Причины образование песка и резкой смены температу

Кузнецов А.И., Кузнецов А.Р.

Пустыни занимают около 20 % всей суши нашей планеты, однако до сих пор остаются малоизученными. Климат здесь сухой и засушливый. Это обусловлено тем, что они располагаются на высоте сотен метров над уровнем моря и часто окружены горами, поэтому основная часть осадков выпадает на одной из сторон гор, а на другой – их или мало, или они вообще не выпадают.

Ученые крайне сбивчиво, путано и с применением обтекаемых формулировок, объясняют откуда взялись пустыни, а такие вопросы как образование песка и причины резких скачков суточной температуры носят поверхностный и иногда спорный характер.

 Так на картах ранее 1700 г. районы пустынь Каракумы и Кызылкум были густо населены. Здесь были горы и города, реки и озёра. При этом реки имели совсем другое направление, отличное от нынешнего. Пески на картах не обозначены. Откуда же взялось столько песка? Если верить ученым, что его нанесли реки, то откуда? Как показали исследования, горы, находящиеся в бассейне этих рек, состоят совсем из других пород. По мнению учёных, пески здесь были миллионы лет [1].

Как это звучит не странно, но это вполне может быть правдой, и мы постараемся это объяснить.

Вне всякого сомнения, что изменение направления течения рек способствовало возникновению здесь засушливого климата. Низкая влажность воздуха и небольшое количество растительности практически не защищают поверхность почвы от палящих лучей солнца. Днем температура здесь может достигать +50 °C, тогда как ночью иногда возможны заморозки. В умеренных широтах лето в пустынях обычно жаркое, а зимы очень суровые. При незначительном снежном покрове морозы здесь могут достигать ;50 °C.

Характерной особенностью всех пустынь являются постоянно дующие ветры, скорость которых порой превышает 20 м/с. Причинами их возникновения является чрезмерное прогревание и связанные с ним конвективные потоки воздуха, а также формы рельефа. Пустынные ветры захватывают и переносят находящийся на поверхности рыхлый материал. Таким образом формируются песчаные и пыльные бури [2].

Чтобы объяснить почему грунт пустыни представлен песком, выделим следующие основные причины этого явления.

Масса почвы на 90—97 % состоит из минеральных компонентов. Механический состав почвы определяется содержанием трех основных компонентов пылеватых (0,002—0,05 мм) частиц, глинистых (<0,002 мм) и песчаных (0,05—2 мм). Особенно важна среди них роль глинистых минералов. Они обладают высокими сорбционными свойствами, способностью к набуханию и липкостью [3]. Благодаря этим свойствам минеральные частицы почвы при нормальных условиях объединяются в агрегаты различной прочности, размеров и формы. Увлажнение грунта приводит к разбуханию глинистых частиц, равномерно распределенных в пустотах между зернами кварцита. Вследствие особенности физических свойств глины (вязкость и липкость) происходит сцепление минеральных компонентов в гранулы. Наличие на поверхности грунта растительности способствует повышению прочности образующихся кусков за счет армирования их продолговатыми органическими добавками (трава, корни, ветки и пр.).

При отсутствии осадков, резком колебании температуры и частой смене нагрева и охлаждения не только гранулы, но и отдельные камни склонны к разрушению из-за существующей разницы коэффициентов расширения составляющих их компонентов.

В условиях жаркого климата, отсутствия осадков и наличия сильных ветров происходит выветривание и унос пылевидной и глинистой составляющих из грунта. Этому способствует постоянный перенос барханов с одного места на другое. Остающийся при этом грунт в основном представлен более крупными и тяжелыми минеральными зернами.

Большинство из них неустойчиво и с той или иной скоростью через определенное время разрушается. Наибольшую устойчивость имеет кварц, который выветривается за несколько миллионов лет [3]. Благодаря этому в условиях длительного и интенсивного выветривания, сопровождающегося выносом продуктов разрушения минералов, происходит выделение из грунта и относительное накопление песка, находящегося здесь, как отмечают ученые, миллионы лет.

Рассмотрим причину резкого перепада суточной температуры, т.е. почему в пустыне днем жарко, а ночью холодно.

Все объясняется очень просто. Согласно законам физики, скорость нагрева и охлаждения тела зависит от площади его поверхности. Поскольку в пустыне, под действием постоянно дующих ветров поверхность земли имеет не гладкую, а волнистую форму (рис. 1), а сам грунт представлен в основном мелкими зернами песка, то она обладает   очень большой удельной поверхностью. Следовательно, днем, когда светит Солнце, песчаная поверхность поглощает большое количество тепла и очень быстро нагревается до высоких температур.

С наступлением сумерек интенсивность прогрева поверхности грунта резко падает. Ночью, после заката Солнца, наоборот происходит интенсивная отдача тепла с поверхности частиц. Этому способствуют, учитывая открытость пространства из-за отсутствия растительности, постоянно дующие здесь ветра.

В результате высокой скорости и продолжительности дующих в пустынях ветров наблюдается перемещение значительных объемов прогретого за день песка верхнего слоя на большие расстояния. Учитывая его незначительную крупность и высокую удельную поверхность, происходит быстрое его охлаждение конвективными воздушными потоками. При обнажении глубинных, непрогретых за день слоев песка, начинает активно идти процесс конвективной передачи им тепла от движущихся подогретых воздушно-пылевых потоков. При этом часть оставшихся в низинке и с подветренной стороны барханов прогретых слоев песка частично покрывается наносимым ветром холодным песком из глубинных слоев. Между ними с несколько меньшей скоростью происходит теплообмен теплопроводностью. Теплые конвективные потоки от поверхности земли поднимаются вверху, а на смену им сверху вниз опускаются более холодные воздушные потоки. Следствием этих процессов является резкое и значительное снижение температуры окружающей среды.

ЛИТЕРАТУРА

1. Попробуйте объяснить. Откуда в пустынях песок? [Электронный ресурс] – URL:  [Дата обращение 23.10.2020].

2. Википедия. Пустыня. [Электронный ресурс] – URL: https://ru.wikipedia.org/wiki. [Дата обращение 23.10.2020].

3. Википедия. Почва. [Электронный ресурс] – URL:  https://ru.wikipedia.org/wiki/ [Дата обращение 24.10.2020].