7. Морские льды

Климатические условия на поверхности Мирового океана тако­вы, что на значительной его акватории могут существовать льды. Продолжительность их существования весьма различна в разных районах океана — от немногих недель в течение года в умеренных широтах до практически постоянного в полярных широтах. Наи­большего распространения ледяной покров достигает к концу зимы. Площадь, занятая льдами, в Арктике достигает почти 11 млн км² (апрель), в Антарктике — почти 20 млн км² (сентябрь). Кроме того, в большей или меньшей степени, на более или менее длительный срок — недели, месяцы — льдом покрываются многие моря (Грен­ландское, Баффина и др.) и участки океанов (район острова Нью­фаундленд и др.). На морях, омывающих берега России, льды наблюдаются каждый год. Есть только несколько крупных портов, которые не замерзают. Это Мурманск, расположенный в Баренцевом море, Калининград на Балтийском море, Новороссийск и Туапсе — на Черном. При этом в мягкие зимы могут оставаться свободными от льда и ряд других портов Балтийского и Азовского морей.

По происхождению льды в море разделяются на три типа: соб­ственно морские, образовавшиеся при замерзании морской воды, речные, выносимые в море реками, и айсберги, или ледяные горы,— обломки покровных ледников, спускающихся в море.

1. Ледообразование в море

При понижении температуры воды до точки замерзания стано­вится возможным переход воды из жидкого состояния (фазы) в твер­дое, т. е. в лед. Но для этого нужно хотя бы очень малое пере­охлаждение воды, наличие в воде центров кристаллизации и отве­дение выделяющейся теплоты ледообразования (вспомним, что при образовании одного килограмма льда выделяется 333 кДж теплоты, которое и пойдет на нагревание воды).

В природе обычно при наступлении устойчивого похолодания соблюдаются все три условия. Лед появляется в виде отдельных кристаллов — ледяных игл. Так как у переохлажденной и еще не замерзшей морской воды соленостью > 24,7 %с точка замерзания лежит выше точки наибольшей плотности, в такой воде конвекция (вертикальная циркуляция) происходит вплоть до начала замерзания.

Следовательно, эту температуру имеет весь слой, и кристаллы льда могут появляться не только на поверхности, но и в любой точке слоя, охваченного циркуляцией, т. е. может образовываться внут- риводный лед. На неглубоких местах внутриводный лед может при­мерзать к камням, предметам, лежащим на дне. Тогда образуется донный лед. При длительном процессе ледообразования донный лед нарастает до таких объемов, что отрывается от дна, всплывает под действием архимедовой силы (лед легче воды) и примерзает к по­верхностному льду.

Развитие ледяного покрова на поверхности после появления ледяных игл продолжается, увеличивается число игл и, наконец, они покрывают всю поверхность воды. Они смерзаются и образуют пятна пленки, похожие на пленки жира на остывшем бульоне. Этот лед и называется ледяным салом. Дальнейшее развитие льда зависит от условий погоды: при штиле образуется сплошной полупрозрач­ный эластичный покров — нилас. Если водная поверхность сильно опреснена, то может образоваться, как и на простой луже, тонкая твердая прозрачная, подобная стеклу корка — склянка, или ледяная корка. При небольшом волнении, препятствующем образованию сплошной ледяной поверхности, образуются отдельные льдины небольших (30—50 см) размеров, почти правильной круглой фор­мы, возникающей вследствие непрерывного столкновения льдин при волнении. Этот вид льда называется блинчатым. Если ледооб­разование происходит при сильном волнении, то слой сала вместе с внутриводным льдом увеличивается, но не смерзается в монолит, образуя подобие ледяной каши, называемой шугой.

Есть еще одна начальная форма льда — снежура, которая обра­зуется при выпадении снега на поверхность воды. Так как темпе­ратура замерзания морской воды ниже нуля, то снег на ней не тает, а, намокая, дает начало формированию настоящего льда.

Дальнейшее развитие начальных форм льда приводит к форми­рованию молодого льда — больших площадей светло-серого, сравни­тельно ровного льда толщиной 10—30 см. При условии продолжи­тельного выхолаживания он увеличивает свою толщину вследствие образования нового льда на его нижней поверхности. По мере утолщения льда скорость его нарастания уменьшается из-за малой теплопроводности льда (2,1—2,6 Вт/(м-°С)).

Ледяной покров служит как бы «одеялом» для моря, которое сильно уменьшает теплоотдачу в атмосферу. Скорость нарастания толщины льда может быть вычислена по эмпирической формуле Н. Н. Зубова, которую он получил из наблюдений в Арктике:

hi + 50- 8£(- Г) = 0, (10.7)

где И_л — толщина льда, см; Z(-7^r) — число градусо-дней мороза, или сумма средних суточных отрицательных температур воздуха за время расчета. Формула показывает, что наибольшая толщина, до которой

может намерзнуть лед за одну зиму в условиях арктических морей,

2. м. Формула применима во многих районах Мирового океана.

В открытом Северном Ледовитом океане толщина льда дости­гает 3—5 м. Следовательно, лед этот образовался не за одну зиму, а за несколько. Такой лед называется многолетним в отличие от однолетнего, или годовалого, который образуется только за одну зиму. Многолетний плавучий лед, занимающий открытые простран­ства Северного Ледовитого океана, называется арктическим паком или просто паком, так как в Антарктике таких льдов нет.

Особое ледяное образование представляют собой айсберги. Они встречаются в Северном Ледовитом океане и северной части Ат­лантики вблизи Гренландии и побережья Канады, но главный их источник — покровный ледник Антарктиды.

Лед может утолщаться не только вследствие теплоотдачи и на­мерзания новых масс льда, но и путем торошения, т. е. образования нагромождений обломков льдин в виде гряд или холмов, которые называются торосами. Могут образоваться ледяные сооружения толщиной 30—40 м, причем без появления вновь образовавшегося льда, а только благодаря сокращению площади, занятой льдами.