Всем известно, что лед не тонет, а плавает на поверхности воды. Этот факт весьма необычен, так как лед – твердое тело, а твердые тела, как правило, всегда тонут в жидкости, которая образуется при их плавлении. Сейчас постараемся с вами узнать — почему лёд не тонет и как всё таки перемещаются ледники?
Почему лед не тонет?
Лёд не тонет и на это есть три причины.
1. Все вещества в природе при нагревании расширяются, а при охлаждении сжимаются.
Вода следует этому правилу, но лишь до определённой температуры. Она сжимается, охлаждаясь до +4°С. При такой температуре вода обладает наибольшей плотностью и весом. Охлаждаясь дальше и превращаясь в лед при 0°С, она … расширяется. При этом лед увеличивается в объеме, а плотность и вес уменьшаются. Лед становится легче воды, из которой образовался. Вот почему лед не тает в воде, а плавает на ее поверхности.
2. Лёд не тонет, потому что он менее плотный, чем вода.
Лед плавает в воде, потому что он менее плотный, чем жидкая вода. Это связано с тем, что молекулы воды во льду расположены в гексагональной структуре, причем каждая молекула связана с четырьмя другими молекулами. Такая структура создает открытые пространства или “пустоты” между молекулами, из-за чего лед становится менее плотным, чем плотно упакованные молекулы в жидкой воде.
Лед образуется, когда температура окружающей среды становится достаточно низкой, и вода замерзает, при этом заметно увеличиваясь в объеме. Известно, что из десяти литров воды получается примерно одиннадцать литров льда. Способность любого тела плавать или тонуть в воде определяется в соответствии с принципом, впервые сформулированным Архимедом, древнегреческим ученым, жившим в III веке до н. э. Он открыл закон, который впоследствии получил название закона Архимеда.
ФАКТ! Один и то же объем воды и льда обладает разным весом.
В нем утверждается, что всякое тело, погруженное в жидкость, выталкивается на поверхность с силой, равной весу вытесненной телом жидкости. Дерево в среднем вдвое легче воды, поэтому деревянный брусок удерживается на плаву количеством воды, равным половине его собственного объема. Кора пробочного дуба впятеро легче воды, а лед — примерно на одну десятую. Вот почему айсберг на девять десятых погружен в воду, и на самом деле он гораздо больше, чем нам кажется. Когда температура окружающей среды лишь ненамного ниже точки замерзания воды, то есть нуля градусов по шкале Цельсия, лед можно растопить без дополнительного нагревания, путем увеличения давления. При снятии добавочного давления, однако, вода снова замерзает.
Так, например, когда, набрав пригоршню снега, вы сжимаете его в руках, чтобы слепить снежок, часть снежинок при этом плавится, превращаясь в воду, которая вновь замерзает, стоит вам лишь разжать ладони. Расширение воды при образовании льда приводит к высвобождению значительной силы. Вода, из года в год заполняющая маленькую трещину в скале, превращаясь зимой в лед, увеличивается в объеме и в конце концов способна расколоть огромную глыбу из гранита! Этот процесс играет важную роль в выветривании и разрушении горных пород. Человек издавна научился использовать эту силу в своих целях. В огромных каменоломнях в Финляндии рабочие-каменотесы без особых усилий расщепляют гигантские обломки скал, заполняя имеющиеся в камне трещины водой и затем дожидаясь, пока она замерзнет.
2. Лед не тонет в воде потому, что в толще льда заморожены небольшие пузырьки воздуха.
Они также уменьшают плотность, а потому в общем получается, что вес пластины из льда становится еще меньше. Когда лед расширяется, он не захватывает больше воздуха, но зато все те пузырьки, которые уже оказались внутри этого пласта, оказываются там до тех пор, пока лед не начнет таять или сублимироваться.
Как и почему перемещаются ледники?
Не следует думать, что ледники существовали главным образом во время ледникового периода. Они и сегодня встречаются довольно часто. Наиболее распространенными являются альпийские ледники. Они получили название в честь Альп — горной системы в центре Европы, где насчитывается более 1200 таких ледников. А в высоких горах на юге полуострова Аляска их имеется несколько десятков тысяч! Альпийские, или как их еще называют долинные ледники сползают вниз с заснеженных вершин подобно могучим ледяным рекам.
Источником огромного количества снега, который большей частью образует альпийские ледники, является верхняя часть долины, по форме напоминающая амфитеатр, огороженный крутыми склонами гор. Снег сдувается туда ветром и скатывается вниз в виде лавин. Летом он не успевает растаять, и с каждым годом снежный покров становится все толще. В конце концов нижние слои снега уплотняются, подтаивают, промерзают и превращаются в лед. Под тяжестью снега, расположенного выше по склону, масса льда постепенно начинает сползать вниз в долину. Когда ледник опускается ниже снежной массы гор, он начинает таять.
Когда процесс таяния протекает не быстрее, чем движение ледника, то последний остается на одном месте. Если же дело обстоит наоборот, то ледник как бы «поворачивается вспять», и возвращается в верхнюю часть долины. В тех случаях, когда альпийские ледники сползают со склонов гор, находящихся на морском побережье, то от них в конце концов откалываются огромные глыбы льда и становятся плавучими ледяными островами — айсбергами.
Ледники могут двигаться. Происходит это из-за того, что нижние слои, которые находятся под давлением вышележащих, становятся пластичными и приходят в движение. Скорость движения ледников небольшая: в горах — 80–300 метров в год, в Антарктиде и Гренландии — 10–30 метров в год. Ледник, находящийся на поверхности воды (моря, океана), движется чуть быстрее — это зависит от скорости течения воды. Такой ледник называется — айсберг.
