Ледники очень сильно различаются по размерам и форме. Считается, что ледниковый покров занимает ок. 75% площади Гренландии и почти всю Антарктиду. Площадь ледниковых шапок колеблется от нескольких до многих тысяч квадратных километров (например, площадь ледниковой шапки Пенни на Баффиновой Земле в Канаде достигает 60 тыс. км2). Самый крупный долинный ледник в Северной Америке - западная ветвь ледника Хаббард на Аляске длиной 116 км, тогда как сотни висячих и каровых ледников имеют протяженность менее 1,5 км. Площади ледников подножий колеблются от 1-2 км2 до 4,4 тыс. км2 (ледник Маласпина, спускающийся в залив Якутат на Аляске). Считают, что ледники покрывают 10% всей площади суши Земли, но, вероятно, эта цифра слишком занижена.
Самая большая мощность ледников - 4330 м - установлена близ станции Бэрд (Антарктида). В центральной Гренландии толщина льда достигает 3200 м. Судя по сопряженному рельефу, можно предположить, что толщина некоторых ледниковых шапок и долинных ледников намного более 300 м, а у других измеряется всего десятками метров.
Скорость движения ледников обычно очень мала - примерно несколько метров в год, но и здесь также имеются значительные колебания. После ряда лет с обильными снегопадами в 1937 конец ледника Блэк-Рапидс на Аляске в течение 150 дней двигался со скоростью 32 м в сутки. Однако столь быстрое движение не характерно для ледников. Напротив, ледник Таку на Аляске на протяжении 52 лет продвигался со средней скоростью 106 м/год. Многие небольшие каровые и висячие ледники движутся еще медленнее (например, упоминавшийся выше ледник Арапахо ежегодно продвигается лишь на 6,3 м).
Лед в теле долинного ледника движется неравномерно - быстрее всего на поверхности и в осевой части и гораздо медленнее по бокам и у ложа, по-видимому, из-за увеличения трения и большой насыщенности обломочным материалом в придонных и прибортовых частях ледника.
Все крупные ледники испещрены многочисленными трещинами, в том числе открытыми. Их размеры зависят от параметров самого ледника. Встречаются трещины глубиной до 60 м и длиной в десятки метров. Они могут быть как продольными, т.е. параллельными направлению движения, так и поперечными, идущими вкрест этому направлению. Поперечные трещины гораздо более многочисленны. Реже встречаются радиальные трещины, обнаруженные в распластывающихся предгорных ледниках, и краевые трещины, приуроченные к концам долинных ледников. Продольные, радиальные и краевые трещины, по-видимому, образовались вследствие напряжений, возникающих в результате трения или растекания льда. Поперечные трещины - вероятно, результат движения льда по неровному ложу. Особый тип трещин - бергшрунд - типичен для каров, приуроченных к верховьям долинных ледников. Это крупные трещины, возникающие при выходе ледника из фирнового бассейна.
Если ледники спускаются в крупные озера или моря, по трещинам происходит отёл айсбергов. Трещины также способствуют таянию и испарению ледникового льда и играют важную роль в формировании камов, котловин и других форм рельефа в краевых зонах крупных ледников.
Лед покровных ледников и ледниковых шапок обычно чистый, крупнокристаллический, голубого цвета. Это справедливо также для крупных долинных ледников, за исключением их концов, обычно содержащих слои, насыщенные обломками пород и чередующиеся с пластами чистого льда. Такая стратификация связана с тем, что зимой, поверх накопившихся летом пыли и обломков, свалившихся на лед с бортов долины, ложится снег.
На бортах многих долинных ледников встречаются боковые морены - вытянутые гряды неправильной формы, сложенные песком, гравием и валунами. Под воздействием эрозионных процессов и склонового смыва летом и лавин зимой на ледник с крутых бортов долины поступает большое количество разного обломочного материала, и из этих камней и мелкозема формируется морена. На крупных долинных ледниках, принимающих ледники-притоки, образуется срединная морена, движущаяся близ осевой части ледника. Эти вытянутые узкие гряды, сложенные обломочным материалом, раньше были боковыми моренами ледников-притоков. На леднике Коронейшн на Баффиновой Земле имеется не менее семи срединных морен.
Зимой поверхность ледников относительно ровная, так как снег нивелирует все неровности, но летом они существенно разнообразят рельеф. Кроме описанных выше трещин и морен, долинные ледники часто бывают глубоко расчленены потоками талых ледниковых вод. Сильные ветры, несущие ледяные кристаллы, разрушают и бороздят поверхность ледяных шапок и покровных ледников. Если крупные валуны защищают нижележащий лед от таяния, в то время как вокруг лед уже растаял, образуются ледяные грибы (или пьедесталы). Такие формы, увенчанные крупными глыбами и камнями, иногда достигают в высоту нескольких метров.
Предгорные ледники отличаются неровным и своеобразным характером поверхности. Их притоки могут откладывать беспорядочную смесь из боковых, срединных и конечных морен, среди которых встречаются глыбы мертвого льда. В местах вытаивания крупных ледяных глыб возникают глубокие западины неправильной формы, многие из которых заняты озерами. На мощной морене ледника Маласпина, перекрывающей глыбу мертвого льда толщиной 300 м, вырос лес. Несколько лет назад в пределах этого массива лед снова пришел в движение, в результате чего начали смещаться участки леса.
В обнажениях по краям ледников часто видны крупные зоны скалывания, где одни блоки льда надвинуты на другие. Эти зоны представляют собой надвиги, причем различают несколько способов их образования. Во-первых, если один из участков придонного слоя ледника перенасыщен обломочным материалом, то его движение прекращается, а вновь поступающий лед надвигается на него. Во-вторых, верхние и внутренние слои долинного ледника надвигаются на придонные и боковые, поскольку движутся быстрее. Помимо того, при слиянии двух ледников один может двигаться быстрее другого, и тогда тоже происходит надвиг. На леднике Бодуэна на севере Гренландии и на многих ледниках Шпицбергена имеются впечатляющие обнажения надвигов.
У концов или краев многих ледников часто наблюдаются туннели, прорезанные подледниковыми и внутриледниковыми потоками талых вод (иногда с участием дождевых вод), которые устремляются по туннелям в сезон абляции. Когда уровень воды спадает, туннели становятся доступными для исследований и представляют уникальную возможность для изучения внутреннего строения ледников. Значительные по размерам туннели выработаны в ледниках Менденхол на Аляске, Асулкан в Британской Колумбии (Канада) и Ронском (Швейцария).
Образование ледниковЛедники существуют всюду, где темпы аккумуляции снега значительно превышают темпы абляции (таяния и испарения). Ключ к пониманию механизма формирования ледников дает изучение высокогорных снежников. Свежевыпавший снег состоит из тонких таблитчатых гексагональных кристаллов, многие из которых имеют изящную кружевную или решетчатую форму. Пушистые снежинки, которые падают на многолетние снежники, в результате таяния и вторичного замерзания превращаются в зернистые кристаллы ледяной породы, называемой фирном. Эти зерна в диаметре могут достигать 3 мм и более. Слой фирна имеет сходство со смерзшимся гравием. Со временем по мере накопления снега и фирна нижние слои последнего уплотняются и трансформируются в твердый кристаллический лед. Постепенно мощность льда увеличивается до тех пор, пока лед не приходит в движение и не образуется ледник. Скорость такого преобразования снега в ледник зависит главным образом от того, насколько темпы аккумуляции снега превышают темпы его абляции.
Современное оледенение на территории РоссииСовременное оледенение на территории России является остатком (реликтом) более обширного раннечетвертичного оледенения. Различают два класса ледников: материковые (ледниковые щиты) и горные.
Основная масса ледников России сосредоточена на арктических островах и в горных районах.
Самые большие по площади горные ледники расположены на Кавказе (свыше 1400). Камчатке, Алтае, в северной и северо-восточной части Сибири.
Арктические ледники занимают площадь 54 тыс. км2. Главные районы оледенения сосредоточены в западной (приатлантической) части Арктики, к востоку размеры оледенения убывают. На островах арктических морей повсеместно распространены ледниковые щиты и покровы.
Около 5 млн. км2 территории России - это районы с многолетней (вечной) мерзлотой, где наледи образуются в результате выхода на поверхность подземных вод.
Гидрологическая роль ледников заключается в перераспределении стока атмосферных осадков внутри года и в сглаживании колебаний годовой водности рек. Для водохозяйственной практики России особый интерес представляют ледники н снежники горных районов, определяющие водность горных рек.
В ледниках сосредоточено 39890 км3 пресной воды, примерно 110 км3 -формируется ежегодно.
Болота
Болота и заболоченные участки занимают свыше 10% территории России. Болотные массивы в основном расположены на северо-западе и севере европейской части страны, а также в северных районах Западной Сибири. Их площади колеблются от нескольких гектаров до десятков квадратных километров.
В болотах России сосредоточено около 3000 км3 статических и 1000 км3 ежегодно возобновляемых запасов воды.
Регулируя продолжительность и высоту половодий и паводков, болота играют важную роль в формировании гидрологического режима рек, способствуют естественному самоочищению речных вод от многих атмосферных и антропогенных загрязнений.
ОзераВ России насчитывается более 2 миллионов пресных и соленых озер с суммарной площадью водной поверхности свыше 3,5тыс.км2. Более 90% озер представляют собой мелководные водоемы, имеющие площадь от 0,01 до 1 км2 и глубины до 1,5 м. Многое малые озера аридной зоны в летний период частично или полностью пересыхают.
Озера служат регуляторами речного стока, обеспечивают защиту территорий от затопления во время половодий и паводков, используются для целей водного транспорта, рыбного хозяйства, туризма, водоснабжения населения, промышленности и сельского хозяйства. В результате интенсивной хозяйственной деятельности многие крупные и малые озера оказались загрязненными.
ОЗЕРО БАЙКАЛЭто пресноводное озеро на юго-востоке Сибири является самым глубоким в мире (максимальная глубина 1741 м). Оно расположено на высоте 456 м и окружено горами. Возраст Байкала оценивается в 25-30 миллионов лет.
В Байкале сосредоточено 20% мировых запасов пресной воды. Объем водной массы составляет около 23 тыс. км3, площадь водной поверхности 31,5 тыс. км2. Вода - исключительно чистая, с прозрачностью, достигающей 2СМО м, и минерализацией, не превышающей 100 мг/л.
Длина озера составляет 636 км, наибольшая ширина 79,4 км, средняя - 47,8 км. Береговая линия изрезана мало, ее длина без островов приближается к 2000 км. Особое место на Байкале занимают лагуны, отделенные от озера узкими песчаными или песчано-галечными косами.
Общая площадь водосборного бассейна равняется 557,5 тыс. км2, из нее на долю бассейна реки Селенги, впадающей в озеро, приходится 464,9 тыс. км2, или около 83%. Всего в Байкал впадает около 336 рек, речек и ручьев. Наиболее крупные реки бассейна - Селенга, вносящая в озеро до 50% годового притока, Верхняя Ангара (13-14%) и Баргузин (около 9%). Суммарный среднемноголетний приток составляет немногим более 60 км3.
На Байкале находится 22 острова. Самый крупный из них - Обхон - имеет площадь 729,4 км2, второй по величине остров имеет площадь всего 9,5 км2. Остальные острова представляют собой скалы или группы скал.
Природа Байкала уникальна. Здесь гармонично сосуществуют разные климатические зоны Земли. Вокруг озера находятся высокогорные участки, ниже их - альпийские луга, а еще ниже - тайга. Свыше 70% водосборного бассейна покрыто заповедными лесами. Флора и фауна Байкала включает в себя около 1800 видов.
На восточном побережье в Байкал впадает река Селенга, образуя при впадении обширную заболоченную дельту. Длина реки составляет 1400 км, площадь бассейна 456 тыс. км2. По химическому составу воды Селенги карбонатно-кальциевые, более минерализованные, чем воды самого Байкала.
Река Верхняя Ангара впадает в северную оконечность Байкала, образуя обширную дельту со множеством озер. Длина реки около 640 км, площадь бассейна 23,6 тыс. км2. Средняя минерализация воды ниже, чем в Байкале.
Баргузин - третий по величине приток Байкала. Длина реки 200 км, площадь бассейна 23 тыс. км2. Вода Баргузина имеет более высокую минерализацию, чем байкальская.
Воды озера относятся к мало минерализованным гидрокарбонатно-кальциевым. По содержанию основных компонентов ионного состава Байкал не имеет аналогов среди крупнейших озер земного шара. Наиболее близки к Байкалу по химическому составу своих вод Великие озера Северной Америки, однако они содержат значительно больше кремнекислоты и железа.
Вытекает из Байкала только одна река - Ангара, в истоке которой построена Иркутская ГЭС. Плотина ГЭС образовала водохранилище, которое подняло уровень озера примерно на один метр.
ОЗЕРО ЛАДОЖСКОЕЭто крупнейшее пресное озеро в Европе и второе (после Байкала) в России. Средняя глубина Ладожского озера составляет 51 м, наибольшая - 225 м, площадь вместе с островами достигает 18,1 тыс. км2.
География Ладожского озера очень своеобразна. Здесь имеется около 660 островов, почти все они расположены в северной части озера, возвышенны, каменисты, покрыты, как правило, сосновым лесом. Особо можно выделить Валаамский архипелаг, насчитывающий более 50 островов. Наиболее крупный из них - Валаам - знаменит своим древним монастырем. Остров имеет длину 10 км и ширину 6 км, его скалистые берега круты, уходят на глубину до 100-150 м и сильно изрезаны бухтами и заливами. В отличие от Валаама, остров Сухо расположен в одном из самых мелководных районов. Этот островок искусственного происхождения, насыпанный на отмели еще в XVIII веке по приказу Петра I, имеет длину 90м и ширину 60 м.
По рельефу дна Ладожское озеро отчетливо делится на северную глубоководную и южную мелководную части.
Ладожское озеро является замыкающим водоемом большой системы, включающей озера Онежское, Ильмень и финское озеро Сайма, с которыми Ладожское озеро соединено рекой Свирью и протоками. Всего в озеро впадает около 30 рек и десятки малых речек и ручьев. Вытекает из Ладожского озера река Нева. Именно по ней осуществляется сток из всей озерной системы
ОЗЕРО ОНЕЖСКОЕВходит в единую озерную систему с Ладожским озером. Расположено на северо-западе России и Беломоро-Балтийским каналом соединяется с Белым морем. Имеет максимальную глубину до 127 м, площадь вместе с островами составляет 9,7 тыс. км2.
Озеро имеет своеобразные очертания: к его центральной части с севера примыкают обширные глубоководные заливы, на северо-западе расположена самая глубоководная часть - большое Онего, к которому примыкают длинные узкие заливы и губы. Кроме крупных заливов и губ, озеро имеет и множество мелких. В северной части озера находятся наиболее крупные острова. Южная часть расчленена слабо и по характеру рельефа побережий резко отличается от северной: к ней примыкает широкая низменная равнина со множеством болот и небольших остаточных озер. Восточное побережье - ровная пологая местность, местами заболоченная.
Онежское озеро отчетливо делится на северную и южную части и по рельефу дна. Северная часть отличается большим разнообразием глубин и сложностью рельефа, южная часть - это ровный и глубокий водоем.
ИСТОЧНИКИ ОЗЕРНЫХ ВОДЧтобы называться озерной, котловина, образованная одним из описанных выше способов, безусловно, должна хотя бы эпизодически заполняться водой, которая может попадать в озеро различными путями. Во многие крупные озера в гумидных регионах значительная часть воды может поступать непосредственно от атмосферных осадков, выпадающих на поверхность озер. Например, питание оз. Виктория в Восточной Африке примерно на 75% атмосферное. Главным источником воды более мелких озер или озер более аридных районов обычно служит поверхностный сток рек и ручьев. Озера могут питаться грунтовыми водами, выходящими в подводной части озерной котловины. Многие озера, в частности ледникового происхождения, приурочены к котловинам, выработанным в толщах рыхлых водоносных отложений, и расположены ниже уровня грунтовых вод. В этом случае вода попадает в озеро или вытекает из него, просачиваясь через борта котловины. Существуют также ключевые озера, хотя бы частично получающие питание от подводных родников. Иногда из источников в озеро поступает огромное количество солей, захваченных при прохождении водотока через легкорастворимые породы (например, в Тивериадском озере).
Самые пресные воды характерны для озер, питающихся исключительно атмосферными осадками. Тем не менее соленость озер зависит также от того, каким образом вода покидает озеро. Содержание минеральных солей в проточных озерах обычно близко их концентрации в питающем потоке. Озера, в котловинах которых происходит фильтрация воды как в озеро, так и из него, обычно пресные. Однако некоторые озера имеют приток воды, но не имеют стока, и вода лишь испаряется с их поверхности, в результате чего в водоемах повышается концентрация растворимых солей.
В таких бессточных, или "закрытых", озерах (в противоположность "открытым") часто формируются высокоспециализированные сообщества растений и животных, например некоторых ракообразных или насекомых. Еще одним фактором, влияющим на соленость озер, является количество атмосферных осадков. Наконец, важное значение имеет характер горных пород, среди которых расположены озера. Так, озера в области Канадского щита в основном очень пресные, поскольку породы, по которым происходит сток воды, совершенно не растворимы.
Существенным аспектом водного баланса озер являются темпы водообмена. Эта характеристика определяется либо временем полной смены воды в озере (в годах), который выражается через отношение объема озера к годовому стоку воды из него, либо через обратную величину, называемую коэффициентом водообмена водоема. Время полной смены воды может быть очень коротким - одна неделя и менее, что соответствует коэффициенту водообмена 50 раз в год - у водохранилищ, расположенных на реках выше плотин, но может быть и длительным - до 500 лет, с годовым коэффициентом водообмена 0,002 (как у оз. Верхнего). Водоемы с более коротким циклом полной смены воды (и, соответственно, с высокими коэффициентами водообмена) быстрее очищаются от загрязняющих веществ и в целом имеют более низкие их концентрации.
ВЕЩЕСТВА, РАСТВОРЕННЫЕ В ОЗЕРНЫХ ВОДАХВода является превосходным растворителем, и поэтому в озерных водах содержится много растворенных веществ. Примечательно, однако, что подавляющая масса этих веществ в большинстве озер представлена ограниченным числом соединений, а именно, положительно заряженными ионами (катионами) кальция, магния, натрия и калия и отрицательно заряженными ионами (анионами), состоящими из углерода и кислорода (бикарбонаты), серы и кислорода (сульфаты) и хлора (хлориды) (обе группы ионов перечислены в порядке убывания их содержания). Эти семь ионов составляют от 90 до 95% общего количества растворенных веществ в водах большинства озер, а их суммарная концентрация, обычно измеряющаяся в миллиграммах на литр (мг/л), характеризует соленость (минерализацию) воды. Другие вещества, например элементы питания растений (азот и фосфор) и металлы (железо и марганец), присутствуют в существенно меньших количествах, так что их концентрации измеряются в микрограммах на литр (мкг/л). В бессточных озерах испарение приводит к изменению состава солей. Озера называются хлоридными, сульфатными или карбонатными в зависимости от того, какие анионы накопились в них в наибольшем количестве под воздействием испарения или атмосферных осадков.
