1.1 Основні визначення, поняття та елементи кріосфери

Логічним буде почати дослідження цієї оболонки Землі з загальних понять, визначень та закономірностей. Також у цьому розділі розглядається будова кріосфери. Окрім того, наведена історична складова дослідження кріосфери.

Отже, кріосфера (від грец. kryos - холод, мороз, лід і sphaira – сфера) – це особлива оболонка Землі, для якої характерні від'ємні температури повітря, води і гірських порід та наявність льоду. Кріосфера містить частини літосфери, атмосфери та гідросфери. [4] Кріосфера – непостійна та може перериватися (у випадку прогрівання води вище 0°С). Основна характеристика кріосфери – можливість існування води у твердій фазі. Внаслідок пониження точки замерзання води через певні сили або домішки у кріосфері вода може існувати і у рідкій фазі, охолодженій нижче 0°С. [5]

Саму оболонку можна розділити за часовим фактором, тобто за часом її існування. Так, є короткочасна, сезонна і багатолітня (постійна) кріосфера. [4] Короткочасна та сезонна кріосфера залежить від зміни погодних умов, тобто такі частини оболонки – непостійні, внаслідок чого вона і є переривистою. Нижньою межею постійної кріосфери є підошва шару промерзлих або охолоджених гірських порід. Шар таких порід – найбільш стійкий та глибокий (у полярних та приполярних широтах), але може змінюватися у більш теплих широтах. Верхня межа постійної кріосфери – висоти 90-100 км. над поверхнею Землі, вона співпадає із мезопаузою (межею мезосфери та термосфери, що характеризується найменшими температурами). [4]

Взагалі, кріосфера містить у собі кілька елементів – частин інших сфер (як-то атмосфери, гідросфери та літосфери). І хоча іноді дуже важко виокремити якісь компоненти, як складову іншої оболонки, деякі все ж мають яскраво виражену приналежність до однієї з них. Основним елементом кріосфери, а водночас – частиною літосфери є кріолітозона.

Кріолітозона (від грец. kryos — холод, мороз, лід, lithos — камінь и zone — пояс) – це частина земної кори, що характеризується від'ємними температурами ґрунтів та гірських порід і можливістю існування підземних льодовиків. У складі кріолітозони – мерзлі породи, морозні породи та охолоджені породи. [4]

Мерзлі породи – це породи, що мають від'ємні температури та містять у собі лід. [4] Морозні породи, у свою чергу, також характеризуються від'ємними температурами, але не містять льоду. [4] Охолоджені породи вступають у контакт із іншим компонентом кріосфери – кріогаліновими водами. Такі породи насичені високомінералізованими водами з нульовою або від'ємною температурою. [4]

Кріолітозона за часом існування, як і кріосфера, поділяється на багатолітню і сезонну. Багатолітня у свою чергу поділяється на субаеральну (приблизно співпадає із вічною мерзлотою), субгляціальну (під льодовиками) і субмаринну (під акваторіями морів та океанів) кріолітозони. [4]

Взагалі, вічна мерзлота – це інший термін багатолітньою мерзлоти, що є частиною кріолітозони, у якій гірські породи містять підземний лід. Тобто, виходячи з вищенаведених даних можна сказати, що багатолітня мерзлота складається мерзлими породами, а субаеральна частина кріолітозони і є тією частиною, що містить такі породи. [4]

Друга частина кріолітозони – субмаринна. Вона простягається у глибоководній частині Північного Льодовитого океану, що обмежена шельфами Євразії та Північної Америки – Полярному басейні. [4]

І третя частина – субгляціальна – поширена під льодовиками, температура підошви яких нижче 0°С. Вона представлена загалом мерзлими породами, а піл льодовиками, що спускаються до акваторій – охолодженими породами. [4]

Сезонна кріолітозона також має свою класифікацію. Вона поділяється на дві зони: систематичного та несистематичного промерзання. Перша зона, як зрозуміло з назви, промерзає кожний рік, друга – несистематично, не щорічно. [4]

Отже, кріолітозона – частина літосфери, один з найважливіших компонентів кріосфери. Інший компонент проявляється у взаємодії її з атмосферою. Це – сріблясті (мезосферні) хмари, що формуються у верхніх шарах атмосфери (на верхній межі кріосфери). Такі хмари – сукупність малих частинок, що розсіюють сонячне світло. У контексті кріосфери такі частинки – льодові кристали, що утворилися при конденсації водяного пару. [5]

Якщо виділяти компонент кріосфери, який утворюється у взаємодії з гідросферою, то можна назвати (окрім кріогалінових вод) морську кригу. Така крига утворюється у результаті замерзання морської води. Як наслідок цього можна назвати основний фактор, за яким таку кригу відрізняють від інших видів – її солоність. За типами морська крига може бути нерухомою (припай), що примерзла до берегу, плавучою, що дрейфує у водах та паковою – багатолітньою. [5]

Як вже було зазначено, важко представити усі елементи кріосфери як складову якоїсь однієї оболонки. Таким "комплексним" елементом можна назвати льодовики. Взагалі, їх потрібно віднести до області взаємодії з атмосферою, бо льодовик – не що інше як замерзлі атмосферні опади (утворюються у районах, де опадів за рік відкладається більше, ніж випаровується). [5] Але льодовик існує не у повітрі – він знаходиться на земній поверхні. Розрізняють льодовики наземні (поверхневі), шельфові (що "стікають" у акваторії) та гірські. [5] Взагалі, льодові утворення об'єднують у спеціальну оболонку – ще одну частину кріосфери – гляціосферу, що включає у себе усі види льоду на земній поверхні. [2 с. 3]

Тож, підсумовуючи основні елементи кріосфери, можна зробити висновок, що ця оболонка Землі – дійсно особлива, бо існує водночас в декількох різних формах (в гірських породах, у товщі вод, на поверхні Землі та у повітрі), а також може перериватися, тобто існувати не постійно. Звісно, основна частина кріосфери – саме постійна, існуюча протягом усього року, але інші її частини (сезонна та короткочасна) існують тільки у певні періоди. Окрім того, кріосфера – надзвичайно складна, бо є результатом взаємодії трьох основних земних оболонок (літосфери, гідросфери та атмосфери) і складається з великої кількості різних за складністю, розповсюдженням та розмірами елементів.