Образование «вечной мерзлоты» на Земле – весьма хорошо изученный вопрос в разделе геологии, называемой геокриологией (мерзлотоведением). В настоящее время решается масса интересных локальных и региональных проблем, связанных с особенностями происхождения массивов подземных льдов, определения точного времени промерзания пород, их взаимодействия с озёрами и морями, истории промерзания и протаивания толщ горных пород и многие другие... Однако теория формирования и динамики мёрзлых толщ сформулирована и доказана в 60-80 годы XX столетия и в настоящее время только подтверждается все новыми и новыми данными.
Тем не менее, во многих статьях Дзена, да и не только его, многочисленные «специалисты» предлагают свои потрясающие гипотезы происхождения мёрзлых пород (вечной мерзлоты). Можно читать про «срыв атмосферы и мгновенное промерзание на километровую глубину», «промерзание пород изнутри Земли в результате разложения гидратов газов», упоминаются «ледяные пальцы смерти», всемирные потопы с мгновенным замерзанием воды на земле и многие другие фантастические домыслы.
Но есть одно заблуждение, которое распространено почему-то очень широко – что мерзлота образуется в связи с глобальными оледенениями Земли. И большинство людей представляет себе это так, как будто в результате глобальных похолоданий на Земле начинают разрастаться мощные ледники, и в результате этого образуются мёрзлые породы. Такое заблуждение объясняется, скорее всего, тем, что те, кто про это пишет, либо не понимают смысла того, что они прочитали, либо они вообще ничего не читали и придумали себе что-то исходя из своих фантазий.
Как же связаны оледенение и вечная мерзлота?
В эпохи глобального похолодания климата Земли, причины которых мы сейчас не рассматриваем, понижается среднегодовая температура воздуха, удлиняется продолжительность зимнего (холодного) периода с отрицательными температурами воздуха, что приводит к перестройке Мирового круговорота воды в природе. Те, кто учился в школе, помнят про этот круговорот, про него много рассказывали (или должны были рассказывать) на уроках природоведения или окружающего мира.
Суть его заключается в том, что в экваториальных и тропических широтах за счёт испарения воды с поверхности океанов и морей в воздух поступает вода в виде водяного пара. Вместе с воздушными течениями водяной пар переносится в умеренные и полярные широты, где по мере охлаждения он выпадает из атмосферы в виде дождей или снега. Выпадая на сушу, вода собирается в ручьи и реки, формирует сток подземных вод, и уходит обратно в океан, тем самым завершая круговорот – испарившись из океана она в него же и возвращается.
Но в реальных условиях есть ещё один компонент круговорота воды – ледники. Атмосферные осадки, которые выпадают в виде снега в зимний период на сушу, остаются на поверхности земли до весны и лета, когда снег тает и поступает в реки, а затем в океан. Если снега за зиму выпадает больше, чем его успевает растаять за тёплый период года, то в местах его скопления образуются снежники. Сначала они просто стаивают позже, чем снежный покров – не в апреле-мае, а в июле-августе, а потом могут сохраняться на протяжении всего лета, уменьшаясь в размерах, но не исчезая полностью. Их называют снежниками-перелетками.
Если климатические условия не изменяются, то снежников становится все больше, они сливаются вместе. Снег, существующий в снежниках на протяжении нескольких лет, постепенно превращается в лёд. Так как каждую зиму на поверхность снежников выпадает новый снег и полностью не стаивает, то толщина их увеличивается – это называется положительный баланс массы снега на поверхности. В результате увеличения мощности снежников увеличивается давление в их нижней части, где снег превращается в лёд. В определённый момент времени лёд начинает деформироваться и течь, что приводит к переходу снежника в новое качество – ледник.
Ледник Понятно, что увеличение мощности ледников и занимаемой ими в результате их движения территории происходит преимущественно в эпохи климатических похолоданий. Значительная часть воды, выпадающая на сушу в процессе Мирового круговорота воды, в эпохи похолоданий концентрируется в ледниках и поступает в океан гораздо позже, чем вода рек, т.к. скорость течения ледников на порядки меньше скорости течения воды в реках. Поэтому ещё в XVIII-XIX веках учёные, изучавшие геологическую историю последних нескольких миллионов лет в Европе, назвали периоды разрастания ледников периодами оледенения. В Европе эпохи похолоданий приводили к разрастанию ледников, поэтому для западной части Евразии, а потом и для Северной Америки, понятия «глобальное похолодание климата» и «эпоха оледенения» давно считаются синонимами.
Но если есть оледенение, образуется ли вечная мерзлота?
Промерзание горных пород начинается, естественно, с поверхности земли. Нагрев и охлаждение поверхности земли и самых верхних её горизонтов определяются прямым нагревом солнечными лучами, теплообменом с воздухом, конвективным теплообменом с жидкими осадками. Если поверхность земли обнажена, в холодное время года она промерзает быстро. Но если на ней есть растительный или снежный покровы, они сильно изменяют теплообмен меду свободной атмосферой и поверхностью земли. Особенно сильно влияет на температуру поверхности земли снежный покров. Работая как хороший теплоизолятор, он может увеличивать среднегодовую температуру поверхности земли на 5-10 градусов по сравнению с участками, где его нет. Поэтому в южных районах распространения мёрзлых пород в нашей стране на участках, где мощность снежного покрова велика (больше 0.5-1 м), мёрзлые породы могут не формироваться.
Примерно так же работает и ледник – в первом приближении это толстый теплоизолятор. Несмотря на то, что теплопроводность льда в среднем в 15-20 раз выше, чем у снега, ледники имеют значительную мощность (50-4000 м льда против 1-2 м снега). Поэтому в целом ледники сильно повышают температуру поверхности земли под собой. Если на поверхности ледника мы имеет в зимнее время -40...-50°С, то на ложе ледника, в зависимости от разных факторов, температура может быть от -30...-20°С до положительной. Поэтому при одних и тех же среднегодовых отрицательных температурах воздуха вне ледника могут формироваться мёрзлые породы, а под ледником они или не формируются совсем, или имеют значительно более высокие температуры и меньшую мощность.
Специалисты часто говорят, что вечная мерзлота и ледники – это антагонисты. Конечно, это не совсем так, но доля истины в этом есть. Поэтому в целом можно сказать, что оледенение не обусловливает формирование мёрзлых пород, а наоборот, препятствует их возникновению. И это соотношение между ними подчёркивается как в глобальном масштабе, так и на региональном и локальном уровнях, что хорошо известно всем, кто изучает криосферу земли.
Надеюсь, теперь это стало понятно и читателям.
