Ледник представляет собой природное скопление льда атмосферного происхождения. Когда масса льда становится достаточно большой, он, благодаря своей пластичности, начинает медленное движение под действием силы тяжести. В полярных регионах нашей планеты лед формирует обширные покровы, купола и щиты, которые часто скрывают под собой сложный горный рельеф. В горах умеренных широт ледники обычно принимают форму потоков, постепенно сползающих вниз по долинам.
Масштабы и распространение ледников
Ледники покрывают более 16 миллионов квадратных километров земной поверхности, что составляет около 11% всей площади суши. Их общий объем оценивается в 30 миллионов кубических километров. На территории России, в арктических и горных районах, насчитывается свыше 22 тысяч ледников. Их общая площадь достигает 78 тысяч квадратных километров, а объем аккумулированной в них воды — примерно 2,5 тысячи кубических километров.
Полярные ледниковые покровы
Более 99% всей площади ледников Земли сосредоточено в полярных областях. Крупнейший ледяной покров покрывает весь материк Антарктиды. Толщина льда здесь местами достигает 4 километров, при средней толщине около 1,5 километров. В пределах единого антарктического щита выделяются отдельные ледяные потоки, движущиеся от центра материка к его окраинам. Самый крупный из них — ледник Бидмор, стекающий с гор Виктории; его длина составляет 180 километров, а ширина — 15–20 километров. По краю антарктического щита широко распространены шельфовые ледники, чьи края находятся на плаву в море. Самый большой из них — шельфовый ледник Росса, площадь которого вдвое превышает территорию Великобритании.
Второй по величине ледниковый покров планеты — Гренландский, покрывающий почти всю территорию огромного острова площадью около 2 миллионов квадратных километров. Ледники других арктических регионов значительно уступают ему по размерам.
Горные ледники умеренных широт
В горных районах умеренных широт ледники существуют только на значительных высотах. Их форма и расположение тесно связаны с рельефом: они занимают долины и понижения на склонах, поэтому их часто называют горно-долинными. Для их возникновения необходимы два ключевых условия: обильные атмосферные осадки, выпадающие преимущественно в виде снега, и прохладное лето, не позволяющее снегу полностью растаять.
Формы горных ледников разнообразны. Наиболее распространены долинные ледники, занимающие троги — долины с характерным корытообразным профилем. Также часто встречаются каровые ледники, заполняющие кары — чашеобразные углубления на склонах хребтов. Существуют и другие типы: висячие ледники, расположенные на крутых уступах, и переметные ледники, которые имеют общую область питания и растекаются по обе стороны горного хребта.
Горные ледники встречаются практически на всех широтах — от экваториальных вершин Кения и Килиманджаро в Африке и Анд в Южной Америке до полярных областей. Самые крупные горные ледники расположены на Аляске, в Гималаях, Гиндукуше, на Памире и Тянь-Шане. Крупнейшим горным ледником на территории бывшего Советского Союза является ледник Федченко на Памире, протяженностью 71,2 километра.
Образование и строение ледника
В верхней части ледника находится область, где накапливается снег, не успевающий полностью растаять за лето. Это область питания, или аккумуляции. Именно здесь рождается ледник.
Количество снега, выпадающего за зиму, сильно варьируется. В центральной Антарктиде годовой слой снега составляет всего 10–15 сантиметров, но и этого достаточно для поддержания гигантского ледяного покрова. В то же время в Кроноцких горах на Камчатке, которые считаются «полюсом снежности» Евразии, за зиму может накопиться 8–10 метров снега. Благодаря таким обильным осадкам ледники здесь спускаются до необычно низкой высоты — 400 метров над уровнем моря. В областях питания ледников Кавказа, Тянь-Шаня и Памира ежегодно накапливается по 2–3 метра снега, что компенсирует летние потери на таяние.
Ниже области питания находится участок, где количество выпавшего за зиму снега сравнивается с объемом летнего таяния. Это граница, разделяющая зону аккумуляции и зону абляции (от латинского ablatio — «отнимаю»), где преобладают процессы таяния и испарения. Через зону абляции к реке, вытекающей из-под ледника, стекают многочисленные ручьи талой воды.
Превращение снега в лед
В области питания снег постепенно превращается в лед. Если лето настолько холодное, что снег не тает и даже не увлажняется, то его преобразование во лед происходит медленно, под давлением толщележащих слоев. Наличие же талой воды ускоряет этот процесс. Сначала снежные кристаллы укрупняются, промежутки между ними уменьшаются — так образуется фирн, промежуточное состояние между снегом и льдом. Дальнейшее уплотнение под давлением приводит к формированию монолитного прозрачного льда.
Лед, рожденный в глубине ледника, медленно течет вниз по долине. Со временем его слои выходят на поверхность, обычно в нижней части зоны абляции, где подвергаются интенсивному таянию. Возраст этого льда зависит от размеров ледника: для горного ледника это сотни лет, для арктического — несколько тысячелетий, а для антарктического покрова — миллионы лет.
Ледники как гигантские резервуары пресной воды
Объем воды, аккумулированной во всех ледниках Земли, колоссален. Он эквивалентен сумме атмосферных осадков на всей планете почти за 50 лет и суммарному стоку всех рек мира за 700 лет. В ледниках сосредоточено около 75% всех запасов пресной воды на Земле, что делает их гигантским естественным резервуаром для человечества.
Для многих рек Средней Азии доля ледникового стока в летний период достигает 50–70%. Однако количество талой воды, поступающей с ледников, сильно колеблется в зависимости от погодных условий конкретного лета. В 1960-х годах гляциологи (ученые, изучающие ледники) провели на ледниках Тянь-Шаня, Памира и Кавказа эксперименты по искусственному усилению таяния. Целью было увеличение водоснабжения хлопковых полей в засушливые годы. Исследования показали, что покрытие поверхности льда или снега угольной пылью в ясные дни увеличивает таяние на 25%. Однако ученые рекомендовали не применять этот метод широко до тех пор, пока не будут разработаны способы искусственного пополнения запасов ледникового вещества, чтобы не наносить ущерб этим хрупким природным системам.