Вчені збираються бурити кригу Антарктиди на глибину 3 км. Це допоможе спрогнозувати темпи глобального потепління.

У грудні група європейських дослідників вирушить до Антарктиди бурити східний льодовиковий щит. Мета експедиції – витягти крижаний керн завдовжки 3 км. Вчені вважають, що це допоможе зрозуміти, чому близько мільйона років тому на Землі змінилася тривалість періодів заледеніння.

На перший погляд, інтерес вчених може здатися езотеричним, проте інформація, яка міститься в стародавніх льодах, необхідна для того, щоб зрозуміти, як температура на Землі підвищуватиметься в найближчі кілька століть.

"Близько 900 тис. років тому сталося щось, внаслідок чого тривалість циклів заледеніння змінилася приблизно з 40 тис. років до 100 тис. років. Ми хотіли б зрозуміти чому", - розповіла в інтерв'ю Бі-бі-сі доктор наук Катрін. Рітц з Інституту геоекології у французькому Греноблі.

"Це важливо, тому що якщо ми хочемо передбачити, що відбуватиметься з кліматом у майбутньому з урахуванням збільшення концентрації парникових газів в атмосфері, нам доведеться моделювати майбутнє на основі того, що сталося у минулому", - пояснює вона.

Рітц виступала на засіданні Європейського союзу наук про Землю у Відні, де офіційно оголосили точку буріння для цієї операції.

Роботи вестимуться на високому гірському хребті приблизно за 40 кілометрів на південний захід від Антарктичної дослідницької бази "Конкордія" (Dome C). Нову точку буріння вже прозвали "Малою Конкордією" (Little Dome C).

У проекті буріння, який називають Beyond-EPICA, братимуть участь дослідні інститути із 10 країн.На те, щоб витягти крижаний керн, знадобиться близько п'яти років, ще рік піде на те, щоб вивчити крижану породу.

Проект фінансується з бюджету Євросоюзу і коштуватиме 30 мільйонів євро (33,8 мільйона доларів).

Автор фото, R.Mulvaney/BAS

Що крига може розповісти нам про минуле?

Льодовики Антарктиди утворилися зі снігу, який випадав на континент упродовж мільйонів років. У міру того, як крига спресовувалася, в ній застигали бульбашки повітря. Ці маленькі газові кишені – своєрідні "капсули часу", що зберігають мікрознімок атмосфери давніх часів.

За рівнем вмісту в бульбашках CO2 та інших газів вчені можуть багато дізнатися про склад давньої атмосфери. Аналіз молекул води, у тому числі складається лід, дає уявлення у тому, які температури переважали у період.

На даний момент найдавніший цілісний крижаний керн, який вдалося видобути, отримали під час попередньої операції "Конкордії" - бурового комплексу Європейського проекту буріння льоду в Антарктиді (EPICA).

Ця експедиція тривала з 1996 по 2004 рік, в результаті вченим вдалося витягти крижаний циліндр діаметром 10 см і завдовжки 2744 метри.

Що ми вже знаємо завдяки попередньому крижаному керну?

Крижаний керн, витягнутий під час експедиції EPICA, містив інформацію про температури та вміст вуглекислого газу в атмосфері за останні 800 тисяч років.

Ці величини змінювалися циклічно і було видно, наскільки вони взаємопов'язані: щоразу, коли Землі наступав льодовиковий період і температура падала, концентрація парникових газів у атмосфері теж знижувалася.А коли клімат знову ставав теплішим, одночасно збільшувався і рівень CO2 в атмосфері.

Такі цикли змінюються в керні EPICA приблизно кожні 100 тисяч років - фази, швидше за все, залежали від невеликих змін ексцентриситету земної орбіти навколо Сонця (більший чи менший еліпсис).

Але з інших даних про клімат давніх часів, отриманих шляхом вивчення гірських порід, ми знаємо, що ще раніше цикли похолодання та потепління були набагато коротшими – вони змінювалися приблизно кожну 41 тисячу років.

Ймовірно, цей період визначався невеликими змінами нахилу кута земної осі. Але чому періодичність змінилася, ніхто точно сказати не може.

У чому могла бути причина зміни циклів?

Невеликі відхилення в орбіті Землі, про які ми згадували вище, впливають на кількість сонячного тепла, що досягає Землі. В результаті середні глобальні температури коливалися в межах 1,5 градусів за Цельсієм.

Але льодовикові періоди від максимальних до мінімальних температурних значень фіксують коливання глобальної температури на 6 градусів. Це означає, що щось посилювало цей ефект.

Відмінності у складі та концентрації парникових газів в атмосфері, без сумніву, будуть частиною розгадки, і якщо вже в новому керні Beyond-EPICA вдасться отримати дані про те, що відбувалося з атмосферою 1,5 мільйона років тому, ми отримаємо свідчення про те, що на це вплинуло. Безперечно, важливо враховувати і додаткові фактори.

"Особисто я вважаю, що, найімовірніше, йдеться про внутрішній механізм у кліматичній системі, який пов'язаний зі зміною крижаного покриву Землі, - каже професор Олаф Айзен, координатор проекту Beyond-EPICA з німецького Інституту полярних та морських досліджень імені Альфреда Вегенера".- Якщо змінюється у розмірі крижаний покрив Землі, то змінюється також рівень моря і циркуляція океану. Але в епоху середнього Плейстоцену щось сталося. Про причини середнього плейстоценового переходу все ще сперечаються, вони пов'язані з базовим розумінням кліматичної системи.

Як вибирали точку буріння

Багато країн, включаючи Америку, Росію, Китай, Японію та Австралію, шукали відповідне місце для буріння. Європейський проект першим дійшов реалізації плану. З погляду логістики дуже допомагає близькість до вже існуючої дослідницької бази, проте точку буріння "Малої Конкордії" було узгоджено лише після трьох років ретельних досліджень місцевості.

Команди фахівців вивчали льоди за допомогою спеціальних радарів та брали проби, щоб визначити температуру крижаного покриву там, де він стикається з ґрунтом. Одна зі складнощів полягала в тому, що земля виділяє тепло і нагріває найдавніші шари крижаного масиву. Чим глибше буріння, тим вище такий ризик, оскільки найнижчі температури завжди спостерігаються у верхній поверхні крижаного покриву.

"Крижаний керн витягується циліндрами довжиною по чотири метри. Потім на "Малій Конкордії" ми будемо розрізати кожен з них на фрагменти метрової довжини і відправляти на базу EPICA, - розповідає професор Роб Малвейні з Британської антарктичної служби. - Там ми розпиляємо отримані циліндри поздовжньо на дві половини. Одна половина залишиться в Антарктиці для архівних цілей (нам не доведеться окремо оплачувати заморозку!), а другу відправимо до Європи для аналізу”.

Автор фото, R.Mulvaney/BAS

Підпис до фото, Команда Beyond-EPICA проїхала з радарами 2500 км, щоб знайти відповідну точку для буріння льоду

Навіщо набирають повітря під кригу

Портал створений за підтримки Федерального агентства з друку та масових комунікацій.

У світі снігу та льоду

Лід - найпоширеніша гірська порода у Всесвіті. Марс, Юпітер, Сатурн, Уран містять величезні маси льоду, а деякі супутники планет складені з льоду майже цілком.

Сьогодні ми взяли з книжкової полиці монографію академіка Володимира Михайловича Котлякова, директора Інституту географії РАН, дослідника, який побував в Арктиці та Антарктиці, на Памірі та в Альпах, у Патагонії, у Китаї — словом, майже в усіх льодовикових районах світу.

Найбільш поширені типи льодовиків: 1 - висячий; 2 - присклоновий; 3 - схиловий; 4 - коровий; 5 - карово-долинний; 6- улоговинний; 7 - простий долинний; 8 - складний долинний; Е – дендритовий; 10 - ширококінцевий; 11 - передгірний; 12-льодовик конічної вершини; 13-льодовик плоскої вершини.

Міжнародна класифікація сніжинок: 1 - платівка; 2 - зірка; 3 - стовпчик; 4 - голка; 5 - просторовий дендрит; 6 - увінчаний стовпчик; 7 - неправильний кристал; 8 - сніжна крупа; 9 - крижаний дощ; 10 - град.

Різні стадії деструктивного та конструктивного метаморфізму снігу: а-г — гілляста сніжинка перетворюється на округлі, більш менш компактні зерна; д, е — дрібні сніжні зерна перетворюються на великі кубкоподібні кристали глибинної паморозі.

Форми руху снігу під час хуртовини: I - Хмари; II - верхова хуртовина; III - низова хуртовина: 1 - потяг сніжинок; 2 - сальтація (стрибкоподібне переміщення) сніжинок; 3 - дифузія снігу.

Захист гірської дороги від лавин.А - дамба, що відхиляє лавину; Б - бугри, що гальмують лавину, і лавиновідбійна дамба; В - протилавинна галерея; Г — снігоутримуючі споруди на схилі.

Льодовиковий покрій Гренландії. Наземний (I), «морський» (II) та плавучий (III). 1 корінні породи; 2 - лід; 3 - морська вода.

Монографія (наукове дослідження) присвячена великому, різноманітному, як би всім знайомому і водночас повному нерозгаданих таємниць та загадок світу льоду та снігу.

За якими законами відбувається вічний рух гігантських льодовиків і як рухаються найлегші зірочки-сніжинки під час хуртовини? Чому утворюються крижані затори на річках, як народжуються і чи довго живуть айсберги в океані? Як уповільнення обертання нашої планети пов'язане з руйнуванням льодовикових щитів Антарктиди та Гренландії? Про всі ці найскладніші природні явища автор розповідає зрозуміло, просто і напрочуд цікаво.

Книга Ст. Котлякова «У світі льоду та снігу» (М., ВО «Наука», 1994 р.) видана дуже невеликим тиражем (3100 прим.) і тому потрапила до рук, мабуть, навіть не всім фахівцям. А хочеться, щоб з нею могли познайомитися і студенти, і школярі, і всі, хто цікавиться природою Землі, переймається її збереженням. Пропонуємо нашим читачам реферат кількох розділів цієї книги.

Будь-яка істина проходить у людському вже три стадії: Спочатку - яка нісенітниця! Потім у цьому щось є. Нарешті, хто ж цього не знає!
Олександр Гумбольдт.

Що може бути дивовижніше льоду?

У довгі зимові вечори в холодній лабораторії антарктичного селища Мирний мені доводилося кілька годин сидіти за мікроскопом, розглядаючи шліфи льоду. При температурі мінус 10-15 ° С, що панує в лабораторії, важко довго висидіти нерухомо.Тільки вражаюча краса льоду утримує на місці: кожен кристал переливається своїм кольором - від яскраво-червоного, зеленого та малинового до тьмяно-сірого та зовсім чорного.

Лід - воістину дивовижна речовина. Шестигранні гіллясті сніжинки в повітрі та округлі зерна фірну в сніжній товщі, дрібні безформні кристали у відкладеному після хуртовини снігу та крижані «келики» і «кулі» у внутрішніх горизонтах снігового покриву, красиві морозні візерунки на вікнах і масивні клини. прозорий лід на озерах і молочно-каламутний у льодовиках, білий у природних утвореннях і відливає всіма кольорами веселки під мікроскопом, коли дивишся на нього через спеціальні стекла-поляроїди, що спокійно тане на поверхні льодовикових мов і вибухає, коли його піднімають із глибин льодовикових покривів, тендітний, як скло, в окремих шматках, але що володіє здатністю текти, як тісто, у величезних масивах, дрейфує по волі хвиль на полярних морях і активно перетворює рельєф при русі льодовиків, що зберігає життя в жорстоку зиму під снігом і вбиває її при замерзанні води в організмах, що створює красу високогір'я і викликає лиха від сходження снігових лавин і нашестя льодовиків.

Лід - найпоширеніша гірська порода у Всесвіті. Марс, Юпітер, Сатурн, Уран містять величезні маси льоду, а деякі супутники планет складені з льоду майже цілком. Не виняток і наша Земля: понад одну десяту земну сушу зайнято «вічними» льодами, а п'ята частина всієї поверхні планети щорічно перебуває під снігом.

Лід цікавив людей з давніх-давен, проте наука всерйоз зайнялася ним лише в другій половині XIX століття.Дослідити фізичні властивості льоду виявилося дуже важко, тому що його властивості дивним чином залежать від багатьох умов, і насамперед від зовнішнього тиску та температури.

На початку століття німецький вчений Г. Тамман відкрив, а американський фізик П. Бріджмен досліджував явище поліморфізму льоду, тобто його здатність до різної кристалічної будови, що спричиняє істотну зміну всіх фізичних властивостей. Виявилося, що у природі можливе існування 10 кристалічних модифікацій льоду та однієї аморфної форми. А те, з чим ми стикаємося на поверхні Землі, — це лише один із різновидів льоду, названий фізиками лід-1.

У Росії фізику льоду почали вивчати на початку XX століття. Піонером цих досліджень був професор Томського технологічного (нині політехнічного) інституту Бориса Петровича Вейнберга.

У чому ж полягає таїнство природи, коли при зниженні температури рідка вода або водяна пара раптом перетворюються на тверду кристалічну речовину? Як відомо, молекула води складається з одного атома кисню та двох атомів водню. Атом кисню у цій молекулі займає строго фіксоване становище, тоді як поводяться атоми водню — остаточно незрозуміло. Рентгеноструктурний метод, який успішно застосовують для досліджень інших мінералів, тут виявляється безпорадним: атоми водню дуже слабко розсіюють рентгенівські промені. Тому все ще не підтверджено і не відкинуто гіпотезу про вільне, не фіксоване становище у просторових ґратах льоду атомів водню, які постійно рухаються між атомами кисню.

При замерзанні води невпорядковане розташування її молекул змінюється впорядкованим.Кристалізація води - складний фізичний процес, який починається не у всій її масі, а лише в тих місцях, де умови вже "готові" до виникнення кристалів.

Як правило, для появи кристалів льоду у воді або хмарах потрібні сторонні тверді частинки, які сприяють утворенню зародків кристалів і тим самим прискорюють кристалізацію. Але найдивовижніше, що відрізняє лід від інших твердих тіл, — це зменшення його густини порівняно із густиною води на 9 відсотків. Коли шматки твердої речовини зазвичай тонуть у своєму розплаві, вода при замерзанні розширюється і лід у воді не тоне. Ця властивість нерідко спричиняє аварії теплотехнічних і водопровідних систем, але вона ж являє собою велике благо природи, тому що не дає промерзнути водоймам наскрізь і зберігає життя в них в зимовий час.

Якщо у воді або в повітрі немає готових кристалів або ядер кристалізації, рідка вода може перебувати в переохолодженому стані. Досвідченим шляхом, за відсутності ядер кристалізації, можна охолодити воду до -50°С, або навіть нижче. У природі на поверхні водойм вода переохолоджується лише до -1°С, а от у хмарах температура опускається до -12°С, часом до -30°С і трохи нижче, а льоду все немає і немає. Але якщо за таких умов з'являються ядра кристалізації, починається бурхливе утворення льоду.

Найважливіша властивість льоду - його плинність під впливом власної маси або тривалих навантажень. У природі воно яскраво проявляється у русі льодовиків. За дуже низьких температур лід за своїми властивостями наближається до абсолютно твердого тіла.Навпаки, з наближенням до температури плавлення плинність льоду виявляється в мільйон разів вищою, ніж у гірських порід, саме це викликає рух льодовиків.

У льоду завжди є рідка вода. Вона утворюється при таненні, в результаті припливу тепла до льоду, при зростанні тиску, що викликає плавлення льоду, при підвищенні вмісту солей, що знижують температуру переходу льоду в рідкий стан. Вода існує у вигляді тонких плівок між крижаними кристалами.

Під дією сонячних променів, що проникають у лід, тонка плівка води обволікає внутрішньокристалічні повітряні бульбашки. Виникають звані «водяні сумки», у тому числі вода під тиском може надходити в міжкристалічний простір. Тому навіть водонепроникний на перший погляд щільний льодовиковий лід насправді виявляється проникним для води.

В останні роки з'ясувалося, що в льоду зустрічаються газо-крижані сполуки, які називаються кристалогідратами. Це речовини, в яких кристалічні грати води містять порожнечі, здатні прийняти сторонні молекули. Якщо молекул води досить багато, весь газ може перейти у форму гідрату, і тоді між молекулами води виявляються молекули метану, пропану та інших вуглеводнів. Хімічного зв'язку між водою та газами немає, і за нормальних умов вони здатні горіти.

Поклади кристалогідратів виявлено біля Сибіру, ​​зайнятої багаторічномерзлими породами. Такий лід, що залягає зовсім неглибоко, — у перспективі перспективне паливо. У ньому на 1 м 3 води припадає до 200 м 3 газу.

Окремі різновиди льоду відрізняються за своїми властивостями від звичайного льоду так, як можуть відрізнятися різні породи.Ці «інші» різновиди льоду ніхто в природі не бачив, але їх отримували у лабораторіях. Всі ці льоди важчі за воду і утворюються при тисках, відмінних від атмосферного. Один з них — лід VI створюється стисненням під тиском у 20 тисяч атмосфер і тане при температурі 80°С, а лід VII витримує нагрівання майже до 200°С. На гідроелектростанціях іноді раптово руйнувалися підшипники та вали потужних турбін. Довго не могли зрозуміти причину, доки не з'ясували, що винуватцем аварій був лід-VII; він утворювався з води, що просочилася в мастило підшипників, і руйнував металеві деталі завдяки своїй величезній твердості. Його виникнення пов'язане з колосальним тиском у турбіні, що працює.

В умовах глибокого вакууму і дуже низьких температур був отриманий лід у 2-2,5 рази щільніше, ніж інші різновиди. Він не має кристалічних ґрат — це єдина у своєму роді аморфна форма льоду, властивості якої поки що майже не відомі.

Не всі різновиди льодів є на Землі, але майже всі вони зустрічаються в Сонячній системі. Початок космічної ери дає можливість побачити та досліджувати різні модифікації льоду.

Результати космічних досліджень показують, що з видаленням орбіт планет від Сонця кількість води на них збільшується, а головна форма її існування – лід.

Сфера снігу та льоду

Земля, як і інші небесні тіла, оточена різними сферами. Деякі з них, наприклад, магнітосфера, існують на всіх планетах. Інші притаманні лише окремим планетам. Там, де холод оточує згаслі зірки та планети, а холод у Всесвіті панує майже скрізь, ми стикаємося з кріосферою.

Усередині кріосфери виділяють гляціосферу, тобто власне сферу снігу та льоду.Це, звичайно, не сфера в буквальному розумінні цього слова, але значення її для земної кулі надзвичайно велике.

Температура на поверхні Землі часто відчуває коливання близько 0 ° С, і тому сніг і лід то тануть, то замерзають знову - гляціосфера постійно змінює свої розміри, а на деяких етапах земної історії, можливо, зникала зовсім. Однак у останній геологічний період й у час роль гляціосфери в еволюції Землі величезна. Вона значною мірою визначає сучасну широтну зональність, посилює циркуляцію повітряних мас, впливає рівень Світового океану.

Третина всього балансу зовнішнього теплообігу Землі витрачається на фазові перетворення льоду. Вдумайтесь; вологі екваторіальні джунглі, спекотні пустелі, поля, плантації та сади, рослинні та тваринні спільноти, Світовий океан - вся природа Землі вимагає тепла всього вдвічі більше, ніж йде на танення снігу та льоду або виділяється при замерзанні води.

На земній кулі діє колосальна природна машина, головні частини якої - це атмосфера, океан, суша та заледеніння. Якщо подивитися на роботу цієї машини, озираючись назад на 10—100 тисяч років, то видно, що вся планетарна система перебуває у термічній нерівновазі. Вона відчуває великі автоколивання з великою інерцією, чому сприяють океан та материкові льодовики. Побачити такі тривалі коливання можна слідами минулих заледенінь, а нещодавно льодовикові коливання вдалося отримати на ЕОМ шляхом математичного моделювання.

Людина сусідила з льодами від початку цивілізації. І вже на зорі історії людства зародився інтерес до природних льодів.Багато античних географів та істориків, і серед них Аристотель, Феокрит, Полібій, Страбон, згадують у своїх творах про атмосферний льод, снігові лавини, льодовики. Зі сніговими лавинами зустрічалися в походах воїни Олександра Македонського, а частина армії Ганнібала загинула через лавини при переході через Альпи. У Європі, особливо в Альпах, люди з незапам'ятних часів жили і господарювали поряд із льодами та снігами. Помічали різні незвичайні явища, пов'язані з льодом і снігом, замислювалися, чому це відбувається, з чим пов'язано, які наслідки. Невипадково саме тут зародилася наукова гляціологія.

Суцільний щільний покрив шарувато-дощових хмар зазвичай приносить довгі снігові облоги. А при температурах, близьких до 0°С, з купово-дощових хмар усередині нестійкої повітряної маси або на холодному фронті раптом може виникнути снігова злива. Ще раптовіше буває сніговий шквал, коли нестійка холодна маса проходить над відносно теплою поверхнею.

Іноді снігопад буває такий густий, що видимість знижується до 1 кілометра і менше. У спокійному повітрі швидкість падіння сніжинок залежить від їхньої маси, форми та розміру. Вони падають у кілька разів повільніше за дощові краплі тієї ж маси. Платівки та зірки наближаються до землі зі швидкістю 0,5—1 м/с, голочки та стовпчики — зі швидкістю кількох дециметрів за секунду, а снігова та крижана крупа — по 1—2,7 м/с.

Вперше сфотографував сніжинки 1892 року любитель з Рибінська А. Сігсон. Він застосував 15-кратне збільшення і досить складне бічне підсвічування, що дозволило отримати виняткові за чіткістю зображення подробиць будови снігових кристалів.А на початку нашого століття фотографуванням сніжинок захопився американський фермер із штату Вермонт Вілсон Бентлі. Займався він цим багато років і в 1931 опублікував свою колекцію. В альбомі мікрофотографій Бентлі знайшли собі місце 5000 сніжинок, і жодна з них не була точно схожа на іншу. Навіть нестримна людська фантазія не може вигадати такої кількості різноманітних візерунків!

Професор Хоккайдського університету Укісіро Накайя в 1935 побудував у Саппоро маленьку холодну лабораторію і 12 березня 1936 зумів виростити першу сніжинку. На честь цієї події досі в університетському парку можна побачити гранітний монумент із вибитим на ньому сніговим кристалом. Саме У. Накайя вивчив залежність утворення сніжинок різних форм від температури та відносної вологості. Одним із дивовижних його відкриттів був той факт, що найпоширеніші в середніх широтах снігові зірки формуються у вузькому інтервалі температур: від -14 до -17°С. Чому це відбувається, поки що ніхто не знає.

Всі ми знайомі зі скрипом снігу при пересуванні його поверхнею, що виникає від зламу і зміщення снігових кристалів. Скрип снігу добре чутний при температурі від -2 до -20°С. При морозах нижче -20 ° С він слабшає. Звукові хвилі легко розповсюджуються всередині снігового покриву, але на межі снігу з повітрям майже повністю відбиваються. Ось чому люди, засипані лавинами, чують кроки снігом, але рятувальники зовсім не чують засипаних людей.

Сніг – чуйний показник забрудненості. Це тому, що основу зростання снігових кристалів становлять ядра кристалізації, якими стають сторонні частки, що у атмосферу.Разом із сніжинками вони випадають на землю і довго лежать у сніговому покриві, заражаючи згодом талі снігові води. Темпи зростання забрудненості полярного та високогірного снігу вже перевищують темпи зростання використання забруднюючих речовин. Наприклад, щорічне світове зростання виробництва ртуті становить 1,8 відсотка, а забруднення ртуттю снігу у Гренландії та Антарктиді збільшується на 2,7 відсотка на рік, на Памірі – на 4 відсотки.

Цікаво і надзвичайно важливо, що снігова товща має «пам'ять» і може багато розповісти про минуле. Форма та будова снігових кристалів, шаруватість товщі, запиленість, ізотопний склад снігу все несе інформацію. Сезонний сніговий покрив оповідає про різні перипетії останньої зими, а багаторічна сніжно-фірнова товща на полярних льодовиках зберігає відомості про минулі сотні і тисячі років.

Снігова круговерть

Завірюха - це не просто повітря, що несе маси снігу. Навіть при однаковій кількості снігових частинок в тому самому обсязі повітря видимість при хуртовини в 10–12 разів гірша, ніж при снігопаді. Це тому, що хуртовина несе з великою швидкістю дрібні незграбні уламки кристалів снігу.

Метельові частки впливають на швидкість та турбулентність вітру. Виникає сніговітровий потік, в якому рухається сніг, що недавно випав з хмар і ще не досяг землі, разом зі снігом, піднятим з поверхні. Сила хуртовини залежить від швидкості вітру, інтенсивності снігопаду, температури та вологості повітря, характеру поверхні снігу, форми та розмірів частинок снігу. Снігові частинки, що рухаються в метелевому потоці, завдяки механічному руйнуванню і випаровуванню поступово приймають майже однакові розміри — 0,2—0,3 мм.

Залежно від того, що за сніг переноситься вітром, розрізняють кілька видів хуртовини. Верхова хуртовина — це, власне, снігопад при вітрі, коли сніжинки рухаються разом із потоком повітря, не торкаючись земної поверхні. У чистому вигляді така хуртовина спостерігається рідко: коли сніг випадає над великими лісовими масивами, чагарником, водоймою, що незамерзає; або коли йде мокрий сніг, відкладення якого вітер зруйнувати не може.

Нерідко хуртовина буває і без снігопаду. Сильний вітер руйнує снігову поверхню і залучає раніше відкладений сніг. Поки що вітер не досягнув дуже великої сили, сніг переноситься до висоти 10—20 см — виникає поземок. Але сила вітру зростає, і вже снігом насичується 1,5—2-метровий приземний шар повітря — розігрується низова хуртовина.

Особливо сильні низові хуртовини трапляються на схилі Антарктичного льодовикового покриву, де постійно дмухають сильні стокові вітри. Завірюха там шаленіє по багато днів поспіль, але основна маса снігу не піднімається вище 2-2,5 м.

У таких умовах дуже важко рухатися на всюдиході: з кабіни видно лише снігові вихори, що закривають від очей і поверхню, і обрій. Але варто вилізти на дах балка, укріпленого на всюдиході, як потрапляєш у зовсім іншу погоду. Яскраве блакитне небо розстилається до обрію, дме сильний холодний вітер, але снігу він несе. Зате внизу, під ногами реве бурхливе снігове море - це вирує низова хуртовина.

У помірних широтах найчастіше доводиться стикатися із загальними завірюхами, коли одночасно переноситься сніг, що випадає з хмар і піднімається з поверхні.

Загальна хуртовина зазвичай буває під час проходження циклону, а низова - при антициклоні.У загальній хуртовини сніжинки ще зберігають залишки своєї первісної форми, а при низовій проносяться уламки сніжинок, що втратили схожість із вихідними кристалами. У загальну хуртовину сніг всюди відкладається досить рівним шаром, а в низову в одних місцях сніг здувається повністю, тоді як в інших виростають кучугури.

З буйством хуртовин у Росії довелося впритул зіткнутися в середині XIX століття, коли широко розгорнулося будівництво залізниць. У другій половині XIX століття російські інженери-шляховці приступили до вивчення законів метелевого перенесення, щоб правильно проектувати захист від снігових заметів на залізницях. На початку XX століття навчилися вимірювати хуртовини безпосередньо в полі, а незабаром зусиллями видатних російських учених-аеродинаміків Н. Є. Жуковського та С. А. Чаплигіна було розпочато створення гідродинамічної теорії хуртовин. Нині національна школа фахівців з хуртовиць на чолі з професором А. К. Дюніним не має собі рівних у світі.

Основна маса метелевых частинок рухається за допомогою сальтації, тобто стрибкоподібних рухів, при яких частинки спочатку підстрибують майже вертикально вгору, а потім знижуються по пологій кривій. Енергія частки, що у польоті, повідомляється при поштовху інший частинці, коли перша падає поверхню. Одна частка, що летить з великою швидкістю, здатна відірвати від поверхні кілька інших, що веде до насичення снігові вітрового потоку.

На твердій поверхні стрибки снігових частинок досягають 1 м. Найчастіше сальтація відбувається не вище 8-12 см над поверхнею.

Але коли хуртовина розігрується не на жарт, особливо на великих безлісих рівнинах або на поверхні полярних льодовикових покривів, розвиваються величезні снігові вихори, що підносять дрібні частинки снігу на висоту 100-150 м. Дальність перенесення снігу збільшується зі зростанням швидкості вітру і зниженням температури дефіциту насичення повітря і розмірів частинок снігу, що переносяться,

Відповідно до силою вітру хуртовини ділять на п'ять категорій: слабкі, звичайні, сильні, дуже сильні та надсильні. В антарктичному селищі Мирний сильні хуртовини, коли сніг переноситься при вітрі 15—20 м/с, були звичайним явищем, а кілька разів у зимові місяці траплялися і надсильні хуртовини. У таку погоду було важко, а часом небезпечно пересуватися селищем. Вітер піднімав у повітря не лише хмари снігу, а й усе, що чинилося на його шляху, — дошки, ящики, листи фанери. Він рвав дроти і валив стовпи, а траплялися випадки, коли на аеродромі з якорів зривало літаки. У такі хуртовини, що розігрувалися в полярну ніч, у селищі стояла суцільна сіра імла, світло вуличних ліхтарів і прожекторів уже за кілька метрів губилося в масі снігу. Ходити доводилося, міцно тримаючись за натягнуті леєри, застебнуті на всі гудзики, зав'язки, блискавки. А то завірюха за лічені миті заб'є всі щілини і проникне під одяг.

Але навіть у сильних і надсильних хуртовинах основні маси снігу переносяться біля поверхні. А результат завжди той самий — хуртовина народжує кучугури.

Снігові замети — бич доріг, кар'єрів, селищ у завірювальних районах, аеропортів. Чого тільки не доводиться вигадувати, щоб попередити замети. Уздовж доріг ставлять снігозахисні щити та паркани, риють траншеї, висаджують дерева та чагарники.

Далеко не подолано труднощі проектування селищ і міст у районах із сильними хуртовицями. Нерідко з боку панівних вітрів будують суцільний ряд багатоповерхових будівель, припускаючи, що вони надійно загородять житловий масив від хуртовин. Але з підвітряного боку будинків дуже швидко виростають величезні кучугури, що часом досягають третього і четвертого поверхів.

Інший спосіб розміщення будівель — вільний, здавалося б, повинен спричиняти продування житлового масиву. Але, на жаль, і в цьому випадку в одних місцях ростуть високі кучугури, а в інших утворюється постійний потік холодного повітря, що вимітає сніг, створюючи майже нетерпимий мікроклімат.

Вдале вирішення проблеми знайдено в Антарктиді, де будинки будують на палях на висоті 1,5—2 м над поверхнею снігу. Сніговітеровий потік проноситься під будинками, не створюючи в окрузі кучугур.

Снігу на гірських схилах

«Невинний на вигляд білий сніг — це не вовк у овеці, а тигр у шкурі ягняти», — так визначив лавину австрійський дослідник Матіас Здарський.

Вершина Невадо-Уаскаран (Перу) заввишки 6070 м - одна з п'яти найвищих гір західної півкулі.

10 січня 1962 року на її вершині обломився гігантський сніговий карниз шириною близько 1 км і товщиною понад 30 м. А незабаром на багато кілометрів рознісся глухий гул, що вразив ущелину. Маса снігу та льоду обсягом приблизно 3 млн. м 3 впала на 1 км вниз уздовж майже вертикального урвища, ударила по льодовику, що лежить у чаші глибокого цирку, і кинулася вниз зі швидкістю більше 150 км/год. 50-метровий вал блискавично розростався, і вже через хвилини крутою долиною рухалася маса обсягом не менше 10 млн. дол. м 3 руйнуючи все на своєму шляху. Через 7 хвилин лавина досягла містечка Ранраїрка і сміла його з лиця землі.

Через 10 років у тих же місцях стався землетрус, який зірвав зі схилів Уаскарана не менше 5 млн. м 3 снігу та льоду. Вдарившись об нижчий льодовик, ця маса відколола від нього значну частину льоду і помчала по тій же ущелині, здираючи по дорозі потужний шар пухкої породи і несучи величезне каміння. На цей раз передній вал досягав 90 м, і по долині зі швидкістю 320 км/год мчала гігантська кількість снігу, льоду та гірської породи. Лавина подолала перешкоду заввишки 140 м, знову зруйнувала заново відбудоване місто Ранраїрка і не пощадила місто Югшай, запобіжне в 1962 році невисоким пагорбом. З 20 тисяч жителів міста вціліло лише кілька людей.

Звичайно, такі страшні лавини трапляються рідко, але й лавини звичайних розмірів — це надзвичайно грізна стихія гір, яку люди знали ще в давнину.

Багато лавинних зим буває в Альпах. Особливо руйнівними протягом останніх 100 років були зими 1887/88. 1916/17,1934/35, 1944/45, 1950/51, 1953/54, 1967/68, 1974/75 років. Серед цих років за кількістю людських жертв вирізняється зима 1916/17 років. Цієї зими жертвами лавин стало понад 10 тисяч людей.

На Кавказі найлавиннішими у нашому столітті були зими 1910/11. 1931/32, 1962/63, 1975/76 та 1986/87 років. Взимку 1975/76 років обсяги деяких лавин у Сванетії перевищували 1 млн. м3 снігу; тоді у Местійському районі під лавинами загинуло 20 людей. Але найстрашнішою взимку великих лавин тут виявилася зима 1986/87 років.

Багато разів спостерігаючи сходження лавин, люди довго не могли навіть правильно описати це явище. Тому що лавини, що порівняно повільно рухаються, не дають повного уявлення про їх силу, потужність і характер руху. А блискавично скидаються не залишають часу на спостереження та роздуми.

Швидкість лавин сягає 100—350 км/год, рух залучаються сотні тисяч і мільйони кубометрів снігу. У зоні відкладення утворюються снігові конуси від 5 до 30 метрів заввишки, котрий іноді значно потужніші.

Сніг на гірському схилі майже завжди перебуває у напруженому стані. Внаслідок деформації та руйнувань зв'язку між кристалами у сніговому покриві генеруються звуки високої частоти – у сотні кілогерц. "Голос" снігового покриву посилюється за кілька годин до сходу лавини. Зсув великих мас снігу викликає коливання іншого тону, вони схожі на сейсмічні - близько декількох десятків герц. А лавина, що рухається, «звучить» на частоті радіосигналів — близько 1000 кГц. Значить, напружений стан снігу на схилі, готовність його до руху, та й сам сход лавини можна вловити шляхом пеленгації, дистанційно. У Приельбруссі при сході лавин зі свіжого снігу було зафіксовано електромагнітне випромінювання з максимумом поблизу 10 3 Гц, а при лавинах з лежалого снігу - 2,5 • 10 6 Гц, Сигнали були дуже стійкі, їх амплітуда на 2-3 порядки перевищувала у тому ж діапазоні частот.

Лавини мають величезну ударну силу. Вони легко розносять у тріски дерев'яні будинки, їх лобового удару не витримують і бетонні будівлі, причому іноді бетон викришується від удару, тому залишається лише металевий каркас колись залізобетонної споруди. А якщо будинок виявився дуже міцним і лавина не може його зруйнувати, вона видавлює двері та вікна та заповнює снігом нижній поверх, заганяючи людей нагору. Для порятунку від лавин дуже важливі кам'яні вежі, які здавна будували у Сванетії поряд із житловими будинками.У страшну зиму 1986/87 років, коли всі селища в Сванетії опинилися під глибоким снігом і багато будинків було повністю зруйновано, жодна з 320 сванських веж не постраждала. Тому уявлення про те, що вежі у минулому грали військову роль, були неприступними сховищами від набігів ворогів, замало. Вони служили і як притулку від лавин у найсніжніші роки. Адже вони справді були «неприступними» для лавин.

Лавина не шкодує нічого, що трапляється на її дорозі. Вона скручує металеві щогли електропередачі, скидає з дороги автомашини та трактори, перетворює на купу металобрухту паровози та тепловози. Вона засипає дороги шаром багатометрового щільного, як лід, снігу, який часом неможливо взяти жодними механізмами. Вона зносить відразу багато гектарів лісу, не витримують і столітні дерева.

Щоб правильно проектувати протилавинні споруди, треба виміряти силу удару лавини. Але як це зробити, якщо лавина все змітає своїм шляхом? У перших вимірах удару, виконаних у нашій країні ще в 30-х роках, використовувався буфер залізничного вагона із потужною пружиною. Він закріплювався на шляху лавини, і величина стиснення пружини при ударі фіксувалася металевим стрижнем, який переміщався разом із пружиною від удару, але назад, подібно до пружини, не повертався. Тим самим він наголошував на величині тиску снігу на пружину, яку викопували з-під снігу після сходу лавини. У 50-х роках такі вимірювачі тиску були встановлені у різних лавинонебезпечних місцях на Військово-Грузинській дорозі. Вони відзначили тиск лавин від 5 до 50 т/м2.

Тепер для подібних вимірювань застосовують складні прилади, що дозволяють визначити не тільки максимальний тиск снігу, але його зміну в процесі удару. З'ясувалося, що максимальне навантаження на перешкоду досягається через 10-30 мкс, а потім протягом перших 10 с вона поступово знижується. Але виникають і нові вершини від удару снігових брил, що мчать у лавині.

Гляціологічний прогноз

Розвиток Землі як планети нерозривно пов'язане з заледенінням. Довгоперіодичні перерозподіли водної маси між океаном і сушею, де вона на століття та тисячоліття акумулюється у вигляді льоду, призводять до нерівномірності обертання нашої планети. Дослідження показали, що коливання швидкості обертання Землі залежить від співвідношення маси льоду на континентах і води у Світовому океані. Отриманий результат дає ту саму якісну картину, як і реальні гляціологічні дані. Очевидно, тенденція до уповільнення обертання Землі, що простежується за останні 200 років, пояснюється деградацією в недалекому минулому льодовикових щитів Антарктиди і Гренландії. Такого ж висновку призводить і напрямок вікового руху Північного полюса нашої планети за 1900—1975 роки. У середньому полюс зміщується по меридіану 300 °, що відповідає зменшенню льоду в Антарктиді та Гренландії.

Як зміниться заледеніння Землі у майбутньому, залежить від природного ходу розвитку природи Землі, який дедалі більше впливає людина.

Хід температури та льодовитості Центральної Арктики за останні 100 років говорить про те, що зміна середньої температури зими на 5° веде до зміни обсягу льодів майже вдвічі, а площа крижаного покриву змінюється на 10—15 відсотків, або на 1 млн.км 2 . За цей період кількість льоду в Північному Льодовитому океані була найбільшою наприкінці 1910-х років, а найменшою — наприкінці 1930-х. скорочення і розростання крижаного покриву.

До цього часу немає однозначної відповіді питання, стійкий чи нестійкий арктичний крижаний покрив, відновиться він чи ні у разі свого руйнації природним чи штучним шляхом. , зменшити відбивну здатність льодів за допомогою особливого виду водоростей, що виростають Свого часу зі сторінок друку не сходив проект будівництва насосної станції в Беринговій протоці для перекачування води з Північного Льодовитого океану до Тихого, що посилило б приплив теплої води з Північної Атлантики до Арктики і тим самим. прискорило стаювання крижаного покриву.

Якби були знищені арктичні льоди, то в районі полюса на рівні моря середня температура повітря в теплий період підвищилася б від -2 до 2°С, а в холодний від -29 до -3°С. знаходиться неподалік тих умов, за яких відбувається льодоутворення.

Поява льоду в океані залежить головним чином від верхнього опрісненого шару морської води.Лише при видаленні опрісненого шару, що забезпечує потік тепла з глибин океану до поверхні, створюються умови, що перешкоджають відновленню крижаного покриву.

Нині зрозуміло, що кліматичні умови Землі пов'язані з морськими крижаними покривами, які, своєю чергою, дуже стійкі до зовнішнім впливам. Тому можна говорити про стійкість сучасного клімату, не здатного змінитись за короткий час навіть при активних антропогенних впливах, таких як зміна температури повітря внаслідок парникового ефекту. Льодовий режим Північного Льодовитого океану може змінитися тільки в тому випадку, якщо буде порушено баланс прісних вод в океані.

Реферат підготував В. Друянов