Ледники в горах

Ледопады придают ледникам необычайную живописность. Один из красивейших в нашей стране — ледопад ледника Адиши в Верхней Сванетии. Эта гигантская мозаика ледяных плит имеет общую протяженность 1,5 км, а уклон ее поверхности превышает 60°. На более крутых участках ледопада лед теряет свою связность и с огромной высоты периодически обрушивается вниз на ледниковый язык. Ледяные обвалы сопровождаются сильным грохотом и образованием облака из снежно-ледяной пыли.

В зарубежной литературе за ледопадами закрепилось название «серраки» (так называется особый вид швейцарского сыра, распадающегося на небольшие кубические кусочки). Известны своим капризным нравом огромные серраки ледника Кхумбу, охраняющие подступы к Эвересту. Обстановка там быстро меняется, и притом не только в деталях: вчера разведанный путь сегодня может быть совершенно непроходим.

Ниже ледопадов блоки льда, разбитые трещинами, подтаивают, закругляются и нередко приобретают вид громадных замерзших волн, а сами ледники становятся похожими на ледяное море. Ледяные волны четко выражены на ледниках Халде на Кавказе и Петрова на Тянь-Шане.

Одна из наиболее характерных особенностей горных ледников заключается в их сложном строении. На ледниковой поверхности полосчатость хорошо заметна вследствие разной окраски льда, которая зависит от концентрации пузырьков воздуха и минеральных включений, а также от формы и размеров ледяных кристаллов. Обычно в ледниках преобладают белые ленты льда, но часто встречаются прослои голубого, бурого и даже желтого цветов. В поперечном разрезе ледников слоистость имеет ложкообразное залегание и на поверхности ледниковых языков создает рисунок в виде дуг, обращенных выпуклостями вниз по течению ледника. В некоторых участках слоистость деформируется и возникают складки. В отличие от областей питания ледников, всегда остающихся холодными и безмолвными, облик ледниковых языков летом изменяется. Они словно оживают. Робким шепотом начинают переговариваться ручейки. Если днем становится чуть теплее, они набирают силу, объединяются и в полный голос заявляют о своем существовании.

Буйство ручьев и рек — верный признак таяния ледников. Потоки могут быть самыми разными, достигая 15—20 м в ширину и сотен метров в длину. Работая на ледниках, часто приходится тратить немало времени, чтобы найти удобные места для переправ через эти водные преграды, а иногда даже строить такие переправы из камней. Кроме того, рисунок сети водных потоков подвержен быстрым изменениям.

Русла потоков прорезают ледники на глубину более 10 м и имеют все признаки рек, включая даже меандры. На плоских участках ледников водотоки разливаются, образуя снежно-водяные болота. На крутых участках поверхности ледников скорости потоков возрастают. В течение суток расходы воды резко колеблются; утром водотоки совсем маломощны, зато во второй половине дня, особенно в ясную солнечную погоду, они несут огромные массы воды и переправа через них бывает сопряжена с риском.

Ближе к концу ледника реки все глубже вгрызаются в тело ледника, «пропиливая» причудливые лабиринты промоин и каньонов. Однако почти все они не достигают конца ледника. Куда же исчезают потоки? Ведь монолитный ледниковый лед практически водонепроницаем, хотя сам и содержит незначительное количество воды. Эту воду можно классифицировать на четыре группы. К первой относятся внутрикристаллические включения дисковидной формы, расположенные в базальной плоскости (это известные «цветы Тиндаля»). Вторую группу составляют очень плоские включения, расположенные на поверхности, разделяющей два кристалла. К третьей группе следует отнести водяную пленку, обволакивающую пузырьки воздуха в кристаллах льда. Четвертая группа охватывает водяные включения, находящиеся на стыках трех или четырех кристаллов льда.

Общее количество такой воды, называемой квазистатической, даже в умеренных ледниках составляет 1%. Следовательно, свойствами монолитного льда нельзя объяснить проникновение воды в толщу ледников и существование потоков, вытекающих из-под них.

Очевидно, проникновение воды внутрь ледников происходит в тех местах, где не сохраняются гидрологические условия, характерные для монолитного льда. Как правило, это зоны трещин, где поверхностный сток перехватывается. Гораздо труднее объяснить проникновение воды внутрь ледников на значительные глубины — ведь глубина трещин редко превышает 30—40 м. Сравним физические свойства воды и льда. Прежде всего обратим внимание на тот факт, что плотность воды больше плотности льда, что может приводить к возникновению избыточного давления воды по сравнению со льдом:

Δρw : Δρi = ρwghw — ρighi,

где ρw и ρi — объемный вес воды и льда, g — ускорение силы тяжести, hw и hi — высота столба воды и льда. Соответственно при глубине трещины 30 м и глубине воды в ней 5 м у дна трещины возникает добавочное давление, равное 5∙104 Па. А как следует из степенного характера закона течения льда, даже незначительное увеличение напряжения вызывает существенное увеличение скорости деформации льда.

Таким образом, гидростатическое давление воды является немаловажным механизмом, способствующим проникновению воды внутрь ледников. Кроме того, даже незначительный поток энергии в направлении, перпендикулярном поверхности раздела лед—вода (где лед имеет температуру, равную температуре плавления), может вызвать фазовые переходы, приводящие к изменению водовмещающих емкостей.

Почти вся вода внутри ледников сконцентрирована в каналах стока, протягивающихся на многие километры. Диаметр таких каналов может превышать 2—2,5 м. Косвенным доказательством их существования служат фонтанирующие источники, которые обнаруживали на разных ледниках. Вода скапливается не только в каналах стока, но также в кавернах и линзах во льду.

Немаловажным источником воды, вытекающей из-под ледников, является донное таяние льда, которое происходит практически на всех ледниках, кроме тех, которые приморожены к ложу. Главный источник тепла в основании ледников — медленный геотермический подток тепла и небольшое количество тепла, выделяющегося в процессе движения льда при трении о ложе. X. Гесс в 1935 г. показал, что в среднем донное таяние на альпийских ледниках составляет менее 5,3 см/год, тогда как поверхностное таяние исчисляется несколькими метрами в год. На существование донного таяния указывают потоки воды, вытекающие из-под ледника даже зимой.

Значительные потоки талых вод, устремляясь внутрь ледника, часто высверливают глубокие колодцы и мельницы и в конечном итоге достигают дна ледника, где продолжают свой стремительный бег уже по каменному ложу. Полости мельниц и сухие русла на поверхности ледников отмечают прежние пути наледниковых потоков. Почти вся вода, образующаяся за счет таяния льда, бурными потоками вырывается наружу из ледниковых туннелей и гротов. Эти зияющие полости находятся на концах ледников. Нередко там образуются огромные арки высотой в несколько метров — «ледниковые ворота».

Чарующие оттенки голубого и зеленоватого льда в сочетании с грохочущей белопенной массой воды оставляют на всю жизнь неповторимые воспоминания о соприкосновении с миром льда. Ледниковые гроты и туннели привлекают пристальное внимание ученых, так как по этим полостям можно проникнуть в глубь ледника и провести там важные исследования. Но быстрое таяние ледяных сводов обусловливает недолговечность этих природных лабораторий. О подстерегающей опасности красноречиво предупреждают многочисленные отвалившиеся глыбы льда у входа в полости. Поэтому путешествие внутрь ледника обычно начинается с тщательного и длительного наблюдения за состоянием ледяного свода. Как далеко можно проникнуть внутрь ледников?

Протяженность естественных туннелей обычно не превышает несколько сотен метров. В 1982 г. на леднике Семенова в районе массива Хан-Тенгри на Центральном Тянь-Шане мы обследовали ледниковый грот длиной не менее 300 м. Он был двухэтажным, общая высота полости составляла примерно 8 м. Второй этаж внешне напоминал наблюдательную площадку, забраться на которую мы смогли по довольно крутой ледяной стене. В глубь грота площадка обрывалась почти отвесно, и, чтобы попасть на первый этаж, пришлось бы спуститься с высоты около 4 м на развалы крупных окатанных камней. Поглядев на их скользкие грани, блестевшие в полумраке, мы так и не рискнули прыгнуть и вернулись обратно. После недолгих поисков нам удалось обнаружить еще одно отверстие, которое вело на нижний этаж грота. Этот вход был настолько узок, что нам пришлось с трудом протискиваться сквозь ледяные стенки; зато буквально через несколько шагов высота ледяной пещеры увеличилась настолько, что мы выпрямились в полный рост. А пройдя по темному и мрачному ледяному коридору метров 70, мы очутились в том самом месте, которое только что видели с площадки верхнего этажа.