Морской лед

Морской лёд — нилас

Морско́й лёд — лёд, образовавшийся в море (океане) при замерзании воды. Так как морская вода солёная, замерзание воды с солёностью, равной средней солёности Мирового океана происходит при температуре около −1,8 °C.

Оценка количества (густоты) морского льда даётся в баллах — от 0 (чистая вода) до 10 (сплошной лёд).

Новый английский термин «brinicle» от «brine» (океанская вода) и «icicle» (сосулька) обозначает столб воды в океане, более соленой и более плотной, чем окружающая вода, и очень холодной – холоднее льда.

Этот ледяной столб медленно спускается с поверхности океана до самого дна (здесь это Южный океан) и замораживает все на своем пути, включая обитателей океанского дна.

Кинооператоры Хьюг Миллер и Даг Андерсон (Hugh Miller et Doug Anderson) стали первооткрывателями неведомого ранее феномена во время своего присутствия в Антарктике. Над поверхностью океана кинооператоры нашли ледяные сталактиты, которые прожигают глубину океана в виде струи чрезвычайно холодной (практически замороженной) и очень соленой воды. Ученые наименовали этот феномен «бриниклы», а операторы, которые его наблюдали окрестили это явление «ледяным пальцем смерти».

Видео под катом:

Вода этой струи обладает гораздо большей плотностью, чем вся прочая окружающая ее вода океана, и к тому же температура этой струи гораздо ниже, она холоднее льда, буквально говоря. Как такое возможно ученые не могут пояснить. Ранее с подобным явлением никто не встречался и даже не догадывался о возможности присутствия такого!

Создается такое впечатление, что этот «Ледяной палец смерти» убивает все живое до чего прикасается, обращая все в лед. Это отчетливо можно увидеть на необыкновенном видео, которое предоставил канал BBC. Этот леденящий стремительный поток соленой воды как бурная внутриокеанская река мчится от поверхности до самых глубин океана и сметает все на своем пути. Все океанические животные (морские звезды и другие океанские организмы) раз за разом попадают в эту ледяную ловушку.

Возле вулканического острова Росса, где были определены подводные камеры BBC, операторы смогли найти и заснять 4 ледяных сталактита, которые создаются с очень большой скоростью и вправду заставляют леденеть кровь в жилах того, кто наблюдает за этим феноменом.

Биологи под руководством Бруно Эстебано утверждают, что жизнь на Земле вполне могла зародиться в полярных морях в «сосульках смерти» (подводные структуры), сообщают «Аргументы.ру»

«Сосульки смерти» представляют собой подводные сталактиты. Такое название они получили из-за того, что, образуясь на дне в местах, где в воду попадают примеси (эти сосульки – центр кристаллизации), на своем пути они убивают морские звезды и морских ежей.

Исследования биологов показали, что лед в «сосульках смерти» намного более пористый, чем в льдинах, и он выносит на поверхность моря соли.

Ученые не исключают, что эти же сосульки (другое название – бриниклы) в прошлом могли представлять собой что-то наподобие «химического сада» (в нем вырастали органические молекулы), быть центром формирования жизни.

Бриниклы также могли играть роль гидротермальных источников, использующихся в классических теориях зарождения жизни.

Первым это явление в 1974 г. подробно описал океанограф  Силье Мартин (Seelye Martin). В настоящее время группа исследователей из Испании опубликовала исследование состава и структуры брайниклов, предложив модель механизма их формирования. Когда соленая океанская вода замерзает, она отдает соль, образуя пресный лед. Эта избыточная соль насыщает воду, остающуюся на поверхности льда и в полостях в ледяной толще.

В результате получаются ледяные резервуары, содержащие пересоленный раствор высокой плотности с очень низкой температурой замерзания: с увеличением солености эта температура снижается. Если лед трескается, эта плотная, тяжелая и экстремально холодная жидкость начинает опускаться ко дну в виде такого смертоносного потока, замораживая на своем пути все живое. Эта массовая гибель морских звезд, оказавшихся на пути брайникла,  весьма впечатлила съемочную группу ВВС.

Студентам-химикам известен популярный наглядный эксперимент, называемый «коллоидный сад», когда в концентрированный солевой раствор добавляют соли определенных металлов, и при этом выпадает твердый осадок, образующий стройные ветвящиеся структуры, похожие на инопланетные растения. Такие «сады» вырастают и в естественных условиях, в том числе у гидротермальных источников — знаменитых черных курильщиков, где из-под океанского дна под огромным давлением вырываются струи горячей, перенасыщенной минералами воды. Ученые полагают, что смертоносные брайниклы имеют с этими «садами» много общего, несмотря на то, что «сады» черных курильщиков растут снизу вверх, а брайниклы – сверху вниз.

Более того, оба явления считают ключевыми для первых этапов химической эволюции, предшествовавшей зарождению на Земле биологической жизни. Черные курильщики в последние годы нередко фигурируют в современных теориях происхождения жизни. Кто знает, может быть и брайниклы могли бы вписаться в эту модель – например, при зарождении особых форм жизни на планетах, закованных льдами?

Среди необычных явлений я бы вам напомнил, что такое  Уникальная приливная волна, а если вспомнить про снег и лед: Пенитентес — знаете что это ?

Области распространения

• Акватории, на которых ледяной покров присутствует круглый год (центр Арктики, северные районы морей Северного Ледовитого океана, антарктические моря Амундсена, Беллинсгаузена, Уэдделла.
• Акватории, на которых льды ежегодно меняются (Баренцево, Карское моря).
• Акватории с сезонным ледяным покровом, образующимся зимой и полностью исчезающим летом (Азовское, Аральское, Балтийское, Белое, Каспийское, Охотское, Японское моря).
• Акватории, на которых льды образуются только в очень холодные зимы (Мраморное, Северное, Чёрное моря).
• Акватории, на которых отмечается лёд, принесённый течениями из-за их границ (Гренландское море, район острова Ньюфаундленд, значительная часть Южного океана, включая область распространения айсбергов.
• Остальные акватории, составляющие бо́льшую часть Мирового океана, на поверхности которых льдов не бывает.

Классификации

Морской лёд по своему местоположению и подвижности разделяется на три типа:

• припай,
• плавучие (дрейфующие) льды,
• паковые многолетние льды (пак).

Прогноз изменения толщины ледового покрова к 2050 году

По стадиям развития льда выделяют несколько так называемых начальных видов льда (в порядке времени образования):

Дальнейшие по времени образования виды льда — ниласовые льды:

• нилас, образующийся при спокойной поверхности моря из сала и снежуры (тёмный нилас до 5 см толщиной, светлый нилас до 10 см толщиной) — тонкая эластичная корка льда, легко прогибающаяся на воде или зыби и образующая при сжатии зубчатые наслоения;
• склянки, образующиеся в распреснённой воде при спокойном море (в основном, в заливах, около устьев рек) — хрупкая блестящая корка льда, которая легко ломается под действием волны и ветра;
• блинчатый лёд, образующийся при слабом волнении из ледяного сала, снежуры или шуги или вследствие разлома в результате волнения склянки, ниласа или так называемого молодого льда. Представляет собой пластины льда округлой формы от 30 см до 3 м в диаметре и толщиной 10 — 15 см с приподнятыми краями из-за обтирания и ударов льдин.

Дальнейшей стадией развития льдообразования являются молодые льды, которые подразделяются на серый (толщина 10 — 15 см) и серо-белый (толщиной 15 — 30 см) лёд.

Морской лёд, развивающийся из молодого льда и имеющий возраст не более одного зимнего периода, называется однолетним льдом. Этот однолетний лёд может быть:

• тонким однолетним льдом — белый лёд толщиной 30 — 70 см,
• средней толщины — 70 — 120 см,
• толстым однолетним льдом — толщиной более 120 см.

Если морской лёд подвергался таянию хотя бы в течение одного года, он относится к старым льдам. Старые льды подразделяются на:

• остаточный однолетний — не растаявший летом лёд, находящийся вновь в стадии замерзания,
• двухлетний — просуществовавший более одного года (толщина достигает 2 м),
• многолетний — старый лёд толщиной 3 м и более, переживший таяние не менее двух лет. Поверхность такого льда покрыта многочисленными неровностями, буграми, образовавшимися в результате неоднократного таяния. Нижняя поверхность многолетних льдов также отличается большой неровностью и разнообразием формы.

Толщина многолетних льдов в Северном Ледовитом океане в некоторых районах достигает 4 м.

В антарктических водах в основном находится однолетний лёд толщиной до 1,5 м, который исчезает в летнее время.

По структуре морской лёд условно делится на игольчатый, губчатый и зернистый, хотя обычно он встречается смешанной структуры.

Условия образования

При образовании морского льда между целиком пресными кристаллами льда оказываются мелкие капли солёной воды, которые постепенно стекают вниз. Температура замерзания и температура наибольшей плотности морской воды зависит от её солёности. Морская вода, солёность которой ниже 24,695 промилле (так называемая солоноватая вода), при охлаждении сначала достигает наибольшей плотности, как и пресная вода, а при дальнейшем охлаждении и отсутствии перемешивания быстро достигает температуры замерзания. Если солёность воды выше 24,695 промилле (солёная вода), она охлаждается до температуры замерзания при постоянном увеличении плотности с непрерывным перемешиванием (обменом между верхними холодными и нижними более тёплыми слоями воды), что не создаёт условий для быстрого выхолаживания и замерзания воды, то есть при одинаковых погодных условиях солёная океаническая вода замерзает позже солоноватой.

Свойства

Важнейшие свойства морского льда — пористость и солёность, определяющие его плотность (от 0,85 до 0,94 г/см³). Из-за малой плотности льда льдины возвышаются над поверхностью воды на 1/7 — 1/10 их толщины. Таяние морского льда начинается при температуре выше −2,3 °C. По сравнению с пресноводным он труднее поддаётся раздроблению на части и более эластичен.

Распространение льда в Мировом океане

Нилас в Арктике

Средняя удельная теплопроводность морского льда примерно в пять раз выше, чем у воды, и в восемь раз выше, чем у снега, и составляет около 2,1 Вт/м·градус, но к нижней и верхней поверхностям льда может уменьшаться из-за увеличения солёности и роста количества пор.

Теплоёмкость морского льда приближается к теплоёмкости пресного льда с понижением температуры льда, когда солевой рассол вымерзает. С ростом солёности, а следовательно, увеличением массы рассола, теплоёмкость морского льда всё больше зависит от теплоты фазовых преобразований, то есть изменений температуры. Эффективная теплоёмкость льда увеличивается с повышением его солёности и температуры.

Теплота плавления (и кристаллизации) морского льда колеблется от 150 до 397 кДж/кг в зависимости от температуры и солёности (с повышением температуры или солёности теплота плавления понижается).

Чистый лёд прозрачен для световых лучей. Включения (воздушные пузырьки, солевой рассол, пыль) рассеивают лучи, значительно уменьшая прозрачность льда.

Оттенки цвета морского льда в больших массивах варьируют от белого до коричневого.

Белый лёд образуется из снега и имеет много пузырьков воздуха или ячеек с рассолом.

Молодой морской лёд зернистой структуры со значительным количеством воздуха и рассола часто имеет зелёный цвет.

Многолетние торосистые льды, из которых выдавлены примеси, и молодые льды, которые замерзали в спокойных условиях, часто имеют голубой или синий цвет. Голубым также бывает глетчерный лёд и айсберги. В голубом льду чётко видна игольчатая структура кристаллов.

Коричневый или желтоватый лёд имеет речной или прибрежный генезис, в нём имеются примеси глины или гуминовых кислот.

Начальные виды льда (ледяное сало, шуга) имеют тёмно-серый цвет, иногда со стальным оттенком. С увеличением толщины льда его цвет становится светлее, постепенно переходя в белый. При таянии тонкие льдинки снова становятся серыми.

В случае, если лёд содержит большое количество минеральных или органических примесей (планктон, эоловые взвеси, бактерии), его цвет может меняться на красный, розовый, жёлтый, вплоть до чёрного.

В связи со свойством льда задерживать длинноволновую радиацию, он способен создавать парниковый эффект, что приводит к нагреванию находящейся под ним воды.

Под механическими свойствами льда понимают его способность противостоять деформациям.

Типичные виды деформации льда: растяжение, сжатие, сдвиг, изгиб. Выделяют три стадии деформации льда: упругая, упруго-пластическая, стадия разрушения. Учёт механических свойств льда важен при определении оптимального курса ледоколов, а также при размещении на льдинах грузов, полярных станций, при расчёте прочности корпуса судна.

ЛЕД МОРСКОЙ

лед, образовавшийся в результате охлаждения морской воды до температуры замерзания (см. Критические температуры). Представляет собой конгломерат отдельных кристаллов пресного льда и заключенных между ними жидких ячеек солевого рассола. Концентрация и объем рассола в ячейках непрерывно меняются в зависимости от колебаний температуры Льда Морского: либо часть рассола вымерзает, либо часть льда переходит в рассол. Основная масса солей, содержащихся в Льду Морском, кристаллизуется при температуре —23° С (эвтектическая температуpa Льда Морского). Полное отвердение морской воды наступа-ет при температуре —36° С. Отдельные ледяные кристаллы, являющиеся первичной формой Льда Морского, имеют вид тонких игл или пластинок, образующихся как на поверхности, так и в толще воды. Они смерзаются в сплошной ледяной покров, проходящий через ряд стадий развития. К начальным видам Льда Морского относятся: ледяное сало — сгущение ледяных кристаллов на поверхности моря; снежура — вязкая масса, образующаяся из снега; шуга —- комки льда из ледяного сала и снежуры и нилас — тонкая эластичная корка льда толщиной 5—10 см. Следующие возрастные категории: молодой серый и серо-белый лед (толщина 10—30 см), однолетний лед (от 30 см до 2 м), старый лед, подразделяющийся на остаточный однолетний, двухлетний и многолетний лед. Средняя толщина многолетних льдов 3,3 м, бывает 5 м и более. Соленость Льда Морского, под которой подразумевается соленость образовавшейся из него после таяния морской воды, составляет от 20″/он у начальных видов Льда Морского до 0,5° /по у многолетних льдов вследствие постепенного стекания рассола из солевых ячеек. Плотность Льда Морского, зависящая от его температуры, солености, возраста, условий образования и прочего, составляет 0,86—0,92 г/см3 для однолетнего льда, 0,83—0,9 г/см3 для многолетнего; летом плотность Льда Морского вследствие усиленного стока рассола понижается до 0,56 — 0,64 г/см3. Наличие воздушных и газовых включений в толще Льда Морского обусловливает его пористость. Содержание воздуха в Льду Морском 1 —50 см ‘/кг и может достигать 400 см ”/кг.Лед Морской проявляет свойства и упругого, и пластичного тела. При приложении деформирующих нагрузок поверхность разрушения проходит главным образом через ячейки с рассолом. Поэтому прочность Льда Морского существенно меньше прочности пресноводного льда. Временное сопротивление на изгиб пресного льда 2,0—2,5, Л.М. 0,8—1,0 МПа. При ударной нагрузке лед проявляет себя как хрупкое тело. Лед Морской по сравнению с пресноводными гораздо более пластичен. Основной формой неподвижного льда является припаи, дрейфующих льдов — ледяные поля (гладкие или торосистые участки сплошного плавающего льда, образующиеся путем нарастания льда или при смерзании различных его видов), обломки полей, мелкобитый (максимальным размером от 2 до 20 м) и крупнобитый (от 20 до 400 м) лед. Особой формой дрейфующего молодого льда является блинчатый лед — льдины округлой формы (диаметром до 4 м и толщиной до 10 см) с валиком по окружности. Количество Льда Морского характеризуется его сплоченностью, равной отношению общей площади льдин к общей площади поверхности моря, ограниченной, например, дальностью види-мости. Сплоченность Л.М. измеряется по 10-балльной шкале (0 баллов соответствует чистой воде, 10 сплошному льду), однако известны 5-балльная (Нор-вегия) и 8-балльная (ГДР) шкалы сплоченности. Движение, или дрейф, Льда Морского определяется характером ветров и особенностями циркуляции поверхностных вод. При среднем развитии ледяного покрова он занимает 23,74 млн. км2, или 6,6 % площади Мирового океана. Из них 12,6 млн. км2 приходится на Северное полу-шарие. При максимальном развитии Лед Морской в Северном полушарии занимает площадь около 16,4 млн. км², в Южном — до 39 млн. км2. Основная масса Льда Морского Северного полушария образуется в водах Северного Ледовитого океана и его морей. Ледовый сезон наблюдается также в Балтийском, Аральском, Каспийском, Азовском, Черном морях (на Северо-3ападе), в Беринговом, Охотском, Японском и Желтом морях (на Северо-востоке). Эпизодически появляются льды в Северном, Мраморном и Адриатическом морях. Льды в Южном полушарии формируются главным образом в море Уэдделла, Беллинсгаузена и Росса, а также в прибрежных водах Антарктического континента. Лед Морской создает большие препятствия для плавания транспортных судов, может причинить большие повреждения причалам, гидротехническим сооружениям. Лед Морской затрудняет вертикальную циркуляцию вод, вследствие чего подо льдом могут происходить заморы — гибель морских организмов из-за недостатка кислорода. См. также Ледяной массив, Ледяной остров, Айсберг.

Морской энциклопедический справочник. — Л.: Судостроение.
.
.

Смотреть что такое “ЛЕД МОРСКОЙ” в других словарях

• Дерюгин К. К., Степанюк И. А. Морская гидрометрия. — Л.: Гидрометиздат, 1974. 392 с.
• Дитрих Г., Калле К. Общее мореведение. — Л.: Гидрометеоиздат, 1961. 464 с.
• Снежинский В. А. Практическая океанография. — Л.: Гидрометеоиздат, 1954. 672 с.
• Шамраев Ю. И., Шишкина Л. А. Океанология. — Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 386 с.
• Четырёхъязычный энциклопедический словарь терминов по физической географии. — М.: Советская энциклопедия, 1980. С.271.