Многие из этих природных чудес удается увидеть только ученым, так как они находятся в холодных, малонаселенных областях нашей планеты.
Эта Синяя река — рай для любителей каякинга в Гренландии. Тающий Ледник Петермана заполняет низкорасположенные области идеально чистой голубой водой. Это явление происходит сезонно, заставляя реку изменить ее форму. Ярко-синий цвет присущ только ледниковой воде этих регионов.
Шпицберген, что означает «холодное побережье», является архипелагом в Арктике, составляющим самую северную часть Норвегии, а также Европы. Это место расположено приблизительно в 650 километрах к северу от континентальной Европы, на полпути между материком Норвегия и Северным полюсом. Несмотря на то, чтобы быть так близко к Северному полюсу, Шпицберген сравнительно теплый благодаря нагревающему эффекту Гольфстрима, который делает его пригодным для жилья. Фактически,
Шпицберген — самая северная постоянно населенная область на планете. Острова Шпицбергена покрывают общую площадь 62,050 кв. км, почти 60% которого покрыты ледниками, многие из которых выходят прямо в море. Гигантский ледник Бросвеллбрин, расположенный на Нордаустландет — втором по величине острове в архипелаге, растягивается на целых 200 километров. 20-метровые ледяные края этого ледника пересечены сотнями водопадов. Эти водопады могут быть замечены только в более теплых месяцах.
Кристальные пещеры
Эта пещера в леднике — результат ледникового таяния, когда дождь и талая вода на поверхности ледника направлены в потоки, которые входят в ледник через щели. Поток воды постепенно плавит отверстие, проделывая путь к более низким участкам, формируя длинные кристальные пещеры. Мелкие отложения в воде наряду придают потоку талой воды грязный цвет, в то время как вершина пещеры показывается темно-синим цветом.
Из-за быстрого движения ледника, приблизительно 1 м в день по неравному ландшафту, эта ледяная пещера превращается в своем конце в глубокую вертикальную щель. Это позволяет дневному свету входить в ледяную пещеру с обоих концов. Пещера доступна через 7-метровый вход на береговой линии. В конце она сужается к трудному узкому проходу, не более метра высотой. Ледяные пещеры находятся в нестабильных зонах и могут разрушиться в любое время.
В них безопасно войти только зимой, когда холодные температуры укрепляют лед. Несмотря на это, можно услышать постоянные звуки скрежета льда в пещере. Это происходит не потому, что все собирается разрушиться, а потому, что пещера перемещается наряду с самим ледником.
Каждый раз, когда ледник переместился на миллиметр, можно услышать чрезвычайно громкие звуки. Среди достопримечательностей Исландии пещеры пользуются особой популярностью.
Ледник Бриксдал
Ледник Бриксдалсбрин или Бриксдал — один из самых доступных и самых известных рукавов ледника Йостедальсбрин. Это место расположено в Норвегии и является частью Национального парка Йостедальсбрин. Ледник заканчивается в небольшом ледниковом озере, которое находится в 346 метрах над уровнем моря. Посетители со всего мира приезжают, чтобы увидеть красивый выход ледника Бриксдал, живописно расположенный среди водопадов и высоких пиков. С надлежащим оборудованием и опытными гидами, посетители могут насладиться абсолютно безопасной, но невероятно захватывающей экскурсией.
Каньон Берсдей
Каньон Берсдей, вырезанный талой водой, составляет 45 метров в глубину. Эта фотография была сделана в 2008 году. Вдоль края Ледяного Каньона Гренландии, линии на стене показывают стратиграфические слои льда и снега, установленного за эти годы. Черный слой в основании канала представляет из себя криоконит — порошкообразную раздутую пыль, которая депонирована и откладывается на снегу, ледниках или ледниковых покровах.
Ледник Слоновья Нога
Арктический Ледник Нога слона найден в северной Гренландии. Серая зона в низком возвышении на леднике выгравирована каналами талой воды, ясно отделенными от белой поверхностной зоны накопления выше. Нетрудно понять, откуда у этого ледника появилось такое название. Этот уникальный ледник расположен в удивительном географическом положении на северо-восточном побережье Гренландии.
Замороженная волна
Эта уникальная замороженная волна расположена в Антарктиде. Она была обнаружена американским ученым Тони Трэвоуиллоном в 2007. Эти фотографии на самом деле не показывают гигантскую волну, так или иначе замороженную в процессе. Формирование содержит синий лед, и это — убедительное свидетельство, что оно не было создано мгновенно из волны.
Синий лед создается путем сжатия пойманных в ловушку воздушных пузырей. Лед выглядит синим, потому что, когда свет проходит через слои, синий свет отражается назад, а красный свет поглощается. Таким образом, темно-синий цвет предполагает, что лед формировался медленно в течение долгого времени, а не мгновенно. Последующее таяние и перезамораживание за многие сезоны дали формированию гладкую, подобную волне внешность.
Полосатый айсберг
Чаще всего айсберги имеют синие и зеленые полосы, но могут быть коричневыми. Это явление часто происходит в южном Океане. Полосатые айсберги с многократными цветными полосами, включая желтый, коричневый цвет, довольно распространены в холодных водах по Антарктиде.
Цветные айсберги сформированы, когда большие куски льда отрываются от шельфового ледника и попадают в море. Поскольку ледники составлены из снега, падающего на Антарктиду в течение многих тысячелетий, лед составлен из пресной воды. Таким образом оказывается, что плавающий свежий лед взаимодействует с соленой водой. Морская вода находится в контакте с переохлажденным ледником, также замораживается, как будто покрывая его коркой.
Этот верхний слой льда, сформированного из морской воды, содержит органические вещества и полезные ископаемые. Подхваченные волнами и унесенные ветром, айсберги могут быть окрашены удивительными цветными полосами различных форм и структур. Айсберг кажется белым из-за крошечных пузырей, пойманных в ловушку во льду и рассеянного света. Синие участки созданы, когда трещина в ледяном щите заполняется талой водой, которая быстро замораживается.
В этом случае у пузырей нет времени, чтобы сформироваться. Когда вода богата морскими водорослями, полоса может быть окрашена в зеленый, а также в другой оттенок.
Ледяные башни
Сотни ледяных башен можно увидеть на вершине вулкана Эребус (3.800 м). Они выглядят, словно однодневная щетина на лице гиганта. Постоянно действующий вулкан, возможно, единственное место в Антарктиде, где огонь и лед встречаются, смешиваются и создают что-то уникальное. Башни могут достигать 20 метров высотой и выглядеть почти живыми, выпуская струи пара в южное полярное небо. Часть вулканического пара замораживается, откладываясь на внутреннюю часть башен, расширяясь и расширяя их.
Замерзший водопад
Фэнг — водопад, расположенный около города Вэйл в Колорадо. Огромный ледяной столб формируется из этого водопада только при исключительно холодных зимах, когда мороз создает ледяную колонку, вырастающую до 50 метров в высоту. Замерзший водопад Фэнг имеет основу, достигающую 8 метров в ширину.
Пенитентес
Пенитентес — удивительные ледяные шипы, сформированные естественным образом на равнинах в высотных областях диапазона Анд, на высоте свыше 4000 метров над уровнем моря. Эти ледяные шипы достигают переменных высот от нескольких сантиметров, до 5 метров, производя впечатление ледяного леса. Кончики их лезвий всегда указывают на солнце. они начинают медленно формироваться, когда лед плавиться с ранними солнечными лучами. Люди Анд приписали это явление быстрому ветру в этой области, который на самом деле является только частью процесса.
Согласно недавним научным наблюдениям солнечный свет, который падает на лед, подогревает его, кроме того, часть света поймана в ловушку во льду, что приводит к неравному таянию льда и те части льда, которые не таят, формируют статуи странной формы, известные как Пенитентес.
Кунгурская ледяная пещера, Россия
Кунгурская ледяная пещера – одна из самых больших пещер мира и самых удивительных чудес Урала, которая находится на окраине города Кунгур в Пермском крае. Считается, что пещере уже более 10 тысяч лет.
Ее общая длина достигает 5700 метров, внутри пещеры 48 гротов и 70 подземных озер, глубиной до 2-х метров. Температура внутри ледяной пещеры варьирует от -10 до -2 градусов по Цельсию.
Около −1,8 °C.
Оценка количества (густоты) морского льда даётся в баллах - от 0 (чистая вода) до 10 (сплошной лёд).
Свойства
Важнейшие свойства морского льда - пористость и солёность, определяющие его плотность (от 0,85 до 0,94 г/см³). Из-за малой плотности льда льдины возвышаются над поверхностью воды на 1 / 7 - 1 / 10 их толщины. Таяние морского льда начинается при температуре выше −2,3 °C. По сравнению с пресноводным он труднее поддаётся раздроблению на части и более эластичен .
Солёность
Плотность
Морской лёд является сложным физическим телом, состоящим из кристаллов пресного льда, рассола, пузырьков воздуха и различных примесей. Соотношение составляющих зависит от условий льдообразования и последующих ледовых процессов и влияет на среднюю плотность льда. Так, наличие пузырьков воздуха (пористость ) значительно уменьшает плотность льда. Солёность льда оказывает на плотность меньшее воздействие, чем пористость. При солёности льда 2 промилле и нулевой пористости плотность льда составляет 922 килограмма на кубический метр , а при пористости 6 процентов понижается до 867. В то же время при нулевой пористости увеличение солёности с 2 до 6 промилле приводит к увеличению плотности льда только с 922 до 928 килограммов на кубический метр .
Теплофизические свойства
Оттенки цвета морского льда в больших массивах варьируют от белого до коричневого.
Белый лёд образуется из снега и имеет много пузырьков воздуха или ячеек с рассолом.
Молодой морской лёд зернистой структуры со значительным количеством воздуха и рассола часто имеет зелёный цвет.
Многолетние торосистые льды, из которых выдавлены примеси, и молодые льды, которые замерзали в спокойных условиях, часто имеют голубой или синий цвет. Голубым также бывает глетчерный лёд и айсберги . В голубом льду чётко видна игольчатая структура кристаллов .
Коричневый или желтоватый лёд имеет речной или прибрежный генезис, в нём имеются примеси глины или гуминовых кислот .
Начальные виды льда (ледяное сало, шуга) имеют тёмно-серый цвет, иногда со стальным оттенком. С увеличением толщины льда его цвет становится светлее, постепенно переходя в белый. При таянии тонкие льдинки снова становятся серыми.
В случае, если лёд содержит большое количество минеральных или органических примесей (планктон , эоловые взвеси, бактерии), его цвет может меняться на красный, розовый, жёлтый , вплоть до чёрного .
В связи со свойством льда задерживать длинноволновую радиацию, он способен создавать парниковый эффект, что приводит к нагреванию находящейся под ним воды.
Механические свойства
Под механическими свойствами льда понимают его способность противостоять деформациям .
Типичные виды деформации льда: растяжение, сжатие , сдвиг , изгиб . Выделяют три стадии деформации льда: упругая , упруго-пластическая , стадия разрушения. Учёт механических свойств льда важен при определении оптимального курса ледоколов , а также при размещении на льдинах грузов, полярных станций , при расчёте прочности корпуса судна .
Условия образования
При образовании морского льда между целиком пресными кристаллами льда оказываются мелкие капли солёной воды, которые постепенно стекают вниз. Температура замерзания и температура наибольшей плотности морской воды зависит от её солёности. Морская вода, солёность которой ниже 24,695 промилле (так называемая солоноватая вода), при охлаждении сначала достигает наибольшей плотности , как и пресная вода , а при дальнейшем охлаждении и отсутствии перемешивания быстро достигает температуры замерзания. Если солёность воды выше 24,695 промилле (солёная вода), она охлаждается до температуры замерзания при постоянном увеличении плотности с непрерывным перемешиванием (обменом между верхними холодными и нижними более тёплыми слоями воды), что не создаёт условий для быстрого выхолаживания и замерзания воды, то есть при одинаковых погодных условиях солёная океаническая вода замерзает позже солоноватой.
Классификации
Морской лёд по своему местоположению и подвижности разделяется на три типа:
- плавучие (дрейфующие) льды,
По стадиям развития льда выделяют несколько так называемых начальных видов льда (в порядке времени образования):
- внутриводный (в том числе донный или якорный), образующийся на некоторой глубине и находящихся в воде предметах в условиях турбулентного перемешивания воды.
Дальнейшие по времени образования виды льда - ниласовые льды :
- нилас, образующийся при спокойной поверхности моря из сала и снежуры (тёмный нилас до 5 см толщиной, светлый нилас до 10 см толщиной) - тонкая эластичная корка льда, легко прогибающаяся на воде или зыби и образующая при сжатии зубчатые наслоения;
- склянки, образующиеся в распреснённой воде при спокойном море (в основном, в заливах , около устьев рек) - хрупкая блестящая корка льда, которая легко ломается под действием волны и ветра;
- блинчатый лёд, образующийся при слабом волнении из ледяного сала, снежуры или шуги или вследствие разлома в результате волнения склянки, ниласа или так называемого молодого льда. Представляет собой пластины льда округлой формы от 30 см до 3 м в диаметре и толщиной 10-15 см с приподнятыми краями из-за обтирания и ударов льдин .
Дальнейшей стадией развития льдообразования являются молодые льды , которые подразделяются на серый (толщина 10-15 см) и серо-белый (толщиной 15-30 см) лёд.
Морской лёд, развивающийся из молодого льда и имеющий возраст не более одного зимнего периода, называется однолетним льдом . Этот однолетний лёд может быть:
- тонким однолетним льдом - белый лёд толщиной 30-70 см,
- средней толщины - 70-120 см,
- толстым однолетним льдом - толщиной более 120 см.
Если морской лёд подвергался таянию хотя бы в течение одного года, он относится к старым льдам . Старые льды подразделяются на:
- остаточный однолетний - не растаявший летом лёд, находящийся вновь в стадии замерзания,
- двухлетний - просуществовавший более одного года (толщина достигает 2 м),
- многолетний - старый лёд толщиной 3 м и более, переживший таяние не менее двух лет. Поверхность такого льда покрыта многочисленными неровностями, буграми, образовавшимися в результате неоднократного таяния. Нижняя поверхность многолетних льдов также отличается большой неровностью и разнообразием формы.
Толщина многолетних льдов в
Лёд
- минерал с хим. формулой H 2 O , представляет собой воду в кристаллическом состоянии.
Химический состав льда: Н — 11,2%, О — 88,8%. Иногда содержит газообразные и твердые механические примеси.
В природе лёд представлен, главным образом, одной из нескольких кристаллических модификаций, устойчивой в интервале температур от 0 до 80°C, имеющей точку плавления 0°С. Известны 10 кристаллических модификаций льда и аморфный лёд. Наиболее изученным является лёд 1-й модификации - единственная модификация, обнаруженная в природе. Лёд встречается в природе в виде собственно льда (материкового, плавающего, подземного и др.), а также в виде снега, инея и т.д.
Смотрите так же:
СТРУКТУРА
Кристаллическая структура льда похожа на структуру : каждая молекула Н 2 0 окружена четырьмя ближайшими к ней молекулами, находящимися на одинаковых расстояниях от нее, равных 2,76Α и размещенных в вершинах правильного тетраэдра. В связи с низким координационным числом структура льда является ажурной, что влияет на его плотность (0,917). Лед имеет гексагональную пространственную решётку и образуется путём замерзания воды при 0°С и атмосферном давлении. Решётка всех кристаллических модификаций льда имеет тетраэдрическое строение. Параметры элементарной ячейки льда (при t 0°С): а=0,45446 нм, с=0,73670 нм (с - удвоенное расстояние между смежными основными плоскостями). При понижении температуры они меняются крайне незначительно. Молекулы Н 2 0 в решётке льда связаны между собой водородными связями. Подвижность атомов водорода в решётке льда значительно выше подвижности атомов кислорода, благодаря чему молекулы меняют своих соседей. При наличии значительных колебательных и вращательных движений молекул в решётке льда возникают трансляционные соскоки молекул из узла пространственной их связи с нарушением дальнейшей упорядоченности и образованием дислокаций. Этим объясняется проявление у льда специфических реологических свойств, характеризующих зависимость между необратимыми деформациями (течением) льда и вызвавшими их напряжениями (пластичность, вязкость, предел текучести, ползучесть и др.). В силу этих обстоятельств ледники текут аналогично сильно вязким жидкостям, и, таким образом, природные льды активно участвуют в круговороте воды на Земле. Кристаллы льда имеют относительно крупные размеры (поперечный размер от долей миллиметра до нескольких десятков сантиметров). Они характеризуются анизотропией коэффициента вязкости, величина которого может меняться на несколько порядков. Кристаллы способны к переориентации под действием нагрузок, что влияет на их метаморфизацию и скорости течения ледников.
СВОЙСТВА
Лёд бесцветен. В больших скоплениях он приобретает синеватый оттенок. Блеск стеклянный. Прозрачный. Спайности не имеет. Твердость 1,5. Хрупкий. Оптически положительный, показатель преломления очень низкий (n = 1,310, nm = 1,309). В природе известны 14 модификаций льда. Правда, все, кроме привычного нам льда, кристаллизующего в гексагональной сингонии и обозначающегося как лёд I , образуются в условиях экзотических - при очень низких температурах (порядка -110150 0С) и высоких давлениях, когда углы водородных связей в молекуле воды изменяются и образуются системы, отличные от гексагональной. Такие условия напоминают космические и не встречаются на Земле. Например, при температуре ниже –110 °С водяные пары выпадают на металлической пластине в виде октаэдров и кубиков размером в несколько нанометров - это так называемый кубический лед. Если температура чуть выше –110 °С, а концентрация пара очень мала, на пластине формируется слой исключительно плотного аморфного льда.
МОРФОЛОГИЯ
В природе лёд — очень распространенный минерал. В земной коре существует несколько разновидностей льда: речной, озёрный, морской, грунтовый, фирновый и глетчерный. Чаще он образует агрегатные скопления мелкокристаллических зерен. Известны также кристаллические образования льда, возникающие сублимационным путем, т. е. непосредственно из парообразного состояния. В этих случаях лед имеет вид скелетных кристаллов (снежинки) и агрегатов скелетного и дендритного роста (пещерный лёд, изморозь, иней и узоры на стекле). Крупные хорошо огранённые кристаллы встречаются, но очень редко. Н. Н. Стуловым описаны кристаллы льда северо-восточной части России, встреченные на глубине 55-60 м. от поверхности, имеющие изометрический и столбчатый облик, причем длина наибольшего кристалла равнялась 60 см., а диаметр его основания - 15 см. Из простых форм на кристаллах льда выявлены только грани гексагональной призмы (1120), гексагональной бипирамиды (1121) и пинакоида (0001).
Ледяные сталактиты, называемые в просторечии «сосульки», знакомы каждому. При перепадах температур около 0° в осенне-зимние сезоны они растут повсеместно на поверхности Земли при медленном замерзании (кристаллизации) стекающей и капающей воды. Они обычны также в ледяных пещерах.
Ледяные забереги представляют собой полосы ледяного покрова из льда, кристаллизующегося на границе вода-воздух вдоль краёв водоёмов и окаймляющие края луж, берега рек, озёр, прудов, водохранилищ, и тп. при незамерзающей остальной части водного пространства. При их полном срастании на поверхности водоёма образуется сплошной ледяной покров.
Лёд образует также параллельно-шестоватые агрегаты в виде волокнистых прожилков в пористых грунтах, а на их поверхности — ледяные антолиты.
ПРОИСХОЖДЕНИЕ
Лёд образуется в основном в водных бассейнах при понижении температуры воздуха. На поверхности воды при этом появляется ледяная каша, сложенная из иголочек льда. Снизу на неё нарастают длинные кристаллики льда, у которых оси симметрии шестого порядка размещаются перпендикулярно к поверхности корочки. Соотношения между кристаллами льда при разных условиях образования показаны на рис. Лед распространен всюду, где имеется влага и где температура опускается ниже 0° С. В некоторых районах грунтовый лед оттаивает только на незначительную глубину, ниже которой начинается вечная мерзлота. Это так называемые районы вечной мерзлоты; в областях распространения многолетнемерзлых пород в верхних слоях земной коры встречаются так называемые подземные льды, среди которых различают современный и ископаемый подземный лёд. Не менее 10% всей площади суши Земли покрывают ледники, слагающая их монолитная ледяная порода носит название ледниковый лёд. Ледниковый лёд образуется в основном из скопления снега в результате его уплотнения и преобразования. Ледниковый покров занимает около 75% площади Гренландии и почти всю Антарктиду; самая большая мощность ледников (4330 м.) – установлена близ станции Бэрд (Антарктида). В центральной Гренландии толщина льда достигает 3200 м.
Месторождения льда общеизвестны. В местностях с холодной долгой зимой и коротким летом, а также в высокогорных районах образуются ледяные пещеры со сталактитами и сталагмитами, среди которых наиболее интересными являются Кунгурская в Пермской области Приуралья, а также пещера Добшине в Словакии.
В результате замерзания морской воды образуется морской лёд. Характерными свойствами морского льда являются солёность и пористость, которые определяют диапазон его плотности от 0,85 до 0,94 г/см 3 . Из-за такой малой плотности льдины возвышаются над поверхностью воды на 1/7-1/10 своей толщины. Морской лёд начинает таять при температуре выше -2,3° С; он более эластичен и труднее поддается раздроблению на части, чем лёд пресноводный.
ПРИМЕНЕНИЕ
В конце 1980-х годов лаборатория Аргонн разработала технологию изготовления ледяной гидросмеси (Ice Slurry), способной свободно течь по трубам различного диаметра, не собираясь в ледяные наросты, не слипаясь и не забивая системы охлаждения. Солёная водяная суспензия состояла из множества очень мелких ледяных кристалликов округлой формы. Благодаря этому сохраняется подвижность воды и, одновременно, с точки зрения теплотехники она представляет собой лёд, который в 5-7 раз эффективнее простой холодной воды в системах охлаждения зданий. Кроме того, такие смеси перспективны для медицины. Опыты на животных показали, что микрокристаллы смеси льда прекрасно проходят в довольно мелкие кровеносные сосуды и не повреждают клетки. «Ледяная кровь» удлиняет время, в течение которого можно спасти пострадавшего. Скажем, при остановке сердца это время удлиняется, по осторожным оценкам, с 10-15 до 30-45 минут.
Использование льда в качестве конструкционного материала широко распространено в приполярных регионах для строительства жилищ - иглу. Лёд входит в состав предложенного Д. Пайком материала Пайкерит, из которого предлагалось сделать самый большой в мире авианосец.
Лед (англ. Ice) — H 2 O
КЛАССИФИКАЦИЯ
| Strunz (8-ое издание) | 4/A.01-10 |
| Nickel-Strunz (10-ое издание) | 4.AA.05 |
| Dana (8-ое издание) | 4.1.2.1 |
| Hey’s CIM Ref. | 7.1.1 |
Лед снабжает планету огромным объемом пресной воды и сдерживает глобальный уровень воды в мировом океане от катастрофического повышения.
Кроме этого, лёд содержит полезную информацию о прошлом нашей планеты, а также рассказывает о будущем климата на Земле.
Вот самые интересные факты про лёд на Земле и за ее пределами:
Названия льда
1. У льда есть множество разных названий.
Только у морского льда есть несколько названий, не говоря уже про лед в Арктике и Антарктике. Мелкобитый лёд, внутриводный лёд, нилас, и блинчатый лёд - это лишь часть того, что можно найти в Арктике и Антарктиде.
Если вы будете проплывать около северного или южного полюса, то вам лучше знать, где айсберг, а где подошва припая (лед, скреплённый с берегом или дном), в чем разница между подторосом и торосом, и между плавучей льдиной и флобергом (плавучая гора).
Но если вам кажется, что этих слов вам более, чем достаточно, то вы удивитесь, узнав, что народ Аляски инупиаты имеют 100 различных названии льда, что логично для народа, который живет в холодных местах.
Ледяной дождь
2. Ледяной дождь происходит, когда снег проходит сквозь теплые и холодные слои атмосферы.
Ледяной дождь может быть смертельно опасным. Вот как он возникает: снег входит в теплый слой атмосферы и тает, превращаясь в капли дождя, потом проходит через холодный слой воздуха. Капли дождя не успевают замерзнуть, проходя этот холодный слой, но когда они сталкиваются с холодной поверхностью, эти капли моментально превращаются в лёд.
В результате на дорогах образуется толстый слой льда, и всё вокруг превращается в ледяной каток. Лёд также скапливается на электропроводах, что может привести к их обрыву. Лёд, скопившийся на ветках, может их обломать, что очень опасно для людей.
Сегодня существуют лаборатории, в которых учёные пытаются предсказать, где и как этот дождь может нанести удар. Одна из таких лабораторий находится в Нью-Гэмпшире, где учёные создают симуляции ледяных дождей.
Сухой лёд
3. Сухой лёд не состоит из воды.
На самом деле это замороженный диоксид углерода, который может изменять своё состояние от твердого до газообразного при комнатной температуре и атмосферном давлении, минуя жидкую фазу. Сухой лёд довольно полезен для поддержания холода в некоторых товарах, так как он замерзает при температуре - 78,5 градусов по Цельсию.
Изобретение холодильника
4. Лёд помог людям изобрести холодильник.
Тысячи лет назад люди уже использовали лёд для сохранения свежести продуктов. В 1800-х годах люди вырезали кубы льда из замерзших озер, привозили их и хранили в специальных изолированных помещения и погребах. К концу 19-го века люди использовали бытовые ящики со льдом для продуктов, которые позже превратились в холодильники.
Лёд не только упростил жизнь отдельным домам, но и сыграл ключевую роль в массовом производстве и распространении мяса и других скоропортящихся продуктов. Это всё в итоге привело к урбанизации и развитию множества других сфер промышленности.
К концу века загрязнение окружающей среды и горы мусора, выброшенные в сточные воды, привели к загрязнению множества естественных запасов льда. Эта проблема привела к разработке современного электрического холодильника. Самый первый коммерчески успешный холодильник был выпущен в 1927 году в США.
Ледяной покров Гренландии
5. Ледяной покров Гренландии содержит 10% мирового ледникового льда на планете, и он быстро тает.
Данный ледяной покров представляет собой вторую в мире ледяную массу после Антарктического ледяного покрова, и содержит достаточно воды, чтобы поднять уровень мирового океана минимум на 6 метров. Если же на Земле растает каждый ледник и ледниковый покров, то уровень воды повысится более, чем на 80 метров.
Согласно исследованию, опубликованному в 2016 году в журнале Nature Climate Change, каждую секунду ледяной покров Гренландии теряет 8 000 тонн. Ученные уже несколько лет исследуют этот ледяной покров, чтобы лучше понять, как он реагирует на изменение климата на Земле.
Айсберги и ледники
6. Айсберги и ледники бывают не только белыми.
Белый свет состоит из множества цветов, и каждый имеет свою длину волны. По мере того, как снег накапливается на айсберге, пузырьки воздуха в снегу сжимаются, и в лёд проникает света больше, чем отражается от пузырьков и маленьких кристаллов льда.
Именно здесь весь фокус: цвета с более длинными волнами, такие как красный и жёлтый, поглощаются льдом, в то время как цвета с более короткой длиной волны, такие как синий и зелёный, отражают свет. Поэтому айсберги и ледники имеют синевато-зеленоватый оттенок.
Ледниковые периоды на Земле
7. На Земле было множество ледниковых периодов.
Часто когда мы слышим о ледниковом периоде, мы представляем себе только один такой период. На самом деле, еще до нас на планете было несколько ледниковых периодов, и все они были очень суровыми. Учёные предполагают, что в какие-то периоды времени наша планета была полностью заморожена, и учёные называют эту гипотезу "Земля-снежок".
Существуют предположения, что некоторые ледниковые периоды являлись результатом эволюции новых форм жизни - растений, а также и одноклеточных и многоклеточных организмов – которые способствовали изменению концентрации кислорода и углекислого газа в атмосфере настолько, что это привело к изменению парникового эффекта.
Земля продолжит проходить циклы теплых и холодных периодов. Однако на данном этапе, учёные предсказывают, что в последующие 100 лет, темпы потепления будут как минимум в 20 раз превышать темпы предыдущих периодов потепления.
Пресная вода на Земле
8. Более 2/3 запасов пресной воды на Земле хранится в ледниках.
Тающие ледники приведут не только к повышению уровня мирового океана, но и приведут к существенному снижению уровня запасов пресной воды и её качества. Кроме этого таяние ледников приведет к проблеме энергоснабжения, так как многие гидроэлектростанции не смогут работать должным образом - из-за таяния многие реки поменяют свои русла. В некоторых регионах, таких как Южная Америка и Гималаи эти проблемы уже ощущаются.
Планеты льда
9. Лёд есть не только на Земле.
Вода состоит из водорода и кислорода, а этих элементов достаточно в нашей Солнечной системе. В зависимости от их близости к Солнцу разные планеты в нашей Солнечной системе имеют разные объемы воды. Например, Юпитер и Сатурн находятся далеко от Солнца, и на их спутниках намного больше воды, чем на Земле, Марсе и Меркурии, где из-за высоких температур, водороду и кислороду сложнее создавать молекулы воды.
Европа - спутник Юпитера
У дальних планет есть несколько замороженных спутников, один из которых называется Европа – 6-й спутник Юпитера. Этот спутник покрыт несколькими слоями льда, общая толщина которых составляет несколько километров. На поверхности Европы были обнаружены трещины и волнистости, которые, вероятно, были образованы волнами подводного океана.
Энцелад - Спутник Сатурна
Большие запасы воды на спутнике Европа позволили учёным предположить, что на нём может быть жизнь.
Ледяные вулканы (криовулканы)
10. Есть такая вещь, как ледяной вулкан (криовулкан)
Энцелад, один из спутников Сатурна, может похвастаться одной очень интересной особенностью. Территория его северного полюса содержит криовулканы – экзотический тип гейзеров, который извергают лёд вместо лавы.
Это происходит, когда лёд, находящий глубоко под поверхностью нагревается и превращается в пар, после чего он извергается в холодную атмосферу спутника в виде частиц льда.
Жизнь на Марсе
11. Лёд на Марсе может помочь узнать о жизни на Красной планете.
Согласно информации со спутников, на Марсе есть лёд (как сухой, так и в виде замороженной воды). Этот лёд находится в полярных шапках Красной планеты и в областях вечной мерзлоты.
Запасы льда на Марсе могут дать ответ на вопрос, которой уже много лет обсуждают - может ли на Марсе поддерживаться жизнь.
В будущих миссиях на Марс учёные постараются узнать, могут ли запасы воды, которая возможно появляется из подземных ледников, содержать жизнь.
Замороженная мумия человека
12. Наиболее сохранившиеся мумии были заморожены.
Ла Донцелла
От Анд до Альп, замороженные останки людей позволяют ученым всё больше узнавать о том, как люди жили сотни и тысячи лет назад. Одни из наиболее сохранившихся останков принадлежат 15-летнему подростку из племени инков, которого назвали Ла Донцелла (La Doncella) или Дева.
Предположительно девушку принесли в жертву около 500 лет назад, на вершине вулкана Льюльяйльяко, что находится в Аргентине. Девушку нашли вместе с другими детьми. Предполагается, что она умерла от переохлаждения.
Эци
Еще одна замороженная мумия - Эци - принадлежит эпохе халколита. Эту ледяную мумию человека нашли в 1991 году в Эцтальских Альпах около границы Австрии с Италией. Предположительно мумии - 5 300 лет.
, кал/г
0,51 (0°C)
79,69
677
Сильно уменьшается с понижением температуры
Коэффициент термического расширения, 1/°C
9,1·10 -5 (0°C)
Теплопроводность, кал/ ( см сек ··°C)
4,99·10 -3
Показатель преломления:
Для обыкновенного луча
Для необыкновенного луча
1,309 (-3°C)
1,3104 (-3°C)
Удельная электрическая проводимость, ом -1 ·см -1
10 -9 (0°C)
Кажущаяся энергия активации 11 ккал/моль
Поверхностная электропроводность, ом -1
10 -10 (-11°C)
Кажущаяся энергия активации 32 ккал/моль
Модуль Юнга, дин/см
9·10 10 (-5°C)
Поликристаллич. лёд
Сопротивление, Мн/м 2 :
Раздавливанию
Разрыву
Срезу
2,5
1,11
0,57
Поликристаллический лёд
Поликристаллический лёд
Поликристаллический лёд
Средняя эффективная вязкость , пз
10 14
Поликристаллический лёд
Показатель степени степенного закона течения
Энергия активации при деформировании и механической релаксации , ккал/моль
11,44-21,3
Линейно растет на 0,0361 ккал/ ( моль ·°C) от 0 до 273,16 К
Примечание. 1 кал/(г × °С)=4,186 кджl ( kг (К) ; 1 ом -1 × см -1 =100 сим /м; 1 дин/см =10 -3 н/м; 1 кал/ ( см ( сек × °С)=418,68 вт/ ( м (К) ; 1 пз= 10 -1 н ( сек/м 2 .
Табл. 2. - Количество, распространение и время жизни льда 1
| Площадь распространения | Средняя концен | Скорость прироста массы, г/год | Среднее время жизни, год |
||||
| Подземный лёд | |||||||
| Морской лёд | |||||||
| Снежный покров | |||||||
| Айсберги | |||||||
| Атмосферный лёд | |||||||
В связи с широким распространением воды и льда на земной поверхности резкое отличие части свойств льда от свойств др. веществ играет важную роль в природных процессах. Вследствие меньшей, чем у воды , плотности лёд образует на поверхности воды плавучий покров, предохраняющий реки и водоёмы от промерзания до дна. Зависимость между установившейся скоростью течения и напряжением у поликристаллического льда гиперболическая; при приближённом описании её степенным уравнением показатель степени увеличивается по мере роста напряжения; кроме того, скорость течения прямо пропорциональна энергии активации и обратно пропорциональна абсолютной температуре , так что с понижением температуры лёд приближается к абсолютно твёрдому телу. В среднем при близкой к таянию температуре текучесть льда в 10 6 раз выше, чем у горных пород . Благодаря текучести лёд не накопляется беспредельно, а стекает с тех частей земной поверхности, где его выпадает больше, чем стаивает (см. Ледники). Вследствие очень высокой отражательной способности льда (0,45) и особенно снега (до 0,95) покрытая ими площадь - в среднем за год около 72 млн. км 2 в высоких и средних широтах обоих полушарий - получает солнечного тепла на 65% меньше нормы и является мощным источником охлаждения земной поверхности, чем в значительной мере обусловлена современная широтная климатическая зональность. Летом в полярных областях солнечная радиация больше, чем в экваториальном поясе, тем не менее температура остаётся низкой, т. к. значительная часть поглощаемого тепла затрачивается на таяние льда, имеющего очень высокую теплоту таяния.
Льды II, III и V длительное время сохраняются при атмосферном давлении , если температура не превышает -170°С. При нагревании приблизительно до -150°С они превращаются в кубический лёд (лёд Ic), не показанный на диаграмме, т. к. неизвестно, является ли он стабильной фазой. Др. способ получения льда Ic - конденсация водяных паров на охлажденную до -120°С подложку. При конденсации паров на более холодной подложке образуется аморфный лёд. Обе эти формы льда могут самопроизвольно переходить в гексагональный лёд I, причём тем скорее, чем выше температура .
Лёд IV является метастабильной фазой в зоне устойчивости льда V. Ллёд IV легче образуется, а возможно и стабилен, если давлению подвергается тяжёлая вода . Кривая плавления льда VII исследована до давления 20 Гн/м 2 (200 тыс. кгс/см 2). При этом давлении лёд VII плавится при температуре 400°С. Лёд VIII является низкотемпературной упорядоченной формой льда VII. Лёд IX - метастабильная фаза, возникающая при переохлаждении льда III и по существу представляющая собой низкотемпературную его форму. Вообще явления переохлаждения и метастабильные равновесия очень характерны для фаз, образуемых водой . Некоторые из линий метастабильных равновесий обозначены на диаграмме пунктиром.
Рис. 2. Схема структуры льда I (показаны атомы кислорода и направления водородных связей) в двух проекциях.
