Ледник кажется неподвижной глыбой, но в действительности это меняющаяся система: лёд медленно течёт, трескается, тает и взаимодействует с породой и водой. Некоторые его свойства выглядят загадочными — например, насыщенно-синий цвет, внезапное ускорение движения или потоки воды, появляющиеся из-под ледяного покрова. За этими явлениями стоят физические процессы, хотя детали поведения конкретного ледника не всегда удаётся точно предсказать.
Ледником называют массу льда, которая образуется из накопившегося снега и движется под действием силы тяжести. Для его существования важно, чтобы за длительный срок снег накапливался быстрее, чем успевал таять и испаряться. Разобраться в особенностях ледников помогают наблюдения на местности, измерения движения и толщины льда, а также спутниковые и радиолокационные данные.
- Почему лёд ледника бывает ярко-синим
- Как неподвижная на вид масса начинает течь
- Почему отдельные ледники внезапно ускоряются
- Вода подо льдом: озёра, каналы и скрытые потоки
- Откуда берутся внезапные ледниковые наводнения
- Почему тёмные пятна ускоряют таяние
- Почему ледник может продвигаться, даже когда климат теплеет
- Что делает ледник опасным для наблюдения
- Сравнение: явление, причина и практический смысл
- Как учёные разгадывают ледниковые загадки
- Частые вопросы
- Правда ли, что синий лёд всегда чище белого?
- Если ледник наступает, значит ли это, что климат стал холоднее?
- Все ли ледниковые озёра опасны?
Почему лёд ледника бывает ярко-синим
Цвет льда зависит не только от того, что попало в него при замерзании. В плотном массиве пузырьков воздуха гораздо меньше, чем в обычном прозрачном льду, а свет проходит через него на большую глубину. Вода и лёд сильнее поглощают длинноволновую красную часть видимого света, поэтому в отражённом и прошедшем свете заметнее остаются синие оттенки.
Именно этим объясняется интенсивный цвет трещин, ледяных пещер и участков, где виден толстый слой чистого льда. Однако весь ледник не обязан быть синим: снег на поверхности рассеивает свет и выглядит белым, а примеси минеральной пыли или органического материала могут придавать льду серый, коричневатый или зеленоватый оттенок. Цвет сам по себе не сообщает, насколько ледник чист, безопасен или древен.
Как неподвижная на вид масса начинает течь
Лёд ведёт себя как твёрдое тело при кратком воздействии, но при длительной нагрузке способен медленно деформироваться. Под весом верхних слоёв кристаллы льда перестраиваются, и масса постепенно движется вниз по склону. В нижней части ледника к этому движению может добавляться скольжение по ложу, особенно если между льдом и породой есть вода.
Скорость неодинакова по всей ширине и глубине ледника. На неё влияют уклон, толщина, температура льда, устройство ложа и количество воды у основания. Обычно движение быстрее в центральных частях долинного ледника, чем у его берегов, где лёд соприкасается с боковыми стенами и испытывает дополнительное сопротивление. Поэтому измерение скорости в одной точке не описывает поведение всей ледяной массы.
Почему отдельные ледники внезапно ускоряются
У некоторых ледников бывают периоды необычно быстрого продвижения, которые называют пульсациями или ледниковыми всплесками. Во время такого эпизода лёд может заметно ускориться, а затем снова перейти к более медленному движению. Это не то же самое, что обычное постепенное продвижение края ледника.
Единого объяснения для всех таких эпизодов нет. Исследования связывают ускорение с изменениями системы отвода талой воды под ледником, давлением этой воды на ложе, температурным режимом и особенностями строения ледяной массы. Какие именно факторы оказываются решающими, зависит от конкретного ледника. Пульсация также не доказывает, что ледник в целом увеличивается: скорость движения и долгосрочный баланс массы — разные характеристики.
Вода подо льдом: озёра, каналы и скрытые потоки
Поверхность ледника может казаться сухой, но вода встречается и внутри льда, и под ним. Она образуется при таянии на поверхности, поступает по трещинам и может появляться у основания благодаря теплу из недр Земли и трению при движении льда. Давление толщи льда меняет условия плавления, а само ложе может быть неровным и состоять из пород с разной проницаемостью.
Вода у основания не обязательно собирается в большое озеро. Она способна течь по разветвлённым каналам, временно заполнять впадины или менять маршрут по мере изменения давления. В Антарктиде обнаружены подлёдные озёра, скрытые под толщей льда; их изучают с помощью радиолокации и других методов, не требующих открывать доступ к воде. Эти водоёмы важны не только сами по себе: вода и давление на ложе влияют на скольжение ледника.
Летом часть талой воды попадает в глубокие вертикальные трещины и колодцы — мельницы. Поток может быстро пройти через толщу льда и попасть к основанию, меняя там водное давление. Поэтому поверхностное таяние иногда влияет на движение ледника не просто через уменьшение его толщины. Эффект зависит от того, куда вода попала и насколько эффективно подлёдная система способна её отвести.
Откуда берутся внезапные ледниковые наводнения
Вода может накапливаться в озере, ограниченном ледником, мореной или сочетанием этих преград. Если преграда разрушается, лёд отступает или открывается новый путь стока, вода способна быстро выйти в долину. Такие паводки называют ледниковыми озёрными прорывами; в англоязычной научной литературе используется сокращение GLOF.
Причина прорыва не всегда сводится к одному событию. На устойчивость озера могут влиять состояние ледяной или моренной плотины, приток воды, обрушение льда или пород и изменение пути стока. Сам факт существования озера ещё не означает, что оно обязательно прорвётся, но соседние населённые пункты и инфраструктура могут нуждаться в наблюдении и планировании на случай паводка. Для оценки риска специалисты изучают уровень воды, рельеф, состояние преграды и возможное направление потока.
Почему тёмные пятна ускоряют таяние
На поверхности льда встречаются пыль, обломки горных пород и тёмный мелкий материал, который называют криоконитом. Он поглощает солнечную энергию сильнее, чем окружающий чистый лёд. В результате вокруг частиц может образоваться небольшая углублённая лунка, куда затем оседает дополнительная пыль.
Криоконит — не обязательно только минеральная грязь: в нём могут присутствовать микроорганизмы и органические вещества. Такие участки интересны биологам, поскольку жизнь существует и в холодной среде, хотя условия там суровы. Но по одному тёмному пятну нельзя судить о скорости потери льда на всём леднике: для этого важны площадь загрязнения, погода, толщина снега и другие факторы.
Почему ледник может продвигаться, даже когда климат теплеет
Край ледника не всегда немедленно повторяет изменения температуры воздуха. Ледяная масса реагирует с задержкой: снег накапливается выше по склону, лёд перемещается вниз, а конец ледника может некоторое время сохранять прежнее положение или меняться под влиянием местных условий. Кроме того, один особенно снежный сезон способен временно увеличить приток льда к нижней части.
Для оценки состояния ледника учёные различают положение его края, скорость течения и баланс массы. Баланс показывает соотношение накопления снега и потерь от таяния, испарения и откалывания льда. Поэтому кратковременное наступление края не обязательно означает, что ледник набирает массу в долгосрочном масштабе. И наоборот, отступивший край не позволяет сам по себе определить, насколько быстро уменьшается весь объём льда.
Глобальные наблюдения и оценки, обобщённые Межправительственной группой экспертов по изменению климата, показывают, что в последние десятилетия большинство изучаемых ледников теряло массу. Это общий тренд, а не утверждение, что каждый ледник ежегодно отступает одинаково. На местную картину влияют высота, осадки, уклон, затенённость, обломочный покров и связь с озером или морем.
Что делает ледник опасным для наблюдения
Даже медленно движущийся ледник может быть опасен для человека. В нём открываются глубокие трещины, иногда скрытые свежим снегом, а вода способна прокладывать новые пути под поверхностью. У края могут происходить обвалы и откалывание льда, а на крутых склонах возможны ледовые лавины.
Внешний вид не всегда позволяет оценить прочность снежного моста над трещиной или устойчивость края. Безопасность обеспечивают не попытки угадать состояние льда по цвету, а профессиональная оценка маршрута, подходящее снаряжение и соблюдение местных предупреждений. Исследователи также используют дистанционные методы, чтобы измерять движение и состояние поверхности, не подвергая себя лишнему риску.
Сравнение: явление, причина и практический смысл
| Наблюдаемое явление | Основное объяснение | Что важно учитывать |
|---|---|---|
| Синий цвет трещины | Поглощение красной части света плотным льдом | Цвет не показывает возраст или безопасность льда |
| Движение ледника | Деформация льда и, иногда, скольжение по ложу | Скорость различается в разных точках |
| Внезапное ускорение | Изменение водного давления и других условий у основания | Механизм зависит от конкретного ледника |
| Выход большого объёма воды | Прорыв или изменение стока ледникового озера | Риск оценивают по состоянию водоёма и преграды |
| Тёмные ямки на поверхности | Нагрев частицами криоконита и локальное таяние | Отдельные пятна не характеризуют весь ледник |
Как учёные разгадывают ледниковые загадки
Ни один способ наблюдения не раскрывает ледник целиком. Спутниковые снимки помогают следить за изменением площади и положения края, а повторные измерения показывают перемещение поверхности. Радиолокационные методы позволяют исследовать толщу льда и некоторые объекты под ней, тогда как полевые приборы дают данные о температуре, воде и движении в конкретных точках.
Чтобы сделать вывод о долгосрочных изменениях, исследователи сопоставляют разные виды данных и наблюдения за много лет. Например, смещение края не заменяет измерения накопления и потери массы, а снимок поверхности не всегда объясняет, что происходит у основания. Так становятся понятнее и необычные случаи: сначала фиксируют явление, затем проверяют, какие процессы могут его вызвать, и оценивают, насколько вывод применим к другим ледникам.
Частые вопросы
Правда ли, что синий лёд всегда чище белого?
Нет. Синий оттенок связан прежде всего с тем, как свет проходит через плотный лёд, а белизна свежего снега — с рассеянием света. Цвет не является надёжным показателем чистоты, возраста или безопасности.
Если ледник наступает, значит ли это, что климат стал холоднее?
Не обязательно. На положение края влияют накопление снега, время перемещения льда, местный рельеф и другие условия, поэтому кратковременное продвижение не определяет долгосрочный климатический тренд. Для оценки состояния ледника нужны данные о его массе и изменениях за длительный период.
Все ли ледниковые озёра опасны?
Нет. Наличие озера само по себе не означает неизбежного прорыва. Риск зависит от устройства и состояния преграды, притока воды, рельефа и возможного пути паводка.
