Времена года – зима, зима, зима...

Итак, во время полярной ночи солнца не видно. Но вот наступает полярный день. Солнце – сутками над головой! Почему же не становится жарко?

В самом деле, взять, к примеру Антарктиду. Воздух чистый, никакие пылинки не задерживают солнечный свет. Кроме того, поверхность антарктических ледников располагается высоко над уровнем моря, и значит воздуха над головой не так уж много, и он тоже не мешает солнцу светить.

И оно светит так, что без техдных очков нельзя выходить – ослепнешь (к счастью, временно). Кожа обгорает, как на пляже; губы трескаются. Люди, работающие на открытом воздухе (трактористы, строители), прячут лица за марлевыми повязками, а губы смазывают губной помадой.

И что же? Светит, но не греет? Да! Потому что здесь очень много снега и льда, а они отражают до 90 процентов падающего на них света. И остаются холодными. А отраженный солнечный свет отправляется за пределы Земли. И холодно по–прежнему. Хотя, конечно, не так, как зимой.

Отражение света

В окрестностях станции «Восток», вблизи Южного полюса, 21 июля 1983 года (напомним, что июль в Южном полушарии – месяц зимний, ночной) была измерена самая низкая на планете температура –89,2°С! Но вполне можно ожидать и понижения до 90 и более чем –90°С. А средние температуры в центре материка меняются от –60°С до –70°С зимой и от –30°С до –50°С летом.

Здесь почти всегда ясная погода, и осадков выпадает всего тридцать–пятьдесят миллиметров в год (это десять–пятнадцать сантиметров снега). Примерно столько же, сколько в Сахаре. Конечно, дождей здесь не бывает, только снег.

Чем дальше от центра, ближе к побережьям, тем мягче становится климат. Количество осадков возрастает до 200–400 миллиметров за год (а на северо–западе Антарктического полуострова даже до 600–700 миллиметров в год. Конечно, это тоже по большей части снег (полтора–два метра). И температуры здесь гораздо выше – зимой, в июле, от –8 до –15°С, а летом, в январе, – +1–2°С. Иногда даже +10 – +12°С!

Что же касается Арктики, то здесь тоже не жарко. Но все же гораздо теплее. И виною тому обилие воды. Мы уже говорили о том, что вода и нагревается, и остывает медленнее, чем суша. А потому не дает температуре воздуха меняться слишком резко. Кроме того, теплые течения добавляют водам Ледовитого океана немалое количество тепла.

И в результате картина такова. Средние температуры зимних месяцев – около –30––20°С, летних – от 0 до +3°С (хотя на острове Рудольфа отмечалась температура до –53°С, а в Гренландии – до –65°С с лишним). А средняя температура поверхностных вод океана – –1,7°С, и большая его часть весь год покрыта льдом.

Годовое количество осадков – около 200 миллиметров (на западе больше, на востоке – меньше). Снег не тает около трехсот дней в году.

Для определения направлений на Земле чаще всего пользуются компасом – магнитной стрелкой, вращающейся на вертикальной оси. Его использование основано на интересной особенности Земли: она обладает магнитным полем.

Что такое поле, понять не просто, хотя ощутить его присутствие может всякий. Например, любое тело, имеющее массу, создает вокруг себя поле силы тяжести (его называют еще гравитационным). Его невозможно увидеть или пощупать рукой, но, подпрыгнув или подбросив вверх что–нибудь, мы тут же обнаружим его существование – Земля притянет к себе и нас, и подброшенный нами предмет.

Так же и с магнитным полем. Оно тоже невидимо, но если мы возьмем пару тел, обладающих магнитными свойствами (небольшой магнит и, например, гвоздь или пару магнитов), мы незамедлительно обнаружим магнитное поле: наши магниты начнут либо притягиваться, либо отталкиваться друг от друга – в зависимости от того, какими сторонами приблизить их один к другому. Можно и увидеть нечто, относящееся к магнитному полю. Для этого надо взять немного маленьких частиц, обладающих магнитными свойствами (например, опилок, которые получаются при обработке куска железа напильником или ножовкой), насыпать их на тонкий листок бумаги, а с другой стороны листка поднести магнит. Частицы вздрогнут, почувствовав его приближение. И если заставить частицы подрагивать на листке, потряхивая его, – для того, чтобы им легче было сменить свое положение на какое–нибудь другое, – мы увидим, что они расположатся не беспорядочно, как они сделали бы это в отсутствие магнита, а образуют некоторый рисунок, совершенно не похожий на случайный. Можно перемешать их и повторить опыт – рисунок снова воспроизведется. Каким он будет, зависит от формы магнита, который мы используем: у прямоугольного – один рисунок, у кольцеобразного – другой.

Опыт, с опилками

В любом случае частицы выстроятся вдоль некоторых линий, которые называют силовыми линиями. Магнитное поле Земли примерно такое же, как если бы в центре планеты находился мощный прямоугольный магнит, расположенный под небольшим углом к оси ее вращения (то есть именно таков рисунок силовых линий ее магнитного поля).

У магнита любой формы есть два разных конца, которые называют полюсами. Если мы сдвигаем магниты одинаковыми полюсами, они отталкиваются один от другого, а если разными – они притягиваются. Магнитные полюса, так же как географические полюса Земли, называют северным и южным. Поскольку Земля – магнит, у нее тоже есть магнитные полюса. И в современную эпоху магнитные полюса планеты располагаются недалеко от географических. Их координаты 77°с.ш., 102°з.д. и 65°ю.ш., 139°в.д. И магнитная стрелка компаса показывает именно на них, а не на географические полюса.

Мы сказали «в современную эпоху», и это важно, потому что магнитные полюса умеют мигрировать, перемещаться (указанные координаты относятся к 1985 году). Миграции полюсов обычно невелики, но время от времени – не особенно часто (раз в несколько миллионов лет) – они меняются местами.

Как об этом узнали? Когда застывают изверженные вулканом расплавленные горные породы, содержащие вещества, обладающие магнитными свойствами – железо или никель, то частички минералов, содержащих эти элементы, ориентируются в пространстве подобно маленьким стрелкам компаса. Порода застывает, и частички уже не могут изменить свою ориентацию. Исследуя такие частицы, геологи установили, что, во–первых, магнитное поле Земли существовало уже 3,5 миллиарда лет назад, а во–вторых, что за эти годы оно много раз меняло свою полярность на противоположную.

То, что магнитные и географические полюса в наше время располагаются близко друг от друга – замечательно. Компас очень простой прибор, и уже в древности им научились пользоваться для определения направлений. Но вот вблизи полюсов им пользоваться нельзя – ведь он показывает не на географические север и юг, и чем ближе мы к географическим полюсам, тем больше будет ошибка магнитного компаса. А если мы окажемся на линии, проходящей через географический и магнитный полюса между тем и другим, то компас вообще начнет показывать север (или юг) в противоположном от истинного направлении.

Полярные сияния

С магнитными полюсами Земли связаны не только поведение стрелки компаса, но и полярные сияния – оптические явления в верхних слоях атмосферы, свечение разреженного воздуха на высотах от 60 до 1.000 километров красного, желтого, зеленого и других цветов. Полярные сияния имеют вид дуг, лучей, корон, занавесей и наблюдаются в высоких широтах обоих полушарий (причем на всех долготах, хотя и с разной интенсивностью). Длятся они от нескольких минут до нескольких суток и возникают в любое время года, но видны – подобно звездам – только на ночном небосводе. Иногда – очень редко – они видны не только в приполярных, но даже и в тропических районах Земли.

Мрак полярной ночи ослабляется ими настолько, что порой становится светло,как при полной луне. Как уже было сказано, иногда при полярном сиянии можно даже читать.

Полярные сияния

Возникает оно при взаимодействии космических частиц и магнитного поля Земли. Потоки этих частиц, подобно металлическим частицам на листе, выстраиваются между полюсами в соответствии с расположением силовых линий магнитного поля, и их сгущения приходятся на приполярные районы. Как маленькие снаряды, эти частицы ударяют по частицам газов, составляющих земную атмосферу и заставляют их светиться.

Конечно, о природе сияний люди узнали совсем недавно – о космических и подобных им частицах ничего не было известно еще в первой трети XX века.

А до того они давали пищу многочисленным легендам. В Европе в средние века их считали предвестниками эпидемий чумы; впрочем, чума в те годы обрушивалась на европейцев так часто, что ее предвестниками люди ' склонны были считать едва ли не все, что угодно, например появление кометы.

Племенам северных германцев сияния представлялись щитами валькирий, а австралийским аборигенам – танцами богов. На Цейлоне их воспринимали как послания Будды. А некоторые эскимосские племена считали, что это души умерших перебрасываются черепом моржа.

Влияют ли полярные сияния на нашу жизнь как–нибудь еще, кроме как украшая ее (или пугая нас)? Если да, то мы об этом . пока ничего не знаем. Но то, что они красивы – это несомненно.

Луна

А Луна здесь при чем? Что до нее Арктике или Антарктике? Какая между ними может быть связь?

Луна – единственный спутник Земли. Диаметр ее чуть меньше трех с половиной тысяч километров. Вращается она вокруг Земли на расстоянии около 400 тысяч километров.

При этом скорости и направления ее вращения вокруг оси и вокруг планеты одинаковы, и поэтому она повернута к Земле всегда одной и той же стороной.

С вращением Земли вокруг Солнца и Луны вокруг Земли связано образование приливной волны. Между Землей, Солнцем и Луной существуют силы взаимного притяжения. На земных материках влияние этих сил почти не заметно (например, в окрестностях Москвы они приподнимают поверхность приблизительно на 40 см). Но в океане, где силы сцепления между частицами значительно меньше, они образуют мощные приливные волны. Эти волны представляют собой выступы на водной поверхности, перемещающиеся вслед за Луной и Солнцем. В зависимости от взаимного расположения всех трех небесных тел солнечные и лунные приливы могут складываться, или происходить в разное время, или гасить друг друга.

На стороне Земли, противоположной той, которая обращена к Луне или Солнцу, также возникают приливные волны. Причина их образования в том, что здесь притяжение Луны и Солнца минимально. И поэтому центробежные силы, «отгоняющие» воду от центра вращающейся планеты в стороны, здесь оказываются достаточно сильны для того, чтобы образовать « антиприлив ».

Между приливными волнами возникают области, откуда вода оттекает в приливные волны. Здесь – зоны отлива, то есть низкого стояния воды. Эти зоны, как и приливные волны, перемещаются по поверхности планеты.

Таким образом, силы притяжения Луны и Солнца формируют в океане Земли приливные волны.

Большая высота прилива характерна для Норвегии и ’ренландии (один – два метра), южной части Баренцева моря (до двух метров) и в особенности для Белого моря, где она достигает максимальной величины в Мезенской губе – десять метров. Далее на восток высота прилива быстро убывает, вдоль большей части сибирского и канадского побережий она меньше полуметра, но в море Баффина – уже три – пять метров, в Гудзоновом заливе – от полуметра на восточном до четырех с половиной метров на западном берегу. Наибольшая высота прилива в арктических водах отмечена на южном побережье Баффиновой Земли (11–12 м).?????Приливы и отливы вместе со сгонами и нагонами (так называют ветры, дующие в сторону океана или, наоборот, материка; эффект таких ветров очень похож на действие приливов и отливов) формируют особый тип берегов. Его называют ваттовым (от голландского wadden – прибрежные отмели). Здесь обычны то затопляемые, то осушаемые низменные прибрежные полосы морского дна (осушки). Они часты в Арктике, где много пологих берегов, на которых накапливаются ил и мелкий песок. Осушки растут в высоту и ширину до тех пор, пока не окажутся практически незаливаемыми. На севере России их часто называют лайдами. Встречаются они на побережье Белого и Карского морей.

Приливы и отливы

В Антарктике, с обычными для нее ледяными берегами, приливы и отливы (высота их невелика; в море Дэвиса, например, по наблюдениям Второй антарктической экспедиции, она составляет 1–2 метра) способствуют обламыванию краев ледников, спустившихся в море, – образованию айсбергов.

Ледники

Наверное, льды – это самое важное, что роднит Арктику с Антарктикой. Можно не обратить внимания на полярные дни и ночи – для этого надо пробыть в приполярье достаточно долго. Можно не увидеть полярных сияний или обитателей здешних мест. Но миновать льды, стерегущие подступы к обеим полярным областям Земли, – нельзя. Они встретят вас, хотите вы того или нет. Поэтому о них – наш следующий раздел.

Мы живем в необычно теплую для нашей планеты эпоху. Однако во многих районах Земли находят крупные валуны из горных пород, совершенно не похожих на местные (их и называют – эрратические, от латинского erraticus – блуждающие), а также большие массы рыхлых (то есть не успевших сцементироваться, а значит – довольно молодых) пород, имеющих несколько особенностей. Они состоят из смеси глины с более крупными частицами и с камнями, размеры которых достигают зачастую нескольких метров. При этом они не могут быть отложениями рек: когда река переносит обломки горных пород с места на место, поток воды имеет разную скорость и силу в разных местах и поэтому сортирует переносимый материал. Там, где течение было мощным, накапливаются самые крупные обломки, там, где оно было слабым – мелкие (глинистые) частицы.

Не могут они быть и отложениями ветров: не бывает (к счастью!) на Земле ветра, переносящего многотонные камни на тысячи километров. Больше всего они оказались похожими на ледниковые отложения – морены. Однако, откуда взяться морене, например, в Подмосковье ?

Лет двести назад ответ на этот вопрос был таким – это отложения Всемирного потопа. Но еще в XVI веке Леонардо да Винчи понял, что не все формы рельефа можно истолковать с позиций Библии. А с конца XVIII века, начиная с трудов Джеймса Геттона, все больше сторонников приобретала теория о временах, когда ледники распространялись далеко от полярных районов – великих оледенениях, или ледниковых периодах. Сегодня эта теория доказана многочисленными наблюдениями и исследованиями в разных концах планеты, и спорить остается лишь о количестве оледенений, их длительности и причинах, но не о самом их существовании.

Леонардо да Винчи

Всего лишь 18 тысяч лет назад большая часть Северного полушария была покрыта льдом: огромные материковые ледниковые покровы Северной Америки, Скандинавии и Западной Сибири распространялись в умеренные широты, а в горах небольшие ледники существовали даже в тропиках (не на таких гиган тах, как Килиманджаро, где ледники есть и сейчас, а на невысоких горных массивах). Гренландский и Антарктический ледяные покровы, сохранившиеся до настоящего времени, имели большую толщину (а она и сейчас составляет несколько километров!) и занимали гораздо большую площадь. В те времена ледниковый лед покрывал почти треть суши земного шара. Влияние похолодания выходило далеко за пределы ледников: климат резко отличался от современного, а температуры морских вод были гораздо ниже.

Площадь вечной (правильнее, конечно, говорить многолетней) мерзлоты расширялась, а плавучие льды занимали около половины площади Мирового океана. Если бы Землю в это время посетили разумные существа, она наверняка получила бы имя «Ледяной планеты». Такая география была свойственна Земле по крайней мере четырежды только за последний – четвертичный – период ее существования (а некоторые исследователи насчитывают до семнадцати оледенений за последние 2 миллиона лет).

При этом последняя ледниковая эпоха была не самой грандиозной: около 100 тысяч лет назад лед сковывал до 45 миллионов квадратных километров суши.

География, подобная современной, оказывается для нашей планеты сугубо временным состоянием. Ведь оледенения продолжались примерно по 100 тысяч лет каждое, а потепления – менее 20 тысяч лет. Даже в настоящее время, довольно теплое, ледники занимают около 15 миллионов квадратных километров, больше чем десятую часть суши. Вечная мерзлота широким поясом протягивается через Северную Америку и Евразию.

В Северном Ледовитом океане зимой льдом покрыты около 12 миллионов квадратных километров, а в океанах Южного полушария – больше 20 миллионов квадратных километров.