Читаем Ледники в горах полностью

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:

Δρ_w : Δρ_i = ρ_wgh_w — ρ_igh_i,

где ρ_w и ρ_i — объемный вес воды и льда, g — ускорение силы тяжести, h_w и h_i — 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?