Спелео

Вода на яйле

Одним из самых сложных бытовых вопросов наших ежегодных экспедиций была вода. Ведь на яйле каждая капля это роскошь. Не пройдет и получаса после короткого летнего дождя, и снова марево нагретого воздуха дрожит над выжженными гребнями карстовых воронок. Чабаны испокон веков умели беречь и собирать воду. В понижениях яйлы они устраивали небольшие запруды «гёли», днища понижений утрамбовывали глиной, смешанной с соломой и навозом. Иногда такая плотина держала воду несколько лет, но рано или поздно находилась какаянибудь трещина и пленница ускользала. Сколько таких высохших искусственных озер можно встретить на яйле! Их выдают только выровненное дно да более пышная трава. Сейчас искусство борьбы за «малую воду» забыто в горах Крыма. Гидротехников больше интересуют гиганты. Если плотина, то 4050 метров высоты; если водохранилище, то на миллионы кубометров! Снегом и льдом из глубоких шахт не напоишь пятьдесят человек на протяжении трех месяцев. Поэтому мы были привязаны к пастушьему кошу, воду к которому привозили водовозки за 20 километров. Дорогая вода! И расходовать на личные нужды разрешалось не больше литра в день. Когда же на яйлу ложился туман или начинался нудный осенний дождь и водовозки застревали в грязи на подъеме, наш лагерь садился на безводный паек.

И вдруг удивительная находка: колодец с водой! Около него лежит длинная проволока, к концу ее привязана тяжелая бутылка. Опускаем проволоку, набираем полную бутылку, поднимаем ее, пьем... и не верим себе. Действительно, вода... Посмотреть на этот феномен хотелось всем. По очереди спускаемся на 18 метров, составляем подробнейшие чертежи колодца и окружающих воронок, измеряем глубину воды, отбираем пробы на анализ. От нас, геологов, все ждут разъяснений. Но что мы можем сказать, кроме общих фраз! Вероятно, на дне колодца сперва скапливаются талые снеговые воды. А летом начинается конденсация. Колодец удерживает воду потому, что дно его забито утрамбованной глиной. Возможно, это сделали когдато пастухи; возможно, это естественный процесс. Наши ответы вызывают град новых вопросов. Чтобы ответить на них, приходится начинать издалека. В воздухе всегда есть некоторое количество влаги. Ее содержание определяют по абсолютной влажности воздуха упругости водяного пара, которая, как и давление воздуха, выражается в миллибарах или миллиметрах ртутного столба. Предельное количество влаги, которое может находиться в воздухе при данной температуре, называется упругостью насыщающего пара. На поверхности земли воздух почти всегда не насыщен влагой. Об этом свидетельствует его относительная влажность, то есть отношение упругости водяного пара в данный момент к упругости насыщающего воздух пара. В метеорологии принято считать воздух влажным, если его относительная влажность больше 80 процентов. А под землей она почти всегда равна 95100 процентам!

Содержание влаги в воздухе зависит от температуры. Если при плюс 30 градусах упругость насыщающего водяного пара равна 42,4 миллибара, то при 15 градусах она уменьшается до 17, а при нуле градусов до 6,1 миллибара. Что происходит, когда теплый, но не насыщенный влагой воздух попадает с поверхности в карстовую полость? Он охлаждается; водяной пар, содержащийся в нем, достигает состояния насыщения и конденсируется в виде капелек на стенах и сводах полостей. Процесс конденсации, или, как ее называли раньше, выпадения «подземной росы», имеет большое значение для питания подземных вод. В древнейшие времена вопросами конденсации занимались Платон, Аристотель, Фалес Милетский, Лукреций Кар. Раньше умели использовать «подземную росу» в практических целях. Об этом свидетельствуют остатки гончарных труб, найденные в конце прошлого века на склонах холмов, окружающих безводную Феодосию. Эти трубы складывались в целые дренажные системы, которые выводили не к источникам, а к простым конусовидным кучам щебня, представляющим собой не что иное, как древние конденсационные установки. Народная пословица говорит: «Роса не наполнит пруда». Но что служило источником водоснабжения древних крепостей Крыма: Неаполя Скифского, Эскикермена, Кошки? Может быть, древние жители Крыма, как все энтузиасты, действовали вопреки так называемому здравому смыслу и именно поэтому добивались желаемого?

Так или иначе, в современной гидрогеологической литературе по проблеме конденсации нет ничего, кроме догадок и расчетов, обычно показывающих, что конденсация в данных условиях невозможна. А источник на изолированном, окруженном со всех сторон обрывами известняковом останце Мангуп во Второй гряде Крымских гор действует! Журчит себе, поит туристов так же, как поил в XIIIXV веках жителей феодального княжества Феодоро, и не знает, что это невозможно по расчетам... В 1955-1956 годах геологи Т. И. Устинова и Л. Г. Резникова пытались выяснить условия образования конденсационной влаги в пещерах Караби и пришли к пессимистическому выводу, что конденсационная влага может обеспечить деятельность всего одного небольшого источника. Наши микроклиматические наблюдения в колодцах и шахтах Крыма имели конечной целью именно расчет количеств конденсирующейся влаги. Встреча с непонятным колодцем заставила ускорить обработку материалов, тем более что у нас появилось много добровольных заинтересованных помощников. Татьяна Ивановна Устинова исследовала микроклимат всего пяти пещер Караби: Терпи на верхнем плато, Маминой, Кильсе-Чех, Карани и Бузулук на нижнем. Но все эти пещеры, кроме Бузулука, где изза скоплений льда микроклиматические условия явно необычны, имели два важных недостатка: они находились у самой поверхности и были слишком велики.

Из теории процесса конденсации ясно, что количество влаги, образующейся в любой полости за сутки, зависит от объема и интенсивности воздухообмена в полости и разности абсолютной влажности на поверхности и под землей. Но чем больше полость и чем ближе она находится к поверхности, тем меньше интенсивность воздухообмена и градиенты влажности. Поэтому выводы Устиновой справедливы только для неглубоко залегающих пещер с интенсивностью воздухообмена до одного раза в сутки. Сейчас у нас гораздо больше сведений о микроклимате пещер и шахт Крыма. Мы знаем уже, что скорость воздухообмена в них колеблется от одного раза в пять дней (в пещерах со снегом и льдом на дне) до 157 раз в сутки (в узких трещинных шахтах вблизи отвесных обрывов). Если обработать все наши данные методами математической статистики, можно получить среднюю для всей Главной гряды Крымских гор интенсивность воздухообмена в карстовых полостях. Цифра выходит солидная: 14 раз в сутки возобновляется в них воздух. Вот почему под землей всегда дышится легко!

Наши топографические съемки дают все необходимые материалы для расчета объемов карстовых полостей. Разность абсолютной влажности на поверхности и под землей нам также известна. Остается решить последний вопрос: сколько же дней в году продолжается конденсация? Ясно, что приток водяных паров с поверхности в глубь массива возможен только в то время, когда абсолютная влажность атмосферного воздуха больше абсолютной влажности воздуха под землей. Первую величину получаем из климатических справочников, вторую рассчитываем по нашим данным. Таблицы, графики, опять таблицы... Вот и конечный результат: в колодцах и пещерах на плато конденсация происходит в среднем 44 дня в год, в шахтах 148 дней, в шахтах с горизонтальными ходами на дне 182 дня, в полостях со снегом 238 дней. И наблюдается она главным образом в теплое время года (с мая по октябрь).

Когда мы приступили к окончательным расчетам, вокруг нас у камеральной палатки стояла толпа: каждому хотелось поскорее узнать, что же питает водой источники Крыма, когда нет дождей. Последний раз звякает арифмометр. Мы грустно переглядываемся: во всех 700 с лишним карстовых колодцах, шахтах и пещерах Крыма общим объемом 905 000 кубических метров конденсируется 3201,6 кубометра влаги... Этого количества еле хватит, чтобы питать один источник с расходом 0,2 литра в секунду! Стоило собирать такую уйму материала, возиться с обработкой и для чего? Тривиальное решение... Повторили зады! сокрушался москвич Юра Колесников. И что я возился с этим ветродуем, в сердцах бросил Витя Бражкин. И эта невинная замена уважительного «психрометр» на небрежное «ветродуй» лучше всего говорила о посеянной в спелеологических сердцах смуте... Может быть, ошибка? с мольбой спрашивает Игорь Черныш. Мне тоже хочется, чтобы была ошибка... Пересчитываем еще раз. Нет, все верно. В чем же дело? В чем дело?

Мучительно и лихорадочно проверяются различные варианты. Постойте. Ведь мы сделали расчет исходя из объема только известных нам полостей. А кто сказал, что мы знаем их все? Тем более что многие из них, самые крупные по размерам, могут быть еще не вскрыты на поверхности! Но как определить объем еще неизвестных нам пещер? удивился Вадим. Ведь даже в заснятой полости это нелегкая задача...

Но в этомто одно из преимуществ спелеологии как комплексной науки: если исчерпаны возможности одного ее направления, можно использовать приемы и методы других! В Горном Крыму все источники на склонах карстовых массивов питаются исключительно атмосферными осадками. Их минерализация слагается из исходной минерализации дождевых и снеговых вод и количества солей, вымытых из горной породы. Сведения о годовом объеме стока основных источников Крыма есть в справочниках. Химический состав атмосферных осадков и средняя минерализация источников известны по работам нашего отдела. Остается арифметика!

Снова стучит арифмометр, бегает движок логарифмической линейки. Если принять, что закарстование Крымских гор продолжается примерно миллион лет, то созданные в них пустоты должны превышать по объему известные нам сегодня полости в 2500 раз. Величина конденсации, рассчитанная с учетом этих соображений, составила 7,1 процента от годовой нормы осадков! Позже, во время работ в Красной пещере, мы подтвердили этот расчет двумя другими, независимыми методами.

Семь и одна десятая процента! Много это или мало? В пересчете на год мало. Но если учесть, что конденсация происходит только в теплое время, когда осадки выпадают редко и большая часть их расходуется на испарение, не успевая добежать до поноров и трещин и попасть под землю, то много. Конденсационные воды образуются в глубине наших карстовых массивов как раз в то время, когда дождевые воды, питающие реки Крыма, почти полностью израсходованы. Сравнив все наши спелеологические данные с материалами Гидрометеорологической службы о расходах крымских рек, мы пришли к выводу, что почти весь их летний меженный сток это конденсационные воды. Это они заполняют летом озера Красной пещеры, брызжут струями водопада Джур-Джур, сбегают каскадами Желтой речки, выбиваются из сифона Аянской пещеры! И хотя мы еще не добрались до всех подземных рек, они есть! Мы увидели их за колонками собранных вместе со спелеологамиспортсменами цифр, примерно знаем их количество, свойства, температуру, химический состав.

Да здравствует конденсация! обрадованно крикнул Игорь Черныш, вылезая из камеральной палатки. Но его голос прозвучал глухо, и окончания слов словно растаяли в густом, насыщенном влагой воздухе. На Караби опять надвинулась плотная шапка тумана...