Криосфера
Криосфе́ра (от греч. κρύος — ледяной холод, мороз и греч. σφαῖρα – шар) — географическая оболочка планеты Земля имеет неправильно очерченную форму, составляющую область взаимодействия литосферы, гидросферы и атмосферы. Характеризуется температурами, которые могут быть отрицательными или равными нулю, а также наличием льда или переохлаждённой воды. Нижняя граница криосферы проходит по основанию многолетнемёрзлых и охлаждённых горных пород, находясь на глубине до 4—5 км под земной поверхностью в Антарктиде и 1,5—2 км в приполярных зонах, при этом понижается в более тёплых широтах. Верхняя граница криосферы располагается на уровне атмосферной границы и достигает высоты до 100 км, включая сильно охлаждённую мезопаузу с образованием серебристых облаков. Криосфера охватывает как криолитозону, так и гляциосферу[1].
Описание
Криосфера представляет собой область холода. В таких условиях вода практически всегда находится в замороженном или сильно переохлаждённом виде, и поэтому в земной криосфере повсюду встречается лёд. Естественные ледяные образования разнообразны и включают в себя: системы ледяных облаков, снежный покров, мёрзлые почвы и породы, сезонный и многолетний лёд на водоёмах и реках, наледь, ледники и ледниковые покровы, а также многолетнемёрзлые горные породы, содержащие подземный лёд[2].
Треть общего теплового баланса Земли расходуется на процессы фазового перехода льда. Освобождающаяся теплота кристаллизации, возникающая при образовании атмосферного льда, и поглощаемая теплота таяния, возникающая при падении льда на поверхность Земли и его перемещении к более низким широтам, играют важнейшую роль в перераспределении тепла по планете[2].
Криосфера охватывает область от верхних слоёв земной коры до низов ионосферы, прерываясь в сегментах различной мощности, которые временно или постоянно нагреваются выше 0 °С. Нижняя граница соответствует основанию зон вечномёрзлых и холодных горных пород. Слой отличается высокой стабильностью и достигает максимальной глубины в высоких широтах, таких как Антарктида (более четырёх км) и Субарктика (около 1,5 км), однако проявляет сезонные колебания и исчезает в средних и низких широтах. Верхняя граница криосферы находится на высоте около 100 км над уровнем моря в разреженных слоях атмосферы, над сильно охлаждённой мезопаузой с серебристыми облаками[3].
Термин «криосфера» предложен польским учёным Антонием Добровольским в 1923 году, однако, без чётких границ. Научные идеи о длительном охлаждении планеты и уникальной ледяной оболочке появились ранее, в работах таких учёных, как Михаил Ломоносов (1763 год), Жан Фурье (1820 год) и Александр Воейков (1886 год). В 1933 году Владимир Вернадский расширил понятие, введя идею о зоне охлаждения Земли, где температуры не превышают 4 °С, то есть точки максимальной плотности воды. Область охватывает почти всю толщу Мирового океана, а также более обширные слои атмосферы и подземной гидросферы, чем современные определения криосферы. Существенный вклад в развитие концепции криосферы внесли советские (Нестор Толстихин и Пётр Шумский), французские (Луи Либутри и другие), канадские (Дж. Р. Маккей и другие), английские и американские учёные (Альберт Уошберн, Т. Л. Певе и другие)[3].
Задача
Основная задача криосферы заключается в извлечении веществ из вечномерзлых грунтов, способствующих улучшению качества жизни. Лёд представляет собой специфическую экосистему с устойчивым неравновесием, где микроорганизмы играют важную роль и рассматриваются как обязательный элемент льда или других замороженных материалов. Вместе с биологическими аспектами криология углубляет понимание роли льда в возникновении и поддержании жизни в рамках теории динамичного равновесия Элдриджа и Гоулда. Лёд имеет много преимуществ по сравнению с другими средами: он служит защитой от опасного излучения, обладает небольшими температурными перепадами, защищает от химических и биологических мутагенов, и постоянно обновляется. Трение на микроскопическом уровне внутри льда способно привести к образованию плёночной воды[4].
Распространение природного льда на Земле
| Виды льда | Масса, т | Площадь, млн.км² | Среднее время жизни, годы | Доля площади, % |
|---|---|---|---|---|
| Ледники и ледниковые
покровы |
~3•1016 | 16 | 10000 | 11 (суши) |
| Подземные льды | 3•1016 | 32 | >15000 | 22 (суши) |
| Морские льды | 3•1016 | 26 | 1,5 | 7 (МО) |
| Снежный покров | 3•1016 | 72 | 0,35—0,52 | 14 (суши) |
| Айсберги | 3•1016 | 6 | ~3 | 2 (МО) |
| Атмосферные льды | 3•1016 | 510 | 4•10-3 | 100 (суши) |
Строение криосферы
Криосфере свойственны эпизодические, кратковременные, сезонные, многолетние и многовековые криогенные образования[3]:
- мигрирующие системы облаков, содержащих атмосферные льды;
- кратковременный, сезонный и многолетний снежный покров, аккумулирующий эти льды и конденсирующий водяные пары;
- сезонномёрзлые почвы и горные породы, содержащие лёд в пустотах и порах: сезонный и многолетний ледяной покров пресных и солёных водоёмов, объединяющий льды атмосферного, поверхностного и внутриводного происхождения;
- сезонные и многолетние наледи поверхностных и подземных вод;
- горные ледники и ледниковые покровы полярных островов и материков;
- толщи мёрзлых горных пород, содержащие подземные льды различного генезиса;
- не оттаивающие многие годы, века и тысячелетия льды.
Криология развивается по трём основным направлениям — структурное, генетическое, морфологическое направление в исследованиях, направленных на изучение строения криосферы как единой иерархической природной системы. Но так как природные явления тесно друг с другом связаны, настоящие структурные исследования невозможны без использования данных двух других направлений[6].
Роль криосферы
Криосфера играет значительную роль в формировании климатической системы Земли. Снег и лёд отражают большую часть солнечного излучения, благодаря чему возможна терморегуляция планеты. Кроме того, расположение снега и льда связано с разностью температур вокруг Земли, что является фактором, формирующим ветры и океанические течения[7].
Влияние криосферы
Криосфера существенно воздействует на климат, водный баланс, растительность и животный мир Земли. Эволюция современного человека и цивилизации во многом зависит от изменений в криосфере. Существуют мифы о том, что Север и Арктика являлись прародиной человечества. В 1910 году в Санкт-Петербурге опубликована работа Евгения Елачина «Крайний Север как родина человечества», а в 1983 году ректор Бостонского университета Уильям Уорнер представил труды с аналогичными утверждениями. В России также исследуются эти гипотезы в работах Натальи Гусевой и Валерия Дёмина[6].
Большинство государств и практически все промышленно развитые страны хотя бы периодически (в зимний период) оказываются в зоне воздействия криосферы. Это оказало влияние на все стороны их жизни: экономика, культура, традиции тем или иным образом связаны с холодом[6].
Примечания
- ↑ Котляков В. М. Криосфера. Большая российская энциклопедия (28 марта 2024). Дата обращения: 26 ноября 2024.
- ↑ 2,0 2,1 Котляков В. М. Криосфера и климат // Экология и жизнь : Журнал. — 2010. — № 11.
- ↑ 3,0 3,1 3,2 Граве Н. Л., Шарбатян А. А. Криосфера. Полярный университет. Дата обращения: 26 ноября 2024.
- ↑ Мельников В. П., Геннадиник В. Б. Онтология // Вестник Тюменского государственного университета : Журнал. — 2012. — № 10. — С. 6.
- ↑ Козлов Д.В. Моделирование ледовых явлений. — М.: Институт водных проблем Российской академии наук, 2022. — 145 с.
- ↑ 6,0 6,1 6,2 Хименков А. Н., Брушков А. В. Введение в структурную криологию. — М., 2005. — 406 с.
- ↑ Криосфера. Polarpedia. Дата обращения: 26 ноября 2024.
| Снег и лёд в природе | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Снег |
| ||||||
| Лёд |
| ||||||
| Науки | |||||||
Данная статья имеет статус «готовой». Это не говорит о качестве статьи, однако в ней уже в достаточной степени раскрыта основная тема. Если вы хотите улучшить статью — правьте смело!