5 книг о том, как разобраться в вечной мерзлоте
Геокриология — это наука о холоде земли, т. е. о вечной мерзлоте. Вечная мерзлота занимает огромную часть Земли — примерно 15 % территории суши на планете, 25 % Северного полушария и 65 % России.
Другое название геокриологии — мерзлотоведение. Считается, что словосочетание «вечная мерзлота» придумал князь Петр Кропоткин — анархист, выдающаяся личность и в том числе известный ученый в области геокриологии. Сейчас также говорят «многолетнемерзлые породы», но термин «вечная мерзлота» удачен, поскольку довольно точен. Мерзлота действительно находится в своем состоянии веками, и в этом смысле она вечная, однако это ее состояние не длится бесконечно.
То, что с мерзлотой происходит из-за потепления климата, и то, как она в свою очередь воздействует на окружающую среду, — очень важные темы, а в нашей, в общем, северной стране актуальные вдвойне.
Николай Александрович Цытович (1900—1984) был одним из основателей геокриологии, выдающимся ученым, членом-корреспондентом Академии наук. В числе его достижений — научное обоснование строительства на вечной мерзлоте, иными словами, Цытович предложил, как нужно строить на холодных территориях так, чтобы все не развалилось. В соответствии с его задумками дома на Севере должны «парить» воздухе, поскольку их строят на сваях с проветриваемым подпольем, т. е. между конструкциями и поверхностью земли есть свободное пространство. Метод рассмотрен и резюмирован в этой книге, которая увидела свет в 1973 году и с тех пор множество раз переиздавалась, переведена на многие языки.
Впервые эта технология была опробована в 1930-х годах в нашей стране. Мы вообще пионеры в геокриологии. Действительно, мало наук в мире, где российские ученые не только были бы первопроходцами, но и до сих пор занимали бы лидирующие позиции. Пожалуй, я вам даже другие области, кроме геокриологии, и не назову. У нас холодная страна, и серьезное строительство на вечной мерзлоте велось еще со времен прокладки Транссибирской магистрали. В Якутске была построена первая «парящая» тепловая электростанция около 1937 года, почти век назад. Она все еще стоит, работает, и успешно. Опыт, который накоплен нашими инженерами, огромен, и он имеет большое значение для других стран, поскольку даже такие развитые, большие и северные страны, как Канада или США, не имели столь масштабных проектов на территориях с мерзлотой.
Первое издание этой книги вышло в 1967 году. Второе издание, под редакцией профессора Кудрявцева, состоялось в 1978-м, над ним трудился авторский коллектив из пяти человек. Владимир Алексеевич Кудрявцев был основателем кафедры геокриологии в Московском университете, которой я сейчас заведую, при этом он долгое время был деканом геологического факультета.
Эта книга — первый обстоятельный университетский учебник, незаменимый для того, чтобы дать представление о вечной мерзлоте всем, кто так или иначе работает в этой области, — инженерам, геологам, иным специалистам, занятым на Севере. Это выдающаяся работа, написанная хорошим языком, поскольку тогда вообще писали хорошо, никак не утратившая своего значения. Могу рекомендовать всем, кто интересуется темой и хочет получить общее впечатление о том, что такое мерзлота.
Первое издание, 1976 года, найти легко. Второе издание найти сложно, книга не продается — разве что в МГУ. Над обоими версиями работал большой коллектив авторов.
Если «Общее мерзлотоведение» было учебником, то эта книга — руководство о том, как строителю, инженеру, геологу и другим практикам вести себя на территориях с вечной мерзлотой, как подготовиться и предсказать ее поведение. Для этого нужен серьезный математический аппарат, поэтому на каждой странице — формулы, таблицы, графики. Основное различие между двумя изданиями заключается в основном в совершенствовании методов расчета.
Расчеты помогают ответить на массу практических вопросов. Вот есть у нас на территории снег, есть растительность; а если мы снимем растительность, уберем снег или, наоборот, будут образовываться сугробы, что будет происходить с мерзлотой? Что будет, если строить трубопровод или скважину, здание? А что произойдет, если начать вести сельское хозяйство?
Говорят, нет ни одной русской научной книги, которая так быстро была переиздана в США — за месяц. На самом деле это скорее легенда, но перевели ее на английский действительно очень быстро. Она оказалась крайне необходимой — особенно в годы холодной войны, когда американцы много строили на Аляске, в том числе военных объектов.
Книга подойдет как профессионалам, так и любителям. Она рассматривает очень широкий круг вопросов. «Введение» поможет понять не только, что такое «холод земли» в целом, но и многие частности: как образуется лед в разных системах (например, в живой клетке), как возникают снежинки и идет дождь. Большая часть работы посвящена биосфере, ведь живые микроорганизмы обнаруживаются даже в мерзлых толщах, где проводят миллионы лет, а затем прекрасно оживают и попадают в нашу атмосферу. Причем не вполне понятно, что это такое. Несколько преувеличивая, можно сказать: какие-то монстры.
Мы также рассматриваем криосферу и человека, воздействие холода на человеческие цивилизации. Известно, что движение цивилизаций происходило с юг на север, то есть цивилизации, зародившись в Египте, Индии, Греции, постепенно сдвигались на север. Почему это происходило, и почему происходило именно так? Взаимодействие человека с холодом, выживание в холодных условиях — об этом также мы говорим.
Есть интересный раздел о планетах. Мало кто об этом задумывается, но вечная мерзлота на Земле — это остров холода Вселенной, которая нас окружает. В основном планеты холодные, и все, что за пределами звезд, находится в остывшем состоянии, и там происходят процессы и явления, которые мы рассматриваем.
Расширенное для учебных целей переиздание этой книги должно состояться в 2020 году.
В мире, как я говорил, преобладают российские публикации по геокриологии, хотя в последние десятилетия успешно работают ученые из других стран — там достаточно много интересующихся, развиты инструменты материальной поддержки, проводится множество экспедиций и ведется более активное, чем раньше, строительство. На той же Аляске, на севере Канады осваиваются месторождения. В общем, появился опыт не только в Северной Америке, но и в Европе, в Альпах. Мало кто знает, что подъемники вблизи вершин на альпийских курортах, таких как Шамони или Куршавель, например, построены в условиях вечной мерзлоты. Для этого активно изучались и наши работы.
Попытки обобщающих работ предпринимались не раз — в 70, 80, 90-е, — но в последние 20 лет не было больших изданий, учитывающих актуальные результаты. И вот собрались три человека: канадец Харрис, который является одним из лидирующих ученых в этой области в Канаде — он работал везде, где есть мерзлота; я и ведущий ученый в этой области в Китае, где последние два десятилетия очень активно идет строительство в Тибете, в тяжелейших условиях вялой, неустойчивой мерзлоты. И это очень масштабные проекты, даже масштабнее того, что было у нас за последние десятилетия. У нас троих в сумме общий опыт работы в Арктике — 120 лет. Это больше, чем самая долгая человеческая жизнь.
Результатом стала обобщающая работа, описывающая, что такое мерзлота и как на ней строить: описываются дороги, аэродромы, нефтепроводы, газопроводы, рассматривается добыча полезных ископаемых, сельское хозяйство в этих условиях. Конечно, описаны мерзлотные процессы: как мерзлота оттаивает, формируется и так далее. Тут почти 800 страниц мелким шрифтом.
Русский перевод, который я расширил авторскими дополнениями, разделен на два тома. Первый уже вышел и доступен в интернете. Это современный взгляд на то, что представляет собой мерзлота.