11. Льды в океане.

© Владимир Каланов,
"Знания-сила".

Лёд – это твёрдая фаза воды, одно из её агрегатных состояний. Чистая пресная вода замерзает при температуре, почти равной нулю (ниже нуля всего на 0,01-0,02°C). В то же время вода, очищенная в лабораторных условиях до максимально возможной степени и находящаяся в спокойном состоянии, может быть охлаждена без образования льда до температуры минус 33°C. Но мельчайший кусочек льда или иной крошечный предмет, помещенный в такую переохлаждённую воду, мгновенно вызовет бурное образование льда.

Нормальная океанская вода, солёность которой равна 35 ‰ , замерзает при температуре минус 1,91°C. При солёности 25 ‰ (Белое море) вода замерзает при температуре минус 1,42°C, при солёности 20 ‰ (Чёрное море) – при минус 1,07°C, а в Азовском море (солёность 10 ‰) поверхностная вода замерзает при температуре минус 0,53°C.

Замерзание пресной воды не изменяет её состава. По-другому обстоит дело при замерзании морской воды. Замерзание начинается с образования тонких, вытянутых ледяных кристалликов, в которых совершенно нет соли. Постепенно, когда начинают смерзаться комочки этих кристалликов, в лёд попадает соль.

Солёность морского льда, т.е. солёность воды, образующейся при его таянии, составляет в среднем около 10% солености океанской воды. С течением времени и этот показатель снижается, и многолетний лёд может быть почти пресным.

Объём льда на 9 процентов больше объёма воды, из которой он образовался, т.к. в кристаллической решетке льда упаковка молекул воды упорядочивается и становится менее плотной. Поэтому плотность морского льда меньше плотности морской воды и колеблется в пределах 0,85-0,94 г/см 3 . Вот почему плавучие льды возвышаются над поверхностью воды на 1/7 – 1/10 своей толщины.

Прочность морских льдов заметно ниже, чем пресноводных, но она возрастает с понижением температуры и солёности льда. Наибольшую прочность имеют многолетние льды.

Лёд толщиной 60 см, образующийся на пресноводных водоёмах в разгар зимы, может выдерживать нагрузку до 15-18 тонн, если, конечно, эта нагрузка приложена не сосредоточенно, а в виде, скажем, грузовой платформы на гусеничном ходу, опорная поверхность которой равна примерно 2,5 м 2 .

На этом месте мы сделаем небольшое отступление, но совсем не лирическое. Ладожское озеро, как известно, имеет лишь слабое отношение к океанам и океанским льдам. Но мы хотим напомнить, что в 1941-1942 годах по этому озеру была проложена ледовая «Дорога жизни», которая спасла жизнь многих десятков тысяч людей. С героической и драматической историей строительства и эксплуатации этой легендарной дороги жизни обязательно должны ознакомиться наши молодые читатели.

В океанах лёд образуется в высоких и умеренных широтах. В приполярных районах льды сохраняются по нескольку лет. Эти многолетние, так называемые паковые льды наибольшей толщины достигают в центральных районах Северного Ледовитого океана – до 5 метров. Таяние морских льдов начинается тогда, когда их температура превысит минус 23°C. В Арктике летом толщина льда за счёт таяния его верхних слоёв может уменьшиться на 0,5-1,0 метр, но за зиму снизу может намёрзнуть до 3-х метров льда. Эти многолетние льды постепенно выносятся течениями в умеренные широты, где относительно быстро тают. Считается, что продолжительность жизни арктического льда, образующегося у берегов России, составляет от 2 до 9 лет, а антарктические льды существуют ещё дольше. Наибольших размеров ледовый покров в океанах достигает в конце зимы: в Арктике он к апрелю занимает площадь около 11 млн.км 2 , а к сентябрю в Антарктике – около 20 млн.км 2 . Если говорить о постоянном ледовом покрове , то он составляет 3-4 процента всей площади Мирового океана.

Ледовый покров может состоять не только из припая , т.е. неподвижного, примёрзшего к берегу льда, но и подвижных дрейфующих льдов. При сильном ветре, совпадающем по направлению с морским течением, дрейфующие льды могут проходить расстояние до 100 км в сутки.

Падающий снег часто создаёт на льду большие сугробы. Снег постепенно смерзается, увеличивая толщину ледового покрова. Иногда ураганные ветры ломают лёд, создавая высокие торосы. По такому льду, если говорить об Арктике, может передвигаться разве что белый медведь, да и то с большим трудом.

Но в океане также находится лёд, образовавшийся на суше. Это так называемые айсберги – огромные глыбы пресного льда (нем. Eisberg – ледяная гора). Айсберги поставляются в океан материковыми ледниками полярных широт. Самый большой на Земле ледниковый покров находится в Антарктике. Его площадь составляет 13,98 млн.км 2 , т.е. в 1,5 раза больше площади Австралии. При этом площадь самого материка Антарктиды оценивается в 12,09 млн.км 2 . остальное приходится на льды, покрывающие чуть ли не весь шельф Антарктиды. Средняя толщина антарктического льда составляет 2,2 км, а наибольшая – 4,7 км. Объём льда оценивается в 26 млн. кубокилометров. Огромная тяжесть льда вдавила этот материк в земную кору. В результате значительная часть поверхности Антарктиды лежит ниже уровня моря. Ледник Антарктиды ежегодно получает из снега 2000-2200 км 3 льда и примерно столько же теряет на айсберги. Конечно, этот баланс точно подсчитать невозможно. Поэтому в научном мире нет пока однозначного ответа на вопрос о том, увеличивается или уменьшается Антарктический ледник.

Айсберги в виде огромных глыб, похожие на горы, медленно сползают с материка в море, а затем с грохотом обрушиваются в воду. В Антарктиде наибольший объём льда в виде айсбергов дают два гигантских шельфовых ледника, надвигающихся на моря Росса и Уэдделла. Например, шельфовый ледник Росса имеет площадь, превышающую 500 тысяч км 2 , а толщина льда здесь достигает 700 метров. В море Росса этот ледник подходит в виде огромного ледяного барьера длиной почти в 900 км и высотой до 50 метров.

Вокруг Антарктиды постоянно плавает около 100 тысяч айсбергов. Комплексное , в том числе наблюдение за айсбергами, ведут работающие здесь 35 научных станций из разных стран. Россия имеет здесь 8 научных станций, США – 3, Великобритания – 2. Антарктические научные станции имеют также Украина, Польша, Аргентина и другие государства.

Международно-правовой режим Антарктиды и других территорий, расположенных южнее 60° ю.ш., регулируется Договором об Антарктиде от 1 декабря 1959 г.

В Северном полушарии основным поставщиком айсбергов в океан является Гренландия. Считается, что ежегодно от ледников этого острова откалывается до 15 тысяч огромных обломков льда. Отсюда они выплывают в один из самых оживлённых районов Атлантического океана.

Айсберги откалываются также от ледников островов Северного Ледовитого океана – Земли Франца-Иосифа, Новой Земли, Северной Земли, Шпицбергена и Канадского арктического архипелага.

В целом ледники занимают 16,1 млн. км 2 суши, из них 14,4 млн. км 2 приходится на ледниковые покровы (85,3% - на Антарктиду, 12,1% - на Гренландию). По площади и объёму воды ледники занимают второе место на Земле после Мирового океана, а по содержанию пресной воды они превосходят все реки, озёра и подземные воды, вместе взятые.

По форме айсберги бывают столообразными и пирамидальными. Столообразная форма характерна для антарктических айсбергов, которые образуются при их отделении от огромной массы льда однородной структуры. Когда ледники движутся сравнительно быстро, форма отколовшихся кусков чаще напоминает пирамиду. По мере неравномерного таяния подводной и надводной частей айсберги принимают различные, самые причудливые формы, а с потерей остойчивости они могут опрокидываться.

Айсберги могут достигать огромных размеров. Особенно крупные айсберги образуются из шельфовых ледников Антарктиды. В 1987 году с помощью спутников Земли в районе моря Росса был обнаружен айсберг длиною 153 и шириною 36 км.

От этого же ледника в 2000 году откололся айсберг, получивший название B-15. Этот гигант имел площадь более 11000 км 2 . Если бы льдина такой площади оказалась на Ладожском озере, то она закрыла бы 63% поверхности этого большого (17,7 тыс.км 2) озера.

Масса подобных гигантов может исчисляться сотнями миллионов и даже миллиардами тонн. А ведь это чистая пресная вода, нехватку которой уже давно ощущают многие страны.

Теплоёмкость таяния льда очень велика. Чтобы растопить 1 грамм льда, требуется 80 калорий, не считая тепла, которое необходимо, чтобы согреть лёд до нуля градусов. Не случайно уже давно возникли проекты буксировки айсбергов к берегам таких приморских государств, как Япония, Саудовская Аравия, Кувейт, ОАЭ. Расчеты показывают, что айсберг «средних» размеров: длиной в 1 км, шириной 600 м и общей высотой 300 м за время пути буксировки, например, из Антарктиды в Саудовскую Аравию потеряет не более 20% своего объёма. Начальный вес такого айсберга составил бы около 180 млн. тонн (в воде он значительно меньше). Если буксировка айсберга таких размеров остаётся пока технически непростой задачей, то доставка сравнительно небольших обломков льда объёмом в 200-300 тысяч кубометров вполне выполнима и уже время от времени осуществляется указанными выше странами.

Отколовшись от ледников, айсберги, подхваченные течениями и подгоняемые ветрами, иногда уплывают далеко за пределы полярных областей. Антарктические айсберги достигают южных берегов Австралии, Южной Америки и даже Африки. Айсберги Гренландии проникают в Северную Атлантику до сорокового градуса северной широты, т.е. широты Нью-Йорка, а иногда и южнее, достигая Азорских и даже Бермудских островов.

Дальность плавания айсбергов и время их существования в океане зависят не только от направления и скорости морских течений, но и от физических свойств самих айсбергов. Очень большие и глубоко промороженные (до минус 60 градусов) антарктические айсберги существуют по нескольку лет, а в отдельных случаях даже десятилетий.

Гренландские айсберги тают значительно быстрее, всего за 2-3 года, т.к. они не столь велики по размерам и температура их промерзания не больше минус 30 градусов.

Какую опасность представляют плавающие ледяные горы для судоходства, объяснять излишне. Не раз столкновения с айсбергами приводили к катастрофам на море. Но ни одна из таких катастроф не может сравниться с трагедией, разыгравшейся в начале XX века в Северной Атлантике.

В наши дни опасность столкновения с айсбергами существенно уменьшилась по сравнению с временами «Титаника». На морских судах, в портах, на искусственных спутниках Земли установлена достаточно надёжная радиолокационная и другая аппаратура для слежения, оповещения и предупреждения об опасности встречи с айсбергами. В северной части Атлантики, где пролегают оживленные морские пути, постоянно находится на вахте специальный ледовый патруль . Он предупреждает капитанов судов о местах нахождения крупных айсбергов. В Международный ледовый патруль входят 16 стран. Его корабли обнаруживают айсберги, предупреждают о местонахождении айсбергов и направлении их движения. В функции ледового патруля входит также борьба с айсбергами, которая ведётся при помощи взрывов, использования зажигательных бомб, тёмной окраски ледяных глыб, например, путём нанесения слоя сажи на поверхность айсберга для ускорения процесса таяния и т.д.

Однако принимаемые меры не могут быть исчерпывающими. Айсберги появляются в океане по законам природы. Никто не может полностью гарантировать морские суда от ледовой опасности. Океан велик и часто таит в себе опасности, к которым всегда необходимо готовиться заранее.

© Владимир Каланов,
"Знания-сила"

Про айсберги я узнал в первом классе. Весь наш класс под руководством учительницы «творил» этот самый айсберг. Процесс был так увлекателен, что запомнился на всю жизнь. В стаканчике мы заморозили обычную воду из-под крана. А в большой банке воду смешали с солью. Получилась морская вода. Затем взяли наш пресный айсберг-стаканчик и опустили в банку с солёной водой. Готово! Большая часть нашего айсберга оказалась под водой и немного над водой, он как-будто «завис» в воде! С той поры про айсберги я узнал много интересного, итак...

Что такое айсберг

Айсберг - это огромный кусок льда, плавающий в океане . Его родина - обледеневшие острова Арктики и Антарктиды. Откалываясь от сползающих в море ледников,айсберги пускаются в плавание. Эти ледяные горы возвышаются над водой лишь на одну пятую часть своей громады и могут достигать в высоту до 100 метров! Всё остальное спрятано под водой. Их лёд пресный и очень чистый. Почему же айсберг не тонет? Дело в том, что плотность солёной воды больше плотности воды пресной. Кроме того, плотность морской воды увеличивается с понижением температуры. Так, при температуре 0°С она составляет 1000 кг/м³, а льда 917 кг/м³. То есть плотность льда немного меньше, вот он и не тонет.

Айсберги могут приобретать причудливые формы:

• с большой и ровной поверхностью (образуются в Антарктике). Площадь самого большого «столового айсберга» составляла 11 650 км²;
• куполообразные , обычно это гренландские айсберги;
• типа «сухой док» , когда середина айсберга скрыта водой.

Интересно, что айсберги могут проплывать огромные расстояния . Например, проплыть 4 тысячи километров от Арктики до Бермудских островов!

Какого цвета бывают айсберги

Оказывается айсберги бывают не только белыми , но и:

• голубого цвета . Надводная часть такого айсберга белая. Это воздушные пузырьки, застывшие между снежными льдинками, искрятся на солнце. Когда солнце растапливает верхний слой льда, он становиться рыхлым и талая вода затекает в трещины, где снова замерзает. Так получается голубой цвет;
• полосатыми . Если трещины наполнятся солёной морской водой, айсберг станет в зелёную полоску;
• чёрными . Ледник, двигаясь, захватывает чёрные или коричневые горные породы. Они, как правило, находятся в низу будущего айсберга. Но если он перевернётся, будет виден чёрный фрагмент. Раньше встреча с таким айсбергом считалась у моряков плохой приметой.

А самый большой (за всю историю) айсберг откололся от Антарктиды летом этого года. Он имеет площадь более 5 тысяч км² и весит почти триллион тонн!

Температура замерзания воды со средней соленостью на 1,8°С ниже 0°. Чем выше соленость воды, тем ниже температура ее замерзания. Образование льда в океане начинается с образования пресных кристаллов, которые затем смерзаются. Между кристалликами заключены капельки соленой воды, которая постепенно стекает, поэтому молодой лед более соленый, чем старый, опресненный. Толщина однолетнего льда достигает 2-2,5 м, а многолетние льды имеют мощность до 5 м.

Льды образуются только в арктических и субарктических широтах, где зима долгая и очень холодная.

По происхождению льды, встречающиеся в морях и океанах, не только морские, то есть образованные при замерзании соленой воды; пресный лед выносится реками и попадает в океан с материков и островов. Материковые льды в океане часто образуют плавающие горы - . Это гигантские ледяные горы различной формы. Они откололись от , покрывающих материк. Северные айсберги отделяются от Гренландского ледяного щита, который ежегодно выбрасывает в океан более 300 км 2 льда. По размерам северные айсберги уступают южным, которые образуются путем откалывания ледяных глыб от покровов . Чаще всего северные айсберги бывают длиной в 1-2 км, но встречаются и такие, которые достигают 200 и даже 300 км в длину и более 70 км в ширину. Высота отдельных ледяных гор вместе с подводной частью может достигать 600 м.

Дальность плавания айсбергов и длительность их существования зависят не только от скорости и направления морских течений, но и от свойств самого айсберга. Очень большие и глубоко промороженные антарктические айсберги существуют по многу лет, а порой и более десятилетия. Гренландские айсберги тают быстрее, срок их существования всего 2-3 года. Они меньше, и температура их промерзания ниже. Северные и южные айсберги отличаются друг от друга своей формой. Гренландские айсберги представляют из себя ледяные горы куполообразной формы, реже пирамидальной формы. Антарктические же айсберги чаще всего имеют плоскую поверхность и вертикальные отвесные стенки.

Морскими течениями айсберги уносятся в более низкие широты, где постепенно тают. Например, в остатки этих ледяных гор встречаются иногда на широте Бермудских и Азорских островов (30°-40° с.ш.). Иногда айсберги оказываются в районах интенсивного судоходства, и они здесь представляют угрозу, так как, во-первых, льды отражают солнечный свет, охлаждают воздух и способствуют образованию , а во-вторых, большая часть айсберга находится под водой, и столкновение судов чаще всего происходит с этой частью ледяной горы. Так, в 1912 году гибель парохода «Титаник» произошла в результате его столкновения с айсбергом. Для предотвращения этого бедствия сейчас на судах устанавливают приборы, предупреждающие об айсбергах.

Но айсберги могут быть и источником пресной воды, недостаток которой все более ощущается на планете. Уже разрабатываются проекты использования айсбергов для снабжения пресной водой прибрежных районов , . Инициатором первой конференции, обсуждавшей проблему «отлова» и буксировки айсбергов как источника пресной воды, был король - государства, расположенного в пустыне.

В 1773 году появилось в печати первое сообщение о так называемых «черных айсбергах», обнаруженных у берегов Антарктиды. Новозеландские ученые высказали предположение, что черный цвет этих ледяных гор вызван деятельностью вулканов на Южных Шетландских островах. Ледники на этих островах покрыты слоем вулканической пыли, которая не смывается морской водой.

Льды покрывают около 15% всей акватории , то есть 55 млн. км 2 , в том числе 38 млн. км 2 в Южном полушарии. Ледовый покров оказывает большое влияние на жизнь в океане и на .

Айсберг – это громадная льдина, плавающая в мировом океане.

Откуда же берутся айсберги?

Огромные куски льда откалываются от ледников, которые покрывают материки и пускаются в свободное плавание. Например, северные айсберги откалываются от ледникового покрова Гренландии, а южные от Антарктиды, причем южные айсберги, по своим размерам намного превышают северные. Не только от свойств айсберга зависит длительность существования и дальность его плавания, это также зависит и от таких факторов, как направление и скорость течения в океане.

Самые крупные по своим размерам и промороженные вплоть до -60 C, айсберги Антарктиды «живут» по многу лет, бывает даже более десятилетия. Тогда, как Гренландские айсберги немного меньших размеров и температура их глубокого промерзания достигает -30С. Живут они гораздо меньше, и срок их таяния составляет 2-3 года.

Лед намного легче воды, этим то и объясняется почему, даже самые глубокие водоемы не замерзают зимой полностью. Если бы было наоборот, то, в самом деле, лед падающий на дно вытеснял бы на поверхность нижние слои воды, и постепенно вся вода в водоеме просто бы замерзла.

Но, при замерзании воды совершается совсем обратное. В момент преобразования воды в лёд, ее объём увеличивается примерно на десять процентов, и в итоге плотность льда оказывается намного меньше чем у воды. Этим-то и объясняется, почему лед плавает на поверхности.

На значительной глубине мирового океана температура воды бывает ниже нуля градусов, однако вода там не замерзает. Истолковывается это давлением, которое образовывают верхние слои воды.

Впервые на вопрос, почему айсберги не тонут, ответил Михаил Ломоносов. Плотность айсберга - 920 кг/м?. Кроме того, айсберг или глыба льда состоит из пресной воды и, отделяется от шельфовых ледников.

Из-за того, что морская вода плотнее айсберг и не тонет полностью. И потом важно знать, что на поверхности воды плавает только его десятая часть – макушка, все остальное - 90% этой глыбы льда спрятано под водой.

Встреча с ним для судов в открытом море весьма опасна. Если корабль вовремя не заметит движущейся айсберг, то при столкновении он может получить очень серьёзные повреждения или даже погибнуть.

Пресная вода замерзает и образует лед при температуре 0 °С, а процесс замерзания морской воды гораздо более сложный. Морская вода может замерзнуть только при отрицательных температурах, причем чем выше соленость, тем ниже температура ее замерзания.

Реки и дожди, уменьшая соленость воды, способствуют замерзанию полярных морей, а ветровое волнение препятствует этому процессу. Распресняют воду, понижая ее температуру и ослабляя волнение, также снег и айсберги. Осенью, во время образования льда соленость поверхности вод возрастает, они становятся плотнее и опускаются, поскольку соленость морского льда в 5-6 раз меньше солености воды, из которой он возник. Весной, когда морской лед тает, соленость поверхностных вод уменьшается, конвекция прекращается.

Существует несколько стадий образования льда в океане. Начальные льды - иглы-кристаллы до 10 см длиной, при срастании образуют пятна-диски - ледяное сало. Вместе с тем появляется снежура - кашеобразная снеговая масса, пропитанная водой, и шуга - скопление льда в виде полос и пятен из сбившихся ледяного сала и снежуры. Одновременно у берегов образуются ледяные забереги — полосы льда, примерзшие к суше. При дальнейшем понижении температуры образуется ледяная корка (толщина до 5 см), затем серый лед (толщина до 10 см) и белый лед (толщина в среднем 70 см). Для сезонного замерзания морей это предельная форма льда, которая называется взрослым льдом.

В Арктике и у берегов Антарктиды существуют сезонные, однолетние, двухлетние и многолетние льды.

Однолетние льды сохраняются к началу нового ледообразования. Их мощность составляет около 1 м, и им свойственны торосы - нагромождения льдин в результате бокового давления ледяных полей, образования трещин и наползания льдин друг на друга. Торосистость двухлетних льдин меньше из-за подтаивания во время полярных дней. Их мощность достигает 2 м.

Многолетние льды - полярный пак , существуют более двух лет, и их толщина доходит до 7 м. Эти льды голубого цвета, с сильно сглаженными торосами в результате неоднократного подтаивания. Паковые льды в Северном Ледовитом океане занимают 70 % всей площади льдов.

Под действием солнечной радиации и теплых воздушных масс происходит разрушение льда. Сначала образуются озерки талой воды - снежницы , а у берегов - закраины (полосы воды). Далее во льду появляются трещины, разводья, полыньи, которые разбивают ледяные поля на отдельные, постепенно тающие льдины.

В океане встречаются льды морские, речные и материковые, или глетчерные. Морские — слабосоленые, они образуются из морской воды, в Северном полушарии занимают основную часть площади Мирового океана. Речные — пресноводные, выносятся в море реками. Также пресны и материковые льды, которые находятся на плаву части покровных шельфовых ледников, спускающихся в море или их обломках.

По подвижности в различают неподвижные и дрейфующие льды. Неподвижный лед - сплошной покров, примерзший к берегу или ко дну на мелководьях - банках. Припай — основная его форма, достигающая в ширину несколько десятков километров. Под влиянием ветров и течений перемешаются дрейфующие льды. К ним относятся айсберги и ледяные острова. Айсберги , или ледяные горы, — это обломки водных ледников пирамидальной или куполовидной формы, 80-90 % их объема находится под водой, высота надводной части — до 100 м. Ледяные острова — столбообразные обломки шельфовых ледников до десятков километров в длину и ширину (максимальная длина такого острова в Антарктиде — 280 км).