млн років тому. Останнє заледеніння четвертинного періоду закінчилося 10 тис. років тому.

Льодовикові куполи Антарктиди та Гренландії – релікти минулих заледенінь; зникнувши зараз, вони не зможуть відновитись. У періоди зледеніння континентальні льодовикові щити покривали до 30% суші земної кулі. Так, 150 тис. років тому товщина льодовикового льоду над Москвою становила близько кілометра, а над Канадою – близько 4 км!

Епоха, в якій зараз живе та розвивається людська цивілізація, називається льодовикова епоха, період міжльодовиків. Згідно з розрахунками, зробленими на підставі орбітальної теорії клімату Міланковича, наступне заледеніння настане через 20 тисяч років. Але залишається питанням, чи зможе орбітальний фактор пересилити антропогенний. Справа в тому, що без природного парникового ефекту наша планета мала б середню температуру –6°C замість сьогоднішньої +15°C. Тобто різниця становить 21 °C. Парниковий ефект існував завжди, але діяльність людини значно посилює цей ефект. Нині вміст вуглекислого газу в атмосфері – найвищий за останні 800 тисяч років – 0,038% (тоді як попередні максимуми не перевищували 0,03%).

Сьогодні льодовики майже в усьому світі (з деякими винятками) стрімко скорочуються; те саме стосується морського льоду, вічної мерзлоти та снігового покриву. За оцінками, половина обсягу гірського зледеніння світу зникне до 2100 року. Близько 1,5–2 млрд людей, які населяють різні країни Азії, Європи та Америки, можуть зіткнутися з тим, що річки, що живляться талими льодовиковими водами, пересохнуть. У той же час рівень моря, що піднявся, забере у людей їхню землю в країнах Тихого та Індійського океанів, в Карибському басейні і в Європі.

Гнів титанів - льодовикові катастрофи

Посилення техногенного на клімат планети може збільшити ймовірність виникнення стихійних лих, що з льодовиками. Громади льоду мають гігантську потенційну енергію, реалізація якої може мати жахливі наслідки. Якийсь час тому в інтернеті циркулював відеозапис обвалення невеликої колони льоду у воду та наступної хвилі, що змила група туристів з найближчих скель. У Гренландії спостерігалися подібні хвилі заввишки 30 метрів і завдовжки 300 метрів.

Льодовикова катастрофа, що сталася в Північній Осетії 20 вересня 2002 року, була зафіксована на всіх сейсмометрах Кавказу. Обвалення льодовика Колкаспровокувало гігантський льодовиковий обвал - 100 млн м 3 льоду, каміння та води пронеслися Кармадонською ущелиною зі швидкістю 180 км на годину. Заплески селя зірвали пухкі відкладення бортів долини подекуди заввишки до 140 метрів. Загинули 125 людей.

Однією з найстрашніших льодовикових катастроф світу стало обвалення північного схилу гори. Уаскарану Перу 1970 року. Землетрус магнітудою 7,7 балів ініціював лавину в мільйони тонн снігу, льоду та каміння (50 млн м3). Обвал зупинився лише за 16 кілометрів; два міста, поховані під уламками, перетворилися на братську могилу для 20 тисяч людей.

Інший тип небезпек, що походять від льодовиків, - це прорив підпружених льодовикових озер, що виникають між льодовиком, що тане, і кінцевою. мореною. Висота кінцевих морен може досягати 100 м, створюючи величезний потенціал для утворення озер та їхнього подальшого прориву.

В 1555 прорив озера в Непалі покрив відкладеннями територію площею близько 450 км 2 , причому місцями товщина цих відкладень досягала 60 м (висота 20-поверхового будинку)! У 1941 році інтенсивне танення льодовиків Перу сприяло зростанню підпружених озер. Прорив одного з них занапастив 6000 людей. У 1963 році в результаті руху пульсуючого льодовика Ведмежий на Памірі виникло озеро глибиною 80 метрів. Коли крижана перемичка була прорвана, вниз по долині спрямувався руйнівний потік води і наступний сіль, що зруйнував електростанцію та багато будинків.

Найжахливіший прорив льодовикового озера стався через Гудзонову протоку. море Лабрадорблизько 12 900 років тому. Прорив озера Агассіс, за площею Каспій, що перевищував, викликав аномально швидке (за 10 років) похолодання клімату Північної Атлантики (на 5°C на території Англії), відоме як Ранній Дріас(Див. Younger Dryas) і виявлене при аналізі крижаних кернів Гренландії. Величезна кількість прісної води порушила термохалінну циркуляціюАтлантичного океану, що заблокувало перенесення тепла протягом низьких широт. Сьогодні подібний стрибкоподібний процес побоюється у зв'язку з глобальним потеплінням, що опріснює води Північної Атлантики.

У наші дні, у зв'язку з таненням льодовиків світу, що прискорилося, збільшується розмір підпружених озер і, відповідно, зростає ризик їх прориву.

В одних лише Гімалаях, 95% льодовиків яких стрімко тануть, потенційно небезпечних озер налічується близько 340. У 1994 році в Бутані 10 млн. кубічних метрів води, вилившись з одного з таких озер, пройшли з величезною швидкістю шлях у 80 кілометрів, вбивши 21 людину.

Згідно з прогнозами, прорив льодовикових озер може стати щорічним лихом. Мільйони людей у Пакистані, Індії, Непалі, Бутані та Тибеті не тільки зіткнуться з неминучим питанням скорочення водних ресурсів у зв'язку зі зникненням льодовиків, а й опиняться віч-на-віч зі смертельною небезпекою прориву озер. Гідроелектростанції, селища, інфраструктура можуть бути зруйновані в одну мить страшними селями.

Ще один вид льодовикових катастроф лахари,що виникають у результаті вивержень вулканів, покритих крижаними шапками. Зустріч льоду і лави породжує гігантські вулканогенні грязьові селі, типові для країни «вогню і льоду» Ісландії, Камчатки, Аляски та навіть на Ельбрусі. Лахари можуть досягати жахливих розмірів, будучи найбільшими серед усіх типів селів: їхня довжина може досягати 300 км, а об'єм - 500 млн м 3 .

Вночі 13 листопада 1985 року мешканці колумбійського міста Армеро(Armero) прокинулися від божевільного шуму: через їхнє місто, змиваючи всі будинки та конструкції на своєму шляху, пронісся вулканічний сіль - його вируюча жижа забрала життя 30 тисяч людей. Інший трагічний випадок стався роковим різдвяним вечором 1953 року в Новій Зеландії - прорив озера з замерзлого кратера вулкана спровокував лахар, який змив залізничний міст буквально перед самим поїздом. Локомотив та п'ять вагонів зі 151 пасажиром пірнули і назавжди зникли у стрімкому потоці.

Крім того, вулкани можуть просто знищувати льодовики – наприклад, жахливе виверження північноамериканського вулкана. Сент-Хеленс(Saint Helens) знесло 400 метрів висоти гори разом із 70% обсягу льодовиків.

Люди льоду

Суворі умови, в яких доводиться працювати гляціологам, - мабуть, одні з найважчих, з якими стикаються сучасні вчені. Б проБільшість польових спостережень має на увазі роботу в холодних важкодоступних і віддалених частинах земної кулі, з жорсткою сонячною радіацією і недостатньою кількістю кисню. Крім того, гляціологія часто поєднує альпінізм з наукою, роблячи цим професію смертельно небезпечною.

Відмороження знайомі багатьом гляціологам, через що, наприклад, у колишнього професора мого інституту ампутовані пальці на руці та нозі. Навіть у комфортній лабораторії температура може опускатися до –50 °C. У полярних районах всюдиходи і снігоходи іноді провалюються в 30-40-метрові тріщини, найжорстокіші хуртовини найчастіше роблять високогірні робочі будні дослідників справжнім пеклом і забирають щороку не одне життя. Це робота для сильних і витривалих людей, щиро відданих своїй справі та нескінченній красі гір та полюсів.

Використана література:

Adhemar J. A., 1842. Revolutions of the Sea. Deluges Periodiques, Париж.
Bailey R. H., 1982. Glacier. Planet Earth. Time-Life Books, Alexandria, Virginia, USA, 176 p.
Clark S., 2007. Sun Kings: Unexpected Tragedy Richard Carrington і 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. 8 glacial cycles from an Antarctic ice core. Nature, 429 (10 June 2004), 623-628.
Fujita, K., та O. Abe. 2006. Сталеві ізотопи в будь-який час в Домі Фуджі, Е. Антарктика, 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 від 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 до 4-ї Assessment Report of Intergovernmental Panel on Climate Change . Cambridge University Press, Cambridge, UK, New York, NY, USA, 996 p.
Kaufman S. and Libby W. L., 1954. The Natural Distribution of Tritium // Physical Review, 93, No. 6, (15 березня 1954), p. 1337-1344.
Komori, J. 2008. Recent expansions of glacial lakes в 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. і 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 до 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. Чи може раптова кліматична зміна може призвести до volcanic eruptions? // Science, 206 (16 Листопада 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. 2005. Visual stratigraphy of North Greenland Ice Core Project (NorthGRIP) ice core під час останніх 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. Відомості про time-variable gravity show mass loss in Antarctica // Science, 311 (24 березня 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.
Войтківський К. Ф., 1999. Основи гляціології. Наука, Москва, 255 с.
Гляціологічний словник. За ред. В. М. Котлякова. Л., ГІМІЗ, 1984, 528 с.
Жигарьов Ст А., 1997. Океанічна кріолітозона. М., МДУ, 318 с.
Калесник С. Ст, 1963. Нариси гляціології. Державне видавництво географічної літератури, Москва, 551 с.
Кечіна К. І., 2004. Долина, що стала крижаною могилою // Бі-Бі-Сі. Фоторепортаж: 21 вересня 2004 року.
Котляков Ст М., 1968. Сніговий Покров Землі та Льодовики. Л., ГІМІЗ, 1968, 480 с.
Подільський Є. А., 2008. Несподіваний ракурс. Жан Луї Родольф Агассіс, «Елементи», 14 березня 2008 (21 с., Доповнена версія).
Попов А. І., Розенбаум Г. Е., Тумель Н. Ст, 1985. Кріолітологія. Видавництво Московського університету, 239 с.

Льодовики

скупчення льоду, які повільно рухаються земною поверхнею. У деяких випадках рух льоду припиняється і утворюється мертвий лід. Багато льодовиків просуваються на деяку відстань до океанів або великих озер, а потім утворюють фронт отелення, де відбувається відкол айсбергів. Виділяють чотири основні типи льодовиків: материкові льодовикові покриви, льодовикові шапки, долинні льодовики (альпійські) та передгірні льодовики (льодовики підніжжя).
Найбільш відомі покривні льодовики, які можуть повністю перекривати плато та гірські хребти. Найбільшим є Антарктичний льодовиковий покрив площею понад 13 млн. км 2 займає майже весь материк. Інший покривний льодовик знаходиться у Гренландії, де він перекриває навіть гори та плато. Загальна площа цього острова 2,23 млн. км 2 , їх бл. 1,68 млн. км2 покрито льодом. У цій оцінці враховано площу не лише самого льодовикового покриву, а й численних вивідних льодовиків.
Термін "льодовикова шапка" іноді вживається для позначення невеликого покривного льодовика, але правильніше так називати відносно невелику масу льоду, що покриває високе плато або гірський хребет, від якої в різних напрямках відходять долинні льодовики. Наочним прикладом льодовикової шапки є т.зв. Колумбійське фірнове плато, розташоване в Канаді на кордоні провінцій Альберта і Британська Колумбія (52°30" пн.ш.). Його площа перевищує 466 км 2 і від нього на схід, південь і захід відходять великі долинні льодовики. Один з них - льодовик Атабаска - легкодоступний, так як його нижній кінець віддалений всього на 15 км від автомагістралі Банф - Джаспер, і влітку туристи можуть кататися на всюдиході по всьому льодовику.
Долинні, або альпійські, льодовики починаються від покривних льодовиків, льодовикових шапок та фірнових полів. Переважна більшість сучасних долинних льодовиків бере початок у фірнових басейнах і займає трогові долини, у формуванні яких могла брати участь і льодовикова ерозія. У певних кліматичних умовах долинні льодовики поширені у багатьох гірських районах земної кулі: в Андах, Альпах, на Алясці, в Скелястих і Скандинавських горах, Гімалаях та інших горах Центральної Азії, у Новій Зеландії. Навіть в Африці – в Уганді та Танзанії – є низка таких льодовиків. У багатьох долинних льодовиків є льодовики-притоки. Так, у льодовика Барнард на Алясці їх принаймні вісім.
Інші різновиди гірських льодовиків – карові і висячі – здебільшого є релікти більшого заледеніння. Вони зустрічаються головним чином у верхів'ях трогів, але іноді розташовані прямо на схилах гір і не пов'язані з нижчими долинами, причому розміри багатьох трохи більше живлять їх сніжників. Такі льодовики поширені у Каліфорнії, Каскадних горах (шт. Вашингтон), а національному парку Глейшер (шт. Монтана) їх близько півсотні. Усі 15 льодовиків шт. Колорадо відносяться до карових або висячих, а найбільший з них каровий льодовик Арапахо в окрузі Боулдер цілком займає вироблений ним автомобіль. Протяжність льодовика всього 1,2 км (а колись він мав довжину близько 8 км), приблизно така ж ширина, а максимальна потужність оцінюється в 90 м.
Передгірні льодовики розташовуються біля підніжжя крутих гірських схилів у широких долинах або на рівнинах. Такий льодовик може утворитися через розпластування долинного льодовика (приклад - льодовик Колумбія на Алясці), але частіше - в результаті злиття біля підніжжя гори двох або декількох льодовиків, що спускаються по долинах. Гранд-Плато та Маласпіна на Алясці – класичні приклади льодовиків такого типу. Передгірні льодовики зустрічаються і на північно-східному узбережжі Гренландії.
Характеристики сучасних льодовиків.Льодовики дуже сильно розрізняються за розмірами та формою. Вважається, що льодовиковий покрив займає прибл. 75% площі Гренландії та майже всю Антарктиду. Площа льодовикових шапок коливається від кількох тисяч тисяч квадратних кілометрів (наприклад, площа льодовикової шапки Пенні на Баффиновой Землі у Канаді сягає 60 тис. км 2 ). Найбільший долинний льодовик у Північній Америці – західна гілка льодовика Хаббард на Алясці завдовжки 116 км, тоді як сотні висячих та карових льодовиків мають довжину менше 1,5 км. Площі льодовиків підніжжів коливаються від 1-2 км 2 до 4,4 тис. км 2 (льодовик Маласпіна, що спускається в затоку Якутат на Алясці). Вважають, що льодовики покривають 10% усієї площі суші Землі, але, ймовірно, ця цифра надто занижена.
Найбільша потужність льодовиків – 4330 м – встановлена біля станції Берд (Антарктида). У центральній Гренландії товщина льоду досягає 3200 м. Судячи з сполученого рельєфу, можна припустити, що товщина деяких льодовикових шапок і льодовиків долинних набагато більше 300 м, а в інших вимірюється всього десятками метрів.
Швидкість руху льодовиків зазвичай дуже мала – приблизно кілька метрів на рік, але тут також є значні коливання. Після ряду років з рясним снігопадом в 1937 кінець льодовика Блек-Рапідс на Алясці протягом 150 днів рухався зі швидкістю 32 м на добу. Однак такий швидкий рух не характерний для льодовиків. Навпаки, льодовик Таку на Алясці протягом 52 років просувався із середньою швидкістю 106 м/рік. Багато невеликих карових і висячих льодовиків рухаються ще повільніше (наприклад, згадуваний вище льодовик Арапахо щорічно просувається лише на 6,3 м).
Лід у тілі долинного льодовика рухається нерівномірно – найшвидше на поверхні та в осьовій частині і набагато повільніше з боків та біля ложа, мабуть, через збільшення тертя та велику насиченість уламковим матеріалом у придонних та прибортових частинах льодовика.
Всі великі льодовики поцятковані численними тріщинами, у тому числі відкритими. Їхні розміри залежать від параметрів самого льодовика. Трапляються глибиною до 60 м і довжиною в десятки метрів. Вони може бути як поздовжніми, тобто. паралельними напрямку руху, так і поперечними, що йдуть хрест цьому напрямку. Поперечні тріщини набагато численніші. Рідше зустрічаються радіальні тріщини, виявлені в передгірних льодовиках, що розпластуються, і крайові тріщини, приурочені до кінців долинних льодовиків. Поздовжні, радіальні і крайові тріщини, мабуть, утворилися внаслідок напруги, що виникають в результаті тертя або розтікання льоду. Поперечні тріщини – ймовірно, результат руху льоду нерівним ложем. Особливий тип тріщин - бергшрунд - типовий для автомобілів, присвячених верхів'ям долинних льодовиків. Це великі тріщини, що виникають при виході льодовика із фірнового басейну.
Якщо льодовики спускаються у великі озера чи моря, по тріщинам відбувається отел айсбергів. Тріщини також сприяють танення та випаровування льодовикового льоду та відіграють важливу роль у формуванні камів, улоговин та інших форм рельєфу у крайових зонах великих льодовиків.
Лід покривних льодовиків і льодовикових шапок зазвичай чистий, великокристалічний, блакитного кольору. Це справедливо також для великих долинних льодовиків, за винятком їх кінців, які зазвичай містять шари, насичені уламками порід і чергуються з пластами чистого льоду. Така стратифікація пов'язана з тим, що взимку, поверх пилу, що накопичилися влітку, і уламків, що звалилися на лід з бортів долини, лягає сніг.
На бортах багатьох долинних льодовиків зустрічаються бічні морени – витягнуті гряди. неправильної форми, складені піском, гравієм та валунами. Під впливом ерозійних процесів та схилового змиву влітку та лавин взимку на льодовик з крутих бортів долини надходить велика кількість різного уламкового матеріалу, і з цих каменів та дрібнозему формується морена. На великих долинних льодовиках, що приймають льодовики-притоки, утворюється серединна морена, що рухається біля осьової частини льодовика. Ці витягнуті вузькі гряди, складені уламковим матеріалом, раніше були бічними моренами льодовиків-приток. На льодовику Коронейшн на Землі Баффіна є не менше семи серединних морен.
Взимку поверхня льодовиків відносно рівна, оскільки сніг нівелює всі нерівності, але влітку вони суттєво урізноманітнять рельєф. Крім описаних вище тріщин і морен, долинні льодовики часто бувають глибоко розчленовані потоками льодовикових вод. Сильні вітри, що несуть крижані кристали, руйнують і борознять поверхню крижаних шапок та покривних льодовиків. Якщо великі валуни захищають лід, що лежить нижче, від танення, тоді як навколо лід вже розтанув, утворюються крижані гриби (або п'єдестали). Такі форми, увінчані великими брилами і камінням, іноді досягають заввишки кількох метрів.
Передгірні льодовики відрізняються нерівним та своєрідним характером поверхні. Їхні притоки можуть відкладати безладну суміш з бічних, серединних і кінцевих морен, серед яких зустрічаються брили мертвого льоду. У місцях витаювання великих крижаних брил виникають глибокі западини неправильної форми, багато з яких зайняті озерами. На потужній морені льодовика Маласпіна, що перекриває брилу мертвого льоду завтовшки 300 м, виріс ліс. Кілька років тому в межах цього масиву лід знову почав рухатися, внаслідок чого почали зміщуватися ділянки лісу.
В оголеннях по краях льодовиків часто видно великі зони сколювання, де одні льодові блоки насунуті на інші. Ці зони є насувами, причому розрізняють кілька способів їх утворення. По-перше, якщо одна з ділянок придонного шару льодовика перенасичена уламковим матеріалом, то його рух припиняється, а лід, що знову надходить, насувається на нього. По-друге, верхні та внутрішні шари долинного льодовика насуваються на придонні та бічні, оскільки рухаються швидше. Крім того, при злитті двох льодовиків один може рухатися швидше за інший, і тоді теж відбувається насув. На льодовику Бодуена північ від Гренландії та багатьох льодовиках Шпіцбергена є вражаючі оголення надвигів.
В кінці або краї багатьох льодовиків часто спостерігаються тунелі, прорізані підльодовиковими і внутрішньольодовиковими потоками талих вод (іноді за участю дощових вод), які спрямовуються тунелями в сезон абляції. Коли рівень води спадає, тунелі стають доступними для досліджень і мають унікальну можливість вивчення внутрішньої будови льодовиків. Значні за розмірами тунелі вироблені в льодовиках Менденхол на Алясці, Асулкан у Британській Колумбії (Канада) та Ронському (Швейцарія).
Освіта льодовиків.Льодовики існують усюди, де темпи акумуляції снігу значно перевищують темпи абляції (танення та випаровування). Ключ до розуміння механізму формування льодовиків дає вивчення високогірних сніжників. Свіжевипав сніг складається з тонких таблитчатих гексагональних кристалів, багато з яких мають витончену мереживну або решітчасту форму. Пухнасті сніжинки, які падають на багаторічні сніжники, внаслідок танення та вторинного замерзання перетворюються на зернисті кристали крижаної породи, яка називається фірном. Ці зерна у діаметрі можуть досягати 3 мм і більше. Шар фірна має схожість зі змерзлим гравієм. З часом у міру накопичення снігу та фірну нижні шари останнього ущільнюються та трансформуються у твердий кристалічний лід. Поступово потужність льоду збільшується до тих пір, поки лід не починає рухатися і не утворюється льодовик. Швидкість такого перетворення снігу на льодовик залежить головним чином від того, наскільки темпи акумуляції снігу перевищують темпи його абляції.
Рух льодовиків,що спостерігається в природі, помітно відрізняється від перебігу рідких або в'язких речовин (наприклад, смоли). Насправді це швидше схоже на плинність металів або гірських порід за численними крихітними площинами ковзання вздовж площин кристалічної решітки або за спайністю (площинами кліважу), паралельною основі гексагональних кристалів льоду ( Див. такожКРИСТАЛИ І КРИСТАЛОГРАФІЯ;МІНЕРАЛИ І МІНЕРАЛОГІЯ). Причини руху льодовиків остаточно не встановлено. Із цього приводу було висунуто багато теорій, але жодна з них не прийнята гляціологами як єдино вірна, і, ймовірно, існує кілька взаємопов'язаних причин. Сила тяжіння є важливим чинником, але не єдиним. В іншому випадку льодовики швидше рухалися б узимку, коли вони несуть додаткове навантаження у вигляді снігу. Однак насправді вони швидше рухаються влітку. Танення та повторне замерзання кристалів льоду в льодовику, можливо, теж сприяють руху завдяки силам розширення, що виникають у результаті цих процесів. Талі води, глибоко потрапляючи в тріщини і замерзаючи там, розширюються, що може прискорити рух льодовика влітку. Крім того, талі води біля ложа та бортів льодовика зменшують тертя і таким чином сприяють руху.
Незалежно від причин, що призводять до льодовиків у рух, його характер і результати мають деякі цікаві наслідки. У багатьох моренах зустрічаються добре відполіровані тільки з одного боку льодовикові валуни, причому на полірованій поверхні іноді видно глибоке штрихування, орієнтоване тільки в одному напрямку. Все це свідчить про те, що коли льодовик рухався по скельному ложу, валуни були міцно затиснуті в одному положенні. Трапляється, що валуни переносяться льодовиками вгору схилом. Уздовж східного уступу Скелястих гір у пров. Альберта (Канада) є валуни, перенесені більш ніж на 1000 км на захід і в даний час знаходяться на 1250 м вище від місця відриву. Чи приморожені до ложа придонні шари льодовика, що рухався на захід і вгору до підніжжя Скелястих гір, поки не ясно. Імовірніше, що відбувалося повторне сколювання, ускладнене насувами. На думку більшості гляціологів, у фронтальній зоні поверхня льодовика завжди має ухил у напрямку руху льоду. Якщо це справді так, то у наведеному прикладі потужність льодовикового покриву перевищувала 1250 м протягом 1100 км на схід, коли його край досяг підніжжя Скелястих гір. Не виключено, що вона сягала 3000 м.
Танення та відступання льодовиків.Потужність льодовиків збільшується завдяки акумуляції снігу та скорочується під впливом кількох процесів, які гляціологи поєднують. загальним терміном"Абляція". Сюди входять танення, випаровування, сублімація (сублімація) і дефляція (вітрова ерозія) льоду, а також отел айсбергів. І акумуляція та абляція вимагають вельми певних кліматичних умов. Рясні снігопади взимку та холодне хмарне літо сприяють розростанню льодовиків, тоді як малосніжна зима та тепле літо з великою кількістю сонячних днівмають протилежний ефект.
Якщо не рахувати отелення айсбергів, танення – найбільш істотний компонент абляції. Відступ кінця льодовика відбувається як в результаті його танення, так і, що більш важливо, загального зменшення потужності льоду. Танення прибортових частин долинних льодовиків під впливом прямої сонячної радіації та тепла, що випромінюється бортами долини, також робить значний внесок у деградацію льодовика. Хоч як це парадоксально, але й під час відступу льодовики продовжують рухатися вперед. Так, льодовик за рік може просунутися на 30 м та відступити на 60 м. У результаті довжина льодовика зменшується, хоча він продовжує рухатися вперед. Акумуляція та абляція майже ніколи не перебувають у повній рівновазі, тому постійно відбуваються коливання розмірів льодовиків.
Отел айсбергів – особливий тип абляції. Влітку можна спостерігати дрібні айсберги, що мирно плавають по гірських озерах, що розташовані в кінці долинних льодовиків, і величезні айсберги, що відкололися від льодовиків Гренландії, Шпіцбергена, Аляски та Антарктиди, – це видовище вселяє благоговійний страх. Льодовик Колумбія на Алясці виходить у Тихий океанфронтом шириною 1,6 км та висотою 110 м. Він повільно сповзає в океан. Під дією підйомної сили води за наявності великих тріщин обламуються і спливають величезні брили льоду, щонайменше на дві третини занурені у воду. В Антарктиді край знаменитого шельфового льодовика Росса межує з океаном протягом 240 км, утворюючи уступ заввишки 45 м. Тут формуються величезні айсберги. У Гренландії вивідні льодовики теж продукують безліч дуже великих айсбергів, які несуть холодні течії в Атлантичний океан, де стають загрозою для суден.
Плейстоценовий льодовиковий період.Плейстоценова епоха четвертинного періоду кайнозойської ери почалася приблизно 1 млн років тому. На початку цієї епохи почали розростатися великі льодовики на Лабрадорі та в Квебеку (Лаврентійський льодовиковий покрив), у Гренландії, на Британських островах, у Скандинавії, Сибіру, Патагонії та Антарктиді. На думку деяких гляціологів, великий центр заледеніння знаходився також на захід від Гудзонової затоки. Третє вогнище заледеніння, зване Кордильєрським, розташовувалося в центрі Британської Колумбії. Ісландія була повністю перекрита льодом. Альпи, Кавказ і гори Нової Зеландії також були важливими центрами заледеніння. Численні долинні льодовики формувалися в горах Аляски, Каскадних горах (штати Вашингтон та Орегон), у Сьєрра-Неваді (шт. Каліфорнія) та в Скелястих горах Канади та США. Аналогічне гірничо-долинне заледеніння поширювалося в Андах та у високих горах Центральної Азії. Покривний льодовик, який почав формуватися на Лабрадорі, потім просунувся на південь аж до штату Нью-Джерсі – більш ніж на 2400 км від місця свого зародження, повністю перекривши гори Нової Англії та штат Нью-Йорк. Розростання льодовиків відбувалося також у Європі та Сибіру, проте Британські о-ви ніколи повністю не покривалися льодом. Невідома тривалість першого плейстоценового заледеніння. Ймовірно, вона становила принаймні 50 тис. років, а може, й удвічі більше. Потім настав тривалий період, під час якого більша частина суші, що покривалася льодовиками, звільнилася від льодів.
У плейстоцені в Північній Америці, Європі та Північній Азії було ще три аналогічні зледеніння. Найостанніше з них у Північній Америці та Європі відбувалося протягом останніх 30 тис. років, де крига остаточно розтанула бл. 10 тис. Років тому. Загалом встановлено синхронність чотирьох плейстоценових заледенінь Північної Америки та Європи.
СТРАТИГРАФІЯ ПЛЕЙСТОЦІНА
Північна Америка :: Західна Європа
Зледеніння :: Міжльодовики :: Зледеніння :: Міжльодовики
Вісконсін:: :: Вюрм::
:: Сангамон :: :: Ріссвюрм
Іллінойс:: :: Рісс::
:: Ярмут :: :: Міндельрісс
Канзас:: :: Міндель::
:: Афтон:: :: Гюнцміндель
Небраска:: :: Гюнц::
Поширення заледеніння у плейстоціні.У Північній Америці покривні льодовики під час максимального заледеніння займали площу понад 12,5 млн. кв. км, тобто. більше половини всієї поверхні материка. У Європі Скандинавський льодовиковий покрив поширювався на території, що перевищувала 4 млн км 2 . Він перекривав Північне море і з'єднувався з льодовиковим покривом Британських островів. Льодовики, що формувалися в Уральських горах, теж розросталися і виходили до передгірських районів. Існує припущення, що під час середньоплейстоценового заледеніння вони з'єднувалися зі Скандинавським льодовиковим покривом. Льодовикові покриви займали великі площі гірських районах Сибіру. У плейстоцені льодовикові покриви Гренландії та Антарктиди, ймовірно, мали значно більшу площу та потужність (головним чином в Антарктиді), ніж сучасні.
Крім цих великих центрів заледеніння, існувало безліч дрібних місцевих осередків, наприклад, у Піренеях і Вогезах, Апеннінах, горах Корсики, Патагонії (схід південних Анд).
Під час максимального розвитку плейстоценового заледеніння понад половину площі Північної Америки було вкрите льодом. На території США південний кордон покривного заледеніння слідує приблизно від о. Лонг-Айленд (шт. Нью-Йорк) на північ центральної частини штату Нью-Джерсі та північний схід Пенсільванії майже до південно-західного кордону шт. Нью Йорк. Звідси вона прямує до південно-західного кордону штату Огайо, потім по р. Огайо в південну Індіану, далі повертає на північ у південну частину центральної Індіани, а потім на південний захід до р. Міссісіпі, при цьому південна частина штату Іллінойс залишається за межами області заледеніння. Кордон зледеніння проходить поблизу річок Міссісіпі і Міссурі до міста Канзас-Сіті, далі через східну частину штату Канзас, східну частину штату Небраска, центральну частину Південної Дакоти, південно-західну частину Північної Дакоти до Монтани трохи південніше р. Міссурі. Звідси південний кордон покривного заледеніння повертає на захід до підніжжя Скелястих гір у північній Монтані.
Територія площею 26 тис. км 2 , що охоплює північно-західний Іллінойс, північно-східну Айову та південно-західний Вісконсін, давно виділялася як «безвалунна». Передбачалося, що вона ніколи не покривалася плейстоценовими льодовиками. Насправді туди не поширювався льодовиковий покрив у вісконсіні. Можливо, під час ранніх заледенінь льоди туди заходили, але сліди їхнього перебування були стерті під впливом ерозійних процесів.
На північ від США льодовиковий покрив поширювався на територію Канади до Північного Льодовитого океану. На північному сході льодом були покриті Гренландія, Ньюфаундленд і півострів Нова Шотландія. У Кордильєрах льодовикові шапки займали південну Аляску, плато та берегові хребти Британської Колумбії та північну третину штату Вашингтон. Коротше кажучи, крім західних районів центральної Аляски та її крайньої півночі, вся Північна Америка на північ від описаної вище лінії в плейстоціні була зайнята льодом.
Наслідки плейстоценового заледеніння.Під впливом величезного льодовикового навантаження земна кора виявилася прогнутою. Після деградації останнього зледеніння територія, яка покривалася найпотужнішим шаром льоду на захід від Гудзонової затоки та на північному сході Квебеку, піднімалася швидше, ніж розташована біля південного краю льодовикового покриву. За оцінками, район північного узбережжя оз.Верхнього в даний час піднімається зі швидкістю 49,8 см в століття, а район, розташований на захід від Гудзонової затоки, до завершення компенсаційної ізостазії підніметься ще на 240 м. Подібне підняття відбувається і в Балтійському регіоні Європі.
Плейстоценовий лід утворився рахунок океанічної води, і тому під час максимального розвитку заледеніння відбувалося й найбільше зниження рівня Світового океану. Величина цього зниження - питання спірне, проте геологи і океанологи одностайно визнають, що рівень Світового океану знижувався більш ніж на 90 м. Це доводиться поширенням абразійних терас у багатьох областях і становищем днищ лагун та мілин коралових рифів Тихого океану на глибинах бл. 90м.
Коливання рівня Світового океану впливали на розвиток річок, що впадають у нього. У звичайних умовах річки що неспроможні поглиблювати свої долини набагато нижче рівня моря, але за його зниженні відбувається подовження і поглиблення річкових долин. Ймовірно, затоплена долина р. Гудзон, що простягається на шельфі більш ніж на 130 км і закінчується на глибинах бл. 70 м, сформувалася під час одного або кількох великих заледенінь.
Покривне заледеніння вплинуло зміну напрями течії багатьох річок. У льодовиковий час р. Міссурі текла зі східної Монтани на північ, до Канади. Річка Норт-Саскачеван колись несла свої води Схід, перетинаючи територію Альберти, але згодом різко повернула північ. В результаті плейстоценового заледеніння утворилися внутрішні моря та озера, а площа вже існуючих збільшилася. Завдяки припливу талих льодовикових вод та рясним опадам виникло оз. Бонневілл у штаті Юта, реліктом якого є Велике Солоне озеро. Максимальна площа оз. Бонневілл перевищувала 50 тис. км 2 , а глибина досягала 300 м. Каспійське та Аральське моря (по суті – великі озера) у плейстоцені мали значно більші площі. Очевидно, у вюрмі (висконсині) рівень води у Мертвому морі більш ніж 430 м перевищував сучасний.
Долинні льодовики в плейстоцені були набагато численнішими і більшими розмірами порівняно з існуючими зараз. У Колорадо налічувалися сотні льодовиків (зараз 15). Найбільший сучасний льодовик у штаті Колорадо – Арапахо – має довжину 1,2 км, а у плейстоціні довжина льодовика Дуранго у горах Сан-Хуан на південному заході Колорадо досягала 64 км. В Альпах, Андах, Гімалаях, Сьєрра-Неваді та інших великих гірських системах земної кулі також розвивалося заледеніння. Поряд із долинними льодовиками там існувало і безліч льодовикових шапок. Це, зокрема, доведено для берегових хребтів Британської Колумбії та США. На півдні штату Монтана в горах Бертус була велика льодовикова шапка. Крім того, в плейстоцені льодовики існували на Алеутських о-вах та о.Гавайї (м. Мауна-Кеа), у горах Хідака (Японія), на Південному острові Нової Зеландії, на о. , у Туреччині, Ірані, на Шпіцбергені та Землі Франца-Йосифа. У деяких із цих районів льодовики поширені і в даний час, але, як і на заході США, у плейстоціні вони були набагато більшими.
ЛЬОДНИКОВИЙ РЕЛЬЄФ
Екзараційний рельєф, створений покривними льодовиками.Маючи значну товщину і вагу, льодовики проводили потужну екзараційну роботу. У багатьох місцевостях вони знищили весь ґрунтовий покрив і частково підстилаючі пухкі відкладення та прорізали глибокі улоговини та борозни в корінних породах. У центральному Квебеку ці улоговини зайняті численними озерами витягнутої форми. Льодовикові борозни простежуються вздовж Канадської трансконтинентальної автомагістралі та поблизу міста Садбері (пров. Онтаріо). Гори штату Нью-Йорк і Нової Англії були викладені і відпрепаровані, а льодовикові долини, що існували там, розширені і поглиблені потоками льоду. Льодовики також розширили улоговини п'яти Великих озер США та Канади, а поверхні скельних порід відполірували та покрили штрихуванням.
Льодовиково-акумулятивний рельєф, створений покривними льодовиками.Льодовикові покриви, включаючи Лаврентійський і Скандинавський, займали площу не менше 16 млн. км 2 і, крім того, тисячі квадратних кілометрів були вкриті гірськими льодовиками. Під час деградації заледеніння весь еродований та переміщений у тілі льодовика уламковий матеріал відкладався там, де танув лід. Таким чином, великі території виявилися усіяними валунами та щебенем і вкриті дрібнозернистішими льодовиковими відкладеннями. Давним-давно на Британських островах були виявлені розсіяні по поверхні валуни незвичайного складу. Спочатку передбачалося, що вони принесли океанічні течії. Однак згодом було визнано їхнє льодовикове походження. Льодовикові відкладення стали поділяти на морену та сортовані опади. До складу відкладених морен (які іноді називають тіл) входять валуни, щебінь, пісок, супісок, суглинок та глина. Можливо переважання одного з цих компонентів, але найчастіше морена є несортованою сумішшю двох або більшої кількості складових, а іноді зустрічаються всі фракції. Сортовані опади формуються під впливом талих льодовикових вод і складають зандрові водно-льодовикові рівнини, долинні зандри, ками та ози ( див. нижче), а також заповнюють улоговини озер льодовикового походження. Нижче розглядаються деякі характерні форми рельєфу областей покривного заледеніння.
Основні морени.Слово «морена» вперше було застосовано для позначення гряд і пагорбів, складених валунами і мілкоземом і льодовиків, що зустрічаються в кінці кінців, у Французьких Альпах. У складі основних морен переважає матеріал відкладених морен, а їх поверхня є пересіченою рівниною з невеликими пагорбами і грядами різних форм і розмірів і з численними невеликими улоговинами, заповненими озерами і болотами. Потужність основних морен варіює у великих межах залежно від обсягу принесеного льодом матеріалу.
Основні морени займають великі площі США, Канаді, на Британських островах, Польщі, Фінляндії, північної Німеччини та Росії. Для околиць Понтіака (шт. Мічиган) та Уотерлу (шт. Вісконсін) характерні ландшафти основної морени. Тисячі невеликих озер усеюють поверхню основних морен у Манітобі та Онтаріо (Канада), Міннесоті (США), Фінляндії та Польщі.
Кінцеві морениутворюють потужні широкі пояси вздовж краю покривного льодовика. Вони представлені грядами або більш-менш ізольованими пагорбами потужністю до кількох десятків метрів, шириною до кількох кілометрів і, як правило, завдовжки багато кілометрів. Часто край покривного льодовика був рівним, а розділявся на досить чітко відокремлені лопаті. Становище краю льодовика реконструюється кінцевими моренами. Ймовірно, під час відкладення цих морен край льодовика тривалий час перебував майже у нерухомому (стаціонарному) стані. При цьому формувалася не одна гряда, а цілий комплекс гряд, пагорбів і улоговин, який помітно височіє над поверхнею суміжних основних морен. У більшості випадків кінцеві морени, що входять до складу комплексу, свідчать про неодноразові невеликі зрушення краю льодовика. Талі води льодовиків, що відступали, зруйнували ці морени в багатьох місцях, що підтверджується спостереженнями в центральній Альберті і на північ від міста Реджайна в горах Харт у провінції Саскачеван. На території США такі приклади представлені вздовж південного кордону покривного заледеніння.
Друмліни– витягнуті пагорби, що формою нагадують ложку, перевернуту опуклою стороною догори. Ці форми складаються з матеріалу відкладеної морени, а деяких (але не у всіх) випадках мають ядро з корінних порід. Друмліни зазвичай зустрічаються великими групами – по кілька десятків чи навіть сотень. Більшість цих форм рельєфу має розміри 900–2000 м завдовжки, 180–460 м завширшки та 15–45 м заввишки. Валуни з їхньої поверхні нерідко орієнтовані довгими осями у напрямку руху льоду, яке здійснювалося від крутого схилу до пологого. Очевидно, друмліни формувалися, коли нижні шари льоду втрачали рухливість через перевантаження уламковим матеріалом і перекривалися верхніми шарами, що рухаються, які переробляли матеріал відкладеної морени і створювали характерні форми друмлінів. Такі форми широко поширені в ландшафтах основних морен областей покривного заледеніння.
Зандрові рівнинискладені матеріалом, принесеним потоками талих льодовикових вод, і зазвичай примикають до зовнішнього краю кінцевих морен. Ці грубосортовані відкладення складаються з піску, гальки, глини та валунів (максимальний розмір яких залежав від здатності до транспортування потоків). Зандрові поля зазвичай широко поширені вздовж зовнішнього краю кінцевих морен, але бувають і винятки. Наочні приклади андрів зустрічаються на захід від морени альтмонт в центральній Альберті, поблизу міст Баррінгтон (шт. Іллінойс) і Плейнфілд (шт. Нью-Джерсі), а також на о. Лонг-Айленд і півострів Кейп-Код. Зандрові рівнини в центральних районах США, особливо вздовж річок Іллінойс і Міссісіпі, містили величезну кількість пилу, який згодом був підхоплений і перенесений сильними вітрами і врешті-решт перевідкладений у вигляді судьби.
Ози– це довгі вузькі звивисті гряди, складені в основному сортованими опадами, довжиною від кількох метрів до кількох кілометрів і висотою до 45 м. Ози формувалися в результаті діяльності підльодовикових потоків талих вод, що виробили у льоду тунелі та відкладали там наноси. Ози зустрічаються всюди, де існували льодовикові покриви. Сотні таких форм знаходяться як на схід, так і на захід від Гудзонової затоки.
Ками– це невеликі крутосхильні пагорби та короткі гряди неправильної форми, складені сортованими опадами. Ймовірно, вони утворилися різними способами. Деякі були відкладені поблизу кінцевих морен потоками, що витікали з внутрішньольодовикових тріщин або підльодовикових тунелів. Ці камі часто зливаються в широкі поля слабосортованих наносів, які називаються камовими терасами. Інші, мабуть, були сформовані внаслідок танення великих брил мертвого льоду наприкінці льодовика. Утворені при цьому улоговини заповнювалися відкладеннями потоків талих вод, і після повного танення льоду там формувалися камі, що злегка піднімаються над поверхнею основної морени. Ками зустрічаються у всіх областях покривного заледеніння.
Западиничасто зустрічаються на поверхні основної морени. Це результат витаювання брил льоду. Нині у гумідних районах можуть бути зайняті озерами чи болотами, а семіаридних і навіть у багатьох гумідних районах вони сухі. Такі западини зустрічаються у поєднанні з невеликими крутосхилими пагорбами. Западини та пагорби – типові форми рельєфу основної морени. Сотні таких форм зустрічаються у північному Іллінойсі, Вісконсіні, Міннесоті та Манітобі.
Озерно-льодовикові рівнинизаймають днища колишніх озер. У плейстоцені виникли численні озера льодовикового походження, які потім були спущені. Потоки талих льодовикових вод приносили у ці озера уламковий матеріал, який там сортувався. Стародавнє прилідникове оз. Агасіз площею 285 тис. кв. км, що розташовувалося в Саскачевані і Манітобе, Північній Дакоті та Міннесоті, харчувалося за рахунок численних потоків, що починалися від краю льодовикового покриву. В даний час велике дно озера, що займає площу в кілька тисяч квадратних кілометрів, є сухою поверхнею, складеною пісками, що перешаровуються, і глинами.
Екзараційний рельєф, створений долинними льодовиками.На відміну від льодовикових покривів, які виробляють обтічні форми та згладжують поверхні, через які вони рухаються, гірські льодовики, навпаки, перетворюють рельєф гір і плато таким чином, що роблять його більш контрастним і створюють характерні розглянуті нижче форми рельєфу.
U-подібні долини (чіпки).Великі льодовики, що переносять у своїх підставах та крайових частинах великі валуни та пісок, є потужними агентами екзарації. Вони розширюють днища і роблять крутішими борти долин, якими рухаються. Так формується U-подібний поперечний профіль долин.
Висячі долини.Багато районах великі долинні льодовики приймали невеликі льодовики-притоки. Перші з них поглиблювали свої долини значно сильніше, ніж дрібні льодовики. Після танення льоду кінці долин льодовиків-приток виявилися ніби підвішеними над днищами головних долин. У такий спосіб виникли висячі долини. Такі типові долини та мальовничі водоспади утворилися в Йосемітській долині (шт. Каліфорнія) та національному парку Глейшер (шт. Монтана) у місцях з'єднання бічних долин із головними.
Цирки та кари.Цирки – це чашеподібні заглиблення або амфітеатри, які розташовуються у верхніх частинах трогів у всіх горах, де колись існували великі льодовики. Вони сформувалися в результаті розширюючої дії замерзлої в тріщинах гірських порід води і виносу великого уламкового матеріалу, що утворився під впливом сили тяжіння льодовиками. Цирки виникають нижче за фірнову лінію, особливо у бергшрундів, при виході льодовика з фірнового поля. У ході процесів розширення тріщин при замерзанні води та екзарації ці форми ростуть у глибину та ширину. Їхні верхів'я врізаються в схил гори, на якому вони розташовані. Багато цирків мають круті борти заввишки кілька десятків метрів. Для днищ цирків також типові озерні ванни, вироблені льодовиками.
У тих випадках, коли подібні форми не мають прямого зв'язку з нижчими торками, вони називаються карами. Зовнішньо складається враження, що кари підвішені на схилах гір.
Карові сходи.Розташовані однієї долині щонайменше двох автомобілів називаються каровой сходами. Зазвичай кари поділяються крутими уступами, які зчленовуючись зі сплощеними днищами автомобілів, як щаблі, формують гігантські (вкладені) сходи. На схилах Передового хребта у штаті Колорадо представлено багато виразних карових сходів.
Карлінги- гостроверхі форми, що утворюються в ході розвитку трьох або більше автомобілів по різні боки від однієї гори. Часто карлінги мають правильну пірамідальну форму. Класичний приклад – гора Маттерхорн на кордоні Швейцарії та Італії. Проте мальовничі карлінги трапляються майже у всіх високих горах, де існували долинні льодовики.
Арети- Це зубчасті гребені, що мають схожість з полотном пили або лезом ножа. Вони формуються там, де два автомобілі, що ростуть на протилежних схилах хребта, близько підходять один до одного. Арети виникають і там, де два паралельні льодовики зруйнували розділюючу гірську перемичку настільки, що від неї залишився лише вузький гребінь.
Перевали- Це перемички в гребенях гірських хребтів, що утворюються при відступі задніх стін двох автомобілів, які розвивалися на протилежних схилах.
Нунатаки– це скельні рештки, оточені льодовиковим льодом. Вони поділяють долинні льодовики та лопаті льодовикових шапок чи покривів. Чітко виражені нунатаки є на льодовику Франца-Йосифа та деяких інших льодовиках Нової Зеландії, а також у периферичних частинах Гренландського льодовикового покриву.
Фіордизустрічаються всіх узбережжях гірських країн, де долинні льодовики колись спускалися до океану. Типові фіорди – це частково затоплені морем трогові долини з U-подібним поперечним профілем. Льодовик товщиною бл. 900 м може просунутися в море і продовжувати поглиблювати свою долину, доки не досягне глибини бл. 800 м. До глибоких фіордів відносяться затока Согне-фіорд (1308 м) в Норвегії та протоки Месьє (1287 м) і Бейкер (1244) на півдні Чилі.
Хоча дуже впевнено можна констатувати, що більшість фіордів є глибоко врізаними трогами, які були затоплені після танення льодовиків, походження кожного фіорду можна з'ясувати тільки з урахуванням історії зледеніння в цій долині, умов залягання корінних порід, наявності розломів та масштабів занурення прибережної території. Так, у той час як більшість фіордів являють собою перепоглиблені троги, багато прибережних районів, подібно до узбережжя Британської Колумбії, в результаті рухів земної коривипробували опускання, що у деяких випадках сприяло їхньому затопленню. Мальовничі фіорди характерні для Британської Колумбії, Норвегії, південного Чилі та Південного острова Нової Зеландії.
Екзараційні ванни (ванни виорювання)вироблені долинними льодовиками в корінних породах біля основи крутих схилів у місцях, де днища долин складені сильнотрещиноватыми породами. Зазвичай площа цих ванн ок. 2,5 кв. км, а глибина – прибл. 15 м, хоча багато з них мають менші розміри. Нерідко екзараційні ванни присвячені днищам автомобілів.
Баранські лоби– це невеликі округлі пагорби та височини, складені щільними корінними породами, які були добре відполіровані льодовиками. Їх схили асиметричні: схил, звернений вниз рухом льодовика, – трохи крутіше. Часто на поверхні цих форм є льодовикова штрихування, причому штрихи орієнтовані у напрямку руху льоду.
Акумулятивний рельєф створений долинними льодовиками.
Кінцеві та бічні морени- Найхарактерніші льодовиково-акумулятивні форми. Як правило, вони розташовані в гирлах трогів, але можуть також зустрічатися в будь-якому місці, яке займав льодовик, як у межах долини, так і поза нею. Обидва типи морен формувалися в результаті танення льоду з подальшим завантаженням уламкового матеріалу, що переноситься як на поверхні льодовика, так і всередині нього. Бічні морени зазвичай являють собою довгі вузькі гряди. Кінцеві морени також можуть мати форму гряд, часто це потужні скупчення великих уламків корінних порід, щебеню, піску та глини, відкладені у кінця льодовика протягом тривалого часу, коли темпи його наступу та танення були приблизно збалансовані. Висота морени свідчить про потужність льодовика, що її утворив. Часто дві бічні морени з'єднуються в одну кінцеву морену підковоподібної форми, сторони якої простягаються вгору долиною. Там, де льодовик займав не все дно долини, бічна морена могла формуватися на деякій відстані від її бортів, але приблизно паралельно їм, залишаючи другу довгу і вузьку долину між моренною грядою і корінним схилом долини. Як бічна, так і кінцева морена мають включення величезних валунів (або брил) вагою до декількох тонн, виламаних з бортів долини внаслідок замерзання води в тріщинах гірських порід.
Рецесійні морениформувалися, коли темпи танення льодовика перевищували темпи його наступу. Вони утворюють дрібнобугристий рельєф з безліччю невеликих западин неправильної форми.
Долинні зандри– це акумулятивні утворення, складені грубосортованим уламковим матеріалом із корінних порід. Вони мають схожість із зандровими рівнинами областей покривного заледеніння, оскільки створені потоками талих льодовикових вод, проте розташовуються в межах долин нижче за кінцеву або рецесійну морену. Долинні андри можна спостерігати поблизу кінців льодовиків Норріс на Алясці та Атабаска в Альберті.
Озера льодовикового походженняіноді займають екзараційні ванни (наприклад, корові озера, розташовані в автомобілях), але набагато частіше такі озера знаходяться позаду морених гряд. Подібними озерами рясніють усі райони гірничо-долинного заледеніння; багато хто з них надає особливу красу оточуючим їх сильнопересіченим гірським ландшафтам. Вони використовуються для будівництва ГЕС, зрошення та міського водопостачання. Однак вони цінуються також за свою мальовничість та завдяки рекреаційній значущості. Багато найкрасивіших озер світу ставляться саме до цього типу.
ПРОБЛЕМА ЛІДНИКОВИХ ЕПОХ
В історії Землі неодноразово відбувалися великі заледеніння. У докембрійський час (понад 570 млн років тому) – ймовірно, в протерозої (наймолодшому з двох підрозділів докембрія), – частина Юти, північ Мічигану та Массачусетс, а також частина Китаю зазнали заледеніння. Не відомо, чи розвивалося заледеніння всіх цих територій одночасно, хоча в протерозойських породах збереглися явні свідчення того, що в Юті та Мічигані заледеніння було синхронним. У пізньопротерозойських породах Мічигану та в породах серії коттонвуд Юти виявлено горизонти тілітів (ущільненої або літифікованої морени). У пізньопенсільванський та пермський час – можливо, в інтервалі від 290 млн. до 225 млн. років тому – великі райони Бразилії, Африки, Індії та Австралії були вкриті льодовиковими шапками або льодовиковими покривами. Як не дивно, всі ці райони розташовані в низьких широтах - від 40 ° пн.ш. до 40 ° пд.ш. Синхронне заледеніння відбувалося також у Мексиці. Менш достовірні докази заледеніння Північної Америки в девонське і міссісипське час (приблизно від 395 млн. до 305 млн. років тому). Свідчення зледеніння в еоцені (від 65 млн. до 38 млн. років тому) виявлені в горах Сан-Хуан (шт. Колорадо). Якщо додати до цього переліку плейстоценову льодовикову епоху та сучасне заледеніння, що займає майже 10% суші, стане очевидним, що заледеніння в історії Землі були нормальними явищами.
Причини льодовикових епох.Причина чи причини льодовикових епох нероздільно пов'язані з більш широкими проблемами глобальних кліматичних змін, які відбувалися протягом історії Землі. Іноді відбувалися значні зміни геологічних та біологічних обстановок. Рослинні залишки, що складають потужні вугільні пласти Антарктиди, звичайно, накопичувалися в кліматичних умовах, відмінних від сучасних. Зараз у Гренландії не ростуть магнолії, але вони виявлені у викопному стані. Викопні залишки песця відомі з Франції - далеко на південь від сучасного ареалу цієї тварини. Під час одного з плейстоценових міжльодовикових мамонтів заходили на північ аж до Аляски. Провінцію Альберта та Північно-Західні території Канади в девоні покривали моря, в яких було багато великих коралових рифів. Коралові поліпи чудово розвиваються лише за температури води вище 21° З, тобто. значно вищою, ніж сучасна середня річна температура північ від Альберти.
Слід пам'ятати, що початок всіх великих заледенінь визначається двома важливими чинниками. По-перше, протягом тисячоліть у річному ході опадів мають домінувати рясні тривалі снігопади. По-друге, в районах з таким режимом опадів температури мають бути настільки низькими, щоб літнє сніготанення зводилося до мінімуму, а фірнові поля збільшувалися рік у рік доти, доки не формуватимуться льодовики. Рясна акумуляція снігу повинна превалювати в балансі льодовиків протягом усієї епохи заледеніння, оскільки якщо абляція перевищить акумуляцію, заледеніння піде на спад. Очевидно, для кожної льодовикової епохи необхідно з'ясувати причини її початку та закінчення.
Гіпотеза міграції полюсів.Багато вчених вважали, що вісь обертання Землі іноді змінює своє становище, що призводить до відповідного усунення кліматичних зон. Так, наприклад, якби Північний полюс знаходився на півострові Лабрадор, там переважали б арктичні умови. Однак сили, які могли б викликати таку зміну, не відомі ні всередині Землі, ні за її межами. Згідно з астрономічними даними, полюси можуть мігрувати всього на 21" за широтою (що становить близько 37 км) від центральної позиції.
Гіпотеза діоксиду вуглецю.Діоксид вуглецю CO 2, що міститься в атмосфері, діє подібно до теплої ковдри, що утримує випромінюване Землею тепло біля її поверхні, і будь-яке істотне скорочення вмісту СО 2 в повітрі призведе до зниження температури на Землі. Це скорочення може бути викликане, наприклад, надзвичайно активним вивітрюванням порід. CO 2 з'єднується з водою в атмосфері та ґрунті, утворюючи вуглекислоту, яка є дуже активною хімічною сполукою. Вона легко входить у реакцію з такими найпоширенішими у гірських породах елементами, як натрій, калій, кальцій, магній та залізо. Якщо відбувається значне підняття суші, свіжі поверхні гірських порід зазнають ерозії та денудації. У процесі вивітрювання цих порід з атмосфери буде вилучено велику кількість вуглекислоти. В результаті температура суші знизиться, і почнеться льодовикова доба. Коли через тривалий час в атмосферу повернеться вуглекислота, поглинена океанами, льодовикова епоха закінчиться. Гіпотеза діоксиду вуглецю застосовна, зокрема, для пояснення розвитку пізньопалеозойського та плейстоценового заледенінь, яким передували підняття суші та гороутворення. Ця гіпотеза викликала заперечення на тій підставі, що в повітрі міститься набагато більше 2, ніж потрібно для формування теплоізолюючого покриву. Крім того, вона не пояснювала повторюваність заледенінь у плейстоцені.
Гіпотеза діастрофізму (рухів земної кори).У історії Землі неодноразово відбувалися значні підняття суші. Загалом температура повітря над сушею зменшується приблизно на 1,8 ° C з підйомом на кожні 90 м. Таким чином, якби район, розташований на захід від Гудзонової затоки, випробував підняття всього на 300 м, там стали б формуватися фірнові поля. Насправді гори піднялися на багато сотень метрів, що виявилося достатнім для формування там долинних льодовиків. Крім того, зростання гір змінює циркуляцію вологонесучих повітряних мас. Каскадні гори на заході Північної Америки перехоплюють повітряні маси, що надходять з Тихого океану, що призводить до рясних опадів на навітряному схилі, а на схід від них випадає набагато менше рідких і твердих опадів. Підняття ділянок дна океанів у свою чергу може змінити циркуляцію океанічних вод і викликати кліматичні зміни. Наприклад, вважають, що колись між Південною Америкою та Африкою існував сухопутний міст, який міг перешкоджати проникненню теплих вод до Південної Атлантики, а антарктичні льоди могли надавати охолодний вплив на цю акваторію та прилеглі райони суші. Такі умови висувають як можливу причину заледеніння Бразилії та Центральної Африки в пізньому палеозої. Невідомо, чи могли б тільки тектонічні рухивиявитися причиною заледеніння, принаймні вони могли вельми сприяти його розвитку.
Гіпотеза вулканічного пилу.Вулканічні виверження супроводжуються викидом у повітря великої кількості пилу. Наприклад, в результаті виверження вулкана Кракатау в 1883 році в атмосферу потрапило і було розвіяно бл. 1,5 км 3 найдрібніших частинок вулканогенних продуктів. Весь цей пил розносився по всій земній кулі, і тому протягом трьох років жителі Нової Англії спостерігали надзвичайно яскраві заходи сонця. Після бурхливих вулканічних вивержень на Алясці Земля деякий час отримувала від Сонця менше тепла, ніж зазвичай. Вулканічний пил поглинав, відбивав і розсіював назад в атмосферу більше сонячного тепла, ніж зазвичай. Очевидно, що вулканічна активність, широко поширена на Землі протягом тисячоліть, могла б значно знизити температури повітря і спричинити початок заледеніння. Такі спалахи вулканічної активності траплялися у минулому. Під час утворення Скелястих гір на території Нью-Мексико, Колорадо, Вайомінга та південної Монтани відбувалося безліч дуже сильних вулканічних вивержень. Вулканічна діяльність почалася в пізньокрейдовий час і була дуже інтенсивною приблизно до періоду, що відстояв від нас на 10 млн. років. Вплив вулканізму на плейстоценове заледеніння проблематичний, але не виключено, що він відігравав важливу роль. Крім того, такі вулкани молодих Каскадних гір, як Худ, Рейнір, Сент-Хеленс, Шаста викидали в атмосферу велику кількість пилу. Поряд із рухами земної кори ці викиди теж могли значною мірою сприяти початку заледеніння.
Гіпотеза дрейфу континентів.Згідно з цією гіпотезою, всі сучасні материки та найбільші острови колись входили до складу єдиного материка Пангея, що омивається Світовим океаном. Згуртування материків у такий єдиний масив суші міг би пояснити розвиток пізньопалеозойського заледеніння Південної Америки, Африки, Індії та Австралії. Території, охоплені цим зледенінням, ймовірно, знаходилися набагато північніше або південніше їхнього сучасного становища. Материки почали розділятися в крейдяний час, а сучасного становища досягли приблизно 10 тис. років тому. Якщо ця гіпотеза правильна, вона значною мірою допомагає пояснити древнє заледеніння районів, розташованих у низьких широтах. Під час заледеніння ці райони мали знаходитися у високих широтах, а згодом вони зайняли свої сучасні позиції. Однак гіпотеза дрейфу материків не дає пояснення багаторазовості плейстоценових заледенінь.
Гіпотеза Юінга – Донна.Одна із спроб пояснити причини виникнення плейстоценової льодовикової епохи належить М.Юінгу та У.Донну – геофізикам, які зробили значний внесок у вивчення рельєфу дна океанів. Вони вважають, що в доплейстоценовий час Тихий океан займав північні полярні регіони і тому там було набагато тепліше, ніж тепер. Арктичні області суші розташовувалися тоді у північній частині Тихого океану. Потім у результаті дрейфу материків Північна Америка, Сибір та Північний Льодовитий океан зайняли своє сучасне становище. Завдяки Гольфстріму, що заходив з Атлантики, води Північного Льодовитого океану на той час були теплими та інтенсивно випаровувалися, що сприяло рясним снігопадам у Північній Америці, Європі та Сибіру. Таким чином у цих районах почалося плейстоценове заледеніння. Воно припинилося через те, що в результаті розростання льодовиків рівень Світового океану знизився приблизно на 90 м, і Гольфстрім зрештою не зміг долати високі підводні хребти, що розділяють басейни Північного Льодовитого та Атлантичного океанів. Позбавлений припливу теплих атлантичних вод, Північний Льодовитий океан замерз, і вичерпався джерело вологи, що живить льодовики. Згідно з гіпотезою Юінга та Донна, на нас чекає нове заледеніння. Справді, у період між 1850 та 1950 більшість льодовиків світу відступала. Це означає, що рівень Світового океану зростав. Льоди в Арктиці також танули протягом останніх 60 років. Якщо коли-небудь арктичний лід повністю розтане і води Північного Льодовитого океану знову відчуватимуть опалювальну дію Гольфстріму, який зможе долати підводні хребти, з'явиться джерело вологи для випаровування, що призведе до рясних снігопадів і формування заледеніння по периферії Північного Льодовитого океану.
Гіпотеза циркуляції океанічних вод.В океанах існує безліч течій, як теплих, так і холодних, які істотно впливають на клімат материків. Гольфстрім – одна з чудових теплих течій, що омиває північне узбережжя Південної Америки, проходить через Карибське море та Мексиканську затоку та перетинає Північну Атлантику, надаючи опалювальний ефект на Західну Європу. Тепла Бразильська течія рухається на південь уздовж узбережжя Бразилії, а течія Куросіо, що зароджується в тропіках, слідує на північ уздовж Японських островів, переходить у широтну Північно-Тихоокеанську течію і в кількох сотнях кілометрів від узбережжя Північної Америки поділяється на Аляскінське і . Теплі течії є також у південній частині Тихого океану та Індійському океані. Найбільш потужні холодні течії прямують з Північного Льодовитого океану в Тиху через Берінгову протоку і в Атлантичний океан – через протоки вздовж східного та західного берегів Гренландії. Одна з них – Лабрадорська течія – охолоджує узбережжя Нової Англії та приносить туди тумани. Холодні води надходять також у південні океани з Антарктики у вигляді особливо потужних течій, що рухаються на північ майже до екватора вздовж західних берегів Чилі та Перу. Сильна підповерхнева протитечі Гольфстріму забирає свої холодні води на південь у Північну Атлантику.
Наразі припускають, що Панамський перешийок опускався на кілька десятків метрів. У такому разі не існувало б Гольфстріму, а теплі атлантичні води прямували б пасатами до Тихого океану. Води Північної Атлантики були б набагато холоднішими, як, втім, і клімат країн Західної Європи, які в минулому отримували тепло від Гольфстріму. Існувала безліч легенд про «втраченого материка» Атлантиди, колись розташованого між Європою та Північною Америкою. Дослідження Серединно-Атлантичного хребта на ділянці від Ісландії до 20 ° пн.ш. геофізичними методами та з відбором та аналізом донних проб показали, що колись там справді була суша. Якщо це справедливо, то клімат усієї Західної Європи був набагато холоднішим, ніж зараз. Всі ці приклади показують, у напрямі змінювалася циркуляція океанічних вод.
Гіпотеза змін сонячної радиації.В результаті тривалого вивчення сонячних плям, що є сильними викидами плазми в атмосфері Сонця, виявлено, що існують досить значні річні і триваліші цикли зміни сонячної радіації. Піки сонячної активності спостерігаються приблизно кожні 11, 33 та 99 років, коли Сонце випромінює більше тепла, що призводить до більш потужної циркуляції земної атмосфери, що супроводжується більшою хмарністю та ряснішими опадами. Через високу хмарність, що блокує сонячні промені, поверхня суші отримує тепла менше, ніж зазвичай. Ці короткі цикли не могли б стимулювати розвиток заледеніння, але на основі аналізу їх наслідків було висловлено припущення, що можуть бути і дуже тривалі цикли, можливо, близько тисяч років, коли радіація була вищою або нижчою за звичайну.
На основі цих уявлень англійський метеоролог Дж. Сімпсон висунув гіпотезу, яка пояснювала багаторазовість плейстоценового заледеніння. Він проілюстрував кривими розвиток двох повних циклів сонячної радіації вище за норму. Як тільки радіація досягала середини свого першого циклу (як і в коротких циклах активності сонячних плям), збільшення тепла сприяло активізації атмосферних процесів, включаючи посилення випаровування, підвищення кількості твердих опадів та зародження першого заледеніння. Під час радіаційного піку Земля нагрівалася настільки, що льодовики танули і починалося міжльодовик. Як тільки радіація знижувалася, виникали умови, подібні до умов першого заледеніння. Так починалося друге заледеніння. Воно завершувалося із настанням такої фази радіаційного циклу, під час якої відбувалося ослаблення атмосферної циркуляції. При цьому випаровування та кількість твердих опадів скорочувалися, а льодовики відступали через зменшення акумуляції снігу. Таким чином наступало друге міжльодовик. Повторення радіаційного циклу дозволило виділити ще два зледеніння і поділяє їх міжльодовик.
Слід мати на увазі, що два послідовні сонячні радіаційні цикли могли тривати 500 тис. років і більше. Режим міжльодовиків зовсім не означає повної відсутності льодовиків Землі, хоча з нею пов'язане значне скорочення їх числа. Якщо гіпотеза Сімпсона вірна, вона чудово пояснює історію плейстоценових заледенінь, проте немає доказів подібної періодичності для доплейстоценових заледенінь. Отже, або слід припустити, що режим сонячної активності змінювався протягом геологічної історіїЗемлі або необхідно продовжити пошук причин виникнення льодовикових епох. Цілком ймовірно, що це відбувається при спільній дії кількох факторів.
ЛІТЕРАТУРА
Калесник С.В. Нариси гляціології. М., 1963
Дайсон Д.Л. У світі льоду. Л., 1966
Тронов М.В.