Криосфера

Криосфера (от крио... и сфера), прерывистая и непостоянная по конфигурации оболочка Земли в зоне теплового взаимодействия атмосферы, гидросферы и литосферы. Характеризуется отрицательной или нулевой температурой, при которых вода, содержащаяся в К. в парообразном, свободном или химически и физически связанном с др. компонентами виде, может существовать в твёрдой фазе (лёд, снег, иней и др.). температура 0°С (273,15 К) определяет равновесие между химически чистыми льдом и водой при атмосферном давлении 760 мм рт. cm. вне посторонних силовых полей. В естественных условиях различные примеси и растворённые вещества, а также поверхностные силы и давление понижают точку замерзания воды, в результате чего в границы К. попадает и жидкая фаза H₂O во временно или устойчиво охлажденном ниже 0°С состоянии (солёные морские и подземные воды, незамёрзшие связанные воды, высоконапорные пресные воды под ледниковыми покровами, переохлажденные капли воды в облаках и туманах). К. включает также безводные толщи горных пород и относительно сухие воздушные массы с отрицательной температурой, в которых естественными или искусственными путями могут создаваться условия для конденсации H₂O, а тем самым и сформирования её твёрдой фазы.

  К. простирается от верхних слоев земной коры до нижних слоев ионосферы, прерываясь в переменных по мощности сегментах, временно или устойчиво прогретых выше 0°С. Нижняя граница совпадает с подошвой слоя мёрзлых и охлажденных горных пород. Этот слой характеризуется большой устойчивостью и достигает максимальной глубины залегания от поверхности Земли в высоких широтах — в Антарктиде (свыше 4 км) и Субарктике (около 1,5 км), но отличается сезонной изменчивостью и выклинивается в средних и низких широтах. Верхняя граница К. проходит на высотах около 100 км над уровнем моря в разреженных слоях атмосферы, над сильно охлажденной мезопаузой, содержащей серебристые облака.

  К. свойственны эпизодические, кратковременные, сезонные, многолетние и многовековые криогенные образования: мигрирующие системы облаков, содержащих атмосферные льды; кратковременный, сезонный и многолетний снежный покров, аккумулирующий эти льды и конденсирующий водяные пары; сезонномёрзлые (ежегодно и в отдельные годы) почвы и горные породы, содержащие лёд в пустотах и порах: сезонный и многолетний ледяной покров пресных и солёных водоёмов, объединяющий льды атмосферного, поверхностного и внутриводного происхождения; сезонные и многолетние наледи поверхностных и подземных вод; горные ледники и ледниковые покровы полярных островов и материков; толщи мёрзлых горных пород, содержащие подземные льды различного генезиса (конституционные, сегрегационные, трещинно-жильные, погребённые, пещерные и др.) и не оттаивающие многие годы, века и тысячелетия. Определённая высотная приуроченность криогенных образований и циркумполярный характер их распространения (см. карту к ст. Многолетняя криолитозона) связаны с неравномерным распределением солнечной радиации по широте и высоте над уровнем моря. Примерная количественная характеристика основных криогенных образований даётся в табл. (по П. Л. Шумскому и А. Н. Кренке, 1964, с уточнениями).

  Размеры областей распространения криогенных образований дают представление о масштабах их участия в круговороте воды на Земле, а значительный объём многовековых скоплений поверхностного и подземного льда свидетельствует об устойчивости низкотемпературной ветви этого процесса. Значительна роль К. в ходе всех планетарных климатообразующих процессов, вместе с которыми она подвержена суточным, годовым и многолетним колебаниям. В криолитозоне К. порождает специфические криогенные и посткриогенные явления и соответствующие формы рельефа. Определённое влияние оказывает К. на жизнедеятельность растений, животных и отдельные виды хозяйственной деятельности человека.

  К. существовала, по-видимому, на протяжении всей геологической истории Земли. Наиболее яркого выражения она достигала в эпохи глобальных похолоданий, характеризующиеся максимальным развитием ледниковых покровов и областей распространения многолетнемёрзлых горных пород.

  Термин «К.», без точного указания ее границ, предложен польским ученым А. Б. Добровольским в 1923, хотя научное представление о характере векового охлаждения Земли и об особой ледяной оболочке появилось раньше, например в трудах М. В. Ломоносова (1763), французского учёного Ж. Фурье (1820), А. И. Воейкова (1886). В 1933 В. И. Вернадский расширил понятие о К. и ввёл представление об области охлаждения Земли (до температур не выше 4°С — точки максимальной плотности воды), занимающей почти всю толщу Мирового океана и более мощные, в сравнении с современным определением объёма К., слои атмосферы и подземной гидросферы. Значительный вклад в дальнейшее развитие представлений о К. внесли советские (Н. И. Толстихин, П. А. Шумский и др.), а также французские (Л. Либутри и др.), канадские (Дж. Р. Маккей и др.), английские и американские (А. Л. Уошберн, Т. Л. Певе и др.) учёные.

  Лит.: Вернадский В. И., Об областях охлаждения земной коры, «Зап. Гос. гидрологического ин-т(институт)а», 1933, т. 10; Толстихин Н. И., Подземные воды мерзлой зоны литосферы, М.— Л., 1941; Шумский П. А., Основы структурного ледоведения, М., 1955; Основы геокриологии. ч.1, М., 1959; Перигляциальные явления на территории СССР. Сб. ст., М., 1960; Шумский П. А., Кренке А. Н., Современное оледенение Земли и его изменения, «Геофизический бюллетень», 1964, № 14; Баранов И. Я., Вечная мерзлота и ее возникновение в ходе эволюции Земли как планеты, «Астрономический журнал», 1966, т. 43. в. 4; Достовалов Б. Н., Кудрявцев В. А., Общее мерзлотоведение, М., 1967; Савельев Б. А., Физика, химия и строение природных льдов и мерзлых горных пород, М., 1971; Дерпгольц В. Ф., Вода во Вселенной, Л., 1971; Мерзлые горные породы Аляски и Канады. Сборник статей, пер.(перевод) с англ.(английский), М., 1958; Llibutгу L., Traíté de glaciologie, t. I—2, P., 1964—65; Рéwé Т. L., The periglacial environment, Montreal, 1969; Washburn A. L., Periglacial processes and environments, L., 1973.

  Н. Л. Граве, А. А. Шарбатян.