Прeмудрости Снежной королевы

Что представляете вы, когда слышите слово «ЛЁД»? Быть может, сосульки, висящие под карнизами крыш, или прозрачный, в длинных трещинках лёд замерзшего озера, или покатые грани кубиков в стакане с напитком, а может, сверкающие ледовые стены, уходящие под воду? Кто-то вспомнит в пузырьках осколки замёрзших луж, кто-то – белоснежные айсберги на морских просторах. Иней, град и снег – тоже лёд.


В моих ассоциациях лёд неразрывно связан с айс-дайвингом (подлёдные погружения аквалангистов – ред.): неровный ледяной потолок с промоинами и наростами, торосы в несколько рядов, расцвеченные беломорской водой всеми оттенками жёлтого и зелёного и неоднородная структура льда, которую успеваешь рассмотреть, погружаясь под воду в майну. Лёд для меня – это бескрайние белые просторы Северного полюса и ледяные нагромождения в синей прозрачной воде; это хрусталь Байкала и неровная поверхность антарктических айсбергов. Лёд бывает разный, но как бы каждый из нас его ни представлял, все мы точно знаем, что это – замёрзшая вода.

Замерзая в естественных природных условиях, вода образует кристаллы одного строения – будь то снежинка или гигантский айсберг. В кристаллическую решётку в первую очередь встраиваются молекулы воды, поэтому обычно природный лёд чище воды. Соль не включается в кристаллическую решётку, поэтому при замерзании морской воды образуется пресный лёд, а в порах между его кристаллами остаётся концентрированный рассол.

Чистый лёд оптически прозрачен.

Белый лёд образуется из снега, замёрзшего на поверхности моря. Белое море, например, зимой покрыто таким вот белым льдом.

Молодой морской лёд содержит много пузырьков воздуха и капелек рассола, поэтому кажется зеленоватым, но под давлением и вымораживанием становится голубого или синего цвета. Многолетние торосы в высоких широтах и айсберги имеют как раз такой цвет.

У берегов лёд может содержать воду рек и ручьёв, тогда он окрашивается в желтоватый или коричневый цвет из-за гуминовых кислот. Беломорские торосы, например, намерзают и наращивают толщину до конца марта; когда начинает пригревать солнце, и на скалах тает снег, то стекающие ручейки, содержащие органические примеси, добавляют прибрежному льду желтизну. В бухте Биофильтров и на острове Кастьян это особо хорошо заметно по отдающим золотом подводным нагромождениям.

Море «встаёт» не сразу с приходом морозов. Солёная морская вода долго остывает, медленно подбирается к температуре замерзания около -1,8°C.
На поверхности образуются тонкие кристаллы льда – шуга. Она плавает, а по достижению точки замерзания «схватывается», образуя первый слой льда.

Снегопады ускоряют образование льда; опреснённые бухты замерзают быстрее. В последствие на этот молодой лёд выпадет снег, под тяжестью которого на поверхность выдавится вода и пропитает его. Мокрый снег замерзает, одномоментно увеличивая толщину льда в разы. Снегопад и наступивший следом сильный мороз могут стать фатальными для китообразных – белух, косаток и нарвалов, если животные оказались запертым новообразовавшимся льдом вдалеке от открытой воды.

Лёд легче воды того же объема на 9%, поэтому он всплывает. Покрывая водоемы, лёд сдерживает замерзание воды под ним, обеспечивая жизнь растений и животных.

Но не всегда лёд принимает привычные нам формы. Например, он может покрывать дно водоёмов или нарастать на подводных камнях сугробами. Такой лёд называют донным, или якорным. Чаще всего он образуется до ледостава, но в морях может сформироваться и подо льдом: на поверхности или под ледяным потолком появляются кристаллы льда.

Они растут, превращаясь в ледяные иглы, и токами воды могут быть перенесены ко дну. Смерзаясь между собой и с крупными предметами у дна, длинные кристаллы формируют игольчатый очень пористый лёд. Наличие льда ускоряет рост новых кристаллов. Рассол, стекающий из пор морского льда тоже может способствовать зарождению подводных сугробов. Рассол тяжелее окружающей его морской воды, поэтому он тонет, а при отсутствии течений – достигает дна. Кристаллики льда в струйках и охлаждённая поверхность какого-то субстрата – условия для роста ледяных игл на дне. Подводные сугробы на камнях и водорослях – удивительное зрелище. Мне посчастливилось видеть это чудо природы всего несколько раз подо льдом бухты Биофильтров на Белом море. Кристаллы донного льда такие хрупкие, что легко ломаются завихрениями воды от проплывающего рядом человека.

В марте 2004 г. на Белом море подо льдом бухты Биофильтров и у Большого Крестового острова при организации погружений дайв-центром «Полярный круг» автору этих строк впервые удалось зафиксировать на матрицу фотоаппарата «ледовые люстры» – полые ледовые сосульки, свисающие с нижней поверхности льда, из которых вниз струится соляной раствор, прекрасно видимый под водой.

А в конце 2011 года вышел фильм Би-Би-Си «Blue Planet: Frozen Seas», где показан ледяной «палец смерти» – «brincle» ice finger of death, – снятый в море Росса (Антарктика). В замедленном режиме съёмки видно, как формируется полая ледяная труба от поверхности льда до дна. Чуть более десяти минут потребовалось, чтобы полая сосулька достигла песка и заморозила его поверхность вместе с находящимися на нём живыми организмами – морскими ежами и звёздами. Так как же образуется «ледовая люстра» и «палец смерти»?

Мы уже знаем, что при замерзании морской воды формируется пресный лёд, в порах которого находится жидкий концентрированный рассол. В этом рассоле растут новые кристаллы, что приводит к механическому напряжению льда и его растрескиванию. Из трещин вниз вытекает рассол. Теплообмен в морской воде очень высок, поэтому струи сильно охлаждённого рассола успевают забрать достаточно тепла из окружающей воды, чтобы заморозить её прежде, чем раствориться в ней. Таким образом, вокруг струящегося с ледяного потолка рассола формируется тонкая ледяная оболочка в форме трубки. От количества пор в нижней поверхности льда и от внешней температуры зависит форма и скорость образования «люстры». Важным и необходимым требованием образования пустотелой сосульки является низкая температура воздха и отсутствие течений, которые могут перемешивать истекающий рассол с морской водой.

На ледовых «люстрах» в Белом море часто располагаются бокоплавы – донные рачки, которые поднимаются к поверхности льда, чтобы полакомиться одноклеточными диатомовыми водорослями.

Начиная с марта, когда длина светового дня быстро увеличивается, нижняя поверхность морского льда становится золотистой от этих активно растущих крохотных растений.

Истечение концентрированного рассола из морского льда может приводить к накоплению более солёной воды в придонных слоях небольших защищённых от течений бухт. Опыты по замораживанию морской воды учеными беломорской биостанции МГУ показали, что из-за различий плотности стекающий рассол не растворяется в окружающей воде точно так же, как при образовании «ледовых люстр». Возникает явление, которое называется меромиксис – отсутствие перемешивания нижнего более солёного слоя с лежащими выше. Меромиксис влечёт драматические последствия для всех живых придонных организмов: разложение на глубине поступающей сверху органики (отмерших растений и животных, сброшенных оболочек и продуктов жизнедеятельности) неизбежно приводит к дефициту кислорода и сероводородному заражению нижних слоёв воды.


фото: Новиков Константин

В бухте Биофильтров, например, это бывает очень хорошо заметно в течение всего ледового сезона. На глубине 8-10 метров дайвер буквально погружается в сероводородное облако.


фото: Новиков Константин

Благодаря сильно изрезанной береговой линии, таких закрытых заливчиков в Белом море много. Однако в масштабах всего Беломорья расслоения воды не происходит из-за интенсивного перемешивания практически всей его толщи сильными течениями. Таким образом, донная фауна не страдает, не смотря на ледовый панцирь, сковывающий море на протяжении нескольких месяцев.

Тема льда – весьма объёмна и не укладывается в одну заметку. Множество вопросов возникает вокруг кристаллизации воды. Что такое припай? Сдерживает ли лёд приливы и отливы? Почему люди не боятся нырять под лёд? Жирное ли ледяное сало? Откуда берутся гроулеры и заструги и, наконец, почему подводная поверхность айсберга – не гладкая? Любопытный читатель непременно найдет на них ответы.

Текст и фотографии: Наталия Червякова

Запись опубликована в рубрике Авторы, Дикие места, Пейзажи, Путешествия, Статьи и заметки с метками , , , , , , , , . Добавьте в закладки постоянную ссылку. Размещено в Журнале: редактором Константин Новиков

1 комментарий: Прeмудрости Снежной королевы

  1. Frona S говорит:

    Волшебный мир!