Географическое положение и размеры котловины
Байкал находится в центре Азии на границе Иркутской области и Республики Бурятияв Российской Федерации. Озеро протянулось с юго-запада на северо-восток на 620 км в виде гигантского полумесяца. Ширина водоёма колеблется в пределах от 24 до 79 км. Дно Байкала на 1167 метров ниже уровня Мирового океана, а зеркало его вод — на 456 метров выше.
Площадь водной поверхности Байкала — 31 722 км² (без учёта островов), что примерно равно площади таких стран, как Бельгия или Нидерланды. По площади водного зеркала Байкал занимает седьмое место среди крупнейших озёр мира.
Длина береговой линии — 2100 км.
Озеро находится в своеобразной котловине, со всех сторон окружённой горными хребтами и сопками[6]. При этом западное побережье — скалистое и обрывистое, рельеф восточного побережья — более пологий (местами горы отступают от берегана десятки километров).
Байкал — самое глубокое озеро на Земле. Современное значение максимальной глубины озера — 1642 м[3] — было установлено в 1983 году Л. Г. Колотило и А. И. Сулимовым во время выполнения гидрографических работ экспедицией ГУНиО МО СССР[5] в точке с координатами 53°1459 с. ш.108°0511 в. д. (G) (O) (Я).
Максимальная глубина была нанесена на карты в 1992 году[7] и подтверждена в 2002 году в результате выполнения совместного бельгийско-испанско-российского проекта по созданию новой батиметрической карты Байкала, когда были оцифрованы глубины в 1 312 788 точках акватории озера (значения глубин были получены в результате перевычисления данных акустического зондирования, совмещённых с дополнительной батиметрической информацией, в том числе эхолокации и сейсмического профилирования; один из авторов открытия максимальной глубины, Л. Г. Колотило, был участником этого проекта)[3].
Если учесть, что водная гладь озера находится на высоте 456 м над уровнем моря, то нижняя точка котловины лежит на 1187 м ниже уровня мирового океана, что делает чашу Байкала также одной из самых глубоких материковых впадин[3].
Средняя глубина озера также очень велика — 744,4 м[3]. Она превышает максимальные глубины многих очень глубоких озёр. Кроме Байкала на Земле только два озера имеют глубину более 1000 метров: Танганьика (1470 м) и Каспийское море (1025 м)[8][9].
Запасы воды в Байкале гигантские — 23 615,39 км³ (около 19 % от 123 тыс. км³ всех мировых запасов озёрной пресной воды). По объёму запасов воды Байкал занимает второе место в мире среди озёр, уступая лишь Каспийскому морю, однако в последнем вода солёная. В Байкале воды больше, чем во всех вместе взятых пяти Великих озёрах Северной Америки (Верхнее, Мичиган, Гурон, Эри,Онтарио
), и в 25 раз больше, чем в Ладожском озере[11].По данным исследований И. Д. Черского (XIX век) в Байкал впадало 336 рек и ручьёв, и это число учитывало только постоянные притоки[4]. Более современных данных по данному вопросу нет, однако иногда приводятся цифры в 544 или 1123 (которые приведены в результате подсчёта распадков, а не постоянных водотоков). Также считается, что вследствие антропогенного воздействия и изменения климата на Байкале с XIX века по современное время могло пропасть порядка 150 водотоков[4].
Самые крупные реки, впадающие в Байкал — это Селенга, Верхняя Ангара, Баргузин, Турка, Снежная, Кичера, Тыя,Голоустная
, Бугульдейка. Из озера вытекает только одна река — Ангара[12][13].Основные свойства байкальской воды можно коротко охарактеризовать так: в ней очень мало растворённых и взвешенных минеральных веществ, ничтожно мало органических примесей, много кислорода. Содержание минеральных солей в воде Байкала равно 96,7 мг/л[4].
В значительной степени чистота воды в Байкале поддерживается деятельностью микроскопического рачка эпишуры, который потребляет органику, пропуская воду через свой организм. Байкальская эпишура (лат. Epischura baicalensis) — вид планктонных ракообразных из подкласса веслоногих (Copepoda). Размер взрослого полупрозрачного рачка составляет около 1,5 мм. Этот эндемик Байкала играет важнейшую роль в экосистеме озера, населяя всю толщу вод и формируя до 90 % и более биомассы водоёма. Эпишура потребляет основную массу водорослей и является важным объектом питания байкальского омуля. Именно рачку-эпишуре обязано озеро чистотой своей воды.
Вода в Байкале холодная — температура поверхностных слоёв даже летом не превышает +8…+9 °C, а в отдельны хзаливах
и сорах — +15 °C (максимальная зафиксированная температура — +23 °C). Температура глубинных слоёв — около +4 °C.[14].Вода в озере настолько прозрачна, что отдельные камни и различные предметы бывают видны на глубине до 40 метров. Это обычно бывает весной, когда вода в озере синего цвета. Летом же и осенью, когда в прогретой солнцем воде развивается масса растительных и животных организмов, прозрачность её снижается до 8—10 м, и цвет становится сине-зелёным и зелёным.
В период ледостава (в среднем, в период с 9 января по 4 мая) Байкал замерзает целиком, кроме небольшого участка протяженностью в 15—20 км, находящегося в истоке Ангары[4]. Период судоходства для пассажирских и грузовых судов обычно открыт с июня по сентябрь; научно-исследовательские суда начинают навигацию вслед за вскрытием озера ото льда и завершают её с замерзанием Байкала, то есть с мая по январь[4].
К концу зимы толщина льда на Байкале достигает 1 м, а в заливах — 1,5—2 м. При сильном морозе трещины, имеющие местное название «становые щели», разрывают лёд на отдельные поля. Длина таких трещин — 10—30 км, а ширина — 2—3 м. Разрывы происходят ежегодно, примерно в одних и тех же районах озера. Сопровождаются они громким треском, напоминающим раскаты грома или выстрелы из пушек. Благодаря трещинам во льду рыба на озере не гибнет от недостатка кислорода. Байкальский лёд, кроме того, очень прозрачен, и сквозь него проникают солнечные лучи, поэтому в воде бурно развиваются планктонные водоросли[15], выделяющие кислород. По берегам Байкала можно наблюдать зимой ледяные гроты и набрызги.
Байкальский лёд преподносит учёным немало загадок. Так, в 1940-х годах специалисты Байкальской лимнологической станциио бнаружили необычные формы ледового покрова, характерные только для Байкала. Например, «сопки» — конусовидные ледяные холмы высотой до 6 м, полые внутри. Внешним видом они напоминают ледяные шатры, «открытые» в противоположную от берега сторону. Сопки могут располагаться по отдельности, а иногда образуют миниатюрные «горные хребты»[16]. Также на Байкале существуют ещё несколько видов льда: «сокуй», «колобовник», «осенец».
Кроме того, весной 2009 года в Интернете были распространены спутниковые снимки разных участков Байкала, на которых были обнаружены тёмные кольца. По мнению учёных, эти кольца возникают благодаря подъёму глубинных вод и повышению температуры поверхностного слоя воды в центральной части кольцевой структуры. В результате этого процесса образуется антициклоническое (по часовой стрелке) течение. В зоне, где течение достигает максимальных скоростей, усиливается вертикальный водообмен, что приводит к ускоренному разрушению ледового покрова[16].
Дно Байкала имеет ярко выраженный рельеф. Вдоль всего побережья в большей или меньшей степени развиты прибрежные мелководья (шельфы) и подводные склоны; есть подводные банкии даже подводные хребты; выражено ложе трёх основных котловин озера — Южной, Средней и Северной, отделённых друг от друга двумя хребтами — Академическим и Селенгинским[17]. Наиболее выразителен Академический хребет, протянувшийся от острова Ольхон к Ушканьим островам, которые являются его самой высокой частью. Протяжённость его около 100 км, максимальная высота над дном Байкала — 1848 м.
Толщина донных отложений в Байкале, как установлено гравиметрической съёмкой, достигает около 6 тыс. метров, что означает, что в озере затоплены одни из высочайших гор на Земле, высотой более 7000 м[18].
На Байкале 27 островов (Ушканьи острова, Ольхон, Ярки и другие). Самый крупный из них — Ольхон (71 км в длину и 12 км в ширину, расположен почти в центре озера у его западного побережья, площадь — 729 км²[19], по другим данным — 700 км²[2]).
Крупнейший полуостров — Святой Нос.
Район Байкала (т. н. Байкальская рифтовая зона) относится к территориям с высокой сейсмичностью: здесь регулярно происходят землетрясения, сила большей части которых составляет один-два балла по шкале интенсивности MSK-64. Однако случаются и сильные — так, в 1862 году при 10-балльномЦаганском землетрясении в северной части дельты Селенги ушёл под воду участок суши площадью 200 км² с шестью бурятскими улусами, в которых проживало 1300 человек, и образовался залив Провал.
Сильные землетрясения отмечены также в 1903 году (Байкальское), 1950 году (Мондинское), 1957 году (Муйское), 1959 году (Среднебайкальское). Эпицентр9-балльного Среднебайкальского землетрясения находился на дне Байкала в районе села Сухая (юго-восточное побережье). В Улан-Удэ и Иркутске сила главного толчка достигла 5—6 баллов, наблюдались трещины и незначительные разрушения в зданиях и постройках. Последние сильные землетрясения на Байкале происходили в августе 2008 года (9 баллов) и в феврале 2010 года (6,1 балла).
Водная масса Байкала оказывает влияние на климат прибрежной территории. Зима здесь бывает мягче, алето
— прохладнее. Наступление весны на Байкале задерживается на 10—15 дней по сравнению с прилегающими районами, а осень часто бывает довольно продолжительной.Максимальная зафиксированная температура воздуха — +34 градуса Цельсия, а средняя повышается в последние годы[20].
Район Байкала отличается большой суммарной продолжительностью солнечного сияния. Например, в посёлке Большое Голоустное она доходит до 2524 часов, что больше, чем на черноморских курортах. Дней без солнца в году в этом же населённом пункте бывает только 37, а на острове Ольхон — 48.
Особые черты климата обусловлены байкальскими ветрами, которые имеют собственные названия — баргузин,сарма
, верховик, култук и др.Происхождение Байкала до сих пор вызывает научные споры. Возраст озера учёные традиционно определяют в 25—35 млн лет. Этот факт также делает Байкал уникальным природным объектом, так как большинство озёр, особенно ледникового происхождения, живут в среднем 10—15 тысяч лет, а потом заполняются илистыми осадками и заболачиваются.
Однако существует также версия о молодости Байкала, выдвинутая доктором геолого-минералогических наук А. В. Татариновым в 2009 году, которая получила косвенные подтверждения во время второго этапа экспедиции «Миров» на Байкале. В частности, деятельность грязевых вулканов на дне озера позволяет учёным предполагать, что современной береговой линии Байкала всего лишь 8 тысяч лет, а глубоководной части — 150 тысяч лет[21].
Несомненно лишь то, что озеро расположено в рифтовой впадине и по строению схоже, например, с бассейном Мёртвого моря. Одни исследователи объясняют образование Байкала его расположением в зоне трансформного разлома, другие предполагают наличие под озером мантийного плюма, третьи объясняют образование впадины пассивным рифтингом в результате коллизии Евразийской плиты и Индостана. Как бы то ни было, преобразование Байкала продолжается до сих пор — в окрестностях озера постоянно происходят землетрясения. Есть предположения о том, что проседание впадины связано с образованием вакуумных очагов вследствие излияния базальтов на поверхность (четвертичный период).
В Байкале обитает около 2600 видов и подвидов водных животных, более половины которых являются эндемиками, то есть обитают только в это мводоёме
[22].К эндемикам Байкала относятся около 1000 видов, 96 родов, 11 семейств и подсемейств. 27 видов рыб, обитающих в озере, нигде более не встречаются[23].
Такое обилие живых организмов объясняется большим содержанием кислорода во всей толще байкальской воды. 100%-й эндемизм наблюдается среди нематод семейства Mermitidae(28 видов), червей Polychaeta (4), губок Lubomirskiidae (14), грегарин Gregarinea (6), рачков-изопод Isopoda (5), веснянок Plecoptera (2). Почти все виды и подвиды рачков-амфипод (349 из 350, 99 %) и скорпенообразных рыб (31 из 32, 96 %) эндемики озера. 90 % видов червей турбеллярий (130 из 150) и ракушковых рачков (132 из 150) эндемичны. Эндемичны для Байкала многие рыбы: 36 из 61 видов и подвидов (59 %), 2 семейства (13,3 %) и 12 родов (37,5 %)[22][24][25][26].
Один из эндемиков, рачок эпишура, составляет до 80 % биомассы зоопланктона озера и является важнейшим звеном в пищевой цепи водоёма. Он выполняет функцию фильтра: пропускает через себя воду, очищая её[27].
Олигохеты Байкала, 84,5 % из которых эндемики, составляют до 70—90 % биомассы бентоса и играют важную роль в процессах самоочищения озера и как кормовая база рыб-бентофагов и хищных беспозвоночных. Они участвуют в аэрации грунтов и минерализации органических веществ[28].
Из рыб в Байкале водятся байкальский омуль, хариус, сиг, байкальский осётр (Acipenser baeri baicalensis), налим, таймень, щука и другие. Наиболее интересна в Байкале живородящая рыба голомянка, тело которой содержит до 30 % жира. Она удивляет биологов ежедневными кормовыми миграциями из глубин на мелководье.
Также Байкал уникален среди озёр тем, что на большой глубине здесь произрастают пресноводные губки.