Работа снега и льда
Работа снега и льда особенно заметна в горах. На высоких горах снега собирается так много, что он не тает даже летом выше снеговой линии, почему и называется вечным.
Высота снеговой линии
Высота снеговой линии не везде одинакова: она подвергается значительным колебаниям даже в одних и тех же географических широтах.
На высоту снеговой линии оказывает влияние много причин:
- средняя температура лета,
- положение склонов относительно солнца (южный склон повышает границу, северный, наоборот, понижает),
- направление ветра,
- количество выпадающего снега.
Высокие горы никогда не освобождаются от снега, но в то же время не наблюдается и сколько-нибудь заметного их роста от ежегодной прибыли снега.
Разгрузка гор от снега
Существуют, следовательно, способы разгрузки гор от снега:
- его сдувает ветер с горных вершин, гребней и крутых склонов,
- его уносят снежные обвалы, или лавины, причиняющие часто громадные разрушения.
Действие лавины можно уподобить снежному кому, пущенному с крыши, покрытой свежевыпавшим снегом: по дороге ком становится все больше и больше. Точно так же и в горах бывает достаточно самой незначительной причины: прыжка животного, выстрела и т. д., чтобы от толчка или сотрясения воздуха рыхлые массы свежевыпавшего снега пришли в движение на крутых склонах и дали начало так называемым сухим лавинам.
Когда снег пропитывается водой и его связь с подстилающим грунтом ослабляется, образуются «мокрые лавины». Они гораздо разрушительнее «сухих», но еще ужаснее «ледяные лавины». Мокрые лавины, отрываясь от грунта, уносят с собой массы земли, щебня и камня, даже целые глыбы, деревья, трупы животных.
Скорость лавины достигает 180 метров в секунду, т. е. (648 км/час). Она несется быстрее высокоскоростного японского поезда Shinkansen, рекордная скорость которого 443 км/час, на обычных железнодорожных линиях, а на магнитном подвесе 581 км/час, - это абсолютный мировой рекорд для поездов.
Подобно урагану, лавина все сметает на своем пути. Значительную угрозу представляют лавины для горных дорог. На Военно-Грузинской дороге в наиболее угрожаемых местах устроены прочные галереи с наклонной крышей, обеспечивающей спуск лавины в ущелье без завалов дороги.
Ледники или глетчеры
Другой более спокойный путь разгрузки гор от снега осуществляется ледниками, или глетчерами. Ледники образуются в котловинах между гор, иначе «в цирках», где скопляется много снега. Под действием солнечных лучей, теплого воздуха, дождей и талых вод этот снег приобретает зернистое строение и называется фирном.
Фирн
Представление о фирне может дать весенний талый снег. Фирн не бывает сплошным: в нем отчетливо заметна слоистость, так как ветер постоянно наносит мелкую пыль со скал на свежевыпавший снег. Когда снег пропитывается водой и затем замерзает, вся толща приобретает зернисто-кристаллическое строение. Фирн превращается в фирновый лед.
В верхних слоях фирновый лед беловатый от включения пузырьков воздуха. Постепенно уплотняясь под влиянием давления, фирновый лед становится прозрачно-голубым - ледниковым льдом. Он тоже имеет слоистое сложение, что хорошо бывает видно на стенках ледниковых трещин.
Пластичность льда
Фирновые поля, или снежинки, имеют области стока, откуда выходят ледниковые потоки, или ледники. Лед обладает интересным свойством - пластичностью. Пластичностью называется способность какого-нибудь материала, например глины, воска, сапожного вара, принимать любую форму. На этой особенности и основывается применение некоторых пластических материалов для лепки.
Из льда, конечно, ничего не вылепишь, однако если его наколоть кусочками, всыпать в банку и поставить на холод, то по прошествии некоторого времени он сольется в сплошной кусок. Пластичность льда и обусловливает медленное сползание ледников по пониженному краю котловины. Движение ледниковых потоков можно уподобить ледяной реке.
Скорость движения льда зависит от многих причин. Здесь необходимо учесть величину ледника, температуру воздуха (в теплое время года ледник движется быстрее, в холодное - медленнее), крутизну склона (на крутом склоне движение, естественно, совершается быстрее, чем на пологом).
Движение льда
Движение льда можно легко обнаружить, если поперек ледника положить на некотором расстоянии друг от друга ряд камней. Искривление этой линии обнаружит через некоторое время движение ледника. В средней части ледника камни перемещаются значительно быстрее, чем по краям.
Движение льда можно сравнить в данном случае с течением воды в реке: в средней, стрежневой, части реки вода течет быстрее, чем у берегов, где она испытывает трение о слагающие русло породы. Скорость движения ледников, конечно, различна, от 0,1 метра в сутки до 38 метров (Гренландские ледники), (подробнее: Исследователи Северного полюса).
Ледники
Сравнение ледника с рекой пополняется еще так называемыми ледопадами, образующимися на отвесных спусках. Более ускоренное движение льда в срединной части и трение о края ложа ледника способствует образованию недлинных и неглубоких краевых трещин, направленных в сторону, противоположную передвижению льда.
Кроме того, различают поперечные трещины; а в конце ледника образуются трещины продольные.
В трещины западают камни, сваливающиеся со склонов. Проваливаясь до самого ложа ледника, камни передвигаются вместе со льдом, оставляя глубокие шрамы на тех породах, по которым перемещается ледник. Снег часто ровным слоем прикрывает эти предательские трещины (шириной обычно 1-2 метра), представляющие главную опасность для туристов и исследователей ледников.
Глубина трещин различна. Мощность ледникового покрова изучена в общем недостаточно. В Альпийских и Кавказских ледниках она достигает 200 и даже 400 метров, что же касается Гренландского материкового льда, то его толща определяется 2000 метров.
Ледниковые образования
Различают поверхностные и внутренние ледниковые образования.
К поверхностным ледниковым образованиям относятся:
- боковые морены,
- срединные морены,
- ледниковые столы,
- ледниковые стаканчики.
К внутренним ледниковым образованиям относятся:
- внутренние морены,
- донные морены.
Боковые морены
На ледник сваливаются с гор камни различной величины, из них в основном и образуются валы - с обеих сторон ледника - боковые морены.
Срединные морены
Ледники могут сливаться друг с другом, тогда, помимо боковых морен, образуются еще общие срединные морены. Можно всегда определить, сколько слилось ледников, так как морен всегда будет на одну больше, чем слившихся ледников. Если насчитываем, например, четыре морены, это говорит о том, что данный ледник образовался от слияния трех ледников.
Ледниковые столы
Камни, свалившиеся на ледник, образуют не только боковые морены: глыбы, упавшие на самый лед, будут перемещаться вместе с ним все дальше и дальше. В теплое время года камень сильно нагревается солнцем - лед вокруг начинает оттаивать, и постепенно глыба остается лежащей на массивной ледяной столбушке.
Так возникают ледниковые столы, высотой иногда до 5-6 метров. Когда ножка настолько подтает, что глыба свалится на лед, повторяется тот же процесс, пока ледник не дотаит свою ношу до конечной морены.
Ледниковые стаканчики
Более мелкие, особенно темноцветные, плоские камни лучше рогреваются солнцем и, растапливая под собой лед, погружаются на ту или иную глубину. Камень покрупнее образует ямку шире и глубже, чем маленький. Эти небольшие цилиндрики, глубиной в 10-40 сантиметров, с лежащим на дне их камнем называются ледниковыми стаканчиками.
Внутренние и донные морены
Внутренние и донные морены, образуются внутри и на дне ледника из тех камней, которые проваливаются через трещины. Каменный материал, образующий донную морену, легко отличается по внешнему виду от других камней, лежащих как сверху, так и внутри ледника: в зависимости от трения о твердое дно ледника, а также друг о друга они принимают округлую форму и, кроме того, покрываются царапинами и шрамами.
Те камни, которые падали на самый ледник, находились внутри его и под ним, собирались огромным валом в нижней части ледника в виде конечной морены. Здесь, когда тает лед, из-под нее выбивается мутный поток ледниковых вод.
Работа льда
Представляя огромное скопление льда, ледник обладает исключительной разрушительной силой: он выпахивает глубокие борозды в мягких породах, шлифует твердые породы, покрывая их шрамами от тех камней, которые тащит по своему дну, и, кроме того, передвигает на себе огромные глыбы.
Горные долины, по которым передвигался ледник, легко отличить по таким характерным признакам: у них более крутые отвесные склоны и широкое вогнутое дно, выточенное льдом. Еще грандиознее и шире была работа снега и льда в ледниковый период, правильнее сказать - в эпоху неоднократных наступаний и отступаний ледников в начале четвертичного периода, (подробнее: Геологический век Земли).
В это время около одной пятой поверхности Земли покрывали сплошные массы льда в северном и южном полушариях. Следы полировки на скалах узких норвежских заливов - фьордов, глубоко вдающихся в сушу в юго-западной части Скандинавского полуострова, свидетельствуют о том, что толщина ледяного покрова была не меньше 2-3 километров.
Мощная толща льда залегала сплошным покровом в северной и средней части Европы и занимала значительные территории Азии и Северной Америки. В Западной Европе ледяной покров простирался приблизительно до Альп, которые тоже были покрыты льдом.
Значительные пространства Восточной Европы, как показывают точные исследования, были покрыты льдом, который временами спускался двумя громадными языками по Днепру почти до Днепропетровска и по Дону - южнее 50° с. ш., т. е. приблизительно до широты Волгограда.
Оледенения в Европе
Путем продолжительной и кропотливой работы ученым удалось установить, что в Европе оледенений было четыре с тремя теплыми промежутками между ними. Первое оледенение началось приблизительно 500 тысяч лет назад, т. е. сравнительно еще не так давно, когда уже появились на Земле первобытные люди, а последнее закончилось 25 тысяч лет тому назад.
Значительную ясность в представления о жизни ледника внесло изучение так называемых ленточных глин, образовавшихся на дне исчезнувших ныне ледниковых озер. По мере того как таял великий ледник, на освобождающейся от него территории начали возникать большие и малые ледниковые озера.
На дне их тонкими перемежающимися слоями осаждался песок и глинистые иловатые частицы, приносимые талыми водами: в весенне-летний сезон в значительном количестве поступал в озера более крупнозернистый песчаный материал, а в осенне-зимний сезон - только самая мелкая муть (иловатые частицы). Ленточные глины представляют, таким образом, правильное чередование более светлых и теплых прослоек различного состава осадков.
Разгадав природу ленточных глин, ученые подсчитали, что ледник, например, оставил окрестности Санкт Петербурга 12 тысяч лет тому назад. Шведские ученые установили, кроме того, тоже путем подсчета прослоек ленточных глин в ряде бывших озер на территории южной Швеции, что великий ледник в эпоху потепления ежегодно отступал на 200-225 метров.
Несмотря на значительное количество гипотез, причины оледенений остаются еще не выясненными. Работа снега и льда в древности значительно превосходила современную. Сила давления ледникового покрова была так велика, что ледник словно сбривал все, что мешало его движению вперед, что попадалось ему на пути: от некогда высоких гор теперь остались только скромные возвышенности.
Продукты разрушения этих гор - камни-валуны, галька, гравий, песок и глина, (Горные породы слагающие земную кору), покрывают миллионы квадратных километров в северной части Европы, Азии и Северной Америки. Валуны иногда достигают огромных размеров -до 5000 кубических метров. Такой «камешек» можно сравнить по высоте с четырехэтажным домом.
Один из гигантских валунов - «гром-камень» стал после обработки постаментом для «Медного всадника» (памятник Петру I в Санкт Петербурге).
Долгое время в науке не было правильного объяснения происхождения валунов. Эту загадку науки блестяще разрешил русский ученый-революционер П. А. Кропоткин (1842-1921). Действительно, только мощный ледник мог притащить гигантские валуны и другой каменный материал, представленный именно теми породами, которые характерны для Скандинавского полуострова.
Человек широко использует в хозяйственной деятельности ценные дары древних ледников - валунный камень, иначе - булыжник, гравий, пески и глины. Валуны, рассеянные на полях огромных территорий и часто встречающиеся в руслах рек - прекрасный дорожностроительный материал. Прочные каменные мостовые многих городов, скрытые теперь асфальтом, покоятся именно на булыжной основе.
Булыжник, расколотый на щебень, тоже широко используется для полотна шоссейных дорог. Гравий обеспечивает изготовление прочного бетона. Еще шире применение песка и глины. Массы льда, перемещаясь от Скандинавских гор к южным широтам, выравнивали отдельные неровности, придавая им иногда форму «бараньих лбов» и «курчавых скал».
У «бараньего лба» один склон, по которому взбирался ледник, пологий, а другой, по которому он спускался, перевалив через препятствие, - крутой; кроме того, склон исчерчен глубокими шрамами.
«Курчавые скалы» заметно выделяются округлыми очертаниями и плоскими впадинами между отдельными выступами, выработанными ледником. Ледники выравнивали также то каменное ложе, по которому они передвигались, оставляя на нем глубокие шрамы. По этим шрамам можно теперь, спустя десятки тысяч лет, точно определить направление пути движения древнего ледника.
Каменные породы ледник точно вспахивал, оставляя в них громадные выемки и углубления, заполненные затем водой озер. Тысячи таких озер рассеяны в Карелии. Ледник оставил неизгладимые следы своего пребывания в виде морен, бараньих лбов, холмов, озер, валунов и других памятников. В тех или иных сочетаниях эти памятники и образуют так называемый моренный ландшафт - красноречивый свидетель работы древнего ледника.
Картину великого оледенения восстанавливает до некоторой степени мощный покров льда Гренландии. Этот громадный безлюдный остров (а возможно, и архипелаг) покрыт во внутренних своих районах сплошным покровом льда, достигающего двухтысячеметровой мощности. Гренландские ледники доходят до самого океана и сгружают в него огромные глыбы льда - «айсберги» (в переводе с английского - ледяные горы).
Айсберги возвышаются над водой иногда на 100 и более метров, однако по их наружным размерам далеко еще нельзя судить об истинной величине, так как над водой возвышается только одна шестая часть ледяной глыбы.
Гонимые холодным гренландским течением, айсберги доходят иногда до южных широт и представляют большую опасность для судоходства. В 1912 г. крупнейший по тому времени океанский пароход «Титаник» наскочил в тумане на айсберг и пошел ко дну, унеся с собой много человеческих жизней, (подробнее: Плавучий лед).