Водопад — это любая точка в реке или ручье , где вода течет по вертикальному спуску или серии крутых спусков. Водопады также возникают там, где талая вода падает с края айсберга или шельфового ледника .
Водопады могут образовываться несколькими способами, но наиболее распространенный метод образования заключается в том, что река течет по верхнему слою устойчивой коренной породы, прежде чем упасть на более мягкую породу, которая быстрее разрушается , что приводит к все более высокому падению. Водопады изучались на предмет их воздействия на виды, живущие в них и вокруг них.
У людей были особые отношения с водопадами с доисторических времен, они путешествовали, чтобы увидеть их, исследовали и давали им названия. Они могут представлять собой грозные препятствия для навигации по рекам. Водопады являются религиозными объектами во многих культурах. С XVIII века они получили повышенное внимание как туристические направления, источники гидроэнергии и — особенно с середины XX века — как предметы исследований.
Водопад обычно определяется как точка в реке, где вода течет по крутому падению, близкому к вертикали или прямому. В 2000 году Мабин указал, что «горизонтальное расстояние между положениями края и водоема должно быть не более 25% от высоты водопада». Существуют различные типы и методы классификации водопадов. [1] Некоторые ученые включили пороги в качестве подраздела. [2] Что на самом деле представляет собой водопад, продолжает обсуждаться. [3]
Водопады иногда взаимозаменяемо называют «каскадами» и «катарактами», хотя некоторые источники определяют катаракту как более крупный и мощный водопад [1] [4] [5], а каскад — как меньший по размеру. [6] Водопад — это тип ручья, образованного у подножия водопада. [7] Водопад также может называться «фосс» или «форс». [8] [9]
Водопады обычно образуются в верхнем течении реки, где озера впадают в долины крутых гор. [10]
Река иногда течет по большой ступеньке в скалах, которая могла быть образована линией разлома . Водопады могут возникать вдоль края ледниковой впадины , где ручей или река, впадающие в ледник, продолжают течь в долину после того, как ледник отступил или растаял. Большие водопады в долине Йосемити являются примерами этого явления, которое называется висячей долиной . Другая причина, по которой могут образовываться висячие долины, — это место слияния двух рек, одна из которых течет быстрее другой. [10]
Когда теплая и холодная вода встречаются в ущелье океана, могут образоваться большие подводные водопады, поскольку холодная вода устремляется ко дну. [11]
Модель формирования водопада с помощью капрока [12] гласит, что река течет по устойчивой коренной породе , эрозия происходит медленно и в основном обусловлена воздействием водного осадка на скалу, в то время как ниже по течению эрозия происходит быстрее. [10] [13] Поскольку скорость течения воды увеличивается на краю водопада, оно может вырывать материал из русла реки, если оно разломано или иным образом более подвержено эрозии. Гидравлические струи и гидравлические прыжки у подножия водопада могут генерировать большие силы для эрозии русла, [14] особенно когда силы усиливаются водным осадком. Подковообразные водопады фокусируют эрозию в центральной точке, также усиливая изменение русла реки под водопадом. [15]
Процесс, известный как «выбоина», включает в себя локальную эрозию потенциально глубокой ямы в коренной породе из-за турбулентных водоворотов, вращающих камни по дну, высверливая его. Песок и камни, переносимые водотоком, таким образом, увеличивают способность к эрозии. [10] Это заставляет водопад глубже врезаться в ложе и отступать вверх по течению. Часто со временем водопад отступает обратно, образуя каньон или ущелье ниже по течению, отступая вверх по течению, и он глубже врезается в хребет над ним. [16] Скорость отступления водопада может достигать полутора метров в год. [10]
Часто, слой породы сразу под более устойчивым шельфом будет более мягкого типа, что означает, что подрезка из-за брызг будет происходить здесь, образуя неглубокую пещерообразную формацию, известную как каменное укрытие под и за водопадом. В конце концов, выходящая на поверхность , более устойчивая покрывающая порода обрушится под давлением, добавив блоки породы к основанию водопада. Эти блоки породы затем разбиваются на более мелкие валуны истиранием, когда они сталкиваются друг с другом, и они также размывают основание водопада путем истирания , создавая глубокий водоем в ущелье ниже по течению. [17]
Ручьи могут становиться шире и мельче прямо над водопадами из-за течения по скальному уступу, и обычно есть глубокая область прямо под водопадом из-за кинетической энергии воды, ударяющейся о дно. Однако исследование систематики водопадов сообщило, что водопады могут быть шире или уже над или под водопадом, поэтому почти все возможно при правильной геологической и гидрологической обстановке. [18] [ оригинальное исследование? ] Водопады обычно образуются в каменистой местности из-за эрозии. После длительного периода полного формирования вода, падающая с уступа, отступит, образуя горизонтальную яму, параллельную стене водопада. В конце концов, по мере того, как яма становится глубже, водопад обрушивается, и его заменяет круто наклонный участок русла реки. [10] В дополнение к постепенным процессам, таким как эрозия, движение земли, вызванное землетрясениями , оползнями или вулканами, может привести к образованию водопадов. [17]
Водопады являются важным фактором в определении распределения проточных организмов, таких как рыбы и водные беспозвоночные, поскольку они могут ограничивать распространение вдоль ручьев. Наличие или отсутствие определенных видов может иметь каскадные экологические эффекты и, таким образом, вызывать различия в трофических режимах выше и ниже водопадов. Некоторые водные растения и насекомые также специализируются в среде самого водопада. [19] [20] Исследование водопадов Агбоким , проведенное в 2012 году, показало, что они содержат биоразнообразие в гораздо большей степени, чем считалось ранее. [21]
Водопады также влияют на наземные виды. Они создают небольшой микроклимат в непосредственной близости, характеризующийся более низкими температурами и более высокой влажностью, чем окружающий регион, что может поддерживать разнообразные сообщества мхов и печеночников . Виды этих растений могут иметь разобщенные популяции в зонах водопадов, далеких от их основного ареала. [22]
Водопады служат укрытием для гнездования нескольких видов птиц, таких как черный стриж и белогорлая оляпка . Эти виды предпочитают гнездиться в пространстве за падающей водой, что, как полагают, является стратегией, позволяющей избежать хищников. [23]
Некоторые водопады также отличаются тем, что они не текут непрерывно. Эфемерные водопады текут только после дождя или значительного таяния снега. [27] [28] [29] Водопады также можно найти под землей [30] и в океанах. [11]
Географ Эндрю Гуди написал в 2020 году, что водопады получили «удивительно ограниченное исследование». [31] Александр фон Гумбольдт писал о них в 1820-х годах. [32] Не существует названия для конкретной области исследования водопадов, и в опубликованной литературе они описываются как «разрозненные», [33] хотя популярно описывать изучение водопадов как «водопадологию». [34] Ранняя статья, написанная о водопадах, была опубликована в 1884 году Уильямом Моррисом Дэвисом , геологом, известным как «отец американской географии». В 1930-х годах Эдвард Рашли опубликовал новаторскую работу о водопадах. [2] В 1942 году Оскар фон Энгельн писал об отсутствии исследований водопадов: [35]
Места водопадов больше, чем любые другие геоморфологические особенности, привлекают и удерживают интерес широкой общественности. Поскольку они имеют такое популярное одобрение, водопады не получают серьезного внимания со стороны некоторых студентов систематической геоморфологии. Такое отношение не заслуживает похвалы. Водопады являются важными объектами для геоморфологического исследования.
Еще в 1985 году один ученый считал, что «водопады остаются очень забытым аспектом изучения рек». [36] Исследования водопадов резко возросли во второй половине 20-го века. Существует множество путеводителей по водопадам, а Всемирная база данных водопадов представляет собой веб-сайт, каталогизирующий тысячи водопадов. [2]
Многие исследователи посещали водопады. [31] Европейские исследователи записывали водопады, с которыми они сталкивались. В 1493 году Христофор Колумб отметил водопад Карбет в Гваделупе , который, вероятно, был первым водопадом, который европейцы зафиксировали в Америке. В конце 1600-х годов Луи Хеннепин посетил Северную Америку, предоставив ранние описания Ниагарского водопада и водопада Святого Антония . Географ Брайан Дж. Хадсон утверждает, что до 1700-х годов было не принято давать водопадам конкретные названия. Тенденция европейцев специально называть водопады была связана с возросшим научным вниманием к природе, ростом романтизма и возросшей важностью гидроэнергетики с промышленной революцией . Европейские исследователи часто предпочитали давать водопадам названия на своем родном языке; например, Дэвид Ливингстон назвал водопад Виктория в честь королевы Виктории , хотя местные жители знали его как Моси-оа-Тунья. Многие водопады имеют описательные названия, которые могут происходить от названия реки, на которой они находятся, мест, рядом с которыми они находятся, их особенностей или событий, которые происходили рядом с ними. [2]
Некоторые страны, которые были колонизированы европейскими странами, предприняли шаги по возвращению названий водопадам, ранее переименованным европейскими исследователями. [2] Исследование водопадов продолжается; водопады Гокта были впервые объявлены миру в 2006 году. [37]
Водопады могут стать серьезным препятствием для путешествий. Иногда каналы строятся как способ обойти их, в других случаях вещи приходится переносить физически или строить железную дорогу . [17] [38] В 1885 году географ Джордж Чисхолм писал, что «наиболее ярким примером влияния водопадов и порогов на замедление развития цивилизации, несомненно, является континент Африка, «тьма» которого почти полностью обусловлена этой причиной». [39]
Водопады часто посещают люди, чтобы просто увидеть их. Хадсон предполагает, что они являются хорошими туристическими объектами, потому что они, как правило, считаются красивыми и относительно редки. [40] Мероприятия на водопадах могут включать купание, плавание, фотографию, рафтинг , каньонинг , спуск по веревке , скалолазание и ледолазание . [35] Водопады также могут быть местами для выработки гидроэлектроэнергии и могут предоставлять хорошие возможности для рыбалки. [41] Известно, что богатые люди посещали районы с такими особенностями, как водопады, по крайней мере, еще в Древнем Риме и Китае . Однако многие водопады были по существу недоступны из-за опасной местности, окружающей их, пока не начали проводиться улучшения, такие как тропы к водопадам, которые стали обычным явлением в Соединенном Королевстве и Америке в 1800-х годах и продолжались в 1900-х годах и в 21-м веке. Отдаленные водопады теперь часто посещаются воздушным транспортом. [40]
Развитие человека также поставило под угрозу многие водопады. Например, водопады Гуайра , когда-то один из самых мощных водопадов в мире, были затоплены в 1982 году из-за созданной человеком плотины, как и водопады Рипон в 1952 году. Напротив, другие водопады видели значительно более низкие уровни воды в результате отвода воды для гидроэлектроэнергии , например, Тиссестренгене в Норвегии. [42] Развитие территорий вокруг водопадов в качестве туристических достопримечательностей также разрушило естественный вид вокруг многих из них. [40]
Водопады включены в тридцать восемь объектов Всемирного наследия [31] , а многие другие находятся под защитой правительств. [43]
Водопады играют важную роль во многих культурах, являясь религиозными объектами и объектами искусства и музыки. [31] [43]
Многие художники рисовали водопады, и они упоминаются во многих песнях, например, у народа калули в Папуа-Новой Гвинее . Майкл Харнер назвал свое исследование народа хивароа Эквадора «Хиваро: люди священных водопадов». [43] Такие художники, как представители школы реки Гудзон , а также Дж. М. У. Тернер и Джон Селл Котман, написали особенно примечательные картины водопадов в 19 веке. [44]
Одна из версий синтоистской церемонии очищения мисоги включает в себя стояние под водопадом в ритуальной одежде. [45] В Японии водопады Начи являются местом паломничества, как и водопады около Тирупати , Индия, и Саут-д'О , Гаити. [43] Отавало используют водопад Пигучи как часть ритуала Чурру, который служит церемонией совершеннолетия. [46] Многие водопады в Африке были местами поклонения для коренных народов и получили свои названия от богов местной религии. [21]
«В китайской традиции водопад олицетворяет» сезон осени , инь и власть китайского дракона над водой, которая исходит от первых двух. [47]
В мире есть тысячи водопадов, хотя точное их число не подсчитано. В базе данных водопадов мира по состоянию на 2013 год их насчитывается 7827, но, скорее всего, это неполная информация; как отмечает Хадсон, более 90% из них находятся в Северной Америке. Было опубликовано множество путеводителей по местным водопадам. [3] Также нет единого мнения о том, как измерять высоту водопада, [1] или даже что им считать. [3] Водопад Анхель в Венесуэле является самым высоким водопадом в мире , водопады Кхон Пхапхенг в Лаосе являются самыми широкими, [17] а водопады Инга на реке Конго являются крупнейшими по скорости потока , [48] в то время как Драй-Фолс в Вашингтоне являются крупнейшими подтвержденными водопадами из когда-либо существовавших. [49] Самый высокий известный подземный водопад находится в пещере Вртоглавица в Словении . [50] Водопад в Датском проливе — это подводный поток , который можно считать «водопадом» в очень широком смысле этого термина; если его так понимать, то это самый большой известный водопад. [11]
Искусственные водопады — это водные сооружения или фонтаны , которые имитируют естественный водопад. [51] Каската делле Марморе — самый высокий искусственно созданный водопад высотой 541 фут (165 м). [52]
Большинство первых железных дорог Канады были волоковыми, предназначенными для перевозки речного транспорта и переправы его через пороги.
