Почему Байкал не переполняется, несмотря на огромное количество впадающих рек

Удивительный феномен Байкала: концентрические «кольца», появляющиеся на весеннем льду. Они формируются над теплым подледным водоворотом, который снизу подтапливает и утончает лед по кругу.

Большинство озёр с течением времени сталкиваются с проблемами: они быстро исчезают — мелеют, зарастают, их дно превращается в толстый слой ила. В итоге водоём буквально уходит, становясь болотом, а затем и лугом.

Однако Байкал остаётся вечно молодым!

В Байкал впадает более трёхсот рек, а вытекает всего одна — Ангара. Это звучит как арифметическая загадка: триста входов, один выход — и озеро, казалось бы, должно переполниться.

Эти белые «таблетки» и пузырьки в толще льда — замёрзшие пузырьки метана, которые поднимаются со дна и попадают в лёд, пока озеро замерзает

Как видите, загадок с нашим великим озером более чем немало. Сейчас разберёмся, как сходится этот баланс, откуда взялась легенда про «387 лет чтобы озеро высохло» и почему озеро, которому 25 миллионов лет, до сих пор самое глубокое на планете.

Триста русел и одна Селенга

Каноническое число — 336 постоянных рек и ручьёв. Эту цифру ещё в XIX веке вывел Иван Черский — геолог и географ, сосланный в Сибирь за участие в польском восстании, который из ссыльного превратился в одного из главных исследователей Байкала. Его подсчёт пережил самого автора и стал почти частью географического фольклора.

Иван Черский

Но 336 — это лишь постоянные водные артерии. Если же учесть временные ручьи, сезонные потоки и пересыхающие долины, наполняющиеся влагой после ливней, их количество превышает пятьсот.

Впрочем, число русел само по себе почти не отражает реального объёма воды. Около половины всего речного стока обеспечивает одна лишь Селенга — река, берущая начало в Монголии и по водности превосходящая сотни мелких притоков вместе взятых.

А выход воды из Байкала и правда один. Но зато какой! Ангара.

Годовой бюджет большого озера

Примерно 80–88% воды поступает в Байкал с речным стоком. Еще 12–20% дают осадки, выпадающие непосредственно на водную гладь озера. Роль подземных источников незначительна и оценивается с большими погрешностями — обычно их учитывают как остаток.

Основной расход воды приходится на Ангару — около 73–86%, а оставшаяся часть уходит на испарение с поверхности.

Вовсе не обязательно, чтобы озеро возвращало каждую каплю в тот же год, когда получило её. Избыток или недостаток влаги оно сохраняет непосредственно в изменении своего уровня. Чтобы вы осознали масштаб этого накопителя: повышение уровня Байкала всего на один сантиметр — это свыше 300 миллионов тонн воды. Именно поэтому озеро кажется неподвижным, даже когда через него каждую секунду проходят огромные массы воды.

У этой способности к саморегуляции, однако, появился соавтор.

Диспетчер Байкала

В естественном режиме исток Ангары действительно функционировал наподобие переливного края ванны: при повышении уровня озера река уносила больше воды, а при понижении — меньше. Однако с конца 1950-х годов ниже по течению была построена Иркутская ГЭС, и Байкал фактически стал верхней частью её водохранилища.

Теперь режим расхода Ангары определяется не только природными факторами, но и деятельностью человека. Сбросы через плотину регулируются с учетом притока, уровня озера, потребностей энергетики, судоходства, нереста и — особая забота — риска подтопления Иркутска и населенных пунктов ниже по течению. Просто «усилить сброс Ангары», чтобы сбросить избыток воды, невозможно: это действительно приведет к затоплению города.

Еще до строительства ГЭС, в течение XX века, уровень Байкала естественным образом колебался в диапазоне более двух метров — наблюдались как многоводные периоды, так и засухи, продолжавшиеся по несколько лет подряд.

Легенда про 387 лет до дна

В байкальских справочниках любят следующий расчёт: в озере содержится около 23 000 кубических километров воды, а Ангара ежегодно выносит примерно 60 кубических километров. Если разделить одно на другое, получится 387 лет. Именно столько сможет просуществовать Байкал при условии, что будут перекрыты все остальные реки, впадающие в него.

23 000 км³ — это приблизительно 20% всей жидкой пресной воды на поверхности Земли, если не брать в расчет ледники.

Звучит впечатляюще, но это ошибочное утверждение. Полностью осушить озеро не получится по одной простой причине: по мере снижения уровня воды напор в истоке будет ослабевать, и Ангара станет уносить все меньше воды. Как только вода опустится ниже порога, откуда берет начало река, Ангара просто перестанет вытекать из Байкала.

Согласно геологическим расчетам, для этого достаточно было бы понижения уровня всего на пару метров — и Байкал превратился бы в бессточное озеро. До дна, находящегося на глубине 1642 метра, естественный сток никогда бы не добрался.

Таким образом, чтобы случайно осушить Байкал, понадобились бы тысячелетия.

Глубина, которая дышит

Согласно данным анализа растворенных газов, глубинные воды различных котловин Байкала полностью обновляются в среднем за 6–11 лет.

Как именно кислород попадает на такие глубины — отдельный физический феномен. В обычных озерах проветривание глубинных слоев происходит за счет сезонного перемешивания, однако у Байкала действует иной механизм. У пресной воды существует температура максимальной плотности, которая у поверхности составляет около +4 °C. На глубине же колоссальное давление смещает эту точку. В результате холодная поверхностная вода в определенный момент внезапно становится тяжелее той, что находится ниже, и отдельными холодными «языками» проваливается почти до самого дна — вместе с растворенным кислородом.

Именно поэтому кислород в Байкале проникает до самого дна, в то время как в большинстве глубоких и продуктивных озёр уже давно сформировалась безжизненная бескислородная зона. Этому способствует и низкое содержание органики: биологической взвеси, превращающейся на дне в ил, здесь образуется совсем немного. Кстати, глубинная вода держится при температуре +3,3 °C, что поддерживает всю эту подводную вентиляцию.

Меньше органики, свежий кислород, ледяная вода — казалось бы, какая связь с долголетием озера? А связь в том, что именно это сочетание объясняет главную загадку Байкала.

Помните, я в начале упоминал, что озёра обычно живут тысячи лет и исчезают? А Байкалу 25 миллионов лет, и он всё ещё в прекрасной форме. Давайте разберём его рецепт омоложения.

Озеро, которое отказалось стареть

Обычные небольшие озера действительно существуют недолго по геологическим меркам: их дно постепенно заиливается, вода мелеет, водоем зарастает и со временем превращается в болото, а затем и в луг.

Байкалу же около 25 миллионов лет, и он не только не обмелел, но и остается самым глубоким озером на Земле.

История Байкала берет свое начало с формирования рифтовой впадины и накопления осадков. За эти миллионы лет уровень воды в озере колебался на десятки метров, а вода уходила по разным руслам — современная Ангара оформилась как сток лишь десятки тысяч лет назад.

Секрет такого долголетия кроется в геологии. Байкал расположен в активном континентальном рифте, в зоне растяжения между устойчивым Сибирским кратоном и подвижными блоками Забайкалья. Земная кора здесь медленно расходится, разломы продолжают опускать дно котловины — и тем самым постоянно освобождают место для новых осадков. За миллионы лет их накопилось более семи километров.

Под 1,6 км воды скрыто ещё свыше 7 км осадочных пород. Основание рифта местами уходит вниз на 8–9 километров — как Эверест, только наоборот.

Донные отложения представляют собой настоящую сокровищницу: подобно архиву, они хранят в себе пыльцу, вулканический пепел и свидетельства ледниковых периодов и эпох потепления.

Основная летопись Байкала находится не в толще воды, а под ней. Рифтовая зона не очищает дно от осадочных пород — она лишь продолжает формировать пространство для их накопления. В то время как другие озёра планеты успевают появиться и исчезнуть, активный разлом неуклонно углубляет байкальскую котловину.