Речная долина — важнейший элемент каждой реки. Речная вода находится в непрерывном движении. В реках она полностью обновляется примерно каждые 19 дней (в озерах в среднем через 17 лет, в болотах — 5, в ледниках — 9700 лет). И это очень важно, так как именно реки играют главнейшую роль в круговороте воды на Земле, перенося тепло солнца, мелкие твердые частицы и растворенные в воде химические вещества. Подсчитано, что за 30 000 лет вся вода на нашей планете, включая воды Мирового океана, совершает полный круговорот, протекая через реки. Переходя из почвы в растения, из растений в атмосферу, стекая с материков в океаны, вода, выпадая в виде дождя или снега, возвращается в почву. Такое движение воды и называется круговоротом воды, который продолжается непрерывно миллионы лет. Вот почему воду можно по праву назвать кровью Земли, а реки, ручьи — ее кровеносными сосудами. Как и кровь, вода снабжает питательными веществами живые существа, принимает и уносит в моря и океаны отходы городов, промышленных и сельскохозяйственных предприятий.
Речная долина
Человек издавна селился у рек. Вода нужна людям и для питья, и для ведения хозяйства, орошения посевов. Река — это удобный путь сообщения, она дает возможность кормиться рыбой, защищаться от врагов, пользоваться энергией текущих вод. В речных долинах с их ровными террасами и поймами удобно распахивать поля и строить дома. Постепенно люди научились создавать системы водоснабжения, возводить плотины и дамбы, прокладывать оросительные и осушительные каналы.
В развитии нашей страны речные пути сыграли не меньшую роль, чем морские в истории таких государств, как Англия, Португалия и Испания. Разливы Нила имели определяющее влияние на жизнь Древнего Египта. В связи с необходимостью регулировать движение альпийских водных потоков возникла очень важная для преобразования природы наука гидродинамика. Гидроэнергия рек обеспечила развитие мануфактур в период зарождения промышленности. В наше время энергоресурсы рек обеспечивают не только развитие отдельных экономических районов, но даже и целых государств, таких, как Норвегия и Швейцария.
Несмотря на кажущееся противоречие законам физики, движение воды в реках не всегда происходит от истоков к устьям. Иногда возникают такие условия, которые могут быть причиной обратных течений. Это бывает, например, на Сухоне, на притоке Днепра Припяти, на притоке Москвы-реки Пахре и на многих других реках. Причина явления может заключаться в том, что один из притоков реки весной раньше вскрывается ото льда. Его обильные воды могут настолько поднять уровень воды в реке, что она потечет вспять. Дело может сложиться и по-другому. Во время весеннего половодья по реке проносятся огромные массы воды. При встрече с притоком избыток этой воды может устремиться по нему вверх к истокам. В связи с этим стоит упомянуть об историческом эпизоде, имевшем место в XII в. в вольном городе Новгороде. Недовольное своим епископом Иоанном, население города решило его изгнать. Епископа посадили на плот и пустили плот по течению.
Горожане рассчитывали, что течением реки плот будет унесен в Ладожское озеро, а оттуда попадет в Балтийское море. Но как только плот вышел на середину реки, его понесло к истоку Волхова озеру Ильмень. Религиозное население Новгорода восприняло это как ниспослание богом «прощения» епископу. В действительности же при этом происходило движение воды в реке вспять, что наблюдается в природе не так уж редко.
При слиянии рек Оки и Волги у Нижнего Новгорода за счет того, что время половодья у этих рек не совпадает по времени (Ока более «южная» река и половодье на ней начинается раньше), происходит подпор и задержка течения той реки, на которой половодье еще не наступило (сток Оки и Волги в этом месте примерно одинаков).
Движение вод реки вспять возможно и по другим причинам. С Гвианского нагорья течет река Ориноко. В верховьях от нее отделяется влево боковое русло, куда уходит примерно треть всей воды, и образуется река Касикьяре, которая впадает в реку Гуайния, принадлежащую бассейну р. Риу-Негру, левого притока Амазонки. В 1722 г. солдаты португальской армии поднимались на лодке против течения по реке Риу-Негру. Неожиданно для себя они вдруг заметили, что лодка стала двигаться «против течения» без помощи весел. На самом деле в этом месте река разделилась на два потока и один из них направился для слияния с рекой, принадлежащей другой системе. Явление это в гидрологии называется бифуркацией (от лат. bifurcus — раздвоенный).
Речная долина — это вытянутое наклонное углубление в земной поверхности, образованное текущей водой. У нее есть дно и склоны.
Самая низкая часть долины, дно — занята руслом. В нем обычно и течет водный поток, если уровень воды не поднимется, например, в половодье или из-за сильных ливней. Русло иногда разбивается на отдельные рукава, разделенные островами или осередками (скоплениями наносов в виде отмелей либо островков). Наибольшая ширина речного русла может достигать десятков километров (как у Амазонки), а наибольшая глубина — 100-110 м (как в низовьях Енисея). В половодье река выходит из берегов и заливает часть своей долины — пойму.
У равнинных рек пойма бывает очень широкой: на Верхней Волге, например, от 0,5 до 5 км, на Средней — от 3 до 8, на Нижней — от 30 до 60 км. На склонах долины ступенями располагаются террасы: это остатки древних пойм, «рассказывающие» об истории формирования реки и долины, их бывает от 2-3 до 10 и больше. Эти террасы образовала сама река: они свидетельствуют о том, что когда-то она была полноводнее, чем теперь. Почти каждая река размывает берега, особенно — сильно вогнутые. При этом у противоположного, выпуклого берега образуются отличные пляжи. Иногда это не так уж безобидно — вода подбирается к домам, дорогам и железнодорожным насыпям.
В Северном полушарии подмываются в основном правые берега — в Южном левые, которые часто бывают высокими и обрывистыми, и русла рек прижаты к правому склону долины, давно общеизвестный факт.
Но, как часто бывает при изучении природных явлений, объяснить этот факт только законами физики и математики невозможно. Тут играют роль и вращение Земли, и направление ветров, и даже геологическое строение речной долины.
Извилины — меандры
В Турции есть очень извилистая река Большой Мендерес. Во времена, когда эти земли принадлежали Древней Элладе, она называлась иначе — Меандр. Древнегреческие гончары любили украшать свои сосуды орнаментом в виде ломаной линии; его назвали в честь реки меандром. Имя реки стало нарицательным и для обозначения излучин (изгибов русла) рек. Меандры знакомы всем, кто любит путешествовать по рекам на лодках или байдарках. Порой река так петляет, что после целого дня пути оказываешься почти на том же месте, откуда отплыл.
Излучины есть у большинства рек. Почему они образуются? Многие ученые считают, что в этом «виноват» сам водный поток с множеством его завихрений, перемещающихся и вдоль него, и поперек. Река течет не по прямой, а по линии наименьшего сопротивления. Весной, когда много воды, порой она прокладывает новый путь, прорывая излучину, а там, где она текла прежде, остается продолговатое или серповидное озеро — старица, т. е. старое русло реки.
От истока до устья
Место, где рождается река, называется истоком. Жизнь рекам дают озера и родники, высокогорные ледники и болота. Текут реки в промытом ими углублении — русле и в конце концов достигают своего устья. Здесь они впадают в озера, моря, океаны или более крупные реки.
Устьем кончается любая река. Бывают, правда, и исключения из правил. В пустынях, например, реки никуда не впадают. Они постепенно мелеют и попросту теряются в песках. Но почему этого не происходит с большинством рек? Откуда в них берется вода и почему она не иссякает — ведь река беспрерывно течет? Потому, что реки постоянно получают приток новой воды.
Когда выпадает роса или туман, идет дождь или тает снег, вода, стекая по неровностям земной поверхности, собирается в ручейки, речки и наконец в крупные реки.
Это значит, что главный «поставщик» воды для рек — атмосфера.
А еще вода попадает в реки из недр Земли или из озер и болот. Зимой реки питаются в основном подземными водами, которые стекают в них из-под промерзшей почвы и талого грунта. Тот участок суши, на котором раскинулась «крона», то есть откуда река собирает воду, называется бассейном, или водосбором. Даже у самой маленькой речушки эта территория очень велика — не меньше 50 км2 (ручей отличается от речки тем, что собирает воду с меньшей территории). Почему вода в реках не стоит на месте, а течет, не прекращая свой бег даже подо льдом? Все дело в том, что исток, начало реки, всегда лежит выше устья. Скорость же течения зависит от уклона реки — разницы между высотой истока и устья, разделенной на длину реки. Чем больше уклон, тем быстрее течет вода.
Что происходит в устьях рек?
Долго течет река, но, наконец, путь ее кончается — она впадает в океан, море или озеро, сливается с другой рекой. Если река впадает в море (или океан), в устье на дно оседает все, что она несла с собой: песок, галька, глина (ученые называют это отложением наносов). Река мелеет, разливается шире, разбивается на отдельные русла, кое-где из наносов образуются островки. Так возникает дельта — низменность, часто похожая очертаниями на треугольник или греческую букву «дельта» и сплошь покрытая густой сетью водотоков. Наносы, которые скапливаются в устьях крупных рек, изменяют очертания границы между морем и сушей. Дельта Волги в разные годы удлиняется на 90-370 м, дельта Нила — на 100 м и больше. Но самая гигантская ловушка наносов — общее устье Ганга и Брахмапутры. Здесь объем отложений в 10 раз превышает объем Черного моря. А Нева, прибавляя ежегодно к своей дельте 50000 м2, постепенно сокращает водное пространство, отделяющее Санкт-Петербург от Кронштадта. Однако, наращивая сушу, те же реки размывают земную поверхность, унося плодородную почву в соленые моря.
Много интересного, а порой и опасного происходит в устьях рек, впадающих в море. Вал воды, иногда высотой до нескольких метров, с огромной скоростью мчится десятки, а то и сотни километров вверх по реке и может перевернуть лодку, не успевшую причалить к берегу. Это обрушившаяся приливная волна, или бор, сильно разрушающий берега. Когда он уходит обратно в море, то уносит с собой размытый грунт.
Так, на. Амазонке от устья вверх по реке со скоростью курьерского поезда движется стена воды высотой до б м -здесь эта волна называется поророка. Знаменит бор высотой до 4,5 м на р. Фу-чуньдзян близ Ханчжоу (Китай), крутизна переднего склона приливной волны здесь составляет 70° — т. е. это почти вертикальная стена воды! Когда бор уходит обратно в море, то уносит с собой размытый грунт. Поэтому устья даже небольших рек, в которые проникает бор, бывают широкими и глубокими, их называют эстуариями. Часто в них свободно заходят крупные морские суда. Эстуарии есть у Темзы, Сены, Амазонки, Гудзона.
Бывает так, что в реку со стороны моря на десятки километров по дну проникают более плотные соленые воды. Из-за этого гибнут пресноводные растения и животные, возникают трудности с водоснабжением городов и поселков. Порой весной во время половодья, река, разливаясь, затопляет дельту. Но еще хуже морские нагоны, когда из-за сильного ветра, загоняющего морскую воду в устье, уровень реки резко повышается. Нагонные наводнения причиняют немало бед городам, расположенным около устьев рек. Много
раз выходила из берегов Нева, затопляя Петербург, пока не построили дамбу, отгородившую Неву от моря.
Поистине катастрофические потопы случались во время тайфунов в Индии, в дельте Ганга. А в Голландии, где в море впадают две полноводные реки — Рейн и Маас, с наводнениями борются уже много веков. Слово Нидерланды (другое название Голландии) в переводе на русский язык означает «низкие земли», ведь большая часть этой страны лежит на уровне моря и даже ниже. Голландцы с XII в. возводят дамбы и плотины вдоль берегов рек, чтобы защититься от разбушевавшейся стихии. Но, несмотря на угрозу наводнения, люди строили и до сих пор строят города и порты в устьях рек. Ведь устье — это своеобразный перекресток на судоходных путях из реки в море и наоборот. Крупнейшие порты мира — Роттердам, Нью-Йорк, Гамбург, Лондон и др. находятся именно в устьях.
В 2005 году на побережье Мексиканского залива обрушился ураган «Катрина», и города штата Луизиана, лежащие в дельте реки Миссисипи, оказались под водой. Территория города Новый Орлеан на 70 % лежала ниже уровня моря; во время урагана в результате прорыва дамбы город был затоплен, погибло около 1500 человек, и тысячи потеряли кров.
Темза
Наводнения со стороны Темзы угрожали Лондону на протяжении многих столетий. Периодически Темза под воздействием ветровых нагонов подтапливала целые районы. В наводнении 1928 г. утонуло 14 человек, а катастрофическое наводнение (штормовой нагон) 1953 г. унесло более 300 жизней в восточной Англии, чудом не достигнув Лондона. Решение защитить город было принято в 1972 г. На протяжении десятков километров берега реки были укреплены и наращены. В черте города появились высокие каменные набережные. Были построены две плотины, сдерживающие и регулирующие напор воды. Комплекс сооружений (Темзенский барьер) стоимостью в полмиллиарда английских фунтов был завершен в 1984 г. Ширина барьера от берега до берега около 520 м. Четверо главных ворот имеют ширину 61 м, высоту 20 м, вес около 3700 т и могут противостоять общей нагрузке более чем 9000 т. Всего в барьере 10 подвижных затворов (4 больших и 6 малых). В обычном положении ворота лежат на дне реки, и суда проходят между опорами свободно. При угрозе подъема воды все ворота поворачиваются на 90° и становятся сплошной стальной стеной.
Равнинные и горные реки
На Земле великое множество разнообразных рек, но их можно разделить на два основных типа — равнинные и горные. Равнинные реки плавно текут среди лесов и полей. Обычно они судоходны на большом протяжении, так как русла у них широкие и глубокие. К таким рекам относятся, например, Волга, Лена и Енисей в России, Нил в Африке, Миссисипи в Северной и Амазонка в Южной Америке. Зимой равнинные реки России замерзают, весной, при таянии льда и снега, становятся все полноводнее, выходят из берегов, летом же кое-где мелеют. Например, Волга, Обь и Лена весной разливаются на несколько километров. Нил полноводнее всего летом и осенью, Миссисипи — весной и летом, а в Амазонке уровень воды одинаков весь год. Часть рек начинается среди болот. Они невелики, неглубоки, извилисты и лениво текут в низких торфянистых берегах, поросших осокой. В русле разрастаются густые камыши и тростник, водоросли и тина, еще больше замедляющие течение. На болотистых равнинах России немало подобных рек.
Нева
Со времен основания в Санкт-Петербурге зафиксировано 270 подъемов воды в Неве на 150 см и выше над специальной отметкой — ее называют ординаром. В августе 1703 г. вода в Неве поднялась более чем на 200 см и смыла часть леса и другие материалы, заготовленные для строительства Петропавловской крепости. Наводнения почти ежегодно наносили урон строившемуся городу. Самые разрушительные наводнения произошли в 1777, 1824, 1924 и 1955 гг. В наводнении 19 ноября 1824 г. подъем воды 410 см над ординаром, был затоплен почти весь город. В наводнении 23 сентября 1924 года, втором по силе за всю историю города, подъем воды над ординаром составил 369 см. Вода затопила свыше половины территории города, местами глубина затоплений достигала 2-2,5 метра. Были разрушены или повреждены 19 мостов, всплыли деревянные торцовые мостовые. В качестве основных причин, вызывающих подъем воды, — образование длинной волны и перемещение ее вдоль Финского залива вместе с проникающими циклонами и с сильным западным ветром; возникновение в Балтийском море особых волн — сейш. Для защиты от наводнений в настоящее время построен комплекс дамб и специальных гидротехнических сооружений, протянувшихся через остров Котлин в Финском заливе, на котором находится город Кронштадт.
Горные реки рождаются в вечных ледниках. Течение у них быстрое и мощное, но для судоходства они почти непригодны. Срываясь с большой высоты, горная река пробивает себе русло даже в твердых скалах. Бурлящая вода несет с собой камни, гальку и песок, которые, словно огромный напильник, помогают реке углублять русло. Полноводнее всего горные реки летом, когда их усиленно питают тающие высокогорные льды и снега. Таковы, например, Баксан на Кавказе и Зеравшан на Памире. Реки смешанного типа, такие, как Терек на Кавказе, Амударья в Средней Азии, Хуанхэ в Китае, обычно рождаются в горах и поначалу ничем не отличаются от горных рек. Но, выйдя на равнину, они замедляют свое течение и превращаются в равнинные. Речная вода обычно пресная. Впрочем, иногда она бывает и солоноватой, если река питается за счет соленых подземных вод или ее русло, как, например, у реки Солянки на севере России, проходит через солевые залежи.
Енисей — Великая река
Протекая почти строго по меридиану с юга на север, Енисей делит российскую территорию примерно пополам. При этом бассейн его состоит из трех абсолютно разных частей. В верховьях река со всех сторон окружена горами, а в среднем и нижнем течении ее русло служит границей между низменной Западной Сибирью и Средне-Сибирским плоскогорьем. Истоком Енисея принято считать озеро Кара-Балык в Саянских горах. Отсюда под именем Большого Енисея, или Бий-Хема (по-тувински — «Большая река»), он мчится через пороги и перекаты к Тувинской котловине. Здесь, в межгорной впадине, у города Кызыла, Бий-Хем сливается с Ка-Хемом (Малым Енисеем) и образует собственно Енисей. Эвенки именовали его Иоанесси («Большая вода»). У пришедших из-за Урала русских казаков это название слегка видоизменилось и стало звучать как Енисей. В таком виде оно и закрепилось в русском языке и на картах. Уважительное отношение к могучему потоку свойственно всем народам, живущим на его берегах. По-тувински река зовется Улуг-Хемом — Великой рекой.
