Посещение водопада может подарить уникальные впечатления, особенно если это происходит впервые. Вид пенистой воды, падающей по камням, всегда прекрасен – и в потоках, низвергающихся с высоты сотен метров, и в падающем с небольшой скалы ручье, который можно встретить в обычном походе. Как же природа создает такую красоту?
Долгое время считалось, что для образования водопада необходимо воздействие некоторой внешней силы, способной изменить форму речного русла, – землетрясения или извержения вулкана. Рассматривались и другие факторы формирования водопадов, например климатические изменения. Однако новая работа, опубликованная в журнале Nature, показывает, что хаотическая природа самой реки может способствовать спонтанным изменениям профиля русла, приводящим к появлению водопада.
Река в лаборатории
Для постановки эксперимента ученые создали модель реки. В качестве коренной породы, слагающей дно, использовался пенополиуретан. Он поддается разрушительному воздействию водного потока гораздо легче, чем горные породы, что дало ученым возможность получить результаты эксперимента в приемлемые сроки, не дожидаясь годами.
Река представляла собой желоб длиной приблизительно 8 метров и шириной около 30 см. Уклон этой искусственной реки составлял почти 20 %, а расход воды в ней – 14 литров в секунду. Скорость эрозии пенополиуретана под воздействием водного потока затем можно было пересчитать в отношении любой интересующей ученых породы.
Рождение водопадов
Выяснилось, что под давлением, которое оказывает текущая вода, ровное пенополиуретановое дно начинает разрушаться неравномерно и приобретает волнистый, а затем более выраженный гребнистый и, наконец, ступенчатый профиль. Некоторые участки дна вообще не подверглись разрушению, в то время как другие практически «выедались» потоком.
Спустя два часа исследователи уже получили водопады, образовавшиеся совершенно спонтанно. Просуществовав около 20 минут, эти образования начинали, в свою очередь, сглаживаться и исчезать. Расчеты показали, что для естественной реки такой результат соответствует времени существования водопада от 10 до 10 000 лет (в зависимости от условий).
Таким образом, многие, хотя, конечно, и не все природные водопады создаются самими реками. Какие именно водопады сформировались спонтанно, а какие - под действием дополнительных факторов, прояснят будущие исследования. Это помогло бы уточнить детали геологической истории различных районов, а также позволило бы прогнозировать поведение той или иной реки.
