И вот мы в другом домике, установленном на фирновом поле. Солнце нещадно палит, но в сухом разреженном воздухе ясно ощущается легкий мороз. Работать здесь труднее из-за недостатка кислорода. Каждое движение требует непривычных усилий. Но наблюдатели действуют так же . четко, как внизу. Статьи прихода, статьи расхода тепла – ледниковая бухгалтерия в действии.
Оказывается, что суммарная солнечная радиация здесь несколько больше, чем у нижнего домика, вследствие большей прозрачности атмосферы. А таяния нет и в помине – сухой сыпучий снег под ногами не оставляет в этом сомнения. Куда же исчезают 120 кал/кв. см, усваиваемых ледником, почему не образуются положенные 1,5 г/кв. см такой воды?
Мы греем озябшие руки у калорифера. Тепло он него чувствуется даже на значительном расстоянии. Это тоже радиация. Ведь ее излучает любое нагретое тело. Разница только в длине волн, несущих энергию. В отличие от раскаленной поверхности Солнца, излучающей основную энергию в коротковолновом диапазоне, калорифер «работает» на длинных волнах.
Ледник в принципе тот же калорифер. Температура его поверхности равна 0° только по шкале Цельсия. По абсолютной же шкале Кельвина его температура выразится внушительной цифрой .273 . К этому надо добавить еще одно замечательное свойство снега: он белый только в коротковолновой части спектра. Длинные же волны снег излучает почти так же, как абсолютно черное тело. В этом отношении, как ни странно, снег и сажа родственны.
Излучает длинные волны и атмосфера, причем тем сильнее, чем больше ее температура, плотность и влажность. Излучение атмосферы, направленное к поверхности ледника, в какой-то степени компенсирует потери тепла от собственного излучения ледника. Однако здесь, на высоких фирновых полях, сухая, разреженная и холодная атмосфера не в состоянии уравновесить длинноволновое излучение самой ледниковой поверхности. Используя бухгалтерский термин, можно сказать, что сальдо баланса длинноволновой энергии оказывается для фирновых полей ледника отрицательным. В тот день, когда мы пришли в домик на фирне, суточная величина этого дефицита достигла – 60 кал/кв. см, то есть ледник растратил половину всего поглощенного солнечного тепла. Но даже оставшиеся 60 кал/кв. см могли бы все-таки растопить 0,75 г/кв. см снега, и это количество талой воды не было бы незамеченным.
Когда мы поднимались от нижнего домика к верхнему, было настолько жарко, что доставляло удовольствие обтереться холодной водой из ледникового ручья или даже снегом. Тело долго ощущало приятную прохладу. Излишек тепла при этом уходил на испарение воды, и не малый излишек! Чтобы испарить всего 0,1 г/кв. см, что соответствует слою воды 1 мал, требуется тепла около 60 кал/кв. см. А в случае обтирания снегом и того больше: 68 кал/кв. см. Дополнительные калории идут на плавление снега.
Ледник, не желая сдаваться, поступает так же, как мы. Он испаряет воду. Если же воды на его поверхности нет, как здесь на фирне, то идет процесс возгонки, то есть непосредственный переход льда или снега из твердого состояния в парообразное.
При этом происходит следующая сделка: теряя в процессе возгонки 0,1 г/кв. см своей массы, ледник экономит на этом 68 кал/кв. см : 80 кал/г = 0,85 г/кв. см, которые могли бы растаять за счет этого же тепла. Как видим, благодаря процессу возгонки ледник остается в солидном выигрыше. Вот почему на высоких фирновых полях от всего оприходованного солнечного тепла ничего не остается на таяние.
Вечереет, когда мы спускаемся к нижнему домику. Скалистые хребты и несколько острых пиков отчетливо вырисовываются на фоне красноватого заката. Весь язык ледника уже погружен в вечерний сумрак, но по-прежнему звонко журчат в ледяных руслах ручьи. Поверхность льда влажная, что говорит о продолжающемся таянии.
Километром выше на фирне не таяло даже в полдень. А здесь лед тает после заката солнца. Это прогретый за день воздух продолжает снабжать ледник тепловой энергией. Теплый ветер как будто лижет лед теплым шершавым языком. Эта статья прихода значится в ледниковой бухгалтерии как турбулентный поток тепла. Его величина определяется главным образом температурой воздуха и характером движения над ледниковой поверхностью. Чем. теплее воздух и чем интенсивнее он перемешивается, тем больше турбулентный поток тепла и интенсивнее таяние льда.
На помощь этому потоку иногда приходит и поток водяного пара. В верхних частях ледника он почти всегда направлен вверх, то есть идет процесс испарения с большой затратой тепла. Внизу, где воздух достаточно влажен, поток пара направлен к поверхности ледника, и вместо испарения происходит конденсация пара, сопровождающаяся выделением тепла.
Для обоих потоков существуют критические условия, при которых они оказываются равными нулю. Естественно, что если температура воздуха равна температуре ледниковой поверхности, то ни о каком обмене теплом между ними не может быть речи. Так как температура тающей поверхности близка к 0°С, то это и есть критическая точка, при положительных температурах воздух помогает льду таять, при отрицательных – мешает.
Тончайший слой воздуха, прилегающий к тающему льду, всегда имеет постоянную влажность, равную 6,1 мб. Если воздух над ледником суше, то пар должен идти от ледника, унося с собой много тепла. При влажности воздуха больше 6,1 мб пар устремляется ко льду, конденсируется и тем самым снабжает ледник изрядным количеством дополнительного тепла на таяние.
