Вы уверены, что вода замерзает при 0°C ?
А что, ведь это истина, которая с самого детства воспринимается, как абсолютная. Как закон природы.
Мой учитель физики так прочно вдолбил в мою голову - вода кипит при 100°C, а замерзает при нуле, что иное кажется абсурдом. Даже, когда вижу иное - не верю глазам своим. Мозг анализирует и делает правильные выводы, а вот чувства…
Вот вы видели когда-нибудь, как вода замерзает в теплый летний день при +20°C?
Нет? Но такое действительно возможно!
ЧТО ОБЪЯСНЯЕТ НАУКА
Наука говорит, что нет никакой магии - только физическая суть явлений.
Одно из самых распространённых веществ на планете. Вода окружает нас всюду. Каждый день. Утренний дождь, река, в которой вы купаетесь, туман, роса… Вода из-под крана, пар чайнике, лед в напитках… Много, много воды рядом каждую секунду.
Кажется, о ней известно всё. И все же - ее поведение порой выходит далеко за рамки привычного.
Известно, например, что вода может оставаться жидкой при минусовых температурах. Она способна сохранять жидкое состояние даже при -41°C.
А теперь представьте себе другой крайний случай - вода застывает при температуре, при которой мы обычно наслаждаемся пляжным сезоном. Каких-то +20°C и она - лёд.
Так что, физика воды удивляет снова и снова.
СОМНИТЕЛЬНАЯ ВЕРСИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ
Вечная мерзлота тоже настолько привычное состояние почв, что кажется, будто они были промерзшими насквозь вечно.
Но вспомните о находках мамонтов, которые заледенели так неожиданно и мгновенно, что трава, которую они жевали в момент гибели, до сих пор лежит во рту найденных туш.
Привычное научное объяснение, будто тысячи лет назад по необъяснимым причинам территории Северной Америки и Евразии настиг ледниковый период. Возможно, даже не один.
Сколько “бушевала” снежно-ледяная стихия - доподлинно не известно. Ведь пока основные догадки строятся на основании радиоуглеродного метода исследований. А он, как известно, имеет много погрешностей.
Но пафос в том, что по каким-то причинам мерзлые земли и не подумали оттаять. Вечная мерзлота сохранилась до наших дней.
Допустим, чудесным образом сложились такие условия, что земля промерзла на глубину до 1200 метров. Но как?
Ведь никакой из известных земных ледников даже при температуре воздуха в -60 °С так изрядно землю не промораживает.
Даже если представить себе самый жестокий ледниковый период - сложно поверить, будто морозы были настолько суровыми, чтобы холод смог проникнуть на подобные глубины.
Все дело в физике. Ледник - своеобразный утеплитель.
И подо льдом, и под снегом сохраняется постоянная температура. Даже если снаружи будет -100 °С - под ледяным покровом будет от +4 °С (это в пресных водоемах) до -2 °С (в Северном Ледовитом океане).
В общем вы поняли - гипотеза промерзания почв на глубину более километра выглядит сомнительной. Но если морозы ледникового периода ни при чем, то что тогда?
ДРУГИЕ ГИПОТЕЗЫ ВЛИЯНИЯ
Одна из версий предполагает - Земля могла испытать мощный “энергетический разряд” из космоса.
Согласно этой теории, комета, пролетавшая в опасной близости от планеты, могла вызвать молниеносное охлаждение благодаря разности потенциалов.
Ну типа, когда земная атмосфера дотронулась до кометы, ее ледяное дыхание мгновенно пронзило воздушный слой.
Считается, что для сверхмощного многоканального разряда было бы достаточно расстояния в 25 километров. Энергия взаимодействия с космическим телом привела к мгновенному охлаждению земной коры, замораживая планету на огромную глубину.
Такое получается, потому что начинается электронная эмиссия с поверхностью планеты, которая “сопротивляется” неприятностям и направляет всю свою энергию на то, чтобы растопить злобную ледышку.
Если такое действительно случилось, значит, в точке касания двух тел, почвы молниеносно охлаждались. Понятно тогда, почему возникло промерзание на такие такие глубины.
Другая гипотеза звучит не менее интригующе.
Есть допущение, что в произошел сдвиг земной оси из-за перераспределения магмы в недрах. Смещение вполне могло вызвать резкое изменение климата в определенных локациях. Тогда в этих местах возникло быстрое замерзание почвы.
Но и эта теория не даёт внятного ответа на вопрос - почему почвы промерзли так основательно.
ЧТО ЗАСТАВЛЯЕТ ВОДУ ЗАСТЫВАТЬ
Наиболее правдоподобной выглядит версия с участием метана.
Если вы когда-нибудь видели пузырьки газа, которые “выбулькиваются” из болот или подводных источников - вы знакомы с метаном.
Это один из самых распространённых углеводородов на Земле.
Газ не просто “скрывается” в недрах планеты, он играет важную роль в процессе замерзания воды.
Когда метан смешивается с водой на больших глубинах и под давлением, его молекулы "втискиваются" между молекулами H2O, увеличивая расстояние между ними.
Представьте, будто молекулы двух веществ, это соседи в лифте. Когда один из них слишком велик, он начинает "распихивать" остальных.
Вот и метан ведет себя примерно также.
В результате вода теряет привычную плотность. Давление внутри нее падает, а температура замерзания значительно возрастает.
Благодаря этому образуются метангидраты - твердые соединения метана и воды.
И знаете, что - вечная мерзлота содержит огромное количество таких гидратов. А когда ледники тают, метан высвобождается. Иногда очень даже обильно, что может привести даже к взрывам.
Но самое удивительное вот что - в присутствии метангидратов вода способна заледеневать при температуре +20°C!
Вот вам и "чудо": даже знойным летом вы можете получить замороженную воду благодаря метану.
ПОЧЕМУ ТАКОЙ ЛЕД ПУГАЕТ НЕФТЯНИКОВ
Метангидраты - не просто любопытное явление, дающее пищу для ума ученых.
Они образуют "ледяные пробки", которые создают серьезные проблемы в нефтяной и газовой промышленности.
В трубах, ведущих от месторождений к перерабатывающим заводам, метангидраты могут образовывать настоящие ледяные заторы, перекрывая транспортировку ископаемых.
Что ещё интереснее, метангидраты образуются не только в глубине почв, но и на больших глубинах океанов. У самого дна.
Если вода успевает насытиться метаном на огромной глубине, то там она и замерзает. Даже в условиях повышенного давления.
Вполне возможно, что в зоне вечной мерзлоты, на больших глубинах, происходило нечто подобное.
ВОДА - ВСЁ-ТАКИ АНОМАЛИЯ ПРИРОДЫ?
Вы когда-нибудь задумывались, что вода не вписывается в известные законы химии?
Ее физико-химические свойства должны были бы выглядеть иначе.
Воду можно рассматривать и как оксид водорода, и как гидрид кислорода.
Но и так и эдак - ее свойства не похожи ни на свойства оксидов, ни на свойства гидридов.
Все дело в пространственном строении молекулы, которая "сделана" в виде тупоугольного треугольника. Угол между двумя связями кислород-водород равен около 104°.
Все бы ничего, но оба водородных атома расположены по одну сторону от атома кислорода, из-за чего электрические заряды в молекуле "разбегаются в стороны".
Водородные связи между молекулами - это особое взаимодействие. Они объединяют их в своеобразные полимеры. Чтобы расшатать, а затем разрушить водородные связи - нужно "подвести" дополнительную энергию, именно поэтому теплоемкость воды велика.
По логике вещей - кипение должно происходить при -80°C, а замерзание - при -100°C (с оговоркой, конечно - на уровне моря).
Но нет! Вода всегда идет против правил, словно создавая свои собственные законы.
Вода постоянно движется в гигантском круговороте - газообразная, твердая, жидкая, пресная и соленая, свободная и связанная.
И кстати, во время вулканических извержений она образуется непосредственно из водорода и кислорода, которые выделяются из магмы. Эта необычная вода называется "ювенильной" и выливается она проливными дождями из облаков вокруг извергающегося вулкана.
Есть даже научная гипотеза, что вся земная вода образовалась в свое время как продукт "дыхания" недр планеты.
Еще одно необычное свойство воды. Она единственное вещество на планете, которое при плавлении (переход из твердого состояния в жидкое) сначала сжимается, а уже потом начинает расширяться.
Один грамм твердого вещества (льда) занимает объем 1,0905 см³, а один грамм жидкого при температуре от +1 до +3 °С - всего 1, 0001 см³.
Только на рубеже +4 °С плотность жидкой воды уменьшается.
Благодаря этому феномену водоемы, кстати сказать, не промерзают до самого дна.
А при высоких давлениях обычный лед можно превратить в более тяжелые и плотные кристаллические формы. Самая плотная форма - лед-VII. Он плавится при температуре +190 °С.
А совсем недавно была открыта новая форма льда - Лед-0. Об этом мы писали в более ранней публикации.
И, да - метан не единственный способ заморозить воду при плюсовых температурах. Ученые обнаружили, что растворенные белки могут повышать температуру замерзания до +4°C.
А если добавить в воду изотопы дейтерия или трития - можно достичь замерзания при +2°C.
Конечно, это не настолько существенные изменения, но они доказывают, насколько вода непредсказуема.
Благодарю вас за 👍, который вы ставите публикациям. А комментарии под статьей помогают найти интересные темы.
Спасибо, что помогаете каналу развиваться.
Не забывайте подписаться на канал - наши читатели узнаю́т больше, когда вникают в Суть явлений