Г. П. Шалаева
Кто есть кто в мире природы
Почему на озерах лежит туман?
Туман, роса и облака имеют друг к другу прямое отношение. То или иное состояние – туман, или роса – может быть вызвано за счет изменения какого-нибудь одного условия: например, наличия или отсутствия воздушных потоков. Давайте рассмотрим, почему так получается и почему в некоторых местах появляются туманы.
Частицы тумана очень невелики – меньше 0,001 миллиметра. Когда перед вами густой туман и вы ничего не видите перед собой, это значит, что в одном кубическом сантиметре тумана может быть не меньше 1227 таких частичек.
Чтобы появился туман, влага должна покинуть воздух и сконденсироваться (превратиться в жидкость). Это значит, что воздух должен каким-то образом охладиться, потому что холодный воздух не может удерживать такое количество влаги, как и теплый. Когда воздух охлаждается ниже определенной точки, которая называется точкой насыщения, или точкой росы, тогда начинает образовываться туман.
Образование тумана также требует, чтобы холодный воздух воздушными потоками перемешивался с теплым. Если воздух неподвижен, то тогда холодный воздух скопится у земли, и появится роса. Если же есть быстро восходящие воздушные потоки, охлаждение будет происходить высоко в воздухе, и тогда появляются облака. Поэтому воздушные потоки, перемешивающие холодный воздух с теплым, должны быть не слишком сильными, чтобы появился туман.
Это может получиться тогда, когда масса теплого воздуха проходит над холодной сушей или холодным водоемом. Может быть и наоборот, когда холодный воздух проходит над теплой водой. Последний случай возможен ранним осенним утром возле таких водоемов, как озера или пруды. Холодный воздух плавно перемешивается с потоками теплого, и появляются всем знакомые туманы, которые висят в воздухе над водоемами.
Что такое исчезающие озера?
В мире существует несколько десятков озер, которые время от времени исчезают, а затем вновь появляются. Так, озеро Сямго, расположенное в Архангельской области, длина которого составляет 4, а ширина – 2 километра, регулярно, один раз в четыре года, скрывается с лица земли.
По свидетельству очевидцев, вода с шумом уходит в подземные карстовые полости, а через 2–3 недели появляется вновь. Геологи установили, что непосредственно под озером находятся обширные пустоты. Они возникли в результате размывания известняков и других растворимых в воде пород.
Вероятно, несколько подземных полостей связаны между собой и образуют сифон (изогнутую трубку). После того как уровень воды в озере достигает необходимой отметки, давление на дно возрастает и вода начинает поступать в подземные полости. При этом происходит сжатие остающегося в них воздуха.
Через 2–3 недели подземные источники повышают давление, и вода вновь устремляется на поверхность. При этом часть воды остается в подземных пещерах, поэтому требуется некоторое время, чтобы поверхностные источники и выпадающие осадки восполнили потерю.
Исчезновение озера может быть вызвано и другими причинами. В Новгородской области расположены озера, которые исчезают каждый год. В частности, в Боровском озере уровень воды регулярно понижается почти до нуля. Затем он постепенно восстанавливается.
Геологи объясняют подобные колебания тем, что в непосредственной близости от озера протекают подземные реки. Уровень воды в них зависит от сезонных колебаний.
Исследования показали, что Боровское озеро сообщается с озером Ильмень, расположенным в нескольких километрах от него. Установили это следующим образом: выпущенная в озеро Ильмень окольцованная рыба через несколько недель была выловлена в Боровском озере. Вероятно, между двумя озерами находится цепочка подземных резервуаров.
Встречается на озерах такое явление, как фонтаны. Так, неподалеку от города Уржума расположено озеро Шайтан (в переводе – черт), глубина которого превышает 12 метров. И название это не случайно. Примерно раз в сутки посредине озера поднимается столб воды и газа высотой до 20 метров. Столь необычное поведение озера объясняется тем, что поднимающийся из глубины газ метан выдавливает воду из находящихся под озером каналов. В данном случае они срабатывают как своеобразные клапаны, перекрывающие путь природному газу. Режим сифонной циркуляции, установленный самой природой, может сохраняться в течение нескольких веков и, возможно, тысячелетий.
Может ли озеро быть и соленым, и пресным?
В Мурманской области геологи обнаружили необычное озеро. Местные жители прозвали его Могильным. Но в нем водятся самые разные живые организмы. Ихтиологи, исследовавшие озеро, наткнулись в нем на несколько слоев с совершенно различными свойствами. Вот уже много веков они существуют параллельно.
В нижнем, придонном слое жизни практически нет: вода насыщена сероводородом, метаном и углекислотой. В столь неблагоприятной среде могут существовать только бактерии. Они и окрасили воду в ярко-красный цвет.
Второй «этаж» озера напоминает море. Там живут морские ежи, океанические рыбы, звезды и даже актинии.
Над вторым слоем расположен многометровый слой абсолютно пресной воды. В нем обитают пресноводные рыбы и земноводные.
Поскольку в озере отсутствует вертикальная циркуляция воды, ни один слой не перемешивается с другим. Геологи считают, что слои воды как бы плавают друг на друге. Кроме того, рыбы и водоросли, привыкшие к своей среде обитания, не могут существовать в другом слое.
Ученые не пришли к единой точке зрения по поводу происхождения озера. Одни считают, что оно представляет собой остаток древнего моря. Видимо, когда-то акватория озера представляла собой тихую закрытую бухту.
После подъема суши связь с морем нарушилась. Со временем поверх морской воды образовался толстый слой пресной воды.
Другие считают, что озеро появилось в результате соседства нескольких групп различных по составу минеральных источников. В нижний слои впадают источники, приносящие воду с высокой минерализацией. В ней происходит разложение падающих сверху органических остатков. В результате этого процесса в воде появился метан.
Вероятно, подземными водами были занесены и анаэробные (способные жить без кислорода) бактерии. Их жизнедеятельность обусловила появление в озере сероводорода. Плотность воды возросла настолько, что любое вертикальное движение воды должно было прекратиться.
Средний, морской, «этаж» озера образовался под воздействием молекулярной (тепловой) диффузии (проникновения одних частиц в другие). В нем прекрасно себя чувствуют многие виды традиционной морской фауны и флоры.
Если бы сверху не размещался слой пресной воды, вскоре озеро превратилось бы в своеобразное мертвое море. Ученые считают, что многометровая толща пресной воды является своеобразным щитом, прикрывающим остальные слои.
Равновесие, установившееся между слоями воды, мешает процессам засоления и опреснения. Слой пресной воды не может уменьшиться, так как пополняется за счет источников, расположенных близко к поверхности земли.
В чем секрет озера Светлояр?
На севере Нижегородской области находится уникальный памятник природы – озеро Светлояр. По форме оно представляет собой правильный овал размером 450 на 350 метров. Глубина водоема доходит до 30 метров.
Вода в озере отличается удивительной прозрачностью и славится своими вкусовыми качествами. Местные жители считают ее целебной. Действительно, налитая в сосуд, она не портится в течение многих дней.
С озером связана народная легенда о том, что на его дне находится город Китеж. Во время нашествия татаро-монголов их войска осадили город, под стенами завязалась кровопролитная сеча. В течение многих дней татары пытались захватить город, но храбрые русичи стойко обороняли его. Лишь из-за предательства неприятель смог прорвать оборону и появиться на городских улицах. Но в этот момент силы небесные покарали врагов: Китеж опустился на дно озера.
Фольклористами собрано более 500 устных рассказов о чудесном спасении города. В них говорится о том, что на дне озера стоят храмы и дворцы. Согласно легенде, один раз в год Китеж на короткое время поднимается на поверхность. Озеро давно стало местом паломничества. На его берегах собираются люди, чтобы зачерпнуть чудотворной воды и послушать колокольный звон, якобы доносящийся со дна.
Легенда об озере Светлояр привлекала внимание писателей, художников, композиторов. Она легла в основу картин А. Васнецова, Н. Рериха, оперы Н. Римского-Корсакова.
Писатель П. Мельников-Печерский специально занимался загадкой Китежа. Он считал, что в легенде отражены какие-то необычные особенности водоема. Геологические экспедиции подтвердили его правоту.
В ходе исследований было установлено, что озеро расположено на пересечении двух глубоких разломов земной коры. Резкое опускание земной поверхности вызвало смещение пород и привело к изменению всех составляющих водной системы озера.
Ее уникальность состоит в том, что основная масса воды поступает не с поверхности, а из множества глубинных ключей. Действительно, в Светлояр не впадает ни одна из крупных рек. Поэтому воды его отличаются чистотой и насыщенностью минеральными солями.
При химическом анализе было установлено, что в водах озера Светлояр содержатся соединения кальция, фосфора и железа, множество редких микроэлементов. Их присутствие исключает наличие в воде вредных микроорганизмов.
В то же время озеро Светлояр богато рыбой. Вероятно, за многие десятки тысяч лет в водоеме сложился уникальный природный комплекс. Кстати, обитающие в нем рыбы живут дольше, чем в других водоемах. В водах Светлояра сохранились такие рыбы, которые не встречаются в других озерах, – сиг, рипус и даже озерная форель.
Светлояр является настоящим курортом, где можно лечить самые разные болезни. Лечебной оказалась здесь не только вода, но и воздух.
Уникальная прозрачность воды позволяет увидеть дно на глубине в несколько десятков метров, а возникающие оптические иллюзии «свидетельствуют» о невидимом граде Китеже.
Как образовались Великие озера?
Пять Великих озер образовывают вместе самое большое водохранилище пресной воды на Земле. Одно из них превосходит по величине любое другое пресноводное озеро. Больше его только озеро с соленой водой – Каспийское море. Бассейн Великих озер был образован ледниками во время Ледникового периода. Ледники надвигались с Севера, и под действием веса ледников долины становились глубже и шире.
Затем, когда лед растаял, остались огромные залежи песка, гравия, камней там, где находился край ледника. Эти завалы ограничили некоторую часть суши, которая раньше была долиной.
В то же время не стало льда, он отодвинулся, земля начала подниматься. Сначала подъем произошел на юго-западе. Это послужило причиной того, что поверхность земли в этом месте изменила наклон. Так что вода потекла с юго-запада на северо-восток. Ко времени, когда ледник отступил, озера вытекли в реку Святого Лаврентия и Атлантический океан.
Почему же Великие озера наполнились пресной водой вновь? Некоторые ручейки вливались в них, но основная масса потоков текла в сторону, противоположную озерам. Основной источник, питающий Великие озера, – подземные воды, которые в этом месте подходят близко к поверхности.
Дно озер – источник грунтовых вод, которые поддерживают их уровень. Общая площадь Великих озер и их каналов 246 км².
Почему вода в Большом Соленом озере соленая?
Все знают, что океан соленый. Но почему соль содержится во внутриматериковых озерах, таких, как Большое Соленое озеро? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно знать, как образовались озера и что с ними происходило.
Озера – это результат скапливания воды в низких местах. Вода в озера поступает главным образом от дождей и таяния снегов. Вода прибывает из рек, ручейков, подземных источников и грунтовых вод. Растворенные в пресной воде минеральные соли поступают в озера. Эти минеральные вещества извлекаются из земли и из скал, находящихся рядом.
В местах с сухим климатом озера быстро теряют воду, испаряясь. Когда большое количество воды, поступившей в озеро, испаряется, минеральные соли остаются в нем. Такие озера становятся солеными, и содержание соли в них постоянно увеличивается.
Минеральные вещества веками поступали в эти озера, и сейчас они содержат свыше 20 % минеральных веществ, большая часть которых – обыкновенная соль. В связи с большим содержанием соли в озерах живут только креветки. Большое Соленое озеро находится на высоте 1220 метров над уровнем моря в северо-западной части штата Юта в США.
Мертвое море, которое находится на границе между Израилем и Иорданом, другой пример соленого озера. Оно лежит на 390 метров ниже уровня моря. В него впадает река Иордан, но из него не вытекает ни один ручеек. Небольшое количество дождей и высокий уровень испаряемости привели к тому, что минеральные соли концентрируются в его водах. Оно содержит более 24 % минеральных солей, третья часть которых – обычная соль.
Что такое Гольфстрим?
Так называется теплое течение в северной части Атлантического океана. Оно зарождается в Карибском море, огибает Антильские острова, Флориду и поднимается к Новой Земле. Далее холодные воды северных морей направляют его на восток, и Гольфстрим подходит к берегам Европы и Африки.
Если вы хотите наглядно представить это течение, вообразите огромный канал, соединяющий Америку с Африкой, по которому течет поток, циркулирующий по часовой стрелке, со скоростью 30–40 км/ч. Гольфстрим приносит тепло и мягкие ветры на берега США, Исландии и Англии. Во Франции он омывает берега Бретани.
Что такое приливы?
Казалось бы: что нам Луна? Ведь она так далеко от нас находится! Однако ее влияние все же существенно. И сказывается оно в первую очередь – в приливах. Приливы – это колебания уровня воды в морях и океанах. И происходят они именно из-за Луны! Или, уточним, в основном из-за Луны. Сила лунного притяжения и силы, возникающие при вращении Земли, два раза в сутки поднимают и опускают воду в морях. В открытом океане уровень воды может подниматься до 1 метра, а у берегов – до 10–15.
Что вызывает приливы?
Вода в морях и океанах находится в постоянном движении, и ее уровень то поднимается, то опускается. Подобные движения воды и называются приливами. Когда уровень воды поднимается, это прилив, когда уровень воды падает, это отлив. Приливы и отливы бывают дважды в день.
Приливы вызываются тем, что Луна и Солнце притягивают морскую воду на Земле. Сила их притяжения поднимает воду, земля же находится в более устойчивом состоянии.
Вот почему приливы бывают только на внешних морях и в океанах, а не в подземных.
Если наблюдается одновременное притяжение со стороны и Солнца, и Луны, происходит очень большой прилив с большими наводнениями и очень небольшим отливом.
Если, напротив, Солнце и Луна притягивают порознь, происходит небольшой прилив, когда разница между высоким и низким уровнями воды невелика.
Высокий прилив может быть очень опасным. В 1953 году такой прилив обрушился на Голландию и северо-западное побережье Бельгии. Были разрушены дамбы, и огромные территории земли оказались под водой. Только в Голландии погибло 1 800 человек.
Во время отлива следует быть особенно осторожным: даже если ты хорошо плаваешь, образующиеся мощные потоки воды могут унести тебя очень далеко от берега.
Человек использует энергию приливов в приливных электростанциях. Когда вода поднимается, ее направляют в специальные резервуары. Когда наступает отлив, то вода выливается в море по трубам и крутит установленные на ее пути турбины.
Отчего появляются волны?
Если вы когда-либо проводили время на берегу водоема, то замечали, наверное, что в тихую погоду на воде почти нет волн, а в ветреный дождливый день – волн много.
Вот как можно объяснить появление волн на воде. Их создает ветер. Для зарождения волны необходима какая-то сила или энергия, и ветер передает такую энергию воде.
Когда мы наблюдаем движение волн – последовательное, одна за другой – кажется, что вода тоже движется вперед. Но если на поверхности воды плавает кусок дерева, мы заметим, что он не двигается вперед вместе с волнами. Он только появляется и исчезает в волнах. Он будет двигаться только при наличии сильного ветра или течения.
Какое же движение происходит в волне? В основном это движение частиц воды вверх-вниз. Это движение передается по направлению к берегу. Например, если у тебя есть веревка, ты можешь создать подобие волны вдоль всей ее длины. Волнообразные движения проходят по всей длине веревки, но частички веревки вперед не движутся.
У самого берега основание волны ударяется о дно, и движение волны замедляется из-за трения. Гребень волны продолжает движение, обрушиваясь вниз и образуя прибой.
У берега волны теряют свою энергию. Постой в волнах у самого берега, и ты поймешь, какой энергией они обладают!
В волнах частицы воды движутся вверх и вперед, толкаемые ветром. Затем сила тяжести заставляет их опускаться и возвращаться в исходное положение. Эти движения воды и заставляют волны передвигаться. Расстояние между гребнями двух волн называется длиной волны, самое нижнее ее положение называется подошвой.
Что такое приливная волна?
27 августа 1883 года мощное извержение вулкана практически уничтожило остров Кракатау. Этот взрыв образовал волны высотой в несколько десятков метров, которые стерли с лица Земли сотни деревень. Волны пронеслись по океану со скоростью до 1 300 км/час, достигнув берегов Австралии и Калифорнии за тысячи километров от места катастрофы!
В 1946 году в районе Алеутских островов произошло подводное землетрясение. Образовавшаяся гигантская волна, менее чем за 5 часов преодолев почти 4 тысячи километров, обрушилась на Гавайи. Она разрушила дома и мосты на расстоянии сотен метров от берега. Погибло 170 человек.
Такие волны называются приливными. Они совершенно не похожи на обычные волны в море или у берега и не зависят ни от ветра, ни от течения.
Ученые дали этим волнам японское название «цунами». Различные катаклизмы, происходящие на морском дне, создают приливные волны, или цунами. Как правило, это подводные землетрясения.
В результате подводного землетрясения образуется ударная волна, которая распространяется в воде наподобие того, как звук распространяется в воздухе. И действительно, такая ударная волна в воде имеет скорость звука.
Если в этом районе окажется корабль, он ощутит на себе силу ударной волны, а это примерно то же самое, что и столкновение корабля со скалой!
При подводном землетрясении происходит перемещение морского дна по вертикали и горизонтали. Вот эти перемещения дна и ударная волна вызывают приливные волны. На поверхности воды может внезапно образоваться огромная воронка или наоборот – возникает столб воды. Появляется приливная волна, которая с огромной скоростью движется по морской поверхности.
Когда приливная волна приближается к берегу, ее первым признаком, как ни странно, может быть незначительное повышение уровня моря. Затем на несколько минут море отступает, как при отливе. Может обнажиться обширный участок морского дна. И затем появляется всеразрушающая приливная волна!
