Гидрология Байкала. Течения и водообмен

Байкал - одно из чудес России. Глубина озера Байкал - рекордная. Следующее после него африканское озеро Танганьика имеет глубину, меньшую на 200 метров. Водоем популярен среди туристов и исследователей. До сих пор тайны Байкала не раскрыты до конца и будоражат ученых.

Где находится

Расположенный почти в центре Евразии, в Западной Сибири, на границе Иркутской области и Бурятской республики, Байкал имеет форму огромного полумесяца. По площади он приравнивается к Нидерландам, Бельгии или Дании. Окруженный горами и сопками водоем занимает огромный котлован. Очень интересен вопрос о том, какая глубина озера Байкал. Об этом поведаем позже, а сейчас опишем рельеф побережья. В восточной части оно относительно ровное, горы удалены на десятки километров. Западный берег озера гористый.

Район расположения Байкала - сейсмически активный. Землетрясения небольшой магнитуды случаются регулярно, имеют место и сильные, отголоски которых чувствуются даже в Иркутске. Так, во второй половине 19 века произошло землетрясение силой в 10 баллов. Вследствие него был затоплен участок суши в 200 кв. км, на котором проживали 1300 человек. Отмечались сильные подземные толчки в 1959-м (9 баллов), в 2008-м (9 баллов) и 2010 году (6 баллов).

История возникновения озера и названия

Долгое время считалось, что возраст Байкала составляет 25-30 миллионов лет. Но последние исследования рельефа дна озера с его грязевыми вулканами показали, что ему до 150 тысяч лет. В этом плане Байкал также уникален, ведь средний возраст озер схожего с ним происхождения - 10-15 тысяч лет.

Рифтовая впадина, в которой расположился Байкал, схожа по строению с впадиной Мертвого моря. Ее глубина - это и есть глубина Байкала. Мнения ученых в вопросах образования котловины расходятся.

Существует 3 версии:

1. Впадина - результат трансформного разлома.
2. Впадина возникла в результате действия горячего мантийного потока, находящегося под озером.
3. Впадина образовалась в результате мелких столкновений Индостана и Евразийской плиты.

Очевидно, что в результате сейсмической активности рельеф дна Байкала изменяется и проседает до сих пор.

Происхождение названия озера неясно, но все четыре точки зрения отражают величие водоема и косвенно указывают на то, какая глубина Байкала: японская - «великая вода», тюркская - «богатое озеро», монгольская - «богатый огонь» и китайская - «северное море». В нашей стране современное название стали применять в XVII веке, его позаимствовали у бурят (Бейгхел): в русском языке слово ассимилировалось и установилось привычное произношение - Байкал.

Особенности ландшафта и климата

Рекордная глубина Байкала и обширная площадь водораздела определяют местный климат. Мягкие зимы, но достаточно прохладное лето, продолжительная осень и затяжная весна - вот климатические характеристики районов, прилегающих к озеру. Также на погоду Байкала влияют местные специфичные ветра, такие, как баргузин или култук. Из-за действующих ветров Байкал относят к самым неспокойным озерам в мире.

Еще одно примечательное свойство климата - миражи, которые появляются до 7 раз в год и длятся по 5-6 часов. Возникают они из-за разницы температур воздуха поверхности воды и пространства над ней. Миражи случаются из-за преломления лучей. Предметы ландшафта могут зрительно приподниматься над поверхностью воды так, что виден горизонт. Другая разновидность миражей - когда отдаленные на тысячи километров природные объекты оптически приближаются.

Воды Байкала: особенности и течения

Вода озера издревле завораживала местных жителей: ее боготворили, ей лечились. Она насыщена кислородом, близка по составу к дистиллированной, из-за действия микроорганизмов практически лишена минералов. Объем воды Байкала составляет 90% запасов пресной воды России и 20% - мировых. Для сравнения: воды в нашем великом озере больше, чем в 5 крупнейших американских озерах вместе взятых.

Удивляет прозрачность байкальской воды: видимость достигает 40 метров. Правда, этот показатель может снизиться до 10 метров в период цветения растений. В зависимости от времени года и деятельности растений и микроорганизмов вода Байкала меняет свой цвет от ярко-синего в холодное время до зеленого летом и осенью.

Насыщается Байкал 336-ю постоянно впадающими в него реками и ручьями. Турка, Снежная, Верхняя Ангара, Сарма - самые крупные из них. Ангара - единственная река, вытекающая из Байкала.

Показатели глубины

Какая глубина озера Байкал? Определяется она происхождением и параметрами впадины, в которой расположилось озеро. Последние исследования глубин проводились в 1983 году, они подтвердились в 2002 году. Озеро завораживает: при средних показателях в 730 метров максимальная глубина Байкала - 1630 метров. На Земле существует еще два озера, имеющие глубину больше 1000 метров: Танганьика и Каспийское море. Причем в последнем вода соленая, а не пресная. Даже средняя глубина Байкала поражает - мало озер на Земле могут похвастать значением в 730 метров.

На поверхности Байкала действуют течения, опоясывая его берега и крупнейшие острова. В определенных местах (западное побережье Малого Моря) течение достаточно сильное, поэтому даже в безветренную погоду суда дрейфуют. На снижение интенсивности движения воды влияют глубина озера Байкал в данном месте и удаленность от береговой линии.

Растительный и животный мир

Уникален Байкал своей флорой и фауной: две трети представителей животных обитают исключительно здесь. Насыщенная кислородом вода обеспечивает благоприятную среду для размножения видов. Учеными открыто только 70% представителей фауны Байкала. Основу цепи питания озера составляют рачки эпишуры, кроме того, они выполняют важную функцию очищения воды - пропускают ее сквозь себя. 56 видов рыб насчитывает фауна Байкала. Среди них уникальный вид - голомянка. Интересна рыбка тем, что не откладывает икру, а рождает мальков живыми. Голомянка на 43% состоит из жира, в поисках пищи она мигрирует с больших глубин на мелкие.

Нерпа - единственное млекопитающее, которое обитает на Байкале.

Из растительного мира можно отметить губок, которые растут на больших глубинах и являются старейшими обитателями Байкала.

Уникальность озера признается по всему миру. Принимается во внимание не только глубина Байкала, но и его уникальная экосистема. Климат, географические особенности озера привлекают туристов и ученых со всего мира.

Вода на поверхности Земли находится в постоянном движении. По своему характеру и причинам оно разнооб­разно. Речное течение, переносящее громадные количест­ва воды, возникает под действием силы тяжести; направ­ление его, определяемое руслом,- постоянно, а скорости изменяются в известных пределах. В больших водоемах движение воды значительно усложняется. Здесь течения, возникающие вследствие разных причин, очень непостоян­ны по направлению и скорости. Они могут быть то вре­менными, то более постоянными и образовывать сложные системы. Главная причина озерных течений - ветер. Вы­зывают течения в озере также притоки, резкие колебания атмосферного давления. Кроме течений, в озерах имеют большое значение другие виды движения вод: волнение, перемешивание»

Еще в 30-х годах нашего века Г. Ю. Верещагин на ос­новании многолетних наблюдений за температурой и хи­мическим составом вод Байкала, а также ряда других кос­венных признаков, предложил схему течений в южной и средней частях Байкала. В Южном Байкале он наметил устойчивое круговое течение, направленное против дви­жения часовой стрелки. В средней части озера вдоль вос­точного берега он выявил течение от дельты р. Селенги на север в Баргузинский залив и далее к Ушканьим остро­вам. Многочисленные наблюдения Лимнологического ин­ститута СО АН СССР подтвердили и уточнили схему те­чений в Южном Байкале, составленную Г. Ю. Верещаги­ным. Теперь уже можно, хотя и в первом приближении, судить и о течениях в средней и северной частях озера.

В Байкале действуют несколько постоянных круговых течений, направленных против движения часовой стрелки (рис. 26). Все они образуются в основном под влиянием ветров господствующих направлений, речного стока Селен­ги и отчасти Баргузина. Во многом направление этих те­чений зависит и от очертания берегов.

Наряду с постоянными течениями на Байкале имеются и временные самых различных направлений, вызываемые обычно ветрами. Эти течения часто маскируют постоян­ные.

Всего лишь 20-25 лет назад ученые были убеждены, что зимой подо льдом Байкала течения отсутствуют. Одна­ко местные рыбаки издавна замечали, что во время зимнего лова сети и другие снасти сносились в сторону. Недавние наблюдения в Южном Байкале дали точные све­дения о подледном движении вод озера. Течения подо льдом в Южном Байкале, как и в летнее время, имеют круговое направление, но скорости их значительно мень­ше. Происхождение подледных течений еще не ясно. Не­сомненно одно - это не угасающие остаточные течения, возникшие до ледостава: они существуют, не ослабевая, всю зиму. Вероятно, подледные течения в основном вызы­ваются речным стоком и резкими колебаниями атмосфер­ного давления.

Обычно в озерах течения охватывают верхний слой вод до глубины в несколько метров, в Байкале - до 10-15 м. Глубже скорости их быстро уменьшаются. Однако замед­ленные течения существуют и на больших глубинах. Спе­циальные зимние наблюдения позволили проследить сла­бые течения до глубины 1250 м. Очевидно, они охватыва­ют и наибольшие глубины.

Течения Байкала - это еще не написанная страница характеристики озера. Но уже сейчас ясно намечается важ­нейшая роль течений в переносе громадных водных масс на большие расстояния из одних районов озера в другие, из верхних слоев в глубокие и обратно. Вместе с водными массами переносятся и содержащиеся в них взвешенные и растворенные вещества, а также населяющие их орга­низмы.

Особый интерес к изучению байкальских течений воз­растает в связи с ростом промышленности в районе озера. Промышленные сбросы предприятий, расположенных на притоках Байкала и по его берегам, будут подхватываться течениями и уноситься на большие расстояния. Это может дать, с одной стороны, положительный эффект быстрей­шей ликвидации загрязнений. Но, с другой стороны, за­грязняющие вещества могут попадать в районы нагула и нереста ценных промысловых рыб, в районы расположе­ния курортов, здравниц, туристических баз и причинять прямой вред. Вот почему важно тщательное изучение на­правлений и скоростей байкальских течений.

Байк а́ л – озеро в Азиатской части России, на юге Восточной Сибири, в Иркутской области и Республике Бурятии.

Якуты называют озеро «Бай-кõль» – «богатое озеро», отчего и произошло название озера, по Д.Н. Талиеву, автору первой научной книги о Байкале, изданной в 1933 г.

Байкал – самое древнее и самое глубокое в мире озеро с наибольшим объёмом пресной воды и с богатейшей фауной. Более половины видов – эндемики, т.е. не встречающиеся в других водоёмах мира. Ежегодно в Байкале воспроизводится около 60 км 3 маломинерализованной и исключительно прозрачной воды. Её удивительная чистота и полезные для организма человека свойства формируются в озере благодаря его очень замедленному водообмену и жизнедеятельности водных организмов уникального и разнообразнейшего состава микро- и макрофлоры и фауны.

Первое описание Байкала сделал в 1675 г.: «Лежит Байкал… в чаше, окружен каменными горами, будто стенами. Глубина его велика… дна не сыщут. А рыбы в Байкале всякии много, и осетры, и сиги, и иные…, и зверя нерпы в нем есть же много, только жилья около Байкала немного… Вода в нем зело чистая. А зимнею порой мерзнуть Байкал начинающе около крещеньева дни и стоит до мая месяца около Николина дни. Лед живет в толщину по сажени и больше, по нем ходят зимнею порою санями и нартами, однакожде зело страшно…, учиняются щели в ширину сажени по три и боле. Лед вскоре опять сойдется… с великим шумом и громом, будто пушки бьют, учинится в том месте вал ледяной…».

Первые научные сведения содержатся в работах, а также, в 1773 г. выдвинувшего предположение, что Байкал образовался в результате сильного землетрясения, впервые описавшего глубоководную рыбу голомянку, составившего первую карту озера и довольно точную карту Сибири от Енисея до Амура . Исследованием проблемы возникновения озера занимались (1889), В.А. Обручев, Н.А. Флоренсов (1960). В 1869–1877 гг. ссыльный профессор Варшавского университета зоолог Бенедикт Иванович Дыбовский с Виктором Годлевским предприняли попытку определить глубину Южного Байкала, они описали природные условия озера – его температуру, колебания уровня воды. Дыбовским выявлено более 100 видов живущих в озере бокоплавов, причём заметная их часть оказалась эндемиками. Им обнаружено два вида глубоководной рыбы – голомянки, живородность которой он установил впервые. Его труды по зоогеографии отмечены золотой медалью Русского географического общества.

Лимнологическое изучение Байкала начал Г.Ю. Верещагин в 1916 г. в составе экспедиции Байкальской комиссии Академии наук. В трёх рейсах пассажирского парохода «Феодосий» им не только была собрана коллекция водной фауны, но и выполнены первые гидрологические наблюдения, опубликованные им в 1918 г. В этом же году в пос. Коты начала работу гидробиологическая база Иркутского университета под руководством М.М. Кожова. В 1925 г. Г.Ю. Верещагин избран учёным секретарём Байкальской комиссии и организовал крупную экспедицию на озеро, в состав которой включил ботаника В.Н. Сукачева, гидролога Т.Ф. Форш и других специалистов. В Южном плёсе озера ими выполнены наблюдения на более чем 1200 станциях, из которых 130 – глубоководных (1000–1350 м), за температурой (более 1500 измерений), более 1600 химических анализов проб воды, отобраны и обработаны сотни проб, донных водорослей и. Изучен жизненный цикл голомянок, и впервые использованы данные комплексных наблюдений для изучения динамики водных масс в пресном озере. В следующие три года Г.Ю. Верещагин сформировал второй, северный отряд, в котором работали В.И. Жадин, С.И. Кузнецов, Н.С. Гаевская, ставшие классиками отечественной лимнологии. Они на гребной лодке исследовали Северный плёс Байкала и Малое море у острова Ольхон, а южный отряд – Средний, самый глубоководный плёс. Этими работами не только начато комплексное изучение экосистемы Байкала, но и положено начало в мировой лимнологии сочетанию экспедиционных и режимных стационарных наблюдений, базой которых стал пос. Маритуй, расположенный к югу от истока Ангары . Здесь в 1928 г. была создана Байкальская биологическая станция, позже преобразованная в Байкальскую лимнологическую станцию АН СССР. В 1930 г. её переместили в пос. Листвянку, к северу от истока Ангары. До 1944 г. её директором был Г.Ю. Верещагин, затем Д.Н. Талиев, а с 1954 г. директором и руководителем полевых исследований озера стал Григорий Иванович Галазий, по инициативе которого станция в 1961 г. реорганизована в . Ныне в нём занимаются научной работой почти 200 человек под руководством с 1987 г. академика РАН М.А. Грачёва. Большой вклад в познание внутриводоёмных процессов в Байкале внесли обобщившие многолетние наблюдения за температурой воды и теплообменом Л.Л. Россолимо и М.Н. Шимараев, за её динамикой В.И. Верболов, В.А. Кротова, Н.Г. Гранин, водными массами В.В. Блинов, оптическими свойствами П.П. Шерстянкин, за химическим составом воды К.К. Вотинцев, её газообменом с атмосферой И.Б. и К.Н. Мизандронцевы, за составом планктона М.М. Кожов, О.М. Кожова, Г.И Поповская.

Озеро вытянуто с северо-востока на юго-запад на 636 км в форме серпа шириной 25–79,5 км. Длина береговой линии более 2 тыс. км. Водная поверхность – на высоте 455,7 м над уровнем океана. Площадь акватории 31,5 тыс. км 2 (второе озеро России по площади после Каспийского моря), максимальная глубина 1642 м (самое глубокое озеро мира), объём воды 23 тыс. км 3 (наибольший запас озёрной воды, составляет 20% объёма пресных поверхностных вод на Земле). На Байкале более 20 островов, крупнейший из них Ольхон площадью свыше 700 км 2 , отделён от западного берега проливом Малое Море.

Впадина Байкала образовалась примерно 25 млн. лет назад в результате просадки трёх блоков горных пород. Одновременно возникли вдольбереговые хребты (Байкальский, Баргузинский, Хамар-Дабан) высотой более 2500 м. Рельеф дна древнейшего озера всей суши состоит из Северной котловины глубиной 889 м, Средней – 1642 м у восточного берега Ольхона, и Южной котловины – 1394 м в её центре. Между Северной и Средней котловинами – подводный Академический Хребет, над которым глубина уменьшается до 300 м. Он пересекает водоём от Ольхона до восточного берега у полуострова Святой Нос, вблизи которого вершины хребта образуют цепочку Ушканьих островов. Среднюю и Южную котловины разделяет подводная Селенгинская перемычка, глубина над которой постепенно уменьшается отлагающимися речными наносами. Байкал находится в сейсмически активной зоне с частыми землетрясениями силой до 6–10 баллов. В сильнейшее землетрясение в январе 1862 г. у восточного берега образовался залив, названный Провал, площадью около 200 км 2 и глубиной до 6 м. В подобное по силе землетрясение (август 1959 г.) с эпицентром в Средней котловине дно над ним опустилось на 15–20 м.

Резко континентальный восточносибирский климат в межгорной байкальской котловине смягчается благодаря громадной теплоёмкости толщи водной массы. Он отличается относительно тёплой зимой и прохладным летом, сильным увлажнением осадками склонов Хамар-Дабана (свыше 1200 мм в тёплую часть года) и большой продолжительностью солнечной погоды – до 2200 часов в год (больше, чем на горных курортах Кавказа). В ветровом режиме проявляются горно-долинные и бризовые циркуляции воздушных потоков. Особенно штормовая погода – в предзимье, когда выхоложенный воздух по горным долинам врывается с запада с ураганной скоростью до 40–50 м/с. Этот ветер называется «сарма», при нём волны достигают высоты 5,5 м и более. Продольные ветры называют «верховик» (с севера) и «култук» (с юга), а поперечные – «баргузин» в Среднем плёсе и «шелонник» – в Южном.

Байкал ежегодно полностью покрывается льдом. С октября замерзают мелководные заливы, в первой половине января – наиболее глубоководные акватории, начиная с Северного плёса. Лёд к марту достигает толщины 70–130 см – вдвое меньшей, чем на небольших сибирских озёрах. Ледяной покров взламывается обычно у мыса Большой Кадильный (западный берег Южного плёса) в конце апреля, полностью разрушается к середине мая, а в Северном плёсе – в первой декаде июня. Байкальский лёд очень прозрачен, и солнечный свет проникает до дна мелководий. В зимние ночные морозы лёд сжимается и трескается со звуком пушечных выстрелов. Образуются «становые щели» – трещины шириной до 1 м и более, называемые так потому, что многие из них возникают из года в год на одних и тех же участках, по-видимому, вследствие воздействия на лёд многоузловых. Наибольшее расчленение льда – над Академическим хребтом. В оттепели лёд расширяется, трещины сжимаются настолько, что лёд крошится и, выдавливаясь вверх, образует гряды «становых» торосов . Другая характерная особенность ледостава – на некотором удалении от берега вдоль подводных склонов происходит локальное подтаивание льда снизу и образование «пропарин». Их размер – до сотен метров в поперечнике, а возникновение – следствие выделения из дна глубинных газов. Они всплывают в несколько более тёплой воде, которая подтаивает снизу лёд. На участке слива байкальских вод в Ангару ранее ежегодно всю зиму была полынья , которой не стало после сооружения Иркутского гидроузла , приподнявшего уровень воды над порогом.

Площадь водосбора Байкала – около 570 тыс. км 2 , с него в озеро стекает более 300 рек . Крупнейшие из них – Селенга , Верхняя Ангара и Баргузин .

Основные притоки Байкала (большие и средние реки)

С целью сохранения для потомков уникальной экосистемы Байкала в 1999 г. принят и введён в действие Федеральный закон «Об охране озера Байкал», а с 2012 года реализуется федеральная целевая программа «Охрана озера Байкал» .

Разработана «Территориальная комплексная система охраны природы Байкала» (ТерКСОП). Громадная территория водосбора Байкала (кроме монгольской части бассейна Селенги) разделена на пять зон с разным режимом природопользования: жёстко-ограниченного (акватория озера прибрежные горные склоны трёх байкальских хребтов); ограниченного (водосборы Верхней Ангары, верховий Баргузина и других притоков восточного берега, включая верховья Хилка); регламентированного (остальной водосбор Хилка и Киренгу). В первой из этих зон Прибайкалья организованы пять особо охраняемых природных территорий – заповедники Байкальский у г. Танхой на южном берегу озера, Байкало-Ленский – истоки Лены и юго-западное побережье Северного плёса Байкала, Баргузинский с центром в поселке Давша и два национальных парка – Забайкальский на восточном побережье Северного плёса и Прибайкальский – остров Ольхон и западное побережье Среднего и Южного плёсов, а также созданы 24 заказника.

5 декабря 1996 года озеро Байкал было включено в Список всемирного природного наследия ЮНЕСКО. Байкал – один из немногих объектов мира, удовлетворяющих всем четырём критериям Списка:

1. выдающийся пример, представляющий основные этапы развития Земли, включая свидетельства древней жизни, значительные геологические процессы в стадии формирования форм рельефа, геоморфологических и физиографических элементов, имеющих важное значение;
2. выдающийся пример, представляющий экологические и биологические эволюционные процессы, развитие экосистем и наземных, речных, прибрежных и морских сообществ растений и животных;
3. природный феномен или территория исключительной эстетической значимости;
4. содержит места обитания наиболее представительных и важных для сохранения биологического разнообразия видов, включая те ареалы, где сохраняются виды, имеющие выдающееся мировое значение с точки зрения науки и сохранения, и находящиеся под угрозой исчезновения.

Озеро Байкал уникально и отличается от многих природных водоёмов не только глубиной, но и невероятной прозрачностью и чистотой воды. Огромная глубина связана с его местоположением - находится оно в расщелине тектонического происхождения. В озеро впадает большое количество рек и речек, но лишь одна выносит воду из него. Что это за река, вытекающая из Байкала, какие самые крупные у него притоки? Ответы на эти вопросы можно найти, прочитав статью.

Прежде чем мы выясним, какая река вытекает из Байкала, представим общую информацию и описание самого озера. Подпитывает этот уникальный природный водоем огромное количество рек. До сих пор их точное число не определено. Ответ на этот вопрос является предметом споров многих специалистов. На данный момент по официальной версии число притоков - 336. И удивительным фактом является то, что всего лишь одна река вытекает из Байкала. Какая? Об этом представлена информация чуть ниже в статье.

Водоем является одним из древнейших на планете и самым глубоким на Земле озером. Кроме всего, это и крупнейший естественный резервуар пресной воды. И озеро, и окружающая его прибрежная территория отличаются неповторимым разнообразием фауны и флоры. Это поистине уникальные места, привлекающие огромное внимание к себе ученых и путешественников.

Местоположение и характеристики

Озеро Байкал находится на южной территории Восточной Сибири. Это место - граница Республики Бурятия с Иркутской областью. По своим очертаниям Байкал напоминает узкий полумесяц. Простирается он с юго-востока на 636 километров в северо-восточном направлении. Байкал протекает между массивами гор, и водная гладь его расположена на высоте 450 метров над уровнем моря. Поэтому озеро можно считать горным. С западной стороны к нему примыкают Приморский и Байкальский края, а с юго-востока и востока - массивы Баргузинский, Хамар-Дабан и Улан-Бургасы.

Природный ландшафт здесь удивительно гармоничный, даже трудно представить озеро без гор. Знаменитый Байкал имеет гигантские объемы пресной воды - более 23 тысяч кубических километров, а это составляет примерно 19 % от запасов воды во всем мире.

Если смотреть на это озеро по карте, то из-за вытянутости его по форме создается ощущение, что оно - продолжение реки Верхняя Ангара. Как будто это водохранилище.

Многие очень часто путают, какие же реки впадают в озеро Байкал и сколько их всего. Оказалось, что притоки иногда подсчитывали вместе с небольшими ручьями, а иногда и без них. Кроме всего, некоторые мелкие водотоки периодически могут пропадать в связи с погодными условиями. Считается, что в общей сложности из-за антропогенного фактора могло полностью исчезнуть более 150 ручейков.

Одна из главных причин чистоты воды в озере - планктон. Это рачки эпишура (микроскопические создания), перерабатывающие органику. Их результат работы сравним с действием дистиллятора. Такая прозрачная вода даже растворённых солей содержит очень мало.

Среди притоков крупнейшими являются следующие реки: Селенга, Баргузин, Турка и Снежная. Но среди них есть довольно большая река, своим именем вносящая некоторую путаницу - это Верхняя Ангара. Часто ее путают с Ангарой, в связи с чем последнюю причисляют к притокам. Некоторые мелкие реки (притоки) Байкала имеют довольно забавные названия: Голая, Черёмуховая, Коточик (впадает в Турку) и Дурня (впадает в Коточик). Подобных ручейков и речушек более тысячи. В связи с этим проблематично сосчитать по всему бассейну озера все водоемы, несущие свои чистые воды в Байкал. А рек, вытекающих из Байкала, как отмечалось выше, почти нет.

Селенга

Это самая крупная река, впадающая в озеро. Протекает она по территориям (по большей части равнинным) двух государств: начало берет в Монголии, а заканчивает свой путь в России. Именно Селенга приносит в озеро почти 1/2 часть всей воды, поступающей в Байкал.

Обязана она своим многоводьем следующим притокам:

• Темнику;
• Джиде;
• Чикою;
• Оронгою;
• Уде и прочим.

На этой реке расположены такие города, как Улан-Удэ (столица Бурятии) и Сухэ-Батор (Монголия).

Верхняя Ангара

Часто эту водную артерию (как отмечалось выше) путают с рекой Ангарой, вытекающей из Байкала. В верхнем течении она имеет непростой характер: быстрая, горная, порожистая. Даже когда попадает на равнину, ее русло не перестает петлять. Распадаясь периодически на многочисленные протоки, она вновь объединяется. Ближе к Байкалу Верхняя Ангара становится более спокойной и тихой. У северной части озера она превращается в залив с небольшой глубиной, и его название - Ангарский Сор.

Большая часть Байкало-Амурской магистрали проходит вдоль Верхней Ангары. Река судоходна, но лишь в низовьях. Крупные притоки:

• Чуро;
• Котеру;
• Ангаракан;
• Янчуй.

Ангара

Вытекает из Байкала. Это великая и могучая водная артерия. Она является единственным истоком озера, представляет собой крупнейший из правых притоков Енисея, протекает по территориям Красноярского края России и Иркутской области. В переводе слово «анга» с бурятского означает «разинутый», «открытый», «раскрытый», а еще - «ущелье», «промоина», «расселина». В исторических источниках впервые река Ангара упоминается в 13-м столетии с названием Анкара-Мурэн. Раньше нижнее течение (после впадения Илима) имело название Верхняя Тунгуска.

Бассейн Ангары имеет площадь почти 1 040 тысяч кв. км, а без бассейна Байкала - 468 000 кв. км. Начинается река из озера широким потоком (1100 м) и сначала берет направление на север. Здесь построено несколько водохранилищ:

• Иркутское;
• Братское (со знаменитой Братской ГЭС);
• Усть-Илимское.

Далее река направляется на запад к Красноярскому краю и недалеко от Лесосибирска впадает в реку Енисей. После соединения двух рек в едином водном потоке справа течет чистая вода Ангары, а слева - мутный Енисей. Лишь дальше Лесосибирска енисейская и байкальская воды смешиваются. Енисей всю эту мощную водную массу несет на Север. Река, вытекающая из Байкала, - чистая и красивая, с прозрачной водой. Ее длина - 1779 км. Это очень привлекательный объект для любительского рыболовства, ведь в водах его обитает более 30 видов рыб.

Заключение

Воды Ангары, срываясь с высот Байкала, убегают мощным потоком прочь. У ее истока находится Шаман-камень (скала). По одной легенде отец Байкал бросил камень этот вслед своей сбежавшей дочери. Причина такого поступка - любовь к красивому богатырю Енисею, тогда как отец ей в женихи выбрал другого богатыря по имени Иркут. Байкалу именно такой мощный сток на пользу. А ручейки, впадающие в водоем, пробираясь по зарослям лесным, приносят чистую воду, благодаря нахождению их вдали от крупных трасс и производств. Повезло Байкалу во всех отношениях.

Озера - это водоемы с замедленным водообменом, занимающие около 1,5% поверхности суши, для которых характерно отсутствие непосредственной связи с Мировым океаном. Гидрогеологи считают, что всего на Земле около 5 млн. озер, общий запас воды в которых составляет 230 тыс. км 3 , из них пресной - 123 тыс. км 3 .

В мировом масштабе запас питьевой воды озера Байкал, находящегося на территории России, составляет 1/5 часть и превышает объем воды пяти Великих озер Северной Америки, вместе взятых. Для того чтобы представить, насколько велик водный запас этого озера, достаточно сказать, что для заполнения котловины озера, самая глубокая точка которой лежит на 5-6 тысяч м ниже уровня океана, все реки мира должны были бы сливать сюда воду в течение 300 дней.

Горизонтальные течения. Ветер, перепады атмосферного давления и другие факторы вызывают течения во всей толще вод . Течения существуют и в заливах, обеспечивая обмен их вод с водами открытого озера. Самые сильные течения (80–90 см/с, максимально до 1 м/с) наблюдаются в конце лета и осенью в верхних слоях. С глубиной течения ослабевают до 2 см/с глубже 300–400 м. Зимой течения сохраняются, хотя из-за наличия льда их скорость заметно падает до 2 см/с и менее, кратковременно возрастая до 8–12 см/c. В основной по глубине части водной толщи зимой скорости невелики (около 2 см/c и менее). Однако в 50–200 м над дном эпизодически происходит усиление течений – зимой до 10 см/с, а весной (май) и осенью (октябрь–ноябрь) до десятков см/с. Возможными причинами повышения скорости являются нисходящие течения, сгонно-нагонные явления.

Внешний водообмен определяется отношением прихода воды с реками к объему водной массы Байкала. Из этого соотношения можно определить, что воды Северного Байкала замещаются водами притоков озера за 430, воды Среднего Байкала – за 230, а Южного – за 100 лет. Для всего озера это время составляет 370 лет. Эти значения свидетельствуют об очень медленном замещении вод Байкала речными и об очень высокой инерционности физико-химических свойств вод озера.

Внутренний горизонтальный водообмен в под влиянием в основном ветровых и дрейфовых течений происходит достаточно быстро. Средний перенос вод в Байкале и отдельных котловинах осуществляется против часовой стрелки (циклоническая циркуляция) со скоростью около 1 см/с зимой и 2 см/с и более в безледный период. В каждой из котловин обнаруживаются и вторичные циклонические циркуляции. Под влиянием этого переноса в верхних слоях частицы воды могут, по крайней мере, один раз в год переместиться вдоль всего периметра южной и средней и 80% периметра северной котловины озера. Из наблюдений и расчетов следует, что водообмен между южной и средней котловинами равен 90–130 км3, между средней и северной котловинами – 240±50 км3 в год.

Вертикальный водообмен приводит к постоянному обновлению глубинных вод озера, поступлению в них кислорода и вовлечению в процессы создания первичной продукции заключенных в этих водах запасов биогенных элементов. Основными физическими механизмами обновления глубинных вод являются различные виды температурной конвекции, опускание вод у берегов под влиянием течений и вблизи весенних термобаров со средней скоростью от 0,01 до 0,2–0,4 см/c. В центре горизонтальных циклонических вихрей происходит динамический подъем глубинных вод со скоростью от 10–4 до 10–2см/с (явление апвеллинга). Такой подъем нередко наблюдается летом и вблизи берегов. Применение химических индикаторов возраста вод (фреоны, величина гелий/тритиевого соотношения) показало, что под действием всех процессов обмена воды Байкала глубже 300 м обновляются ежегодно на 10–12%.

Источник: Байкал: природа и люди: энциклопедический справочник / Байкальский институт природопользования СО РАН; [отв. ред. чл.-корр. А. К. Тулохонов] – Улан-Удэ: ЭКОС: Издательство БНЦ СО РАН, 2009. С. 69-70.

Течения. Наблюдения за течениями на Байкале проводятся с помощью морских вертушек, различного рода поплавков, по дрейфу льдов как по непосредственным наблюдениям, так и с использованием аэрои космических снимков. Для изучения направления и скоростей течений применялась также бутылочная почта. В начале 60-х гг. прошлого столетия было отправлено в дрейф несколько тысяч бутылок с вложенными в них открытками, в которых содержалось обращение, чтобы нашедшие бутылку записали место и дату ее вылова и отправили открытку по указанному адресу. Возвращено было 10 % открыток. Следует отметить, что бутылки, выпущенные в Южной котловине Байкала, были выловлены в Северной на расстоянии 400 км.

Главными причинами, определяющими движение воды в Байкале, являются приток и отток речных вод и ветровая деятельность. Из постоянных стоковых течений следует выделить Селенгинское, Ангаро-Кичерское и Баргузинское. Селенгинское течение состоит из 2 ветвей. Основная юго-западная ветвь широким потоком от дельты Селенги направлена к западному берегу и прослеживается в районе Б. Котов и вблизи истоков Ангары . Селенгинские речные воды, перемешанные с водами озера, хорошо различаются по уменьшенной прозрачности и измененной цветности воды, по наличию в планктоне организмов, свойственных лишь Селенге и селенгинскому мелководью, а также по химическим показателям.

Ангаро-Кичерское течение от устьев рек В. и Кичеры направляется сначала на запад, а затем поворачивает на юг.

Баргузинское течение от устья р. Баргузин направляется вдоль берегов одноименного залива сначала на север, а затем вдоль побережья п-ва Св. Нос на юго-запад. Покидая залив, оно вдоль восточного берега устремляется на север.

Помимо этих постоянных течений в Байкале существуют и временные потоки водных масс различных направлений, вызванные сильными ветрами. Проявляются они в поверхностных слоях воды и на глубине 15–20 м быстро затухают (рис. 3.5).

В общей сложной системе течений вырисовывается следующая закономерность: вдоль западного берега потоки воды движутся на юг, а вдоль восточного – на север, т. е. общая циркуляция водных масс направлена против часовой стрелки, и все три котловины охвачены этой циркуляцией. Роль течений в Байкале очень велика – они обеспечивают не только горизонтальный обмен водных масс внутри и между котловинами озера, но и в связи со сложностью рельефа байкальского дна играют большую роль и в вертикальном перемешивании воды, особенно в районе перемычек между котловинами.

Распределение скоростей течений по глубине может быть проиллюстрировано следующими данными наблюдений: 10 м – 142–96 см/с, 50 м – 56 см/с, 250 м – 30 см/с, 675 м – 12 см/с, 1000 м – 8 см/с, 1200 м – 6 см/с .

Волнение. Волны на Байкале, как и в других крупных водоемах, возникают под воздействием ветра, от перепада атмосферного давления на различных участках акватории и иных причин. Высота волн зависит от скорости ветра, длительности его действия и разгона – расстояния, на котором ветер продолжает воздействовать на бегущую волну. Волны, вызванные продолжительными ветрами (култук, верховик, баргузин) после прекращения ветра затухают в течение полусуток, а местными ветрами – через 2–3 часа.

В течение года наблюдаются два максимума волнения – первый сразу после вскрытия и очищения озера ото льда (май–июнь), а второй – в осенний период. Июнь–июль – наиболее спокойная часть навигационного периода. Почти в 80 % этого времени отмечается штиль и слабое волнение (высота волн менее 0,5 м). Подавляющее число летних штормов наблюдается во второй половине августа и сентябре, при этом высота волн достигает в Среднем Байкале 4,0–4,5 м. Октябрь–декабрь – наиболее штормовой и наиболее опасный по волнению отрезок времени. Волнение наблюдается почти непрерывно и развивается быстро. В этот период отмечаются самые высокие волны (более 5 м) .

Каждый из основных байкальских ветров имеет свои особенности воздействия на волнение.

Верховик образует значительное волнение в открытой части Среднего и Южного Байкала, в Чивыркуйском заливе и Малом Море. Култук формирует сильное волнение в средней и особенно северной части озера, образуя сильный прибой у восточных берегов о. , у наветренных берегов Ушканьих островов, в Баргузинском заливе, у Нижнеангарска, а также на южном побережье от Мысовой до Посольска. Горные ветры вызывают наибольшее волнение у юго-восточной части побережья, в Малом Море – у наветренных берегов о. Ольхон.

Шелонник – единственный ветер, развивающий волнение у западного побережья, особенно на участке от Маритуя до Ольхонских ворот.

Для Байкала характерно образование сложного волнения, так называемой толчеи, возникающей при столкновении двух противоположных по направлению волнений.

Байкальские волны обладают огромной разрушительной силой. Вдоль Кругобайкальской железной дороги волнами неоднократно разрушались мощные железобетонные берегоукрепительные сооружения. На отдельных участках берегов, где происходит абразия ледниковых отложений, волны перемещали глыбы весом 4–6 т.

Прозрачность вод. Для определения прозрачности воды в озерах, водохранилищах, морях пользуются белым металлическим диском диаметром 30 см (диск Секки). Диск опускают с судна с помощью лебедки в воду до тех пор, пока он не скроется из виду. Эта глубина считается величиной «условной прозрачности». В настоящее время широко используются электронные прозрачномеры, которые позволяют фиксировать и записывать прозрачность на различных глубинах.

Наблюдения над прозрачностью Байкала ведутся с начала прошлого столетия и продолжаются в настоящее время. Условная прозрачность воды зависит от коэффициента отражения белого диска, характера освещенности, оптических характеристик воды и т. д. Результаты наблюдений показали, что прозрачность байкальских вод имеет временную и пространственную изменчивость. В глубоководных районах озера, по данным П. П. Шерстянкина, в годовом ходе прозрачности наблюдается два максимума (июнь-июль и декабрь-январь) и два минимума (март-апрель и август-сентябрь). Максимумы связаны с интенсивным вертикальным перемешиванием поверхностных вод с прозрачными глубинными в периоды весенней и осенней гомотермии, а минимумы вызваны интенсивным развитием в верхних слоях фитопланктона и устойчивой плотностной стратификацией, которая образуется летом и зимой (рис. 3.6). На мелководьях и заливах годовой ход прозрачности сглаживается .

Самая высокая прозрачность отмечается в районах наибольших глубин и достигает 40 м, причем с глубиной прозрачность возрастает. По величине максимальной прозрачности Байкалу принадлежит ведущее место среди всех озер мира. Более прозрачными являются моря.

Рис. 3.6. Годовой ход условной прозрачности. Линии: верхняя – максимальная, средняя – средняя, нижняя – минимальная.

Эталоном самой высокой прозрачности считались воды Саргассова моря (65 м), однако появились газетные публикации, что самая высокая прозрачность обнаружена в Южной Атлантике у берегов Антарктиды в холодных водах моря Уэдделла, где диск Секки исчез из виду на глубине более 80 м.

Самая низкая прозрачность на Байкале (до 1 м) зафиксирована в нескольких километрах от дельты Селенги. Это связано с большой мутностью речных вод особенно в периоды половодий и паводков.

В целом же, высокая прозрачность Байкала связана с малым содержанием в его воде взвешенных и растворенных веществ, а также за счет существования некоторого Механизма Самоочищения и Самосохранения (МСС) байкальских вод. Самое распространенное биологическое объяснение этого механизма заключается в том, что микроорганизмы, особенно зоопланктон и, в частности, рачки в процессе жизнедеятельности профильтровывают через себя в 10–15 раз больше воды, чем годовое ее поступление из всех притоков Байкала.

Другая точка зрения гидрофизическая. Не отвергая биологическое объяснение, считается, что высокая прозрачность вызвана интенсивным вертикальным водообменом, т. е. вентиляцией придонных вод поверхностными за счет фронтов океанического типа, своеобразных подводных водопадов, которые с большой скоростью, от 70 м в сутки в период ледостава и до сотни метров в сутки в период открытой воды, устремляют поверхностные водные массы, содержащие муть, взвешенные вещества и антропогенные загрязнения в придонные области, где эти вещества оседают на дно .

Источник: Байкаловедение: учеб. пособие / Н. С. Беркин, А. А. Макаров, О. Т. Русинек. – Иркутск: Изд-во Ирк. гос. ун-та, 2009. С. 110-115.

Волны, течения, водообмен Байкала в вопросах и ответах.

298. Отчего возникают волны?

Волны в озере возникают от воздействия ветра па воду, от перепада атмосферного давления на разных участках котловины, от землетрясений, от приливов, от подводных, вулканических извержений, от движущихся судов и других внешних сил.

299. Кто впервые измерил максимальную высоту волн на Байкале?

В 1871 г. и В. А. Годлевский определили максимальную высоту волн от горизонта льда, она оказалась равной 4 м. Свои наблюдения авторы проводили у берега. Наибольшая высота инструментально измеренных волн в открытом Байкале также достигает 4 м.

300. Чем определяется максимальная высота волн?

Она зависит от скорости ветра, длительности его действия и разгона - расстояния, на котором ветер продолжает действовать па бегущую волну. В морях обычно принято считать, что высота волн, выраженная в метpax, составляет не более половины скорости ветра, выраженной в узлах, хотя отдельные волны могут быть и выше. В глубоких пресноводных озерах эта зависимость почти такая же.

301. Как зависит максимальная высота волн от разгона?

До определенных пределов чем больше разгон, тем выше волны. Если разгон превышает 1000 миль, высота волн не будет заметно увеличиваться. Максимальную высоту штормовых волн в море рассчитывают по формуле H = 0,45√F, где Н - высота волн в метрах, F - разгон воли в милях. Эта формула с несколько меньшим коэффициентом применима для расчета примерной высоты штормовых волн и в пресных глубоких водоемах (H = 0,3√F).

302. Как перемещаются волны?

Когда смотришь на волны, то кажется, что массы воды движутся поступательно, иногда со значительной скоростью. На самом деле частицы воды совершают круговое движение. Перемещается форма волны, сами же частицы смещаются лишь незначительно. В этом легко убедиться, наблюдая за поведением поплавка на волне. Хорошей имитацией воли может служить колебание хлебного поля при ветре.

303. Почему труднее оценить высоту волн с движущегося судна?

Даже опытному наблюдателю трудно определить на глаз высоту волны с движущегося судна из-за отсутствия фиксированного уровня отсчета. При этом высоту волны легко переоценить, так как при ее подходе нос судна погружается в воду. Чаще всего ошибаются в сторону завышения высоты волн, так как при этом подсознательно к амплитуде волн дополняют и амплитуду килевого качания корабля.

304. Можно ли предсказать высоту волнения?

Прогнозы высоты волнения регулярно выпускаются специальными гидрометеорологическими службами морского, транспортного и торгового флота, а также службой штормового предупреждения. Если имеется достаточная информация о ветре, то есть о длительности его действия, направлении, скорости и разгоне, то можно предсказать высоту волн, зыби и состояние поверхности моря на сутки и более вперед.

305. Почему опрокидываются гребни волн?

Основание волны тормозится, так как встречается сопротивление частиц воды, движущихся навстречу волне. Гребень же, то есть вершина, не имея сопротивления, движется практически быстрее основания; кроме того, на него действуют завихрения воздуха, поэтому он наклоняется в сторону движения и в конце концов опрокидывается.

306. Почему волны прибоя обычно почти параллельны берегу?

Волны подходят к берегу под различными углами в зависимости от направления ветра. Но когда они достигают мелководья, то ближний к берегу край волны тормозится о дно сильнее, чем край дальний, догоняет его, и волна постепенно разворачивается параллельно берегу.

307. Только ли кинетической энергией волн вызывается повреждение волноломов?

Когда в береговые расщелины ударяет большая волна, она действует как пневматический молот, так как при этом захватывается и сжимается до большого давления некоторый объем воздуха. По мнению специалистов, это давление может достигать 60-80 т/м2 и производить впечатление взрыва.

308. Воздействуют ли волны на дно глубокого озера?

С глубиной волновые движения быстро затухают и не оказывают воздействия на дно глубоководных районов. Считается, что на глубине, равной половине длины волны, волнение практически отсутствует. Вместе с тем волны оказывают значительное воздействие на дно, где глубина меньше половины их длины. Ученый А. Н. Уолтон- Бостон писал: «Волна встает па дыбы, как только почувствует, так сказать, почву под ногами - дно, а затем летит кувырком, разбиваясь на прибрежной отмели или рифах».

309. Над какой глубиной происходит опрокидывание волн (забурунивание)?

У берегов оно начинается там, где глубины оказываются близкими к половине длины волн наката. В открытом Байкале забурунивание зависит от силы ветра. При скорости его в 7-8 м/с на вершинах волн начинают образовываться барашки, а при более сильном ветре (10-12 м/с и более) барашки и забурунивание происходит почти на всех волнах.

310. Как образуются ветровые волны?

При скорости ветра менее 1 м/с на спокойной поверхности водоема образуются волны ряби, или так называемые капиллярные волны. При усилении ветра до 4-5 м/с, они возрастают и превращаются в гравитационные волны - более крупные и заметные колебания водных частиц. Когда скорость ветра достигает 7-8 м/с, на вершинах волн начинают образовываться барашки.

311. Что происходит с волнами после того, как стихает ветер?

Они становятся более плавными и пологими, уменьшается их высота. Изменения эти происходят постепенно, и волны, становящиеся зыбью, продолжают свое движение, пока не достигнут берега. При этом они могут проделать путь в тысячи миль.

312. В течение какого срока после прекращения ветра происходит затухание волнения на Байкале?

Это зависит от того, каким ветром оно вызвано. Волнение, вызванное продолжительными ветрами (култук, баргузин, верховик), после прекращения ветра затухает в течение полусуток. Волнение, вызванное местными (долинными) бризовыми ветрами, затухает через 2-3 часа после их прекращения. Однако на Байкале такого четкого расчленения ветров почти не бывает, особенно в осенне-зимнее время. В этот период ветры, сменяя друг друга, могут дуть в течение недели и более,

313. Почему при одинаковой скорости ветра на поверхности моря образуется больше барашков, чем на поверхности пресноводного озера?

Исследования, проведенные Е. С. Монаханом из Вудс-Холского океанографического института, показали, что это объясняется присутствием соли в морской воде. Барашки состоят из множества пузырьков воздуха, образующихся при опрокидывании вершин волн. В соленой воде образуются более мелкие пузырьки, чем в пресной, она имеет несколько большую вязкость, и поэтому здесь пузырьки сохраняются дольше.

314. Можно ли кататься на прибойной волне на лодке?

Довольно часто небольшие лодки могут двигаться вместе с прибойной волной в море, где волны более пологие и длинные.

В Байкале подобные эксперименты с весельными лодками обычно кончаются неприятностями, так как лодки заливает набегающими и опрокидывающимися гребнями волн. На быстроходных моторных лодках, которые имеют скорость, равную или близкую скорости наката волн, это удается делать сравнительно легко, но только опытным водителям.

315. Какова энергия волн, обрушивающихся на берег?

Энергия волны равна одной восьмой произведения длины волны на квадрат ее высоты и вес единицы объема

воды E= W*L*H2/8, где W - вес 1 кубического фута воды (64 фунта).

В разных районах Байкала она различна и колеблется в пересчете на метрическую систему от 5-6 млн. т/м на 1 пог. м берега до 20 млн. т/м и более в год. Кинетическая энергия волн огромна. Три удара о берег волны

высотой 1м на одну милю побережья, с периодом 40 с, развивают мощность более 35 тыс. л. с, или около 19 л. с. на 1 м берега. Вдоль Кругобайкальской железной дороги волнами неоднократно разрушались мощные (до 3 м) железобетонные берегоукрепительные сооружения.

Известна гигантская разрушительная сила морских волн. На побережье Шотландии, например, волны выломали из пирса и передвинули сцементированный каменный блок весом 1350 т. Через 5 лет был снесен поставленный взамен прежнего пирса блок весом 2800 т. Сила прибоя при ударе волн в этом месте побережья оказалась 29 т/м2. На побережье Орегона волны забросили обломок скалы весом 60 кг на крышу маяка, расположённую на высоте 28 м от уровня моря.

316. Какого размера гальку могут перемещать волны?

Береговые валы на Байкале высотой до 3 м часто сложены мелкими валунами до 20-25 см в поперечнике - например, морской берег полуострова Святой Нос, юго-западный берег мыса Понгонье и др. Следовательно, волны могут не только перемещать, но и поднимать такие валуны на высоту до 3 м. На отдельных участках берегов, где происходит абразия ледниковых отложений, волны перемещают глыбы до 2-3 м3 - район к востоку от устья р. Переемной, губа Понгонье и др.

317. Что такое прибойные биения?

Иногда волны зыби, возникающие в различных штормовых районах моря, но имеющие приблизительно одинаковую длину, достигают берега одновременно. При этом их гребни могут накладываться друг на друга и образовывать волну большой высоты. Если же волны складываются так, гребень одной волны совпадает с ложбиной другой, то они гасят друг друга. Медленное повышение и понижение уровня, наблюдаемое на мелководье за счет периодического взаимного усиления и ослабления волн различных систем, называется прибойным биением. На Байкале приходилось наблюдать в районе Танхоя и так называемую квадратную волну, или перекрестное волнение. Оно происходит также на мелководье. Два взаимоперпендикулярные направления волн четко пересекают друг друга, образуя своими гребнями квадрат.

318. Что такое внутренние волны?

Это волны, возникающие между слоями жидкости различной плотности. Если теплая вода лежит на более холодной и, следовательно, более плотной, то между ними образуется граница раздела, аналогичная границе между водной поверхностью и атмосферой. Поскольку разница в плотности слоев воды значительно меньше разности плотности воздуха и воды, высота внутренних волн соответственно превосходит высоту поверхностных волн и может достигать сотен метров.

Для изучения внутренних волн на мелководных участках используют эстакады. В глубоководных районах их исследуют с помощью приборов, устанавливаемых на буйковых станциях или опускаемых с судна. Лучший метод исследований внутренних волн - установка группы буйковых станций с приборами, помещенными на различиях горизонтах. Внутренние волны способствуют перемешиванию воды в Байкале.

319. Что такое сейши?

Сейши, или как их иногда называют внутренние волны - это стоячие колебания воды, возникающие под действием внешних сил - резкого изменения атмосферного давления, ветра, сейсмических явлений и др. При сейшах происходит колебательное движение всей массы воды, причем всегда существует одна или несколько линий, в которых уровень не меняется; они называются узлами сейши, или узловыми линиями. Сейши могут быть одноузловыми, двухузловыми и т. д. Период сейши в замкнутом водоеме определяют по формуле: Т = 21/(n+1)√q*d, где 1 - длина водоема, √q*d - скорость длинной волны, n - порядковый номер волны.

Сейши характеризуются по периоду колебания, по их амплитуде. Например, наиболее часто встречаются на Байкале сейши, впервые выявленные Г. Ю. Верещагиным, которые имеют период в 4 ч 54 мин, то есть через каждый такой промежуток уровень воды принимает свое исходное положение. Периодичность сейш зависит от размера и формы котловины водоема, его глубины и рельефа дна. В южной части Байкала, например, хорошо прослежена одноузловая сейша с периодом в 4 ч 38,4 мин и амплитудой в районе пос. Култук около 14 см. В северной части озера амплитуда ее на 40% меньше. Прослежена также сейша с периодом 2 ч 33 мин, 1 ч и др. Узел первой сейши находится в 280 км от Култука, других сейш - в 130 км, 360 км и 540 км от этого же пункта. Сейши бывают во все времена года, в том числе и зимой. Они имеют сезонный ход амплитуд с двумя максимумами: в январе-феврале и в июне; с двумя минимумами- в конце марта-апреле и в сентябре-октябре. Причины, вызывающие сейши зимой, практически одни и те же, с той лишь разницей, что ледовый покров препятствует интенсивному ветровому перемешиванию поверхностных горизонтов воды.

320. Что такое мертвая вода?

В районах речного стока слой теплой пресной воды иногда лежит на более плотной водной массе - либо более холодной, либо соленой. В тех случаях, когда толщина этого верхнего слоя примерно равна осадке судна, винт на малом ходу возбуждает внутренние волны. При этом энергия, которая в обычных условиях расходуется на продвижение судна вперед, тратится па поддержание внутренних волн, и судно почти перестает двигаться. Явление «мертвой воды» исчезает уже при небольшом увеличении скорости. На Байкале чаще, чем в других местах, мертвая вода бывает па Селенгинском мелководье, обычно в июне, когда температура воды в Байкале еще достаточно низкая, а вода в Селенге уже успевает хорошо прогреться. При этом речная вода растекается по Байкалу и па протяжении от 1 до 7 км возникают, слои мертвой воды. Такое явление возможно и в открытом озере. Летом в штилевую погоду, когда температура воды в Байкале ниже +4°, а вода Селенги достигает +10, +15°C, острова теплой воды реки мигрируют на поверхности на довольно значительные расстояния, иногда достигая истока Ангары.

321. Что такое цунами?

Этим японским словом называют морские волны сейсмического происхождения. Волны цунами вызываются подводными землетрясениями, извержениями подводных вулканов и подводными оползнями. Они возникают в основном в глубоководных впадинах на окраине Тихого океана. На Байкале подводные землетрясения бывают довольно часто. Так, в августе 1959 г. произошло подводное землетрясение в районе средней котловины озера. Сила землетрясения в эпицентре, который был расположен под водой в 10-20 км от восточного берега Байкала, севернее дельты Селенги, достигала 9,5-10 баллов (по 12-балльной шкале). Это землетрясение относится к разрушительным, и его ощущали, например, в , более чем в 200 км от эпицентра. Многие кирпичные дома дали трещины. В океане такое землетрясение, как правило, рождает цунами. Однако на Байкале волн цунами при этих землетрясениях не было отмечено. Правда, и службы цунами на Байкале нет. Но энергия воли бывает достаточной для рождения воли цунами. И если возникнет ситуация, при которой появятся цунами, высота их может достигать нескольких метров, в зависимости от района и рельефа прибрежного дна.

322. Что такое приливы?

Непрерывные периодические подъемы и опускания уровня моря, происходящие у побережий или в открытом море. У большинства побережий один прилив сменяется другим через 12 ч 25 мин, но в некоторых мостах период приливных колебаний уровня может быть большим, например на побережье Мексиканского залива он составляет 24 ч 50 мин. Подъемы и опускания уровня моря у побережий создаются очень длинными волнами: полной воде соответствует гребень волны, малой воде - подошва волны. Самые большие поднятия уровня воды в Байкале, вызванные приливами, достигают 3,2 см. Чаще всего суточные колебания уровня от приливов и отливов имеют амплитуду 2-З см. Впервые вопросом о приливах на Байкале, по поручению Т. П. Кравца, занимался А. П. Екимов. Для этого были использованы мареограммы (лимниграммы) колебания уровня воды в Байкале. Такие данные за ряд лет были накоплены в магнитно-метеорологической обсерватории. Но их оказалось недостаточно. Было решено провести исследования с помощью экспериментальной физической модели озера, которая и была построена в уменьшенном масштабе (по горизонтали 1:600 000, по вертикали 1:11000). Длина модели по тальвегу была 120 см, средняя глубина - 6 см. Первые результаты были изложены в 1926 г. в трудах Иркутской магнитной и метеорологической обсерватории. Расширение исследований по распределению амплитуд приливной волны в разных точках акватории Байкала было выполнено И. А. Парфиановичем.

Позднее, уже в 30-х годах, при разработке проекта Иркутской ГЭС на , по просьбе Лимнологической станции АН СССР, ученые Т. П. Кравец и А. С. Топорец провели исследование распространения сейш на Ангаре. В результате была разработана теория распространения сейшевых волн по реке.

323. Отчего возникают приливы?

Причина приливов - взаимодействие Солнца, Луны и Земли. Наибольшее воздействие на приливы оказывает Луна. Когда Солнце, Земля и Луна располагаются вдоль одной прямой (что соответствует полнолунию или новолунию), действие Луны и Солнца взаимно усиливается и возникают особенно высокие сизигийные приливы. Когда Солнце и Луна наблюдаются с Земли под прямым углом (при этом Луна находится в первой или третьей четверти), действие Луны и Солнца частично гасят друг друга, амплитуда прилива уменьшается. Такой прилив называют квадратурным. На Байкале сизигийный прилив достигает высоты 3,2 см, а квадратурный - около 2 см. Впервые связь приливов с Луной установил Аристотель. В 350 г. до н. э. он писал: «Говорят еще, что многие отливы и приливы в море всегда изменяются вместе с Луной и в некоторые определенные дни». Вскоре после начала новой эры римский ученый Плиний установил точное соответствие между фазами Луны и приливами.

324. Сколько длятся приливные сутки?

Приливными, или лунными, сутками называется время оборота Земли относительно Луны, иначе говоря, интервал между двумя последовательными прохождениями Луны через местный меридиан. Длительность средних приливных суток составляет примерно 28,84 солнечных часа.

325. Каким образом получают сведения о поверхностных течениях?

На Байкале исследования поверхностных течений начались с организацией на озере Лимнологической станции АН СССР. Исследования проводятся систематически с помощью специальных вертушек, различного рода поплавков и бутылочной почты, а также по дрейфу льдов как но прямым наблюдениям, так и по аэрофотоснимкам и снимкам с космоса. Сведения о морских поверхностных течениях получены от торговых судов, плававших по всем морям и океанам. В XX в. крупные морские страны организовали исследования течений специально оборудованными судами.

326. Что такое дрейфовые течения?

Течения, вызванные главным образом ветром. Проявляются они в поверхностных слоях воды и с глубиной быстро затухают; в Байкале прослеживаются до глубины 15 - 20 м. В навигацию такие течения вызывают смещение судов - их дрейф.

327. Что такое геострофические течения?

Стационарные течения, сохраняющие свои основные черты (положение, направление, скорость) в течение длительного времени. Они вызваны воздействием внешних факторов и отклоняющих сил вращения планеты. В Байкале эти течения охватывают как все озеро, так и отдельные котловипы и действуют в течение всего года. В океанах к геострофическим течениям относят крупнейшие системы течений - Гольфстрим, Куросио, Перуанское и др. Эти течения переносят огромные массы воды, оказывают большое влияние на погоду, осадкообразование и др. В Байкале, главным образом, за счет этих течений водообмен между средней и южной котловинами достигает 80-90 км3 в год.

Измерения, проведенные специальными вертушками, показали, что максимальные значения скоростей течений изменяются с глубиной следующим образом: на глубине 10 м - 96-142 см/с; 50 м - 56 см/с; 250 м - 30 см/с; 675 м - 12 см/с; 1000 м - 8 см/с; 1200 м - 6 см/с. Под слоем температурного скачка около подводного Академического хребта, на глубине 50 м, скорость достигала 146 см/с. Исследованиями установлено, что все три котловины озера (южная, средняя, северная) охвачены циркуляционными течениями - циклоническими макроциркуляциями. Внутри них существуют более мелкие циркуляции, размеры и направление движения воды в них менее устойчивы.

328. Какова роль течений в жизни Байкала?

Градиентные циркуляционные течения обеспечивают горизонтальное перемешивание воды внутри котловины и обмен водных масс между котловинами озера. Но в связи со сложностью рельефа байкальского дна циркуляционные течения играют большую роль и в вертикальном перемешивании воды. Самые сильные циркуляционные течения наблюдаются на перемычках между котловинами, в период штормов - на прибрежных мелководьях.

329. Чем вызываются циркуляции вод в Байкале?

Ветром, приливами и отклоняющей силой вращения Земли, притоком воды из рек и стоком в Ангару, неравномерностью распределения атмосферного давления. На характер и скорость циркуляции влияют также глубины водоема, топография дна и очертания береговой линии. В котловине Байкала в осенне-зимний период преобладают продольные ветры (верховик, баргузин, култук), они усиливают межкотловинный перенос водных масс и общебайкальскую циркуляцию. Поперечные ветры (горная, шелонник) усиливают внутрикотловинную циркуляцию.

330. Зачем нужны сведения о глубинных течениях?

Для оценки масштабов перемешивания воды в пространстве и определения направления перемещения загрязнений, попадающих в водоем. В последние годы практикуется выброс и захоронение радиоактивных отходов в океаны. У ученых возникли опасения, что со временем эти отходы снова будут вынесены на поверхность и в прибрежные районы. Для того, чтобы быть уверенным в безопасности или опасности подобных захоронений, также нужно знать глубинные течения в океанах.

331. Что представляет собой разрывное течение?

Сточное течение вод в виде локализованных струй, прорывающихся сквозь прибой от берега в сторону водоема. Возникает оно у наветренных берегов, куда доходят особенно высокие волны. Разрывные течения на Байкале возникают также при встрече вдоль берегового потока с выступающими в озеро мысами или скалами, под влиянием которых течение изменяет направление и устремляется в разрез набегающей волне. Разрывные точения обладают достаточно большими скоростями и могут не только переносить обломочный материал из береговой зоны в озеро, но и размывать коренное дно.

332. До каких глубин распространяется ветровое перемешивание воды в Байкале?

До глубины 200-250 м. В этом поверхностном слое воды сосредоточено наибольшее количество живых организмов в Байкале.

333. Сколько времени должен действовать ветер, чтобы создать течение?

Для формирования направленного течения в водоеме продолжительность ветра не одинакова для разных водоемов. В мелководных озерах течение формируется за несколько часов. В морях и океанах, а также в Байкале ветер в зависимости от его силы должен действовать непрерывно от нескольких часов до полусуток, прежде чем установится ветровое течение. На его формирование оказывают влияние и другие факторы. Скорость установившегося течения при этом обычно составляет менее 2% от скорости ветра, на широте 60°- 1,4%. По исследованиям Виттинга, на Ладожском озере связь между скоростями ветра и течения выражается формулой: V = 0,48√W.

334. Почему различия в плотности воды порождают течения?

В районах теплых вод плотность ее меньше и уровень поверхности на какую-то величину (до 0,5 м) выше уровня района холодных и более плотных вод. Возникающий уклон поверхности порождает течения, направленные из области с низкой в область с высокой плотностью. Плотность морской воды растет с увеличением солености и уменьшением температуры воды. Такие различия порождают как горизонтальные, так и вертикальные движения воды, вызывающие изменения в поверхностных течениях. Подобные явления наблюдаются в Арктике и Антарктике: там охлаждающиеся воды высокой солености опускаются на глубину и распространяются вдоль дна на большие расстояния.

335. Что такое турбулентное перемешивание?

Неупорядоченное движение воды, в котором скорости и давления претерпевают хаотические изменения. Однако их распределение таково, что могут быть определены их статистические достоверные средние значения. Слабое турбулентное перемешивание происходит в Байкале.

336. Есть ли турбулентные движения воды в придонных слоях Байкала?

В придонных слоях вода в Байкале имеет температуру на 0,28-0,38° выше той, которая должна быть на данной глубине. А по измерениям Г. Ю. Верещагина, в районе Лиственичного в 1934 г. на глубине 1100 м температура была выше теоретической. Различие вызвано, вероятно, подогревом воды глубинным теплом Земли. Под воздействием этого энергетического источника в Байкале существует турбулентное вертикальное перемешивание. В придонных слоях имеется так называемое безразличное равновесие воды, которое при воздействии даже незначительных внешних сил приобретает некоторую упорядоченность и направленность. Особенно часто это может возникать при мутьевых потоках, способствуя распространению прибрежных донных отложений па большой площади дна озера.

337. Как часто происходит обмен воды в Байкале?

В среднем водообмен в озере происходит за 383 года. Но так как внутри котловины Байкала также наблюдается водообмен и перемешивание, при этом в каждую из котловин притоки приносят неодинаковое количество воды, то водообмен в них завершается за разные периоды.

338. Что такое сила Кориолиса?

Это сила инерции, или поворотное ускорение. Одним из ее проявлений является отклоняющая сила, возникающая за счет вращения Земли и действующая на любую движущуюся частицу. В результате этой силы движение воды в озере или в реках отклоняется вправо в северном полушарии и влево - в южном. Сила Кориолиса в Байкале поддерживает постоянную циркуляцию водных масс как во всем озере, так и внутри котловин.

339. Что такое спираль Экмана и прослеживается ли она на Байкале?

Это графическое выражение теории океанских течений, разработанной шведским ученым физиком Вальфридом Экманом. Согласно этой теории, ветер, постоянно дующий над безграничным однородным океаном бесконечной глубины, создает дрейфовое течение, направленное в поверхностном слое под углом 45° вправо от направления ветра (в северном полушарии). На больших глубинах течение все больше отклоняется вправо, так что на некоторой глубине (порядка 100 м) вода должна двигаться в сторону, противоположную направлению ветра. При этом скорость течения с глубиной уменьшается, так что кривая, описываемая концом вектора скорости, по мере увеличения глубины представляет собой спираль. Она и вошла в науку под названием спираль Экмана. Теория, разработанная Экманом, в одинаковой мере приложима и к Байкалу, где просторы обширные, а глубина для таких исследований считается бесконечной.

340. Что такое спираль Лангмюра и как она прослеживается на водоеме?

Спираль Лангмюра, или лангмюровые вихри - это спиралеобразные вихревые движения воды с горизонтальной осью. Они формируются в водоемах ветром. Размеры вихрей находятся в прямой зависимости от толщины поверхности изотермического слоя и силы ветра. Смежные вихри имеют противоположное направление вращения.

На поверхности воды в зоне контакта двух соседних вихрей в виде параллельных полос обычно скапливаются плавающие предметы, по которым можно визуально установить границы вихрей. Здесь же происходит скопление планктонных и нейстонных организмов.

341. Как прослеживают перемещение водных масс?

Пресные воды, где солевой состав незначителен, прослеживают по сочетанию цвета и температуры. Например, воды Селенги можно обнаружить в Байкале иногда за сотню километров от места их впадения в озеро.

342. Можно ли проследить за движением водных масс и выявить границы течений по содержанию кислорода и других химических элементов?

Изучение распространения поверхностных речных вод в Байкале проводили по распределению трития. Исследование распространения промышленных стоков Байкальского целлюлозного завода изучали по распространению радиоактивного изотопа золота. То же можно осуществить и по другим химическим элементам. Распространение различных типов вод можно проводить и по исследованию содержания кислорода. Этот метод чаще применяют океанологи. По мере опускания водной массы ниже зоны фотосинтеза, в которой вырабатывается кислород, его содержание в воде постепенно уменьшается за счет расхода на дыхание животных и на окисление органических веществ. Чем медленнее опускается водная масса, тем значительнее становится дефицит кислорода. Измерение содержания кислорода на больших пространствах позволяет океанологам проследить границы течения.

343. Как определяют возраст воды?

Прямых определений возраста воды в Байкале пока что мало. В последнее время, наряду с изотопом С14, исследуют концентрацию трития в воде. Как известно, тритий рождается в атмосфере и с атмосферными осадками попадает в реки и водоемы. Период полураспада трития 12,46 года. По концентрации этого вещества и устанавливают возраст и распределение в озере речной воды. Косвенные исследования и определение по С14 позволяют высказать предположение, что максимальный возраст воды в озере около 400 лет. Но в каждой котловине он разный: в южной котловине 66 лет, в средней - 132 года и в северной - 225 лет.

344. Что такое стагнация?

Это застойное состояние водоема, когда в водной толще отсутствует энергичная вертикальная циркуляция и вода стратифицируется (расслаивается). Стратификация может быть по плотности, температуре, солености. При сформировавшемся слое скачка температуры в Байкале перемешивание воды происходит главным образом в верхних ее горизонтах, расположенных под этим слоем.

345. Что такое апвеллинг?

Это восходящие течения воды, возникающие при подходе глубинных течений к берегу (мелководью). Эти течения приносят к поверхности глубинные воды, богатые биогенными элементами, обеспечивая бурное развитие жизни в этих районах. На Байкале подъем к поверхности глубинных вод, богатых биогенными элементами, наблюдается у подветренных берегов при сгонно-нагонных ветровых течениях. Особенно четко прослеживается апвеллинг вдоль западных и северо-западных берегов Байкала.

346. Что такое даунвеллинг и где его можно наблюдать на Байкале?

В отличие от апвеллинга, характеризующего подъем глубинных вод к поверхности, даунвеллинг - это нисходящий поток водных масс, возникающий па границе раздела теплых и холодных вод. В океанах даунвеллинг (погружение холодных вод на большие глубины, где в придонных слоях они растекаются на большие расстояния и доходят до низких широт) наблюдается, например, в прибрежных районах Антарктиды. Даупвеллинг на Байкале особенно интенсивен на наветренных берегах, в период, когда температура поверхностных слоев воды близка к температуре наибольшей плотности.