Катастрофы в природе: стихия воды. Голод, наводнения, потопы, сели, цунами. В трёх геосферах и трёх состояниях (Батыр Каррыев)

Несмотря на то, что составляющие воду водород и кислород являются самыми распространенными веществами вопрос её появления на Земле остаётся предметом научных дискуссий. Выдвинуты две основные гипотезы. По первой вода внеземного происхождения и занесена на планету миллиарды лет назад кометами или содержащими воду астероидами. По второй, основная часть воды земного происхождения или она изначально имелась в составе протопланетного диска.

Вначале Земля не имела водной и газовой оболочек, но в процессе разогрева за счет энергии гравитационного сжатия, распада радиоактивных элементов (урана, тория, калия-40) и других факторов выделились различные газы, водяные пары и вода. Они сформировали атмосферу и гидросферу планеты.

Мировой океан возник в результате разогрева водосодержащих минералов и горных пород в конце периода формирования Земли как планеты. Его вода заполнила впадины и низины на земной поверхности. Мировой океан существует примерно 3,8—4,2 миллиарда лет, а современным океанам и морям не больше двухсот миллионов лет.

Вода на Земле находится в непрерывном движении. Она течёт в реках, перемещается в морях, океанах, земных недрах, а в виде водяных паров переносится воздушными течениями в атмосфере.

Около 71% земной поверхности покрыты водяной оболочкой – гидросферой. На Мировой океан приходится 96,6% всей воды составляющей примерно 1338,5 миллионов кубических километров. Большая часть водных ресурсов на планете это солёная вода морей и океанов, а меньшая – пресная вода озер, рек и ледников, подземных вод и водяного пара в атмосфере.

Современный химический состав океанических вод формировался в результате взаимодействия с горными породами на протяжении многих миллионов лет. На их химический состав влияла и влияет также зародившаяся в нём около 3,5 миллиардов лет назад жизнь – флора и фауна.

Поскольку жидкая вода хороший растворитель то в ней содержатся, в той или иной пропорции, различные вещества. Из-за этого большая часть земной воды солёная, т.е. такая в которой содержание солей превышает 0,1%.

Пригодная для потребления человеком пресная вода составляет около трёх процентов от всей воды на Земле. Это ледники, линзы воды в земных недрах, вода в почве и болотах, пресные озера, речная вода, водяные пары и ледяные частицы в атмосфере. Предполагается, что большие запасы воды заключены в минерале брусит находящимся под земной поверхностью на глубине 400—600 километра.

Количество воды относительно размеров Земли (D – диаметр аппроксимирующий сферы) и процентное распределение воды.

В земных условиях вода способна находиться в газообразном, жидком и твёрдом состояниях. Её важнейшим свойством является высокая удельная теплоёмкость, позволяющая не только поглощать солнечное тепло, но и относительно долго его сохранять. Поэтому, накопив за лето тепло, океаны и моря зимой согревают атмосферу, а океанические течения переносят полученное в тропических широтах тепло на север, смягчая климат северных территорий. Движение воды перераспределяет тепло и выравнивает климат Земли до пригодных для существования человека пределов.

По сравнению с другими минералами у воды высокая скрытая теплота испарения и плавления. Большинство минералов при плавлении расширяются, становясь на единицу объёма легче, а при затвердении сжимаются. Вода ведёт себя иначе и если заморозить кубометр воды, то объём полученного льда увеличится на 9%. Это позволяет айсбергам плавать на поверхности воды и полностью промерзать зимой даже небольшим водоёмам.

Треть от всего баланса внешнего теплооборота планеты расходуется на фазовые превращения льда. Затраты тепла на ежегодное таяние накопленного за год льда и снега составляют около 0,2% от всего потока солнечной радиации поглощаемой земной поверхностью. При этом затраты тепла Мировым океаном на таяние айсбергов и разрушение ледяных образований соразмерны выносимым в него теплом всеми реками.

Уникальные свойства воды сделали возможным существование известной жизни на Земле. Так, морская вода, в каждом литре которой в среднем содержится около 35 граммов различных веществ, способна замерзать при отрицательной температуре воздуха, но аккумулированное водой за тёплое время года тепло не позволяет полностью промерзать морям и океанам. С другой стороны, для испарения даже небольшого объёма воды необходимо значительное количество тепла – примерно в пять раз больше чем для её закипания и это позволяет не пересыхать летом даже небольшим водоёмам и речкам.

Физические и химические свойства воды при поглощении и отдаче тепла, наряду с поверхностным натяжением и диффузией, запустили механизм глобального кругооборота воды на Земле. Он получил название гидрологического цикла состоящего из испарения воды, переноса её паров воздушными течениями – адвекции, их конденсации в атмосфере с последующим выпадением осадков и гравитационным переносом воды реками в пониженные участки рельефа. При этом под воздействием солнечной радиации с земной поверхности атмосферные осадки частично испаряются, частично просачиваются под неё – процесс инфильтрации, где образуют подземные воды, а затем вновь поднимаются к поверхности.

Испаряющаяся вода становится частью атмосферного воздуха. Основной объём испарений приходится на Мировой океан и намного меньший на сушу. Из-за неравномерного прогревания полярной и тропической зон, перепадов давления и вращения Земли воздух вовлечен в процесс атмосферной циркуляции. Внутри воздушных масс происходит также вертикальное перемещение – конвекция обусловленная нагреванием воздуха на контакте с более тёплой поверхностью океана или суши.

С высотой и оказываясь в зонах пониженных температур водяной пар, охлаждается и неспособен пребывать в газообразном состоянии. Его конденсат образует облака, из которых большая часть атмосферной влаги выпадает на земную поверхность в виде града, дождя и снега. Объём атмосферных осадков выпадающих за период в три тысячи лет эквивалентен всей воде в Мировом океане.

Наука, занимающаяся изучением взаимодействия воды с атмосферой и литосферой, протекающих в водной среде процессов получила название гидрологии. Это многофакторное направление, поскольку помимо исследования фундаментальных свойств воды оно нацелено на решение важных прикладных задач. От связанных с промышленностью и сельским хозяйством вопросов, до изучения образования морских течений и механизма формирования климата Земли.

Океаны и моря. В начале прошлого века русский учёный Юлий Михайлович Шокальский разработал современную концепцию Мирового океана. Он ввёл понятие «Мировой океан», считая Индийский, Атлантический, Северный Ледовитый и Тихий его частями. В 1953 году подобное разделение Мирового океана одобрено Международным гидрогеографическим бюро.

В 2000 году Международная гидрографическая организация приняла решение выделить из состава Атлантического, Индийского и Тихого пятый океан. Он окружает Антарктиду и получил название Южного или Антарктического. В его состав вошли южные части Атлантического, Индийского и Тихого океанов расположенные между побережьем Антарктиды и 60-й параллелью южной широты. Площадь нового океана определена в 20,327 миллиона квадратных километров. Наибольшей глубины в 8428 метра он достигает в Южно-Сандвичевском жёлобе.

Исторически большие акватории в океанах получили название морей. В свою очередь составляющие Мировой океаны это крупные водные провинции, расположенные среди материков, обладающие устойчивой системой циркуляции вод и другими специфическими особенностями.

Мировой океан играет определяющую роль в формировании климата Земли. Под действием солнечной радиации с его поверхности вода испаряется, переносится на континенты и выпадает в виде атмосферных осадков. Благодаря тепловой инерции водной массы крупные водоёмы смягчают климат прилегающих районов, и уменьшают диапазон годовых и сезонных колебаний метеорологических элементов.

В свою очередь, морские течения переносят нагретые или охлаждённые воды в другие широты и тем самым распределяют тепло и холод на планете. На направление течений в Мировом океане оказывает влияние вызванная вращением Земли т. н. сила Кориолиса. В Северном полушарии она отклоняет течения вправо, а в Южном – влево.

Мировой океан неоднороден по основным характеристикам – температуре и солёности как в плане так и глубинам. Это приводит к перемещениям огромных водных масс и возникновению эффекта Эль-Ниньо в Тихом океане, когда поверхностные воды в центральной и восточной его части становятся значительно более тёплыми, чем обычно. Тепловые аномалии влияют на погоду на всём земном шаре, сопровождаются засухами, наводнениями, тайфунами и ураганами.

Локализованные области водосбора каждого океана выделены различными цветами. С преимущественно с дождевым питанием не связанные с Мировым океаном бассейны отмечены чёрным цветом.

С геологической точки зрения современные моря это молодые образования. В близких к современным очертаниям они определились примерно 20—66 миллиона лет назад. Наиболее глубокие моря, такие как Средиземное – реликт древнего океана Тетис, сформировались в зонах крупных разломов земной коры. Меньшие по размеру моря возникли при затоплении окраинных частей материков водами Мирового океана.

Всего насчитывается 63 моря, не считая Аральского, Галилейского (озеро Кинерет в Израиле), Каспийского и Мёртвого морей. В Атлантическом океане насчитывается 16 морей, в Индийском и Северном Ледовитом по 11, а в Тихом океане их самое большое количество – 25. По традиции из-за больших размеров к морям относят Аральское и Каспийское моря-озёра являющиеся остатками древнего океана Тетис.

Реки. Это сформированные и питающиеся атмосферными осадками гравитационные водотоки. На всех материках, кроме Антарктиды, в горах и на равнинах, среди тундры и тайги, пустынь и тропических лесов текут реки, замыкая глобальный круговорот воды. Единовременно в них находится более двух тысяч кубокилометров пресной воды.

Основные определения и схемы формирование речного водостока.

Реки отличаются по площади водосбора, скорости течения и объёму переносимой воды. Об их водоносности судят по объёму воды, который река выносит со своего водосбора за год. Его называют годовым стоком и измеряют в кубических километрах. Общий водный сток рек в среднем оценивается в 39,5 тысячи кубокилометров за год. Это составляет около 36% расходной части водного баланса областей внешнего стока суши, но только 7,9% из него приходная часть водного баланса Мирового океана, а остальная часть поступающей в него воды это атмосферные осадки.

Вместе с водой реки переносят с суши в океан земное вещество из которого формируются толщи отложений, аллювиальные равнины, дельты, конусы выноса и поймы. Разность высот между истоком и устьем реки называется падением реки, а отношение падения реки или отдельных её участков к их длине именуются уклоном реки.

На земной поверхности реки распределены неравномерно. Протяженность шести самых крупных речных систем около семи тысяч километров и они расположены в экваториальном поясе. Самые крупные области речного стока в Мировой океан это Атлантическая с Северным Ледовитым океаном и Тихоокеанская с Индийским океаном.

Крупнейшие реки на Земле и площадь их бассейнов водосбора.

К Атлантической относятся крупнейшие реки планеты – Амазонка (6992 км), Енисей (3487 км), Маккензи (1738 км), Миссисипи (3734 км), Конго (4700 км), Лена (4472 км), Нигер (4180 км), Нил (6853 км), Ориноко (2140 км), Обь (3650 км), Парана (4880 км) и Св. Лаврентия (1197 км).

В Тихоокеанскую область входят реки Амур (2824 км), Брахмапутра (2900 км), Ганг (2525 км), Евфрат (2800 км), Инд (3180 км), Меконг (4350 км), Салуин (2400 км), Тигр (1850 км), Хуанхэ (5464 км), Шатт-эль-Араб (200 км) и Янцзы (6300 км).

Большинство рек отдают свои воды непосредственно океану или морям, а остальные впадают в замкнутые водоёмы – озёра не давая им пересохнуть. Реки Атрек (669 км), Волга (3530 км), Кура (1515 км), Терек (623 км), Урал (2428 км), Эмба (712 км) питают Каспийское море. Реки Амударья (2540 км) и Сырдарья (2212 км) обеспечивали существование пересыхающего сегодня Аральского моря.

Реки Аксу (316 км), Или (1439 км), Каратал (390 км) и Лепса (417 км) поддерживают жизнь озера Балхаш. Река Селенга (1024 км) и еще 336 больших и малых рек питают озеро Байкал в России. Африканские реки Логони (1000 км) и Шари (949 км) питают озеро Чад на южной окраине пустыни Сахары. Крупнейшее озеро Африки – Виктория даёт начало Нилу, а само вбирает сток многочисленных малых африканских рек.

Озёра. Это не имеющие прямого сообщения с Мировым океаном крупные водоёмы естественного происхождения. Они разнятся между собой по глубине, величине площади водного зеркала, строению озерной котловины и высоте расположения относительно уровня океана.

Крупнейшие озёра на Земле.

Насчитывается более ста миллионов озёр, а их общая площадь составляет около четырёх процентов от всей земной поверхности. Если суммировать береговые линии имеющихся озёр, то их общая длина окажется в 250 раз больше протяжённости земного экватора. Суммарный объём воды в озёрах достигает около 176,4 тысячи кубокилометров.

Количество пресных и солёных вод, т.е. таких в которых на один литр приходится не менее одного грамма растворённых веществ, в озёрах примерно одинаково. Те из них, в которых солёность больше насыщенности солями океанических вод относятся к минеральным водоёмам.

Крупнейшими озёрами являются Каспийское бессточное озеро площадью 371 тысяч квадратных километров, Верхнее в Канаде (82,4 тыс. кв. км), Виктория в Африке (69,5 тыс. кв. км), Гурон (59,6 тыс. кв. км) и Мичиган (58 тыс. кв. км) в Северной Америке, Танганьика в Африке (32,9 тыс. кв. км), Байкал в России (31.5 тыс. кв. км), Большое Медвежье в Канаде (31 тыс. кв. км), Ньяса в Африке (30 тыс. кв. км) и Большое Невольничье в Канаде (28.9 тыс. кв. км).

Гейзеры и грязевые вулканы. Это геологические образования, периодически выбрасывающие фонтаны горячей воды и пара. Они могут быть различной формы – от небольших усечённых конусов с достаточно крутыми склонами до пологих низких куполов. Через них по каналам связанных с магматическими очагами извергается вода и пар. Выбрасываемая гейзером вода слабо минерализована. Её химический состав зависит от состава горных пород, через которые она проходит на пути к поверхности. Основная масса гейзерной воды атмосферного происхождения, но в ней может содержаться и вода магматической природы.

Схема строения грязевой сопки и области грязевого вулканизма на Земле.

Температура выбрасываемой воды достигает 80 градусов Цельсия. На глубине около двадцати метров от дневной поверхности её температура составляет около 126 градусов Цельсия. Здесь она находиться в перегретом состоянии и поэтому давление столба воды в 22 метра достаточно для сдерживания кипения. Но её состояние неустойчиво, поскольку от нижних слоев воды идёт передача тепла к верхним.

При закипании верхних слоёв нарушается установившееся равновесие и находящаяся под давлением вода моментально обращается в пар, образуя выброс вышележащей воды с паром. Поскольку передача более высокой температуры от нижних слоев к верхним зависит от конструкции гейзера, то они извергаются через различные промежутки времени.

Кратер грязевого вулкана на южном побережье Каспийского моря. Рост автора данной книги демонстрирует внушительные размеры этого геологического образования.

Действующие гейзеры обнаружены в различных регионах мира. В России на Камчатке в долине реки Гейзерной в 1941 году были обнаружены сотни пульсирующих источников и гейзеров. Самый большой гейзер Камчатки это Великан выбрасывающий фонтаны воды высотой в сорок метров и пара высотой в несколько сот метров. Гейзеры многочисленны в Исландии и США, Новой Зеландии и других странах.

В Исландии расположен один из самых активных гейзеров Строккур извергающийся через каждые 5—10 минут. В Йеллоустонском национальном парке США действуют гейзер Гигант каждые три дня выбрасывающий пар и воду на высоту до сорока метров. Другой гейзер парка – Старый Служака выбрасывает примерно каждый час воду и пар на высоту до 42-х метров. В Новой Зеландии действует гейзер Похуту периодически фонтанирующий на высоту в двадцать метров.

По своей природе гейзеры отличаются от других вулканических образований – т.н. грязевых вулканов. Последние представляют собой углубление – сальзу или конусообразное возвышение с кратером – грязевую сопку, из которой на поверхность извергаются грязевые массы, газы, вода и нефть. Самые крупные грязевые вулканы имеют диаметр до десяти километров и высоту до 700 метров.

Грязевые вулканы действуют на суше и под водой. В основном они приурочены к нефтегазоносным и вулканическим провинциям и часто являются фумаролами, проходящими сквозь слои глины и вулканического пепла. Грязевые вулканы связаны с зонами субдукции и орогенных поясов, с лавовыми вулканами, но в последнем случае также выделяют негорючие газы, включая гелий.

Известно около двух тысяч надводных и подводных грязевулканических образований на планете. Они располагаются в бассейнах Азовского, Каспийского и Чёрного морей, в Италии и Исландии, в Новой Зеландии и Америке. Учитывая незначительную изученность дна и прибрежных районов Мирового океана их, скорее всего, намного больше.

Грязевые выбросы на планете могут составлять в среднем за год более одного миллиона метрических тонн. Извергающийся материал содержит нагретую в земных недрах воду в смеси различными минеральными веществами и газами. Газовый состав в основном на 86% образован метаном и в меньшей пропорции двуокисью углерода и азота. Выбрасываемые материалы состоят из смеси взвешенных в воде мелких твердых частиц, солей, кислот и различных углеводородов. В выбросах может содержаться йод и бром.

Грязевые вулканические образования имеются в России. Они разбросаны по всему Таманскому полуострову. В городе Темрюке расположены грязевые вулканы Гнилая гора (Гефест) и Миска. У станицы Голубицкой действует одноимённый вулкан с лечебной грязью. На мысе Пёклы в пяти километрах от прибрежного поселка Кучугуры расположен одноименный грязевой вулкан. В 45 километрах от Темрюка находится самый крупный на территории Краснодарского края грязевой вулкан Шуго. Его диаметр достигает около 450 метров.

В Индии, Иране и Пакистане также имеются грязевые вулканы. В Белуджистане действует самый высокий в мире грязевой вулкан Баба Чандракуп (Baba Chandrakup). Есть грязевые вулканы на территории Грузии.

В Азербайджане и Туркменистане на побережье Каспийского моря действуют приуроченные к месторождениям нефти и газа многочисленные грязевые вулканы. Начиная с южной части побережья Каспийского моря, они образуют прерывистую цепь сопок от посёлка Эсенгулы в Туркменистане и заканчивающуюся на Челекене. Затем эта цепь уходит на шельфовую часть моря к Апшеронскому полуострову в Азербайджане.

Меняющий своё местоположение грязевой вулкан в Туркменистане получил название Чекишляр. В 2006 году он находился на морском дне в 150—200 метрах от берега, а спустя десять лет переместился на сушу. В его кратере образовалось озеро с водой охристо-зеленоватого оттенка. Склоны грязевого вулкана Геок-Патлаук покрыты глубокими каналами, по которым стекают ручьи загазованной и вспенённой грязи.

Действующий грязевой вулкана Кеймир имеет вид широкой воронки – сальзы диаметром около двухсот метров и крутыми бортами высотой около десяти метров. В районе Хазарского заповедника расположено несколько крупных вулканических сопок. Самая активная из них получила название Ак-Патлаук. В центре её главного купола находится кратерное озеро диаметром около двухсот метров.

На территории Азербайджана насчитывается более 350 грязевых вулканов приуроченных к нефтегазовым месторождениям. В районе Гобустана недалеко от столицы страны Баку расположено обширное поле грязевых вулканов. С 1810 года известно здесь о двухстах крупных извержениях сопровождавшихся взрывами и подземным гулом. При этом выбрасывались горючие газы и возникали огненные факела. Высота факела на вулкане Гарасу достигала почти километра.

Грязевые вулканы имеются на дне Каспийского моря. До восьми небольших островов Бакинского архипелага возникли благодаря деятельности подводных грязевых вулканов. Они найдены на Филиппинах, на территории Северной и Южной Америк. Множество грязевых вулканов действуют в Карибском бассейне в районе островов Тринидад и Тобаго и других районах планеты. На Аляске и Калифорнии их образование связано с магматическими процессами.

Грязевые вулканы и вулканчики часто возникают после землетрясений. Основной их причиной становится образование трещин и разломов облегчающих выход на поверхность грязевых масс и различных газов. Подобные явления наблюдались в эпицентральной зоне Ашхабадского землетрясения 1948 года и Бурунского землетрясения 1984 года в Туркменистане.

В зонах промерзлых грунтов при землетрясениях может происходить быстрое таяние льда с выбросом талой воды с песком на поверхность и образованием грязевых вулканчиков. Они возникали при Чуйском землетрясении в 2003 году и Олюторском землетрясении 2006 года в России. В последнем случае их высота составляла от нескольких десятков сантиметров до одного метра, а площадь достигала десяти квадратных метров.

Подобное событие произошло в 2006 году на рисовом поле в восточной части острова Ява. Здесь после землетрясения образовался грязевой вулкан Луси. В 2013 году появившийся после землетрясения в Пакистане грязевой вулкан сформировал небольшой островок в море недалеко от порта Гвадар. В 2016 году после серии ощутимых землетрясений в Италии около населенного пункта Санта-Виттория-ин-Матенано в итальянской провинции Фермо появился грязевой вулкан. В том же году землетрясение на Тайване привело к образованию на рисовом поле в уезде Хуалянь грязевых вулканов.

Гидротермы. Подводная вулканическая деятельность оказывает мощное влияние на состояние природной среды планеты. Она реализуется в гидротермальных отложениях, формировании теплового баланса и течений океанов, через их газообмен с атмосферой. Жизнь в приповерхностных водах, от которой зависит объем поглощаемых океаном парниковых газов, также поддерживается подводной вулканической деятельностью.

В 1949 году в Красном море были обнаружены выбросы аномально горячих рассолов. В 1960-х годах был предложен механизм, в котором им отводилась основная роль в образовании рудных гнёзд. Но только в 1977 году во время погружения батискафа «DSV-2 Alvin» удалось визуально наблюдать на морском дне выбросы перегретой воды возле Галапагосских островов. На глубине нескольких тысяч метров тогда были обнаружены гидротермы с фонтанами перегретой до 350—400 градусов по Цельсию воды. За тёмный цвет выделений их прозвали Чёрными курильщиками.

Обычно гидротермальные жерла располагаются около активных вулканических образований. Там, где формируется новая земная кора, на окраинах литосферных плит и в горячих точках. Они служат источниками высокоминерализованной воды выбрасываемой из земных глубин под давлением в сотни атмосфер. Под срединными хребтами земная мантия подходит наиболее близко к поверхности и по трещинам морская вода глубоко проникает в океаническую кору где нагревается. Внутреннее давление перегретой воды приводит к выбросу высокоминерализованных струй из трещин над магматическими камерами. Вокруг геотермальных жерл формируются твёрдые образования в виде башен высотой в десятки метров.

На планете обнаружено около двухсот районов сосредоточения Черных курильщиков. Они есть на дне Красного моря, в Атлантике, в районе Антарктиды и других местах. Благодаря гидротермам образованы различные месторождения полезных ископаемых – железа, золота, кобальта, меди и редкоземельных металлов. Суммарный вклад в тепловой баланс планеты подводных гидротермальных источников составляет около двадцати процентов от всего выделяемого геотермального тепла.

Многие экосистемы существуют во многом благодаря подводной вулканической деятельности. Вулканы создают гидротермальные струи с температурой воды нескольких сотен градусов, но из-за огромного давления она не превращается в пар. В них содержится большое количество растворенных химических веществ необходимых для живых существ.

В 2016 году исследования подводного аппарата «Pisces V» установили наличие богатого живого мира в районе подводного вулкана Кука у Гавайских островов. Здесь из глубин поднимаются потоки горячей воды с химическими веществами позволяющими несмотря на отсутствие солнечного света существовать обширным колониям микроорганизмов.

«Мы не знаем практически ничего о дне океана в этом месте. Все, что мы знаем, это то, что у каждого подводного вулкана есть собственная экосистема с неизвестными науке видами живых организмов. Мы не знаем, что это за организмы. Мы не знаем, что они могут рассказать нам». Питер Селигманн, 2016 год.

Химический анализ материалов, взятых со дна у подводного грязевого вулкана Чаморро в Тихом океане (около Марианской впадины), установил в них следы жизнедеятельности бактерий – углеводородов, липидов и аминокислот. Это указывает на возможность существования жизни на десять километров ниже дна Марианской впадины.

Подводная вулканическая деятельность не только внесла свой вклад в образование современного лика планеты, но и способствовала возникновению её биосферы. На вулканических островах возникли уникальные виды растений и животных.

Предполагается, что четыре миллиарда лет назад у подводных вулканов зародилась жизнь на Земле. В то время её поверхность подвергалась ударам метеоритов и комет, была раскалена и непригодна для возникновения кислородной жизни. Возможно у гидротерм обитал предполагаемый всеобщий предок LUCA (Last Universal Common Ancestor). Это был потребляющий водород в богатой минеральными веществами среде термальных источников микроб появившийся около четырёх миллиардов лет назад.

Есть предположение о существовании гидротермальных полей на Марсе. Гидротермы, возможно, есть на спутниках Юпитера – Европе и Сатурна – Энцеладе. По данным миссии «Cassini» обнаружено свидетельство о действии на Энцеладе аналогов земных гидротерм, что означает что около них может существовать микробная жизнь.

Если гидротермальные процессы на Энцеладе действительно происходят, то они являются источником образования обнаруженного миссией «Cassini» метана. Он возникает при реакции углекислого газа и водорода, которые являются составляющими метаногенеза.

Под землёй. Гравитационное поле, благодаря которому осуществляется ток рек, является основной рельефообразующей силой на планете. Ему она обязана своей формой, она определяет характер происходящих в её недрах, на поверхности, в морских глубинах и атмосфере процессов.

Слагающие земную поверхность породы неоднородны по составу и своим прочностным свойствам, что проявляется при воздействии на них воды. В сравнительно легко растворимых горных породах – гипсе, доломитах, известняках, каменной соли или мраморе она формирует подземные пустоты. Их протяженность составляет десятки километров, а глубина залегания достигает ста и более метров от дневной поверхности.

На юге Китая найдено огромное подземное озеро в пещере Тростниковой Флейты. На Филиппинах длина подземной реки в районе города Пуэрто-Принсеса на острове Палаван составляет около восьми километров. До того, как в 2007 году на полуострове Юкатан была обнаружена подземная река Сак-Актун, она считалась самой длинной подземной рекой в мире.

Образование Сак-Актун относят к моменту падения примерно 65 миллионов лет назад на полуостров Юкатан крупного метеорита. Заполнившая ударный кратер вода пробила в известняковых породах полуострова подземный сток. Общая протяженность выявленных ходов составляет 215 километров. Считается, что суммарная протяженность подземной системы ещё больше. Здесь же расположено большое подземное озеро Макан Че.

Пещеры в Чеддерском ущелье в Англии связаны между собой заполненными водой подземными ходами. Система подземных рек Чеддер Йео протекает в пещере Гуфа, расположенной на глубине 90 метров и простирается на расстояние более двух километров. В Уэльсе подземная река течёт в пещере Вуки-Хоул. Она была пробита в известняковой породе Мендипских холмов местной рекой Экс. Перед тем как попасть сюда её воды проходят по подземным каналам через другие пещеры – Свилдон Хоул и Сент Катберт Своллет.

Во Вьетнаме находится одна из самых больших на планете пещера Хан Сон Дунг с подземной рекой. Она в пять раз превышает размеры пещеры Фонг-Нха и больше знаменитой Оленьей пещеры в Малайзии. Протяженность Хан Сон Дунг около пяти километров при максимальной высоте свода в двести метров и ширине 150 метров. В Греции на острове Кефалония находится пещера Мелиссани с одноимённым озером. Купол над ним обрушился и сегодня сюда проникает солнечный свет.

В Ливане расположен грот Джеита с подземной рекой. Он находится в восемнадцати километрах от Бейрута в долине Нахра аль-Кальба и состоит из двух карстовых пещер общей протяжённостью девять километров. Этот самый крупный комплекс пещер на Ближнем Востоке расположен на высоте триста метров над уровнем моря. В Пермском крае России находится самая крупная в мире подводная гипсовая пещера Орда. Только её исследованная часть составляет 4,4 километра.

В Южно-Китайском море найдена карстовая воронка Лундуна (Драконья дыра) глубиной триста метров. Она находится у необитаемых Парасельских островов неподалёку от кораллового рифа Юнлэ. Считается, что именно в Лундуне персонаж шедевра китайской литературы «Путешествие на Запад» царь обезьян Сунь Укун получает волшебную дубинку.

На юго-западе Словении по дну Шкоцянских пещер на плато Крас протекает река с символическим названием Река. Она прорубила в карстовых породах пещеру протяженностью около шести километров. В некоторых местах её своды обвалились, образовав карстовые провалы Велика-Долина глубиной 165 метров и Мала-Долина – 120 метров. На дне Велика-Долины река уходит под землю и уже появляется на поверхности на территории Италии, пройдя под землей путь в 34 километра.

Недалеко от посёлка Бахарден в Туркменистане расположена карстовая пещера Ков-Ата (Коу-Ата) что в переводе с туркменского означает «Отец пещер». Длина пещеры составляет 230 метров, глубина от главного входа – 65 метров, а ширина достигает 50 метров, при максимальной высоте свода 26 метров. На дне пещеры находится питаемое минеральными источниками озеро. Его длина достигает 75 метров, ширина составляет 23 метра при максимальной глубине в 14 метров. Площадь поверхности озера около трех тысяч квадратных метров, а объём примерно 6,5 тысяч кубометров.

В США в штате Нью-Мексико обнаружена пещера Лечугилья образовавшаяся 250 миллионов лет назад. Она занимает шестое место в мире по протяжённости внутренних ходов и галерей с подземными озёрами. Суммарная длина всех разведанных ходов пещеры свыше двухсот километров и она является самой глубокой на территории континентальных Соединённых Штатов.

В Техасе находится другой уникальный подземный водоём Бассейн Гамильтона. Он возник из-за обрушения свода древней пещеры пробитой подземными водами. В штате Вирджиния находятся пещеры Люрей с озёрами пробитыми водой тысячи лет назад.

На Кавказе в горном массиве Арабика находится самая глубокая на Земле пещера Крубера. Её глубина достигает 2199 метров, а протяженность составляет шестнадцать километров. Ходы пещеры Лампрехтсофен в австрийской земле Зальцбург простираются на 38 километров. Она же является четвертой в мире по глубине в 1632 метра.

Все перечисленные пещеры своим возникновением обязаны карстовым породам, которые по сравнению с другими породами относительно быстро растворяются водой. Она пробивает себе дорогу под землёй за сотни и тысячи лет. В том случае если вес вышележащих слоёв породы превышает прочность удерживающих их над пустотой стен, происходят обрушения. На дневной поверхности образуются провалы именуемые сенотами. Это название пришло из языка индейцев майя и означает «колодец». Сеноты имеются на полуострове Юкатан в Мексике, на островах Карибского бассейна и многих других местах на планете.

При определённых условиях вода пробивает ходы в породах не относящихся к карстовым. Так в песчаниках и кварцитах столовых гор Южной Америки были открыты пещеры Абисмо Гай Коллет (671 метр) и Куэва Охос де Кристал протяжённостью в 16 километров. Считается, что образование пещеры Лечугилья и некоторых других в горах Гуадалупе на юго-востоке штата Нью-Мексико произошло путём растворения известняковых пород насыщенными серной кислотой восходящими термальными водами.

Воздействие жидкой воды на рельеф планеты грандиозен. Все берега рек находятся в разной стадии выравнивания, характер которого определяются особенностями геологического строения их лож и стока. Под напором волн происходит нарушение монолитности берегов и размыв слагающего их материала, а затем обрушение неустойчивых склонов. Из-за этого очертания береговых линий со временем меняют свой вид.

В свою очередь, берега водоёмов непрерывно подвергаются воздействию прибоя и морских течений – абразии, механического разрушения и сноса земного вещества в их береговой зоне. Из-за неоднородности геологического строения берегов этот процесс идёт неравномерно что приводит к возникновению мысов, выемок, карнизов, клифов и т. д.

Ежегодно с суши, в полном соответствии с законами классической механики Ньютона, смывается около 35 миллиардов тонн твердого материала. Вода прорезает речные долины и откладывает на своём пути мощные наносы. Со временем из-за них мелководные морские и океанические заливы исчезают с лица Земли. В свою очередь, под воздействием штормов и приливов морская вода заливает низменные прибрежные участки и видоизменяет берега водоёмов.

Морские волны обладают колоссальной силой, и разрушают даже самые крепкие породы. При сильных штормах сила удара может достигать сорока тонн на квадратный метр. Со временем это приводит к росту крутизны берегов, их обрушению и развитию оползней.

Моря, реки и океаны объединенные общим гидрологическим циклом живут собственной жизнью неразрывной с эволюцией Земли как планеты. Если моря и океаны устойчиво существуют десятки и сотни тысяч лет, то жизнь рек более скоротечна. В зависимости от местонахождения положения в ней хорошо выражено несколько главных периодов. На территории России это половодье, паводок, межень и ледостав. Половодье и паводок это самые активные и бурные периоды жизни рек. Половодье обычно наступает весной после таяния снега. Паводок происходит в результате обильных дождей.

Твёрдая вода. Обычно катастрофические последствия связываются с жидкой водой, но достаточно опасными бывают обрушения ледников и снежные лавины. Для образования скоплений твёрдой воды необходимо сочетание подходящего рельефа и климатических условий, при которых годовое количество выпавшего снега превышает его убыль – абляцию путём таяния и испарения. В этом случае образуется масса из снега, льда и фирна, которая под действием собственного веса начинает перемещаться вниз по склону.

Ледники занимают около одиннадцати процентов поверхности суши с общим объёмом заключенного в них льда примерно в тридцать миллионов кубических километров. Их таяние приводит к тому, что в теле ледников вода формирует протяженные ходы и провалы, фрагментирует монолитную массу и разбивает её трещинами. В свою очередь, снижение сцепления с подошвой ледников облегчает гравитационное смещение огромных ледяных блоков с последующим их обрушением.

Провалы и проседания достаточно характерны для ледниковых образований. Подлёдный ток талой воды формирует в них запутанные ходы и глубокие пещеры. Их длина может составлять несколько сотен метров, а глубина достигать ста и более метров. В 1993 году в Гренландии обнаружен ледниковый колодец Изортог глубиной 173 метра.

Объём выведенного из состояния равновесия вещества зависит от конструкции рельефа и величины перепада высоты отрыва до места падения. В горной местности наибольший контраст высот, амплитуды перепадов температуры и влажности. Соответственно здесь более значителен вовлекаемых в движение объёмов горных пород, льда и снега.

Наука занимающаяся изучением ледников и других природных систем, свойства и динамика которых определяются льдом, получила наименование гляциологии от латинского слова «glacies» – лёд. Начало ей положила возникшая в первой половине XIX века теория ледниковых эпох французского естествоиспытателя Жан Луи Агассиса.

Покровные ледники Антарктиды и Гренландии являются самыми большими областями оледенения на планете. Здесь толщина ледяных шапок доходит до четырёх километров. Существуют разные типы ледников. Это ледники горных вершин, ледниковые купола и щиты, ледники склонов, долинные ледники, сетчатые ледниковые системы характерные для Шпицбергена, где лёд полностью заполняет долины, и только вершины гор остаются над его поверхностью. Выделяют морские и шельфовые ледники. Они представляют собой плавучие или опирающиеся на дно глыбы льда площадью до нескольких сотен тысяч квадратных километров.

Ледяной мир планеты не монолитен и на него также воздействует сила гравитации, экзогенные и эндогенные факторы деформирующие и разрушающие ледяные массивы. Грандиозные обрушения ледяных полей ежегодно происходят в Гренландии и Антарктиде. Здесь обрушения и провалы ледяных полей обычное дело.

Особый вид обвалов возникает при обрушении шельфовых ледников в Антарктиде, ледовых полей в Гренландии, Шпицбергена, Земли Франца-Иосифа и других. Ежегодно с них обрушиваются в воду около двадцати тысяч ледяных глыб. По полученным с помощью спутников «GRACE» данным объём ледников Гренландии ежегодно сокращается примерно на 248 миллиардов кубометров, а ледников Антарктиды на 152 миллиарда кубометров.

Сопоставление площади оледенения (кв. км) по регионам (ПР – полярные районы, СП – страны Северного полушария, ЮП – южное полушарие).

В 1956 году в Антарктике был обнаружен дрейфующий айсберг площадью около сорока трёх тысяч квадратных километров. В 2000 году от шельфового ледника Росса в Антарктиде откололся айсберг B-15 площадью более десяти тысяч квадратных километров. Спустя десять лет со спутников был замечен отколовшийся от того же ледника айсберг B7B. Его первоначальная площадь составляла около четырёхсот квадратных километров.

В 2015 году от крупнейшего ледника Якобсхавн (Jakobshavns Isfjord), откололся айсберг площадью более двенадцати квадратных километров, толщиной более километра и объёмом около 17 миллиардов кубометров. Такое количество льда могло покрыть район Манхэттен в Нью-Йорке слоем в триста метров.

Для ледника Якобсхавн характерна высокая скорость движения льда – у фронта шириной в семь километров она достигает около семи километров в год. Этот ледник ответственен за десять процентов всех айсбергов в Гренландии. Возможно, с одним из них в 1912 году столкнулся легендарный «Титаник».

Разлом на шельфовом леднике Ларсена у побережья Антарктического полуострова (NASA, 2016) протяженностью в 80 километров. По нему произойдёт отделение айсберга площадью в пять тысяч квадратных километров.

К 2017 году от шельфового ледника Ларсена, который некогда состоял из трех частей, осталось последняя часть – ледник «Ларсен С». Он разбит разломом шириной в сто и глубиной в пятьсот метров – предтеча образования нового айсберга площадью в пять тысяч квадратных километров. В 2016 году длина разлома была 80 километров, и до океана ему оставалось пройти 20 километров.

Другой тип опасности это прорыв подпруженных ледниковых озер возникающих между тающим ледником и конечной мореной. Высота конечных морен может достигать ста метров, что создаёт огромный потенциал для образования озер и их последующего прорыва. В свою очередь таяние ледников приводит к увеличению объёма подпруженных озёр. Соответственно растёт риск их прорыва как под напором воды, так и из-за землетрясений, обвалов и оползней.

Еще один вид ледниковых катастроф связан с вулканами. Приближение к поверхности магмы, изливание лав и пирокластические потоки вызывают быстрое таяние льда и снега. Это приводит к образованию мощных насыщенных водой грязекаменных потоков – лахар сходящих вниз по горным склонам на равнины. Они могут пройти путь в сотни километров, а объём переносимого вещества достигать полумиллиарда кубометров.

Цифры и Факты

Мировой океан существует примерно 3,8—4,2 миллиарда лет.

Возраст современных океанов и морей около двухсот миллионов лет.

Если все воды Земли отобразить в виде сферы её диаметр составит около 1385 километра.

Объем всей воды на Земле составляет около 1386 миллиона кубических километров.

Если вся имеющаяся на планете вода покроет территорию США, то толщина её слоя составит 145 километров.

В атмосфере содержится около 13 тысяч кубокилометров воды, в основном в виде пара.

Объём атмосферных осадков за период в три тысячи лет эквивалентен всей воде в Мировом океане.

Если вся атмосферная вода окажется на земной поверхности, то толщина её слоя составит 2,54 сантиметра.

Ежесуточно около 1,2 кубокилометров воды испаряется в атмосферу.

Единовременно во всех реках на планете находится более двух тысяч кубокилометров пресной воды.

Общий сток рек за год в среднем оценивается в 39,5 тысяч кубокилометров.

Суммарный объём воды во всех озёрах на планете составляет около 176,4 тысяч кубокилометров.

Ледники занимают около 11% поверхности суши с общим объёмом заключенной в них воды примерно тридцать миллионов кубических километров.

В земных недрах хранится больше пресной воды чем в реках и озёрах.

Наиболее дождливой местностью на Земле, где зафиксировано самое большое количество выпадающих в среднем за год осадков, является местечко Тутунендо в Колумбии.

Самое большое количество осадков выпало на острове Реюньон в Индийском океане. За сутки с 15 по 16 марта в 1952 году здесь выпало 1870 миллиметров осадков.

Наибольшее количество выпавших за одну минуту осадков составляет 31,2 миллиметра. Рекорд зафиксирован 4 июля 1956 года в окрестностях города Юнионвилля в США.

Рекорд месячного выпадения осадков составляет 9299 миллиметра. Он установлен в июле 1861 года и принадлежит городу Черапунджи в Индии.

Наибольшее количество осадков за год составляет 26461 миллиметр. Они выпали с августа 1860 по июль 1861 года в городе Черапунджи в Индии.

Самым сырым местом на планете признаётся индийский город Майсур в штате Мегхалая. Здесь среднее количество осадков составляет 11873 мм в год.

Самое засушливое место на Земле это пустыня Атакама в Чили. Расположенный здесь город Калама дожди не орошали уже более четырех сотен лет.