[Главная] [Содержание] [Информация]
Лик пустыни
О ЧЕМ РАССКАЗЫВАЮТ ПЕСЧАНЫЕ МОРЯ
Взойдите на пригорок и осмотритесь вокруг. Какое раздолье и разнообразие предстанет перед нашими глазами! И далекая темная полоса леса, синеющая у горизонта, и извивающаяся речка, и заливные луга в пойме, и огороды, и разноцветные массивы полей, и балки, селения и рощи, далекая мельница и холмы за долиной другой, невидимой с пригорка речки. Но житель плоских степей знает хорошо, что куда он ни пойдет, горизонт его будет неширок, на 2—3 километра вокруг, не больше. И только с высокого кургана открываются настоящие просторы степи. А в песках и так и не так. Найти в песках ровную площадку, даже величиной с волейбольную, — дело не легкое. Тропа тянется между грядами, отстоящими одна от другой всего лишь на 150 — 300 метров, и видимость ваша ограничена этими узкими пределами. А влезете на такую гряду и увидите, что через 150 — 300 метров тянегся другая такая же гряда. Надо долго выискивать местечко повыше, но и с него увидите всего несколько сливающихся в одну плоскость гряд. Но песчаные гряды—это самый правильно устроенный рельеф. А бывает, что целыми днями путь идет то вверх, то вниз, то на какой-то бугор, то на холм, то в котловину, то в вытянутую ложбину, и в этом разнообразии в конце концов все покажется настолько «бестолковым», запутанным и непонятным, что в целом представится однообразным лабиринтом, которому легче всего дать название бугристых песков. Так и делало большинство путешественников, выделяя среди запутанного, расчлененного рельефа песков всего лишь 2—3 группы: оголенные летучие — барханные пески и полузакреплеиные пустынной растительностью — бугристые пески, из которых некоторые особо выделяли грядовые. Но сравните описания одних и тех же мест, сделанные разными путешественниками, и окажется, что одинаковые формы одни называют грядовыми, другие — бугристыми, третьи — холмистыми, и все сходятся на том, что пески не имеют определенных форм, что они обладают однообразным и «неправильным» расчленением. А раз так, то нечего ими и заниматься: записал высоту бугров, и хватит.
Но так ли это? Не похожи ли наземные наблюдатели рельефа песков на муравья, ползущего по статуе Аполлона? Ведь все ему будет полого, холмисто и достаточно однообразно. Мне удалось пройти с верблюжьими караванами не одну тысячу километров по песчаным пустыням. Верблюжий шаг, что часовой механизм, отсчитывает по 4 километра в час. На текинском жеребце есть полная возможность остановиться на час-другой в интересном месте, отъехать в сторону и самым внимательным образом изучить те 20 — 25 километров, что проходит экспедиция за день, тем более, что и на месте ночевки всегда успеваешь как следует походить и понаблюдать. Должен сказать, что с этим муравьем я сравниваю в первую очередь себя. Теперь, оглядываясь назад, лишь с сожалением могу отметить, что, тщательно изучая пески только с земли, я хотя и имел возможность исследовать их состав и строение, выяснить историю их образования и условия обводнения, но рельефа их не мог охватить в целом и потому не мог по-настоящему понять процессы его образования.
Но вот однажды мне надо было ознакомиться с восточной частью Кара-Кумов, и я воспользовался для этого самолетом.
Мы летели намного выше, чем летают птицы, и могли окинуть пески более чем «орлиным» взглядом. Первое, что бросилось мне в глаза, — это поразительная закономерность рельефа песков. Можно смело сказать, что рельеф песков — это отнюдь не «бесемысленное» нагромождение неправильных бугров, а, наоборот, самый геометрический, самый закономерный и правильный тип рельефа, подчиненный единым законам и совершенно отличный от всякого другого.
Но могла ли река, принесшая пески, создать и их рельеф? Как могла она сотворить высокие гряды, идущие поперек направления былого течения реки? Что общего между рекой и цепями барханов? В наших пустынях разница в высоте гряд или бугров и ближайших западин бывает по 10—15 метров, местами 30, а иногда достигает 60 и даже 75 метров при большой густоте расчленения. В пустынях Африки высота оголенных дюн достигает не только 100 метров, но местами гигантские пирамиды сыпучего песка вздымаются даже на полкилометра. Каково же происхождение всей этой бесчисленной массы всевозможных бугров, холмов, гряд, пирамид и впадин, не оставляющих в песчаных пустынях ни одного ровного места? Ответом на этот вопрос послужит следующий раздел.
Творения ветра на земле. Штормы Арктики, водяные смерчи тропиков, тайфуны Тихого океана, торнадо Америки, циклоны Атлантики, новороссийская бора, бакинские норды — кто не слышал, кто не знает об этих явлениях природы?
Поэты и писатели всех времен и народов посвятили немало блестящих страниц описаниям этих грозных проявлений разбушевавшихся стихий.
Но прекрасные строфы знаменитых поэм, талантливейшие зарисовки бурь и ураганов в произведениях романистов и художников, детальнейшее описание стихий в ученых трактатах — все говорит нам только об их грозной сокрушительной силе, о бедствиях и несчастиях, о разрушениях и катастрофах, которые им повсеместно сопутствуют. Мы с детства слышим и читаем о том, что бури, смерчи, ураганы и штормы, что ветер в любых своих грозных формах — это сила сокрушительная. Даже те из нас, кто никогда не видел и не испытывал на себе ни одного из этих мощных проявлений движущегося воздуха, знают, что если он оставит после себя следы, то только в виде разрушений.
Но вот о том, что ветер может совершать созидательную работу, быть творцом в природе, об этом приходится слышать значительно реже.
Об этой созидательной работе ветра, о его творениях на земле убедительней всего рассказывают нам просторы песчаных пустынь, где ветер является главным творцом рельефа, где созданные им, подобные горам, взгромождения песков поднимаются на десятки и сотни метров ввысь.
Когда дует ветер. В Западной Туркмении, между горной системой Копет-Дага на юго-востоке и Красноводским плато и горой Большой Балхан на северо-западе, расположен низменный коридор, и середине которого, как остров, возвышается небольшой хребет Малого Балхана. Весной, когда воздух над пустынен быстро нагревается, становится легким и начинает подниматься кверху, на смену ему устремляется холодный, тяжелый воздух с еще не нагревшегося после зимы Каспийского моря. Сужаясь в этом межгорном коридоре, воздушный поток приобретает такую скорость, что превращается в настоящий ураган.
Осенью наблюдается как раз обратная картина. Море, разогревшееся за лето, долго еще хранит тепло, а пески быстро остывают, и ураганные ветры, еще более сильные и более продолжительные, чем весной, устремляются из холодной пустыни к теплому морю, в направлении, обратном весенним бурям.
Как-то осенью мне пришлось пересечь этот коридор. Ночь была ясная и спокойная, но с восходом солнца появился ветерок, который начал усиливаться все больше и больше. Уже к моменту выхода каравана ветер дул достаточно сильно, но мы шли по закрепленным растительностью пескам, по поверхности которых перекатывались, как казалось, лишь отдельные песчинки.
Через час после выхода с ночевки картина резко изменилась. Мы вышли из-под влияния «ветровой тени» удаленного отсюда на 8 километров, но все же сильно защищавшего нас Малого Балхана, и сразу попали в зону ураганного ветра, а вместе с тем и другого ландшафта. Узкие прямолинейные, вытянутые вдоль ветра гряды песка кончились, уступив место пониженной ровной голой солончаковой поверхности.
Ветер дул настолько сильный, что верблюды и лошади шли совершенно наклонно. Воздух был так насыщен песком и пылью, что, находясь сзади каравана, я не мог остановиться ни на минуту, потому что сразу бы потерял его.
О количестве пыли и песка, несшегося в этом ветровом потоке, можно судить хотя бы по тому, что примерно через час после того, как мы вышли на солончак, карманы моей куртки, хотя я не слезал с коня, оказались заполненными целыми пригоршнями песка. Характерно то, что песок не перекатывался по поверхности земли, как это бывает обычно, песчинки не подскакивали и не «прыгали», а стремительно неслись в воздухе, параллельно поверхности земли, не касаясь ее. Вместе с песком летели обрывки растений, веточки кустарников, и не видно было, чтобы они где-нибудь падали на землю.
У верблюдов и лошадей, как ни закрывали они глаза, текли обильные слезы и на мордах нарастали длинные потоки засыхающей грязи. Мы были в очках-консервах, но и они плохо защищали. Глаза нестерпимо резало песком. Еще труднее было дышать. Пришлось закрыть нос и рот «паранджой» из носового платка, но он оказался слишком тонким. Сверх платков мы закрыли лица мешочками для образцов, чтобы меньше резало кожу лица песком и чтобы дышать только этим профильтрованным сквозь материю воздухом, хотя и от него скрипело на зубах. Мы ежеминутно рисковали, что верблюды, стремясь повернуться по ветру, порвут связывающие их веревки и в тот же миг исчезнут в этом ревущем, свистящем, режущем и колющем хаосе. Когда стихнет ураган? Удастся ли сохранить караван? Буря может продолжаться несколько суток, а то и две недели, непрекращаясь ни на час ни днем, ни ночью. Впереди лежала открытая для ветров равнина, где не было нам спасения. Работать стало невозможно, и как ни обидио было отказываться от намеченного маршрута, сознание того, что все равно наблюдения будут сорваны, заставило нас повернуть обратно и укрыться в той же ветровой тени Малого Балхана. Действительно, на заветренных склонах этого горного массива было затишье. Ночью ветер стал слабеть и к утру замер полностью. Но впереди, в коридоре между Малым и Большим Балханами, несся еще такой поток песка и пыли, что контуры вершин Больших Балханов, высотой 1 880 метров, проглядывали лишь на отдельные мгновения.
Далеко не всегда, а в иных местах и очень редко, дуют такие бури е пустынях. В тихие дни, при слабых ветрах пески недвижимы, и там, где они полузакреплены, опытному следопыту («юзчи») даже через неделю удается найти следы ушедшего верблюда.
Одни лишь описания природных явлений, как, например, подобных песчаных бурь, удовлетворяли науку в «познавательный период» ее развития. Теперь задача науки иная. Она призвана помогать перестраивать не только хозяйство, но и самую природу. Но чтобы перестраивать, надо знать все точно, нужны цифры. Но как измерить бурю? Как узнать, сколько песка может нести в пустыне ураган? Способов для этого есть немало, но приведу здесь только один из них.
Песок пришел. В той же Западной Туркмении, к западу от Балханского коридора, расстилается солончаковая низменность Кель-Кор, посредине которой расположена невысокая возвышенность Небит-Даг, славящаяся своими нефтяными промыслами. Рабочий поселок — ныне уже город — удален отсюда к подножиям Больших Балханов в более тихую, несколько защищенную от ветров местность. Но самый Небит-Даг обдувается ураганными ветрами, вырывающимися из Балханского коридора. На 20 километров во все стороны от Небит-Дага, а на восток даже на 60 километров, расстилается идеально ровная поверхность Кель-Кора. Основные пространства ее покрыты белым, сверкающим па солнце покровом соли. На остальных площадях пухлый солончак защищен хрустящей серой соляной корочкой. Казалось бы, пет нигде и горсти песка. Но когда подуст осенний ветер, то откуда-то издалека он начинает нести такую массу песка, что приходится немало сил тратить на защиту промыслов от этого песчаного «нашествия». Одним из видов защиты является установка перед промыслами невысоких загородок из тростника, вкапываемых в песок с таким расчетом, чтобы они возвышались над его поверхностью на полметра. Такие загородки устраиваются поперек направления ветра, причем делается десять, а то и более параллельных друг другу рядов этой «защитной полосы». Однажды, только установили новые зашиты, подул осенний ураган, достигавший скорости 21 метра и секунду. А через трое суток, когда ветер стих и замерили ту часть песка, которая оказалась задержанной, то выяснилось, что на каждом погонном метре камышовой защиты (считая все ее ряды вместе) было отложено по 3 кубических метра песка. А ведь немалая доля песка была пронесена над этими щитами дальше по ветру. Вот какова нагрузка воздуха тяжелым песком! Недаром, когда построили как-то в том же Небит-Даге на неудачном месте хлебопекарню, то уже через год пришлось ходить в нее не через двери пли окна, а... через специально устроенный вход на крыше, оказавшейся на одном уровне с песком, принесенным сюда ветром.
Такова сила ветра и его «способность» переносить песок.
Гигантские песчаные пирамиды. Какие же наиболее крупные формы рельефа создает ветер? Чтобы ответить на этот вопрос, нам следовало бы посетить пустыни тропических стран, где не бывает снега, где песок вечно сух, оголен и всегда легко движется.
Однако мы будем рассматривать главным образом не эти зарубежные пустыни далекого юга, а наши среднеазиатские, внетропические, где ветер не может с такой силой творить свою работу — созидательную с точки зрения геолога и географа, но часто разрушительную для хозяйства. В наших пустынях работа ветра ослаблена и снеговым покровом, и емерзасмостыо песка, и растительным покровом, состоящим из трав, кустарничков, кустарников и своеобразных лесов саксаула. Песчаные волны под тонким дерновым покровом мелких пустынных трав внетропических пустынь передвигаются в сотни и даже в тысячу раз медленнее, чем оголенные пески. При этих условиях работа ветра должна намного мшь-ше сказываться на рельефе песков, чем в тропических пустынях.
В песках Сахары французские исследователи давно уже встретили оригинальные одиночные горы песка, которые они назвали «пирамидальными дюнами». Поиски под покровом песка каких-либо горных пород не привели ни к чему. Между тем некоторые пирамиды вздымаются на высоту до 500 метров над окружающей равниной! На сооружение самой большой египетской пирамиды — фараона Хеопса (Хуфу) — понадобилось 2 300 тысяч каменных глыб, каждая весом в 2,5 тонны, и строили ее, по преданиям, 100 тысяч рабов в течение 20 лет! А ведь Хеопсова пирамида — пигмей по сравнению с песчаной, так как ее высота 147 метров, я не 500. Песчаная пирамида — это не гора, покрытая сверху пологом песка, а грандиозное скопление одного лишь сыпучего песка. Геологическое строение района, форма пирамид и явное отсутствие какого-либо остова вызвали предположение, что эти нагромождения полностью созданы ветром. Действительно, разница в температуре между почвой окружающей местности и раскаленными песками так велика, что над песчаными пирамидами в солнечные дни всегда образуются мощные восходящие потоки воздуха. Кому приходилось видеть большой пожар, тот знает, как велика сила таких восходящих вихрей. Вполне понятно, что аналогичные вихри в пустыне постепенно, в течение тысяч лет, как бы сметали песок с окружающей местности и вздымали его все выше и выше, образуя чти песчаные пирамиды.
При составлении карт рельефа песков наших пустынь мам удалось обнаружить такое же явление в пустыне Муюн-Кумы в Джамбулской области Казахстана и в песках Уч-Таган в северо-западной Туркмении. Но наши пирамиды отличались от пирамид Сахары тем, что лежали не изолированно, а образовывали группы внутри песчаных массивов. Стало совершенно ясно, что применить к этому случаю объяснение, данное этому явлению французскими учеными, было бы совершенно неверно.
Однажды я пролетал над полуостровом Мангышлак в Западном Казахстане. С высоты 3 тысяч метров земля представлялась прекрасной рельефной картон. Вычурные, словно тончайший орнамент, изрезанные тысячами промоин, то белые, то розовые, то нежнозеленоватые, проплывали под крыльями самолета обнаженные, будто только что вышедшие из мастерской скульптора, мангышлакские пизкогорья. Но вот показался небольшой массив песков. Он выдавался сужающимся на запад копьевидным клином, в расширенной части которого меня поразили десять странных песчаных образований. Они лежали в шахматном порядке и были схожи с какими-то гигантскими пучками или узлами, имевшими от одного до полутора километров в основании и много десятков метров в высоту. Это были оголенные песчаные пирамиды, но не одиночные, как в Сахаре, а, так сказать, комплексные, состоявшие из скоплений десятков пирамид и не резко вздымающихся кверху, а как бы осевших.
Это вызвало невольный вопрос: какие же могут быть восходящие вихри, если они создают не одну пирамиду, а целый их узел? Значит, здесь, в центральном районе песчаного массива, возникает не один вихрь, а целая система их. К. тому же эти системы действуют на определенном расстоянии одна от другой. Теория французских исследователей для объяснения таких пирамид оказалась непригодной!
Я пристально смотрел вниз. Но — увы! — увидеть ветер трудно. А день был спокойным, в воздухе не было ни пылинки, и казалось, пустыня не хотела открыть мне своей тайны, не желала показать тех вихрей, которые создали эти гигантские комплексные пирамиды.
Я наблюдал за ними в течение еще двух последующих дней с того же самолета, но все было безуспешно.
Помня, что законы аэродинамики и гидродинамики одинаковы, я решил сделать попытку найти ответ на заинтересовавший меня вопрос не в пустыне, а на реке.
Для этой цели я выбрал недалеко от Астрахани большой, недавно образовавшийся на Волге песчаный остров. Здесь паводок только что начал спадать и обнажать отмель.
На этот остров я и отправился искать разрешения загадки. Изучение подводной ряби давало мне здесь возможность видеть и рельеф песка и образующие его волны.
Долго бродил я по отмелям, обходя остров со всех сторон. Наконец мои поиски увенчались успехом. Я обнаружил маленькую изолированную песчаную отмель, имевшую такую же копьевидную форму, как н наш массив песков. Она начиналась на глубине 40 сантиметров и поднималась острым концом до поверхности воды. Каждую минуту на нее набегали небольшие речные волны. Скорость их при глубине в 40 сантиметров и больше была постоянной. Но, набегая па отмель, волны все больше замедлялись, и чем мельче становилось дно, тем больше отставали волны. Они сначала плавно изгибались, а затем, все круче заворачивая в верхней части отмели, разрывались и начинали пересекать одна другую под прямым углом. В этих местах на воде образовывались круглые узлы-пучки, в (которых вода словно кипела и бурлила. Я сделал снимки этих маленьких волн и завихрений аппаратом «ФЭД» с высоты одного метра. На снимках были видны и подводная рябь, и набегающие маленькие волны, и вихревые пучки, или узлы, имеющие в поперечнике не 1 —1,5 километра, как песчаные скопления в пустыне, а всего лишь 5—10 сантиметров.
Мы сравнили снимим этой ряби со снимками пустыни, сделанными с самолета, и стало ясным, что в обоих случаях наблюдается, по существу, одно и то же явление: образование вихревых узлов в местах пересечения волн под прямым углом.
Откуда же могли взяться в пустыне такие пересекающиеся ветры?
Оказалось, что в пустыне ветры, так же как и волны на реке, встречали препятствие. Песчаный массив, изучавшийся нами, был окаймлен обрывами плато. Воздушные волны, отражаясь от этих обрывов и пересекаясь одна с другой, и создали узлы пирамидальных барханов.
Таким образом, снимки, сделанные в пустыне с высоты в три километра и на реке с высоты в один метр, помогли постичь одни из законов природы, объяснявший нам причину образования сложнейшей формы песчаных скоплений. Закон этот помог нам также установить и величину тех крупных волн воздушного океана, которые трудно познать иным путем.
Мангышлакские комплексные барханные пирамиды далеко не самые крупные в наших пустынях. В западной Туркмении, в песках Уч-Таган, что значит «Три подставки», имеется целая серия комплексных пирамид, достигающих нескольких километров в поперечнике, а в юго-западной части песков Муюн-Кумов одна комплексная пирамида достигает даже до 13 на 18 километров. Характерно, что при таких грандиозных размерах основания эти пирамиды обладают высотой лишь в десятки метров. Если одиночные пирамиды в Сахаре имеют всего 4—5—6 ребер, сходящихся к центру, то грандиозные скопления песка в наших пустынях правильней было бы назвать узлами или пучками, настолько много в них ребер, сходящихся либо ко многим, либо к единому центру, либо, как у тонкотелого многоногого паука, к удлиненному осевому гребню.
Как ни величественны эти песчаные узлы, но по своей природе они, по существу, ничем не отличаются от тех маленьких узлов, которые можно наблюдать на прибрежной отмели. Только здесь мы имеем дело с пересечениями волн, которые образуются в связи с воздействием на них не отмелей в 2—3 метра величиной, а гор и высоких обрывов плато.
Недаром в Муюн-Кумах эти песчаные пирамидальные узлы находятся как раз в том месте, которое лежит против стыка Киргизского хребта с горами Кара-Тау. Пески же Уч-Таган отделены от юго-восточного клина плато Устюрт глубокой впадиной Кара-Шор, опускающейся почти на 350 метров ниже поверхности плато, а с запада ограничены другим плато.
Ясно, что во всех этих местах неизбежны сильнейшие воздуховороты, которые и порождают эти наиболее крупные из известных не только и среднеазиатских, но и в других пустынях оригинальные песчаные комплексные пирамидальные узлы. Мы не знаем возраста муюн-кумских узлов, но уч-таганские насчитывают, повидимому, более миллиона лет. Только за такой период ветер и мог создать эти грандиознейшие скопления песка в условиях полузаросших пустынных пространств, где травяной покров резко уменьшает воздействие ветра на песок.
Волны моря и волны песка. На песчаном берегу реки, озера или моря можно увидеть, как па мелководье набегающие на берег волны создают па поверхности песка как бы полны в миниатюре, образуя поперечную ветру рябь. Величина этой ряби зависит не только от силы волн, но и от величины зерен песка. На илистом песке один гребешок ряби будет отстоять от соседнего всего на полсантиметра, на среднезернистом песке — на 5 - 8 сантиметров. Но во всех случаях рябь схожа с волной и параллельна ей.
На обсохших песчаных берегах, повсюду, где песок лишен растительности и перевевается ветром, он образует почти такую же рябь, какая бывает и под водой.
Во всех этих случаях рябь в плане очень похожа как на волны моря, так и на волны песка, покрывающие пространства многих пустынь. Раньше многие думали, что рябь может увеличиваться постепенно до тех пор, пока не превратится в дюну или бархан. Теперь нам хорошо известно, что как бы ни увеличивалась рябь под влиянием ветра и крупнозернистого песка, она всегда останется только рябью, потому что дюны и барханы создаются вихревыми потоками значительно более мощного слоя воздуха.
Под действием ветра на ровной поверхности песка местами появляются сперва как бы пологие вздутия и валы, вытянутые поперечно ветру. Их склоны начинают постепенно становиться все менее и менее симметричными, и, наконец, на более крутом заветренном склоне, где ветер нанес песка выше 35 - 40 сантиметров, появляется, вследствие завихрения воздуха, полуворонка. Это и есть начало возникновения бархана. Постепенно он принимает все более правильную форму, разрастается и превращается в одиночный серповидный бархан, напоминающий полулуние. Обращенная к ветру его сторона остается более пологой, а заветренный откос осыпания разрастается в серп, вытягивающийся концами в сторону ветра. Высота такого бархана обычно колеблется и пределах 1 - 2, реже 5 - 12 метров, причем самой высокой является его средняя часть, а «рога» постепенно снижаются. Но такой бархан, хорошо знакомый нам по школьным учебникам, не так-то просто бывает разыскать в пустыне. Для образования правильного одиночного бархана надо, во-первых, чтобы не было растительности, во-вторых, чтобы песка было сравнительно немного, чтобы он не мог покрыть сплошь всю поверхность земли толстым слоем, а, в-третьих, чтобы сама поверхность земли в отличие от сыпучего песка была твердой и плоской. Вот почему так редки одиночные барханы. Чаще же там, где барханный рельеф формируется ла сплошной толще песка, барханы сливаются в поперечные валы, образуя барханные цепи, в точности напоминающие морские волны.
Схема образования песчаных скоплений.
Все это единство ряби подводной и ветровой и полное сходство морских волн с некоторыми видами воли песка в пустыне заставляла долгое время считать, что нет различии в движении морских и песчаных волн, что всякие скопления песка всегда бывают только поперечны ветрам. Основываясь на этом, пытались местами закреплять пески щитами, но на опыте убеждались, что щиты не задерживали песка, что песок двигался совсем не так, как он «должен» был бы перемещаться, то-есть не перпендикулярно барханным грядам, а вдоль них. Оказалось, что гораздо чаще, чем барханные цепи, встречаются в пустынях узкие длинные крутосклонные гряды песка. Они то абсолютно прямолинейны, то, как рябь на песке, слегка извилисты, то снижаются и заканчиваются, то разделяются надвое, то вновь сливаются. Считали, что нет существенной разницы между барханными цепями и грядами. В наших внетропических пустынях гряды обычно порастают редкой травой и кустарниками, и поэтому всю разницу между ними сводили к тому, что гряды — это заросшие барханные цепи и потому поперечны ветру. А когда в какой-нибудь пустыне обнаруживали, что гряды эти, наоборот, параллельны ветру, то, не задумываясь, решали, что ветры теперь дуют под прямым углом к прежнему направлению.
Шестьдесят лет назад академик В. А. Обручев указал, что в Кара-Кумах гряды эти продольны ветру. Почти одновременно с ним талантливый русский географ, исследователь дельты Аму-Дарьи, Кызыл-Кумов и Тянь-Шаня А. В. Каульбарс утверждал это же для Кызыл-Кумов. Но сложившееся убеждение оказалось сильнее фактов. Только теперь, когда по нашим пустыням изображение рельефа песков сделано с большой точностью и каждый может проверить это по данным наших метеорологических станций и убедиться в истинной продолыюсти гряд ветру, когда параллельность оголенных песчаных гряд ветру доказана для пустынь Сахары и Ливии, а полузаросших — для пустынь Австралии,— только теперь начинает рушиться упорная вера в полную аналогию всех фирм рельефа песков с волнами моря.
Но ведь законы природы едины, и разве в действительности нет этой аналогии? Аналогия имеется, по заключается она вот в чем. Волны моря связаны только с колебательными движениями воды, то поднимающейся, то опускающейся, и смещается вода только на гребнях бурунов. В тех районах, где ветры, попеременно сменяя друг друга, как это бывает во время утренних и вечерних бризов или весенних и осенних муссонов, дуют в двух противоположных направлениях, там лесок, перемещаясь то вперед, то назад, в целом, в среднем за год, имеет тоже колебательное движение. Вот тогда-то он и образует поперечные ветру песчаные гряды, барханы и барханные цепи. Взгляните на карту рельефа песков наших пустынь, и вы увидите, что всюду, где есть сезонная смена ветров, широко развиты поперечные барханные цепи, вс многом действительно подобные морским волнам и ряби.
Мы уже говорили о смене осенних и весенних ветров в районе Красноводска и Небит-Дага в западной Туркмении, и там действительно развиты мощные барханные цепи. Ветры в течение большей части года дуют из Кьпыл-Кумов и Кара-Кумов в долину Аму-Дарьи, в сторону ее верховьев. Но зимой холодные массы воздуха с нагорий стекают вниз по той же долине Аму. В результате этой смены противоположных ветров вдаль Аму-Дарьи развивается широкая полоса барханных цепей. Раньше думали, что она всецело связана с тем. что растительность уничтожена здесь человеком и его стадами. На самом деле, хотя человек во многом повинен, но не он один породил эти оголенные пески. Характерно, что область барханных цепей значительно расширяется на севере в тех местах, где выпаса очень мало, но где как раз происходит уравновешивание силы обоих этих противоположных ветров. Здесь, примерно по параллели 40°, на линии Бухары. Каракуля и далее на юго-запад, обе воздушные массы, сталкиваясь, создают наиболее благоприятные условия для нагромождений барханных цепей. Вот почему в этом месте и задерживать пески труднее, чем в других местах.
Такие поперечные оголенные цепи или полузакрепленные поперечные гряды существуют против каждой заходящей в горы широкой долины (см. карту рельефа песков). Есть они и у Сыр-Дярьи в юго-восточном углу Кызыл-Кумов, против Ферганской долины, есть и в Муюн-Кумах. у входа в долину Чу, и в долине Или. Шире всего, однако, развиты такие цепи в межгорной впадине Тарима, лежащей на юг от Тянь-Шаня и на восток от Памира, в песках одной из наиболее злостных пустынь мира — Такла-Макан. И нет этих поперечных цепей в долине только одной реки Теджен в Туркмении. Почему их там нет? Потому, что нет в ней и противоположных ветров. Ветры, собирающиеся в этой долине, находят для себя невысокий проход на юг. Иранцы называют этот проход «долиной стовосъмидесятидневных ветров». Здесь ветер всегда направлен в одну сторону, и пески образуют совсем другой тип рельефа — продольные гряды. Это вполне понятно, так как не может же песчинка под влиянием ветрового потока смещаться куда-нибудь в сторону. Ее несет по ветру, несет не равномерно, а струями, и образуются гряды, вытянутые по ветру. Здесь с волнами не должно быть сходства, потому что движение и воздуха и песка не колебательное, а только поступательное. Вот этого многие исследователи и не учитывали. И если есть здесь сходство с морем, то не с волнами, а с морскими течениями и струями, идущими тоже вдоль ветра и сопровождающимися постоянным смещением частиц в одном и том же направлении.
Как видите, аналогию между морем воды и морем песка проводить можно, и законы природы действительно едины. Но все дело в том, что надо различать, какие валы песка сходны с морскими волнами, а какие подобны морским «рекам» — течениям.
Водовороты и «воздуховороты». Неслышно, но быстро катит свои серые воды Кура у древнего Метехского моста в Тбилиси. Плывет по воде выдолбленная половина арбуза. Но вдруг что-то чмокнуло, и исчезла арбузная корка,— только глубокая воронка с отвесными краями, крутясь, движется быстро вниз по реке. Опасен бывает такой водоворот и для хорошего пловца: в один миг может затянуть на дно! Такой же по сути, но маленький безопасный водоворот каждый может увидеть в наполненном водой ванне, если открыть пробку для спуска воды. Обратите внимание на образующуюся при этом воронку. В редком случае она закрутится налево, обычно же начнет быстро вращаться в правую сторону, по часовой стрелке.
В жаркий безветренный день в пустыне постоянно можно видеть вертящиеся столбы пыли и песка. Они то стоят на одном месте, то быстро движутся в сторону, то расширяются и как бы оседают, то вытягиваются в узкий спиральный столб, поднимающийся на 200—500 метров. Воронка воды в ванне и этот пылевой смерч — явления одного порядка, и вращаются они в нашем полушарии в одну и ту же, правую, сторону.
В пустыне они постоянны потому, что песок с поверхности очень сильно накаляется и в той же мере разогревает приземный слой воздуха, который оказывается намного легче, чем вышележащим. Создаются сильные восходящие струи, в которых воздух, увлекая пыль, песок и ветки, со свистом устремляется вверх. Вращательное же движение как смерчи, так и водовороты приобретают только в силу вращения земли.
В пустынях эти «воздуховороты» обычно бывают не сильны, но они всегда возникают там, где воздух больше всего нагревается, — во всевозможных западинах. Они играют громадную роль в формировании замкнутых впадин, окаймляющих во всех пустынях мира любой край плато, любой обрыв. И в песках они совершают не малую работу, постоянно выдувая песок из западни рельефа даже в безветренный день.
В любых условиях ветер у поверхности земли дует крайне неравномерно, так как резко меняет свое движение при столкновении с любым препятствием. А препятствием ему служит каждая неровность рельефа, любое скопление воды, каждое дерево. Иное дело в песках. Здесь весь рельеф создан самим ветром, — следовательно, он не только не нарушает движения ветра, а, наоборот, как бы настраивает его, отображая характер его движения, его завихрений.
Поэтому, когда ветер дует в песках, то он сохраняет как бы весь характер штопорообразного движения смерча. Разница лишь в том, что в смерче, образующемся при безветрии, штопор направлен кверху и круто завернут, а при ветре он как бы лежит на земле, движется в горизонтальном направлении и спирали его сильно удлинены. Благодаря этому штопорообразному движению песок, с одной стороны, все время выдувается из понижений и набрасывается на гряду, а, с другой стороны, движется постепенно вдоль гряды, в результате чего самая гряда очень медленно, но продвигается вперед по направлению ветра.
А представьте себе, что такой горизонтально направленный штопор ветра встречает какое-либо препятствие в виде горного хребта или моря, над которым воздух прохладней и потому плотней. Что будет тогда? Ветер начнет затормаживаться, и штопор как бы свернется ь клубок и частично в сторону. При этом явлении песок и начнет сгружаться не в продольные гряды, а в поперечные оголенные цепи или полузаросшие гряды. Таким образом, выходит, что в основе тех характерных форм движений воздуха, которые создают главные типы песчаных скопления, лежит один и тот же штопорообразный тип движения, или спиралевидный вихрь. При безветрии он образует смерч, при ветре вытянут горизонтально, а при торможении скручивается в более тугую спираль и частично сворачивает в сторону. Вот это штопорообразное движение и его торможение и обусловливают образование основных песчаных скоплений.
Узоры песчаного кружева. Формы песчаных скоплений зависят от самых различных условии. Природа едина, и каждый ее элемент так или иначе воздействует на другой. Все взаимно увязано, все находится во взаимодействии. Поэтому, например, если песок сплошной, то гряды расположены одна от другой чаще всего на одинаковом расстоянии, в среднем равном 180 метрам. Но если песка мало, то гряды отодвигаются друг от друга и несколько повышаются.
В пустынях, где песок почти постоянно сух, он перевевается одинаково легко как у оснований, так и на вершине его скоплений. Но вне пустынь, во влажных странах или в случае близости грунтовых вод, напитывающих песок снизу, легче всего передувается наиболее быстро просыхающая верхняя часть песчаных скоплении. Ясно, что в этих условиях форма их примет иной вид. Вот почему вместо полулунного бархана пустынь, у которого рога направлены вперед по ветру, в странах умеренного пояса образуется не похожая на эти барханы дюна. У нее пониженные рога бывают чаще и дольше промоченными, быстрее зарастают и движутся поэтому медленнее, чем легко просыхающая вершина. В результате вершина уходит вперед по ветру, дюна принимает дугообразную форму и рога оказываются сзади.
Травянистая растительность в песках пустыни бывает невысока и крайне разрежена. Но вес же она образует хоть и неплотный, но дерновый покров. Хорошо известно, что когда во время шторма на море судно терпит аварию, то для усмирения волн надо вылить за борт побольше нефти или другого масла, и волны сразу улягутся, станут несравненно спокойней. Точно так же действует на песок тонкий разреженный дерновый покров. Как масло усмиряет морские буруны, так и покров из невзрачных травинок сковывает пески, замедляя их движение буквально в сотни и тысячу раз. Наличие даже одного кустика и то резко воздействует на рельеф, задерживает песок, обогащает его пылью, уплотняет его, способствует образованию маленького пятнышка почвы. В целом же растительность не только сдерживает пески, но и меняет самую форму песчаных скоплений.
Однако и увлажненность, и количество песка, и даже закрепленность его растительностью не творят рельефа песка, а только лишь воздействуют на него. Влияние оказывает и фауна песков, особенно грызуны. Еще сильнее может видоизменять поверхность песка человек, то излишне уничтожающий растительность неумеренным выпасом стад и вырубкой кустарников, то, наоборот, закрепляющий песок искусственными мерами, либо механическими, либо лесоразведением. Но создатель песчаных скоплений — ветер, и потому он в первую очередь обусловливает их форму.
Казалось бы, что может быть прихотливей и непостоянней нетра? Сегодня он ревет и бушует, вырывает с корнем деревья, завтра чуть колышет листву. То дует ровно, то порывисто. То несет с запада тучи и дождь, то с севера холод, то в течение дня меняет по нескольку раз свое направление. И все же эта вечная переменчивость ветра, вошедшая в народные поговорки, ставшая синонимом непостоянства вообще, оказалась при проверке отнюдь не такой уж бессистемной.
Не случалось ли вам видеть одинокие деревья, растущие на равнине?
Посмотрите на них внимагельно, и вы увидите, что они немного наклонены. Заметьте с помощью компаса, в какую сторону они наклонились. Повторите это для десяти, двадцати деревьев, растущих на равнине, там, где не может сказаться влияние склона, и вы увидите, что все ваши замеры совпадут по направлению.
Если у вас хороший компас, вы сможете проделать это достаточно точно, и убедитесь в поразительном совпадении направления наклона деревьев. Чем же зто объясняется? Только тем, что как бы прихотливо ни менялись направление и сила ветра ото дня ко дню и от часа к часу, в среднем, за многие годы, в каждой области преобладает какое-нибудь одно господствующее направление ветра или как бы одна равнодействующая всех дующих в этой местности ветров. В этом направлении суммарного действия ветра и наклоняются старые деревья.
Если мы возьмем данные какой-либо метеорологической станции о повторяемости ветров различных направлении и отложим на бумаге по каждому из восьми направлений или румбов (С, СВ, В, ЮВ и т. а.) число случаев, когда ветер дул в этом направлении, выраженное в процентах к числу всех наблюдений ветра, то получится восьмилучевая звезда, которую климатологи называют «розом ветров». Даже такая «роза ветров» достаточно хорошо отражает режим ветров в каждой местности.
Значительно точнее отражают этот режим такие «розы», которые построены с учетом не только повторяемости, но и силы ветра по каждому румбу и построены для каждого месяца в отдельности и за год в целом.
Для каждой метеостанции «роза ветров» будет различной, но все же нетрудно заметить, что все их разнообразие можно свести к трем основным типам: либо преобладают ветры близких направлений, либо двух противоположных, либо ветры со всех сторон горизонта дуют более или менее равномерно.
Соответственно этим трем типам «роз» ветер и создаст главнейшие формы песчаных скоплении.
Продольные ветру гряды. При одном направлении ветра, все равно будут ли это совершенно оголенные пески или несколько закрепленные пустынной растительностью, образуются узкие и длинные симметричные гряды песка, вытянутые вдоль ветра, о которых мы уже говорили. Они образуются медленно, постепенно, но чем дольше воздействует ветер на песок, тем все больше песка наметается на гряду и тем глубже выдувается межгрядовое понижение. Гребень такой гряды в условиях наших пустынь почти всегда остается оголенным, но склоны обычно порастают не только травянистой, но и кустарниковой растительностью, егде больше способствующей накоплению песка. Закрепленный и оголенный песок движется с разной скоростью. Кусты также вызывают завихрения, и часто гребень гряды покрывается маленькими барханными цепями, перпендикулярными или несколько диагональными гряде. Если дело происходит в пустыне Сахаре, где упорно дуют в одном и том же направлении пассаты, где растительность не сдерживает песков, то гряды эти нарастают до сотни метров высоты. Они настолько полукруглы в сечении, что недаром получили от англичан название «китовых спин»: вся поверхность их опоясана невысокими поперечными «ребрами» барханных цепей, образующихся от завихрений при трении воздушного потока о песок.
Не сразу творит ветер такие гряды даже в Сахаре: ее особенно высокие скопления песка насчитывают более одного миллиона лет своего существования.
Еще медленнее они формируются в наших пустынях, где всегда существовала растительность, а главное, сильней всего сдерживающий пески дерновый покров. Однако и у нас, наряду с барханами и грядками в 1 — 3 метра высотой на самых молодых речных наносах, широко развиты гряды в 10 — 12 метров высотой там, где пески были отложены реками в период наибольшего оледенения Европы. Таковы, например, Центральные Кара-Кумы. В тех же районах, где пески перевиваются в течение всего четвертичного периода и частично перевевались в конце третичного времени, там высота поросших гряд достигает 40—60 метров.
Узор этого грядового рельефа на приведенной в книге схематической карте изображен очень упрощенно. На самом деле он намного сложней. В зависимости от режима ветра гряды бывают то словно протянутым» по линейке, то несколько теряют свою прямолинейность. На значительных пространствах, кроме господствующих ветров, бывают ветры различных других направлений. И это сразу же сказывается на рельефе песков. Гряды в этом случае осложняются поперечными перемычками, более низкими и узкими, разделяющими межгрядовые понижения на овальные западины — ячеи. Так и называется эта смешанная форма рельефа грядово-ячеистой.
На небе, на земле и под водой. Мы уже видели, что в районах, где посезонно сменяют друг друга ветры прямопротивоположных направлений, пески образуют не продольные им гряды, а поперечные ветрам барханы и барханные цепи. Невольно возникает сомнение: ведь продольная одному ветру гряда остается продольной и другому, хотя и дующему о противоположном направлении. Так почему же в таких районах возникает совершенно иной тип рельефа? Что же, природа сама «угадывает», когда ей перемещать песок по ветру, а когда сгружать его в поперечные валы? Конечно, нет! В участках глубокой долины, где противоположные ветры сжаты, как в трубе, где они действительно строго противоположны, а пески в значительной мере скреплены, там могут существовать продольные обоим направлениям ветра гряды. Но чаще ветры дуют не строго по одному румбу, а то с одного сектора, то с противоположного. Песок, перебрасываемый то в одну сторону, то в другую, в итоге создает скопления, вытянутые по направлению равнодействующей силы обоих ветров, что в общем и дает направление, поперечное ветрам. Но важнее здесь другое обстоятельство.
Наши наблюдения показали, что фактически барханы возникают повсеместно там, где имеется сыпучий песок и происходит торможение ветра. Мы уже говорили, что в этих случаях характерные как для свободной атмосферы, так и для районов песчаных пустынь продольные ветровые спирали как бы сжимаются и отворачиваются.
Такое торможение ветра может быть вызвано тремя причинами. Первой из них являются любые неровности поверхности земли, всегда сильно сдерживающие ветер, вызывающие появление в нем разнообразных завихрений с горизонтальной и вертикальной осью.
Вторая причина, более широко развитая в песках, — это различие в скорости движения ветра и песка. Возьмите несколько слоев материи, положенной пачкой, и начните их сдвигать по необстроганной доске. От трения слои материи станут скручиваться. Подобные завихрения трения, образующие «трубки скручивания», широко распространены и в природе.
Всем нам известны мелкие, быстро движущиеся высокие облака, которые метеорологи называют «перистокучевыми», а в разговорном языке зовут часто «барашками». Когда они появляются на небе, то это верный признак перемены погоды. Дело в том, что это типичныезавихрения трения разных слоев атмосферы, образующиеся чаще всего при вторжении па определенной высоте более холодных масс воздуха. Их образование совершенно аналогично формированию барханов.
Выйдите на песчаные отмели широкой русской реки — Волги, Оки, Вятки или какой-либо иной. Вы увидите, что отмели состоят из рядов поперечных реке валов, у которых один склон, обращенный к верховьям реки, полого поднимается из воды, а другой, спускающийся к низовьям, очень крут. В плане эти отмели не прямолинейны, а образуют как бы цепь из полукругов. Эти отмели являются полным аналогом барханных цепей и барханов, с тем лишь различием, что образовались переносом песка не ветром, а водой. Это подводные барханы, или гидробарханы.
Они известны теперь и на дне морей, обычно в проливах и вообще в районе течений и образованы не неровностями дна, а именно торможшием воды о менее подвижный песок. Такое же происхождение имеют и мелкие барханные цепи, появляющиеся иа гребнях гряд как полузаросших, так и совершенно оголенных, типа сахарских.
Но торможение ветра может происходить и от совершенно илом, третьей причины — от встречи двух различных воздушных масс, обладающих неодинаковой плотностью, скоростью и направлением движения. Чаше всего это бывает в районе морских побережий, почему на них и развиваются поперечные ветру песчаные дюнные скопления.
В странах умеренного пояса, как, например, на атлантическим побережье Франции или в наших прибалтийских союзных республиках, где ветер дует преимущественно с моря и быстро затихает, то-есть тормозится над землей, где волны выбрасывают песок из моря, а ветер подхватывает его и несет вглубь страны, образуются приморские дюны. В тех местах, где торможение одних ветров другими полностью уравновешивается и где последовательно сменяющие друг друга ветры противоположных направлений равны по силе, эти приморские дюны навсегда остаются поперечными ветрам. Однако чаще всего дюны возникают там, где преобладает морской ветер, выбрасывающий из моря песок и питающий им дюны. Следовательно, чаще встречаются такие условия, когда под влиянием преобладания силы морских ветров дюны, продвигаются вглубь страны. При этом чем сильнее одно направление иетра, тем быстрее дюпы начинают перестраиваться. Их прямолинейные валы сначала изгибаются, а затем наиболее высокие, легко обсыхающие части дюны все дальше уходят вперед, выступая сперва полукругами, а затем и дугами. В районах же, где резко сказывается лишь одно направление ветра, такие дугообразные (параболические) дюны могут оказаться прорванными в изгибе дуги, то-есть в своей вершине, и тогда остаются две продольные ветру гряды. Так движутся дюны не только берегов Атлантики и Балтики, но и на ледниковых песках Германии, Польши и наших северных областей.
В странах пустынных, как, например, на юго-восточном побережье Каспия, где ветер преобладает с суши, где он несет песок из пустыни к морю и где торможение происходит в осеннее время благодаря тому, что над теплым оше морем воздух начинает подниматься и теряет свою скорость, образуются барханные цепи.
В пустынях Восточной Азии такое торможение различных воздушных масс, морских и континентальных, происходит в районах, смен противоположных по направлениям ветров восточноазиатской муссонной области. Оно совершается на громадных пространствах, и потому комплексные барханные цепи, достигающие высот в 50—100 и более метров, являются господствующей формой песчаных скоплений всей обширной пустыни Ала-Шанъ.
Песчаные кольца. До сих пор мы говорили о двух крайних типах рельефа песков — о продольных ветру грядах и о поперечных противоположным ветрам барханах и дюнах. Однако в природе, хотя и значительно реже, встречается третий, крайний тип режима ветров и обусловленный им тип песчаных скоплений. Это случай, когда ветры с равной силой дуют с разных сторон. Представим себе песчаную степь, поросшую травой. В каком-нибудь месте, например, грызуны разрыли песок и разрушили дерн. Ветер подхватил песок и выдул на месте разрушенного дерна небольшую западину. Куда будет вынесен песок? Туда, куда дул ветер. По соседству с этой западинкой песок окажется задержанным травой и осядет. Сегодня дует ветер с другой стороны. Он снова выносит песок из западишки и откладывает его среди травы, но па той стороне, куда он дует сейчас. А если завтра подует ветер с третьей стороны, то и песок вынесет на третью сторону. В результате мы получим в степи округлую котловину выдувания, окаймленную кольцом песка, возвышающегося валом. Такое скопление носит название «кольцевой дюны». При небольшом преобладании одного направления ветра она примет форму овальной дюны, а при большем преобладании одного ветра станет копьевидной дюной. Если же ветер будет всегда дуть в одну сторону, то в этих условиях в степи постепенно вырастает дугообразная или параболическая дюна. Так формируются одиночные или групповые песчаные дюны в степи, где благодаря более плотному, чем в пустынях, дерновому покрову развевание песка происходит только в отдельных очагах.
Ячеистые пески. В пустыне, даже при наличии разреженного травяного покрова, движение песка происходит не так, как в степи, а повсеместно. Поэтому при равномерном режиме ветров образуются не изолированные кольцевые дюны, а как бы сотовое расчленение. Вся поверхность песков оказывается состоящей из округлых в плане и полукруглых в профиле чашеобразных впадин выдувания и разделяющих их узких валов. С высоко летящего самолета пустыня в таких местах больше всего напоминает поверхность рябого от оспы лица. Впадины выдувания, имеющие по 100 — 200 метров в поперечнике, настолько правильны по форме и так плотно прилегают одна к другой, что мы назвали этот рельеф ячеистым, так как хотелось подчеркнуть, так сказать, геометричность этого расчленения.
Места, где ячеистый рельеф песков развит в чистом виде, где его котловшжи совершенно округлы, не так уж часты в пустыне. Оказалось, что они приурочены к районам преобладания восходящих токов воздуха. Это чаще бывает перед преградами для воздушных потоков, там, где отраженный от гор воздух начинает подниматься кверху. Аналогичное этому явление хорошо известно в виде кучевых облаков, иногда принимающих такое же ячеистое строение. Восходящие токи, обусловливающие образование кучевых облаков, широко используются планеристами, так как дают им возможность подниматься на большую высоту.
Переходные формы песчаного орнамента. Мы ознакомились с тремя главнейшими типами форм песчаных скоплений. Конечно, природа намного разнообразней, и фактически, помимо этих трех крайних типов, можно встретить любые переходы и различные видоизменения, связанные не только с режимом ветров, но и с другими природными условиями.
Представьте себе, что прямо противоположные по направлению сезонные ветры не в силах уничтожить растительности. В этих условиях, если ветры каждого из двух направлений обладают совершенно равной силой, образуются поперечные гряды, равносклонные, но менее правильные, чем обычные продольные и далеко отстоящие одна от другой.
Ну, а если один из ветров окажется немного сильнее? Что будет тогда? В этих условиях с гребня такой поперечной гряды будут как бы срываться продольные ветру грядки, более узкие, более низкие, часто не доходящие до соседней поперечной гряды. Такие формы давно были известны в индийской пустыне Тар, где их называли «граблевидными дюнами», но, не понимая условий их формирования, придумывали сложные и неправдоподобные гипотезы.
А что произойдет, если один из двух противоположных ветров окажется значительно сильнее другого? Если это будет в условиях существования дернового покрова, то при этом продольные господствующему ветру «усы» будут вырастать и удлиняться, а поперечная гряда будет разрываться, превращаясь в отдельные дуги. В результате образуются аналогичные барханам формы, у которых, однако, дугообразный вал будет значительно уже, чем тело бархана. Самой характерной особенностью этой формы рельефа оказывается глубокая, но как бы однобокая впадина выдувания, уменьшающаяся по глубине в сторону движения ветра. Рельеф с высоты самолета становится похожим на лошадиные следы на песке, с глубокими лунками, имеющими наклонное дно. Такая форма рельефа песков названа нами «лунковой».
Совершенно понятно, что по мере увеличения силы господствующего ветра поперечная часть гребня начнет уменьшаться, а элементы продольных гряд увеличиваться. Рельеф станет сперва грядово-лунковым, потом лунково-грядовым и, наконец, прост грядовым. Только надо иметь в виду, что режим ветров очень редко изменяется во времени (если не говорить о кратковременных колебаниях). Поэтому чаще такие изменения рельефа происходят не во времени, а в пространстве. Таких постепенных переходов от одной крайней формы в другую крайнюю можно встретить много. Например, основные пространства наших среднеазиатских пустынь обладают рельефом продольных ветру полузакрепленных песчаных гряд, но не в чистом его виде, а в комбинации с ячеистым рельефом, обусловленным влиянием дополнительных ветров.
Самые большие и самые маленькие барханы. Даже тот, кто никогда не бывал в пустыне, может хорошо представить себе полукруглый, слегка серповидный бархан, сооруженный ветром из сыпучего песка, выдвинувший в сторону, куда дует ветер, остроугольные хвосты или рога. Пологий наветренный склон бархана покрыт мелкой песчаной рябью, с заветренной стороны склон бархана крут и песок осыпается. Однако вряд ли многие могут сказать, каковы размеры самого маленького и самого большого бархана.
Попытаемся ответить на этот вопрос, по предварительно напомним, что барханы, так же как и песчаные пирамиды, далеко не всегда одиночны и, сливаясь друг с другом в ряды, они часто образуют перпендикулярные ветрам барханные цепи.
Эти барханные цепи, сгрудившиеся и как бы нагромоздившиеся одна на другую, образуют гигантские комплексные барханы и комплексные барханные цепи. У них тоже заветренная сторона достигает крутизны а 32—33 градуса и представляет единый «откос осыпания», а пологая наветренная сторона состоит как бы из чешуи, образованной барханными цепями обычной величины.
Надо отмстить полную аналогию всех этих форм рельефа песков с мелкой песчаной рябью, образующей не только обычный рисунок, схожий с барханными цепями, но и комплексный, в принципе мало отличающийся от рисунка комплексных барханных цепей. Поэтому нам пришлось назвать самым мелким рельефом песков рябь высотой в 0,5 сантиметра, с расстоянием между гребешками от 6 до 12 сантиметров, размеры которой зависят от крупности песка и силы ветра. Значительно реже (обычно на песке с зернами неравномерной величины и наличием гравия) встречается рябь, у которой расстояния между основными гребнями раздвигаются до 25—30 сантиметров.
Никогда, однако, рябь не разрастается до величины бархана. По мере усиления ветра рябь действительно становится все более крупной, по наиболее сильные ветры уничтожают ее полностью. И бархан, таким образом, это отнюдь не разросшаяся рябь. Мы уже говорили, что бархан образуется завихрениями иного, более мощного слоя воздуха Первоначально, после какого-нибудь особенно сильного ветра, на плоской, обычно плотной поверхности такыра возникает из принесенного ветром песка округлое, полого возвышающееся в середине лепешковидное скопление песка, окружностью около 2 метров. Как только толщина такого «щитовидного» скопления становится больше 35—40 сантиметров, так сразу же на его заветренной стороне образуется завихрение. Оно появляется потому, что такое скопление песка уже начинает существенно тормозить проносящийся над ним воздушный поток. А если возникает завихрение, то, подхватывая песок, оно приводит к образованию на этой «щитовидной дюне» полуворонки с откосом в 12—15 сантиметров высотой Этот момент и является «рождением бархана». Это и есть самый маленький бархан. Величина его не остается постоянной, и «нормальный» серповидный бархан разрастается, постепенно увеличиваясь до 4—5 метров в высоту и до 40—70 метров, а изредка и до 140 метров в поперечнике.
Однако, достигнув такого размера, бархан начинает перестраиваться. В его развитии наступает вторая стадия — переход к комплексному строению. На его наветренной стороне возникают новые барханчики. Они увеличиваются и в количестве и по величине. Бархан становится сперва групповым (двойным, тройным и т. д.) и постепенно превращается в большой комплексный бархан, или барханную цепь, иной «категории величины». У такого комплексного сооружения наветренная сторона образована барханными цепями обычного размера, создающими как бы чешую, а заветренная сторона образует единый откос осыпания. Комплексные барханы «высшей категории величины» достигают в поперечнике 800 — 1000 метров, в высоту же в наших пустынях — до 70 метров, а во внетропической пустыне Такла-Макан, в Центральной Азии, и более 100 метров. Расстояние между гребнями соседних комплексных барханов, или барханных цепей, обычно бывает в 1400 —1600 метров, а иногда и значительно большим. Длима комплексного бархана достигает 2,6—3 километров, а цепей — до двух десятков километров. Это и будут самые большие барханы, или «даваны».
Такой рельеф оголенных песков достаточно широко развит у нас в юго-западной Туркмении. Его можно хорошо наблюдать и в тех Кара-Кумах, которые расположены в долине реки Или. Но шире всего этот тип рельефа песков развит в пустынях Центральной Азии — Такла-Макан и Ала-Шань, где во многих местах его наблюдали русские путешественники-географы еще в конце прошлого века. Он характерен для пустьнных равнин, с одной стороны лишенных дернового покрова, а с другой — имеющих определенный режим ветров, сезонно сменяющихся в прямо противоположных направлениях. Можно сотни и сотни километров итти по таким пустыням, где через каждые 1,5—2,5 километра вздымаются в виде исполинских волн эти мощные комплексные барханные цепи.
Такова работа ветра в пустыне, где он может «развернуть» свои силы на просторах равнин.
Предгорные песчаные взгромождения. Если ветер встречает на своем пути какое-нибудь неожиданное препятствие в виде горы, то аи завихряется, вздыбливается и создаст исключительно большие взгромождения песков.
Летом 1948 года мне удалось побывать в Центральных Кызыл-Кумах. Там среди песчаных массивов ветры на своем пути к югу встречают препятствия со стороны древних останцевых хребтов, сильно разрушенных, но все еще господствующих над равниной. Один из таких выдвинутых на север массивов — это высокие горы Тамды-Тау. Ветры, натыкаясь «прямо в лоб» на этот округлый, слегка удлиненный массив, обрывающийся к северу крутым склоном, испытывают сильнейшее «возмущение». Прилегающая к земле часть воздушного потока отталкивается от массива, движется обратно и, вызывая завихрения, создает в этой зоне единую систему поперечных ветру песчаных валов, аналогичных гигантскому комплексному бархану, «рога» которого обтекают горный массив с обеих сторон.
О мощности и размерах происходящего здесь завихрения можно судить хотя бы по тому, что на плато, лежащем на высоте 700 метров над уровнем моря и отгороженном от северных ветров хребтом до 930 метргв высоты, па черных кремнистых сланцах лежит «разорванный плащ» желтого сыпучего песка. Он захвачен в пустыне на высоте 200 метров над уровнем моря, поднят ветром более чем на 3/4 километра вверх, перенесен через хребет и отложен по другую его сторону, на расстоянии 20—25 километров от первоначального места! Мощность скоплений песка не превышает здесь одного метра и лишь в промоинах доходит до 2—3 метров. Но песок этот необычайно тонок и сыпуч и преодолевается на автомашине с большим трудом.
Скопление песка, образованное предлобовым завихрением перед Тамдинскимм горами, является хотя и грандиозной, но совершенно единой формой рельефа песков. В целом это полный аналог комплексного бархана. Его заветренный склон вздымается над предгорной щебнистой равниной на 102 метра. Ширина этого сооружения равна 20—25 километрам. Наветренный склон образован системой не оголенных, а полузаросших, поперечных ветру несимметричных песчаных гряд, обладающих разорванным дерновым покровом и кустарниковой растительностью. Крылья и хвосты этого гигантского предгорного комплексного взгромождения отстоят один от другого на 100 километров!.. Полукруглая линия, описывающая его заветренный южный край от конца одного рога до конца другого, равна ни больше ни меньше как 180 километрам. Таково сложившееся из мельчайших песчинок постепенно, за сотни тысячелетий, одно из величайших творений ветра в наших пустынях!
И все же оно не является самой крупной формой единого по плану и построению песчаного взгромождения Перед хребтом Кара-Тау, в песках Myюн-Кум имеются два схожих комплекса предгорных валов в 210 и 240 километров длиной и до 75 километров поперечником, Они смыкаются против центральной части хребта, где горы значительно понижаются и ветры находят себе путь через хребет.
Против хребта Копет-Даг в Туркмении, достигающего 3 километров высоты и круто обрывающегося к северу, встречные ветры испытывают сильнейшее «возмущение», которое во всем своем размахе наглядно отпечатывается в «почерке» ветра — в рельефе песков Карл-Кумов Карту рельефа песков вскрывает здесь единое полукружие песчаных гряд, достигающее одним своим рогом Балканского межгорного коридора, а другим упирающееся в Копет-Даг несколько восточнее Ашхабада, где ветры находят себе путь через горные проходы. Все пространство песков в пределах этого гигантского предгорного взгромождения сложено единой системой полузакрепленных песчаных гряд, образующих многочисленные, концентрически расположенные полукружья. Гряды эти относительно невысоки, достигают лишь 30—40 метров, чередуясь с системой многочисленных узких и глубоких солончаковых впадин выдувания. Общие же размеры всего этого предгорного полукружья, совершенно единого в плане, достигают 370 километров в длину при 100 километрах ширины. Это предкопетдагское полукружье песков и является самой грандиозной формой скоплении песков в наших пустынях.
Фотография ветра на земле. Если подняться на 3 километра над землей и большим аппаратом сфотографировать ее поверхность, то на снимке 1 сантиметр будет соответствовать 300 метрам на местности, то-есть снимок даст уменьшение в 30 тысяч раз! Если бы мы захотели сделать сплошную фотографию в этом масштабе участка пустыни в 150 километров длиной, то наш снимок оказался бы равен 5 метрам.
Представьте себе, что все, что мы можем увидеть на этом пятиметровом узорном рисунке, мы попробовали бы передать всего лишь на 1 сантиметре. Задача оказалась бы не простой. Ведь от одной песчаной гряды .до другой чаще всего бывает только 180 метров, а здесь пришлось бы их изображать уменьшенными в 15 миллионов раз! Это значит, что на 1 сантиметре их должно уместиться 900 штук! Конечно, это невозможно, но взять основное, типичное и показать в непропорционально большом виде — можно. Такую попытку и представляет изображенная здесь схематическая карта рельефа песков Средней Азии и Казахстана, которую удалось сделать только через 10 лет после того, как я начал составлять карты рельефа песков (см. карту на стр. 129).
Посмотрим теперь, как располагаются узоры этого кружева на пространствах пустынь нашей Родины и что могут рассказать эти узоры, следы ветра, отпечатанные им самим на поверхности земли при помощи очень податливого материала — тонкого сыпучего песка.
Взгляните на карту рельефа песков Средней Азии и Казахстана. Разве это не фотография ветра на песке? Разве она не передает всех черт движения атмосферы со всеми ее осложнениями, вызванными характером поверхности земли? Но как «прочитать», как понять этот прихотливый орнамент песков, сплетающий такой разнообразный узор? Попробуем разобраться.
Карта рельефа песков Средней Азии и Казахстана (составил Б.А. Федорович в 1947 г.)
Величайший материк мира — Азия в течение почти девятимесячного периода бывает холодней окружающих морей. Над центральными ее районами, где зимой наступают сильнейшие морозы, скопляется холодный тяжелый воздух, образующий сибирский максимум давления, или азиатский антициклон. Над территорией Казахстана располагается западный отрог этого антициклона, установленного величайшим климатологом мира, русским ученым А. И. Воейковым. Продольный гребень этого отрога называют поэтому «осью Воейкова». Из школьных учебников мы знаем, что плотный воздух из области антициклонов растекается, отклоняясь вследствие вращения земли вправо по часовой стрелке. Поэтому-то ось Воейкова служит «главнейшим ветроразделом», от которого ветры дуют в разные стороны.
Этот антициклон порождает основные черты климата всего нашего юго-востока. По его осевой линии воздух, опускаясь из высоких слоев атмосферы, разогревается и становится от этого относительно сухим. По мере движения па юг он разогревается все больше и еще больше иссушается, порождая наши пустыни. Наоборот, к северу от оси антициклона воздух по мере движения на северо-восток очень быстро охлаждается, а следовательно, относительно увлажняется и вскоре достигает предела насыщения влагой. В этом кроется причина того, что географические зоны здесь оказываются крайне сближенными. Полупустыни Прикаспийской низменности почти граничат с черноземными степями Приволжской возвышенности, а сухие степи Казахстана располагаются на недалелеком расстоянии от Барабы и таежных болот Васюганья. Обещая схема антициклона осложняется влиянием горных хребтов на востоке и юге Средней Азии и замкнутых водных бассейнов Арала и Каспия.
Посмотрите на карту, и вы увидите, что как ни разнообразны бывают ветры в каждой местности, но на песке отпечаталось какое-то единое, «осредненное», итоговое состояние циркуляции атмосферы близ поверхности земли. От оси антициклона гряды в общем отходят на юг вслед за ветрами, стремящимися к расположенному южнее Ирана минимуму давления. Рассмотрите, как обтекают песчаные гряды останцевые горные массивы центральных Кызыл-Кумов. Точно так же обтекали бы камень струи воды.
Взгляните, как «разбиваются» гряды песков при встрече с Копет-Дагом, обтекая его как на западе, так и на востоке и образуя поперечные завихрения против центральных его частей. Поглядите, как вырвавшиеся из Кара-Кумов гряды песков как бы отклоняется морем и, описывая на приморской равнине геометрически правильный полукруг, устремляются на юго-восток, в межгорный проход восточное хребта Эльбурса, к иранскому минимуму давления.
Обратите внимание на пески Муюн-Кумы, и вы увидите совершенно аналогичную картину. Гряды песков угодят от хребта Кара-Тау на юго-восток, обтекают его и с северо-западной стороны, а против центральной части хребта Кара-Тау образуют пару таких же, как и к северу от Копет-Дага, «подушек завихрения» из поперечных гряд.
Песок отражает в атмосферу 30 процентов тепла, получаемого им от солнца, вода же излучает только 5 процентов. Этим объясняется то, что воздух в течение почти 9 месяцев в году бывает над песками более теплым, чем над морем. Прохладный плотный воздух, лежащий, словно шапка, над Аралом и Каспием, оказывается в результате мощным препятствием для ветра. Сочетание расположения этих морей, иранского минимума давления и общего направления западного отрога антициклона еще больше подчеркивает это влияние водной поверхности на направление ветров. Вот почему ina карте хорошо видно, как резко изменяются направления песчаных гряд к востоку и северо-западу от Арала.
Еще 70 лет назад А. И. Воейков отметил, что невысокая Ергенинская возвышенность, отходящая на юг от Приволжской возвышенности, действует на климат не меньше, чем снежные хребты Альп. Действительно, вдоль этой возвышенности располагается так называемый климатический фронт, по которому часто проходят циклоны. Под его влиянием заворот ветров на западной окраине антициклона еще более усиливается. На карте видно, как четко это передается на рельефе песков, расположенных севернее Каспийского моря.
Можно было бы еще многое рассказать о характерных чертах того изображения ветра, который отпечатывается на песке и позволяет теперь совершенно по-новому видеть все скрытые прежде черты его движения, от самых незначительных до таких грандиозных, как азиатский антициклон.
«Любое явление может быть понято и обосновано, если оно рассматривается в его неразрывной связи с окружающими явлениями». Но при этом надо, чтобы явления рассматривались диалектически, «с точки зрения их движения, их изменения, их развития, с точки зрения их возникновения и отмирания» . Мы видим, что рельеф песков, это созданное природой «песчаное кружево», являющееся «фотографией» ветра на земле, может служить наглядной иллюстрацией этих положении.
О чем рассказывает песчаное кружево? Снятые с самолетов аэрофотоснимки песчаных пространств и составленные по ним подробные карты песчаного кружева могли бы послужить материалом для особой книги, рассказывающей, как на протяжении тысяч километров отображается на песках движение атмосферы, о том, как скопления песков изменяют свою форму от каждого кустика, от наличия или отсутствия травы и воды, от климатических условии, от геологического прошлого и возраста того или иного участка, количества и сыпучести песка, от работы человека. На этом кружеве песков ботаник может изучать зависимость растительного покрова от рельефа песков, географ — взаимодействие различных элементов ландшафта. Геолог по кружевному узору может установить возраст различных участков пустыни, прочерчивать границы былых морей и озер, летчик — находить путь своему кораблю, а климатолог — читать о режиме ветров в тех краях, где нет еще метеорологических станций. Многое можно увидеть и понять, разглядывая это кружево песков. Нужно лишь уметь понимать его узоры, дающие в руки человека чудесную книгу, открывающую сокровеннейшие тайны природы.
До появления таких карт судить об общей картине движения воздушного океана было крайне трудно. Опираться приходилось лишь на отдельные точки, по которым были данные метеорологических сганшш, а во многих случаях это оказывалось совершенно недостаточным. Теперь, когда паука располагает материалами аэрофотосъемки и составленными по ним картами рельефа песков для громадных территорий, появляются новые возможности. Мы можем теперь видеть и осязать невидимые волны воздушного океана и по их следам на песке судить о сложной природе динамики атмосферы. Карты рельефа песков приподнимают завесу над одной из сложнейших тайн природы. А познание этой тайны, безусловно, поможет нам легче найти средства борьбы с вредными последствиями ветров — с засухами, метелями, черными и солевыми бурями, с развеванием почв и надвиганием песков.
Ветер является искусным и могучим архитектором в пустыне. Там, где ветер тормозится, он образует из песков поперечные себе серповидные барханы (вверху) (фото А.С. Кесь). Там, где ветер легко несет пески, он слагает из них длинные прямолинейные гряды, вытянутые параллельно ветру (внизу) (фото автора).
Полулунные барханы, подчиняясь законам аэродинамики, нередко выстраиваются по треугольникам, как стаи перелетных птиц (вверху). Барханы в пустыне бывают самых различных размеров, от малых, 1—2 метра высоты, до таких крупных и сложных, у которых длина достигает 5 километров, ширина — 1 километра и высота до 75 метров и больше (внизу). Снято вертикально вниз с самолета. (Фото автора.)
Полузаросшие пески наших внетропических пустынь, так же как и оголенные пески, образуют, в зависимости от режима ветров, либо поперечные ветру гряды (вверху), либо прямолинейные продольные ветру гряды (внизу). (Фото автора.)
Прихотлив бывает созданный ветром рельеф песков. Местами он имеет решетчатый тип, который состоит из двух взаимно перпендикулярных систем гряд. (Низменные Кара-Кумы.) (Фото автора.)