Поскольку морозобойные трещины неоднократно возникают на одних и тех же местах, подземный лед, который в них образуется, назван повторно-жильным. Долгое время ученые спорили, как возникли мощные повторножильные льды, распространенные в северной части Восточной Сибири и на Новосибирских островах. С конца XIX века и до середины XX века большинство исследователей полагали, что эти льды являются остатками древних ледников.
Самые крупные массивы льда, которые могут встречаться в мерзлых грунтах, называют пластовыми льдами. Эти пласты нередко простираются на несколько десятков метров, их толщина также может составлять несколько десятков метров. Пластовые льды обычно залегают на глубине 40–50 метров, но иногда находятся и на глубине 100–150 метров.
Пластовые льды далеко не всегда залегают горизонтально и имеют однородную структуру. Иногда они располагаются наклонно и имеют многочисленные складки. Лед бывает чистым, но может и включать тонкие слои песка и других пород. Пластовые льды довольно часто встречаются в северных районах Западной Сибири, на Чукотке, в северо-западных районах Канады и на Аляске. Что же касается того, как возникают большие массы льда в толще мерзлого грунта, то ученые пока не пришли к однозначным выводам.
В природе встречаются и так называемые ледяные пещеры. Располагаются они вовсе не в вечной мерзлоте и не на вершинах гор. Такие пещеры есть в России (на Урале) и в Западной Европе. Представьте себе пещеры со сталактитами и сталагмитами изо льда! Кристаллы льда образуют причудливые узоры на стенах пещер, ледяные бугры на полу… Но почему в районах с относительно теплым климатом лед в пещерах не тает даже летом? Дело в том, что теплый воздух не проникает в глубь пещер — он легче холодного, и тот попросту выталкивает его. И так происходит независимо от времени года.
На Памире, в районе Горного Бадахшана, есть весьма необычный «островок» многолетней мерзлоты. У подножия одной из гор находится вход в пещеру: из нее постоянно дует сильный холодный ветер. Он действительно холодный — даже в сорокаградусную жару температура «пещерного» ветра не поднимается выше —20 °C. Если около входа в пещеру поставить ведро с водой, то вскоре эта вода превратится в лед.
12—15 тысяч лет назад вечная мерзлота покрывала почти всю территорию России, Западной Европы, Северный Казахстан и юг Западной Сибири. В Северной Америке вечная мерзлота охватывала меньшую территорию, однако и там она доходила до штата Колорадо, который в настоящее время отличается довольно жарким климатом.
Но даже в суровых условиях вечной мерзлоты люди строят жилые дома и предприятия. Правда, при этом необходимо учитывать, что в районах вечной мерзлоты почва обладает иными свойствами, нежели, например, в средних широтах. При минусовых температурах обычные песчаные и глинистые почвы могут выдерживать большие нагрузки, а вот при небольшом потеплении такой грунт становится очень рыхлым и либо оседает, либо вспучивается под тяжестью домов. И при этом любое вмешательство в структуру мерзлоты — осушение территории, устройство котлована или просто удаление снежного покрова — может отразиться на свойствах грунта самым непредсказуемым образом. Архитекторы пришли к выводу, что для нормальной устойчивости зданий надо как можно меньше нарушать естественную структуру мерзлоты. Оптимальным решением признано строительство домов на сваях. Во-первых, не нужно рыть котлован под фундамент. Во-вторых, между зданием и грунтом постоянно проходит воздух. Это условие важно потому, что рядом с домами (и любыми постройками) зимой теплее. Тепло, идущее от домов, может привести к подтаиванию грунта и его разрыхлению. А дальше все понятно — почва начнет оседать или вспучиваться, что отрицательно скажется на состоянии здания. Конечно, для установки свай приходится бурить скважины в грунте. Однако это не столь серьезное изменение структуры мерзлоты, как, например, рытье котлована.
Построенная на сваях Якутская тепловая электростанция работает более 50 лет, и каких-либо деформаций здания не отмечалось.
В настоящее время разработаны более совершенные технологии строительства на мерзлоте. В сваи помещают специальные охлаждающие устройства, которые способствуют более сильному охлаждению мерзлоты и, соответственно, более прочному смерзанию свай с почвой.
В ПЛЕНУ СИЯНИЙ И ВИДЕНИЙ
Миражи, миражи
С миражами связано несколько ошибочных представлений. Люди думают, что мираж — это галлюцинация, то есть обман чувств, возникающий из-за истощения организма; так как мираж существует только в воображении человека, его невозможно сфотографировать.
Но так ли это? Зимой при ярком солнце иногда кажется, будто снег двигается, а летом, в жаркие дни, поверхность раскаленного асфальта словно мерцает. Но ведь в основе этого явления лежит то же, что и у миражей пустыни, только в пустыне температура намного выше и эффект намного сильнее: синее небо отражается на раскаленной поверхности, и кажется, что видишь воду. Когда пытаешься к ней подойти, она «отодвигается».
Однако миражи возникают не только в пустынях, но и в горах, и в морях-океанах. Сколько историй могут поведать о миражах моряки! Тут и корабли, плывущие по небу кверху килем, и замки посреди волн…
Чтобы понять, как возникают миражи, нужно знать законы оптики — науки о распространении света и его взаимодействии с окружающими предметами. В обычных условиях свет распространяется по прямой. Но иногда в атмосфере происходят изменения, которые заставляют солнечные лучи отклоняться от первоначального направления — преломляют их. Это происходит, когда температура в разных слоях воздуха сильно различается.
Преломляется свет на границе между слоями с разной температурой. Отчего наблюдатель видит и реальный объект, и его призрачное изображение. Таким образом, можно сделать вывод, что мираж возникает из-за того, что лучи света, преломляясь, образуют угол. Обычно миражи видны на горизонте, «приближая» то, что на самом деле находится за горизонтом.
Чтобы было понятнее, как возникают миражи, представьте атмосферу в виде слоеного пирога. Слои пирога — это слои воздуха с разной температурой. Когда увеличивается высота, температура воздуха уменьшается. Луч света, попадая на границу двух слоев, искривляется (преломляется). Такое преломление света называется рефракцией.
А теперь представьте, что огромная воздушная линза движется в воздухе. Если человек и отражаемый объект окажутся внутри этой воздушной линзы, тогда-то и можно будет увидеть мираж.
Вроде бы все просто: чем выше, тем воздух холоднее. Но нередко температура воздуха уменьшается неравномерно, и в атмосфере чередуются его теплые и холодные слои. В таких случаях возникают сложные миражи, так как преломление света происходит не один, а много раз.
Миражи возникают в разных частях земного шара. Это явление очень затрудняет судоходство, поскольку даже опытные моряки порой теряют путь — ведь призрачные картины сильно искажают настоящий вид местности.
Весной 2006 года у восточного побережья Китая неподалеку от города Пенглай возникло его изображение: высотные дома, широкие улицы, по которым движутся потоки автомашин… Это необычное явление произошло после ливня, продолжавшегося два дня.
Древние египтяне по-своему объясняли мираж. Они верили, что душа есть не только у человека, но и у места, и считали, что миражи — это призраки стран, которые больше не существуют в этом мире.
Изучать миражи очень сложно, ведь никогда нельзя угадать, где они появятся. Известно несколько видов миражей: озерные (или нижние) миражи, миражи дальнего видения (или верхние), которые возникают в небе, и боковые миражи. Кроме того, иногда возникают более сложные миражи, которые называют фата-моргана. Разновидностями миражей считаются северное сияние, миражи-оборотни и «летучие голландцы».