География для топографических кретинов

Террасы и пойма

Относительно малые реки, впадающие в более крупные, называются притоками. Река со всеми ее притоками составляет речную систему, название которой дается по названию главной реки. А территория, с которой река со всеми ее притоками собирает воду, называется бассейном реки.

Не надо путать речную систему с бассейном реки, потому что это совершенно разные понятия. Система представляет собой совокупность рек, а бассейн – участок суши, на котором эта совокупность рек расположена.

Соотвтественно, совокупность бассейнов всех рек, впадающих в океан, образует бассейн океана. Существуют также бассейны внутреннего стока или бессточные бассейны – территории материков, с поверхности которых вода в океан не стекает. Бссейны внутреннего стока характерны для внутренних частей материков, которые отгорожены от океанов горными системами. Самым крупным бассейном внутреннего стока на нашей планете является бассейн реки Волги, впадающей в изолированное Каспийское море – крупнейший на Земле замкнутый водоем, представляющий собой огромное бессточное озеро.

Все реки получают питание – поступление воды из каких либо источников, без постоянного питания река существовать не может. В зависимости от источника, питание рек бывает дождевым, снеговым, ледниковым, подземным (грунтовым) и смешанным.

Создает реку подземное питание. Именно оно обеспечивает постоянство стока реки в течение года. Все остальные типы питания являются дополниельными, поддерживающими.

Характер питания рек в первую очередь определяется климатическими условиями.

Дождевое питание характерно для рек экваториальных и тропических областей, где никогда не выпадает снег. В областях с холодным климатом большое значение для питания рек имеют талые снеговые воды. В умеренных широтах питание рек бывает смешанным – в теплое время года реки питаются дождевыми водами, а в холодное – талыми. Реки, берущие начало в высокогорных ледниках, получают воду от таяния ледников…

Чаще всего питание реки является смешанным, когда река получает воду из разных источников. Характер питания рек может изменяться в зависимости от сезона. Так, например, в умеренных широтах зимой река в основном может питаться только подземными водами, весной к подземным водам добавляются талые снеговые, которые в этот период становятся основным источником питания, а летом река питается подземными и дождевыми водами.

Типы питания рек

Характер питания определяет режим реки – периодические изменения состояния реки, обусловленные климатическими условиями и прочими физико-географическими свойствами ее бассейна. Режим реки зависит от питания и потому он в первую очередь определяется климатом. Изменение режима реки выражается в колебаниях уровня воды, ее температуры, скорости течения, количества переносимых потоком наносов, а также расхода воды.[17]

Различают следующие фазы режима рек:

– половодье – продолжительный по времени высокий уровень воды в русле, который наблюдается ежегодно в определенный сезон;

– межень – продолжительный по времени низкий уровень воды в русле, который наблюдается ежегодно в определенный сезон;

– ледостав – период наличия неподвижного ледяного покрова;

– ледоход – время движения льдин по рекам.

От половодья следует отличать паводок – внережимный, то есть случайный и кратковременный подъем уровня воды в реке, вызванный интенсивным таянием снегов или ливневыми дождями. Половодье – регулярное и предсказуемое явление, а паводок – явление случайное.

Во время половодий и паводков реки могут выходить из берегов и затапливать прилегающие территории. В зависимости от величины подъема уровня воды это явление может называться разливом реки, если подъем умеренный, не сильно осложняющий жизнь людей, живущих на этой территории, или наводнением, когда подъем сильно выражен и приобретает характер природной катастрофы.

Режим рек может быть естественным и зарегулированным. Зарегулированный режим характерен для рек, на которых есть какие-либо гидротехнические сооружения – водохранилища, гидроэлектростанции. Зарегулированный режим отличается от естественного режима меньшими колебаниями уровня и расхода воды. При зарегулированном режиме расход воды в паводки уменьшается, а в межень увеличивается. Зарегулированный режим также может наблюдаться у рек, вытекающих из озер или протекающих через озера. Озера уменьшают, «сглаживают», сезонные колебания уровня и расхода воды, они накапливают воду в паводок и отдают ее в межень.

Обратите внимание на то, что у разных рек, в зависимости от климатических условий и характера их питания, половодье и межень могут приходиться на разные времена года. Так, например, в реках, для которых характерно ледниковое питание, половодье наблюдается летом, во время таяния ледников, а межень – зимой. В средиземноморском же климате, отличающимся преобладанием осадков зимнего периода над летними, половодье приходится на зиму, а межень – на лето. В муссонном климате с летними дождями половодье наблюдается летом, а межень – зимой. В умеренно-континентальном климате, для которого характерны холодная зима и жаркое лето, наблюдается весеннее половодье, вызванное таянием снега, и две межени – летняя и зимняя, во время ледостава. А в морском климате и в экваториальном поясе, где атмосферные осадки выпадают постоянно, половодье наблюдается в течение всего года, иначе говоря, уровень реки здесь в течение всего года остается постоянным.

На многих крупных реках устраивают водохранилища – крупные искусственные водоемы, создающие запасы воды для хозяйственных нужд. Водохранилища накапливают воду, дают возможность регулировать уровень воды в реке, предотвращая тем самым наводнения, облегчают судоходство и позволяют создавать дополнительные зоны отдыха. Но в то же время строительство водохранилищ существенно изменяет ландшафт речных долин и естественный режим реки. Вокруг водохранилища происходит подъем грунтовых вод, который может приводить к заболачиванию земель, изменение естественного режима вызывает гибель рыб и прочих обитателей рек, нарушается естественный процесс образования поймы… Как говорится, если в чем-то выиграл, то в чем-то непременно проиграешь. Перед строительством водохранилищ тщательно оцениваются возможные отрицательные последствия. И вообще любое вмешательство человека в природу должно проводиться только после оценки возможных последствий.

По сути водохранилища представляют собой искусственные озера. Озером называется скопление воды в естественном углублении суши, не связанное напрямую с океаном. При связи с океаном озеро становится морем. Однако крупнейшие озера, такие, например, как Каспийское или Мертвое, традиционно называются морями. Назвали когда-то и продолжают так называть.

По сравнению с реками, озера представляют собой водоемы замедленного водообмена. Озера питаются за счет атмосферных осадков, за счет стекающих в них рек и за счет подземных вод.

Питание озер

Углубление суши, занятое озерными водами, называют озерной котловиной.

По происхождению озерные котловины (и озера) делятся на:

– тектонические, которые образуются в разломах земной коры, имеют берега с крутыми склонами и большую глубину (озеро Байкал);

– вулканические или кратерные, образованные кратерами или остатками кратеров угасших вулканов (Курильское озеро на Камчатке);

– ледниковые, «пропаханные» древними ледниками (озера Кольского полуострова, Карелии и Финляндии);

– карстовые,[18] возникшие в местах провалов при растворении горных пород – гипса, мела, известняка – подземными водами (озеро Светлое в Чувашии);

– запрудными или завальными или плотинными, которые возникают в результате преграждения русла реки глыбами пород при обвалах, оползнем, лавовыми потоками (озеро Севан);

– старичными, образовавшимися в результате отделения участка реки от основного русла;

– лагунными, образовавшимися в результате отделения участка лагуны;

– искусственными (водохранилища, пруды).

По происхождению водной массы озера делятся на два типа – озера атмосферного происхождения, к которым относится большинство озер, и остаточные или реликтовые озера, в древности являвшиеся частью Мирового океана. К остаточным озерам относятся наиболее крупные, такие, как Каспийское море или Мертвое море.

Бессточными называются озера из которых не вытекает ни одна река. Из сточных озер реки вытекают. Вода в бессточныех озерах, как правило, содержит больше минеральных веществ и потому может быть соленой на вкус. В зависимости от степени солености воды озера делятся на пресные (большинство озер) и соленые (Мертвое море, Каспийское море, озеро Баскунчак). Большинство остаточных озер, таких, например, как Каспийское море, являеются солеными. Но это не означает, что солеными могут быть только остаточные озера. Соленость воды в озере зависит от климата, от наличия стока и от солености питающих вод. Озеро может засолиться, то есть стать соленым при питании солеными подземными водами.

Если из озера вытекают реки, то водообмен в нем происходит быстро и вода остается пресной. А вот останется ли вода пресной в бессточном озере или же станет соленой, зависит от климата. Соленость повышается в жарком сухом климате, поскольку там интенсивнее происходит испарение воды. Во влажном климате при минимальном испарении воды и частом, обильном выпадении осадков, вода в бессточном озере останется пресной.

Озера оказывают влияние на климат прилегающей территории. Испарение воды увеличивает влажность воздуха, а способность воды накапливать и отдавать тепло смягчает суточные температурные колебания. Выше было сказано о том, что озера регулируют сток вытекающих из них рек.

Подобно рекам, озера используются как источники пресной воды, в качестве водных путей сообщения, а также для рыболовства и отдыха. Только гидроэлектростанций на озерах не строят, потому что там нет мощного потока воды, служащего источником энергии.

Как уже было сказано, озера представляют собой водоемы замедленного водообмена, а замедленный водообмен приводит к зарастанию озер водной растительнсотью. Зарастание озера может превратить озеро в болото. Если уж говорить по существу, то любое озеро рано или поздно становится болотом. Принципиальная разница между озером и болотом заключается в том, что озеро представляет собой водоем, а болото – избыточно увлажняемый участок суши.

Болота могут образовываться не только вследствие зарастания озер, но и вследствие заболачивания суши. Заболачивание вызывается застоем атмосферных осадков на поверхности земли в условиях высокой влажности климата, а также подтоплением поверхности водами различного происхождения – подземными, речными или морскими.

Для того, чтобы участок суши назывался болотом, на нем должен иметься слой трофа толщиной свыше 30 сантиметров. Торф – это рыхлая осадочная порода органического происхождения, состоящая из неполностью разложившихся растительных остатков (полному их разложению препятствуют влажные условия). По составу торф делят на древесный, травяной, моховый и смешанный.

Схема зарастания озера и превращения его в болото

Если толщина слоя торфа на избыточно увлажненной поверхности меньше 30 сантиметров, то такой участок называют не болотом, а заболоченной землей.

Болото должно регулярно получать воду, иначе со временем оно высохнет. По характеру питания болота делятся на низинные и верховые. Низинные болота питаются грунтовыми или речными водами, а верховые болота – атмосферными осадками. Для низинных болот, богатых минеральными солями, содержащихся в грунтовых и речных водах, характерен более богатый растительный мир, чем для верховых.

Низинные и верховые болота представляют собой две стадии естественного развития болот. Низинное болото через промежуточный этап переходного болота, питающегося как грунтовыми, так и атмосферными водами, со временем превращается в верховое. «Все суше, и суше, и суше, и все ближе к суше», таков принцип существования болот.

На береговых отмелях, которые периодически затапливаются морем, возникают приморские болота. Эти болота имеют своеобразную растительность, приспособленную к питанию соленой водой.

Распространение болот на планете зависит от климатических и природных условий. Наибольшее количество болот сосредоточено в лесной зоне умеренного климатического пояса и в зоне тундры, где большое количество атмоферных осадков сочетается с небольшой испаряемостью, слабой водопроницаемостью грунтов и равнинностью (отсутствие условий для естественного стока воды способствует заболачиванию). Самым большим болотом на планете является пойма реки Амазонки, затапливаемая ежегодно во время сезона дождей, когда уровень воды в реке поднимается на 15 метров.

С хозяйственной точки зрения болота представляют интерес как источник торфа, используемого в качестве топлива и удобрения. Природное же значение болот очень широко. Болота играют важную роль в образовании истоков рек, служат естественными фильтрами воды, являются средой обитания редких видов животных и растений.

Если географы просто изучают болота, не испытывая к ним никаких чувств, то палеонтологи, изучающие жизнь в древнейшие времена, болота просто обожают. Правда, не все, а только те, возраст которых превышает 10 000 – 12 000 лет. Дело в том, что кислая болотная среда, образующаяся вследствие разложения растительных веществ, неблагоприятна для жизнедеятельности бактерий и прочих микроорганизмов.[19] Вода в болотах имеет низкую температуру и содержит скудное количество кислорода. Это тоже ограничивает рост и размножение микроорганизмов. В результате, живые организмы, попавшие в болото (то есть – утонувшие в нем), сохраняются тысячелетиями в практически в первозданном виде. Отсутствие микробов уберегает тела от разложения, а ряд содержащихся в болотах веществ оказывает дубильное действие. Бери да изучай!

Если вы подумали, что на этом знакомство с гидросферой закончилось, то ошиблись. На очереди – подземные воды.

Подземными водами называются воды, содержащиеся в верхней части земной коры до глубины 15 километров. Подземные воды образуются на разных глубинах в результате просачивания и скопления атмосферных осадков. Ближе к оземной поверхности находятся почвенные воды, принимающие участие в образовании почв – тонкого поверхностного слоя земной коры, обладающего естественным плодородием.

Подземные воды, находящиеся вблизи вулканических очагов, нередко оказываются горячими. Горячие источники, периодически выбрасывающие фонтаны горячей воды и пара, называются гейзерами.

Гейзер представляет собой разновидность источника – естественного выхода подземных вод на земную поверхность. Если горячие источники называются гейзерами, то холодные – родниками.

Гейзер

Подземные воды могут находиться где-то там внутри во всех трех агрегатных состояниях – в жидком виде, в виде льда, в виде пара. Для их накопления необходимы два условия – наличие атмосферных осадков и слои водопроницаемых горных пород (галечник, песок, гравий), ниже которого должны лежать водонепроницаемые породы (гранит, базальт, мрамор, глины), не дающие воде возможность уйти на большие глубины. Просачиваясь сквозь горные породы, вода постепенно очищается от примесей, поэтому чем глубже находятся подземные воды, тем они чище. Большинство подземных вод находится в медленном непрерывном движении, обусловленном тремя факторами – силой тяжести, разницей давления и разницей температур. Благодаря этому движению, подземные воды взаимодействуют с поверхностными, стекая в реки, озера и болота. Получается круговорот – поверхностные воды питают собою подземные, а те, в свою очередь, питают поверхностные воды. Как источник питания подземные воды приобретают особую ценность в в засуху, когда поверхностные воды интенсивно испаряются.

По происхождению подземные воды делятся на атмосферные, ювенильные и остаточные. Атмосферные подземные воды образуются за счет просачивания атмосферных осадков. Просачивание осадков – основной способ образования пресных подземных вод. Ювенильные или первородные подземные воды образуются в недрах Земли посредством конденсации выделившихся из магмы паров, эти воды можно считать первозданными. Остаточные или реликтовые подземные воды образуются во время накопления отложений на морском дне и являются солеными.

По условиям залегания подземные воды разделяют на почвенные, грунтовые и межпластовые.

Почвенные воды входят в состав плодородного слоя почвы. Они обеспечивают формирование растительного покрова нашей планеты. Почвенные воды связаны с грунтами физически и химически, поэтому не могут использоваться человеком. Но их и не нужно использовать, забирать из почвы, ведь наличие влаги является обязательным и необходимым условием плодородия почв.

Грунтовые воды лежат глубже почвенных – они скапливаются над ближайшим к земной поверхности водоупорным слоем. Грунтовые воды не связаны с грунтом, но использовать их для питья нежелательно, потому что они нередко бывают загрязненными. Не такую уж хорошую очистку они прошли, чтобы можно было бы их пить. Но использовать грунтовые воды для хозяйственных нужд, например, – для полива растений или же в промышленности, можно без проблем. В сухих районах нашей планеты грунтовые воды залегают на большой глубине, а в районах с повышенной влажностью они находятся очень близко к земной поверхности и потому их извлечение не представляет большой сложности.

Источником питьевого водоснабжения являются межпластовые воды, лежащие ниже грунтовых вод между двумя водонепроницаемыми слоями. Если глубина залегания грунтовых вод находится в пределах от пяти до пятидесяти метров, то межпластовые воды залегают на глубинах от ста до трехсот метров. Просачиваясь глубже, то есть – проходя через большее количество фильтров, в роли которых выступают горные породы, вода становится пригодной для питья. Важна деталь – в отличие от грунтовых вод, полностью участвующих в водообмене с земной поверхностью, многие межпластовые воды являются изолированными, сохранившимися с древних времен.

Если межпластовые воды обладают напором, возникшим в результате гидростатического давления,[20] то их называют артезианскими водами. Артезианские воды – главный источник питьевого водоснабжения. Их удобнее использовать, чем межпластовые воды, не обладающие напором, поскольку артезианские воды выходят из скважины на поверхность без подкачки насосом.

Артезианские воды залегают в отрицательных, то есть в вогнутых геологических структурах. Вышестоящие слои воды давят на нижестоящие, создавая напор. Обособленное скопление артезианских вод называется артезианским бассейном. Наиболее крупным артезианским бассейном в России и на всей планете является расположенный на территории Западно-Сибирской равнины Западно-Сибирский артезианский бассейн, площадь которого составляет около свыше 3 000 000 км2.

По солености подземные воды делятся на пресные воды, в которых содержание растворенных солей не превышает 1 грамма на литр, и соленые воды, в которых концентрация солей выше 1 грамма на литр. Принято отдельно выделять минеральные воды, имеющие повышенное содержание биологически активных компонентов и используемые в лечебных целях. Лечебные свойства – дело хорошее, но хозяйственное значение подземных вод в первую очередь заключается в том, что они служат для нас основным источником водоснабжения.

На нашей планете есть большой запас воды, «законсервированной» в ледниках. Ледниками называется вода атмосферного происхождения, превратившаяся в лед. Крупнейшие площади оледенения расположены в полярных широтах и высокогорьях. Ледники образуются выше так называемой снеговой линии – условной линии, соединяющей высоты, выше которых лед и снег не тает полностью за год. Для образования ледников снега должно выпадать больше, чем успевает растаять. Снеговая линия на полюсах расположена на уровне моря, а по мере удаления от полюсов она поднимается, достигая максимума в 5000 – 5500 метров в субтропиках и немного снижаясь над экватором.

Обратите внимание на то обстоятельство, что ледники отличаются от льда, образующегося при замерзании воды в водоемах. Ледники возникают в результате многолетнего преобразования скопившегося снега, а не в результате прямого замерзания воды. Уплотняясь, пропитываясь талыми водами и промерзая, снег сначала преобразуется в фирн – зернистый снег, а затем фирн преобразуется в лед. В теле ледника выделяют две зоны – зону питания или фирновый бассейн и зону стока или язык ледника. Зона питания ледника – это область накопления снега, которая всегда-всегда-всегда находится выше снеговой линии. Зона стока, находящаяся под зоной питания, представляет собой область движения и таяния ледника, спускающуюся ниже снеговой линии.

Главной особенностью ледников является их постоянное движение под действием силы тяжести. Скорость этого движения может достигать нескольких сотен метров в год, но обычно она исчисляется в метрах или в десятках метров. Движение ледников замедляется или ускоряется в зависимости от количества осадков, температуры воздуха, характера рельефа.

Современные ледники покрывают площадь свыше 16 000 000 км2, что составляет около 11 % суши. В ледниках сосредоточено более 25 000 000 км3 льда. Это почти 2/3 объема всех пресных вод на нашей планете. Если бы все ледники на нашей планете растаяли, то уровень Мирового океана поднялся бы почти на 70 метров!

Различают два основных типа ледников: горные и материковые или покровные.

Горные ледники образуются на вершинах гор, откуда движутся вниз по склонам под действием силы тяжести. Их течение можно сравнить с течением рек. Толщина горных ледников достигает 200 – 300 метров, но иногда может доходить до 1000 метров и выше (примером может служить ледник Федченко на Памире). Крупнейшие по площади горные ледники находятся на Аляске. Длина ледника Беринга в горах Чугач составляет 203 километра, а площадь – 5800 км2. Ледник Хаббард в горах Святого Ильи короче, но гораздо шире. Его длина составляет 115 километров, а площадь – 20 000 км2.

При своем движении ледники, подобно огромным плугам, вспахивают земную поверхность, изменяя ее рельеф. В частности, при такой «вспашке» образуются котлованы озер.

Материковые ледники покрывают земную поверхность вне зависимости от форм рельефа в виде ледяных шапок и щитов. Поэтому они также могут называться и щитовыми ледниками. Зона питания материковых ледников находится в центре ледника, где отмечается наибольшая толщина. Материковые ледники гораздо толще горных. В Антарктиде их толщина может доходить до 4500 метров. Четыре с половиной километра ледника, каково?!

Если ледовая поверхность горных ледников повторяет рельеф нижележащей суши, то ледовая поверхность материковых ледников от рельефа суши не зависит. Она всегда гладкая и куполообразная, потому что материковые ледники движутся радиально, растекаясь от центра к краям. Благодаря своей огромной толщине, движущиеся покровы материкового льда обладают огромной мощностью и в ходе своего движения производят большую разрушительную работу.

Материковый ледник

От края материковых ледников постоянно откалываются огромные глыбы льда, называемые айсбергами. Да, айсберг – это часть материкового ледника, а не замерзшая океанская вода, как думают некоторые. Айсберги плавают в океане, создавая большую опасность для судоходства. В 1912 году от столкновения с айсбергом в Атлантическом океане затонул пароход «Титаник», совершавший свой первый рейс по трансатлантическому маршруту из Саутгемптона в Нью-Йорк. Надо сказать, что в Северном полушарии айсберги создают гораздо большую опасность для судоходства, чем в Южном, поскольку из-за особенности северных океанских течений они спускаются к более низким широтам, в которых пролегает много судоходных маршрутов.

По цвету айсберга можно определить его возраст. «Новорожденный», то есть только что отколовшийся айсберг, имеет чистый белый цвет, обусловленный высоким содержанием воздуха в поверхностном слое льда. Со временем воздух замещается водой (в океане иначе и быть не может), в результате чего айсберг приобретает голубой оттенок.

Ледники имеют важное значение как природные хранилища пресной воды. Приятно сознавать, что у нас есть такой большой запас воды, не так ли?

И еще о ледниках – о подземных. На нашей планете существуют районы многолетней или вечной мерзлоты, в которых температура верхней части земной коры долгое время (от нескольких лет до тысячелетий) не поднимается выше 0 °C. Глубина многолетней мерзлоты может превышать 1 000 метров. В зоне многолетней мерзлоты грунтовые воды находятся в виде льда. Смешиваясь с частицами горных пород, они образуют так называемый ледяной цемент или лед-цемент. Слово «цемент» употребляется не случайно, а потому что лед цементирует грунтовые частицы, соединяет их в монолит.

Многлетняя мерзлота шире всего распространена на территории России, где ее общая площадь составляет около 11 миллионов км2, то есть простирается почти на 2/3 территории страны. А вот Австралия представляет собой единственный материк, на котором многолетняя мерзлота полностью отсутствует. В Африке наличие многолетней мерзлоты предполагается в высокогорных районах, находящихся выше 5800 метров над уровнем Мирового океана.

Глава третья. Воздух и его давление

«Изученные свойства стратосферы, уже открывают широчайшие горизонты для практического использования в будущем.

Стратосфера – это дорога, ведущая к победе над врагом.

Это трасса сверхбыстроходного транспорта. Это еще нетронутые залежи энергии, нетронутый сундук сокровищ.

Вот почему ученые всего мира, в том числе и наши советские, с такой настойчивостью штурмуют ее, не щадя своей жизни. Потери и жертвы не остановят нас, и стратосфера будет завоевана».