Кейбір көлдерде алып сақиналар неге пайда болады

Табиғи су қоймалары ғасырлар бойы бақылаушыларды таңқалдырған және көптеген аңыздар туғызған құпиялы құбылыстарға толы. Ерекше құбылыстардың арасында көлдердің бетінде кенет пайда болатын алып сақиналы құрылымдар айрықша назар аударады. Бұл құпиялы шеңберлер диаметрі жүздеген метрге жетіп, тіпті ғарыштан да көрінеді. Ұзақ уақыт бойы мұндай түзілімдердің шығу тегі ғалымдар үшін жұмбақ болып қала берді және мистикалық түсіндірулерге себеп болды. Қазіргі ғылым физика, биология және гидрологияға негізделген осы феноменнің түсініктемелеріне ие. Көл сақиналарының қалыптасуының негізгі себептері мен олардың пайда болу механизмдерін қарастырайық.

Қатып бара жатқан су қоймаларындағы мұз сақиналары

Көл сақиналарының визуалды түрде ең әсерлі түрлерінің бірі суық мезгілде түзілетін мұз құрылымдары болып табылады. Бұл формациялар су бетінің қату алғашқы кезеңдерінде пайда болады.

Мұз сақиналарының қалыптасу процесі бірнеше негізгі факторларды қамтиды:

• судың температуралық стратификациясы мұз түзілудің біркелкі еместігіне жағдай жасайды;
• жылы судың су асты көздері белгілі нүктелерде қатуға кедергі келтіреді;
• мұз астындағы ағындар жіңішкерек мұз жамылғысының дөңгелек аймақтарын қалыптастырады;
• түп шөгінділерінен метан көпіршіктері көтеріліп, сипаттамалық тесіктер жасайды.

Байкөл диаметрі 4-7 шақырымға жететін мұз сақиналарының айрықша көрнекі мысалдарын көрсетеді. Серіктік суреттер бұл түзілімдерді бірнеше жылда бір рет тұрақтылықпен тіркейді. Зерттеушілер олардың пайда болуын мұз қыртысының астындағы антициклондық құйындармен байланыстырады, онда жылырақ су бетке көтеріледі.

Мұндай құрылымдардың пайда болу механизмі терең және бетке жақын қабаттар арасындағы температура айырмасына негізделген. Құйынды ағындар салыстырмалы түрде жылы суды жоғары тасымалдап, сақинаның орталық аймағында қалың мұздың түзілуіне кедергі келтіреді. Қоршаған аймақ тезірек қатып, контрастты шекара жасайды.

Сақиналы түзілімдердің биологиялық себептері

Тірі организмдер де өздерінің тіршілік әрекеті арқылы көлдердің бетінде алып сақиналар жасай алады. Белгілі түрлердің жаппай жиналулары органикалық заттардың шоғырлануына байланысты көрінетін құрылымдар қалыптастырады.

Биологиялық себептерге байланысты сақиналар келесідей пайда болады:

1. Цианобактериялар ағындардың әсерінен сақиналы аймақтарда жинақталатын қалқымалы колониялар түзеді. Бұл микроорганизмдер метаболизмнің газ тәрізді өнімдерін бөліп, судың тығыздығын өзгертеді. Бетке жақын қабаттардың дөңгелек қозғалысы биомассаны белгілі учаскелерде шоғырландырады. Серіктік кескіндер мұндай жиналуларды шоғырлануға байланысты қараңғы немесе ашық сақиналар ретінде көрсетеді.
2. Балықтардың жаппай ұрық тастауы уақытша сақиналы құрылымдарды ұрық пен молоктардан жасайды. Кейбір түрлер таяз суда орталық нүктенің айналасына дөңгелек ұрық салады. Органикалық заттар судың оптикалық қасиеттерін өзгертіп, сақиналарды биіктіктен көрінетін етеді. Ұрық тастаудан бірнеше күн өткен соң түзілімдер органиканың ыдырауы кезінде жоғалады.
3. Балдырлар судың химиялық құрамының жергілікті өзгерістеріне реакция жасап, қарқынды өсу аймақтарын жасайды. Минералдардың су асты көздері фитопланктонның сақиналы үлгіде дамуын ынталандыруы мүмкін. Хлорофилл концентрациясындағы айырмашылықтар түстік аномалиялар ретінде бейнеленеді. Су температурасының маусымдық өзгерістері мұндай сақиналардың көрінуін күшейтеді немесе әлсіретеді.

Бұл биологиялық механизмдер жоғары биологиялық өнімділігі бар таяз көлдерге айрықша тән.

Гидродинамикалық және метеорологиялық факторлар

Су қалыңдығындағы физикалық процестер сақиналы құрылымдардың қалыптасуында маңызды рөл атқарады. Әртүрлі су массаларының өзара әрекеттесуі бетте тұрақты үлгілер жасайды.

Сақиналардың пайда болуының негізгі гидродинамикалық себептері мынадай құбылыстарды қамтиды:

• судағы конвективті жасушалар тұрақты циркуляциялық үлгілерді қалыптастырады;
• температуралық қабаттар шекарасындағы ішкі толқындар бетте көрінеді;
• су асты кедергілерінен құйындар өзгертілген ағынның дөңгелек аймақтарын жасайды;
• жел әсері белгілі масштабтағы айналма жүйесін тудырады.

Термоклин көл сақиналарының кейбір түрлерінің түзілуінде сыни рөл атқарады. Жылы бетке жақын және суық терең сулар арасындағы күрт шекара ішкі толқындар жасай алады. Бұл су астында көрінбейтін тербелістер бетте тегіс және толқынды судың кезектесетін аймақтары ретінде көрінеді.

Су қоймасының табиғи тербеліс жиіліктерімен жел резонансы кейде сақиналы формадағы тұрған толқындарды қалыптастырады. Мұндай сейшалар салыстырмалы түрде тегіс түбі бар дөңгелек формалы көлдерде айрықша айқын көрінеді. Тербеліс амплитудасы ондаған сантиметрге жетіп, уақытша сақиналы жоталарды жасай алады.

Геологиялық және су асты көздері

Түп геологиялық құрылысының ерекшеліктері және су асты жанартаулық белсенділігі де сақиналы түзілімдердің пайда болуына ықпал етеді. Газдар мен термиялық сулардың шығуы тұрақты дөңгелек үлгілерді қалыптастырады.

Геологиялық себептерге байланысты сақиналар бірнеше процестермен байланысты:

1. Көл түбіндегі метан ағындары бетке спиральды траекториялар бойынша көтерілетін газ көпіршіктерін шығарады. Бетке жеткенде көпіршіктер ағыны судың төмендетілген тығыздық аймағын жасайды. Қоршаған сұйықтық бұл кеңістікті толтыруға ұмтылып, сақиналы ағынды қалыптастырады. Газдың тұрақты ағыны құрылымды ұзақ уақыт бойы қолдайды.
2. Су асты гидротермиялық көздері жергілікті аймақта суды қыздырып, конвекция тудырады. Көтерілетін жылы су бағаны бетке жеткенде радиалды түрде таралады. Суып, су периферия бойынша түсіп, жабық циркуляцияны жасайды. Сақинаның орталығы мен шеттері арасындағы температура айырмасы бірнеше градусты құрайды.
3. Карст шұңқырлары мен су асты құлаулары өздерінің үстіндегі ағындардың сипатын өзгертеді. Суды шұңқырға тарту көлденең жазықтықта спиральды қозғалысты жасайды. Периферия аймағы ағын жылдамдығының жоғарылауымен сипатталады, бұл аспалардың таралуына әсер етеді. Мұндай сақиналар жерасты эрозиясы белсенді болған кезде жылдар бойы өмір сүре алады.

Бұл геологиялық факторлар жанартаулық белсенді аймақтарда және карст ландшафты облыстарында ең кең таралған.

Антропогендік себептер

Адам қызметі кейде байқалмай көл сақиналарының қалыптасуы үшін жағдайлар жасайды. Өнеркәсіптік объектілер және инженерлік құрылыстар су қоймаларының гидрологиялық режиміне әсер етеді.

Сақиналы құрылымдардың жасанды түзілу факторлары келесі мысалдармен ұсынылған:

• электр станцияларынан жылы судың төгілуі термиялық аномалияларды қалыптастырады;
• гидротехникалық құрылыстардың жұмысы дөңгелек ағындар жүйелерін жасайды;
• су асты құбырлары бетте құйындар тудыратын ағындар өндіреді;
• су сапасын жақсарту үшін көлдерді аэрациялау көпіршікті сақиналар түзеді.

Жылу және атом электр станцияларының суыту контурлары қоршаған судан 10-15 градусқа жылырақ суды төгеді. Мұндай термиялық инъекция инфрақызыл серіктік суреттерде көрінетін тұрақты циркуляциялық жасушаны жасайды. Мұндай антропогендік сақиналардың диаметрі бірнеше шақырымға жетуі мүмкін.

Су қоймаларындағы судың гүлдеуімен күресу үшін фонтандар мен аэраторлар жүйелері тұрақты үлгілерді тудырады. Көпіршіктердің көптеген көздері бетте интерференциялық суретті жасайды. Аэраторлардың орналасуын оңтайландыру кейде оттегі режимі жақсартылған сақиналы аймақтарды арнайы қалыптастырады.

Көл сақиналары су экожүйелеріндегі физикалық, биологиялық және геологиялық процестердің күрделі өзара әрекеттесуінің нәтижесін білдіреді. Осы құбылыстарды зерттеу көлдердің динамикасын және оларда жүретін жылу мен заттарды тасымалдау процестерін жақсырақ түсінуге көмектеседі. Ғарыштан сақиналы түзілімдерді мониторингтеу су қоймаларының жағдайын қашықтан талдаудың жаңа мүмкіндіктерін ашады. Әрбір сақина түрі гидрологиялық өлшеулерден бастап әртүрлі спектрлік диапазондардағы серіктік деректерді талдауға дейін спецификалық зерттеу әдістерін талап етеді.