Если бы озера и реки были наполнены абсолютно чистой водой, они бы никогда не замерзали в наших широтах. Потому что истинная температура замерзания воды не ноль градусов, а гораздо ниже – минус 48 градусов. Физики определили это значение с помощью сложных компьютерных симуляций. Как они сообщают в журнале «Nature», при такой температуре молекулы воды резко группируются в небольшие группы. Начиная с них, переохлажденная жидкость может затем полностью замерзнуть.
«Мы разгадываем очень старую загадку процессов в переохлажденной воде», – говорит Валерия Молинеро из Университета Юты в Солт-Лейк-Сити. Вместе со своей коллегой Эмили Мур она смоделировала поведение десятков тысяч молекул воды, используя сложные компьютерные вычисления. Их модели, учитывающие все важные физические свойства воды, подробно показали поведение молекул воды. При минус 48 градусах образуются так называемые тетраэдрические структуры, в которых молекула воды связана с четырьмя другими молекулами относительно слабыми связями. Начиная с этой агломерации, чистая вода затем затвердевает в кристаллы льда.
На первый взгляд, эти результаты никак не влияют на природные водные ресурсы. Потому что в озерах и реках всегда есть растворенные в воде минералы или другие примеси. При нуле градусов по Цельсию на них образуются первые так называемые ядра конденсации, которые вырастают в более крупные кристаллы льда. Однако в атмосфере можно было наблюдать переохлажденную воду, которая оставалась жидкой значительно ниже классической точки замерзания. Однако, как теперь показывает новое исследование, у этого явления есть естественный предел при температуре ниже минус 48 градусов.
Поскольку жидкая вода отражает падающее излучение совершенно иначе, чем кристаллы льда, то физическое состояние воды оказывает влияние на климат Земли. «Нам нужно предсказывать, сколько воды в атмосфере находится в жидком или твердом кристаллическом состоянии», – говорит Молинеро. На основе этих новых исследований более точные радиационные балансы теперь могут быть включены в прогнозы климата.
Читайте также:
Как золотые украшения связаны с наклоном Луны?
Как орбитальный цикл Земли повлиял на Сахару
Как гамма-всплески воздействуют на планктон в океане
Микробы в грунтовых водах Антарктиды задают направление для поиска жизни в космосе
Что будет, если сверхновая взорвется недалеко от Земли?
#наука #физика #ученые #интересные факты #климат
