Почему на мерзлоте нельзя строить как везде

Вечная мерзлота – это грунт, который не оттаивает годами, десятилетиями, а местами и тысячелетиями. Занимает она 60–65% территории России – почти весь Север и Сибирь. Проблема не в холоде как таковом, а в том, что в мёрзлом грунте много льда. Пока лёд не растаял, грунт твёрдый и надёжно держит нагрузку. Стоит ему оттаять – и вместо прочного основания под домом оказывается жижа.

С обычным фундаментом дом отдаёт тепло прямо в землю: лёд под ним подтаивает, грунт теряет несущую способность – и здание кренится, по стенам идут трещины. Именно поэтому на Севере столько перекошенных домов, построенных без оглядки на мерзлоту.

Главный принцип – не растопить

Поэтому мерзлоту под зданием стараются сохранить мёрзлой – это закреплено как основной принцип северного строительства: грунт служит основанием, и его нельзя дать оттаять за весь срок службы дома. Есть и другой путь – грунт заранее оттаивают и уплотняют, но в Арктике, где льда особенно много, чаще выбирают первый: сохранить мерзлоту.

Отсюда всё остальное: дом поднимают над землёй, фундамент опускают в глубокие мёрзлые слои, а тепло здания не пускают вниз, к грунту. Строить «на земле», как в средней полосе, здесь нельзя: тепло дома дойдёт до льда и запустит просадку.

Дома на сваях и проветриваемое подполье

Главный ответ на вопрос «как строят на мерзлоте» – на сваях. Их забивают или бурят ниже слоя сезонного протаивания, туда, где грунт мёрзлый круглый год, и опирают на него. Верхний слой летом оттаивает, а зимой снова замерзает – на нём держать ничего нельзя, зато несколькими метрами ниже основание стабильно.

Но одних свай мало. Между домом и землёй оставляют пустое пространство – проветриваемое подполье. Дом стоит на сваях, приподнятый над грунтом, а под ним свободно гуляет холодный воздух. Зимой он уносит тепло, которое всё же излучает здание, и не даёт ему копиться у земли. Поэтому северные дома часто стоят будто «на курьих ножках» – это не каприз архитектора, а защита мерзлоты.

Термосвая – как труба морозит грунт без электричества

Иногда проветривания мало: грунт всё равно нагревается, особенно в тёплые годы. Тогда ставят термосваи (их же называют термостабилизаторами или сезонно-охлаждающими устройствами). По сути это труба, которая работает холодильником для грунта – и делает это сама, без насосов и электричества.

Внутри трубы запаян хладагент – жидкость, которая легко кипит. Нижняя часть стоит в грунте, верхняя торчит наружу, на воздухе. Зимой воздух холоднее грунта, и дальше всё идёт само собой: внизу хладагент забирает тепло у грунта и вскипает, пар поднимается, наверху на морозе отдаёт тепло воздуху и снова становится жидкостью, стекает вниз – цикл повторяется. Тепло откачивается из земли наружу, грунт промерзает глубже и надёжнее.

Всё изящество в том, что решение пассивное. Пока на улице холоднее, чем в грунте, термосвая работает без единого ватта. Летом, когда воздух теплее, она сама собой останавливается – но накопленного за зиму холода хватает, чтобы грунт не оттаял. Так укрепляют основания домов, дорог, трубопроводов и опор по всему Северу – от БАМа до арктических месторождений.

Что меняет потепление

Мерзлота на глазах перестаёт быть «вечной». Климат теплеет, грунт оттаивает всё глубже. За последние 27 лет глубина, на которую земля оттаивает за лето, в среднем выросла с 45 до 70 см. Для стройки это много: фундаменты рассчитывали на одну глубину протаивания, а в реальности она больше.

Последствия уже считают в деньгах. По оценке Минприроды, ущерб к 2050 году может достичь 5 трлн рублей, а по расчётам Минэнерго – до 7 трлн только по городской инфраструктуре, без нефте- и газопроводов. В российской Арктике на сваях стоит больше 75% зданий, и для всех важно одно: останется ли грунт под ними мёрзлым.

Ответ отрасли – следить за грунтом постоянно. В сваи и в саму мерзлоту ставят датчики температуры, данные поступают в систему мониторинга, и инженеры видят, где основание начинает греться, ещё до того, как дом поведёт. Где нужно – добавляют термосваи или усиливают охлаждение. По сути, под каждым важным объектом появляется своя сеть наблюдения за мерзлотой.

Кто это проектирует

Мерзлоту изучает отдельная наука – геокриология, или мерзлотоведение. Мерзлотоведы разбираются, как ведёт себя мёрзлый грунт, где он крепкий, а где рыхлый и льдистый, и что с ним будет через 20–30 лет. Без их расчётов на Севере не проектируют ни один серьёзный объект.

Рядом работают инженеры-фундаментщики, проектировщики, специалисты по мониторингу и обработке данных. Профессия давно вышла за рамки «пробурить и забить сваю»: сегодня это стык геологии, климатологии и цифровых технологий. Чем сильнее теплеет климат, тем нужнее люди, которые умеют строить так, чтобы дома и трубопроводы стояли на тающей земле десятилетиями. Это инженерная работа, где цена ошибки – накренившийся дом или лопнувший трубопровод через десять лет. Такие расчёты не доверяют случайным людям.

FAQ

Как строят дома на вечной мерзлоте?

На сваях, забитых ниже слоя сезонного протаивания, с проветриваемым подпольем между домом и землёй. Главная задача – сохранить грунт под зданием мёрзлым, чтобы он не потерял прочность.

Что такое термосвая?

Труба с хладагентом, которая зимой пассивно отводит тепло из грунта и подмораживает его – без электричества. Летом, когда воздух теплее грунта, она не работает.

Можно ли строить на вечной мерзлоте?

Да, на ней стоят целые города – Норильск, Салехард, Якутск. Но только по особым правилам: сваи, проветриваемое подполье, термостабилизация и постоянный контроль температуры грунта.

Почему дома на мерзлоте стоят на сваях?

Сваи опираются на глубокие мёрзлые слои, которые не оттаивают летом, а поднятый над землёй дом не греет грунт под собой. Так здание не «плывёт», когда верхний слой оттаивает.

Что будет с постройками, если мерзлота растает?

Грунт просядет, и здания начнут деформироваться – крениться и трескаться. Поэтому таяние мерзлоты считают серьёзной угрозой для северной инфраструктуры и следят за ним с помощью датчиков.

Есть долгожители, которые прожили сто лет. Есть те, кто добрался до двухсот.

А есть гренландская акула, для которой несколько человеческих жизней - просто нормальный срок.

Радиоуглеродный анализ хрусталика глаза позволил оценить возраст одной из крупнейших исследованных особей примерно в 392 года. Но здесь важна оговорка: погрешность огромная - около 120 лет. Поэтому утверждать, что конкретной акуле было ровно 392 года, нельзя.

Но даже нижняя граница оценки впечатляет.

Пока она плавала в океане, люди успевали родиться, состариться и умереть. А акула продолжала жить своей крайне неторопливой жизнью.

И ещё интереснее то, что половое созревание у этого вида наступает примерно в 150 лет.

То есть в человеческих масштабах гренландская акула может оставаться подростком дольше, чем существует целая человеческая жизнь.

Она вообще никуда не торопится

Гренландская акула передвигается очень медленно - примерно 1-2 км/ч.

Для хищника это выглядит странно.

Как при такой скорости вообще можно кого-нибудь поймать?

Оказывается, гоняться за добычей ей и не нужно.

Акула подкрадывается к жертве и хватает её неожиданно. Иногда добычей становятся даже тюлени.

Стратегия максимально простая:

не тратить энергию на погоню, если можно просто дождаться подходящего момента.

С её темпом старения торопиться действительно особенно некуда.

А вот есть её просто так нельзя

Свежая гренландская акула токсична для человека.

В тканях содержится большое количество мочевины и триметиламиноксида. Без специальной обработки мясо может вызвать тяжёлое отравление.

Но люди всё равно нашли способ его есть.

В Исландии мясо традиционно подвергают ферментации, а затем сушат. Получается хакарль - известный исландский продукт.

Запах у него настолько специфический, что туристы часто вспоминают не ресторан, а общественный туалет.

Исландцев, впрочем, этим не напугаешь.

Глаза тоже не слишком помогают

У многих гренландских акул на глазах живут паразитические веслоногие рачки.

Они прикрепляются к роговице и могут ухудшать зрение.

Но для животного, которое живёт в холодной тёмной воде, идеальное зрение - не самая важная вещь.

Гораздо больше помогают другие органы чувств и способность ориентироваться в окружающей среде.

Есть популярная гипотеза, что паразитические рачки могут испускать свечение и таким образом помогать приманивать добычу.

Но это именно гипотеза, а не установленный факт.

Меню без особых ограничений

Гренландская акула не привередлива.

В её рацион входят рыба и кальмары, но она способна питаться и падалью.

В желудках находили остатки крупных морских животных, включая китов. Описывались также случаи обнаружения останков наземных животных, попавших в воду.

Размеры у неё соответствующие.

Крупные особи могут достигать примерно 5-6 метров.

Получается довольно странное сочетание:

огромная хищная рыба, способная питаться крупной добычей, но при этом двигающаяся со скоростью человека, который решил никуда сегодня не спешить.

А что насчёт её невероятного возраста?

Вот здесь как раз нужно отделять установленное от предположений.

Исследования действительно обнаружили у гренландской акулы необычные особенности, связанные с очень долгой жизнью, включая механизмы поддержания генома и клеточной устойчивости.

Но точный биологический механизм, позволяющий ей жить столетиями, до конца не установлен.

И поэтому гренландская акула пока остаётся не разгаданным рекордсменом, а не готовой инструкцией по бессмертию.

В итоге перед нами животное, которое будто вообще не согласилось с человеческим представлением о времени.

Мы торопимся жить.
Она просто живёт.

Плавает в ледяной воде, медленно растёт, поздно взрослеет и может пережить несколько человеческих поколений.

А если возраст крупнейших особей действительно находится в районе нескольких сотен лет, то гренландская акула - один из самых впечатляющих долгожителей среди позвоночных.

По сути, это настоящий Горец подводного мира. Только бессмертие здесь пока не доказано - зато рекордное долголетие вполне реально.

Если вам нравятся такие разборы животных без мифов и красивых сказок - подписывайтесь на Дзен-канал «Компромат на фауну». Следующее досье уже готовится.

Если вам нравятся такие разборы животных без мифов и красивых сказок — подписывайтесь на Дзен-канал «Компромат на фауну». Следующее досье уже готовится.

Также подписывайтесь на меня на Пикабу

https://tass.ru/nauka/28002459

https://наука.рф/news/unikalnyy-stratosfernyy-eksperiment-proveli-na-ledokole-znaniy-v-arktike-/

Если бы существовал конкурс на самый удачный обман в истории природы, нарвал вполне мог бы претендовать на первое место.

Проблема только в том, что сам нарвал никого не обманывал.

Виноваты были люди.

Его длинный спиральный бивень столетиями принимали за настоящий рог единорога. Средневековые торговцы привозили такие находки из Арктики и продавали их европейской знати как магические артефакты.

Считалось, что рог единорога способен лечить болезни и нейтрализовать яд.

Некоторые люди верили настолько сильно, что готовы были платить за такую штуку состояние.

Елизавета I, например, якобы заплатила за один бивень 10 тысяч фунтов. А похожие экземпляры появлялись и при дворах европейских монархов.

Во Франции стружку с таких бивней даже использовали при проверке еды на яд.

Триумф единорога продолжался веками.

Пока в XVIII столетии европейцы наконец не выяснили, что волшебный рог на самом деле принадлежит вполне реальному морскому животному.

И вот тут начинается самое интересное.

Бивень нарвала - это вовсе не рог.

Это сильно вытянутый левый верхний зуб.

У некоторых самцов он может вырастать примерно до трёх метров в длину.

Правый зуб тоже иногда прорезается, но это происходит значительно реже. В результате большинство нарвалов ходят с одним впечатляющим "рогом", а отдельные счастливчики получают сразу два.

Причём этот зуб совсем не бесполезный кусок кости.

Он буквально пронизан нервными окончаниями и связан с ротовой полостью. Поэтому бивень способен воспринимать изменения окружающей среды.

Температура воды, давление, солёность - всё это может считываться с помощью необычной структуры зуба.

Получается огромный сенсор, который торчит прямо изо рта.

И при этом он ещё и гибкий.

Кончик бивня способен заметно изгибаться, не ломаясь.

Если же зуб всё-таки сломался, новый на его месте уже не вырастет. Внутренний канал постепенно закрывается тканью.

Так что это не сменная деталь.

Потерял - всё.

Долгое время учёные считали, что бивень нужен нарвалам главным образом для выяснения отношений между самцами.

Но наблюдения показали, что знаменитое "скрещивание" бивней не обязательно означает драку.

Животные могут соприкасаться ими и как будто демонстрировать друг другу свой статус.

Без обязательной кровавой дуэли.

Хотя выглядит всё это так, будто два средневековых рыцаря случайно встретились с копьями посреди Арктики.

Само название нарвала тоже далеко от романтики.

Оно связано со старонорвежским словом, которое примерно переводится как "трупный кит". Причина - характерная пятнистая окраска кожи взрослых животных, которая когда-то могла напоминать людям тело утопленника.

А вот у инуитов есть название, которое связывают с направленным вверх бивнем.

И это действительно характерная деталь.

Когда нарвал всплывает, его бивень часто торчит вверх, словно животное специально поднимает флаг над водой.

Живёт нарвал в Арктике.

Взрослые животные могут достигать примерно 4-5 метров в длину, а крупные самцы весят несколько тонн.

Спинного плавника у нарвала нет.

И это не случайность.

Жизнь подо льдом требует совсем другой конструкции тела. Высокий плавник здесь был бы скорее помехой.

А нырять нарвал умеет очень глубоко.

Он способен уходить на глубину более километра и надолго задерживать дыхание.

В такой темноте зрение не всегда главный помощник, поэтому нарвал активно использует эхолокацию.

Издаёт звуки, ловит отражённые сигналы и по ним ориентируется в воде и находит добычу.

Фактически у него есть собственный биологический сонар.

И всё это у животного, которое триста лет считалось доказательством существования единорогов.

Но сейчас у нарвала есть проблема куда серьёзнее средневековых мошенников.

Арктика меняется.

Потепление, сокращение морского льда и изменения экосистемы могут серьёзно влиять на этот вид, потому что жизнь нарвала тесно связана с арктической средой.

Поэтому сегодня знаменитый "единорог моря" нуждается уже не в том, чтобы его разоблачили.

А в том, чтобы его сохранили.

Получается, нарвал - настоящий Фрэнк Эбегнейл животного мира. Люди столетиями приписывали ему то, чем он никогда не был. А когда наконец выяснили правду, оказалось, что настоящий нарвал ничуть не скучнее выдуманного единорога. Просто вместо магии у него трёхметровый нервный зуб, эхолокация и жизнь под арктическим льдом.

Если вам нравятся такие разборы животных без мифов и красивых сказок - подписывайтесь на Дзен-канал «Компромат на фауну». Следующее досье уже готовится.

До него это удавалось только атомным подлодкам.

"Нас собрали на корме и зачитали поздравления от Брежнева. Поздравление самого генсека означало, что случившееся — событие государственного, если не планетарного масштаба", — вспоминал участник экспедиции Василий Котовский.

В состав группы вошли 207 человек — высокое начальство, команда, исследователи и журналисты. Требовалось не только достичь Северного полюса, но и провести замеры и проверить устойчивость атомохода к постоянным столкновениям со льдами.

Запад, нарушая международный договор, во время рейда ледокола прекратил передачу метеоданных со всех полярных станций в Гренландии, канадской и американской Арктике.

Нашим метеорологам помогла полярная авиация, базирующаяся на архипелаге Северная Земля и Земле Франца-Иосифа. Рейс продолжался 13 суток — 22 августа "Арктика" вернулась в Мурманск.

Поход "Арктики" под флагом СССР стал сенсацией, позволив расширить период навигации в Северном Ледовитом океане по кратчайшим маршрутам. Следующий рейс к северной вершине Земли состоялся десять лет спустя — атомный ледокол "Сибирь" достиг полюса в 1987 году.

Источник

«Все эти студенческие истории о том, как сложно учиться в МФТИ – правда. Как правда и то, что диплом Физтеха открывает если не все, то почти все двери. Я выбрала пойти в
нефтегаз. Только не знала, куда именно. А потом приехала на Восточно-Мессояхское месторождение, где проходила студенческую практику, и увидела реальное производство. Люди, технологии, Арктика – все это произвело на меня такое впечатление, что я уже не рефлексировала на тему будущей профессии, цель сформировалась. Ну и на Мессояхе меня тоже заметили – офер я получила практически сразу после диплома. Сейчас работаю главным специалистом программы реализации и сопровождения газовых проектов, участвую в создании цифровых моделей производственных процессов на арктическом месторождении. Думаю, что открыла правильную дверь».

Производственная практика – вообще один из самых эффективных карьерных лифтов для молодежи, выбирающей нефтянку. В «Мессояханефтегазе», например, за последние три года предложение о работе получили десятки бакалавров и магистров, которые проходили стажировку в офисе и на месторождении. Многим дают возможность работать без отрыва от учебы.

Понятно, что берут самых талантливых и перспективных – в нефтегазе в последние годы большой запрос на «мозги» под высокотехнологичные задачи.

Кстати, эйчары говорят, что в последние два года нефтегазовые специальности для стажировок все чаще выбирают девушки: только в прошлом году «Мессояха» приняла на практику больше двадцати студенток.

Некоторые остаются надолго, как Эльвина, которая ради этой работы переехала в Тюмень из Санкт-Петербурга. И кстати, о курсах, раз уж с них начали. Уже после того, как начала работать нефтяником, девушка изучила основы программирования на Python и прокачала скиллы в машинном обучении.

Лайфхак для зумера

Студенческая практика – реальный способ зайти в крупную компанию. За последние три года больше 300 бакалавров и магистров российских вузов, в том числе из топ-10, прошли стажировку в цифровых офисах и на месторождении «Мессояханефтегаза».

Как минимум, прокачали реальные компетенции в сфере разработки месторождений, сквозных технологий, интеллектуальных систем. Как максимум – получили по итогам практики офер и шанс на успешный карьерный старт.

Организация студенческих практик на производстве – это важный принцип образовательной экосистемы «Газпром нефти» и высших учебных заведений «Лига вузов». От такого партнерства выигрывают все: высшая школа актуализирует учебные программы под запросы бизнеса и дает прикладное образование, студенты заканчивают обучение будучи готовыми специалистами, а компания получает квалифицированные молодые кадры.

Узнать подробнее о «Лиге вузов» или старте карьеры в «Газпром нефти» можно здесь:

→ Телеграм-канал «В команде_«Газпром нефть»

→ Раздел на сайте «Газпром нефти» для молодых специалистов