Славное море, священный Байкал

Самому большому озеру в России — Байкалу — по подсчетам ученых, около 20–25 миллионов лет! Тем не менее Байкал продолжает развиваться. Этому способствуют землетрясения, из-за которых в отдельных местах увеличилась глубина озера, а в восточной части в начале 1960-х годов появился большой залив. Ладожское и Онежское озера значительно моложе — им «всего» 10 тысяч лет.

У некоторых озер есть весьма любопытное свойство: они могут накапливать солнечное тепло. Такие озера называют гелиотермальными (от греч. helios — «солнце» и therme — «тепло»). Вода в этих озерах соленая, однако в разных слоях содержание соли неодинаково: в верхнем слое ее мало, а в нижнем — много. Температура слоев тоже разная: верхний слой холодный, а у нижнего может достигать 70 «С! Между холодным и горячим слоями воды есть еще один слой, который и защищает нижний от охлаждения. И в этом «среднем» слое температура и соленость воды уже значительно выше, чем в верхнем слое. Одно из таких озер, Сасык-Куль, находится на Памире. Но представьте — такое озеро есть и в Антарктиде! Озеро Ванда покрыто слоем льда, однако нижние соленые слои воды — горячие. Ученым удалось разработать способы использования этих необычных гелиотермальных озер для получения электроэнергии.

Однако не все озера на свете создала природа, есть и такие, которые созданы людьми. Впервые «рукотворные» озера появились в глубокой древности. Геродот в своих трудах описал водохранилище, созданное египтянами. Но, конечно, массовое сооружение водохранилищ началось в XX веке.

Самое большое рукотворное озеро в мире — это озеро Мид в штате Аризона, США.

Самое большое естественное озеро — Каспийское море. Его площадь 368 тысяч квадратных километров.

Самое большое пресноводное озеро — Верхнее, в Северной Америке.

Самое полноводное и глубокое (1 620 метров) озеро — Байкал.

Самое большое подземное озеро находится в карстовой пещере со «сказочным» названием Драхен Хауклок (переводится как «ноздри дракона»). Пещера находится в Африке, в Намибии.

Самое «высоко лежащее» озеро расположено в Тибете на высоте 5 465 метров над уровнем океана. Это озеро Арпортцо.

Единственное в мире озеро, в котором одна часть воды пресная, а другая соленая, — это Балхаш.

Подземные воды

Из космоса наша планета видится голубой — ведь более 70 % поверхности земного шара покрыто водой. Однако вода находится не только на поверхности земли. Она пребывает и в ее недрах — в жидком, в твердом (подземные льды) и газообразном состоянии. Иногда подземные воды образуют целые озера. И что особенно важно — подземные воды чаще бывают пресными.

О существовании подземных вод люди знали давно, они умели находить места скопления такой воды и рыли здесь колодцы. В наше время для добычи пресной воды бурят специальные скважины, их называют артезианскими. Вообще-то артезианские скважины тоже появились достаточно давно. Впервые их прорыли в XII веке во Франции, в провинции Артуа. Поскольку в Средние века в Европе языком науки и церкви была латынь, а на латыни название французской провинции звучит как Артезия, то и скважины, соответственно, назвали артезианскими.

Над тем, откуда под землей берется вода, люди стали задумываться уже в древности. Древнегреческие философы Фалес и Платон предполагали, что подземные воды образуются в пещерах при остывании воздуха. Определенная логика у этой гипотезы есть, ведь известно, что в воздухе всегда присутствует водяной пар. Римлянин Витрувий высказал другое предположение — что подземные воды образуются в результате таяния снега в горах. Талая вода просачивается в почву, а затем выходит на поверхность в виде источников.

Современные ученые согласны с древними философами. Сейчас исследователи пришли к выводу, что подземные воды образуются разными способами. Некоторые подземные воды образуются из проникающих через трещины и пустоты в глубь земли дождевых и талых вод. Другие появляются из-за конденсации водяных паров в трещинах горных пород. Существуют и иные способы возникновения подземных вод.

Наибольшая глубина, на которой могут залегать подземные воды, пока неизвестна, но ученые активно ведут исследования. В настоящее время в России, на Кольском полуострове, есть скважина глубиной 12 километров. Ученые уверены, что подземные воды имеются и на большей глубине.

Подземные воды играют большую роль в общем круговороте воды. Они питают реки, озера и моря, в то же время часть выпадающих осадков проникает в почву и пополняет запасы подземных вод. Ученые выделили среди подземных вод три уровня. Самый верхний уровень углубляется в почву на 300–500 метров и называется зоной активного водообмена. Эти подземные воды постоянно взаимодействуют с водоемами, располагающимися на поверхности суши, и за несколько десятилетий полностью обновляются.

Следующий уровень простирается от 500 метров до 2 километров и называется зоной замедленного водообмена. Здесь полное обновление вод происходит гораздо медленнее — на это требуется от нескольких десятков до нескольких сотен лет. Самый нижний уровень — это зона пассивного водообмена. Она располагается глубже 2 километров и полностью обновляется за миллионы лет.

А теперь обратим внимание на интересную закономерность: чем глубже находится вода, тем больше в ней солей и тем выше ее температура. Таким образом, в зоне активного водообмена подземные воды чаще всего пресные, в зоне замедленного водообмена — солоноватые, а в зоне пассивного водообмена состав воды очень похож на состав морской воды. В этой зоне встречаются воды, в которых солей даже больше, чем в морской воде.

Что касается температуры подземных вод, то уже на глубине в несколько километров она может достигать 100 °C! Понятно, что в таких условиях вода начинает превращаться в пар.

А как располагаются подземные воды в породах, образующих земную кору? Конечно, строение земной коры очень сложно, но попробуем в упрощенном виде представить, как текут в ее толще подземные воды.

Итак, начнем с верхнего слоя земной коры. Чаще всего он состоит из рыхлых пористых пород. Понятно, что вода легко просачивается сквозь них. Это талая вода, дождевая, вода из рек и озер. Но вода не может углубляться в почву до бесконечности. Рано или поздно она встречает на своем пути слой породы, сквозь которую не может пробиться. Такие слои называют водоупорными, то есть водонепроницаемыми. Вода накапливается вдоль водоупорного слоя и образует водоносный слой, или, как его еще называют, водоносный горизонт. Самый верхний водоносный слой называют грунтовыми водами. Чуть выше грунтовых вод иногда встречаются так называемые верховодки. Это вода, скопившаяся на небольших водоупорных прослойках, например глинистых. Именно грунтовые воды и верховодки наполняют колодцы, которые до сих пор можно увидеть в деревнях.

Ниже грунтовых вод залегают другие слои подземных вод. Но не думайте, что эти слои располагаются строго горизонтально. Нередко одни слои пересекаются с другими. Кроме того, водоносные слои часто имеют выход в реки. Возможно, во время купания в реке вы иногда ощущали более холодные, чем основная масса воды, потоки. В таких случаях говорят, что на дне бьют ключи. Вот это и есть выброс подземных вод. В морях тоже есть выходы подземных вод. Например, в Черном море недалеко от берега есть места, где в соленую воду вливаются струи пресной воды.

Подземные воды имеются почти везде на земном шаре. Даже в Сахаре на глубине 150–200 метров есть подземное озеро с пресной водой! В США, в штате Небраска, расположено большое подземное озеро Огалала с пресной водой, которую люди активно используют.

Гейзеры

Одним из интереснейших явлений природы являются гейзеры. Сам термин «гейзер» взят из исландского языка и образован от глагола geysa — «хлынуть». Гейзер — это горячий источник, периодически извергающий потоки воды и пара.

Главной особенностью гейзеров является то, что их активность чередуется с периодами покоя. Для фонтанирования горячего источника требуется сочетание многих условий. Особое значение имеют форма и глубина подземного канала, мощность давления, поступление холодной воды и нагретого пара. Также на активность гейзеров влияет количество поверхностных вод, проникающих в глубь земной породы во время атмосферных осадков (дождя, снега или града). Поступающие от вулканической магмы пар и газ способствуют нагреванию воды, которая закипает и вырывается из трещин в виде фонтанирующих струй и потоков пара.

Гейзер действует по принципу вулкана — только вместо лавы на поверхность выбрасывается горячая вода. Но это не единственное, что объединяет гейзеры и вулканы. Нередко появление гейзеров связано с поступлением тепла от действующих или недавно прекративших деятельность вулканов. Возникновение гейзеров в районах вулканической деятельности наблюдается в Исландии, на Камчатке, в Индонезии, Новой Зеландии, Северной Америке, Китае и Японии.