ธารน้ำแข็ง (glacier) หมายถึง มวลน้ำแข็งขนาดใหญ่ที่เกิดจากการสะสมตัวของหิมะบนแผ่นดินและเปลี่ยนสภาพเป็นน้ำแข็งภายใต้สภาพอากาศหนาวเย็นเพียงพอที่จะรักษาสภาพไม่ให้น้ำแข็งละลายในฤดูร้อน

ธารน้ำแข็ง (glacier) แตกต่างจากน้ำทะเลแถบขั้วโลกที่กลายเป็นน้ำแข็ง ซึ่งจะเรียกแตกต่างกันว่า น้ำแข็งทะเล (sea ice) และน้ำแข็งทั้งสองประเภทส่งผลกระทบต่อโลกแตกต่างกัน ธารน้ำแข็งละลายทำให้นำทะเลเปลี่ยนระดับ ส่วนน้ำแข็งทะเลละลาย ลดการสะท้อนกลับของแสงอาทิตย์ที่ส่งมายังโลก

กระบวนการเกิดน้ำแข็ง (glacial formation) เริ่มจากการสะสมตัวของ เกล็ดหิมะ (snowflake) ซึ่งมีความหนาแน่นประมาณ 0.1 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร ต่อมาน้ำหนักของเกร็ดหิมะด้านบนจะกดทับเกร็ดหิมะด้านล่างเกิดการอัดแน่นและหลอมละลายกลายเป็น เม็ดหิมะ (granular snow) ซึ่งเมื่อน้ำหนักกดทับเพิ่มสูงขึ้น อากาศในช่องว่างระหว่างเม็ดหิมะจะถูกบีบออก เกิดเป็น หิมะน้ำแข็ง (firn) ซึ่งมีความหนาแน่นเพิ่มขึ้นเป็น 0.4 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร หลังจากนั้นหิมะแข็งจะเริ่มหลอมละลายและตกผลึกใหม่ กลายเป็นน้ำแข็งในธารน้ำแข็ง (glacial ice) ที่มีความหนาแน่นสูงถึง 0.9 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร ซึ่งการเปลี่ยนสภาพจากเกร็ดหิมะกลายเป็นน้ำแข็ง ใช้เวลาประมาณ 10-1,000 ปี ขึ้นอยู่กับปริมาณหิมะที่ตกทับถมและแรงกดทับของมวลหิมะ

ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ประเมินว่าประมาณ 10% ของพื้นผิวโลกถูกปกคลุมด้วยธารน้ำแข็ง กระจายอยู่เกือบทุกทวีป ซึ่งธารน้ำแข็งนั้นมีผลอย่างมากต่อการเปลี่ยนแปลงระดับน้ำทะเล เนื่องจาก 2% ของน้ำในโลก ถูกกักเก็บไว้บนพื้นทวีปในรูปของธารน้ำแข็งไม่ให้ไหลลงสู่ทะเล โดยนักวิทยาศาสตร์จำแนกธารน้ำแข็งออกเป็น 2 ชนิด ตามพื้นที่และกระบวนการเกิด ได้แก่ 1) ธารน้ำแข็งพื้นทวีป (continental glacier) และ 2) ธารน้ำแข็งภูเขา (mountain glacier)

ธารน้ำแข็งพื้นทวีป

ธารน้ำแข็งพื้นทวีป (continental glacier) คือ ธารน้ำแข็งที่เกิดบนพื้นราบแต่มีอุณหภูมิต่ำเพียงพอต่อกระบวนการเกิดธารน้ำแข็ง พบเฉพาะใน 2 พื้นที่เท่านั้น คือ 1) เกาะกรีนแลนด์ (ขั้วโลกเหนือ) ปกคลุมด้วยธารน้ำแข็ง 10% ของธารน้ำแข็งที่มีอยู่ทั่วโลก และ 2) ทวีปแอนตาร์กติก (ขั้วโลกใต้) คิดเป็น 85% ของธารน้ำแข็งทั่วโลก โดยนักวิทยาศาสตร์แบ่งย่อยธารน้ำแข็งพื้นทวีปออกเป็น 3 รูปแบบ

1) พืดน้ำแข็ง (ice sheet) เป็นธารน้ำแข็งพื้นทวีปที่มีพื้นที่กว้างที่สุด ครอบคุลมพื้นที่กว้างกว่า 1 ล้านตารางกิโลเมตร และมีความหนามากกว่า 1 กิโลเมตร

2) ทุ่งน้ำแข็ง (ice field) มีธารน้ำแข็งปกคลุมน้อยกว่า 5,000 ตารางกิโลเมตร เกิดจากการแยกและเคลื่อนตัวของมวลน้ำแข็งบางส่วนออกมาจากพืดน้ำแข็ง ซึ่งโดยส่วนใหญ่เกิดบริเวณปลายด้านล่างของธารน้ำแข็ง

3) ลาดน้ำแข็ง (ice shelve) เกิดจากแรงกดทับของธารน้ำแข็งที่มีมากขึ้น ทำให้ธารน้ำแข็งถูกดันให้ไหลลงไปในมหาสมุทร มีบางส่วนแตกหลุดออกและลอยอย่างอิสระ ซึ่งหากมวลน้ำแข็งที่หลุดออกมามีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่า 15 เมตร และลอยเหนือน้ำสูงกว่า 6 เมตร เราเรียกว่า ภูเขาน้ำแข็ง (iceberg)

ธารน้ำแข็งภูเขา

ธารน้ำแข็งภูเขา (mountain glacier) หรือ ธารน้ำแข็งอัลไพน์ (alpine glacier) คิดเป็น 5% ของปริมาณธารน้ำแข็งทั่วโลก โดยเกิดเฉพาะบนเขาสูงที่มียอดอยู่เหนือ เส้นขอบหิมะ (snow line หรือfirm line) หรือระดับต่ำที่สุดที่มีหิมะปกคลุมตลอดทั้งปี โดยขอบเขตธารน้ำแข็งจะจำกัดอยู่ตามเทือกเขาหรือร่องเขา และทิศทางการเคลื่อนตัวถูกควบคุมโดยลักษณะภูมิประเทศเป็นหลัก ธารน้ำแข็งภูเขาแบ่งย่อยเป็น 4 รูปแบบ

 เส้นขอบหิมะ

1) กระจุกน้ำแข็ง (ice cap) คือ ธารน้ำแข็งที่ปกคลุมยอดเขาคล้ายกับฝาครอบภูเขา

2) ธารน้ำแข็งวงแหวน (cirque glacier) คือ ธารน้ำแข็งที่เกิดจากการทับถมกันของหิมะตามแอ่งเขา มีรูปร่างคล้ายกับชามหรืออ่าง

3) ธารน้ำแข็งหุบเขา (valley glacier) คือ ธารน้ำแข็งที่เกิดตามร่องเขาและเคลื่อนตัวสู่ด้านล่างตามร่องเขาคล้ายกับธารน้ำ

4) ธารน้ำแข็งรูปพัด (piedmont glacier) คือ ธารน้ำแข็งที่เคลื่อนตัวจากร่องเขาชันสู่ที่ราบด้านล่าง

บางครั้งธารน้ำแข็งเคลื่อนที่มาพบหน้าผาสูงชันจะตกลงมาตามหน้าผาคล้ายกับน้ำตกเรียกว่า ธารน้ำแข็งหน้าผาชัน (cliff glacier) ในกรณีที่ธารน้ำแข็งเคลื่อนที่ลงสู่พื้นที่ซึ่งเป็นทะเลหรือมหาสมุทร เราเรียกว่า ธารน้ำแข็งน้ำขึ้นถึง (tidal glacier)

ปริมาณน้ำแข็ง

ปริมาณน้ำแข็ง (glacier’s budget) ในแต่ละพื้นที่เปลี่ยนแปลงได้อยู่ตลอดเวลา ขึ้นอยู่กับปริมาณหิมะที่สะสมตัวใน โซนการสะสมตัว (zone of accumulation) และปริมาณการหลอมละหลายหรือระเหยใน โซนการเสียดละลาย (zone of ablation) โดยโซนการสะสมตัวและโซนการเสียดละลายจะแยกจากกันได้โดย เส้นสมดุลหิมะ (equilibrium snow line)

เส้นสมดุลหิมะเปลี่ยนแปลงตำแหน่งได้ ขึ้นอยู่กับปริมาณการสะสมตัวและการเสียดละลายของธารน้ำแข็ง

การเคลื่อนที่ของธารน้ำแข็ง

ธารน้ำแข็งเคลื่อนที่ในรูปแบบของการไหล อันเนื่องจากจากอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงของโลกเป็นหลัก โดยความเร็วของการเคลื่อนที่ขึ้นอยู่กับ 1) ความชัน 2) ชนิดหินฐานรองรับธารน้ำแข็ง 3) แรงกดทับจากธารน้ำแข็ง และ 4) สัดส่วนระหว่างการสะสมตัวและการเสียดละลายของธารน้ำแข็ง

ธารน้ำแข็งจะมีความเร็วของการเคลื่อนที่แตกต่างกันในแต่ละพื้นที่ เช่น ธารน้ำแข็งภาคพื้นทวีปเคลื่อนที่ช้าประมาณ 5-7 เซนติเมตร/วัน ในขณะที่ธารน้ำแข็งหุบเขาเคลื่อนที่ 10 เมตร/วัน โดยส่วนกลางของธารน้ำแข็งจะมีการเคลื่อนที่เร็วที่สุด เมื่อห่างจากจุดนี้ไปความเร็วของการเคลื่อนที่จะลดลง และในบริเวณที่อยู่รอบนอกของธารน้ำแข็งจะเคลื่อนที่ช้ามาก เนื่องจากมีแรงฝืดเกิดขึ้น นักวิทยาศาสตร์แยกการเคลื่อนที่ของธารน้ำแข็งเป็น 3 รูปแบบ คือ

1) การเปลี่ยนรูปร่าง (internal deformation) ปกติมวลน้ำแข็งที่ระดับลึก 0-50 เมตรจากพื้นผิวจะมีคุณสมบัติแข็งเปราะ สามารถแตกหักได้ง่ายเมื่อได้รับแรงกระทำจากแรงโน้มถ่วงของโลก ทำให้บางพื้นที่สามารถพบ เหวน้ำแข็ง (crevasse) แต่เนื่องจากน้ำหนักหรือแรงกดทับที่มากขึ้น ทำให้มวลน้ำแข็งที่ระดับความลึกมากกว่า 50 เมตร มีคุณสมบัติที่เหนียวและสามารถเปลี่ยนรูปร่างภายในได้โดยไม่แตกหัก ซึ่งทำให้เกิดการเคลื่อนที่คล้ายกับการคืบของชั้นหินอย่างช้าๆ โดยไม่มีการเลื่อนไถลจากน้ำเข้ามาสัมพันธ์ เรียกว่า ธารน้ำแข็งฐานแห้ง (dry-bottom glacier)

2) การเปลี่ยนรูปชั้นหิน (Bed Deformation) เป็นการย้ายมวลน้ำแข็งเนื่องจากน้ำหนักของมวลน้ำแข็งกดทับให้ตะกอนอ่อนหรือหินที่มีความผุสูงเกิดการเปลี่ยนรูป

เมื่อถูกขวางกั้นและกดทับ น้ำแข็งจะละลายกลายเป็นน้ำ ไหลผ่านสิ่งกีดขวางไปในรูปของของเหลว จากนั้นจะกลายเป็นน้ำแข็งใหม่อีกครั้ง เมื่อผ่านสิ่งกีดขวางไป

3) การเลื่อนไถลที่ฐาน (basal movement) เป็นการเคลื่อนที่ของน้ำแข็งไปตามหินฐานที่รองรับ โดยมีน้ำช่วยในการหล่อลื่น เรียกว่า ธารน้ำแข็งฐานเปียก (wet-bottom glacier) แบ่งย่อยเป็น 3 รูปแบบ ได้แก่

• การเลื่อนตัวที่ฐาน (basal movement) เกิดจากน้ำแข็งบริเวณฐานหลอมละลาย ซึ่งน้ำจะช่วยลดแรงเสียดทานระหว่างน้ำแข็งและพื้นผิวโลก ทำให้ธารน้ำแข็งเคลื่อนที่
• การคืบคลานที่ฐาน (basal creep) เกิดจากการลื่นตัวของมวลน้ำแข็งเนื่องจากแรงกดทับของมวลน้ำแข็งด้านบน คล้ายกับการกับการลื่นไถลของสบู่ในมือเมื่อถูกรัดแน่น
• การไหลจากการแข็งตัวใหม่ (regelation flow) เมื่อมวลน้ำแข็งเคลื่อนที่ผ่านหินฐานที่ไม่ราบเรียบ น้ำแข็งจะได้รับแรงกดทับไม่เท่ากัน มวลน้ำแข็งที่ถูกบีบอัดโดยตรงสามารถหลอมละลายและไหลผ่านหินฐานไปในรูปของน้ำและกลับมาแข็งตัวอีกครั้งเมื่อมีความดันลดลง

. . .
บทความล่าสุด : www.mitrearth.org
เยี่ยมชม facebook : มิตรเอิร์ธ – mitrearth