Ладога

ВОДА

Озеро - это своеобразная кладовая солнечной энергии. Безбрежные просторы Ладоги в течение года поглощают огромную массу тепла - 11*10^14 больших калорий. Часть тепла, как всякое нагретое тело, озеро излучает в атмосферу. Особенно велики его потери осенью, когда воздух холоднее воды. Много тепла расходуется и на испарение. Ведь для того чтобы превратить в пар слой воды в 300 миллиметров с огромной площади озера, требуется затратить немало энергии. И все же, несмотря на эти потери, в течение весны и лета в озере накапливается столько тепла, что им можно было бы нагреть всю массу воды до 7 - 8 градусов.

Особенно быстро пополняет озеро свои запасы тепла в мае, июне и июле. За это время Ладога поглощает более половины тепла, дарованного ей солнцем. Проникающая в толщу воды солнечная энергия приводит в движение водную массу озера. Даже в периоды штиля вода не стоит на месте, перемещаясь как по горизонтали, так и по вертикали. Это явление способствует перераспределению тепла в Ладоге. Сперва оно концентрируется в верхнем 3 - 4-метровом слое, где в основном и задерживается поток солнечных лучей.

Отсюда в результате перемешивания оно распространяется в глубь озера, постепенно обогащая все новые и новые слои. Остывание озера происходит в обратном порядке. Сперва охлаждаются верхние слои, постепенно очередь доходит до глубоких впадин.

Правда, это происходит не так уж быстро. Медленно нагреваясь, озеро неохотно расстается с поглощенным теплим. Только к концу зимы запасы его истощаются почти полностью.

Однако еще в начале декабря, когда уже устанавливаются морозные дни, средняя температура водной толщи Ладоги составляет 3, а на больших глубинах 4 - 6 градусов. Поскольку такой температурой обладает огромная масса воды, это представляет немалый запас тепла. Вероятно, со временем человек сможет использовать его для своих хозяйственных нужд. Пока только предлагается оригинальный проект переброски этих вод в Неву. О нем расскажем дальше, после того как станут ясны некоторые природные особенности озера.

От того, сколько тепла поглотит водная масса озера, как распределится оно в его толще и каковы окажутся потери, зависит температурный режим Ладоги. У озера свои сезоны, свои времена года. В середине марта Ладога еще подобна ледяной пустыне. И хотя половина тепла отражается от ее ослепительно-белой поверхности обратно в атмосферу, весна берет свое. Лед кое-где темнеет, трескается, появляются промоины и полыньи. Температура воды подо льдом в это время близка к 0, на глубине 30 метров она равна 0,2, 50 метров - 0,7, от 100 метров до дна - 2,7 градуса. Как только озеро сбросит ледяной покров, его водная толща начинает жадно поглощать тепло. В мае средняя температура воды по всей Ладоге всего лишь 2J5, а в июне уже 7,7 градуса. Особенно быстро теплеет вода в северных заливах и губах, защищенных от ветра гористыми залесенными берегами. Здесь в тихую погоду в июне температура воды возле берега может достигать 20 - 21 градуса, в то время как в прилегающих районах открытого озера она немного выше четырех.

Хорошо и довольно рано прогреваются и южные открытые мелководные губы. Температура воды на поверхности Волховской и Свирской губ достигает в июне 16 - 17 и даже 20 градусов. Однако такое явление может быть кратковременным. Стоит подуть южным ветрам, и эти. воды уйдут из заливов, а на их место поступят воды с больших глубин с низкой температурой.

В открытой Ладоге в это время условия довольно суровые. Там существует огромное «пятно» холодной воды с температурой ниже 3 - 4 градусов. В самом начале июня оно занимает более половины площади. озера, сокращаясь к июлю до одной пятой. Было замечено, что теплые воды прибрежий и студеные воды открытого озера подолгу не смешиваются между собой при любом направлении ветра. Не ускоряют этот процесс и течения. Оказалось, что весной на Ладоге возникает одно из интереснейших явлений в жизни больших водоемоз - так называемый термический бар, или сокращенно термобар.

Образуется термобар на границе двух водных масс, из которых одна имеет температуру выше, а другая ниже 4 градусов. В узкой зоне их контакта в результате смешивания вода приобретает температуру 4 градуса и, как обладающая наибольшей плотностью, погружается на дно, втягивая в этот процесс все новые и новые порции поверхностных вод. Этот нисходящий поток плотных вод и есть термобар. Достигнув дна, плотные воды медленно растекаются в противоположные стороны.

Термобар делит озеро на две области: теплоактивную, где нагревание и охлаждение идет более интенсивно, и теплоинертную, в которой эти процессы сильно замедлены. Теплоактивная область располагается вдоль побережья в зоне малых глубин, а теплоинертная занимает центральную глубоководную часть.

Первый, кто обратил внимание на явление термобара, был швейцарский ученый Франсуа Форель, известный исследователь Женевского озера в прошлом веке. Но случилось так, что о термобаре вскоре забыли. Упоминание о нем в научной литературе стало большой редкостью. И только тщательное исследование Ладоги, проведенное экспедицией АН СССР в 1957 - 1962 годах, позволило понять природу термобара и оценить его значение для многих сторон жизни водоема. По сути это было его второе открытие, сделанное сотрудником Института озероведения АН СССР А. Й. Тихомировым.

Термобар на Ладоге возникает ежегодно в конце апреля - первой половине мая. Появляется он на некотором расстоянии от берега по контуру озера, там, где проходят глубины 5 - 7 метров. О его местоположении дает знать пенистая полоса на поверхности озера, образующаяся от смешения вод. Сюда же подтягиваются машинное масло, сбрасываемое судами, плавающие мелкие предметы, сор.

Линия термобара хорошо видна не только с судов, но и с самолетов, летящих на небольшой высоте. О нем помогает судить состояние водной поверхности. По одну сторону термобара в открытом озере зеркальная гладь, по другую - заметна рябь, переходящая в волнение вблизи берега.

Чем теплее становится прибрежная вода, тем дальше в открытое озеро уходит термобар, сжимая свое кольцо. Стоит только верхнему слою воды внутри него нагреться выше 4 градусов, и термобар исчезает. Принято считать, что с этого момента наступает летний период в жизни озера. Обычно это случается в начале июля. После суровых зим с полным ледоставом исчезновение термобара запаздывает на одну-две недели.

В конце июля поверхностные слои озера уже бывают достаточно прогреты, а с глубины 20 - 25 метров и до дна чаша озера все еще заполнена плотными холодными водами. Такое состояние водной толщи называют прямой температурной стратификацией. Она господствует все лето.

По мере прогревания озера все больше тепла вбирает в себя верхняя 25-метровая водная толща. Это слой самой теплой воды. В тихую безветренную погоду даже в открытом озере температура на поверхности может достичь 24 градусов. Изредка до 20 градусов нагревается весь верхний 10 - 15-метровый и даже 20-метровый слой. Обычно же температура воды в нем 10 - 17 градусов. Чем глубже, тем холоднее становится вода. Эти переходы часто бывают довольно резкими. Иногда в слое воды толщиной 1 метр перепад температур может достигать 10 градусов. Слой скачка чаще всего наблюдается в открытом озере на глубине от 5 до 10 метров, реже он опускается на 20 - 23 метра.

В прибрежной зоне он обычно не образуется в силу хорошего перемешивания воды.

Самая теплая вода на Ладоге - в июле и августе: в среднем по озеру 14 - 16 градусов. Но вода в различных районах прогревается неодинаково. Теплее всего южные губы. Температура вдоль восточного побережья Ладоги на 4 - 5 градусов выше, чем у западного.

Оставшееся с весны «пятно» холодных вод постепенно сокращается, превращаясь в длинный язык, тянущийся от бухты Моторное на западном берегу в сторону Валаамского архипелага. Хотя за лето вода здесь успевает нагреться до 9 - 11 градусов, все же этот район остается самым холодным в озере. Он оказывает влияние и на температурный режим шхер. Особенно дают себя знать здесь северные ветры; они сгоняют теплую воду из заливов, на смену которой приходит холодная из открытого озера.

Осень наступает в конце августа, а с ней начинается и охлаждение Ладоги. Особенно много тепла теряется в ясные безоблачные ночи. Сентябрь - первый осенний месяц - не назовешь здесь «бархатным сезоном». Средняя температура воды на поверхности озера всего лишь 11,9 градуса, но зато на больших глубинах она выше, чем летом; только к осени сюда доходит тепло из верхних слоев. Осенние штормы, ускоряя перемешивание озерных вод, способствуют выравниванию температуры по всей толще. Этот период гомотермии длится всего несколько дней, а затем водная толща вновь расслаивается из-за охлаждения верхних слоев, устанавливается обратная термическая стратификация.

Раньше всего охлаждаются на Ладоге мелкие заливы, бухты, губы. Запас летнего тепла у них небольшой. Быстрее нагреваясь, они так же быстро остывают.

В конце октября - начале ноября, когда температура в прибрежных водах опускается ниже 4 градусов, появляется осенний термический бар. На этот раз, располагаясь вдоль берегов, он преграждает доступ уже более теплым водам открытого озера, способствуя раннему замерзанию мелководий. В то время как у берегов уже появился первый лед, температура воды за рубежом термобара еще около 6 градусов. На больших глубинах четырехградусная вода сохраняется и в зимнюю стужу, постепенно растрачивая свое тепло.

В конце октября на Ладоге уже заканчивается навигация. Гаснут огни маяков и створных знаков, снимаются буи и вехи. Но пройдет еще немало времени, прежде чем Ладога скроется подо льдом.

В конце ноября замерзают приладожские каналы. Затем приходит черед южных губ. Сперва у самого уреза воды возникает узкая полоска ледяного припая - забереги. За их кромкой одновременно появляется «сало» - тончайшие пластинки льда, придающие воде маслянистый блеск. Со временем они смерзаются, уплотняются и превращаются в «блинчатый лед», подобно кружевному узору затягивающий обширные районы.

В те зимы, когда наступление ледостава на Ладоге запаздывает, вблизи берегов на глубине 8 - 10 метров образуется донный лед, сверху похожий на снежные комья. Его появлению обычно предшествует морозная погода со штормом. В оттепели донный лед всплывает на поверхность, увлекая с собой мелкую гальку и песок. Порой он образует целые поля, называемые «шорохом» из-за характерного звука, производимого трущимися друг о друга кусками льда. Прибитые к берегу, они смерзаются с заберегами, способствуя их быстрому нарастанию. Ветер и волны долго взламывают береговой лед, забивают мелководья, образуя гряды торосов до 5 - 8 километров длиной и высотой в одно- двухэтажный дом. Схваченные морозом, они стоят всю зиму, прерывистым барьером оконтуривая глубоководный район озера. Чаще всего возникают торосы вдоль северных и западных берегов, подверженных в зимнее время южным и юго-восточным ветрам, пригоняющим огромную массу ледяных обломков из других районов.

При благоприятной погоде южный район Ладоги уже к середине декабря затягивается льдом. В суровую зиму 1941/42 года лед сковал Шлиссельбургскую губу раньше обычного. Это позволило уже 22 ноября отправить первую колонну грузовых машин по Дороге жизни. Ледяной покров, по которому проходила трасса, к концу зимы достигал небывалой для этих мест толщины - 110 сантиметров. Обычно у берегов толщина льда немного больше полуметра.

Одновременно с южными губами замерзают мелководья вдоль западного и восточного побережья. Сравнительно рано наступает ледостав в северных шхерах, чему способствует быстрое смыкание припая между островами. Только к концу зимы затягивается льдом глубоководный район.

Замечено, что если зима начинается с сильных декабрьских морозов, то уже в начале февраля вся Ладога скрывается подо льдом. В суровые зимы полный ледостав длится до 100 дней. Часто в середине озера сохраняется гигантская полынья, занимающая пятую часть его площади. Случается, что за 3 - 5 дней морозы скуют ее тонким прозрачным льдом. В середине озера лед обычно мало заснежен, пронизан сухими трещинами, толщина его около 30 сантиметров.

В теплые зимы кромка ледяного припая словно замирает у 20 - 30-метровой глубины. Отсюда начинается широкая, в несколько километров, полоса плавучего льда. Даже при полном ледоставе у бывшей границы припая сохраняются разводья шириной до 1 - 2 километров.

Ледовая обстановка на Ладоге во многом зависит от характера предшествующего лета. Когда оно жаркое, озеро вбирает много тепла и долго не замерзает. Ледостав охватывает только мелководные районы.

Говорят, что прежде, когда еще не существовало службы погоды, о замерзании Ладоги вдали от берега судили по течению в проруби. Если оно совпадало с направлением ветра, это означало, что в середине озера еще сохранилась открытая вода.

С приходом весны от солнечного тепла и ветра в ледяном покрове появляются промоины, полыньи, сквозные мокрые трещины. Он становится подвижным, раскалывается на огромные куски, которые дрейфуют по озеру, взламывая и разрушая береговой припай. Иногда под напором плавучего льда сдвигаются с места прибрежные валуны. На отмелях ледяные обломки подчас образуют целые горы - «рупасы», среди которых можно обнаружить и поднятые со дна камни. Еще в старые времена рыбаками было замечено, что самое губительное действие на ледяной покров оказывает подсеверный, или северо-западный, ветер. Он чаще других ветров сопровождает начало вскрытия Ладоги.

Первыми освобождаются от ледяного плена южные губы, очищаются восточные районы. Одновременно трескается и разрушается лед в середине озера. Шхеры вскрываются последними. В ранние весны уже в середине апреля Ладога бывает свободна ото льда. Обычно же это происходит в первой декаде мая, но может затянуться и до конца месяца.

Если бы ладожский лед не таял на месте, а сплавлялся по Неве, на это потребовалось бы два года. Из одной губы Петрокрепость он шел бы в течение всего лета. Оказалось, что в действительности в Неву попадает всего лишь около 2 процентов озерного льда. До начала ледохода из Ладоги сперва должна очиститься сама река. После этого разрушается лед в истоке Невы и вдоль Кошкинского фарватера, затем вскрывается юго-западная часть губы Петрокрепость, а за ней северный и юго-восточный районы губы от Бугровской бухты до поселка Кобоны. Тогда только сможет войти в Неву озерный лед, да и то при попутном северо-восточном ветре, приносящем в Ленинград к тому же еще и холодную погоду.

Влияние самой ледяной массы на температуру воздуха в Ленинграде ограничивается районом невских набережных. Ледоход обычно длится неделю, но может растянуться и на месяц, хотя отдельные льдины проходят всю Неву за сутки. Весенние заторы случаются редко, только при устойчивом сильном ветре, сгоняющем лед к истоку Невы с большой территории.

Гораздо больше неприятностей доставляют невские зажоры - скопления битого льда и шуги под ледяным покровом Невы. Они возникают почти ежегодно в начале зимы, когда на Неве кое-где уже появляется тонкий ледяной покров, и подобно плотине перегораживают ее русло. Более всего подвержен зажорам участок Невы от Охтинского моста до устья реки Ижоры. Длина зажора может достигать 16 километров, а вес скопившегося льда доходит порой до 20 - 25 миллионов тонн. Уровень воды в Неве при зажорах поднимается на 1,5 - 2 метра, вызывая наводнения в некоторых районах Ленинграда и поселках, расположенных по берегам Невы. Одним из самых катастрофических за последние 80 лет был зажор в зиму 1962/63 года, когда вода в реке поднялась на 3 метра. В некоторых районах залило склады, магазины, нижние этажи домов. Пришлось эвакуировать часть населения в поселках Усть-Ижора и Усть-Славянка. в городе Колпине.

Большую опасность представляет зажор во время подвижки, когда ледяная масса отрывается от берега и резкими толчками продвигается вниз по реке.

В ту же зиму такой подвижкой сорвало плавучую систему из 20 понтонов и крана, находившуюся в районе строительства моста Александра Невского. Потеряв управление, она вместе с людьми пошла по течению среди обломков льда и торосов. Верхушка крана ударилась об Охтинский мост, прорубив перила. Рабочие были спасены прибывшей на место происшествия пожарной частью. Льдом сорвало и отнесло на 10 километров в Финский залив буксиры, стоявшие на приколе.

Изучение термического режима Ладоги натолкнуло на мысль о возможности использования тепла, накапливаемого озером, для борьбы с этим стихийным бедствием.

Дело в том, что в образовании зажора участвует не столько поверхностный лед, обломки которого, попадая под ледяной покров, забивают русло, сколько внутриводный лед. Природа его до конца еще не изучена. На протяжении нескольких десятков лет многие ученые спорили о причинах образования внутриводного льда. Было замечено, что достаточно воде достичь температуры на несколько десятых и даже сотых градуса ниже 0, как начинается образование в ее толще мельчайших кристалликов льда. Разрастаясь, они соединяются в большие рыхлые комья, которые или прикрепляются ко дну реки - это донный лед, или всплывают на поверхность - тогда это шуга. Очагами внутриводного льда служат полыньи на порожистых участках, способствующие переохлаждению воды.

Условия для возникновения зажора создаются чаще всего в декабре, когда морозные дни неоднократно сменяются оттепелями, сопровождающимися ледоходом из Ладоги, частичным разрушением ледяного покрова самой Невы и образованием полыней. Если бы удалось оттянуть наступление ледостава на Неве до конца декабря, вероятность зажоров уменьшилась бы. Устойчивые январские морозы быстро сковали бы реку и затянули полыньи. Причина зажоров исчезла бы сама собой.

Вопрос о борьбе с зажорами вставал еще в начале XX века. По проекту, предложенному инженером В. В. Владимировым в 1904 году, предполагалось строительство в Шлиссельбургской губе (ныне губа Петрокрепость) оградительных ряжей, которые не пускали бы ладожский лед в Неву. Сейчас уже очевидно, что это не дало бы положительных результатов, так как не ликвидировало бы основную причину образования зажора - переохлаждения воды в Неве и образования внутриводного льда.

Оригинальное решение этого вопроса было предложено исследователем температурного режима Ладоги А. И. Тихомировым. Чтобы удлинить безледный период на Неве, предлагал ученый, надо в конце осени направить в реку теплую воду. Большие запасы такой воды с температурой 5 - 6 градусов находятся в центральном районе Ладожского озера, ограниченном термобаром. Достаточно было бы сотой части этой кладовой тепла, чтобы продлить навигацию на Неве на один месяц. Осуществить переброску теплых вод Ладога можно, только искусственно перенеся исток Невы в новое место, на большие глубины, ближе к зоне термобара. Нужна гигантская «труба», засасывающая теплые ладожские воды и направляющая их в Неву. Несомненно, что строительство такой «трубы» связано с огромными трудностями даже чисто технического порядка, ведь расстояние от истока Невы до границы термобара измеряется 25 - 30 километрами. А. И. Тихомиров предложил в качестве «трубы» для переброски теплых вод частично использовать обводные судоходные каналы, протянувшиеся вдоль южного берега Ладоги. Достаточно только сделать от них отвод на том участке, где термобар ближе всего подходит к берегу, а дальше проложить подводный коридор, врезающийся в толщу более теплых вод. Искусственное обогревание Невы помогло бы улучшить ледовые условия Ленинградского морского порта. Строительство такого сооружения явилось бы еще одним интересным опытом, позволяющим поставить природу на службу человеку.

Издревле на Руси повелось величать Ладогу морем. Суровы ее безбрежные просторы. В штиль озеро словно замирает, как в зеркале отражаются в нем легкие облака. Полоска островов на горизонте кажется обманчиво близкой. Но вот налетел ветер и погнал по озеру огромные валы, обрушивая их на скалистый берег.

Трудно приходилось в старину утлым суденышкам, застигнутым штормом в открытом озере, противостоять разбушевавшейся стихии. Много судов погибало, так и не достигнув берега.

«Озеро бурно и наполнено каменьями» - метко заметил известный исследователь Ладоги прошлого столетия А. П. Андреев. В то время плавание в ладожских водах считалось предприятием рискованным, случалось, что страховые общества отказывались страховать идущие по ней груженые суда. Порой даже в небольшую волну команды не решались выходить в открытое озеро.

Причина сурового нрава Ладоги кроется в особенностях формы ее котловины, расположении глубин, очертаниях берегов. Из-за резкого перелома дна озера на границе больших и малых глубин сильно меняется характер волн при переходе из северной половины озера в южную. Стоит волне оказаться в мелководном районе, как она принимает другой вид, становясь короткой и крутой, с опрокидывающимся гребнем. Возникает целая система конусообразных волн, которые словно толкутся на месте. Недаром это явление получило название толчеи. Толчея может возникнуть и при быстрой смене ветров, заставляющих волны резко менять свой курс, и при отражении их от скалистого приглубого берега. Похожее можно наблюдать и вблизи портовых сооружений. Качка на такой волне особенно опасна для небольших судов и лодок из-за сильных толчков, которые им приходится порой испытывать. Известен случай, когда на исследовательском судне, работавшем в южной части озера при волне меньше метра, от удара сорвало с петель дверцы стенного шкафа, а вылетевшая из него посуда разбилась вдребезги.

Есть еще одна особенность волнения на Ладоге. Если присмотреться с берега, можно заметить, что во время шторма после 4 - 5 высоких и длинных волн на смену им идет такая же группа более низких и коротких волн. Подобное волнение воспринимается судном как ухабистая дорога и вызывает сильную бортовую качку.

Когда изучили особенности волнения на Ладоге, оказалось, что условия плавания по ней и в самом деле близки к морским. Самая высокая волна, которую удалось измерить на Ладоге при ветре 18 метров в секунду, достигала 6 метров. По теоретическим расчетам волна может быть и выше. В открытом озеро яри ветрах 25 - 30 метров в секунду гребень волны может подняться на 7,5 метра, хотя вероятность такого случая очень мала.

Самое сильное волнение на Ладоге вызывают ветры южного и северного направлений, отличающиеся частой повторяемостью и большими скоростями. Во время шторма в центральном районе озера высота волны доходит до 3,5 метра, а вблизи Валаамского архипелага отдельные волны вздымаются на 4,5 метра. В юго-восточной части озера трехметровые волны бывают значительно реже, но здесь нет-нет да и набежит вал в 4,5 метра высотой. В этом районе озера сильное волнение вызывают северные и северо-западные ветры, особенно частые в весеннее время.

Штормовая погода на Ладоге обычно устанавливается ненадолго. Наиболее часты штормы продолжительностью 2, 6 и 48 часов, но известны случаи, когда шторм не прекращался по 5 - 8 суток. В это время над озером бушевали ветры со скоростью 18 - 24 метра в секунду.

При умеренных ветрах волнение значительно слабее. Обычно высота волн не превышает 1,5 метра. Наиболее спокойны южные губы. Здесь волна достигает 2,5 метра только при очень сильных ветрах. Обычно она не более 1,5 метра вблизи входа в губы и 1 метр вдоль его побережий. Сказывается мелководность губ, защищенность их от господствующих ветров, да к тому же мели и валуны на подступах к губе разбивают и гасят волну. Только в Волховской губе, открытой северным ветрам, волнение бывает сильнее.

Из-за большой протяженности Ладоги отдельные районы нередко оказываются в разных погодных условиях. Вот почему на озере могут быть одновременно и штиль, и зыбь, и довольно сильное волнение.

Тому, кто решится отправиться по воде из Петрокрепости в Приозерск, следует особенно опасаться юго-восточного ветра. Он, пожалуй, наиболее коварен. Дело в том, что при этом ветре, даже со скоростью 15 метров в секунду, высота волны около Петрокрепости может оказаться небольшой - там она будет около полуметра. Дальше по трассе она начнет быстро возрастать. У мыса Морьин Нос волна поднимется уже на 2,5 метра, а около Приозерска могут встретиться валы высотой до 4,5 метра.

Самый тихий месяц на Ладоге - июль. Большую часть времени над озером стоит штиль, а если и разыграется шторм, то не более чем на 18 - 20 часов. Штилевая погода часто бывает и в сентябре, хотя отдельные штормы могут быть довольно продолжительными.

Долгое время о течениях на Ладоге знали мало. Первыми, кто обратил на них внимание, были рыбаки, с давних пор промышлявшие в районе Волховской губы. Они заметили, что от впадения Волхова, Сяси и Свири возникают течения, которые распространяются на много километров от берега, постепенно теряясь в открытом озере. Умение ориентироваться среди этих течений помогало им в выборе лучших мест для рыбной ловли.

Почти 100 лет назад известный исследователь Ладоги А. П. Андреев обнаружил, что волховские, сясьские и свирские воды, выйдя из губ, направляются на север, к острову Мантсинсари. От него они поворачивают к западу, пройдя несколько южнее Валаамского архипелага, и теряются где-то на середине Ладоги, смешавшись с озерной водой. Продолжением этой циркуляции служит течение вдоль западного берега от впадения Вуоксы, воды которой устремляются к югу, к бухте Петрокрепость. Позже оказалось, что такое круговое стоковое течение возможно только при устойчивых сильных ветрах, что случается довольно редко.

Самые распространенные течения в открытой Ладоге - плотностные. Как показывает название, они возникают из-за различной плотности воды, вызванной неодинаковым прогреванием глубоководных и мелководных частей озера. Раньше всего прогреваются южные мелководья и большие участки вдоль западного и восточного побережья. Отсюда теплые воды, имеющие меньшую плотность, устремляются к центру озера. Под влиянием суточного вращения Земли они отклоняются вправо от своего первоначального пути, создавая круговое течение, направленное против часовой стрелки. Оно идет с севера на юг вдоль западного берега, а затем поворачивает на юго-восток, разливаясь широким потоком, проходит вдоль восточного берега и пропадает у острова Мантсинсари. По мере прогревания шхерного района возникает течение в глубоководной части озера. Вокруг островов и банок весной существуют небольшие самостоятельные циркуляции. Наиболее сильные плотностные течения приходятся на лето. Вдоль восточного и западного берегов их скорость достигает 32 сантиметра в секунду, в середине озера она меньше - 4 - 5 сантиметров в секунду. Плотностные течения распространяются до глубины 50 - 75 метров, постепенно затухая. Осенью, когда температура воды по всему озеру выравнивается, плотностные течения ослабевают до 2 - 3 сантиметров в секунду.

Наряду с плотностными на Ладоге одновременно существуют ветровые, или дрейфовые, течения. Весной и летом из-за непостоянства ветров они развиты слабо. Их роль в процессах перемешивания вод возрастает осенью, когда устойчивые сильные ветры приводят в движение большую толщу воды. Особенно сильные течения возникают от южных и юго-западных ветров. При них вблизи берегов вода может течь со скоростью около 40 сантиметров в секунду.

В прибрежных частях озера, в заливах и губах, ветровые течения распространяются на весь безледный период, вызывая частые сгоны и нагоны вод. Под действием южных и юго-западных ветров возникают течения из Свирской и Волховской губ в открытое озеро. Они охватывают верхний слой воды толщиной 10 метров и продвигаются со скоростью до 30 сантиметров

в секунду. Одновременно появляется противотечение у дна, направленное из озера в губы.

В губе Петрокрепость при этих ветрах сгонное течение проникает до глубины 5 - 6 метров, что способствует подтоку озерных вод в нижних слоях. Северные и северо-восточные ветры приводят в движение всю толщу воды в губе, направляя ее в юго-западный угол, к истоку Невы.

В шхерной части Ладоги при ветрах восточных румбов вода из открытого озера устремляется в узкие глубокие заливы. В них с глубины 50 метров возникает обратный поток, направленный в озеро. Западные ветры, напротив, сгоняют теплую воду из заливов, вызывая холодное течение из глубин озера. Эти сгонные и нагонные течения служат единственным способом водообмена заливов с открытой Ладогой.

Немаловажен вопрос о колебаниях уровня воды в Ладоге. Озеро чутко реагирует и на изменения климата, и на малейшие сдвиги в балансе притока и стока воды, и даже на капризы погоды. Особенно чувствительно озеро к приходу весны. Первые признаки половодья появляются в апреле - мае. Вода начинает прибывать по мере того, как сходит снег на огромном пространстве ладожского бассейна. К июню уровень поднимается в среднем на 32 сантиметра.

В июле уже заметно сокращается поступление талых вод, в то время как сток Невы возрастает. С этого времени вода в Ладоге постепенно идет на убыль. Падение уровня на 37 сантиметров, зарегистрированное в июне 1952 года, считается исключительным явлением. В январе, когда приток в озеро и сток из него взаимно уравновесятся, горизонт воды займет самое низкое в году положение. Все подъемы и спады уровня, связанные с изменением запаса воды в Ладоге, происходят плавно: сказываются огромные размеры озера. Чтобы поднять уровень в нем на 1 метр, потребовалось бы дополнительно к годовому притоку 18 кубических километров воды. Накопить столько воды Ладога может только после длительного преобладания притока над стоком, а это случается не так уж часто. Высокое положение уровня на Ладоге возможно только после 2 - 3 многоводных лет. Низкое же, напротив, наступает спустя 3 - 4 маловодных года.

Малые колебания уровня Ладоги связаны и с особенностями сброса вод в Неву. Очевидно, что чем выше горизонт воды в озере, тем больше ее вытекает. Однако эта связь проявляется гораздо сложнее, чем кажется на первый взгляд. Большая роль в ней отводится размерам притока и начальному положению уровня.

Обнаружено, что при абсолютной отметке горизонта воды к началу половодья 3,7 метра от притока, равного 15 кубическим километрам в месяц, уровень воды в озере поднимется на 55 сантиметров, а при отметке 5,6 метра - только на 14 сантиметров. Более того, если в озеро будет поступать не 15, а 10 кубических километров воды, то при первой отметке уровень повысится к концу месяца на 27 сантиметров, а при втором положении далее упадет на 11 сантиметров. В этой сложной взаимосвязи Ладоги и Невы лежит ключ к объяснению многих особенностей режима озера и реки.

Подъемы и спады воды на Ладоге, повторяющиеся от сезона к сезону, не исчерпывают всех особенностей этого режима. Бывает так, что с изменением общей увлажненности климата приток речных вод в озеро с каждым годом становится все больше или, наоборот, сокращается. В старину существовало поверье, что уровень на Ладоге 7 лет растет и 7 лет падает.

Падение уровня вселяло страх и объяснялось вмешательством сверхъестественных сил. Среди местных жителей ходило немало легенд.

Наступление маловодных лет нередко сопровождалось стихийными бедствиями. Особенно страдал от этого Петербург, экономика которого была тесно связана с судоходством. Сильное обмеление приладожских каналов и истока Невы затрудняло плавание, подвоз необходимых товаров сокращался, продукты дорожали, что в первую очередь сказывалось на положении низших сословий горожан и бедноты. Во время сильного падения уровня в 1897 и 1898 годах глубина на отдельных участках Кошкинского рейда едва достигала полутора метров. Встали пассажирские суда, не могли курсировать даже мелкосидящие галиоты, ялы и шхуны. Эти события послужили толчком к началу работ по углублению Кошкинского фарватера, доведенного до 4,5 метра.

В маловодные годы обнажаются прибрежные районы, служащие местами нереста многих промысловых рыб, резко сокращаются уловы. Еще в XVIII веке пытались найти объяснение наступлению маловодных периодов в жизни Ладоги. Одни ученые считали, что «падение воды» происходит в результате опускания дна озера, другие предполагали, что вода из Ладоги уходит в море по якобы существующим подземным каналам.

Академик Леонард Эйлер, блестящий математик, физик и астроном, пришел к выводу, что наступление маловодных периодов вызывается сокращением притока речных вод и увеличением испарения, о чем он и доложил на заседании Российской Академии наук в 1766 году. Эйлер первым связал режим Ладоги с климатическими факторами, но он недооценил роль Невы, считая ее сток постоянным. Только в середине прошлого столетия по почину А. П. Андреева была начаты систематические наблюдения над уровнем Ладоги. Посетив в 1859 году остров Валаам, он привлек к этому делу обитателей монастыря. Водомерная рейка, сохранившаяся по сей день, была выбита прямо на скалистом берегу Монастырской бухты. Андреев лично обучил монахов несложным измерениям.

Сейчас наблюдения за режимом уровня Ладоги проводятся в семи пунктах, охватывающих различные районы озера. Собранные более чем за 100 лет сведения позволили разобраться в особенностях его колебаний от года к году и за отдельные сезоны. Стало очевидным, что народное поверье о семи годах, хотя и не совпало с действительной продолжительностью маловодных и многоводных периодов на Ладоге, но зато отразило их основную особенность - периодичность. Оказалось, что за последние 100 лет Ладога пережила 10 многоводных и маловодных периодов, каждый продолжительностью от 5 до 15 лет. Разница между наивысшим и наинизшим положением уровня за это время составила 312 сантиметров.

Самый близкий к нам по времени маловодный период был в 1932 - 1940 годах, когда из-за частых вторжений восточных воздушных масс в бассейне Ладоги подолгу стояла теплая и сухая погода. Обмелели многие реки, приток воды заметно сократился и в 1940 году достиг минимума. В этот год на озере было отмечено самое низкое половодье: талых вод, пришедших с бассейна, оказалось в 2,5 раза меньше обычного. В мае уровень в озере поднялся всего на 23 сантиметра, а затем вода пошла на убыль. Средний годовой уровень был на 1 метр ниже нормы.

После 1940 года на Ладоге наступил более влажный период, вызванный частыми вторжениями атлантических воздушных масс с умеренной температурой и обильными осадками. Средний годовой уровень становится выше, достигнув максимального значения к 1958 году. Весна этого года оказалась настолько полноводной, что уровень Ладоги в мае подскочил на 1,4 метра выше среднего. Многие низкие места вблизи озера были подтоплены, кое-где пострадали прибрежные постройки. При этом, однако, увеличился сброс воды через Неву, что повлекло за собой резкое снижение уровня в озере. Все, что накопилось в нем за апрель и май, уже в течение июня ушло в Финский залив.

Как ни были многоводны 1958 и 1966 годы, они не превзошли 1924 год с его катастрофическим половодьем после исключительно снежной зимы. В эту весну затопило многие прибрежные селения, сенокосные угодья и поля, на время вышли из строя приладожские каналы. На юге Ладога вышла из берегов, разлившись на 3 километра. В шхерной части озера скрылись под водой многие острова, осталась видна только крона деревьев. Подобные явления исключительно редки. Они повторяются 2 - 3 раза в столетие. Однако ущерб народному хозяйству может быть причинен и при меньших подъемах и спадах уровня. Избежать его помогает заблаговременный прогноз притока воды в озеро и принятие необходимых мер.

Колебания уровня в Ладоге не всегда бывают связаны с изменением запаса воды. Нередко они происходят от перекоса поверхности озера, вызванного рядом причин. Наиболее часто это бывает от сильных ветров, которые сгоняют воду от одного берега озера и нагоняют его к противоположному, вызывая заметные подъемы и спады уровня. Особенно подвержены нагонам южные мелководные губы. Здесь даже слабые ветры могут поднять воду на 8 - 10 сантиметров. При сильных продолжительных ветрах нагон достигает 90 сантиметров. Правда, такие явления бывают исключительно редко, поскольку ладожские ветры не отличаются постоянством.

В памяти старожилов запечатлелся небывалый нагон, происшедший летом 1929 года. В ночь с 5 на 6 июля над озером разыгрался шторм, сопровождавшийся ураганным ветром. За несколько часов уровень воды у деревни Сторожно, близ устья Свири, поднялся до полутора метров. Огромные валы накатывались на берег, ломая деревья и сдвигая прибрежные камни «во много пудов весом». Еще долгое время вдоль берега на большом расстоянии от уреза воды лежали бревна, обломки деревьев и пучки водных растений, выброшенные волной во время шторма.

Сгоны воды обычно выражены слабее. Однако в истории Ладоги известен исключительный случай, описанный в старинной рукописи «Явление во граде Орешке», относящейся к 1594 году. Если верить ее автору, во время бури ветром согнало воду с отмели в истоке Невы, так что реку можно было перейти вброд, а излив из Ладоги на время почти прекратился.

В наши дни подобная буря не вызвала бы прежнего эффекта. Со времени прорытия Кошкинского фарватера в 1902 - 1908 годах исток Невы стал глубже. К тому же, чтобы вызвать резкое обмеление Невы во время сгона воды в южной части губы Петрокрепость, необходимо низкое положение уровня в Ладоге, такое, как в маловодном 1940 году, что бывает раз в 100 лет.

Помимо стонов и нагонов на Ладоге существует еще один вид колебания уровня, также не связанный с изменением объема воды в озере. Подъемы и спады воды могут быть вызваны причинами, действующими короткое время: сильным ветром, резким изменением давления, обильными осадками в каком-нибудь одном районе озера. Действие их аналогично толчку, от которого приходит в колебательное движение вода в сосуде.

На озере подобные колебания водной массы называют стоячей волной, или сейшей, - термин, введенный швейцарским ученым Форелем. Явление сейши хорошо наблюдать в тихую погоду, при зеркальной поверхности озера. По смоченной кайме на прибрежных камнях можно определить, что уровень воды поднимался, а затем падал. Такие колебания происходят через строго определенное время: от 10 минут до 5 часов 40 минут. Подъемы и спады уровня воды при сейшах невелики, всего несколько сантиметров. Со временем в результате трения о берег колебание водной массы затихает, и поверхность озера принимает горизонтальное положение.

Оказалось, что даже в состоянии полного покоя поверхность Ладоги не бывает идеально гладкой. Весной талые речные воды, имеющие меньшую плотность, первое время не смешиваются с озерными, а скапливаются в районе впадения, образуя своеобразную припухлость на поверхности озера. Вот почему горизонт зоды вблизи устьев Вуоксы, Свири и Волхова на 30 - 50 сантиметров выше, чем в других районах озера. У истока Невы наблюдается, напротив, наклон поверхности, вызванный оттоком из озера. В этом районе Ладоги уровень на 50 - 60 сантиметров ниже, чем в то же время на восточном берегу озера или даже вблизи поселка Назия.

Ладожская вода по составу растворенных в ней солей почти не отличается от природной воды любого водоема или реки. Особенность ее заключается в том, что они содержатся в ней в ничтожно малых количествах - 56 миллиграммов в литре, почти в 2 раза меньше, чем в Байкале, в 3 раза меньше, чем в Чудском озере, и почти в 10 раз меньше, чем в Севане. Подобное содержание растворенных солей в 18 раз меньше количества, ощущаемого на вкус. Не зря Ладога стоит в ряду наиболее пресных озер мира.

Низкая минерализация ладожской воды объясняется многими причинами. Прежде всего сказывается расположение озера в сильно увлажненной зоне. Дождевые и талые воды не одну тысячу лет промывали почвы и грунты в его бассейне, что заметно обеднило химический состав речных вод. Особенно бедны солями северные притоки, бассейны которых сложены преимущественно кристаллическими, трудно размываемыми породами или изобилуют озерами, играющими роль естественных отстойников. Южные притоки, особенно Волхов и Сясь, встречающие на своем пути легко размываемые породы, приносят больше солей. Поступление минеральных веществ происходит в течение года - больше весной, меньше в зимний период. Часть их уносится Невой, но больше остается в озере.

Благодаря огромной массе еоды запас солей в Ладоге выражается довольно внушительной цифрой - 51 миллион тонн.

Ладожская вода по своим химическим свойствам относится к гидрокарбонатному классу. Малое содержание солей кальция и магния делает ее исключительно мягкой. В ничтожно малых количествах в ней встречаются никель, алюминий, марганец. Очень важно для жизни в озере присутствие в воде фосфора, кремния, различных форм азота, идущих на питание и строение микроорганизмов. Достоинством вод является и довольно высокое содержание кислорода. Он слабо расходуется здесь на процессы разложения отмерших организмов, замедленные в условиях холодной воды.

Помимо растворенных веществ в Ладогу вместе с речными водами поступают взвешенные частицы песка, глины, мельчайшие остатки организмов и растений. Постепенно оседая, они ежегодно наращивают слой ила на дне на 0,1 миллиметра - толщину листа газетной бумаги.

Низкое содержание растворенных и взвешенных веществ делает воду Ладоги довольно прозрачной. Особенно велика прозрачность в районе, расположенном к западу от Валаамского архипелага. Белый диск Сек-ки, которым с давних пор пользовались для определения прозрачности, перестает быть виден здесь лишь на глубине более 10 метров. Это не означает вовсе, что ниже вода становится мутнее. Современные методы исследования качества воды дают возможность оценить прозрачность в любом слое. С их помощью удалось обнаружить, что самые прозрачные воды Ладоги погружены на глубину гораздо ниже 10 метров. Они заполняют центральную часть чаши озера, там, где разместились глубокие впадины. Только у самого дна прозрачность этих вод падает из-за взмучивания озерного ила. К берегам прозрачность уменьшается до 1 - 2 метров. Сказывается влияние речных вод, несущих немало взвешенных веществ, особенно в период половодья. Самая мутная вода в Волховской губе, прозрачность ее 0,5 - 1 метр. Зато вдоль западного побережья озера при сгонных ветрах могут подняться холодные и прозрачные глубинные воды, и тогда становятся хорошо видны даже песчинки на дне через слой воды в 5 - 6 метров.

Цвет ладожской воды желтоватый, принимающий иногда то зеленоватый, то голубоватый оттенок. Однако это чисто физический показатель. В действительности небо, облака, пестрота берегов накладывают на озеро свои краски, поражающие разнообразием цветов и оттенков.

По своим природным качествам ладожская вода пригодна для использования в различных отраслях промышленности, хозяйства и в быту. Давно уже оценили вкусовые достоинства и мягкость ладожской воды ленинградцы. Хотя источником водоснабжения города служит Нева, ее вода мало чем отличается от озерной. Притоки, которые принимает река на пути к Ленинграду, не оказывают влияния на ее химический состав.