Как ветры формируют облик планетарных ландшафтов

Поверхность планеты никогда не бывает статичной — она непрерывно меняется под воздействием сил, которые человек зачастую не замечает в повседневной жизни. Вода, лёд, гравитация и живые организмы участвуют в этом преобразовании, однако ветер занимает среди них особое место: он действует везде, где есть атмосфера, не ограниченный ни руслами, ни склонами. Совокупность процессов, связанных с переносом и отложением материала воздушными потоками, учёные объединяют термином «эоловая деятельность» — по имени древнегреческого повелителя ветров Эола. Именно она формирует пустынные дюны и каменные грибы, полирует скалы и намывает плодородные лёссовые равнины. Масштаб этого воздействия поразителен — некоторые эоловые отложения прослеживаются на тысячи километров от источника, а отдельные формы рельефа создавались непрерывно на протяжении миллионов лет. Понять, как именно движущийся воздух лепит лик Земли, значит увидеть планету совершенно иными глазами.

Эрозия: как ветер разрушает камень

Разрушительная работа воздушных потоков, которую геоморфологи называют дефляцией и корразией, способна превращать монолитные скальные массивы в изысканные скульптуры. Оба процесса действуют одновременно, хотя каждый из них имеет собственный механизм и оставляет характерные следы.

Дефляция — это выдувание рыхлых частиц с незащищённой поверхности. Там, где растительный покров отсутствует, ветер буквально снимает слой за слоем, постепенно углубляя так называемые дефляционные котловины. Крупнейшие из них, расположенные в Сахаре, достигают глубины ста метров и простираются на десятки километров — их образование заняло сотни тысяч лет непрерывного выветривания.

Корразия действует иначе — песчинки, несомые потоком, истирают каменные поверхности подобно наждачной бумаге. Чем ближе к земле, тем концентрация частиц выше, поэтому основание скалы разрушается быстрее вершины. Именно так возникают знаменитые «каменные грибы» — причудливые формы с широкой шляпкой на узкой ножке, характерные для пустынь Египта, Иордании и американского юго-запада.

Особого внимания заслуживают следующие результаты эрозионной деятельности ветра:

• ярданги — вытянутые, обтекаемые гряды, сформированные выдуванием мягких пород между твёрдыми пластами, ориентированы строго по направлению господствующих воздушных потоков;
• вентифакты — камни с характерными плоскими гранями и острыми рёбрами, отполированные до зеркального блеска воздушной абразией;
• пустынный загар — тёмная железисто-марганцевая корка на скалах, обнажающаяся после того, как ветер сдирает внешние слои породы;
• такыры — плоские, потрескавшиеся глинистые площадки, образующиеся после того, как дефляция уносит весь мелкозём, оставляя лишь плотный остаток.

Разрушение, которое производит ветер, парадоксальным образом создаёт одни из наиболее живописных ландшафтов планеты.

Перенос и накопление: рождение дюн

Перемещение материала воздушными потоками и его последующее отложение порождают формы рельефа, которые по красоте и разнообразию не уступают горным системам. Главным «строительным материалом» служат песчинки диаметром от 0,1 до 2 миллиметров — именно такой размер оптимален для захвата и транспортировки ветром.

Механизм перемещения частиц учёные описывают тремя способами. Наиболее зрелищна сальтация — прыжкообразное движение, при котором песчинки взлетают, пролетают дугу и ударяются о поверхность, выбивая новые частицы в воздух. Более крупные зёрна перекатываются по земле — этот процесс носит название тракции. Мельчайшая пыль уносится в подвешенном состоянии на тысячи километров, оседая далеко за пределами пустыни.

Дюна возникает там, где скорость потока снижается и частицы теряют возможность двигаться дальше. Форма этих накоплений зависит от нескольких факторов:

1. Барханы — серповидные дюны, образующиеся при постоянном направлении ветра и дефиците песка. Их выпуклая сторона обращена навстречу потоку, рога вытянуты по ветру, а крутой склон — слип — постоянно осыпается лавинками. Барханы способны перемещаться со скоростью до тридцати метров в год, угрожая дорогам и населённым пунктам на своём пути.
2. Звёздчатые дюны формируются при переменных ветрах, дующих с нескольких направлений поочерёдно. Они не мигрируют горизонтально, зато растут вверх, достигая иногда высоты трёхсот метров — именно такие гиганты возвышаются в алжирской части Сахары и в Намибии.
3. Продольные гряды вытягиваются параллельно господствующему ветру на десятки и сотни километров. Аравийские пустыни демонстрируют классические образцы — параллельные валы разделены ровными коридорами, по которым кочевники традиционно прокладывали торговые маршруты.
4. Параболические дюны, в отличие от барханов, обращены выпуклостью по ветру, а их рога удерживаются растительностью. Они характерны для полузасушливых побережий и внутренних районов с непостоянным растительным покровом — подобные формы распространены, например, на побережьях Балтийского моря.

Разнообразие дюнных форм отражает сложность взаимодействия между ветром, рельефом и количеством доступного материала.

Лёсс: невидимый вклад ветра в плодородие Земли

Далеко не вся работа воздушных потоков связана с разрушением или созданием барьеров. Тончайшая пыль, переносимая на континентальные расстояния, в конечном счёте оседает и формирует один из самых ценных геологических материалов — лёсс.

Это однородная, рыхлая, жёлто-серая порода, состоящая преимущественно из частиц размером 0,01-0,05 миллиметра. Уникальная пористая структура лёсса делает его исключительно плодородным субстратом — именно на лёссовых отложениях сформировались богатейшие почвы мира. Китайское лёссовое плато площадью более 600 000 квадратных километров накапливалось на протяжении нескольких миллионов лет, принося пыль из пустынь Центральной Азии, и сегодня кормит сотни миллионов человек.

Украинская и молдавская лесостепь, аргентинская пампа, центральноевропейские равнины — все эти сельскохозяйственные регионы обязаны своим плодородием ветрам ледниковых эпох. Тогда гигантские ледники перетирали горные породы в мелкую муку, ветры подхватывали её и уносили на сотни километров к югу, постепенно выстилая долины мощными лёссовыми плащами толщиной порой до двухсот метров.

Лёссовые ландшафты имеют и обратную сторону. Будучи крайне неустойчивыми к размыву, они легко разрушаются при малейшем нарушении растительного покрова, порождая глубокие овраги. Северо-западный Китай наглядно демонстрирует эту уязвимость — эрозия превратила там часть некогда плодородных территорий в изрезанные бедленды, практически непригодные для обработки.

Ветер за пределами Земли: эоловые ландшафты других планет

Воздушные потоки лепят рельеф не только на нашей планете. Там, где есть хоть сколько-нибудь плотная атмосфера, эоловые процессы неизбежно оставляют свой след — и наблюдения за другими мирами позволяют взглянуть на земные ландшафты с новой, неожиданной точки зрения.

Марс стал первой планетой, где космические аппараты зафиксировали активное перемещение песка. Несмотря на то что марсианская атмосфера примерно в сто раз разреженнее земной, скорость ветра там достигает 300 километров в час, что делает его вполне эффективным геологическим агентом. На поверхности Красной планеты обнаружены барханы, продольные гряды, ярданги и огромные пылевые завихрения — торнадо высотой до восьми километров.

Титан — крупнейший спутник Сатурна — хранит под плотной атмосферой обширные дюнные поля. Они сложены не кварцевым песком, а органическими углеводородными частицами, однако их форма поразительно напоминает земные продольные гряды Аравии или Намибии. Это сходство подтверждает, что физика эоловых процессов универсальна и не зависит от химического состава вещества.

Венера, несмотря на чудовищное атмосферное давление, тоже демонстрирует следы ветровой деятельности. Радарные снимки советских зондов серии «Венера» и американского «Магеллана» зафиксировали ветровые хвосты за крупными кратерами, ориентация которых позволяет реконструировать направление преобладающих потоков у поверхности.

Ветер как геологическая сила обнаруживает поразительное постоянство: в любой точке Солнечной системы, где есть атмосфера и незакреплённый материал, он немедленно принимается за работу, создавая формы рельефа, узнаваемые даже на другом конце космоса. Это единство законов природы вдохновляет учёных использовать Марс и Титан как природные лаборатории для понимания процессов, формировавших нашу собственную планету ещё до появления жизни. Изменение климата на Земле грозит сместить ветровые пояса, активизировав эоловую деятельность в одних регионах и ослабив её в других, — и то, насколько хорошо человечество понимает эти механизмы сегодня, напрямую определит его способность адаптироваться к завтрашним ландшафтам.