5. Из-за чего разрушаются горы?

Определения и обозначения

Выветривание — постепенное разрушение и изменение горных пород под действием природных факторов. Оно происходит на месте: камень может растрескаться или распасться, даже если его части никуда не переместились. Это понятие помогает описывать сам процесс изменения породы, не смешивая его с переносом обломков.

Физическое выветривание — раздробление породы на более мелкие части без изменения её химического состава. Например, цельный кусок может расколоться на обломки, но вещество, из которого он состоит, останется тем же. Такое определение показывает, что для разрушения не обязательно превращать породу в другое вещество.

Тепловое расширение — увеличение размеров тела при нагревании. При охлаждении тело обычно сжимается, поэтому многократная смена температуры заставляет породу расширяться и сжиматься. Термин нужен, чтобы объяснить, откуда в скале постепенно возникают напряжения и трещины.

Эрозия — разрушение и перенос горных пород потоками воды. Вода может отделять частицы и уносить их вниз по склону или по руслу. В отличие от выветривания, эрозия включает перенос материала, поэтому важно учитывать не только разрушение, но и то, куда попали обломки.

Как это устроено

Солнечные лучи нагревают поверхность горы, а ночью или при смене погоды она остывает. При нагревании порода расширяется, при охлаждении сжимается; при этом разные участки могут менять размеры не совсем одинаково. Из-за такого неравномерного движения внутри скалы возникают напряжения. Если циклы повторяются много раз, напряжения постепенно образуют и увеличивают трещины.

Дождевая или талая вода проникает в трещины, где может задержаться. Когда температура опускается ниже точки замерзания, вода превращается в лёд и увеличивается в объёме. Лёд давит на стенки трещины, потому что окружающая порода не даёт ему свободно расшириться. После оттаивания вода может проникнуть глубже, и повторение циклов постепенно расширяет трещину, пока от скалы не отколется кусок.

Ветер переносит песчинки, которые трутся о скалы и царапают их поверхность. Дождевые потоки тоже смывают рыхлые частицы, а реки способны размывать берега и дно. Здесь важно различать два действия: порода сначала разрушается, а затем вода может унести отделившийся материал. Перенос частиц потоком воды относится к эрозии.

Семена растений могут попасть в небольшую трещину, где есть влага и немного почвы. Когда корень растёт, он занимает всё больше места и раздвигает стенки трещины. Порода сопротивляется этому давлению, но со временем трещина может стать шире. Даже после отмирания корня ослабленный участок остаётся, и другие воздействия легче отделяют от него обломки.

В природе факторы обычно действуют вместе: перепады температуры создают трещины, вода проникает в них, а корни растений могут расширить их. Ветер и текущая вода истирают породу и перемещают рыхлые частицы. Каждое отдельное воздействие часто слишком слабо, чтобы сразу разрушить скалу. Но за долгое время повторяющиеся процессы меняют её поверхность и отделяют обломки.

Факторы разрушения горных пород

Сначала найди в таблице действующий фактор, затем проследи, каким способом он воздействует на породу. В последнем столбце указано, что получается в итоге. Для воды обрати внимание, остаются ли обломки на месте или поток уносит их.

Разбор задач

Задача 1. В трещине скалы замёрзла вода. Объясните, почему после оттаивания трещина может стать шире.

1. Установим, что находится в трещине: вода соприкасается с её стенками.
2. При замерзании вода увеличивается в объёме, а значит, начинает сильнее давить на окружающую породу.
3. Давление раздвигает стенки трещины. После оттаивания вода снова становится жидкой, но трещина не обязана вернуться к прежней ширине.
4. Если процесс повторяется, расширение накапливается, и от скалы могут отколоться куски.

Ответ: замерзающая вода расширяется и давит на стенки трещины; повторение замерзания и оттаивания может сделать её шире.

Задача 2. Днём каменная поверхность нагревается, а ночью сильно остывает. Объясните, как многократное повторение этого процесса может повредить скалу.

1. При нагревании части породы расширяются, а при ночном охлаждении сжимаются.
2. Изменения размеров повторяются каждый день, причём разные участки могут нагреваться и остывать неодинаково.
3. Из-за этого внутри скалы возникают напряжения, которые со временем ослабляют породу и помогают образоваться трещинам.
4. Если циклы продолжаются долго, трещины растут, и отдельные части могут отделиться.

Ответ: многократное расширение и сжатие постепенно создаёт трещины и ослабляет скалу; одно изменение температуры не обязательно сразу её разрушит.

Задача 3. У подножия скалы лежат обломки, а ручей уносит мелкие частицы. Укажите, какие процессы отделили обломки от скалы и какие переносят материал.

1. Сначала разделим наблюдение на две части: обломки отделились от скалы, а мелкие частицы движутся вместе с ручьём.
2. Трещины могли расшириться из-за перепадов температуры, замерзания воды или роста корней. Такое разрушение породы на месте относится к выветриванию.
3. Ручей уносит частицы потоком, поэтому здесь происходит перенос материала.
4. Когда текучая вода разрушает и переносит горные породы, этот процесс называют эрозией.

Ответ: обломки могли отделиться при выветривании, а ручей переносит мелкие частицы; разрушение и перенос водой относятся к эрозии.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что вода при замерзании сжимается. Так можно подумать, если помнить, что многие вещества при охлаждении уменьшаются в объёме. Но в трещине важно обратное: замерзающая вода расширяется и давит на стенки. Проверь себя вопросом: увеличивается ли объём воды при превращении в лёд? Если да, давление на трещину объяснено верно.

Ошибка — использовать слова «выветривание» и «эрозия» как одно и то же. Их путают, потому что оба процесса связаны с разрушением пород и могут происходить одновременно. При выветривании порода разрушается на месте, а при эрозии поток воды ещё и переносит материал. Чтобы проверить ответ, спроси себя: уносит ли вода частицы?

Ошибка — ожидать, что одного нагревания или замерзания достаточно для разрушения скалы. Такое представление возникает, если представить сильный разовый удар, хотя здесь действуют небольшие изменения. Заметный результат обычно накапливается при многократном повторении циклов. Проверь себя: указал ли ты, что воздействие длится долго и повторяется?

Ошибка — объяснять все обломки только действием воды. Её роль заметна у рек и ручьёв, поэтому легко не учесть другие причины. Породу также ослабляют перепады температуры, ветер и растущие корни. Проверяя объяснение, перечисли несколько возможных факторов и определи, какой из них действовал в описанной ситуации.

Связь с другими темами

Чтобы объяснить разрушение гор, нужно вспомнить свойства тел при изменении температуры: обычно при нагревании они расширяются, а при охлаждении сжимаются. Также пригодится знание о том, что вода при замерзании увеличивается в объёме. Эти представления связывают свойства веществ с природными изменениями поверхности Земли. Позже они помогут разбираться в действии сил и других процессах, которые постепенно меняют окружающую среду.

Что запомнить

• Горы разрушаются постепенно под действием природных факторов.
• При нагревании и охлаждении порода расширяется и сжимается.
• Замерзающая в трещинах вода может расширять их.
• Ветер и текущая вода истирают породу.
• Корни растений способны раздвигать трещины.
• Выветривание разрушает породу на месте, а эрозия связана с переносом материала.