Spodnji led. Morski led Razporeditev morskega ledu

Približno –1,8 °C.

Ocena količine (gostote) morskega ledu je podana v točkah - od 0 (bistra voda) do 10 (trden led).

Lastnosti

Najpomembnejši lastnosti morskega ledu sta poroznost in slanost, ki določata njegovo gostoto (od 0,85 do 0,94 g/cm³). Zaradi nizke gostote ledu se ledene plošče dvigajo nad gladino vode za 1/7 - 1/10 svoje debeline. Morski led se začne topiti pri temperaturah nad –2,3°C. V primerjavi s sladkovodno je težje razbita in je bolj elastična.

Slanost

Gostota

Morski led je kompleksno fizično telo, sestavljeno iz svežih ledenih kristalov, slanice, zračnih mehurčkov in različnih nečistoč. Razmerje komponent je odvisno od pogojev nastanka ledu in poznejših procesov ledu ter vpliva na povprečno gostoto ledu. Tako prisotnost zračnih mehurčkov (poroznost) znatno zmanjša gostoto ledu. Slanost ledu manj vpliva na gostoto kot poroznost. Pri slanosti ledu 2 ppm in ničelni poroznosti je gostota ledu 922 kilogramov na kubični meter, pri 6-odstotni poroznosti pa se zmanjša na 867. Hkrati se pri ničelni poroznosti poveča slanost z 2 na 6 ppm povzroči povečanje gostote ledu le z 922 na 928 kilogramov na kubični meter.

Nilas (v ospredju) na Arktiki

Termofizične lastnosti

Barva morskega ledu v velikih masivih se spreminja od bele do rjave.

Beli led nastane iz snega in ima veliko zračnih mehurčkov ali celic slanice.

Pogosto ima mlad morski led zrnate strukture z znatnimi količinami zraka in slanice zelena barva.

Večletni grbinasti led, iz katerega so bile iztisnjene nečistoče, in mlad led, ki je zamrznil v mirnih razmerah, sta pogosto svetlo modra ali modra barva. Ledeniški led in ledene gore so tudi modri. V modrem ledu je jasno vidna igličasta struktura kristalov.

rjav ali rumenkasti led je rečnega ali primorskega izvora, vsebuje primesi gline ali huminskih kislin.

Začetne vrste ledu (ice lard, brozga) imajo temno siva barva, včasih z jeklenim odtenkom. Ko se debelina ledu poveča, postane njegova barva svetlejša in postopoma postane bela. Pri taljenju tanki kosi ledu spet posivejo.

Če led vsebuje veliko količino mineralnih ali organskih nečistoč (plankton, eolske suspenzije, bakterije), se lahko njegova barva spremeni v rdeča, roza, rumena, do Črna.

Zaradi lastnosti ledu, da zadrži dolgovalovno sevanje, je sposoben ustvariti učinek tople grede, kar povzroči segrevanje vode pod njim.

Mehanske lastnosti

Mehanske lastnosti ledu pomenijo njegovo sposobnost, da se upre deformaciji.

Tipične vrste deformacije ledu: napetost, stiskanje, strig, upogib. Obstajajo tri stopnje deformacije ledu: elastična, elastično-plastična in stopnja uničenja. Upoštevanje mehanskih lastnosti ledu je pomembno pri določanju optimalne smeri ledolomilcev, pa tudi pri nameščanju tovora na ledene plošče, polarne postaje in pri izračunu trdnosti ladijskega trupa.

Pogoji izobraževanja

Ko nastane morski led, se med povsem svežimi ledenimi kristali pojavijo majhne kapljice slane vode, ki postopoma tečejo navzdol. Zmrzišče in temperatura največje gostote morske vode sta odvisni od njene slanosti. Morska voda, katere slanost je pod 24,695 ppm (tako imenovana brakična voda), ko se ohladi, doseže najprej največjo gostoto, tako kot sladka voda, z nadaljnjim ohlajanjem in brez mešanja pa hitro doseže zmrzišče. Če je slanost vode nad 24,695 ppm (slana voda), se ta ohlaja do ledišča s stalnim povečevanjem gostote z nenehnim mešanjem (izmenjava med zgornjimi hladnimi in spodnjimi toplejšimi plastmi vode), kar ne ustvarja pogojev za hitro ohlajanje in zmrzovanje vode, to je, ko Pri enakih vremenskih razmerah slana oceanska voda zmrzne pozneje kot brakična voda.

Klasifikacije

Morski led na svoj način lokacija in mobilnost razdeljen na tri vrste:

plavajoči (plavajoči) led,

Napoved sprememb v debelini ledu do leta 2050

Po stopnjah razvoja ledu Obstaja več tako imenovanih začetnih vrst ledu (po vrstnem redu nastanka):

znotraj vode (vključno z dnom ali sidrom), ki nastane na določeni globini in predmeti, ki se nahajajo v vodi v pogojih turbulentnega mešanja vode.

Druge vrste ledu v času nastanka - nilas led:

nila, nastala na mirni morski gladini iz maščobe in snega (temna nila do 5 cm debela, svetla nila do 10 cm debela) - tanka elastična skorja ledu, ki se zlahka upogne na vodi ali nabrekne in ob stiskanju tvori nazobčane plasti;
bučke, ki nastanejo v razsoljeni vodi v mirnem morju (predvsem v zalivih, blizu rečnih ustij) - krhka sijoča skorja ledu, ki se zlahka zlomi pod vplivom valov in vetra;
palačinkov led, ki nastane med šibkimi valovi iz ledene maščobe, snega ali brozge ali kot posledica zloma zaradi valovanja bučke, nilasa ali tako imenovanega mladega ledu. So okrogle ledene plošče s premerom od 30 cm do 3 m in debeline 10-15 cm z dvignjenimi robovi zaradi drgnjenja in udarcev ledenih plošč.

Nadaljnja stopnja razvoja nastajanja ledu je mladi led, ki jih delimo na sivi (debeline 10-15 cm) in sivo-bele (debeline 15-30 cm) ledu.

Imenuje se morski led, ki se razvije iz mladega ledu in ni star več kot eno zimo prvoletni led. Ta prvoletni led je lahko:

tanek prvoletni led - beli led debeline 30-70 cm,
povprečna debelina - 70-120 cm,
debel prvoletni led - debel več kot 120 cm.

Če se je morski led talil vsaj eno leto, je razvrščen kot stari led. Stari led je razdeljen na:

preostali prvoletni led - led, ki se poleti ni stopil in je ponovno v fazi zmrzovanja,
dveletnik - trajal več kot eno leto (debelina doseže 2 m),
večletni led, debel 3 m ali več, ki je preživel taljenje vsaj dve leti. Površina takega ledu je prekrita s številnimi neravninami in gomilami, ki nastanejo kot posledica ponavljajočega se taljenja. Tudi spodnja površina večletnega ledu je zelo neravna in raznolike oblike.

Raziskave morskega ledu na severnem polu

Debelina večletnega ledu v Arktičnem oceanu ponekod doseže 4 m.

Vode Antarktike vsebujejo predvsem do 1,5 m debel prvoletni led, ki poleti izgine.

Ko se morska gladina ohladi na ledišče, se v zgornji plasti vode (debele nekaj centimetrov) pojavi veliko število diskov ali plošč čistega ledu, imenovanih sneža. . Debelina teh ledenih plošč je zelo majhna, povprečna velikost je približno 2,5 cm * 0,5 mm, in oblika je lahko zelo raznolika - od kvadratov (ali skoraj kvadratov) do šesterokotnih tvorb. Optična os takšne plošče je vedno pravokotna na ravnino njene površine. Ti elementarni ledeni kristali plavajo na vodni površini in tvorijo tako imenovano ledeno mast, ki daje površini morja nekoliko masten videz. V mirni vodi plošče lebdijo v vodoravnem položaju in so z- osi so usmerjene navpično. Veter in valovi povzročijo, da se plošče zaletavajo, obračajo in posledično zavzamejo različne položaje; S postopnim zmrzovanjem tvorijo trajen ledeni pokrov, v katerem so posamezni kristali naključno usmerjeni. V prvi fazi nastajanja je mlad led presenetljivo prožen; pod vplivom valov, ki prihajajo z odprtega morja ali jih povzroča premikajoča se ladja, se upogne, ne da bi se zlomila, amplituda nihanja ledene površine pa lahko doseže nekaj centimetrov.

Kasneje, če se temperatura ne poveča, igrajo posamezne plošče vlogo zarodnih kristalov. Mehanizem tega procesa še ni v celoti raziskan. Kot je razvidno iz sl. 4, je led sestavljen iz posameznih kristalov, od katerih ima vsak povsem individualne lastnosti, na primer stopnjo prepustnosti polarizirane svetlobe (enako za celoten dani kristal, "vendar drugačno od drugih). V nekaterih primerih se strukturna celica ledu imenuje zrno in ne ločen kristal, saj je jasno, da ima kompleksno podstrukturo in je sestavljena iz številnih vzporednih plošč. Razmerje med to podstrukturo in zgoraj omenjenim primarnim blatom je precej očitno. Nobenega dvoma ni, da je del zrn oblikovan iz zamrznjenih plošč blata, ki se nato ohranijo kot ločene plasti kristala. Vendar očitno gre za nek drug proces, saj v nekaterih primerih kristali začnejo rasti na spodnji površini precej debele ledene prevleke in imajo tudi ploščasto strukturo. Ne glede na mehanizem nastanka kristalov so vsi - tako v morskem ledu kot v sladki vodi - sestavljeni iz velikega števila plošč, natančno vzporednih druga z drugo. Optična os kristala se nahaja pravokotno na te plošče.

Zanimive rezultate dobimo pri preučevanju porazdelitve kristalov glede na orientacijo njihovih optičnih osi glede na globino njihovega pojavljanja v debelini ledu. Orientacijo lahko označimo z dvema kotoma – polarnim, ki je kot med c-os tako navpično kot azimutno, tj. kot, merjen iz neke poljubne smeri, na primer od črte sever-jug. Velikosti azimutalnih kotov navadno ne sledijo nobenemu zakonu; redke izjeme od tega pravila lahko povzročijo nenavadni pojavi plimovanja. Polarni koti kažejo določen vzorec. Kot že omenjeno, je orientacija kristalov v bližini ledene površine precej spremenljiva, saj je odvisna od vpliva vetra med nastajanjem ledu. Toda ko greste globlje v led, se polarni koti povečujejo in na globini približno 20 cm Optične osi skoraj vseh kristalov so usmerjene vodoravno. Laboratorijska študija zmrzovanja destilirane vode (Perey in Pounder, 1958), pod pogojem, da je bila ohlajena samo iz ene smeri in je bila voda v mirnem stanju, je dala rezultate, prikazane v tabeli. Horizontalni odseki so bili vzeti z ledene površine in iz globin 5 in 13 cm. Vsak odsek je bil pregledan z uporabo univerzalnega polariskopa. Hkrati je bilo določeno razmerje površin (v odstotkih), ki jih zasedajo kristali z enako - v 10-stopinjskih intervalih - usmerjenostjo optičnih osi.

Orientacija kristalov v ledenih ploščah (Pounder, 1967)

Podobno je opaziti v naravnem morskem ledu, ki je dosegel določeno "starost". Izjeme so v primerih, ko med rastjo ledene odeje pride do premikov, ki povzročijo stiskanje in lomljenje ledu. Tako je večina morskega ledu, ki obstaja že eno leto ali več, sestavljena iz kristalov, katerih optične osi so usmerjene vodoravno in kaotično usmerjene v azimutu. Dolžina (navpična višina) takih kristalov doseže 1 m in več, s premerom od 1 do 5 cm. Razlogi za prevlado kristalov z vodoravnimi optičnimi osemi v ledu pomagajo razumeti sl. 4. Ker ima ledeni kristal eno glavno simetrično os, lahko raste predvsem v dve smeri. Molekule ledu se pritrdijo na kristalno mrežo bodisi v ravninah (kristala), ki so pravokotne na c-os in jih imenujemo bazalne ravnine , ali v smeri c-osi, kar posledično vodi do povečanja površine bazalnih ravnin. Na podlagi zakonov termodinamike lahko sklepamo, da bi morala biti prva vrsta rasti kristalov intenzivnejša od druge, kar potrjujejo tudi poskusi.

riž. 5 Prevladuje rast kristalov z nagnjenimi optičnimi osemi, kar povzroča postopno izginotje kristala z navpično z-os. (Pounder, 1967)

Ledeni vmesnik -vodo

Preučevanje podzemlja rastočega morskega ledu pomaga razumeti, kako voda zamrzne. Nižje 1-2 cm Ledene plasti so sestavljene iz plošč čistega (svežega) ledu s plastmi slanice med njimi. Plošče, ki sestavljajo del ločenega kristala, so med seboj vzporedne in se običajno nahajajo navpično. To je tako imenovana skeletna (ali okvirna) plast. Mehanska trdnost te plasti je običajno izjemno nizka. Z nadaljnjim zamrzovanjem se plošče nekoliko zgostijo, med njimi se pojavijo ledeni mostovi in postopoma nastane trden led, v katerem je slanica v obliki kapljic ali celic med ploščami. Znižanje temperature ledu vodi do zmanjšanja velikosti celic, napolnjenih s slanico, ki imajo obliko dolgih navpičnih valjev skoraj mikroskopskih dimenzij v preseku. Takšne celice lahko najdete na sl. 4 v obliki vrstic črnih pik, ki se nahajajo vzdolž črt med ploščama. Določeno število celic slanice je prisotnih tudi na mejah med kristali, vendar je glavnina slanice znotraj posameznih zrn. Na sl. Tabela 5 prikazuje rezultate statistične študije debeline plošč v vzorcu letnega morskega ledu. Vidimo, da imajo plošče enotno debelino, v povprečju v območju 0,5-0,6 mm. Premer gnezd, ki vsebujejo slanico, je običajno približno 0,05 mm.

riž. 6

Še vedno ni dovolj podatkov o dolžini takih gnezd; znano je le, da niha v veliko širših mejah kot je premer. Približno lahko domnevamo, da je dolžina gnezd približno 3 cm.

Tako vidimo, da je v večini primerov morski led sestavljen iz makroskopskih kristalov s kompleksno notranjo strukturo - vsebuje plošče čistega ledu in veliko število celic, ki vsebujejo slanico. Poleg tega led običajno vsebuje veliko majhnih sferičnih zračnih mehurčkov, ki nastanejo iz zraka, raztopljenega v vodi, sproščenega med postopkom zamrzovanja. Delež prostornine morskega ledu, ki ga zaseda tekoča slanica, je izjemno pomemben parameter, imenovan vsebnost slanice v (slika 6). Izračunamo ga lahko s poznavanjem slanosti, temperature in gostote morskega ledu. Na podlagi poznavanja faznih razmerij raztopin soli v morski vodi pri nizkih temperaturah je (Assur, 1958) izračunal v za tiste vrednosti slanosti in temperature ledu, ki jih najdemo na zemeljski obli. Rezultati, ki jih je pridobil Assur, ne upoštevajo prisotnosti zračnih mehurčkov v ledu, vendar lahko vpliv slednjih na vrednost v določimo eksperimentalno s primerjavo gostote vzorca morskega ledu z gostoto sladkovodnega ledu. pri isti temperaturi. (Pounder, 1967)

riž. 7 Migracija slanice vzdolž temperaturnega gradienta (Pounder, 1967)

Uvod

Najpomembnejša značilnost morij polarnih in zmernih zemljepisnih širin je prisotnost bolj ali manj stabilnega ledenega pokrova. Praktični razvoj območij je v veliki meri odvisen od tega, v kolikšni meri je proučen ta nenehno delujoči naravni dejavnik.

Jasno je, da je dovolj popoln prikaz ledene odeje pri reševanju oceanoloških, tehničnih in drugih problemov nemogoč brez podrobne študije fizikalnih lastnosti in dinamike morskega ledu.

Velika količina podatkov iz terenskih opazovanj in poskusov, teoretičnih raziskav, pa tudi uvedba računalniške tehnologije trenutno prispeva k poglobljenemu preučevanju morskega ledu.

Preučevanju posameznih posebnih problemov te problematike je posvečeno veliko število del različnih avtorjev. Izdanih je bilo več monografij, v katerih je zelo podrobno obravnavana fizika ledene odeje. Vendar se v večini teh del morski led proučuje bodisi s stališča fizike trdne snovi (V.V. Lavrov, P.A. Shuisky itd.) bodisi z vidika inženirskih aplikacij (I.S. Peschansky).

V tej nalogi se led obravnava kot fizični objekt, katerega obstoj in lastnosti določajo procesi interakcije med oceanom in atmosfero. Nastanek in taljenje ledu, spremembe njegove debeline in trdnosti so odvisni od lastnosti ledu kot trdne snovi. Hkrati se porazdelitev ledu, njegov drift, nosilnost ledenega pokrova in številne druge značilnosti pojavijo le v pogojih njegove interakcije z vodnim in zračnim okoljem.

Ne da bi pustili ob strani fizične in tehnične vidike problema kot celote, svojo glavno nalogo vidim v čim popolnejšem razkritju lastnosti morskega ledenega pokrova kot enega od hidroloških elementov zamrznjenih morij.

Namen tečajaDelo je razmisliti o ledenih pojavih v morjih in oceanih.

Za dosego cilja so bili postavljeni naslednji naloge:

.Opis ledenih pojavov in njihovih vrst

.Preučevanje koncepta ledenega režima

.Preučevanje lastnosti in strukture morskega ledu

.Analiza klasifikacij morskega ledu

Tečajno delo je sestavljeno iz uvoda, 3 poglavij, zaključka, seznama literature in dodatka. Skupni obseg dela je 29 strani. Besedilo je ilustrirano s tabelami, slikami in diagrami.

1. Ledeni pojavi

Ledeni pojavi - elementi ledenega režima morij in oceanov, značilnosti stanja vodnih teles glede na ledeni režim, faze pojavljanja, razvoja in izginotja različnih vrst ledu. Običajno so med ledene pojave tudi ledene tvorbe, ki so oblike obstoja ledu v vodnih telesih. Glede na kontekst je včasih vseeno priporočljivo ločiti pojma ledeni pojavi in ledene formacije. Na primer, ledene formacije - brozga, ledeni pokrov, ledene plošče in ledena polja; ledeni pojavi, oziroma - snežna brozga, zmrzovanje, odnašanje ledu.

Ledene pojave in tvorbe ledu delimo v 3 skupine:

obdobje jesenskih žledolomov;

zamrzovanje;

spomladanski ledeni pojavi.

1.1 . Ledeni pojavi in nastajanje ledu v mraznem obdobju

Vrste ledenih pojavov:

Zaberegi so trakovi ledu, zamrznjeni do obale, ko glavni del vodnega telesa ni zamrznjen. Obstajajo tri vrste obrežja: primarno, ki nastane zaradi zmrzovanja vode v bližini obale; aluvialni, ki nastane zaradi zmrzovanja ledu in brozge na obalo med odnašanjem ledu ali odnašanjem ledu; ostanki, ki ostanejo ob obali, ko je ledeni pokrov uničen. Na velikih jezerih se te ledene formacije imenujejo hitri led.

Maščoba - površinske primarne ledene tvorbe, sestavljene iz igličastih in ploščatih, ohlapno povezanih ledenih kristalov, ki po videzu spominjajo na pike zamrznjene maščobe (od tod tudi ime) in se med rastjo spreminjajo v tanke ledene filme. Nastaja v površinski preohlajeni (tj. s temperaturo pod 0 °C) plasti vode. Opazimo ga z nastopom negativnih temperatur zraka.

Celinski led - ledeni kristali ali njihove kopice v obliki gobaste, neprozorne mase v vodnem stolpcu ali na dnu; lebdeči celinski led na površini vode je videti kot snežno bele kepe različnih oblik.

Suga - kopičenje celinskega ledu (slika 1). Jesenski led je premikanje ledenih plošč in ledenih polj v oceanih in morjih.

riž. 1 Shuga (foto M.P. Protskaya)

Gibanje blata je gibanje blata na površini ali znotraj vodnega toka. Včasih posamezne kepe sčasoma zmrznejo skupaj in tvorijo blatna polja, zaradi česar je težko ločiti nanos blata od nanosa ledu.

Snežura je snežna odeja na vodi, ki nastane, ko močan sneg pade na površino vode blizu ledišča. Hitro se nasiči z vodo in tvori kašasto viskozno maso. Ko zmrzne, tvori brozgo. (slika 2)

riž. 2 Snezhura (foto Yu.P. Zamoshsky)

Palačinka led so lebdeče okrogle ledene ploskve s premerom od 0,5 do 3 m, ob robovih z zavitkom zdrobljenega ledu. Nastane pri zmrzovanju maščob, blata in majhnih ledenih plošč.

Razbit led so plavajoče ledene plošče nepravilnih oblik. Obstajajo grobi (od 20 do 100 m) in drobno lomljeni (ledene plošče merijo od 2 do 20 m) led in kosi ledu (od 0,5 do 2 m).

Ledena kaša je mešanica zdrobljenega ledu, včasih z brozgo in snežno brozgo. Nabira se ob robu ledu ali obrežju v večmetrski gosti plasti.

Ledena polja so ledene plošče, večje od 100 m, obstajajo majhna ledena polja z največjo velikostjo od 100 do 500 m in velika ledena polja - več kot 500 m.

Ledene grebene so ledene tvorbe v obliki grebenov, sestavljene iz brozge in lomljenega ledu. Nastanejo med jesenskim ledom ob obali. Višina jaškov doseže 1 m; reka teče kakor po ledenih bregovih.

Ledeni most je kratek odsek ledene odeje, ki nastane na mestih stika brežin ali kot posledica ustavljanja in zmrzovanja plavajočega ledu in brozge.

Ledena gora je velik prosto lebdeč kos ledu v oceanu in morju (slika 3). Praviloma se odlomi od ledenih polic. Ker je gostota ledu 920 kg/m³, gostota morske vode pa približno 1025 kg/m³, je približno 90 % prostornine ledene gore pod vodo.

Oblika ledene gore je odvisna od njenega izvora:

· Ledene gore iz izhodnih ledenikov so mizaste oblike z rahlo izbočeno zgornjo površino, ki jo razčlenjujejo različne vrste nepravilnosti in razpok. Značilnost Južnega oceana.

· Ledene gore iz pokrivnih ledenikov se razlikujejo po tem, da njihova zgornja površina praktično nikoli ni ravna. Je rahlo nagnjena, kot poševna streha. Njihove velikosti so v primerjavi z drugimi vrstami ledenih gora v južnem oceanu najmanjše.

· Ledene gore ledenih polic imajo praviloma velike horizontalne dimenzije (desetine in celo stotine kilometrov). Njihova povprečna višina je 35-50 m, imajo ravno vodoravno površino, skoraj strogo navpične in gladke stranske stene.

riž. 3 Pogled na ledeno goro pod vodo (#"justify"> Ledeni pojavi in nastajanje ledu v času zmrzovanja

Ledeni pokrov - led v obliki neprekinjenega, negibnega pokrova na površini vodnih teles.

Hume so kupi ledenih plošč na ledenem pokrovu, ki nastanejo kot posledica premikanja in stiskanja ledenega pokrova (slika 4).

riž. 4 Greben grbin (foto Sergei Lyakhovts).

Polinija je prostor z odprto vodno površino v ledenem pokrovu.

Razpoke so razpoke v ledenem pokrovu, ki nastanejo pod vplivom nihanj temperature zraka in nivoja vode, premikov in drugih razlogov. Obstajajo površinske suhe razpoke in skoznje razpoke, zapolnjene z vodo.

Ledeni jez je ledena tvorba, ki nastane kot posledica doseganja vode na površino ledu in njenega zmrzovanja zaradi omejevanja vodnega odseka z naraščajočim ledenim pokrovom in zmrzovanjem struge na plitvih mestih. V nekaterih primerih nastane, ko podzemna voda teče s pobočij brežin na površino ledenega pokrova.

Brozgasta pot je del ledene odeje, ki nastane iz zmrznjene brozge v obliki vzdolžnega pasu med bregovi. Led na blatni poti je običajno grbinast.

Usedli posušeni led je del ledene odeje blizu obale ali v plitvi vodi, ki se je usedel na dno, ko se gladina vode zniža.

Snežinka je voda na ledu, ki nastane kot posledica taljenja snega med dolgotrajnimi otoplitvami.

Slojeviti led - dvoslojne in večslojne ledene plošče, ki nastanejo, ko se ledene plošče premikajo ena na drugo. Večplastne ledene plošče dosežejo debelino 2-3 m ali več.

Ledeni pojavi in nastajanje ledu v obdobju razpada

Robovi so pasovi odprte vode ob obalah, ki nastanejo pred razpadom zaradi taljenja ledu, dviga gladine in tudi zaradi povečanega dotoka podzemne vode.

Voda na ledu - kopičenje stoječe vode na ledu, ki nastane zaradi taljenja snega ali zaradi vode, ki štrli izpod ledenega pokrova. Dvignjen led - lebdenje in ločevanje ledene prevleke od obale brez lomljenja, ko se gladina dvigne; če je bil led dvignjen brez odmika od brežin, je led nabrekel. Premiki ledu so majhni premiki ledenega pokrova na določenih odsekih reke, ki nastanejo pod vplivom tokov, vetra in dviga gladine. Lahko je eno ali več gibov.

Naslud je led, ki nastane, ko stopljena voda po otoplitvi zmrzne na ledenem pokrovu (podobno zveneč izraz nasluz pomeni povsem drugačno tvorbo - slabo prosojen vodno-snežni led, ki nastane iz snega na prozorni plasti jezerskega ledu). Jasa je prostor odprte vode v ledenem pokrovu, ki nastane kot posledica gibanja ledu.

Ledeni kupi so kup ledenih plošč, pogosto v obliki jaškov na bregovih in v poplavni ravnici reke, ki nastanejo med spomladanskim žledom. Posebej velike velikosti dosežejo na območjih nekdanjih ledenih zastojev. Preostale brežine so trakovi mirujočega ledu, ki ostanejo blizu obale spomladi, ko se ledeni pokrov zruši.

2.Faze ledenega režima morij in oceanov

ledeni oceanski pokrov

Faze ledenega režima so sklop naravno ponavljajočih se procesov nastanka, razvoja in uničenja ledenih tvorb na vodnih telesih. Razlikujejo se naslednje glavne vrste ledenega režima:

) ledenih tvorb in ledenih pojavov ni. Ta vrsta je značilna za tropske zemljepisne širine;

) opaženi so ledeni pojavi, vendar ni zmrzovanja (predvsem gorska območja subtropskega pasu);

) opazen je nestabilen ledeni pokrov (zmerno podnebje na zahodnih obalah celin);

) Vsako leto pozimi opazimo stabilno zmrzovanje z različnim trajanjem (subarktična in zmerna območja);

) zmrzovanje skozi vse leto (pojavlja se le v bližini jezer arktičnega območja in visokogorskega podnebja blizu njega). Za tip 4, ki zavzema veliko večino ruskega ozemlja, ločimo tri glavne faze ledenega režima:

zamrzovanje;

obdukcija.

Zmrzovanje je faza ledenega režima, za katero je značilno nastajanje ledene odeje na vodotokih in akumulacijah. Obdobje zmrzovanja se začne s pojavom ledu in konča z nastankom zmrzali. Obstajajo procesi nastajanja ledu (pojav lebdečega ledu) in nastanek neprekinjenega ledenega pokrova. Do nastajanja ledu pride, ko voda kristalizira na katerikoli točki vodnega stolpca in na dnu, do nastanka neprekinjenega ledenega pokrova pa pride tako zaradi zmrzovanja vode na površini kot zaradi zmrzovanja plavajočih gmot ledu, brežin in ledu, ki ga prinesejo tokovi ali nanos. Glede na naravo nastajanja ledene odeje ločimo dve vrsti: statično in dinamično. Statični tip zmrzovanja je značilen za plitva in majhna jezera, rezervoarje, ribnike, odseke majhnih rek in počasi tekočih kanalov. V površinskem sloju se tvorijo ledeni kristali v obliki tankih prozornih iglic, katerih skupki ustvarjajo mat lise (mast), ob obali pa se v plitvi vodi oblikujejo brežine, ki postopoma rastejo od obale proti globokomorskemu delu. Pri mirnem zmrzovanju imajo gladko površino in majhno začetno debelino. Njihovo nadaljnje širjenje in zmrzovanje plavajočih ledenih tvorb na njih vodi do vzpostavitve neprekinjenega ledenega pokrova. Za dinamično vrsto zmrzovanja je značilno intenzivno mešanje, hlajenje vode poteka po celotni globini mešane plasti, kar prispeva k podhlajevanju celotne debeline in odnašanju kristalizacijskih jeder v globino. Nastali led v celini lahko preseže količino ledu, ki nastane na površini. Na dnu se oblikujejo kopičenja talnega ledu. Zmrzovanje ledenih tvorb in ledenih delcev, ki plavajo na površini, poveča količino ledenega materiala in na koncu povzroči nastanek neprekinjenega ledenega pokrova.

Zamrznitev je faza ledenega režima, za katero je značilna prisotnost stacionarnega ledenega pokrova, obdobje, v katerem opazimo stacionarni ledeni pokrov. V prvih dneh zmrzovanja, ko je led še tanek in toplotni tok iz vode v zrak bistveno presega toplotni tok iz vodnega stolpca na površje, pride do rasti ledu relativno hitro. Kasneje, ko se debelina ledu povečuje in plast snega na ledu raste, se proces upočasni. Ko se vzpostavi ravnotežje med toplotnim tokom skozi snežno-ledeno odejo in njenim dotokom na spodnjo površino ledu, se naraščanje debeline ledu od spodaj ustavi. V drugi polovici zime lahko opazimo znatno povečanje ledu zaradi zmrzovanja z vodo nasičenega snega, ko zaradi upogibanja ledu pod težo snežne gmote voda pride na površje skozi razpoke. V začetku pomladi se začne led topiti od spodaj zaradi zmanjšane izgube toplote v ozračje. Ko se ledeni pokrov osvobodi snega, se začne intenzivno taljenje ledu od zgoraj.

Razpad je faza ledenega režima, za katero je značilno uničenje ledenega pokrova. Začetek uničenja ledenega pokrova se pojavi pod vplivom toplotnih dejavnikov - taljenje ledu od spodaj zaradi zmanjšanja toplotne izgube v ozračje. Ko se ledeni pokrov osvobodi snega, se začne intenzivno taljenje ledu od zgoraj. Mehanski dejavniki bodisi dopolnjujejo procese termičnega uničenja ledu bodisi so glavni razlog za odpiranje vodotokov in zadrževalnikov. Mehanski dejavniki vključujejo gibanje vode pod ledom, ki ustvarja konstantno silo, ki deluje na spodnji rob ledu in je usmerjena navzdol, ter spomladanski dvig gladine, ki ustvarja silo navzgor, ki odtrga led blizu obale. , kar ustvarja upogib ledenega pokrova. Uničenje ledu se stopnjuje z nastankom odprtih vodnih prostorov - delovanju vetra se doda delovanje vetra, uničevanje ledenih plošč med odnašanjem itd.

[(#"justify">)]

. morski led

Lastnosti morskega ledu

Najpomembnejši lastnosti morskega ledu sta poroznost in slanost, ki določata njegovo gostoto (od 0,85 do 0,94 g/cm³). Zaradi nizke gostote ledu se ledene plošče dvigajo nad vodno gladino za 1/7 - 1/10 svoje debeline. Taljenje morskega ledu se začne pri temperaturah nad -2,3°C. V primerjavi s sladkovodno je težje razbita in je bolj elastična.

1. Slanost

Slanost morskega ledu je odvisna od slanosti vode, hitrosti nastajanja ledu, intenzivnosti mešanja vode in njene starosti. V povprečju je slanost ledu 4-krat nižja od slanosti vode, ki ga je oblikovala, in se giblje od 0 do 15 ppm (povprečno 3-8 ppm).

Morska voda, katere slanost je pod 24,695 ppm (tako imenovana brakična voda), ko se ohladi, doseže najprej največjo gostoto, tako kot sladka voda, z nadaljnjim ohlajanjem in brez mešanja pa hitro doseže zmrzišče.

Če je slanost vode nad 24,695 ppm (slana voda), se ta ohlaja do ledišča s stalnim povečevanjem gostote z nenehnim mešanjem (izmenjava med zgornjimi hladnimi in spodnjimi toplejšimi plastmi vode), kar ne ustvarja pogojev za hitro ohlajanje in zmrzovanje vode, to je, ko Pri enakih vremenskih razmerah slana oceanska voda zmrzne pozneje kot brakična voda.

2. Gostota

Morski led je kompleksno fizično telo, sestavljeno iz svežih ledenih kristalov, slanice, zračnih mehurčkov in različnih nečistoč. Razmerje komponent je odvisno od pogojev nastanka ledu in poznejših procesov ledu ter vpliva na povprečno gostoto ledu. Tako prisotnost zračnih mehurčkov (poroznost) bistveno zmanjša gostoto ledu. Slanost ledu manj vpliva na gostoto kot poroznost. Pri slanosti ledu 2 ppm in ničelni poroznosti je gostota ledu 922 kilogramov na kubični meter, pri 6-odstotni poroznosti pa se zmanjša na 867. Hkrati se pri ničelni poroznosti poveča slanost z 2 na 6 ppm povzroči povečanje gostote ledu le z 922 na 928 kilogramov na kubični meter.

Termofizične lastnosti

Povprečna toplotna prevodnost morskega ledu je približno petkrat višja od toplotne prevodnosti vode in osemkrat večja od toplotne prevodnosti snega in znaša približno 2,1 W/m stopinj, vendar se lahko zmanjša proti spodnji in zgornji površini ledu zaradi povečane slanosti. in povečanje števila por.

Toplotna kapaciteta morskega ledu se približa zmogljivosti svežega ledu, saj se temperatura ledu z zmrzovanjem slanice znižuje. Z naraščajočo slanostjo in s tem naraščajočo maso slanice je toplotna kapaciteta morskega ledu vse bolj odvisna od toplote faznih transformacij, to je temperaturnih sprememb. Učinkovita toplotna kapaciteta ledu se povečuje z naraščajočo slanostjo in temperaturo.

Talilna (in kristalizacijska) toplota morskega ledu se giblje od 150 do 397 kJ/kg, odvisno od temperature in slanosti (z naraščanjem temperature ali slanosti se talilna toplota zmanjšuje).

Optične lastnosti

Čisti led je prozoren za svetlobne žarke. Vključki (zračni mehurčki, solna slanica, prah) razpršijo žarke in znatno zmanjšajo prosojnost ledu.

Barva morskega ledu v velikih masivih se spreminja od bele do rjave.

Beli led nastane iz snega in ima veliko zračnih mehurčkov ali celic slanice.

Mladi morski led, ki ima zrnato strukturo in vsebuje znatne količine zraka in slanice, je pogosto zelene barve.

Večletni grbinasti led, iz katerega so bile iztisnjene nečistoče, in mlad led, ki je zmrznil v mirnih razmerah, ima pogosto modro ali modro barvo. Ledeniški led in ledene gore so tudi modri. V modrem ledu je jasno vidna igličasta struktura kristalov.

Rjav ali rumenkast led je rečnega ali obalnega izvora in vsebuje primesi gline ali huminskih kislin.

Začetne vrste ledu (ledena mast, brozga) imajo temno sivo barvo, včasih z jeklenim odtenkom. Ko se debelina ledu poveča, postane njegova barva svetlejša in postopoma postane bela. Pri taljenju tanki kosi ledu spet posivejo.

Če led vsebuje veliko količino mineralnih ali organskih primesi (plankton, eolske suspenzije, bakterije), se lahko njegova barva spremeni v rdečo, rožnato, rumeno, celo črno.

Zaradi lastnosti ledu, da zadrži dolgovalovno sevanje, je sposoben ustvariti učinek tople grede, kar povzroči segrevanje vode pod njim.

Mehanske lastnosti

Mehanske lastnosti ledu pomenijo njegovo sposobnost, da se upre deformaciji.

Tipične vrste deformacije ledu: napetost, stiskanje, strig, upogib. Obstajajo tri stopnje deformacije ledu: elastična, elastično-plastična in stopnja uničenja. Upoštevanje mehanskih lastnosti ledu je pomembno pri določanju optimalne smeri ledolomilcev, pa tudi pri postavljanju tovora in polarnih postaj na ledene plošče ter pri izračunu trdnosti ladijskega trupa (Ivanov, 1976), (Nazarov, 1938). )

Struktura morskega ledu

Ko se morska gladina ohladi na ledišče, se v zgornji plasti vode (debele nekaj centimetrov) pojavi veliko število diskov ali plošč čistega ledu, imenovanih sneža. . mm,in oblika je lahko zelo raznolika - od kvadratov (ali skoraj kvadratov) do šesterokotnih tvorb. Optična os takšne plošče je vedno pravokotna na ravnino njene površine. Ti elementarni ledeni kristali plavajo na vodni površini in tvorijo tako imenovano ledeno mast, ki daje površini morja nekoliko masten videz. V mirni vodi plošče lebdijo v vodoravnem položaju in so z- osi so usmerjene navpično. Veter in valovi povzročijo, da se plošče zaletavajo, obračajo in posledično zavzamejo različne položaje; S postopnim zmrzovanjem tvorijo trajen ledeni pokrov, v katerem so posamezni kristali naključno usmerjeni. V prvi fazi nastajanja je mlad led presenetljivo prožen; pod vplivom valov, ki prihajajo z odprtega morja ali jih povzroča premikajoča se ladja, se upogne, ne da bi se zlomila, amplituda nihanja ledene površine pa lahko doseže nekaj centimetrov.

Zanimive rezultate dobimo pri preučevanju porazdelitve kristalov glede na orientacijo njihovih optičnih osi glede na globino njihovega pojavljanja v debelini ledu. Orientacijo lahko označimo z dvema kotoma – polarnim, ki je kot med c-ostako navpično kot azimutno, tj. kot, merjen iz neke poljubne smeri, na primer od črte sever-jug. Velikosti azimutalnih kotov navadno ne sledijo nobenemu zakonu; redke izjeme od tega pravila lahko povzročijo nenavadni pojavi plimovanja. Polarni koti kažejo določen vzorec. Kot že omenjeno, je orientacija kristalov v bližini ledene površine precej spremenljiva, saj je odvisna od vpliva vetra med nastajanjem ledu. Toda ko greste globlje v led, se polarni koti povečujejo in na globini približno 20 cmOptične osi skoraj vseh kristalov so usmerjene vodoravno. Laboratorijska študija zmrzovanja destilirane vode (Perey in Pounder, 1958), pod pogojem, da je bila ohlajena samo iz ene smeri in je bila voda v mirnem stanju, je dala rezultate, prikazane v tabeli. Horizontalni odseki so bili vzeti z ledene površine in iz globin 5 in 13 cm.Vsak odsek je bil pregledan z uporabo univerzalnega polariskopa. Hkrati je bilo določeno razmerje površin (v odstotkih), ki jih zasedajo kristali z enako - v 10-stopinjskih intervalih - usmerjenostjo optičnih osi.

Orientacija kristalov v ledeni plošči (Pounder, 1967)

globina, cm% površine, ki jo zasedajo kristali s polarnimi koti znotraj 0 - 10 stopinj 10 - 20 stopinj 70 - 80 stopinj 80 - 90 stopinj 0 5 1368 12 137 3 26 18 145 26 43

Podobno je opaziti v naravnem morskem ledu, ki je dosegel določeno "starost". Izjeme so v primerih, ko med rastjo ledene odeje pride do premikov, ki povzročijo stiskanje in lomljenje ledu. Tako je večina morskega ledu, ki obstaja že eno leto ali več, sestavljena iz kristalov, katerih optične osi so usmerjene vodoravno in kaotično usmerjene v azimutu. Dolžina (navpična višina) takih kristalov doseže 1 min več, s premerom od 1 do 5 cm.Razlogi za prevlado kristalov z vodoravnimi optičnimi osemi v ledu pomagajo razumeti sl. 4. Ker ima ledeni kristal eno glavno simetrično os, lahko raste predvsem v dve smeri. Molekule ledu se pritrdijo na kristalno mrežo bodisi v ravninah (kristala), ki so pravokotne na c-osin jih imenujemo bazalne ravnine , ali v smeri c-osi, kar posledično vodi do povečanja površine bazalnih ravnin. Na podlagi zakonov termodinamike lahko sklepamo, da bi morala biti prva vrsta rasti kristalov intenzivnejša od druge, kar potrjujejo tudi poskusi.

riž. 5 Prevladuje rast kristalov z nagnjenimi optičnimi osemi, kar povzroča postopno izginotje kristala z navpično z-os. (Pounder, 1967)

Vmesnik led-voda

Preučevanje podzemlja rastočega morskega ledu pomaga razumeti, kako voda zamrzne. Nižje 1-2 cm Ledene plasti so sestavljene iz plošč čistega (svežega) ledu s plastmi slanice med njimi. Plošče, ki sestavljajo del ločenega kristala, so med seboj vzporedne in se običajno nahajajo navpično. To je tako imenovana skeletna (ali okvirna) plast. Mehanska trdnost te plasti je običajno izjemno nizka. Z nadaljnjim zamrzovanjem se plošče nekoliko zgostijo, med njimi se pojavijo ledeni mostovi in postopoma nastane trden led, v katerem je slanica v obliki kapljic ali celic med ploščami. Znižanje temperature ledu vodi do zmanjšanja velikosti celic, napolnjenih s slanico, ki imajo obliko dolgih navpičnih valjev skoraj mikroskopskih dimenzij v preseku. Takšne celice lahko najdete na sl. 4 v obliki vrstic črnih pik, ki se nahajajo vzdolž črt med ploščama. Določeno število celic slanice je prisotnih tudi na mejah med kristali, vendar je glavnina slanice znotraj posameznih zrn. Na sl. Tabela 5 prikazuje rezultate statistične študije debeline plošč v vzorcu letnega morskega ledu. Vidimo, da imajo plošče enotno debelino, v povprečju v območju 0,5-0,6 mm.Premer gnezd, ki vsebujejo slanico, je običajno približno 0,05 mm.

riž. 6 Statistična porazdelitev debeline rezila v prvoletnem morskem ledu. (Pounder, 1967)

Še vedno ni dovolj podatkov o dolžini takih gnezd; znano je le, da niha v veliko širših mejah kot je premer. Približno lahko domnevamo, da je dolžina gnezd približno 3 cm.

riž. 7 Migracija slanice vzdolž temperaturnega gradienta (Pounder, 1967)

Vrste morskega ledu

Morski led je razdeljen na tri vrste glede na lokacijo in mobilnost:

plavajoči (plaveči) led;

paket večletni led (pack)

Hitri led je vrsta fiksnega ledu v morjih in oceanih ter njihovih zalivih ob obali.

riž. 8 (zasnežen hitri led in plavajoči led na Baltskem morju)

Dinamično morski led delimo na gibljiv (plavajoči) in mirujoč. Fiksni led vključuje hitri led in stamukho.

Hitri led je plošča ledu, pritrjena na obalo ali plitvino, ki se razteza od nekaj metrov do več sto kilometrov od obale, ko voda zamrzne. Mrtvi led doživlja samo navpične vibracije, ko se nivo vode spremeni. Lahko se oblikuje tako na mestu, ko morski val zmrzne, kot zaradi zmrzovanja. Ta vrsta lahko razpade in tako postane plavajoči led. Na območjih z visoko zemljepisno širino lahko hitri led obstaja več let in doseže debelino 10-20 m, za boj proti hitremu ledu pa se na morskih poteh uporabljajo ledolomilci.

Plavajoči led ni povezan z obalo in se premika pod vplivom vetra in toka. Sem spadajo začetne faze ledu (maščoba, snežna brozga, brozga, palačinkasti led), njegove kasnejše oblike (nile, mladice, enoletni, dvoletni in večletni led), led v obliki polj, njihova drobci ali posamezne ledene ploskve, pa tudi ledene gore, njihovi odpadki in ledeni otoki.

Glede na velikost ledenih plošč se plavajoči led deli na naslednje oblike:

§ ledena polja so po površini največje tvorbe plavajočega ledu, ki jih po velikosti delimo na velikanske (premer nad 10 km), obsežne (2-10 km), velike (0,5-2 km) in drobce polj - led floes velikosti 100 - 500 m;

§ grob led - ledene plošče, ki merijo 20-100 m;

§ droben lomljen led - ledene plošče velikosti 2-20 m;

§ nariban led - ledene plošče velikosti 0,5-2 m;

§ zmrzal - kosi ledu različnih starosti, zamrznjeni na ledenem polju;

§ humki - posamezni kupi drobcev ledenih plošč (hribov) na ledenem pokrovu, ki nastanejo kot posledica močnega trčenja ali stiskanja ledu;

§ nesyak - velika grbina ali skupina zmrznjenih grbin, ki predstavljajo ločeno ledeno ploščo z relativno majhnimi vodoravnimi in velikimi navpičnimi dimenzijami; ugrez do 20-25 m in nadmorska višina do 5 m.

Pakirani led je dolgoročni polarni morski led, ki je preživel več kot 2 letna cikla rasti in taljenja. Običajno opazimo kot ogromna ledena polja v Arktičnem bazenu, pa tudi kot hitri led vzdolž severnih obal Grenlandije, v severnih ožinah kanadskega arktičnega arhipelaga in na Antarktiki. Hume na ledenih poljih v parku so običajno zglajene s ponavljajočim se taljenjem, zaradi česar je njihova površina pretežno hribovita. Na Arktiki parkovni led pokriva površino od 60 do 90% ledenega pokrova. Debel parkovni led je neprehoden za ladje.

Pakirani led se razume kot prosto plavajoče ledene gmote, ki so zdrsnile v vodo in se ločile od ledenikov na kopnem, kot tudi plavajoče ledene plošče, ki jih pozneje zajame obalni led. Morski led ima naslednjo lastnost: tudi ko je nastal, je manj slan kot morska voda. Ko se njegovo »življenje« nadaljuje, se vedno bolj približuje svežemu stanju in končno postane primeren za uživanje.

riž. 9 Paket ledu

Zaključek

ledeni oceanski pokrov

Študija in analiza podatkov nam je omogočila naslednje ugotovitve:

.Med ledene pojave sodijo tudi ledene tvorbe, ki so oblike obstoja ledu v vodnih telesih.

.Faze ledenega režima ustrezajo značilnim obdobjem žledoloma - jesenski žledolom, zmrzovanje, spomladanski žled.

.Morski led je kompleksna tvorba, heterogena po svojih termofizičnih lastnostih, ki nastane pod vplivom celega kompleksa zunanjih dejavnikov.

.Najpomembnejši lastnosti morskega ledu sta poroznost in slanost, ki določata njegovo gostoto (od 0,85 do 0,94 g/cm³).

.Struktura morskega ledu je sestavljena iz velikega števila diskov ali plošč čistega ledu, imenovanega Suga.Debelina teh ledenih plošč je zelo majhna, povprečna velikost je približno 2,5 cm * 0,5 mm,in oblika je lahko zelo raznolika - od kvadratov (ali skoraj kvadratov) do šesterokotnih tvorb.

.Led v oceanih in morjih je običajno razvrščen glede na število
značilnosti, med katerimi so glavne genetske, dinamične, starostne in morfološke.

Bibliografija

1.Barton V., Cabrera N., Frank F. Rast kristalov in ravnotežna struktura njihovih površin // V: Elementarni procesi rasti kristalov. per. iz angleščine M.: Tuja založba. lit., 1959. S. 11 - 168.

2. Burke A.K. Morski led. L.: Glavsevmorputi, 1940. 94 str.

Doronin Yu.P., Kheisin D.E., Morski led. L.: Gidrometeoizdat, 1975. 318 str.

Žukov L.A. Splošna oceanologija. L.: Gidrometeoizdat, 1976. 376 str.

Zubov N.N. Morske vode in led. L., Gidrometeoizdat, 1938. 451 str.

Nazarov V.S. K študiju lastnosti morskega ledu // Zbornik AARI 1938, letnik 110, strani 101-108.

Pounder E.F. Fizika ledu. M.: "MIR". per. iz angleščine Shinkar G.G., 1967, str. 30 - 39.

Saveliev B.A. Struktura, sestava in lastnosti ledenega pokrova v morskih in sladkovodnih telesih. Ed. Moskovska državna univerza, 1963. 541 str.

Kheisin D.E. Dinamika ledenega pokrova. L., Gidrometeoizdat, 1967. 215 str.

mentorstvo

Potrebujete pomoč pri študiju teme?

Naši strokovnjaki vam bodo svetovali ali nudili storitve mentorstva o temah, ki vas zanimajo.
Oddajte prijavo navedite temo prav zdaj, da izveste o možnosti pridobitve posvetovanja.

Morski led je led, ki nastane v morju (oceanu), ko voda zamrzne. Ker je morska voda slana, pride do zmrzovanja vode s slanostjo, ki je enaka povprečni slanosti Svetovnega oceana, pri temperaturi okoli –1,8 °C.

Ocena količine (gostote) morskega ledu je podana v točkah - od 0 (bistra voda) do 10 (trden led).

Lastnosti

Najpomembnejši lastnosti morskega ledu sta poroznost in slanost, ki določata njegovo gostoto (od 0,85 do 0,94 g/cm³). Zaradi nizke gostote ledu se ledene plošče dvigajo nad vodno gladino za 1/7 - 1/10 svoje debeline. Morski led se začne topiti pri temperaturah nad –2,3°C. V primerjavi s sladkovodno je težje razbita in je bolj elastična. Slanost

Gostota

Morski led je kompleksno fizično telo, sestavljeno iz svežih ledenih kristalov, slanice, zračnih mehurčkov in različnih nečistoč. Razmerje komponent je odvisno od pogojev nastanka ledu in poznejših procesov ledu ter vpliva na povprečno gostoto ledu.
Tako prisotnost zračnih mehurčkov (poroznost) bistveno zmanjša gostoto ledu. Slanost ledu manj vpliva na gostoto kot poroznost. Pri slanosti ledu 2 ppm in ničelni poroznosti je gostota ledu 922 kilogramov na kubični meter, pri 6-odstotni poroznosti pa pade na 867.
Hkrati pri ničelni poroznosti povečanje slanosti z 2 na 6 ppm vodi do povečanja gostote ledu le z 922 na 928 kilogramov na kubični meter.

Termofizične lastnosti

Toplotna kapaciteta morskega ledu se približa zmogljivosti svežega ledu, saj se temperatura ledu z zmrzovanjem slanice znižuje. Z naraščajočo slanostjo in s tem naraščajočo maso slanice je toplotna kapaciteta morskega ledu vedno bolj odvisna od toplote faznih transformacij, to je temperaturnih sprememb.
Učinkovita toplotna kapaciteta ledu se povečuje z naraščajočo slanostjo in temperaturo.

Talilna (in kristalizacijska) toplota morskega ledu se giblje od 150 do 397 kJ/kg, odvisno od temperature in slanosti (z naraščanjem temperature ali slanosti se talilna toplota zmanjšuje).

Optične lastnosti

Čisti led je prozoren za svetlobne žarke. Vključki (zračni mehurčki, solna slanica, prah) razpršijo žarke in znatno zmanjšajo prosojnost ledu.

Barva morskega ledu v velikih masivih se spreminja od bele do rjave.

Beli led nastane iz snega in ima veliko zračnih mehurčkov ali celic slanice.

Mladi morski led, ki ima zrnato strukturo in vsebuje znatne količine zraka in slanice, je pogosto zelene barve.

Rjav ali rumenkast led je rečnega ali obalnega izvora in vsebuje primesi gline ali huminskih kislin.

Če led vsebuje veliko količino mineralnih ali organskih primesi (plankton, eolske suspenzije, bakterije), se lahko njegova barva spremeni v rdečo, rožnato, rumeno, celo črno.

Zaradi lastnosti ledu, da zadrži dolgovalovno sevanje, je sposoben ustvariti učinek tople grede, kar povzroči segrevanje vode pod njim.

Mehanske lastnosti

Mehanske lastnosti ledu pomenijo njegovo sposobnost, da se upre deformaciji.

Tipične vrste deformacije ledu: napetost, stiskanje, strig, upogib. Obstajajo tri stopnje deformacije ledu: elastična, elastično-plastična in stopnja uničenja.
Upoštevanje mehanskih lastnosti ledu je pomembno pri določanju optimalne smeri ledolomilcev, pa tudi pri nameščanju tovora na ledene plošče, polarne postaje in pri izračunu trdnosti ladijskega trupa.

Pogoji izobraževanja

Ko nastane morski led, se med povsem svežimi ledenimi kristali pojavijo majhne kapljice slane vode, ki postopoma tečejo navzdol. Zmrzišče in temperatura največje gostote morske vode sta odvisni od njene slanosti.
Morska voda, katere slanost je pod 24,695 ppm (tako imenovana brakična voda), ko se ohladi, doseže najprej največjo gostoto, tako kot sladka voda, z nadaljnjim ohlajanjem in brez mešanja pa hitro doseže zmrzišče.
Če je slanost vode nad 24,695 ppm (slana voda), se ta ohlaja do ledišča s stalnim povečevanjem gostote z nenehnim mešanjem (izmenjava med zgornjimi hladnimi in spodnjimi toplejšimi plastmi vode), kar ne ustvarja pogojev za hitro ohlajanje in zmrzovanje vode, to je, ko Pri enakih vremenskih razmerah slana oceanska voda zmrzne pozneje kot brakična voda.

Klasifikacije

Morski led je razdeljen na tri vrste glede na lokacijo in mobilnost:

plavajoči (plavajoči) led,

večletni pakirani led (pack).

Glede na stopnje razvoja ledu ločimo več tako imenovanih začetnih vrst ledu (po času nastanka):

ledene igle,

ledena mast,

znotraj vode (vključno z dnom ali sidrom), ki nastane na določeni globini in predmeti, ki se nahajajo v vodi v pogojih turbulentnega mešanja vode.

Vrste ledu, ki so dlje v času nastanka, so nilas led:

nila, nastala na mirni morski gladini iz maščobe in snega (temna nila do 5 cm debela, svetla nila do 10 cm debela) - tanka elastična skorja ledu, ki se zlahka upogne na vodi ali nabrekne in ob stiskanju tvori nazobčane plasti;

bučke, ki nastanejo v razsoljeni vodi v mirnem morju (predvsem v zalivih, blizu rečnih ustij) - krhka sijoča skorja ledu, ki se zlahka zlomi pod vplivom valov in vetra;

Nadaljnja stopnja razvoja nastajanja žleda je mladi led, ki ga delimo na siv (debeline 10 - 15 cm) in sivobel (debeline 15 - 30 cm) led.

Morski led, ki se razvije iz mladega ledu in ni star več kot eno zimo, se imenuje prvoletni led.

Ta prvoletni led je lahko:

tanek prvoletni led - beli led debeline 30 - 70 cm,

povprečna debelina - 70 - 120 cm,

debel prvoletni led - debel več kot 120 cm.

Če se je morski led talil vsaj eno leto, je razvrščen kot stari led.

Stari led je razdeljen na:

preostali prvoletni led - led, ki se poleti ni stopil in je ponovno v fazi zmrzovanja,

dveletnik - trajal več kot eno leto (debelina doseže 2 m),

večletni led, debel 3 m ali več, ki je preživel taljenje vsaj dve leti. Površina takega ledu je prekrita s številnimi neravninami in gomilami, ki nastanejo kot posledica ponavljajočega se taljenja. Tudi spodnja površina večletnega ledu je zelo neravna in raznolike oblike.

Debelina večletnega ledu v Arktičnem oceanu ponekod doseže 4 m.

Vode Antarktike vsebujejo predvsem do 1,5 m debel prvoletni led, ki poleti izgine.

Glede na strukturo morski led konvencionalno delimo na igličast, gobast in zrnast, čeprav ga običajno najdemo v mešani strukturi.

Področja distribucije

Glede na trajanje ohranitve ledenega pokrova in njegovo genezo se vode Svetovnega oceana običajno delijo na šest con:

Vodna območja, kjer je ledeni pokrov prisoten vse leto (središče Arktike, severne regije morij Arktičnega oceana, Antarktika Amundsenovo, Bellingshausenovo, Weddellovo morje.

Vodna območja, kjer se led spreminja letno (Barentsovo, Karsko morje).

Vodna območja s sezonskim ledenim pokrovom, ki se pozimi oblikuje in poleti popolnoma izgine (Azovsko, Aralsko, Baltsko, Belo, Kaspijsko, Ohotsko, Japonsko morje).

Vodna območja, kjer se led tvori le v zelo mrzlih zimah (Marmarsko, Severno, Črno morje).

Vodna območja, kjer je led, ki ga prinesejo tokovi izven njihovih meja (Grenlandsko morje, območje otoka Newfoundland, pomemben del Južnega oceana, vključno z območjem, kjer so ledene gore razdeljene.

Preostala vodna območja, ki sestavljajo večji del Svetovnega oceana, nimajo ledu na površini.

Najpomembnejši lastnosti morskega ledu sta poroznost in slanost, ki določata njegovo gostoto (od 0,85 do 0,94 g/cm3). Zaradi nizke gostote ledu se ledene plošče dvigajo nad gladino vode za 1/7 - 1/10 svoje debeline. Taljenje morskega ledu se začne pri temperaturah nad ?2,3 °C. V primerjavi s sladkovodno je težje razbita in je bolj elastična.

Morski led je kompleksno fizično telo, sestavljeno iz svežih ledenih kristalov, slanice, zračnih mehurčkov in različnih nečistoč. Razmerje komponent je odvisno od pogojev nastanka ledu in poznejših procesov ledu ter vpliva na povprečno gostoto ledu. Tako prisotnost zračnih mehurčkov (poroznost) bistveno zmanjša gostoto ledu. Slanost ledu manj vpliva na gostoto kot poroznost. Pri slanosti ledu 2 ‰ in ničelni poroznosti je gostota ledu 922 kg/m³, pri poroznosti 6% pa se zmanjša na 867. Hkrati se pri ničelni poroznosti poveča slanost z 2 na 6 ‰ vodi le do povečanja gostote ledu z 922 na 928 kg/milj.

Glede na stopnjo gibljivosti morski led delimo na mirujoč in lebdeč. Glavna oblika fiksnega ledu je hitri led, ki lahko nastane z naravnim zmrzovanjem vode ali kot posledica primrzovanja plavajočega ledu katere koli starostne kategorije do obale. Nepremični led vključuje tudi stamuke - grbinaste tvorbe, ki ležijo na tleh v plitvi vodi ali blizu obale. Vse druge vrste morskega ledu uvrščamo med plavajoče ledove, ki se premikajo pod vplivom vetra in tokov. Zaradi heterogenosti vetrnih in tokovnih polj, razlik v debelini in strukturi ledenih polj ter kompleksne interakcije z obalami se odnašanje ledenih polj, ledenih plošč in kosov ledu dogaja neenakomerno. To vodi do njihovih trkov, deformacij in zlomov.

Glede na koncentracijo se plavajoči led deli na posamezne ledene ploskve, redek led, kompakten led, zelo kompakten led in neprekinjen led. Gibanje strnjenega ledu spremljajo deformacije, vključno s premiki in premiki ledenih polj in ledenih plošč glede na drugo, vrtenje ledenih plošč in nastanek grbin, razpok in razpok. Zaradi premikov in deformacij se led na površini morja prerazporeja, spreminja se njegova koncentracija, spreminjata se struktura in morfologija ledenega pokrova.

Ko se led utrdi na 9-10 točk, če sile, ki so ga povzročile, delujejo še naprej, se začne stiskanje, med katerim pride do plastenja in grbinastega ledu. Proces humiranja je sestavljen iz lomljenja ledene prevleke, čemur sledi nagibanje drobcev v navpični položaj, drobljenje robov ledenih plošč, potiskanje ledenih plošč eno čez drugo in kopičenje ledenih grebenov in grebenov. Z relativnim premikanjem ledenih polj se oblikujejo dolgi ravni grebeni grbin drobno zdrobljenega ledu. Grebeni grbin zdrsnega izvora so značilni za območja, kjer so opazne velike razlike v hitrostih odnašanja. Na meji hitrega ledu s premikajočim se ledom se lahko glede na smer odnašanja pojavijo razpoke ali vrzeli ali pa nastanejo strižni grebeni grbin ali kompresijske grbine. Pri majhnih morskih globinah in intenzivnem nastajanju grbin lahko osnove grb dosežejo tla. Takšne grbine orjejo brazde na dnu.

Glede na razloge, ki povzročajo premikanje ledu naprej, ločimo več vrst odnašanja.Odnašanje vetra se pojavi pod vplivom vetra. To odnašanje se nadaljuje še nekaj časa tudi po prenehanju vetra, saj plavajoči led v svoje gibanje vključuje zgornje plasti vode. Hitrost odnašanja morskega ledu z vetrom je blizu 1:50 hitrosti vetra. Smer zanašanja običajno ne sovpada s smerjo vetra. V arktičnih morjih pod vplivom Coriolisovih sil smer odnašanja odstopa v desno od smeri vetra za kot 28 °, v antarktičnih morjih pa v nasprotni smeri. V mnogih morjih, na primer v Belem, Barentsovem, Beringovem, Ohotskem in drugih, ima pomembno vlogo plimski odnašanje ledu, ki ga povzročajo tokovi ob visoki in nizki plimi.

Na smer odnašanja močno vplivajo bližina obale, prisotnost otokov in plitvin ter topografija dna. Zaradi hkratnega vpliva številnih dejavnikov je odmik ledu pogosto neenakomeren, posamezne ledene gmote in akumulacije se lahko premikajo v različne smeri in z različno hitrostjo. Meje med njimi se imenujejo nanosne ločnice, za katere je značilna prisotnost pasov naribanega ledu in pasov grbin.

Glede na stopnje razvoja ledu ločimo več tako imenovanih začetnih vrst ledu (po času nastanka):

ledene igle,

ledena mast,

znotraj vode (vključno z dnom ali sidrom), ki nastane na določeni globini in predmeti, ki se nahajajo v vodi v pogojih turbulentnega mešanja vode. Nadaljnje vrste ledu v času nastanka so nilasov led:

bučke, ki nastanejo v razsoljeni vodi v mirnem morju (predvsem v zalivih, blizu rečnih ustij) - krhka sijoča skorja ledu, ki se zlahka zlomi pod vplivom valov in vetra;

palačinkov led, ki nastane med šibkimi valovi iz ledene maščobe, snega ali brozge ali kot posledica zloma zaradi valovanja bučke, nilasa ali tako imenovanega mladega ledu. So okrogle ledene plošče premera od 30 cm do 3 m in debeline 10 - 15 cm z dvignjenimi robovi zaradi drgnjenja in udarcev ledenih plošč. Nadaljnja stopnja razvoja nastajanja žleda je mladi led, ki ga delimo na siv (debeline 10 - 15 cm) in sivobel (debeline 15 - 30 cm) led. Morski led, ki se razvije iz mladega ledu in ni star več kot eno zimo, se imenuje prvoletni led. Ta prvoletni led je lahko:

tanek prvoletni led - beli led debeline 30 - 70 cm,

povprečna debelina - 70 - 120 cm,

debel prvoletni led - debel več kot 120 cm Če se je morski led talil vsaj eno leto, je razvrščen kot stari led. Stari led je razdeljen na:

preostali prvoletni led - led, ki se poleti ni stopil in je ponovno v fazi zmrzovanja,

dvoletna - traja več kot eno leto (debelina doseže 2 m),

Porazdelitev morskega ledu.

Območje morskega ledu se sezonsko spreminja od 9 do 18 milijonov km² na severni polobli in od 5 do 20 milijonov km² na južni polobli. Največji razvoj ledene odeje na severni polobli opazimo februarja in marca, na Antarktiki pa septembra in oktobra. Na splošno morski led na svetu, ob upoštevanju sezonskih nihanj, pokriva 26,3 milijona km² s povprečno debelino pokrova približno 1,5 m. Morski led nastaja v vseh morjih Arktičnega oceana. Pozimi nastajajo tudi v Beringovem, Ohotskem, Azovskem, Aralskem in Belem morju, v Finskem, Botnijskem in Riškem zalivu Baltskega morja, v severnih delih Japonskega in Kaspijskega morja ter občasno na severozahodni obali Črno morje.

Na Arktiki obstaja šest gradacij prvoletnega in večletnega ledu, ki se razlikujejo po debelini in času obstoja. Enoletni led se imenuje tanek, če je njegova debelina 30-70 cm, srednja debelina - od 70 do 120 cm in debela - več kot 120 cm Dvoletni led ima debelino 180-280 cm, tri- in štiri- letni led - 240-280 cm Debelina večletnega ledu doseže 280 -360 cm V obdobju največjega razvoja ledene odeje v Arktičnem oceanu večletni led pokriva 28% celotne površine, dvoletni led - 25%, prvo leto in mladi led - 47%.

Na južni polobli se ledeni pokrov razvija od aprila do septembra koncentrično okoli Antarktike. Večletnega ledu tam praktično ni, dvoletni led pa pokriva manj kot 25% območja največjega razvoja ledu.

Ledeniški zapis

Sneg, ki pada na ledenik, leži v plasti na njegovi površini, zimski nanosi pa se po strukturi zelo razlikujejo od poletnih. Vsako leto nova plast snega pokrije lansko plast in tako na desetine in sto tisoče let. Ledenik raste, starodavne plasti postajajo vse globlje in celotna ledena masa je razdeljena na letne plasti, podobne letnim obročem dreves. Tako je zapisan ledeniški zapis, a da bi ga prebrali, se morate naučiti vsaj določiti starost posamezne ledeniške plasti.

V zgornjem delu ledenika, ki je nastal "pred kratkim" - v zadnjih nekaj tisoč letih - se starost plasti določi brez večjih težav. Če želite to narediti, preprosto preštejte letne plasti, sestavljene iz zimskih in poletnih nanosov. Z večanjem globine je to vse težje, ker led počasi teče. Zato se pri določanju starosti starodavnih plasti uporabljajo posebni izračuni, ki upoštevajo to gibanje.

Ledeniki beležijo veliko bolj podrobne podatke o preteklih obdobjih kot drevesni obroči. Znanstvenikom lahko povedo, kakšno podnebje, temperatura zraka, ozračje je bilo na našem planetu ne pred 10 - 20, ampak pred 200 - 300 tisoč leti. Tudi informacije o vetrovih, ki so pihali v tistih daljnih obdobjih, ostajajo v spominu ledenikov. Kako so vse te bogate informacije shranjene v ledu? Znano je, da je voda sestavljena iz dveh kemičnih elementov - vodika in kisika. Toda kisik in vodik sta različna - "lahka" in "težka." Navadna voda nastane iz tako imenovanih lahkih izotopov, težka voda pa iz težkih izotopov. Med številnimi molekulami navadne vode lahko vedno najdete več molekul težke vode - v naravi so praviloma neločljive. A dejstvo je, da je vsebnost težke vode v ledu odvisna od temperature, pri kateri je nastal. Višja kot je temperatura, več molekul težke vode je v ledu. Zato lahko z merjenjem količine težke vode v ledu precej natančno ugotovite, kakšna je bila temperatura v času njegovega nastanka. Skupaj z vodo je v debelini ledenika shranjen tudi atmosferski prah, ki se je pred več tisoč leti usedel na površino ledu. Z njegovo analizo lahko ugotovite, s čim je bil v tistih obdobjih onesnažen zrak, od kod so ga prinesli vetrovi, ali so bili takrat večji vulkanski izbruhi in še marsikaj.

Še bolj zanimivi zapisi iz ledeniškega zapisa se nanašajo na sestavo starodavne atmosfere. Problem onesnaženosti zraka je eden izmed perečih problemov sodobnega človeštva. In kako močno se je ozračje poslabšalo, lahko ugotovite le, če primerjate njegovo sodobno sestavo s tisto, ki jo je imelo že dolgo pred pojavom človeka in industrije. Kje lahko najdete starodavni zrak?

V ledenikih. Ko pade na površje, se sneg najprej spremeni v firn - ohlapen zrnat led z veliko zraka.

Ko se firn zgosti in zmrzne, tvori led, zračni mehurčki, ki jih vsebuje, pa so tesno zaprti v ledeniški masi. Ko so izolirali te drobne mehurčke starodavnega zraka, jih znanstveniki kemijsko analizirajo in ugotovijo, koliko ogljikovega dioksida, kisika, metana in mnogih drugih atmosferskih plinov je bilo v njem.

Najpomembnejša in najbolj zanimiva stvar je, da je vse podatke, zapisane v ledeniškem zapisu, mogoče brati korak za korakom, leto za letom, analizirati vsako letno plast ledu posebej in po vrstnem redu. Če se premikate od zgoraj navzdol, lahko sledite, kako so se temperatura, onesnaženost in sestava zemeljske atmosfere postopoma spreminjali ter kako so podnebne razmere na Zemlji nihale v stotisoče letih. Da bi to ugotovili, je treba prevrtati tisočmetrsko debelino ledenikov, pridobiti vzorce ledu iz različnih globin in jih nato podvrči analizi v znanstvenih laboratorijih.

Prvo luknjo v ledu so naredili v Alpah leta 1841, pol stoletja pozneje pa je več alpskih lukenj že dosegalo ledeniško dno. Dandanes je vrtanje v ledenik postalo običajna dejavnost raziskovalcev. Globina nekaterih vodnjakov na Grenlandiji in Antarktiki je presegla 2 km.

Vrtanje ledu je zelo težko zaradi njegove plastičnosti: takoj ko odstranite sveder, se stene luknje hitro zaprejo. Zato je treba vodnjak napolniti z nezmrzljivo tekočino, ki ima enako gostoto kot led. Običajno se za vrtanje uporablja elektromehanska ali elektrotermična metoda, ko se led topi s segretim svedrom.

Stolpec ledu, odstranjen iz ledenika med vrtanjem, se imenuje "jedro". Skrbno ga odpeljejo v posebne hlajene laboratorije, kjer ga podrobno preučijo z najsodobnejšimi analiznimi metodami.

Najzanimivejše rezultate doslej je prineslo vrtanje na polarni postaji Vostok na Antarktiki, ki se je začelo v 70. letih 20. stoletja. Postaja Vostok se nahaja v osrednjem delu vzhodne Antarktike na nadmorski višini 3490 m. Povprečna letna temperatura tukaj je -56,6 C, snega se nabere nekaj več kot 2 cm na leto. Debelina ledenika na 3500 m vsebuje led odlagali več sto tisoč let.

Podobni članki

Razprava:

21 vozlov v kilometrih na uro: Hitrost je vektorska fizikalna količina, ki označuje hitrost...
Enotna zbirka digitalnih izobraževalnih virov Eali enotna zbirka izobraževalnih virov: Slika 1.7. Spletna stran “Enotna zbirka digitalnih virov” Enotna zbirka digitalnih...
S čim je torej streljala patruljna ladja Ladny?: Ladje projekta 1135 predstavljajo drugo generacijo patruljnih ladij...
Legende in razmišljanja o usodi »Svete Ane«: V začetku dvajsetega stoletja se je vedno bolj čutilo, da Rusija zaostaja za...