Класс 1. Очень мягкий снег— проникает четыре пальца

ЛЕДНИКИ

Ледник — естественное скопление льдов атмосферного проис­хождения, обладающих самостоятельным движением. Именно это движение и есть главная особенность ледника. Важнейшее усло­вие существования ледника — преобладание количества твердых атмосферных осадков над их испарением и таянием. Ледники ак­кумулируют и временно изымают атмосферную влагу, испаряю­щуюся с поверхности планеты, и возвращают ее в виде талых лед­никовых вод. Горный ледник имеет область питания (фирновый бассейн) и область абляции (убыль льда и фирна в результате таяния, испарения и механического расхода). Массы снега на склонах и полях под влиянием периодического подтаивания, дви­жения водных паров в толще, давления верхних слоев на нижние сначала переходят в состояние фирна, затем в мутный рыхлый фирновый лед и в конце концов превращаются в голубой про­зрачный глетчерный лед. Под действием силы тяжести обладаю­щая достаточной пластичностью масса льда начинает двигаться, образуя то, что мы называем ледником. В естественных условиях летнего периода между областью питания, где приход больше расхода, и областью таяния, где расход больше, располагается уровень нулевого баланса, делящий ледник на снежные склоны и плато в верхней части и свободный от снега язык в нижней. Конец языка обычно имеет форму грота, из которого вырывается бурный поток. Иногда в верховьях ледника возникает сброс на снежном склоне. В нижней части он имеет стенку откола фирна, а вверху — трещину.

Размеры, конфигурация и условия формирования ледников весьма разнообразны. Гляциология различает следующие основ­ные формы ледников.

Покровные ледники, полностью скрывающие неровности ложа, характерны для материкового обледенения (Гренландия, Антарк­тида). Однако на отдельно стоящих горах вулканического проис­хождения, когда бассейн питания расположен на центральной, наиболее высокой части ледника, он растекается отдельными ра-диально расположенными ледниками (Эльбрус).

Долинные ледники — самый распространенный вид горных ледников. Снежный амфитеатр (цирк, санктуарий), иногда услож­ненный серией каров, служит областью накопления снега; ниже лед сползает, заполняя все днище долины и образуя линейно вы­тянутое тело. Если ледник сливается из нескольких притоков, его называют сложным. Именно к долинным относятся самые длин­ные ледники горных стран.

Висячие ледники очень часты в горах. Они заполняют углуб­ления крутых склонов, имеют обычно малый по длине и площади язык и относительно быстро меняют форму. Часто нависающий над долиной язык служит источником обвалов.

Каровые ледники близки к предыдущему типу. Занимают ес­тественные или ими же образованные ниши (чашеобразные уг­лубления в привершинной части горы) или мульды (корытообраз­ное углубление на склоне, открытое в сторону долины).

Возрожденные ледники образуются из обломков долинных или висячих ледников, когда тело последних на крутых перепадах ложа переламывается и обрушивается отдельными глыбами вниз. Глыбы скапливаются и смерзаются, образуя вновь движущийся ледник.

Переметный ледник делится на два потока, сползающих по самостоятельным ложам, при общем бассейне питания.

Движение ледников — это частично скольжение, а частично вязкое течение, которое может быть названо пластическим сколь­жением. Толщи ледника, близкие к поверхности, остаются сравни­тельно жесткими; внутренние и донные части, находящиеся под сильным давлением, более пластичны. В результате вся масса деформируется по направлению движения, ее форма приспосаб­ливается к рельефу долины, принимая очертания языка.

Ледниковое тело характеризуется сложным рельефом. Изме­нения в направлении движения ледника, резкие перегибы ложа вызывают напряжения, превосходящие пластичность льда. В ре­зультате возникают трещины различных форм и размеров, мест­ные дислокации ледяной массы, расчленяющие ее поверхность. Воздействие текущей воды, а также таяния тоже оставляет свои следы на рельефе ледника (рис. 2).

В верховьях ледника, на границе между неподвижным ледово-фирновым покровом и отрывающимися массами льда, которые дают начало двигающемуся леднику, возникают подгорные тре­щины— бергшрунды. Они пересекают склоны цирка на очень большом протяжении, меняя свое место и размеры. Для берг-шрундов характерно превышение верхнего края трещины над нижним, достигающее в отдельных случаях порядка нескольких метров.

Рис. 2. Виды ледникового рельефа:

/ — грот; 2 — язык ледника; 3 — боковые трещины; 4 — крестоо'ра-н*^е трещины, 5 — донные трещины; 6 ~~ продольные трещины, 7 — поперечные трещины, 8 — бергшрунд; 9 — ледопад; 10 — радиальные трещины; // — ранклюфт

На резких перегибах ложа образуются поперечные трещины. На выпуклых перегибах они расширяются вверх, на вогнутых — вниз. Такие трещины могут простираться на всю ширину и тол­щину ледника.

Там, где ложе ледника имеет выступы или перегибы, в его поперечном сечении возникают продольные трещины. Расширение ледникового ложа вызывает расхождение массы ледника в сто­роны. Здесь также возможны продольные трещины. На участках крутых поворотов ледника, на его внешней по отношению к пово­роту части, появляются лучеобразно расположенные радиальные трещины, расширяющиеся к периферии. Отдельные округлые вы­пуклости ложа могут быть причиной крестообразных трещин.

В бортовых участках ледника или при перегрузке льда морен­ным материалом, когда пластичность льда уменьшается, а сила трения создает градиент скорости течения по ширине ледника, развиваются боковые трещины скалывания, сужающиеся по мере удаления от берега и расположенные под углом 30—45° к оси ледника. Они имеют обычно извилистые края, неровные и бугри­стые поверхности стенок.

Ледопады представляют собой сплошную хаотичную систему трещин растяжения и скалывания и одновременного обрушения больших глыб расколовшегося льда. Как и поперечные трещины, они возникают на резких перегибах и сбросах с перепадом высот в десятки, а порой и сотни метров. На ледопаде при углах накло­на больше 20° площадь, охваченная разрывными нарушениями, оказывается во много раз больше монолитной массы льда. Похо­жее на ледопады хаотическое разрушение ледника иногда возни­кает в месте его слияния с впадающими в него притоками.

Отдельные, причудливых форм глыбы льда, достигающие гро­мадных размеров, носят название сераков, иногДа очень неустой­чивых. В зависимости от состояния и количества снега на ледни­ке трещины могут быть закрытыми и открытыми (рис. 3). По­стоянная деформация трещин и неравномерное таяние снега при­водят к появлению над трещинами перемычек — тонких ледяных пластин, соединяющих по диагонали стены широкой трещины, или снежных мостов.

На границе ледника и его бортов происходит активное тая­ние, и в этой зоне образуются ложбины, углубляемые водяными потоками. Это — рантклюфт, краевой зазор, краевая трещина.

На поверхности ледника и в толще его непрерывно течет вода. Там имеется — скрытая от наших глаз — целая система полостей и тоннелей, свободных или заполненных водой. Стекая по трещи­нам, вода промывает во льду глубокие, иногда на всю толщину, ледниковые колодцы. Этому способствуют и перемещающиеся вместе с водой камни из моренных отложений. Если такие колод­цы образуют сферические полости, то поток воды, закручиваясь, производит характерный шум, позволяющий назвать их леднико­выми мельницами.

Бывает, что накопившаяся в ледовых полостях вода прорыва­ется и служит причиной мощных грязекаменных потоков — гля-

Рис. 3. Формы ледниковых трещин:

а — образование трещин; б — открытые трещины; в — закрытые трещины

циальных селей. Весьма запоминающийся фрагмент ледникового ландшафта — кальгаспоры («снега кающихся»). Эти наклонные иглообразные пирамиды, формирующиеся под влиянием непре­рывного таяния перевеянного снега, превратившегося в фирн, иногда значительно превышают рост человека и могут стать серь­езным препятствием при движении по леднику. Кальгаспоры — атрибут высоких гор (Памир) и низких географических широт.

Лежащие на поверхности ледника мелкие камни, нагреваясь на солнце, углубляются в лед и создают заполненные водой ле­дяные стаканы. В то же время большие глыбы или камни обра­зуют тень, и лед, протаивая кругом, оставляет ледяную ножку или подпорку. Так возникают очень эффектные, но недолговеч­ные ледниковые грибы и столы.

Продукты выветривания — обломки скал различных размеров, вплоть до гигантских многометровых отломов,— постоянно пада­ют с окружающих склонов на ледник и перемещаются вместе с ним. Выпахивая свое ложе, ледники разрушают выступы скал, перетирают горные породы. Сглаженные и обработанные ледни­ком обломки размером свыше 15—20 см называют валунами,

Рис. 4. Образование морен:

1 - боковая, 2— фронтальная (конечная); 3 —

срединная, 4 —донная, 5 — внутренняя, 6 —

покровная; 7 — моренный карман

Весь транспортируемый и откладываемый ледником обломоч­ный материал образует морены (рис. 4). По условиям образова­ния различают несколько видов морен. Общим термином покров­ная морена называют сплошной каменный покров конечной ча­сти ледникового языка, образовавшийся в результате слияния срединных и боковых морен. Нередко эга морена покрывает сплошным слоем ледник задолго до конца языка.

Боковая морена — скатившиеся со склонов обломки породы, располагающиеся по краям ледника в виде продольных гряд. Эти обломки с течением времени цементируются в сплошную массу, образуя увалы и острые гребни. Углубления между моренами и основным склоном называют моренными карманами. Провалив­шиеся или втаявшие в толщу ледника, перемещающиеся вместе с ним обломки составляют внутреннюю морену.

Скопление обломков породы, проникших под ледник через сквозные трещины, а также оторванные от ложа куски породы называют донной мореной. Срединные морены образуются из сов­мещающихся боковых морен при слиянии ледников. Число подоб­ных образований зависит от количества притоков. На многоки-

лометровых паммрских ледниках их поверхность на значительном расстоянии несет на себе ярко выраженные полосы срединных морен.

Когда ледниж разделяется большим выступом ложа (нуната-ком), а затем сиова сходится, обтекая его, как остров, то обло­мочный материал с нунатака также образует срединную морену.

Транспортируемый материал накапливается по мере таяния ледника в конечшой и боковых частях языка. Отступая, ледник оставляет много обломков. Гряды, пересекающие долину дугооб­разными валами ниже конца ледника, называются конечными или фронтальными моренами; они указывают положение макси­мального развития или длительной остановки ледника.

Холмистый рельеф между конечными валами именуется ос­новной мореной. Гряды по бортам долин, отмечающие боковые границы отступившего ледника, называют береговыми моренами. Они зачастую представляют собой гребень причудливой формы, возвышаясь над ледником на сотню метров. На гребнях и скло­нах больших MOipeH часто остаются массивные глыбы, слабо свя­занные с основным конгломератом. При обильных дождях на та­ких моренах нередки обвалы и оползни.

Орография высокогорья в значительной степени связана с эрозионной деятельностью ледников, занимавших ранее значи­тельно большую» площадь. Типичная горная долина в результате выпахивания ло>жа и склонов движущимся ледником имеет вид корыта и называется трогом.

Выше уже упоминалось о карах — раковинах, окруженных амфитеатром горных склонов. Кары иногда заполнены ледника­ми, но иногда и залиты водой, образуя каровые озера.

Иногда у края ледника встречаются бараньи лбы — сглажен­ные льдом скальные выступы. Чаще всего они обнажаются под крутыми отступающими языками. Крупные участки бараньих лбов называют курчавыми скалами.

СНЕГ И ФИРН

Восходящие по склонам гор потоки воздуха доставляют снизу вверх влагу, при этом мельчайшие капли воды в верхних слоях тропосферы замерзают, образуя кристаллики льда вокруг како­го-нибудь инородного тела (частички пыли, сажи, споры расте­ний и др.)- Так возникают снежинки, увеличивающиеся в даль­нейшем за счет сублимации и слипания друг с другом. Формы и размеры снежинок бесконечно разнообразны и зависят от многих причин; в их числе немалое значение имеет температура воздуха, при которой снежинки рождаются, и изменение этих условий на пути снежинки к поверхности земли.

Снег поразительно изменчив. Постоянно и быстро меняются физические свойства снега: плотность, теплопроводность, пори­стость, влажность, скорость распространения звука и т. д. Меня­ется, трансформируется решительно все, вплоть до структуры,

Рис 5. Формы, классы и условные обозначения снежинок: F — классы снежинок

формы, размеров снежинок, их связанности между собой. Плот­ность снега меняется от 0,01 до 0,7 г/см³. При дальнейшем увели­чении плотности снег превращается в лед, в корне отличающийся по свойствам от своего предшественника и достигающий плотно­сти 0,986 г/см³.

Уникальные свойства воды, снега, льда объясняются тем, что эти вещества существуют совсем близко от тройной точки фазо­вых переходов (газообразная фаза, жидкость, твердое тело).

Снег есть совокупность очень многих частиц, взаимодействую­щих друг с другом. Форм снежинок огромное количество, и все они не идеальны. В 1984 г. была разработана международная классификация снега (рис. 5). Атмосферные снежинки в ней раз­делены на 10 больших классов, каждый из которых делится на разновидности. Снежинки атмосферные и составляющие снеж­ный покров неоднородны по форме и размерам. Главная причина богатства форм снежных кристаллов — теплофизические свойства

их образования, роста, метаморфизма. При определенных услоти-ях снежинки испаряются без таяния. Испаряются снежинки,.ле­тящие в воздухе, лежащие как на поверхности, так и внутгри снежного покрова. Мелкие частицы, лежащие внутри слоя, испа­ряются быстрее крупных. Испарение происходит по каналам — "ор«ш. Но в снежном покрове поры невелики. При испарешии мелких снежинок поры очень быстро насыщаются влагой, и на­чинается обратная кристаллизация из пара. Процесс протекает односторонне — растут только крупные частицы, и вещество жак бы перегоняется из мелких снежинок в крупные.

Чем тоньше ледяное образование и чем больше кривизна его поверхности, тем быстрее оно испаряется. Время исчезновения выпуклости и выступов ледяных частиц протекает относительно быстро. На вогнутых поверхностях процесс развивается иначе. Кривизна их обратная, и испарение заменяется кристаллизацией. Пар, стекая с кончиков лучей снежных звездочек, кристаллизу­ется в их углублениях. Ядра снежинок становятся крупнее и мас­сивнее, кристаллы меняют свою форму. Кристаллизуется пар и в местах пересечения лучей разных снежинок-звезд. Звезды смер­заются. Между снежинками образуются все более и более проч­ные связи. Снег твердеет.

Многое зависит и от изменения температуры в толще снежно­го гюкрова. Обычно в нижних слоях, прилегающих к грунту, температура зимой выше, чем на поверхности. Поэтому тар устремляется снизу вверх. Низ снежного покрова разрыхляется, и образуется глубинный иней (глубинная изморозь), а вверху, где кристаллизуется поступающий снизу пар, возникает уплот­ненный слой, называемый часто снежной доской. Появление глу­бинной изморози на горных склонах — грозный предвестник ла­винной опасности.

Со временем любой снежный покров полностью меняет свою структуру. Он становится более крупнозернистым. Радикально изменяется форма зерен.

Фирнизация — превращение обычного снега в фирн, т. е. в плотную среду, состоящую из ледяных комочков и зерен, ничего общего не имеющих с первоначальными кристаллами снега. Плот­ность фирна может быть от 0,35 до 0,8 г/см³. Фирн образуется на ледниках, так как именно на них направление силы тяжести и внутриснежной миграции пара, как правило, совпадают. Эта принципиальная особенность метаморфизма ледникового снежно­го Покрова стимулирует рост ледника. Фирн — закономерная переходная стадия между снегом и льдом. Постепенно уплотняясь, фирн переходит в лед.

До сих пор не найдены способы надежного определения твер­дости снега, однако можно применить классификацию, определяемую подручными средствами:

Класс 1. Очень мягкий снег— проникает четыре пальца