Особенности морского льда. Таяние и соленость морского льда

Особенности морского льда. Морской лед, особенно вновь образовавшийся, не является однородным телом, а представляет собой совокупность отдельных кристаллов пресного льда с жидкими прослойками рассола между ними. Рассол состоит при этом из солей с различными температурами кристаллизации. Начальной температурой выпадения солей из раствора является температура кристаллизации карбонатов, равная —1°,9.

Так как содержание карбонатных солей не превышает 0,01‰, то их кристаллизация существенно не влияет на свойства льда. При температуре —7° выпадает глауберова соль. Соли хлористого натрия, на долю которых приходится 92,1% всех солей, выпадают при температуре —22°,6. Полное отвердевание льда наступает при —36°, однако вымораживание отдельных солей продолжается до температуры —55°.

Благодаря этой особенности строения морского льда его физико-механические свойства сильно отличаются от свойств пресноводного льда. Морской лед по сравнению с пресноводным отличается большей пластичностью. Особой пластичностью обладает молодой лед. Под действием волн он свободно изгибается, повторяя их очертания. Наползая на берега и следуя форме уступов и ступеней, он может подниматься вверх до высоты 15 м.

Но такой высокой пластичностью морской лед обладает лишь при температурах, близких к точке его плавления. Во время сильных морозов он становится очень твердым и хрупким и при сдавливании легко ломается с сильным треском. Зимой морской лед независимо от его характера имеет более или менее ясно выраженную кристаллическую структуру с характерной раковистой (стекловидной) поверхностью излома.

Таяние морского льда. При таянии морского льда (в районах с большой соленостью воды) одновременно происходят два взаимно противоположных процесса:
1) стаивание с верхней поверхности;
2) намерзание льда у нижней поверхности.

Лед нарастает снизу, так как стекающие вниз талые воды замерзают при соприкосновении с холодной подледной водой.

При температурах воздуха, близких к 0°, ледяной покров в своих поверхностных слоях перекристаллизовывается и становится непрозрачным, белого цвета. Первые признаки разрыхления, предшествующего таянию морского льда, появляются на его поверхности, поскольку первыми очагами, вокруг которых происходит таяние, являются капли рассола.

Это понятно, так как вода менее прозрачна для тепловых лучей, нежели лед, и, следовательно, нагревается быстрее. Рассол, поглощая тепло, растопляет лед и постепенно стекает вниз. Вследствие этого в толще льда появляется множество сквозных канальцев.

Прочность и структура пропитанного талой водой льда изменяются так же, как у подмоченного водой куска сахара. Не изменяя существенно своих размеров, лед становится чрезвычайно хрупким и легко рассыпается при малейшем надавливании на него.

Морской лед, до тех пор пока он остается соленым, не делится на кристаллы при таянии. После вымывания рассола опресненный морской лед, подобно пресному прозрачному льду, приобретает игольчатую структуру или распадается в поверхностном слое на небольшие зерна неправильной формы, напоминающие гальку.

В арктических широтах морской лед за лето пропитывается водой и поэтому с наступлением холодов плохо промерзает. Намерзанию льда в осенне-зимний период предшествует затяжной процесс консолидации ледяного покрова, в котором за лето образуется большое количество пустот, заполненных талой водой.

Соленость морского льда. Под соленостью льда понимается соленость воды, полученной при его плавлении. Абсолютное значение солености льда колеблется в пределах от 0 до 15‰; среднее значение 3—8 ‰. Обычно в начале зимы соленость льда в среднем в 4—5 раз меньше солености воды, из которой он образовался.

Однако соленость льда зависит не только от солености воды, но и от скорости льдообразования, от состояния моря во время льдообразования, от возраста льда и его высоты над уровнем моря. Чем быстрее образуется лед, тем больше его соленость, так как в этом случае только небольшая часть рассола успевает просочиться между кристаллами в воду. Заплескивание воды на поверхность новообразовавшегося ледяного покрова во время волнения также увеличивает соленость льда.

В табл. 32 приводятся полученные Н. Н. Зубовым данные о количестве рассола в граммах на 1 кг морского льда при разных его температурах и соленостях.

В среднем содержание рассола колеблется от 19% в начале льдообразования до 3—5% в середине зимы, а весной снова достигает 14%.

Поверхностные слои льда, образующиеся во время сильных морозов, задерживают наибольшее количество капелек рассола. С увеличением вертикальной мощности интенсивность роста льда ослабевает и это ведет к уменьшению количества рассола в нижних слоях. По этой причине в образцах морского льда наблюдается ясно выраженный переход от молочно-белого или серого в верхних слоях до почти совершенно прозрачного в нижних. При продолжительном стоянии ледяного покрова он постепенно опресняется вследствие стекания рассола.

На поверхности ледяного покрова даже в условиях морозной погоды в течение длительного времени может сохраняться тонкая пленка концентрированного рассола, выжатого из капилляров во льду или образовавшегося в результате вымораживания морской воды, заплеснутой на лед в период льдообразования.

Условия плавания в пресных и соленых льдах различны. Пресный лед крошится на мелкие куски, которые облепляют судно, задерживая его ход. Соленый лед ломается на большие глыбы, которые легче расступаются и не так задерживают ход. Зато прикосновение к ним вызывает сильные толчки. Когда носом или скулой ледокол нажимает на льдину соленого льда, то она обминается, а не крошится, как пресная льдина.

Наличие на льду снежного покрова затрудняет плавание. Снег защищает ледяной покров от холода, благодаря чему лед сохраняет пластичность и не столько колется, сколько обминается от ударов. Это значительно осложняет его ломку.