Наверное, все слышали о сталактитах — “сосульках”, образующихся на потолке пещер. Похожее явление можно встретить и под водой, в океанах. Оно называется “брайникл” — это ледяные сосульки, растущие от нижней стороны морского льда вниз, в сторону дна.
Их можно увидеть в любом море, покрытом слоем льда. Морской лёд, в свою очередь, образуется во многих морях северного и южного полушарий зимой. В Северном Ледовитом океане и у побережья Антарктики он может существовать круглый год.
Как образуются брайниклы?
Для начала вспомним одно очень важное свойство воды: чем более она солёная, тем ниже температура её замерзания. Обычная вода из-под крана замерзает при температуре 0°С, поскольку в ней мало примесей. Морская вода — солёная, она замерзает уже примерно при -2°С. Если в воде растворено совсем большое количество соли, её температура замерзания может достигать даже -20°С (такие растворы называются “рапа”).
У солёной воды есть ещё одно важное свойство: когда она начинает замерзать, большая часть содержащейся в ней соли выделяется из образующегося льда. По мере образования льда та вода, которая ещё не успела замёрзнуть, становится всё более и более солёной. В результате, в какой-то момент эти остатки незамёрзшей воды становятся настолько солёными, что при этой температуре уже не могут превратиться в лёд.
Теперь вернёмся обратно в океан. Когда на поверхности воды образуется морской лёд, из него выделяется концентрированный раствор солей — рапа, которая может скапливаться в маленьких пустотах внутри льда. При этом рапа остаётся жидкой, ведь в ней повышена концентрация солей, — а значит, понижена температура замерзания. Однако во льду могут образовываться трещины (либо при движении льда, либо при резком изменении температуры), через которые рапа может вытечь в океан. И вот тут начинается всё самое интересное.
Чем больше в воде растворено солей, тем большую плотность она имеет. А более плотное всегда тонет в менее плотном. Поэтому наша насыщенная солями рапа начинает “тонуть” — опускаться на дно.
Теперь надо вспомнить, что рапа хоть и жидкая, но температуру имеет такую, при которой морская вода уже замерзает (ведь образовалась рапа именно при замерзании морской воды). Получается, что более холодная рапа опускается в более тёплую морскую воду и, опускаясь, естественно, немного охлаждает её. Температура воды вокруг рапы быстро достигает температуры замерзания — и вокруг рапы образуется лёд. Из этого льда может тоже выделяться концентрированный соляной раствор, который затем присоединяется к общей массе тонущей холодной рапы. Рапа продолжает тонуть, морская вода продолжает вокруг неё замерзать. В результате и образуются наши ”сосульки”. Только теперь мы понимаем, что правильнее называть их трубками — если снаружи у этой трубки лёд, то внутри неё течёт солёный раствор.
Сосульки-убийцы
При определённых условиях брайникл может достигнуть морского дна. Для этого нужно, чтобы:
- лёд, к которому сверху прикрепляется брайникл, не успел растаять;
- в морской воде не было сильных течений, которые сломают трубку;
- море в этом месте было не очень глубоким;
- морская вода была намного менее солёной, чем рапа (если разница между двумя жидкостями будет небольшой, вскоре они просто смешаются, и процесс образования брайникла прекратится).
Если у брайникла всё же получилось достигнуть дна, это становится настоящей катастрофой для населяющих его животных. Оказавшись вблизи потока рапы, они вместе с окружающей водой могут заледенеть и погибнуть от холода. Чаще всего оказываются в ледяной ловушке малоподвижные морские звёзды и морские ежи. Они слишком поздно замечают опасность — и передвигаются слишком медленно, чтобы успеть от неё спастись.
Опустившись на дно, рапа начинает вести себя, как любая пролитая на твёрдую поверхность жидкость — течёт вниз по склону. Рапа всё ещё очень холодная, а вода вокруг неё по-прежнему теплее — рапа продолжает охлаждать морскую воду, а та продолжает замерзать. Так на дне моря образуется своеобразная “ледяная река”.
Поскольку рапа и сама постепенно нагревается от морской воды, а также перемешивается с ней, со временем лёд перестаёт образовываться. Если новая рапа с поверхности не поступает, то тот лёд, который уже образовался, постепенно растает, что и будет концом жизни брайникла.