Лед имеет меньшую плотность, чем вода. Поэтому слои воды охлаждаясь и кристаллизовываясь, не опускаются на дно, а покрываются коркой льда на поверхности. Но существует уникальное природное явление, когда лед появляется на дне рек и морей – образуется донный лед.
В рассказе Дж. Лондона, в его сборнике сочинений "Белая мгла", есть описание этого явления. Со слов одного старателя-ирландца лёд образовывался на дне реки и быстро всплывал на поверхность - река становилась белой как молоко.
Донный лёд возникает практически на всех реках, которые замерзают в Азии, Европе, Северной и южных частях Южной Америки. В некоторых регионах этот лёд формируется также в Азовском и Балтийском морях, а также вдоль берегов Гренландии. Каждый год в Антарктике донный лёд покрывает морское дно и прибрежные скалы на глубинах до 30 метров.
Как это выглядит на дне одной из рек, можно посмотреть в коротком видео:
Это происходит перед тем, как реки покроются льдом, т.е. когда вода в реке охладится. Но даже замерзающие реки никогда не промерзают наскозь. Там всегда положительная температура. Почему лед появляется на дне?
Этим вопросом были озадачены давно, даже ученые в начале 19 века размышляли над этим явлением. Физик Жозеф Луи Гей-Люссак считал, что лед образуется на поверхности, но за счет турбулентности потока и поперченного переноса масс воды в реке, лед прилепляется к камням на дне. Другие ученые предполагали, что донный лед – это замерзшая тяжелая вода (вода с дейтерием, а не с водородом).
Нарастание донного льда мешает работе гидротехнических сооружений, водозаборам и ГЭС.
В 1914 году С-Петербург остался без воды из-за обмерзания наконечников водоприемных труб.
Подробного объяснения этого явления вы не найдете. Оно дается только для быстрых рек с порогами и водоворотами, когда действительно холодная вода могла опускаться на дно и при этом холодные камни обрастают льдом.
Но как объяснить это явление для спокойных рек и морей? Объяснению этому не было до недавнего времени.
Образование льда на дне может происходить по двум причинам:
1. Это могло быть явление разложения метангидратов в грунте на дне морей. Они замораживали воду у дна при распаде, т.к. это эндотермический процесс. И лед всплывает или камни обрастают льдом.
2. На дне реки выходят холодные и очень соленые или минеральные источники. И не обязательно с поваренной солью. Возможно, с иными солями. При смешивании с пресной водой происходит ее охлаждение, т.к. процесс растворения соли в воде – процесс эндотермический, с поглощением тепла, а при дальнейшем охлаждении воды и с образованием льда.
И это объяснение больше похоже на истину процесса. Это явление образование донного льда в реальном времени заметили у берегов Антарктиды водолазы.
Назвали его «брайникл» или «ледяной палец смерти», т.к. донный лед замораживал обитателей дна, морских звезд и других малюсков.
Более соленая вода стекала в море, опускаясь на дно (т.к. она более плотная и тяжелая), растворялась и понижала температуру воды ниже 0 гр. с ее замерзанием.
По этой логике можно предположить, что соленые или минеральные источники бьют на дне рек, смешиваются с пресной водой, вода охлаждается и замерзает. В летний период температура воды выше и охлаждения не такое сильное, чтобы образовался лед.
Но соленые источники в пресных реках – это что-то нереальное. Соленые озера никого не смущают, а они могут питаться как раз такими выходящими со дна минеральными источниками. К тому же существуют даже соленые реки. Про такие реки в Якутии была статья здесь:
Этот механизм когда-то мог привести и к образованию вечной мерзлоты, которая представляет собой в некоторых местах слои льда, покрытые грунтом.