Удивительно находиться жарким летним днём в пещере, состоящей из снега и льда! Побывавшие там туристы согласятся, что в этих таинственных местах имеется свой микроклимат. В провинции Китая Шаньси расположена одна из немногих ледяных пещер. Внутри Ningwu от потолка до пола тянутся сталактиты. Это ослепительное зрелище, но не уникальное.
Тайна ледяных пещер
Такие удивительные ледяные пещеры разбросаны по всей территории континентальной Европы. Имеются они и в России, и в Центральной Азии, и Северной Америке. Они стали достопримечательностями, которые туристы с удовольствием посещают. Путешественников привлекает не только внешний вид, но и сама загадка возникновения таких пещер.
Одним из первых, кто решился заглянуть в этот удивительный мир льда и холода, был Джордж Форрест Браун. В 1861 году он отправился в Швейцарию и наткнулся на небольшую тёмную пещеру, стены и потолок которой были изо льда. Исследователь Эмиль Раковица из Румынского института спелеологии также писал в своих работах, что никогда не забудет свой первый поход в ледяную пещеру.
Почему в этих пещерах сохраняется минусовая температура? В чем уникальность этих мест?
Ученые начали исследовать ледяные пещеры 150 лет назад, и до сих пор нет единого мнения о том, почему лёд в них не тает. Неоднократно была выдвинута версия, что процессы, протекающие в пещерах, связаны с геотермальным теплом (поступающим от горячей мантии Земли). Другими словами, не на всех участках Земли можно заметить данное явление. Там, где его нет, образовались пещеры с минусовой температурой.
Горячее "течение" или холодный воздух?
Все складывалось логично, если бы не пещера Ningwu (Китай). Ученые, проводившие в ней исследования, в один голос твердят, если бы причиной образования данных мест служило горячее "течение", то поверхность тоже подверглась бы изменениям. Однако температура на входе в пещеру составляет 0 градусов по Цельсию, а на поверхности - 17 градусов выше нуля.
Поэтому китайские учёные выдвигают свою гипотезу. По их мнению, на минусовую температуру внутри пещеры влияет не геотермальное тепло, а поток воздуха: холодный, плотный, зимний воздух проникает внутрь пещеры. Если измерять температуру внутри каждые 5-10 минут, можно заметить, что за это время поступает поток нового холодного воздуха.
Форма, ходы, стены
Стоит обратить пристальное внимание на строение пещеры, которая обладает уникальной формой, особенным расположением ходов, а также теплообменом с каменными стенами. Все это в совокупности создаёт уникальную микросреду, в которой холодный воздух попадает в ловушку и остаётся здесь.
Математическая модель пещеры
Яолинь Ши создал математическую модель пещеры Ningwu с целью показать движение воздуха. Её можно сравнить с 85-метровой кеглей для боулинга, которая установлена на склоне горы 2000 м над уровнем моря. В чем заключается воздушная ловушка?
Прохладный воздух опускается в горловину пещеры весной, летом и осенью. Он нагревается незначительно, поэтому не может повлиять на потепление внутри. В зимний период температура воздуха в пещере опускается до -15 °С. Это связано с тем, что холодный воздух, проникая вниз, вытесняет тёплый. То есть температура в пещере заметно понижается.
Но это ещё не все. Лёд, который образовался в пещере, действует как буфер, стабилизирующий температуру. Когда тёплый воздух попадает внутрь, часть льда начинает таять. В данном случае тёплый воздух на этом этапе пути останавливается, так как утрачивает всю свою энергию. Поэтому остальная часть пещеры защищена от прогревания. Температура внутри практически постоянная круглый год. Некоторые ледяные пещеры имеют несколько входов. Это, безусловно, сказывается на процессе таяния льда.
Таким образом, можно сказать, что ледяная пещера – это результат таких процессов, как обмен воздуха между пещерой и поверхностью, геотермальное "течение", таяние льда и замерзание воды.
Пещеры в опасности
Ледяные пещеры очень уязвимы, они находятся в достаточно нестабильном состоянии, особенно если учесть постоянное изменение климата на поверхности. Китайские ученые уже твердят о том, что некоторые из них находятся в опасности.
В провинции Хэйлунцзян (Китай) расположена ледяная пещера Вудалянчи. Чтобы сохранить ее, была установлена металлическая дверь, которая защищает достопримечательность от тёплого летнего воздуха. Однако данное действие подвергает уникальное место большому риску: без притока холодного воздуха может измениться микроклимат. А это грозит серьёзными последствиями, то есть весь лёд может в течение нескольких десятилетий полностью растаять. Нельзя блокировать поток холодного воздуха.
Иногда в попытке сохранить уникальные ледяные пещеры люди непреднамеренно причиняют им больше вреда. Благие намерения понятны: огромное количество туристов приезжают к ним ежедневно. Некоторые пещеры являются объектами Всемирного наследия ЮНЕСКО, в том числе Добшинская пещера в Словакии. Туризм можно использовать с целью сохранения ледяных пещер.
Пещеру Ningwu каждый день посещают 1000 посетителей (с мая по октябрь она открыта для путешественников). Туристы проводят там практически час. Все это время пещера освещена, примерно 200 электрических лампочек установлено в ней. И туристы, и лампочки выделяют тепло. Ученые уверены, что его недостаточно, чтобы ледник начал таять. Однако нужно соблюдать одно важное условие: в пещеру должен постоянно поступать сезонный поток холодного воздуха.
Также изменения климата являются угрозой ледяным пещерам. Зима стала короче и теплее, как следствие, в пещеру попадает меньшее количество холодного воздуха. Таким образом, может нарушиться равновесие. Множество ледяных пещер уже утеряно из-за изменений, происходящих в климате. Чтобы оценить все возможные риски, ученые ежегодно замеряют толщину и плотность льда.
Кладезь знаний
Ледяные пещеры – это не только достопримечательность, но и кладезь знаний. Ученые заявляют, что во льдах сохранились пыльца, фрагменты листьев и другой биомассы, которые могут предоставить информацию о жизни наших предков. Доля газов, находящихся во льду, может пролить свет на древний состав атмосферы. В пещерах скрыто очень много ценной и полезной информации.
