קרחונים מכסים כיום כעשרה אחוזים מפני כדור הארץ, והם פזורים באזורי הקטביים ובמקומות קרים וגבוהים כמו פסגות הרים (למשל בפסגות הרי האלפים). חשיבותם הגדולה של הקרחונים טמונה בכך שהם מכילים כ-70 אחוז מכלל המים השפירים על פני כדור הארץ. הכמות הזו גדולה עד כדי כך שאם כל הקרחונים על פני כדור הארץ ימסו ומימיהם יזרמו לאוקיינוסים ולימים, מפלס פני הים יעלה ב-70 מטר. לעליית מפלס כה דרמטית יהיו השלכות הרסניות, שכן היא תגרום להצפת אזורים מיושבים רבים לאורך החופים.

בתקופה שבה אנו עדים לשינויים אקלימיים ולהתחממות כדור-הארץ, ולנסיגתם של קרחונים רבים, חשוב שנבין ונחקור את התהליכים המעורבים בבנייתם ובהפשרתם של הקרחונים ונראה איך הם מושפעים מהשינויים שחלים באקלים כדור הארץ. פרטים נוספים בנושא זה תמצאו בכתבה התמוססות קרחונים ועלייה בגובה פני הים.

ביישומון שלפנינו ננסה להבין איך קרחון נבנה ומפשיר ומהם הגורמים המשפיעים על התהליכים האלה.
לצפייה ביישומון לחצו על התמונה ופתחו את הקובץ המקושר (יישומון ג'אווה).


היישומון הופק במסגרת פרויקט PhET של אוניברסיטת קולורדו
להורדת היישומון ולהרצתו על המחשב לחצו כאן
אם אינכם מצליחים להעלות את היישומון, התקינו את תוכנת Javaweb. לחצו כאן והתקינו לפי ההוראות.

תחילה נסביר כמה תהליכים.

איך נוצר קרחון?
קרחונים נוצרים באזורים שהטמפרטורה בהם קרה מספיק כדי שהשלג ייערם בהם ולא יימס כל השנה. בתהליך אטי, השלג החדש מכסה את שכבות השלג מהשנים הקודמות ודוחס אותן בכובד משקלו. ככל שנערם יותר שלג מעל השכבות הישנות, כך הן נדחסות יותר ויותר, עד שהמרחק בין גבישי השלג מצטמצם והם מתגבשים מחדש לגבישי קרח. זהו הקרח הקרחוני שממנו הקרחון מורכב. משך התהליך תלוי בכמות השלג הנערם, כך שבאזורים שבהם כמות השלג השנתי גדולה יחסית הקרח הקרחוני ייווצר במהירות רבה יותר.

איך הקרחון נע?
כאשר קרחון נבנה בעמק, הוא מתקדם כנהר של קרח במורד העמק. השלג היורד באזור ההצטברות (ראו במושגי היסוד בהמשך) נדחס והופך לקרח. הקרח שנוצר נע בכוח הכבידה במורד העמק, בזמן שבמעלה העמק נוצר קרח חדש. מהירות התנועה נקבעת על ידי שלושה גורמים: שיפוע הקרקע שעליה הקרחון נמצא, כמות השלגים היורדת והטמפרטורה. תנועת הקרחון במורד העמק תהיה מהירה יותר ככל שהשיפוע תלול יותר, כמות השלג באזור ההצטברות גדולה יותר והטמפרטורה גבוה יותר.

בעוד שהשפעת שני הגורמים הראשונים מובנת מאליה, הקשר בין מהירות התנועה לטמפרטורה טמון בכך שכשהטמפרטורה גבוהה יחסית קרקעית הקרחון נמסה יד עם החיכוך בקרקע. כך הקרחון נע על שכבת מי הפשרה שהחיכוך הנמוך שלה בהשוואה לקרקע, ומהירות התנועה גוברת. יש לזכור שמהירות גבוהה או נמוכה של קרחון לא מעידה בהכרח שהוא מתקצר (נסוג) או מתארך בסך הכול. בכך נעסוק ביישומון.
 
כמה מושגי יסוד
אזור ההצטברות:
החלק בקרחון שבו השלג אינו מפשיר כלל ויוצר שכבות קרח חדשות. האזור הזה נמצא בחלק העליון של הקרחון והטמפרטורות בו נמוכות יותר.
אזור הפשרה: אזור שנמצא במורד הקרחון והטמפרטורה בו גבוהה יותר. באזור הזה הקרח המוצק בקרחון מפשיר למים. כמו כן מתרחשים בו תהליכי המראה שבהם הקרח המוצק הופך ישירות לאדי מים (גז).
קו שיווי המשקל: הגבול בין אזור ההצטברות לאזור ההפשרה.
מאזן הקרחון: ההפרש בין צבירת קרח חדש במעלה הקרחון לבין הפשרתו של הקרח הישן במורד הקרחון. כאשר הצבירה וההפשרה זהות, חזית הקרחון עומדת במקומה למרות זרימתו של הקרחון. זה קורה משום שקרח חדש זורם כל הזמן ממעלה הקרחון אל אזור ההפשרה ומחליף את הקרח שנמס.
סחף קרחוני: חומר סלעי שהקרחון עוקר במהלך תנועתו ומוסע בתוך הקרחון, על פניו ובבסיסו. הסחף יכול להיות מורכב מחלקיקים בגדלים שונים, החל בחלקי סלעים גדולים וכלה בתוצרי בלייה גרגריים.
מורנה: מצבור של סחף קרחוני שנערם בחזית הקרחון או בשוליו.

בואו נתחיל להשתעשע ביישומון.

תחילה נעבור אל הלשונית "מתקדם" ונשנה בה את שדה היחידות מהמידות האמריקאיות ליחידות מטריות. כמו כן רצוי לסמן את המשבצת לתצוגת קו שיווי המשקל הנמצא בין אזור ההצטברות לאזור ההפשרה של הקרחון.

כעת נשנה את המאזן הקרחוני. נוריד את הטמפרטורה של פני הים במעלה אחת. מה לדעתכם תהיה ההשפעה של הורדת הטמפרטורה? לאן תנוע חזית הקרחון ולאיזה כיוון ינוע קו שיווי המשקל?

לחצו על הכפתור "העבר למצב יציב" כדי לעצור את תזוזת הקרחון.עתה העלו את הטמפרטורה בשתי מעלות. לאיזה כיוון לדעתכם תנוע כעת חזית הקרחון. האם זה יקרה? האם הקצב יהיה מהיר יותר מהשינוי הקודם שביצענו? (שימו לב למספר השנים החולפות שמצוין בתחתית המסך). האם אתם מבחינים בנקודות השחורות שנותרות על פני הקרקע אחרי נסיגת הקרחון. מה הן מייצגות? האם כאשר הקרחון נמצא זמן רב במצב יציב (כלומר שטחו אינו משתנה) נראה מצבור גדול יותר של הנקודות הללו בחזית הקרחון?

נסו לשנות גם את ממוצע משקעי השלג. איך להערכתכם ישפיע על הקרחון הגידול בכמות השלג היורד עליו?

נעבור להשתמש בארגז הכלים. תמצאו בו, מימין לשמאל, מד גובה ומרחק מראשית הקרחון, מקדח, מד עובי הקרחון, דגלון, מד תזוזה והצטברות הקרח ומדחום.

ודאו שהקרחון נמצא במצב יציב וקחו את המדחום: היכן לדעתכם תימצא הנקודה החמה ביותר במדחום? בידקו. לאחר מכן קחו את מד העובי: באיזה קו לדעתכם יהיה הקרחון עבה במיוחד ומדוע

בידקו את מהירות הקרחון. הציבו דגלון על פני השטח של הקרחון ודגלון נוסף בבסיסו של הקרחון. לחלופין קידחו בו חור. האם קצב התקדמות הקרחון נראה זהה בכל שכבותיו? האם תוכלו לשער מהי הסיבה להבדל במהירות ההתקדמות? 

ביישומון הזה למדנו על היווצרות הקרחונים ותנועתם. כמו כן עסקנו בגורמים הסביבתיים (טמפרטורה ומשקעים) המשפיעים על בניית קרחונים ונסיגתם. אחרי שראינו ששינוי של מעלה בודדת יכול להשפיע בצורה דרמטית על גודלו של קרחון, נוכל להבין טוב יותר את ההשפעות האפשריות שיהיו להתחממות כדור הארץ על הקרחונים, ולכן גם על מפלס פני הים בעשרות השנים הבאות. 

חגי כספי
המחלקה לכימיה ביולוגית
מכון ויצמן למדע



הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום ואנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.