1. Формулировка темы  и проблемы.

    Геологическая деятельность ветра связана с  динамическим воздействием воздушных струй на горные породы. Она выражается в разрушении, размельчении пород, сглаживании и полировке их поверхности, перенесении мелкого обломочного материала с одного места на другое, в отложении его на поверхности Земли (континентов и океанов) ровным слоем, а затем сгруживании этого материала в виде холмов и гряд на определённых участках суши. Геологическую работу ветра часто называют эоловой (по имени бога ветров-Эола-из древних греческих мифов).

    Эоловая деятельность, как правило, приносит вред человеку, так как в результате её  уничтожаются плодородные земли, разрушаются постройки, транспортные коммуникации, массивы зелёных насаждений и т.д.

    ПР: Значительная часть современной Ливийской пустыни (Северная Африка) 5-7 тысячелетий назад была плодородным краем. Пески превратили эту область в пустыню. В средней Азии на берегу Амударьи был расположен город Тарткуль. Из-за интенсивного размыва прибрежных улиц водой реки люди покинули город, и тогда в течение нескольких лет город был засыпан песком пустыни. Дефляция на Украине уничтожила огромные площади посевов. В постройках на окраинах пустынь вследствие корразии быстро мутнеют стёкла, дома покрываются царапинами, на каменных памятниках появляются бороздки; например, знаменитый сфинкс вблизи Каира в Египте весь испещрён бороздами.

    К эоловым процессам относится  и выветривание. Оно представляет собой процесс изменения (разрушения) горных пород и минералов вследствие приспособления их к условиям земной поверхности и состоит в изменении физических свойств минералов и горных пород, главным образом сводящегося к их механическому разрушению, разрыхлению и изменению химических свойств под воздействием воды, кислорода и углекислого газа атмосферы и жизнедеятельности организмов.

    Обручев В.А. писал о выветривании следующее:  "Так, потихоньку, из-за дня в день, из года в год, из века в век, работают  незаметные силы над разрушением горных пород, над их выветриванием. Как они работают, мы не замечаем, но плоды их трудов видны везде: сплошная твердая скала, которая первоначально была рассечена только тонкими трещинами, оказывается, благодаря выветриванию, более или менее сильно разрушенной; первые трещины расширены, появились новые в еще большем числе; от всех углов и краев отвалились мелкие и крупные куски и лежат тут же кучками у подножия скалы или скатились вниз по склону, образуя осыпи. Гладкая поверхность скалы стала шероховатой, изъеденной; на ней местами видны лишаи, местами выбоины и щели, местами черные или ржавые подтеки".

    Геологическая работа ветра значительна и охватывает большие площади, ведь только пустыни на Земле занимают 15-20 млн. км. В пределах материков ветер воздействует непосредственно на поверхность земной коры, разрушая и перемещая горные породы, образуя эоловые отложения. В областях морей и океанов это воздействие косвенное. Ветер здесь образует волны, постоянные или временные течения, которые в свою очередь, разрушают горные породы на берегах, перемещают осадочные породы на дне. Не следует забывать и существенное значение ветра как поставщика обломочного материала, образующего на дне морей и океанов определённый тип осадочных пород.

    Сложные движения воздушных масс и их взаимодействия ещё более осложняются образованием гигантских воздушных вихрей, циклонов и антициклонов. Продвигаясь над  морями, циклоны вызывают огромные волнения и срывают с воды брызги, в результате чего в центре образуется вращающийся водяной столб. Циклоны обладают большой разрушительной силой. В результате их деятельности опасны нагоны воды в устья рек, особенно в районах больших приливов. Совпадение нагонов и приливов вызывает подъём воды до 15-20 и более метров. В тропическом поясе при циклонах наблюдалось перебрасывание в воздухе на значительное расстояние довольно тяжёлых предметов.

    ПР: Одним из разрушительных ураганов был “Инес”, бушевавший в сентябре-     октябре 1966 года в районе Карибского моря. Скорость его в центре была около 70м/сек, а давление падало до 695мм. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Цели и задачи  исследований.

    Ветер производит геологическую работу в  различных частях поверхности Земли, но так как сила ветра на вершинах гор значительно больше, чем в котловинах и низменностях, то и деятельность его там более заметна. Особенно велико значение деятельности ветра в областях сухого климата, резких суточных и годовых колебаний температур.

    Эоловая деятельность, как правило, приносит вред человеку, так как в результате её  уничтожаются плодородные земли, разрушаются постройки, транспортные коммуникации, массивы зелёных насаждений и т.д.

    ПР: Значительная часть современной Ливийской пустыни (Северная Африка) 5-7     тысячелетий назад была плодородным краем. Пески превратили эту область в пустыню. В средней Азии на берегу Амударьи был расположен город Тарткуль. Из-за интенсивного размыва прибрежных улиц водой реки люди покинули город, и тогда в течение нескольких лет город был засыпан песком пустыни. Дефляция на Украине уничтожила огромные площади посевов. В постройках на окраинах пустынь вследствие корразии быстро мутнеют стёкла, дома покрываются царапинами, на каменных памятниках появляются бороздки; например, знаменитый сфинкс вблизи Каира в Египте весь испещрён бороздами.

       Человек вынужден бороться с  вредными последствиями эоловой  деятельности. Для этого необходимо  наиболее подробно изучить процессы, связанные с деятельностью ветра и устранить причины, вызывающие подобные явления.

       Для того чтобы  выявить  причины эоловых процессов, проводится  огромная работа по наблюдению, исследованию и анализу последствий  данных процессов, особенностей  их протекания, закономерностей  их распределения и интенсивности. Только проанализировав множество научных трудов, касающихся данной темы, удалось выявить этапы устранения причин эоловых процессов.

        Можно выделить два вида борьбы: пассивный и активный. К первому  относятся меры, направленные на закрепление эоловых отложений. На движущихся барханах, дюнах и других песчаных аккумулятивных формах, а также на всех обнажённых пространствах суши высаживают деревья и кусты. Корни их укрепляют рыхлые породы, а сам растительный покров защищает породы от прямого действия ветра. Активными являются меры по ослаблению или изменению характера ветрового воздействия. Создаются преграды, ослабляющие силу ветра, изменяющие его направление. Широко применяются посадки лесозащитных полос, расположенных перпендикулярно господствующему направлению ветров. Эти полосы значительно уменьшают силу ветра и его разрушающую (дефляционную) способность. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Объекты и предмет  исследований.

    Рассматривая  эоловые процессы, мы можем выделить наиболее важные объекты изучения, такие как: ветра; частицы пород, которые переносятся ветрами; особенности рельефа и погодных условий. Предметами же исследований соответственно являются: типы ветров по силе и составу переносимых частиц; типы этих частиц по размеру  и по химическому составу; а также предметом исследований является классификация пустынь и некоторых других рельефных особенностей. Рассмотрим это подробнее. 

3.1. Ветер, типы ветров.

       Интенсивность эолового процесса  зависит от типа и скорости  ветра. Перемещение воздушных масс происходит в основном параллельно поверхности земли. Ветер переносит обломочный материал на большие пространства. Чем больше скорость ветра, тем значительнее производимая им работа: 3-4 бальный ветер (скорость 4,4-6,7 м/с) несёт пыль, 5-7 бальный (9,3-15,5 м/с) – песок, а 8 бальный (18,9 м/с) – гравий. Во время сильных бурь и ураганов (скорость 22,6-58,6 м/с) могут передвигаться и переноситься мелкие камешки и галька.

       В области экватора наблюдается  восходящие движения воздуха  это полоса штиля, к северу и югу от экватора идёт полоса пассатов-ветров, возникающих благодаря разности давления в области экватора и субтропиков; ветры движутся от субтропиков к экватору; на высоте 2,5-3 км дуют антипассаты. Помимо постоянно дующих ветров, имеются периодические ветры-бризы и муссоны. Наиболее сильные ветры-ураганы способны проникать в трещины, отрывать куски горных пород и перемещать их по поверхности Земли, толкая и поднимая в воздух.

       Наибольшие скорости ветра возникают  иногда в грозовых облаках.  Здесь струи воздуха закручиваются и образуют смерч-вращающуюся воздушную воронку, которая сужается в сторону Земли. Смерч, как штопор, ввинчивается в Землю, разрушает горные породы и втягивает рыхлый материал в глубь воронки, так как там наблюдается резко пониженное давление. Скорость движения ветра в воронке измеряется сотнями километров в час (до 1000-1300 км/ч), т.е. иногда даже превышает скорость распространения звука. Такой смерч может производить огромную разрушительную работу. Он разламывает дома, срывает крыши и переносит их, опрокидывает груженые вагоны, автомашины, с корнем вырывает деревья. Смерч вместе с пылью, песком и всеми захваченными предметами перемещается со скоростью 10-13 м/с на десятки километров, оставляя за собой широкую полосу разрушений.

       В зависимости от того, каким  материалом насыщен ветровой  поток, пыльные бури разделяются  на чёрные, бурые, жёлтые, красные и даже белые. Некоторые ветры имеют строго постоянное направление и дуют в течение определённого времени; так, ветер хамсин, возникающий в пустынях Северной Африки, дует в северном и северо-западном направлениях в течение 50 дней. Ветер южно-афганских пустынь-афганец-дует в северном и северо-восточном направлениях в течение 1-3 дней с перерывами, в общей сложности до 40 суток. 

3.2. Классификация пустынь.

       Наиболее отчётливо геологическая  работа ветра проявляется в  области пустынь. Пустыни располагаются  на всех континентах, кроме  Антарктиды, в областях с аридным  и высокоаридным климатом. Они  образуют два пояса: в Северном  полушарии между 10 и 45 с.ш. и в Южном полушарии между 10 и 45 ю.ш.

       В пустынях выпадает очень  мало осадков (менее 200мм в  год). Сухой воздух пустыни вызывают  огромную испаряемость влаги,  превышающую годовую норму осадков  в 10-15 раз. В связи с такой  испаряемостью часто создаётся постоянный вертикальный ток влаги по капиллярным трещинам от грунтовых вод к поверхности. Эти воды выщелачивают и выносят к поверхности соли железисто-марганцевых окисных соединений, образующих на поверхности скал, камней тонкую плёнку коричневого или чёрного цвета, именуемую пустынным загаром. На цветных аэро- или космоснимках многие участки каменистых пустынь в связи с этим имеют тёмно-бурый или чёрный цвет.

       Площадь пустынь может значительно  изменяться. В последние годы  вследствие сильной засухи на Африканском континенте южная граница пустынь стала смещаться к югу, пересекая 45-ю параллель.

       По виду эоловой геологической  деятельности пустыни разделяются  на дефляционные и аккумулятивные. 

3.2.1. Дефляционные пустыни

   (в  Африке их называют гаммадами, в Средней Азии-кырами) представляют собой участки обнажённых остроугольных скал, часто причудливых очертаний (рис3).

      Очертание этих скал всегда  завалено глыбами и щебнем. Цвет  обломков независимо от состава  и первоначальной окраски обычно тёмно-бурый или чёрный, так как все породы покрыты коркой пустынного загара.

3.2.2. Аккумулятивные пустыни

    По  типу слагающего их материала подразделяются на:

• песчаные, именуемые в Средней Азии кумами, а в Северной Америке-эргами; глинистые-такыры,
• лёссовые-адыры
• солончаковые-шоры.

       Песчаные пустыни распространены  наиболее широко. Только в бывшем  СССР они занимали 800 тыс. км, что  составляет третью часть всех  пустынь на территории бывшего  СССР. Песок в этих пустынях  в основном состоит из зёрен  кварца, весьма устойчивого при выветривании, чем и объясняются большие его скопления. По размерности зёрен песок неоднороден. В нём оно временно присутствуют как крупно-, так и мелкозернистые разности, а также некоторое количество пылеватых частиц. Песок принесён из каменистых пустынь. В настоящее время доказано, что пески в пустынях в основном первично-речного происхождения: ветер перевевал, обрабатывал и передвигал аллювий рек.

    ПР: В Сахаре по космоснимкам обнаружены древние русла рек; пески Каракумов представляют, очевидно, перевеянный аллювий пра-Амудьрьи. Толщина песчаного покрова в пустынях достигает нескольких десятков метров.

    Своеобразен микрорельеф песчаных пустынь. Он состоит  из бесчисленного количества мелких бугров, холмов, гряд, валов, которые  часто обладают определённой ориентировкой в зависимости от господствующего направления ветра. Наиболее характерной формой скопления песков в пустыне являются холмы-барханы. Гребень бархана обычно острый. Между вершинами рогов происходит завихрения воздуха, способствующие  образованию  цирковидной  выемки. Барханы бывают одиночные и грядовые.

       Гряды барханов располагаются  перпендикулярно по отношению  к направлению ветра, образуя  поперечные цепи. Нередко встречаются  и продольные цепочки барханов, следующие друг за другом. Барханная гряда в целом иногда имеет серпевидную форму, длина её 3-5 км, но известны гряды длиной 20 км при ширине 1 км. Расстояние между грядами 1,5-2 км, а высота до 100 метров.

        Грядообразные валы-длинные симметричные  песчаные валы с пологими склонами. Валы вытянуты в направлении движения ветра постоянного направления. Длина их измеряется километрами, а высота от 15 до 30 метров. В Сахаре высота некоторых гряд достигает 200 метров. Гряды отстоят друг от друга на расстояние 150-200м, а иногда и на 1-2 км. В межгрядовом пространстве песок не задерживается, проносится вдоль него, производя дефляционное углубление межгрядового пространства, в связи с чем превышение гряд над межгрядьями дополнительно возрастает. Поверхность гряд иногда осложнена цепочками продольных барханов.

        Грядово-ячеистые  формы рельефа  образуются при сочетании постоянно  дующих ветров, формирующих продольные  гряды, с циклонными ветрами,  образующими песчаные перемычки  в межгрядовых пространствах  и лунки выдувания.

       Кучевые формы рельефа представляют собой песчаные беспорядочно разбросанные холмы. Они образуются вблизи каких-либо преград, кустиков растений, больших камней и т.п. Форма их округлая, слабо вытянутая по направлению движения ветра. Склоны симметричны. Высота зависит от размера преград и составляет 1-10 метров.

        Эоловая рябь-наиболее распространённая  микроформа в рельефе эоловых  отложений, представляющая собой  мелкие валики, образующие серповидные  изогнутые цепочки, напоминающие  рябь на воде от ветра. Эоловая  рябь покрывает наветренные стороны дюн, барханов, а также выровненные участки песчаных отложений.

         Все описанные эоловые формы  создают своеобразный эоловый  ландшафт, который характеризует  области песчаных и глинистых  пустынь, побережий морей, рек  и т. п.

        Движение песчаных накоплений. Под  влиянием ветра эоловые накопления  испытывают перемещение. Ветер  сдувает частицы песка с наветренного  склона, и они попадают на подветренный  склон. Таким образом, песчаные  накопления передвигаются по  направлению движения ветра. Скорость передвижения составляет от сантиметров до десятков метров в год. Движущиеся пески могут перекрывать отдельные  постройки, кусты, деревья и даже целые города. Древнеегипетские города Луксор и Карнак с храмами были полностью засыпаны песком.

        Глинистые пустыни (такыры). Этот  тип пустынь окаймляет песчаные, а нередко располагается внутри  них. Очень часто такыры представляют  собой дно высохших озёр, долины  высохших крупных рек. Поверхность  такыров ровная. Глина, слагающая  такыр, обычно рассечена мелкими трещинами, связанными с высыханием верхнего слоя. Трещины ограничивают небольшие полигональные участки. Корка и края этих участков шелушатся, превращаются в пыль, которая подхватывается и уносится ветром. Такыры, таким образом, углубляются.

        Лёссовые пустыни (адыры) возникают  на периферии песчаных пустынь  за счёт пыли, выдуваемой из  каменистых пустынь. Поверхность  адыров часто неровная, рассечённая  глубокими рытвинами временных  потоков. В случае искусственного  орошения поверхность адыров может быть превращена в плодородные почвы.

        Солончаковые пустыни (шоры)   образуются в случае, когда грунтовые  воды располагаются неглубоко.  Вода из них вытягивается к  поверхности, испаряется, а соли  покрывают поверхность тонкой  плотной коркой, под которым часто располагается мягкий пушистый слой соли, перемешанной с глиной. Шоры-наиболее безжизненный вид пустыни. Они широко развиты к северу и востоку от Каспийского моря. Развитие жоров может идти так же, как и такыров, с выдуванием соли ветром.

         Разновидностью солончаковых пустынь являются  гипсовые пустыни. Их поверхность покрыта коркой сульфатных солей. Эти пустыни развиваются на поверхности известняковых пород. Участки гипсовых пустынь хорошо развиты на плато Устюрт, между Каспийским и Аральским морями. 
 

4. Современные знания  в данной области. 

4.1. Геологическая работа  ветра.

        Под геологической работой ветра  понимается изменение поверхности  Земли под влиянием движущихся  воздушных струй. Ветер может  разрушать горные породы, переносить  мелкий обломочный материал, сгруживать его в определенных местах или отлагать на поверхности земли ровным слоем. Чем больше скорость ветра, тем сильнее производимая им работа.

    ПР: Сила ветра при ураганах бывает очень велика. Однажды на мосту через р.    Миссисипи ураганным ветром был сброшен в воду груженый поезд. В 1876 г. в Нью-Йорке ветром была опрокинута башня высотой 60 м, а в 1800 г. в Гарце было вырвано 200 тыс. елей. Многие ураганы сопровождаются человеческими жертвами.

    Геологическая деятельность ветра проявляется во всех климатических зонах, но особенно большую работу ветер производит там, где этого имеются благоприятные условия: 1)аридный климат; 2)бедность растительного покрова, скрепляющего своими корнями почву; 3)интенсивное проявление физического выветривания, дающего богатый материал для выдувания; 4)наличие постоянных ветров и условий для развития их колоссальных скоростей. Также геологическая работа ветра особенно интенсивна там, где породы непосредственно соприкасаются с атмосферой, т.е. где отсутствует растительный покров. Такими благоприятными районами являются пустыни, горные вершины и морские побережья. Весь обломочный материал, попавший в воздушные потоки, рано или поздно осаждается на поверхности Земли, образуя слой эоловых отложений. Таким образом, геологическая работа ветра состоит из следующих процессов:

       1. разрушения горных пород (дефляция и корразия);

    2. переноса, транспортировки разрушенного  материала (эоловая транспортировка);     

    3. эолового отложения (эоловая аккумуляция). 

4.1.1. Дефляция и корразия.

       Дефляцией называется разрушение, раздробление и выдувание рыхлых  горных пород на поверхности  Земли вследствие непосредственного  давления воздушных струй. Разрушительная  способность воздушных струй  увеличивается в случаях, когда  они насыщены водой или твердыми частицами (песком и др.). разрушение с помощью твердых частиц носит название корразии (лат. “корразио”-обтачивание).

       Дефляция наиболее сильно проявляется  в узких горных долинах, в  щелевидных расселинах, в сильно  нагреваемых пустынных котловинах, где часто возникают пыльные вихри. Они подхватывают подготовленный физическим выветриванием рыхлый материал, поднимают его вверх и удаляют, вследствие чего котловина всё более углубляется.

    ПР:В пустынном Закаспии  одна из таких котловин-Карагие-имеет глубину до 300 метров, дно её лежит ниже уровня Каспийского моря. Многие котловины выдувания в Ливийской пустыне в Египте углубились на 200-300м и занимают огромные пространства. Так, площадь впадины Каттара 18000 квадратных километров. Большую роль в формировании высокогорной котловины Дашти-Навар в центральном Афганистане сыграл ветер. Здесь летом можно почти непрерывно видеть десятки мелких смерчей, поднимающих вверх песок и пыль.

    Горные  породы на склонах узких долин  часто бывают сглажены и даже отполированы, а весь рыхлый материал с них унесён. В этом немалая роль принадлежит ветру. Из узких щелей, в том числе из дорожных выемок, узких углублений, оставляемых колёсами транспорта, ветер выносит рыхлые частицы, и эти углубления растут. В Китае, где широко развиты мягкие лёссовые породы, выемки старых дорог превращаются в настоящие ущелья глубиной до 30 метров (хольвеги). Этот  вид разрушения называется бороздовой деятельностью. Другой вид дефляции-плоскостное выдувание. В этом случае ветер сдувает рыхлые породы, например почву, с большой площади.

       Интересные формы микрорельефа  создаются при плоскостном выдувании-развевании  рыхлых пород (песков), содержащих  твёрдые стяжения, чаще всего  конкреционного характера. В Восточной   Болгарии в толще рыхлых песков залегают плотные столбообразные песчаники с известковым цементом. Песок был развеян ветрами, а песчаники сохранились, напоминая стволы и пни деревьев. Судя по высоте этих столбов, можно предположить, что мощность развеянной толщи песков превышала 10м.

       Большую работу по разрушению  горных пород производит корразия. Миллионы песчинок, гонимых ветром, ударяясь о стенку или выступ  горной породы, обтачивают их  и разрушают. Обычное стекло, поставленное  перпендикулярно ветровому потоку, несущему песчинки, через несколько дней становится матовым, так как его поверхность делается шероховатой от появления мельчайших ямок. Корразия может быть точечная, царапающая (бороздящая) и сверлящая. В результате корразии в горных породах возникают ниши, ячейки, борозды, царапины. Максимальное насыщение ветрового потока песком наблюдается в первых десятках сантиметров от поверхности, поэтому именно на этой высоте в породах образуются наиболее крупные углубления. В пустыне при постоянно дующих ветрах камни, лежащие на песке, обтачиваются ветром и постепенно приобретают трёхгранную форму. Эти трёхгранники (по-немецки дрейкантеры) помогают выявить среди древних отложений эоловые и определить направление ветра.

       Форма разрушаемых ветром скал  в значительной мере зависит от строения и состава породы. С удивительной точностью ветер выбирает наиболее слабые породы и образует выемки-бороздки, желобки, ниши, ямки. Так, если горизонтальнослоистая толща состоит из чередования твёрдых и мягких пород, то на её поверхности твёрдые породы будут образовывать выступы, карнизы, чередующиеся с нишами. В конгломератах, обладающих слабым цементом, твёрдая галька образует бугристую поверхность часто причудливых очертаний.