«Кающиеся» льды и снега

Впервые «кающиеся» льды и снега были описаны Чарльзом Дарвином, увидевшем их в Андах Южной Америки, когда совершал свое кругосветное путешествие на корабле «Бигль».

Снега или льды «кающейся» формы — это наклоненные конусы, похожие на монахов во время молитвы. Эти конусы, иногда достигавшие в высоту двух метров, обычно расположены правильными рядами и занимают собой большие пространства.

Загадка «кающихся» снегов

Со времен Дарвина прошло уже много лет, и неоднократно ученые пытались понять загадку происхождения необычной  формы «кающихся» снегов. Дарвин предполагал, что конусообразную форму снегам придает ветер, другие высказывали мнение, что причиной такой формы могут быть трещины, образованные при сползаниях снега.

Некоторые связывали эту поразительную форму снегов с электромагнитной ориентацией снежных кристаллов, а также с воздействием дождей.

Как теперь стало ясно, образование «кающихся» снегов не связано ни с одной из этих причин.

Узнать настоящую причину помог анализ тщательных наблюдений, проведенных в экспедиции на ледниках Акбай и Бзкчагир в урочище Кок Джар на Восточном Памире. Основной источник информации — расчет теплового баланса «кающихся» льдов.

Тепло дает солнечная радиация: прямая, то есть лучи, непосредственно падающие на поверхность льда, и рассеянная — солнечный свет, отраженный и преломленный под самыми разными углами. Растрачивается полученное тепло на таяние льда и его испарение.

На леднике Бакчагир на высоте 5000 метров, в очень суровом и пустынном районе Памира, удалось увидеть зарождение и первые фазы развития «кающихся» льдов. В начале августа, когда велись наблюдения, стояли тихие и теплые дни. Снег быстро стаивал, в течение суток слой его уменьшался на 4 сантиметра. Но вот погода изменилась.

При температуре 2° С подул сильный ветер, он дул постоянно. Таяние стало очень слабым. Солнце светило ярко с шести часов утра до шести часов вечера. Поглощенная солнечная энергия достигла 450 калорий на квадратный сантиметр; такое количество энергии — одно из самых больших по сравнению с известными данными для других ледников.

Если бы не ветер, таяние льда было бы очень сильным. Но в данном случае почти вся солнечная энергия расходовалась на испарение и эффективное излучение. Точные измерения показали, что на испарение затрачивалась четвертая часть «дохода». Не удивительно, что в сутки испарялось до двух сантиметров льда. Такое интенсивное испарение было вызвано низкой влажностью воздуха и сильным ветром.

Расчет показал, что таяние на леднике тоже происходило, но шло оно особым образом. Некоторые поверхности оказались в положении более выгодном, чем их соседи, они могли «ухватить» больше прямой солнечной радиации.

Ни одна естественная поверхность не бывает абсолютно гладкой, даже очень гладкий ледяной покров состоит из множества неровностей, микро склонов различной крутизны, то есть различным образом ориентированных по отношению к солнечным лучам. Больше всего энергии отдают солнечные лучи в полдень и именно той поверхности, которая окажется перпендикулярной направлению этих лучей.

Такой поверхностью, перпендикулярной солнечным лучам в полдень на наблюдаемой широте, оказалась поверхность, наклоненная к горизонту на 22°. Выгодность ее положения сравнительно невелика: она получает всего на 2 калории больше, чем любая иначе ориентированная микро поверхность. Но какие удивительные последствия этой выгоды!

Расчет показал, что таяние может происходить только на таких, оказавшихся в выгодном положении микро склонах. Они-то и являются зародышами «кающихся» льдов. Действительно, через несколько дней после установления ясной, сухой и холодной погоды вся поверхность льда оказалась изрезанной на тончайшие пластины.

Все пластины были ориентированы на юг и одинаково наклонены к горизонту под углом около 70° (99—22-68!). Ясно, что мельчайшие углубления, раз возникнув, начинают развиваться вплоть до образования конусов метровой высоты.

«Кающиеся» льды могут формироваться на всех широтах. В тропиках, где полуденные солнечные лучи перпендикулярны горизонтальной поверхности, фигуры «кающихся» становятся вертикальными.