Гидрологический цикл

Как заметил еще царь Соломон, реки текут к морю, и все же море не переполняется, хотя реки текут вечно. Объяснить эту загадку не могли даже величайшие умы - от Аристотеля (384-322 гг. до н.э.) до Кеплера (1571-1630 гг. н.э.). Измерение количества дождевых осадков и расхода воды в реках, выполненное в XVII в. Парро, Мариоти и Галлеем, привело к созданию концепции гидрологического цикла.
Понятие «гидрологический цикл» охватывает перемещение влаги из моря в атмосферу, оттуда - на сушу в виде осадков, а затем обратный сток в море. В простейшей форме гидрологический цикл осуществляется над акваториями: испарение с поверхности океана, перенос и конденсация влаги в атмосфере и выпадение осадков прямо над морем. Хотя в таком гидрологическом цикле, как подсчитали, участвует 4/5 общего количества воды, совершающей круговорот в природе, нам от этого пользы мало; но та меньшая часть общего количества осадков, которая выпадает над сушей, необходима для жизни.
Гидрологический цикл на суше состоит из нескольких стадий: испарения с поверхности моря или других источников воды, распространения влаги над землей ветром в виде пара или облаков, выпадения осадков и затем прямого, или поверхностного, стока воды в море. Однако на суше осуществляется еще несколько второстепенных замкнутых циклов, поэтому лишь около 1/5 выпавших на землю осадков снова возвращается в море.
Главный источник влаги в воздухе - это испарение из акваторий Мирового океана, озер, прудов, рек, из почвы или с влажных поверхностей. Мировой океан дает около 85% общего количества влаги. Эта влага разносится ветром на большие расстояния и в конце концов выпадает в виде осадков. Часть той влаги, которая выпадает на землю в виде дождя, снега или в виде других осадков, просачивается в почву, рыхлые или даже твердые породы, превращаясь в грунтовые воды. Часть осадков испаряется, иногда еще высоко в воздухе, часть задерживается на поверхности в снежниках, ледниках, прудах, озерах или в растениях, а часть воды в потоках и реках - в форме поверхностного стока - устремляется вниз к понижениям в рельефе, озерам или морям.
Значительная часть влаги, выпавшей на суше, просачивается в землю. Иногда дождь едва смачивает верхние несколько сантиметров почвы, и поверхностного стока воды не происходит. Он есть только там, где влаги выпадает больше, чем может просочиться в грунт. С поверхностным стоком на мостовых в городах иногда связаны проблемы дренажной и канализационной сети.
Большая часть воды, просачивающейся в грунт, возвращается в воздух, испаряясь из почвы или при транспирации растений. Некоторое количество воды, просочившейся в землю, позже выходит на поверхность в виде источников и в зонах просачивания. После выхода на поверхность вода может испаряться или вливаться в постоянные потоки, текущие и в периоды между дождями.

Влияние человека на гидрологический цикл

Мы располагаем множеством способов изменить гидрологический цикл, особенно сток воды. К ним относится разнообразная деятельность по землеустройству, строительству плотин через речные русла и по отведению воды или даже повороту течения рек вспять. Тип, степень и характер использования растительности и земли в том или ином речном бассейне можно приспособить, например, для того, чтобы вызвать большее просачивание воды в почву, задержать сток, замедлив таяние снега и льда, и увеличить тем самым общий сток. То, что в высокогорье снежные запасы создаются естественным путем, накапливаясь зимой и тая поздней весной и в начале лета, делает этот снег особенно важной формой осадков. Чтобы лучше использовать такой способ хранения запасов влаги, люди пытаются разными путями увеличить мощность снегового покрова. 

В шт. Вашингтон предпринимались попытки ускорить таяние ледника летом, чтобы увеличить сток тогда, когда особенно велика потребность в воде для орошения и производства электроэнергии. Среди множества планов снабжения водой засушливых областей земного шара предложен Проект водного и энергетического союза стран Северной Америки. В этом проекте рассматривается вопрос о том, как собрать воду, стекающую с гор западной Канады, и распределить ее между районами Канады, запада США и Мексики, где не хватает воды. 

Человек может влиять и на другие части гидрологического цикла. Водоемы можно опустошить или наполнить и хранить в них воду. Утечка из расположенных на поверхности водохранилищ может увеличить просачивание воды в грунт. Несколько таких водохранилищ построили намеренно, а ряд других с утечкой воды - неумышленно. Воздействуя на погоду, можно увеличить количество осадков, где и когда это требуется, и принять меры против наводнений. Можно использовать также атомную энергию для осуществления искусственного водного цикла с превращением соленой воды в пресную, что позволяет использовать морскую воду и большие запасы соленых подземных вод.

Климат

Атмосфера - это среда, в которой формируется как погода, так и климат. Погода представляет собой ежедневное и ежечасное сочетание метеорологических условий, в том числе температуры, атмосферного давления, ветра, влажности, облачности и осадков. Климат - это совокупность проявлений погоды во всех ее вариациях в течение продолжительных периодов времени. Его можно охарактеризовать посредством среднегодовых значений температуры, разности между экстремальными значениями температуры, влажности, облачности, количества осадков и распределения их по временам года, штормов и ветров. 

Различные климаты, встречающиеся на Земле, свидетельствуют о контролирующем влиянии нескольких климатических факторов: 1) географической широты, 2) поясов постоянного высокого и низкого давления, 3) господствующих ветров, 4) штормов и взаимодействующих воздушных масс, 5) распределения суши и акваторий, 6) расстояния до моря, 7) барьеров в виде горных цепей, 8) океанических течений, 9) высоты над уровнем моря. Различия в направлении и силе ветра, дожди, температура, снег и лед и другие особенности климата влияют на активность геологических процессов в разных климатических зонах. Кроме того, поскольку почвы, растительность и сток воды в реках определяются главным образом климатическими условиями, многие геологические процессы - особенно выветривание минералов и горных пород и эрозия суши, обусловленная работой ветра, воды и льда, - сильно различаются в зависимости от климата. 

Точно так же, как и сегодня, господствующие ветры влияли на геологические процессы в прошлом. Они влияли на циркуляцию вод в древних морях и, следовательно, на направление переноса мелководных морских осадков. Господствующие западные ветры все так же несли эоловый песок к востоку, где из него образовались мощные толщи песчаников, особенно в шт. Юта. 

В субтропическом поясе постоянного высокого давления, где опускающийся воздух нагревается и, значит, становится сухим, расположены семь огромных пустынь: Сахара в Африке, Тар на западе Индии, Калахари на юге и юго-западе Африки, Аравийская пустыня, пустыня Виктория в Австралии, Атакама в Южной Америке и Сонора на юго-западе США и северо-западе Мексики. Существованию пустынь Калахари и Атакама, кроме того, способствуют холодные океанические течения, направленные от берега. Широко распространенные пустынные отложения соли и гипса, обнаруженные в настоящее время на территории шт. Нью-Йорк, Мичиган, Канзас и даже в канадской провинции Саскачеван, заставляют предположить, что эти породы образовались в поясах высокого атмосферного давления, которые в геологическом прошлом смещались по широте в результате спрединга океанического дна и дрейфа континентов. Благодаря разнообразному влиянию климатических условий на почвы, растительность, водные ресурсы, земледелие, промышленность, жилищное строительство, на здоровье людей и удобства жизни климатом в значительной степени определяется то, как человечество использует землю в разных частях планеты. 

Классификация климатов 

Тропические климаты: Тропические джунгли в экваториальном поясе низкого давления - Конго, бассейн Амазонки Тропическая саванна (с влажным и сухим сезонами) в пассатных широтах, которые несколько сдвигаются в зависимости от времени года,- Бирма, африканский вельд, Судан.

Засушливые (аридные) климаты - потенциальное испарение превышает количество осадков Пустыни и степи низких широт в субтропических поясах высокого давления - Сахара, Аравийский полуостров, Австралия Пустыни и степи средних широт во внутренних частях материков или позади гор - Иран, Монголия, Большой Бассейн на юго-западе США.

Теплые (мезотермальные) климаты - умеренно жаркие Средиземноморский (субтропический с сухим летом) - Италия, Испания, Калифорния.  Влажный (гумидный) субтропический - юг Китая, юго-восточные районы США. Морской климат западных побережий с продолжительным дождливым периодом - Западная Европа, юго-восточные районы Аляски. 

Снежные (с низкими температурами) климаты - умеренно холодные Влажный (гумидный) континентальный в средних широтах с сильными ветрами - северные районы центральной части США, Центральная Европа, северные районы Китая. Субарктический климат высоких широт-северные районы Аляски, Канады и Сибири Полярные климаты Тундра - обрамление Северного Ледовитого океана Ледовые щиты-Антарктида, Гренландия 

Высокогорные климаты. Локальные климаты горных хребтов и плато, изменяющиеся в зависимости от высоты над уровнем моря и географической широты, - Анды, Гималаи, Скалистые горы, Тибет, Кения, Мексика.

Перенос ветром

Пылевые частицы обычно переносятся во взвешенном состоянии, тогда как песчаные зерна перемещаются по поверхности земли прыжками (сальтация) или путем перетекания (соскальзывания). Способность ветра к транспортировке частиц зависит от его скорости и степени турбулентности. Слабый ветер может переносить пыль во взвешенном состоянии, а легкий бриз перекатывает тонкий песок. Сильный бриз, дующий со скоростью 20 м/с, может перемещать зерна диаметром 1 мм и больше. Штормовые ветры и ураганы подымают взвешенный песок на высоту в сотни метров и перекатывают гальку размером до 5-7 см в диаметре. Таким образом, характер переносимого груза прямо зависит от скорости ветра.  

Сальтация. Переносимые ветром песчаные зерна перемещаются по поверхности земли, подпрыгивая под крутым углом на высоту от нескольких сантиметров до нескольких метров; ветер, скорость которого над поверхностью возрастает, заставляет их двигаться по искривленным траекториям, так что при падении они с силой приземляются под углом порядка 10-16°. Они не только рикошетируют при приземлении, но налетают также на другие зерна, что приводит к непрерывному продолжению сальтации по типу цепной реакции. В результате песок толчками, беспорядочно движется вперед. При сильном ветре высота движущегося облака песчаных зерен может достигать 2 м, но обычно она меньше 1 м.

Источники материала. Имеется несколько источников переносимого ветром материала. Основным из них служат, по-видимому, продукты разрушения горных пород, образующиеся при их дезинтеграции и абразии. Свой вклад вносят также речные осадки, ледниковые морены и песок побережий. Непосредственным источником часто являются осадки со дна высохших озер. Огромное количество легкого, угловатой формы обломочного материала, весьма подходящего для переноса ветром, поставляют вулканические извержения. Очень большое количество материала переносится во взвешенном состоянии во время пылевых бурь, как это доказывают упоминавшиеся выше измерения, проведенные в районе города Линкольн, шт. Небраска.  

Изменения в процессе переноса. Во время переноса ветром песчаные зерна претерпевают заметные изменения в дополнение к уже упомянутому раньше образованию у них матовой поверхности. Перекатываясь или подпрыгивая у поверхности земли, они подвергаются взаимному истиранию (корразии), в результате чего их размер уменьшается и форма, даже в случае очень маленьких зерен, становится более округлой. Благодаря повторяющемуся отсеиванию песок, кроме того, сортируется, так что большая часть перенесенного ветром материала оседает в виде однородной в гранулометрическом отношении массы. Пыль из нее удаляется, а крупные частицы остаются позади. 

В противоположность этому размер и угловая форма пылевых частиц, переносимых во Взвешенном состоянии, когда столкновения неэффективны, сохраняются неизмененными. 

Дальность переноса. Расстояния, на которые перемещаются переносимые ветром частицы, изменяются в очень широких пределах. Хорошо известен дальний разнос вулканической пыли вулканов Кракатау, Везувий, Катмай. Обычная пыль, поднимаемая пылевыми бурями, в течение нескольких дней может быть перенесена из Австралии в Новую Зеландию, из пустыни Гоби в Азии к кораблям у берегов Японии, из пустыни Сахары в Северную Европу, от юго-западных районов США к Атлантическому побережью. 

Песок, движущийся по земле, обычно преодолевает только несколько километров. Тем не менее во Франции песок заносится ветром в глубь суши на расстояние 8 км от берега, а в Сахаре мощные песчаные осадки лежат на известняковом плато на удалении 160 км от выходов тех песчаников, которые, вероятно, будучи дезинтегрированными, послужили источником материала. Очень тонкий песок, принесенный ветром из Сахары, обнаружен в глубоководных морских отложениях у Карибских островов на расстоянии более 4500 км.

Действие ветра

Градационное действие ветра объясняется не столько его силой, сколько огромным объемом вовлекаемого в движение воздуха. Геологически активная, или турбулентная, часть атмосферы - тропосфера обладает толщиной около 6 км у полюсов, 11 км в средних широтах и 18 км на экваторе. При обычных обстоятельствах пыль сосредоточена в нижних слоях этого объема воздуха, но при атомных взрывах и взрывных вулканических извержениях пыль выбрасывается в самые высокие слои тропосферы и даже еще выше - в стратосферу. Тонкая пелена пыли, которую несет ветер, обычно не производит внушительного впечатления до тех пор, пока не взвешивается проба, взятая с изучаемой территории, и не вычисляется общий вес пыли при пылевой буре. Один грамм пыли (т.е. приблизительно то количество, которое умещается на десятицентовой монете) на 0,1 м2 площади дает 10 т на 1 км2. В районе города Линкольн в шт. Небраска в марте 1935 г. за 4 дня накопилось в пять раз большее количество пыли (5 г на 0,1 м2). На этой же площади в апреле за две недели выпало дополнительно еще 9 г пыли на 0,1 м2. Видимость во время жестокой пылевой бури сильно уменьшается. Пылевая буря, далеко превосходящая все те, которые бывают на Земле, наблюдалась на Марсе в период с сентября по ноябрь 1971 г. Она зафиксирована на фотографиях, полученных «Маринером-9». Этой пылевой бурей, поднявшейся до высоты 6 км, планета была окутана целиком на протяжении почти всего этого двухмесячного срока. Диаметр частиц марсианской пыли, покрывающей обширные площади на поверхности Марса, оценивается в 0,010 мм, что соответствует тонкому порошку талька. Плотность атмосферы Марса более чем в 100 раз меньше плотности земной атмосферы; следовательно, для возникновения пылевой бури, даже в случае такой тонкой пыли, необходима скорость ветра 160 км/ч. Марсианские пылевые бури возникают чаще и отличаются большей силой, когда планета максимально приближается к Солнцу; это наводит на мысль, что причиной таких сильных ветров может служить интенсивный конвективный прогрев. При осаждении пыли образуются длинные полосы дюн длиной более 135 км. Из приведенных примеров должно быть ясно, что ветер, как геологический фактор, проявляется наиболее действенно там, где влажность, атмосферные осадки и растительный покров сведены до минимума.

Ветровая эрозия

Выдувание. Сухие рыхлые породы разрушаются ветром путем выдувания (дефляции). Под напором ветра выносятся мелкие частицы глинистой и алевритовой размерности - в зависимости от того, на что ветер способен. Вихрями, смерчами и восходящими струями воздуха этот материал поднимается вверх и удерживается во взвешенном состоянии турбулентным движением воздуха. Величину выдувания определить нелегко. Как правило, одноактно выносится небольшая порция материала, причем эта порция поступает с обширной площади. Местами тем не менее выдувание можно заметить без труда. В юго-западных районах Северной Америки тонкий рыхлый материал сметается (не без помощи дождевого смыва) с обширной площади выходов горных пород почти с такой же скоростью, с какой идет их разрушение и дезинтеграция. Во время пылевой «вакханалии» 1930-х годов от выдувания жестоко пострадали почвы по периферии Великих равнин на большой территории, занятой фермами. 

а. Впадины выдувания. Впадины, созданные ветровой эрозией, относятся к особенно ярким проявлениям выдувания. В центральной части южных районов шт. Орегон и на востоке Калифорнии ветром были вырыты впадины в днищах пересохших озер, сложенных авлевритом, вулканическим пеплом и диатомитом. Впадины большей частью широкие и неглубокие, но некоторые из них достигают в глубину 15 м. Их площадь колеблется от одного акра и меньше до одного квадратного километра или чуть больше. Озерные отложения озера Данби в шт. Калифорния подверглись эрозии, в результате чего на площади 25 км2 выработался рельеф с перепадом высот около 5 м. 

Сотни впадин такого же типа встречаются в тонкозернистых коренных породах на западе Великих равнин. Одна из впадин в районе гор Ларами в шт. Вайоминг, называемая «Большой ямой», имеет 15 км в длину, 5 км в ширину и от 30 до 50 м в глубину. Еще более обширные и глубокие впадины выдувания описаны в пустыне Гоби в Центральной Азии, где бессточные депрессии до 50 км в длину и 30 м в глубину образовались в выветрелых гранитах. В эпоху, когда климат отличался от современного еще большей сухостью, из гранитов были выдуты ветром мелкие дезинтегрированные частицы кварца и полевого шпата. С выдуванием связаны аналогичные депрессии в Ливийской пустыне в северо-западных районах Египта, хотя какая-то роль здесь могла принадлежать и разрывной тектонике. Семь из этих депрессий имеют глубину от 200 до 300 м. 

Дно впадины Каттара занимает площадь около 18000 км2; оно лежит в среднем на глубине 65 м, а в самых низких пунктах — на глубине до 134 м ниже уровня моря. Как бы ни был велик вклад разрывов в формирование подобного рельефа, ветровая эрозия по меньшей мере поддерживает и расширяет впадину.  

б. Остаточные продукты. Частицы слишком крупные или слишком тяжелые при выдувании остаются на месте; они получили название остаточного гравия. Продолжительное накопление остаточного гравия, гальки и более крупных обломков в конце концов может привести к тому, что вся поверхность покроется слоем плотно лежащих несцементированных частиц, образующих так называемую пустынную мостовую. Такое покрытие препятствует дальнейшему вы-дуванию лежащего под ним более тонкого материала.  

Истирание песком. Твердые породы разрушаются ветром путем абразии, т.е. за счет естественного процесса истирания песком; такой процесс сходен с применяемыми в технике методами полировки металлических отливок или чистки каменных зданий. Читателю, возможно, хорошо знакомы повреждение лобовых стекол и краски автомашин в ходе одной-единственной песчаной бури, образование матовой поверхности и последующее разрушение стекол на окнах, обращенных в сторону песчаного берега, или иссеченные ветром египетские пирамиды. Такие же процессы истирания песком, действующие с перерывами, но в течение длительного времени, вытачивают параллельные желобки или узкие длинные ниши в основании песчаных холмов или вдоль наклонно залегающих пластов, снабжая при этом ветер дополнительными порциями песка. У некоторых пород, подвергшихся обработке песком или алевритом, образуется полированная или чаще встречающаяся слегка матовая поверхность. Некоторые тонкозернистые массивные породы, как, например, кварциты, могут быть отполированы до блеска. Поверхность песчаных зерен, подвергшихся абразии, становится матовой в результате ее обтачивания и образования на ней выемок и мельчайших трещин. 

Галька при естественном истирании ее песком также полируется (в случае однородного материала) или покрывается бугорками и выемками (если материал гальки неоднороден). При достаточно длительном воздействии галька шлифуется по одной или нескольким плоским граням с образованием эоловых многогранников или трехгранников (драйкантеров). Множество причудливых форм рельефа сформировалось при комбинированном воздействии выветривания, истирания песком и других эрозионных процессов. К ним относятся открытые неглубокие пещеры, столообразные скалы, эоловые столбы и другие скульптурные формы. В открытых областях на обнаженной поверхности горных пород могут возникать системы фестончатых, подрезанных снизу гребней, называемых ярдангами, и разделяющих их удлиненных выемок шириной в несколько метров; однако в количественном отношении эффект ветровой абразии относительно мал по сравнению с выдуванием.

Осаждение материала, переносимого ветром

Причины. Основными причинами осаждения материала, который переносится ветром, являются: 

1) ослабление или прекращение ветра

2) выпадение дождя или снега

3) наличие препятствий. 

При ослаблении ветра осаждается как пыль, так и песок. Частицы оседают под действием силы тяжести, так как при уменьшении турбулентности и скорости ветра теряется их кинетическая энергия. 

Выпадение атмосферных осадков очищает воздух, промывая его. Иногда в воздухе находится достаточно увлажненной пыли для загрязнения дождя и снега. Препятствия играют роль в основном при переносе песка. Они могут быть любого рода - единичные камни, скальные выступы, скалистые холмы, гряды, изгороди, строения, кусты, отдельно стоящее дерево или лес. Песок скапливается и на наветренной, и на подветренной сторонах многих препятствий. Скопление песка, однажды возникнув, тут же само становится препятствием и с этого момента имеет тенденцию расти, стимулируя осаждение на нем дополнительного материала. Местами песок может выдуваться за пределы досягаемости ветра - в пруд или озеро - или переноситься через обрыв.

Формы накопления эоловых осадков

В связи с тем, что пыль переносится во взвешенном состоянии, а песок по большей части передвигается по поверхности земли, при осаждении происходит их сепарация с образованием обширных по площади покровов осевшей пыли и локальных скоплений песка. Те и другие вместе представляют собой эоловые осадки (название происходит от имени бога ветров Эола). В том случае, если отложенная ветром пыль обладает значительной мощностью, ее называют лёссом. Естественные скопления песка называются дюнами. 

Лёсс. Лёссовые отложения широко распространены в центральной части бассейна реки Миссисипи и в области Великих равнин. Значительные их скопления встречаются также в горах Пелоус-Хиллс на востоке шт. Вашингтон, по реке Огайо, на севере Центральной Европы, в Восточной Европе, в Судане, Аргентине и Китае. Области распространения тонкозернистых рыхлых и плодородных лёссовых осадков совпадают со многими богатейшими по производству пшеницы территориями. 

а. Основные свойства лёсса. Мощность лёссов в долине Миссисипи колеблется от 1 м и менее до нескольких десятков метров. Они состоят главным образом из частиц алевритовой размерности, очень разнообразных по своему минеральному составу. Частицы представлены кварцем, полевым шпатом, кальцитом, роговой обманкой и слюдой и находятся в основном в свежем, мало выветрелом состоянии. Лёссы залегают на ледниковых наносах или, при отсутствии последних, на более древних породах. Несмотря на то что цементация в лёссах обычно отсутствует, угловатая форма свободных зерен обеспечивает настолько прочное сцепление, что вертикальные стенки выработок, пройденных в лёссе, не обрушаются годами. Полости, оставленные глубоко проникающими корнями трав и обычно заполненные карбонатом кальция, придают лёссу неясную столбчатую отдельность. 

б. Происхождение лёсса. Лёсс образуется в условиях сухого холодного или сухого теплого климата из исходного материала ледникового или пустынного происхождения. Материал для лёссов ледникового происхождения, таких, как лёссы на территории шт. Айова, вероятно, поступал с высыхающих пойм рек, питающихся талыми ледниковыми водами, или сдувался прямо с самих плейстоценовых ледниковых щитов. Самые мощные лёссовые осадки находятся на подветренной стороне на возвышенностях, прилегающих к долинам рек Миссисипи и Миссури. К востоку они утоняются. По-видимому, главным поставщиком материала были поймы ледниковых рек. Пыль, вероятно, могла легко захватываться и удерживаться на месте растительностью. В аналогичной обстановке лёссы образуются в настоящее время по долинам большинства разветвленных ледниковых рек Аляски. 

За исключением лёссов, развитых по реке Миссури, мощность лёссов Небраски и Канзаса возрастает по направлению к местности Санд-Хиллс на северо-западе шт. Небраска. Очевидно, что их накопление частью связано с древними пылевыми бурями пустынного типа или типа тех бурь, которые происходят внеледниковых засушливых районах на западе США.

Лёссы северо-западных районов Китая, имеющие, как уже было сказано, мощность сотни метров, образовались, вероятно, за счет материала пустынь Центральной Азии в условиях теплого сухого климата. Вскрытые при эрозионном врезе более поздних рек, они стали ареной катастрофических оползней, вызванных мощным землетрясением в декабре 1920 г. Под рухнувшими грудами лёсса и глины нашли свою гибель около 100000 человек. 

Желтая река в Китае (Хуанхэ) получила свое название из-за окраски воды, обусловленной тонкими лёссовыми частицами, которые она несет во взвешенном виде. 

Дюны - это холмы или гребни навеянного ветром песка, находящиеся, как пра¬вило, в движении. Некоторые скопления песка неподвижны из-за их генетической связи с какими-нибудь закрепленными объектами или благодаря тому, что они удерживаются на месте растениями. 

Песок для дюн поступает с песчаных пляжей или других образований морских побережий, из песчаных осадков речных пойм и террас, из песчаных наносов равнин ледниковых областей и аллювиальных конусов выноса, со дна высохших озер, за счет дезинтеграции первоначально песчанистых пород и последующего отсеивания материала. Самым распространенным минералом дюнных песков является кварц, но обычен и смешанный минеральный состав. Дюны, занимающие площадь около 650 км2 в районе Уайт-Сандз («Белые пески») в шт. Нью-Мексико, состоят из гипса; дюны, сложенные кальцитом (источником которого служат коралловые рифы), встречаются на Бермудских островах. 

а. Миграция дюн является результатом переноса песка с наветренной стороны к гребню дюны, с которого песок скатывается или соскальзывает вниз по поверхности скатывания в ветровую тень на подветренной стороне дюны. Угол наклона наветренной стороны обычно меньше 10°, подветренной - от 25 до 34°. Многие дюны смещаются в направлении ветра лишь на несколько метров в год. Дюны побережья Бийскайского залива вблизи Байонны в юго-западной Франции перемещаются в сиорону суши с постоянной скоростью от 1 до 2 м в год на протяжении десятилетий. На юго-восточном берегу Балтийского моря дюна переместилась на 13 км за 70 лет. В областях с сильными ветрами отдельные небольшие дюны, лежащие на коренных породах, проделывают за год путь в сотни метров. Изолированные дюны в Азии в особенно ветреные дни перемещаются на расстояние 20 м в день. В долине Импириал-Валли в шт. Калифорния миграция дюн шла со скоростью 27 м в год в течение семи лет.  

б. Высота и форма дюн. Высота дюн, как правило, колеблется от 1 м и менее до 10 м и более. Местами они достигают сотен метров в высоту, как, например, на территории заповедника Грейт-Санд-Дьюнс в шт. Колорадо или в пустыне Сахаре. 

В зависимости от поступления песка, рельефа местности, задерживающего влияния растительного покрова, постоянства направления ветров развиваются разные типы дюн. Основными типами дюн являются подветренные дюны или песчаные наносы, другие разновидности продольных дюн, барханы, копьевидные, поперечные и сложные дюны. Подветренные дюны - это продольные дюны, которые формируются в виде узких длинных песчаных гребней в ветровой тени позади скальных выступов или за островками кустарника, а также в виде наклонных насыпей песка за уступами. Все подветренные дюны постоянно находятся на одном и том же месте, но в случае добавления большего количества песка они могут превратиться в типичные мигрирующие дюны, отодвигающиеся от своих хвостовых частей. 

Некоторые продольные дюны вытягиваются в направлении основных ветров в том случае, когда сильные ветры дуют на местности со скудными скоплениями песка или когда им приходится преодолевать удерживающее влияние травы и небольшого кустарника. Ветры, дующие временами под острым углом к основному направлению, способствуют сгруживанию песка в гряды. Такие дюны постепенно переходят в дюны иной формы. Некоторые из них выдуваются ветром вверх по склонам долин. 

Барханы формируются на открытых площадях, не ограниченных какими-либо орографическими или растительными барьерами, где выдерживается довольно постоянное направление ветра, а снабжение песком лимитировано, особенно при наличии основания из коренных пород. Типичные барханы имеют форму полумесяца с пологим наветренным склоном на его внешнем изгибе и концами или рогами, которые вытягиваются по ветру, приобретая при этом обтекаемую форму.  

Копьевидные дюны - это продольные дюны, значительно видоизмененные под воздействием сезонных ветров. Одна из простых их разновидностей по очертаниям в плане напоминает арабскую саблю. Копьевидные дюны встречаются вместе с барханами, причем имеются сведения о превращении барханов в копьевидные дюны и наоборот. Другая разновидность представляет собой, в сущности, подветренную дюну с ножевидным гребнем между закругленной подветренной стороной и более крутой поверхностью скатывания на наветренной стороне. Третья разновидность - это огромные гряды песка в Сахаре с остроконечными волнистыми гребнями. При отклонении ветра от своего основного направления часто меняется форма копьевидных дюн, в особенности их гребней. Копьевидные дюны наиболее широко развиты в Сахаре, Нубийской (Аравийской) и Ливийской пустынях, в пустынях Австралии.  

Поперечные дюны образуются там, где песок поставляется в изобилии и сохраняется постоянное направление суховейных ветров, как это наблюдается на многих морских побережьях. Большие объемы песка в таких условиях группируются в гряды или серии гряд, расположенные перпендикулярно направлению ветра. Их гребни обычно извилисты и неровны, что частично объясняется неравномерным накоплением песка, частично тем, что между выступающими верхушками гребней ветром выдуваются ложбины. Большие скопления поперечных дюн, по-видимому, продвигаются вперед многочисленными рядами. 

Сложные дюны, не имеющие четко очерченной формы, возникают в местностях с изменчивыми ветрами, там, где много песка и возможно влияние растительности. Барханы, копьевидные дюны и поперечные дюны местами теснят друг друга, накладываясь друг на друга и теряя свои характерные индивидуальные черты в сумбурной путанице разных форм. 

В Саудовской Аравии с ее огромными пространствами, покрытыми мощными песками, дюны занимают почти треть территории, или 2 500 000 км2. Здесь преобладают северо-восточные пассаты, но отмечаются также сезонные муссоны и другие типы ветров. Некоторые из них достигают ураганной скорости. Образующимся в результате дюнам присуще большое разнообразие форм, с трудом поддающееся классификации.  

в. Другие особенности дюн. Здесь мы рассмотрим котловины выдувания, эоловую текстуру и знаки ряби. Котловина выдувания - это вырытая ветром выемка в песчаной дюне. Котловины выдувания обычно имеют форму ложки или лошадиного следа, открытых против ветра. Выдуваемый песок скапливается вокруг края выемки. Исходя из этой вновь возникшей формы, такие видоизмененные дюны иногда описываются под названием параболических. Образование котловин выдувания в неподвижных дюнах может начаться с нарушения дернового покрытия или удаления растительного покрова в связи с пожаром или уменьшением количества атмосферных осадков. Внутренняя текстура дюн характеризуется косой слоистостью. Косая слоистость образуется при меняющемся наклоне поверхности, на которую ложатся осадки. Косослоистая толща состоит из различно ориентированных тонких слойков крупного и тонкого песка в клиновидных или изогнутых пластах, отражающих изменения в направлении и интенсивности ветра. Если миграция дюн идет все время в одном направлении, большая часть слойков располагается согласно с продвигающейся вперед поверхностью скатывания и наклонена в одну сторону. Напротив, создание и последующее заполнение котловин выдувания, рост холмов песка вверх или изменение ориентировки поверхностей скатывания в соответствии с изменением направления ветра приводят к сложному несимметричному расположению вогнутых и выпуклых пластов. Эоловая косая слоистость любого типа является настолько характерной, что по ней уверенно определяется эоловое (дюнное) происхождение определенной категории песчаников.  

Знаки ряби - формы, общие для дюн и для других песчаных поверхностей, ассоциирующихся с дюнами. Их размер и расстояние между ними контролируются размером зерен и скоростью ветра. Они образуются на поверхности взаимодействия между ветром и песком под влиянием сортирующего механизма поверхностного течения песка. Наиболее крупные зерна скапливаются на гребнях, наиболее тонкие - в ложбинах между ними. Эоловые знаки ряби несимметричны и похожи на крошечные дюны. Под влиянием изменения интенсивности ветра они видоизменяются, непрерывно приспосабливая форму своих гребней. Сильный ветер может уничтожить их полностью.

Контроль над дюнами

Для защиты разнообразных сооружений иногда требуется контроль за разносимым ветром песком. Песок вторгается на шоссейные и железные дороги, аэродромы, пашни, проникает в здания. Используется несколько методов контроля. Полотно шоссейных дорог может быть построено выше уровня окружающей земной поверхности, вследствие чего песок будет быстрее сдуваться с дороги, чем накапливаться на ней. Перекапывая песок бульдозерами, можно на время приостановить его движение. Широко практикуется посадка растущих на песчаной почве трав, кустарников и деревьев. Какое-то время могут помогать сооружения из проволоки и решетки, подобные снегозащитным изгородям. Покрытие песчаной почвы асфальтом или жидкой нефтью и засыпание песка слоем щебня, шлака, раздробленных камней или другим грубым материалом также приостанавливают дальнейшее продвижение песка. Конкретные меры борьбы и материал для их реализации обычно определяются в зависимости от их рентабельности. Изредка, с целью сохранить особенности естественного ландшафта, развитие дюн поощряется. Так, в 1930-х годах поддерживалась аккумуляция песка для защиты и стабилизации обстановки в районе Аутер-Бэнкс в шт. Северная Каролина. Задача заключалась в создании барьера из дюн, который бы сдерживал активность волн и предотвращал размыв и образование оврагов; однако это предприятие оказалось не столько успешным, сколько убыточным.

Интересная информация о нашей планете

Средний радиус Земли, принимаемой за шар - 6 371,1 км.

Длина меридиана - 40 008,5 км.

Длина экватора - 40,075,7 км.

Поверхность Земли - 510 083 тыс. кв. км.

Крупнейший материк - Евразия, площадь (включая острова) - 54 427 тыс. кв. км.

Крупнейший полуостров - Аравийский, площадь - свыше 2 700 тыс. кв. км.

Крупнейший остров - Гренландия - 2 175,6 тыс. кв. км. 

Крупнейший океан - Тихий - 178,6 млн. кв. км.

Крупнейшее море - Филиппинское - 5 726 тыс. кв. км. 

Крупнейшее озеро - Каспийское море - 376 тыс. кв. км. 

Наибольшая высота над уровнем моря - гора Джомолунгма (Эверест) - 8 848 м.

Самое низкое место от уровня моря - впадина Гхор (уровень Мертвого моря) - -405 м.

Наибольшая глубина Мирового океана - Марианский желоб - 10 920 м.

Самое глубокое озеро - Байкал - 1 637 м.

Самые крупные реки:

по длине - Нил (с Кагерой) - 6 671 км.

по площади бассейна - Амазонка (с Укаяли) - 7 047 тыс. кв. км.

Самый высркий водопад - Анхел, высота падения - 1 054 м.

Наиболее высокая температура воздуха наблюдалась:

в районе Триполи (Северная Африка) - +58ºС

в Долине Смерти (США) - +57ºС

Наиболее низкая температура воздуха наблюдалась:

в Антарктиде на научной станции "Восток" (Россия) - -89,2ºС

в районе полюса холода (Верхоянск, Россия) - -72,2ºС

Наибольшее среднегодовое количество осадков:

о. Кауаи (Гавайские острова) - 12 090 мм.

Черапунджи (Индия) - 12 000 мм

Наименьшее среднегодовое количество осадков:

пустыня Атакам (Чили) - 1 мм.

Дахла (Египет) - 1 мм.

Численность населения Земли - 7 млн. чел.

Самые крупные государства:

по площади - Россия - 17 075,4 тыс. кв. км. 

Канада - 9 976,1 тыс. кв. км. 

по численности населения - Китай - 1 314,3 млн. чел.

Индия - 1 112,2 млн. чел. 

Плотность населения:

наибольшая - Монако - 16 623 чел./кв. км.

Сингапур - 5 273 чел./кв. км.

наименьшая - Западная Сахара - 1 чел./кв. км.

Монголия - 2 чел./кв. км