С приходом морозов всё вокруг начинает сковываться льдом: лужи, реки, озёра. И наступает пора достать коньки, санки и рыбакам снасти для занятия зимними увлечениями. Но, задумывались ли вы как замерзает озеро? Почему продолжительном сильном морозе водоём не промерзает до самого дна? И куда пропадает вода из луж подо льдом? На все эти вопросы найдём ответы!
Замерзание воды в реках и озёрах происходит неравномерно. Первыми покрываются льдом прибрежные зоны и мелководья, где вода быстрее охлаждается. Защищенные от ветра заливы и бухты тоже замерзают раньше.
Как правило, лед у берега образуется тонким, но достаточно прочным слоем. На открытой воде, под воздействием ветра и течений, процесс идет медленнее. На одном и том же водоеме лед может быть неоднородным как по структуре, так и по прочности. Это зависит от многих факторов: температуры воды, глубины, наличия подводных источников и течений.
Разнообразие ледяного покрова проявляется не только в прочности, но и в его внешнем виде. На одном водоеме можно увидеть гладкий, прозрачный лед, местами покрытый узорами из замерзших пузырьков воздуха, а в других местах – толстый, шершавый лед с трещинами и наслоениями.
Почему водоёмы промерзают неравномерно?
- Виноват берег! Действительно, вода у берега быстрее охлаждается, так как взаимодействует с холодной землей и воздухом, ведь земля остывает гораздо быстрее, чем вода, а значит, и передаёт свой холод воде у берега интенсивнее.
- Ветер! Заливы и мелководья часто защищены от ветра берегами и растительностью. Ветреная погода перемешивает слои воды, что препятствует быстрому охлаждению. А в защищенных местах вода медленнее перемешивается, и охлаждается быстрее.
- Глубина. В мелководных зонах вода быстрее остывает до 0°C, так как ей нужно меньше времени, чтобы отдать тепло окружающей среде.
Постепенно лёд распространяется дальше, покрывая все большую площадь водоема. И вот, уже через некоторое время, весь водоем покрывается сплошным ледяным панцирем. Но даже при одинаковой толщине льда, его прочность и грузоподъемность могут отличаться в разных местах водоема!
Замёрзание благодаря конвекции
Для того чтоб образовал лёд, вода должна остыть. Остывая, она становится более плотной. Более плотная, холодная вода опускается на дно, а более теплая — поднимается наверх, затем она охлаждается и вновь процесс идёт по кругу. Это явление называется конвекцией. Оно обеспечивает равномерное охлаждение всей толщи воды. При охлаждении всей массы воды до +4°C, конвекция замедляется. При дальнейшем охлаждении, вода на поверхности остывает 0°C и тут начинает замерзать. Кристаллы льда образуются и растут, постепенно соединяясь в сплошной ледяной покров.
Почему реки и озёра не промерзают до самого дна даже при сильном морозе?
На этот вопрос есть достаточно объяснений:
- Большой запас тепла. Вода обладает высокой теплоемкостью, то есть ей нужно много тепла, чтобы нагреться или остыть. В теплое время года в крупных водоёмах накапливается достаточно тепла, чтоб в холодный период не успеть полностью промёрзуть. Поэтому даже при сильных морозах вода на глубине остается относительно теплой.
- Подземные источники. В некоторых водоемах существуют подземные источники, которые приносят теплую воду. Это особенно характерно для рек и озер, расположенных в районах с геотермальной активностью.
- Течения и перемешивание воды. В реках и морях постоянные течения и перемешивание воды препятствуют образованию льда на дне. Движение воды препятствует замерзанию, а также способствует перемешиванию слоёв воды, что не даёт воде замерзать.
На замерзание воды важную роль оказывают примеси, а точнее наличие соли в воде и различных посторонних элементов, которые не дают замёрзнуть даже при отметки в 0°C. В пресных водоемах, вода замерзает при температуре 0°C.
- Морская вода начинает замерзать при температуре около -2°C , так как соли и различные примеси в ней понижают температуру замерзания.
- Давление также влияет на температуру замерзания. Например, на больших глубинах вода может оставаться жидкой даже при отрицательной температуре.
Правда ли, что водоёмы замерзают, наслаиваясь тонким слоем воды на лёд?
Нет, это не правда! На самом деле застывание воды происходит сверху вниз, так как вода в верхних слоях холоднее, по сравнению с нижними. Да и выходить ей неоткуда, потому-что лёд легче, чем вода в жидком состоянии.
Интересный факт! Несмотря на байку о том, что вода замерзает, наслаиваясь на лёд, в ней есть часть правды. Сам лёд по структуре напоминает нам твёрдую губку с мелкими порами, чем то схожий с пемзой (камень для пилинга пяток и всех возможных загрубевших частей тела). Ну так вот, не лезем дальше в дебри, продолжаем! На любой поверхности льда имеется очень тонкий слой переохлаждённой воды, которая не замерзает даже в сильный мороз. Поэтому когда мы наступаем на открытую часть льда, мы можем в большинстве случаев подскользнуться.
- Как это проверить?
- Очень просто!
Попробуйте налить немного воды на "голый" лёд и стать на него. Вы поймёте, что на нём очень скользко, потому что вода является виновницей плохой сцепки со льдом. Или вспомните, когда с мороза заходите в помещение, где постелен кафель или плитка. В этом случае кафель это лёд, а ваша заснеженная подошва при соприкосновении с теплым полом успела немного подтаить и образовать тонкий слой воды. Стало скользко? Вот вам и причина скользкости льда.
Куда пропадает вода в лужах подо льдом?
Многие в детстве из нас любили ходить по замёршим лужам и ломать лёд. И как было для нас удивительно, когда проламываешь корку - а там нет воды! Тут возникает вопрос: куда делаль вода? Испарилась? Хотя как, ведь она подо льдом, да и холодно на улице?
В этом вопросе нет ничего удивительного. Вода просто впиталась в почву. Ведь вода в луже замерзла, но только сверху, а та вода, которая была ещё тёплой сквозь почву успела ускользнуть вглубь. Вот и получается, что не вся толща схватилась сплошным льдом. Подобное явление можно наблюдать на застывших реках и озерах, когда уровень воды падает и под коркой льда образуются пустоты.
Спасибо, что дочитал эту статью до конца!
Подписывайся на канал и будь ГИДом в мире погоды вместе с нами!