ПРИТЧА О ДОННОМ flbflE
До конца 50-х гг. XIX века ходили упорные слухи о том, что некоторые участники экспедиции еще живы и нашли приют у мирных туземцев. Разумеется, они уже не надеялись вернуться на родину и со временем, как полагают, переняли эскимосский уклад жизни, так что, в конце концов, их можно было отличить от коренных обитателей Севера лишь по грустным голубым глазам. Однако это - лишь слухи, поскольку "белых туземцев" никто из европейцев так ни разу и не встретил. Гораздо правомернее предположить, что люди Франклина погибли, не выдержав лишений и полярной стужи.
Злосчастная экспедиция Джона Франклина оказала огромное влияние на все последующие исследования Арктики. Благодаря ей на карты были нанесены обширные районы Канадского Севера. А одна из первых поисковых партий, возглавляемая капитаном Робертом Макклюром, даже сумела найти тот самый желанный северный морской путь, попытки отыскать который стоили Джону Франклину жизни.
Впрочем, это было пиррова победа. Северо-Западный проход оказался не нужен, поскольку был не пригоден для коммерческого использования. В конце концов, исследователи проложили другие маршруты через безлюдные северные районы Канады. Норвежец Роальд Амундсен стал первый мореплавателем, прошедшим вдоль побережья от океана до океана, причем ему удалось совершить свое плавание едва ли не каботажным способом, не теряя из виду материка, хотя на это путешествие и ушло целых три года. Причем, по признанию самого Амундсена, путь его был настолько извилист и запутан, что годился разве что для миссионеров и добыт-8 чиков пушнины. А о быстром и легком плавании к огромным азиатским рынкам не 1 приходилось и мечтать. | Несмотря на неудачу, сэр Джон Франк-£ лин навеки вошел в историю как один из | величайших исследователей Севера. Его * именем названы обширный район Северо-я- Западный территорий Канады, озеро, про-1 лив и морская бухта. А имя его верной и
0
5 преданной супруги присвоено одному из ° мысов на острове Виктория.
£1 Ф
1
О
А. А. КОШЕЛЕВ
Реки могут замерзать и снизу
Это интересное само по себе физическое явление было обнаружено относительно недавно, возможно это сделали в середине прошлого века золотоискатели на Аляске, на знаменитом Клондайке. Кстати, я проверял на своих друзьях, знают ли они этимологию этого ставшего нарицательным слова, символа несметного богатства. Лишь один, географ по образованию, сказал, что это приток реки Юкон. Помнится, как в одном из рассказов Джека Лондона из золотоискательской жизни персонажи ведут жестокий спор насчет донного льда. Когда экспедиционным отрядом Сибирского энергетического института СО АН СССР в середине 1970-х годов на Байкальском хребте были обнаружены и описаны ледники и сообщения об этом появились в прессе (в том числе - аж в газете "Правда"), а очерки автора были опубликованы в Индийском национальном географическом журнале и журнале "Вокруг света" (1978. № 9), то среди откликов читателей было письмо жительницы прибайкальского города Слюдянка (похоже, учительницы). В нем, в частности, говорилось, что со дна замерзают не только впадающие в Байкал реки, но и само озеро.
Очевидным подтверждением возможности замерзания водоемов снизу служат кусочки земли и камешки, которые можно заметить в толще речного льда. Автор неоднократно отмечал такие включения - камешки размером до десяти сантиметров - во время зимних походов по порожистым, популярным для спортивного сплава притокам Ангары -Иркуту и Китою, видел летом в сохранившейся с зимы наледи в верховьях реки Куркула на Байкальском хребте. Столь подробно го-
V_
© А.А. Кошелев
ворится здесь о донном льде не просто так: о нем думали и его опасались проектировщики Иркутской ГЭС как одного из жупелов1.
Замерзание "нормальных" водоемов -равнинных рек, озер, морей, начинается сверху. А лед - легче воды, он в ней не тонет. Ледяная корка, к тому же покрытая еще более легким снегом, образует слой тепловой изоляции, препятствующий дальнейшему охлаждению и, соответственно, замерзанию водоемов.
Если бы лед тонул, все на Земле было бы наоборот
Вот что писал об этом академик Г.И. Гала-зия в книге "Байкал в вопросах и ответах" (М.: Мысль, 1988): "Что было бы, если бы лед не плавал на воде, а тонул? Если бы лед тонул, то все водоемы умеренных и высоких широт на Земле оказались бы заполненными им от поверхности до самого дна. Солнце не смогло бы растопить эту массу, вытаивал бы лишь тонкий поверхностный слой. На планете царил бы вечный холод, и она стала бы необитаемой". Как инженер-теплотехник по образованию и как эколог от энергетики по роду многолетних исследований, я не могу согласиться со столь категоричными оценками: вечный холод, необитаемая планета. Так, протаивание мерзлой почвы происходит при переносе тепла сверху вниз в основном за счет теплопроводности, а не конвекции. При "тяжелом льде" реки, рождаемые тающими ледниками и снегом, имели бы возможность течь и наращивать мощность стока за счет таяния льда на их дне. Более того, сейчас пробуждение рек весной затруднено находящимся сверху, плавающим на воде льдом. На дне достаточно глубоких озер и морей, возможно, лежал бы слой вечного льда, но это неочевидно, поскольку существует немалый поток тепла из глубинных недр планеты к ее поверхности. В океанах существуют мощные теплые и холодные течения,
1 Не все знают изначальное значение слова жупел, которым "обзывают" факторы опасности, риска, неизбежного наказания за дерзость - это смола, сера, на которой жарят грешников в аду.
определяемые не температурными, а более сложными и комплексными общепланетарными процессами и космическим взаимодействием - надо полагать, тяжелый лед, повлияв на картину этих течений, ликвидировать их не смог бы. Ну, а насчет необитаемости планеты... Есть весьма широкий пояс по обе стороны экватора, где снег и лед можно увидеть лишь на высоких горах и где понятия "зима" и "лето" весьма относительны.
Замерзание стоячей воды -это легко и просто
Механизм, процесс образования ледяного покрова на реках принципиально отличается от замерзания стоячей воды в озерах. В стоячей воде сначала происходит снижение температуры всего объема: вода поверхностного слоя охлаждается при теплообмене с воздухом, ее плотность растет, она опускается, на ее место поднимается более теплая вода нижних горизонтов. Когда температура всей толщи снижается до +4°С, при которой чистая вода имеет максимальную плотность, процесс перемешивания кончается, охлаждаемая сверху вода перестает опускаться, ее температура снижается до нуля, а потом на самой поверхности появляется корочка постепенно нарастающего льда. Естественно, озера начинают покрываться льдом от берегов: там толщина слоя воды меньше, поэтому она быстро охлаждается до + 4°С (теплообмен по горизонтали с глубокой частью водоема существенно меньше, чем по вертикали), к тому же идет охлаждение со стороны суши снизу (вот он, донный лед). Слой льда по мере его нарастания и, как упоминалось, при наличии снеж- 3 ного покрова уменьшает интенсивность охлаж- £ дения водной массы (тепловая изоляция), но * при отрицательном тепловом балансе (тепло- § обмен конвекцией и радиацией) толщина льда £ постепенно нарастает от нижней поверхности | его слоя. 1
Три механизма замерзания | воды текущей |
У воды текущей существуют три механиз- £ ма льдообразования, три вида льда. Обыч- I. ный, первичный, который все видели, - это р
лед поверхностный, образующийся при тихой погоде и практическом отсутствии течения, когда перемешивание воды не разрывает образующуюся на поверхности пленку льда. В пленку стягиваются, срастаются первичные ледяные кристаллы. В зависимости от условий эти кристаллы бывают в форме 6-луче-вых звезд (поперечник - от миллиметра до полуметра), перистые, закрученные, игольчатые, чешуйчатые. Слой поверхностного льда прозрачен, в нем могут быть мелкие плоские пузырьки воздуха, пойманного кристаллами.
На быстрых реках, на порогах и перекатах, а при сильном ветре - и на равнинных реках и озерах образуется внутриводный лед (шорох) - это кристаллы различной формы, в которые превращаются частицы воды, переохлажденной на поверхности, но не успевшей там замерзнуть. В толщу перемешивающейся воды могут быть затянуты и "зародыши" поверхностного льда. Размеры кристалликов -от долей миллиметра до нескольких миллиметров, в пределе - до 2-3 см.
Третий вид льда - донный. Он образуется при омывании переохлажденной на поверхности водой дна потока, выступающих там камней и находящихся в воде предметов (днища судов, сваи, водоросли, рыбачьи сетй). Обычная форма - кристаллические пластины размером от долей миллиметра до 10 см. На бурных участках течением на дно заносится шорох, застревающий между пластинами донного льда. При потеплении и после образования сплошного ледового покрова пластины всплывают, усиливая, утолщая 55 этот покров.
0
- О донном льде - по науке
к
| В "Гидрологическом словаре" А.И. Чебота-
§ рева дается определение внутриводного
д (глубинного) льда: "различные ледяные кри-
| сталлы... или их скопление в толще воды в
¡¡¡- виде губчатой непрозрачной массы. Образу-
1 ется при охлаждении воды ниже точки за-§ мерзания (переохлаждении) и интенсивном £ ее перемешивании при открытой водной по-| верхности... Скопления (его). закрепляют-р ся на дне (донный лед), на находящихся в во-
де предметах, забивают отверстия гидротехнических сооружений."
Донный лед характерен для быстрого течения потока по галечно-каменистому дну, у окончания плеса и начала переката. Лед нарастает ночью и всплывает днем. Его образование усиливается, а всплытие замедляется при ветреной погоде, при повышенном осеннем стоке.
В местах постоянных водоворотов, на порогах рек, где переохлажденная вода интенсивно затягивается на дно, могут образовываться растущие столбы донного льда ("пят-ра"), достигающие поверхности, и тогда выступающая вершина становится центром образования, нарастания поверхностного льда.
Кусочки льда, плотность которого лишь немного меньше плотности воды - 916.8 кг/м3 против 999.9 кг/м3, - в быстром потоке всплывают не сразу, и по руслу идет смесь в
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.