Игорь Зотиков - 460 дней в Четвертой Советской антарктической экспедиции

Однако именно в это время появились первые сведения о распределении температуры в толще ледникового покрова Антарктиды. Они были получены измерениями в скважине глубиной сто метров, пробурённой норвежско-английско-шведской экспедицией в одном из ледников Антарктиды. Температура в скважине на глубине около пятнадцати метров была близка к минус 20 градусам, то есть к средней за много лет температуре воздуха в этом месте. Это «устраивало» всех. Однако, к всеобщему удивлению, эта температура почти не повышалась по мере углубления от поверхности, несмотря на то что общая толщина ледника была ненамного более ста метров и конечно же температура льда у его дна должна была равняться температуре морской воды, в которой ледник плавал. А уж эта-то температура измерялась много раз. Она не может быть ниже минус 2. иначе вода замёрзнет.

Пробурили ещё скважину, но уже на склоне ледникового каравая, сползающего по суше. Опять загадка: ниже пятнадцати метров температура с глубиной не повышалась, а понижалась. Вспомнили, что в 20-х годах в Гренландии такой же ход температуры по мере удаления вглубь уже был получен и назван по имени обнаружившего его исследователя «эффектом Зорге». Зорге считал, что это законсервированная температура прошлых более холодных лет, то есть эффект, обусловленный потеплением климата в полярных широтах.

Английский физик Гордон Робин, обнаруживший указанный эффект в Антарктиде, объяснил его влиянием переноса холода за счёт движения льда в ледниках Антарктиды. Действительно, на поверхность шельфового ледника, в котором им была пробурена скважина, ежегодно выпадало существенное количество осадков (около одного метра льда в год). Робин предполагал, что то же количество льда стаивает с нижней поверхности ледника за счёт теплообмена с морской водой. В таком случае каждая частица ледника как бы двигалась сверху вниз со скоростью метр в год. И вот оказалось, что, если в уравнение переноса тепла в леднике ввести учёт переноса холода этим вертикальным движением.

Тогда расчётное распределение станет таким же, как измеренное. Механизм образования «обратного градиента», то есть понижения температуры с глубиной, обнаруженного на краю ледникового покрова, оказался такого же типа. Почему же эти эффекты переноса тепла движением льда были замечены в Антарктиде, а не на хорошо изученных ледниках гор? Да потому, что здесь сыграли шутку огромные размеры ледника. Оказалось, что в уравнениях переноса тепла и холода в ледниках влияние эффекта движения льда пропорционально не его скорости, а произведению этой скорости на величину линейного размера ледника, а уж размеры-то здесь огромны! Значит, и эффекты переноса оказались неожиданно большими.

Работа Робина произвела огромное впечатление на всех, кто занимался ледниками. Казалось бы, следующий шаг, который он должен был сделать, — это использовать предложенный подход для анализа условий, которые существуют под ледяным караваем Антарктиды. Но он почему-то этого не сделал.

Следующий шаг пришлось делать мне. Сначала я выяснил, что и с учётом переноса холода оседающими вниз частицами льда для каждого значения скорости вертикального движения льда в толще и температуры у поверхности ледника, а также величин геотермического потока тепла существует всегда некая, «критическая» толщина ледника, при которой температура у ложа в точности равна температуре плавления льда. Если толщина ледника меньше критической, температура у ложа ниже температуры плавления льда. Ну а можно ли теоретически представить себе ледник толщиной больше критической (например, в четыре километра), состоящим по всей его толщине только изо льда? Конечно, можно! Только в этом случае надо считать, что такой ледник должен находиться в условиях непрерывного таяния у его нижней границы, то есть на ложе. В этом случае часть тепла, поступающая к ложу из нижележащих слоёв земли и за счёт трения при движении, будет затрачиваться на непрерывное таяние, а вверх через лёд будет отводиться ровно столько тепла, сколько нужно, чтобы у ложа ледника любой толщины поддерживалась температура плавления льда.

Образующаяся при таком подледниковом таянии вода должна в основной своей массе выдавливаться к краям ледника и стекать в окружающие моря.

Это же так просто! Нечто подобное наблюдалось и у поверхности оплавляемых тел, которыми я занимался до отъезда в Антарктиду!

Первые же расчёты показали, что даже с учётом движения льда в ледниковом щите Антарктиды толщина его в центральных областях, по-видимому, больше критической. А это значит, что у дна ледника Антарктиды, в центральной его части, идёт непрерывное таяние.

Но это были ещё только оценки. Так много факторов не было учтено! Ах, если бы я смог более точно знать величину геотермического потока, а также характер изменения температуры льда с глубиной в центральных областях ледяного щита Антарктиды и его маленькой модели — ледникового покрова острова Дригальского!

Когда я думаю о тех временах, то удивляюсь, почему мы выбирали такие странные движения или делали такие непонятные зигзаги, вместо того чтобы идти той прямой дорогой, которая теперь кажется совершенно ясной. Целью моей работы было изучение теплового режима ледника. Конечно же для этого надо было провести измерения его температуры в скважинах, пробурённых сквозь лёд. Чтобы возможно было проследить ход изменения температуры с глубиной, уже тогда стало ясно, что скважины эти должны иметь глубину около ста метров. И мы думали, что у нас будут такие скважины во время похода на Южный полюс. Ведь для этого-то мы и взяли наш прекрасный буровой станок. Собственно, достал этот станок Андрей. Он ему нужен был для того, чтобы можно было закладывать заряды взрывчатки не у поверхности, а где-нибудь на глубине тридцать-сорок метров от неё. В этом случае, думал он, ему удастся избежать влияния сложных акустических эффектов, которые мешали ему работать в предыдущей экспедиции.

Глубокие скважины были нужны и мне, чтобы получить данные о том, как изменяется температура в леднике при удалении в глубь от поверхности, получить так называемый градиент изменения температуры по глубине ледника. Важно, например, выяснить, нет ли в нашем леднике «обратного градиента», то есть условий, когда температура с глубиной даже уменьшается, а отнюдь не растёт.

День сто семнадцатый, середина апреля. Летать мы уже привыкли. В машине даже спим. Однако иногда бывают происшествия. Например, сегодня, когда Савельев летал на ледовую разведку над открытой водой, остановились оба мотора. Бортмеханик, которого все называли просто Филимоныч, заслуженный, но уже пожилой ас, по ошибке переключил пустые бензобаки не на полные, а на уже опустошённые. А летели на высоте всего 300 метров!