Чому лід на Полюсі блакитного кольору?

До вечора наш корабель «50 років Перемоги» увійшов у льоди товщиною до півтора метрів і більше, це вже були багаторічні льоди з блакитним кольором на зламі. Судно продовжувало своє удаване нескінченним рух на північ...

Цікаво було дивитися вперед, з бару або з ходової рубки - байдуже: і там, і там картинка була майже однаковою. Перед атомохода простягалися льодові поля з вимоїнами, іноді багатометровими широкими протоками серед засніжених льодів. Так от, як тільки попереду з'являлася чиста вода, корабель, спритно лавіруючи, спрямовувався в її бік.

Мене, та й, напевно, не тільки мене, дуже зацікавили два питання. Перший - ну чому ж багаторічний лід має такий красивий блакитний колір, а другий - як виходить, що при замерзанні солоної води виходить прісний лід?

Переглянувши деяку спеціальну літературу, я отримав відповіді на обидва ці питання.

Отже, лід, що утворюється при замерзанні морської води, завжди білий за рахунок безлічі повітряних бульбашок, захоплених водою при її швидкому заморожуванні. Саме ці бульбашки розсіюють проходить світло і утворюють білий колір молодого льоду. Природно такий лід вельми не міцний не тільки за рахунок повітряних бульбашок, а й за рахунок того, що при замерзанні солоної води в льодовій масі накопичується насичений соляний розчин. Цей розчин за рахунок своєї ваги поступово переміщується вниз, по дорозі утворюючи пустоти, також знижують міцність льоду.

Влітку лід тане, взимку на нього намерзає новий, який видавлює залишилися бульбашки повітря, і при зменшенні їх кількості світло має можливість проникати на велику товщину. При цьому червона складова світлового потоку поглинається по шляху проникнення вглиб льоду, а тому повертається лише блакитна складова спектра. Саме тому льодовики в горах, лід айсбергів, а також багаторічні морські льоди мають блакитний колір, при цьому в них практично відсутні бульбашки повітря і вони мають підвищену міцність. Товщина багаторічних льодів в Північному Льодовитому океані в деяких районах може досягати 4 метрів, на щастя, нам такі льоди не зустрілися.

Ну і тепер відповідь на друге питання: чому лід в солоному морі - прісний.

Закони фізики та хімії ніхто не відміняв, і лід повинен бути завжди прісним, а сіль залишитися в НЕ замерзлої воді. І це було б справедливим при поступовому утворенні льоду, але от при дуже сильних морозах лід наростає з такою швидкістю, що сконцентрований розчин солі не встигає просочитися між кристалами утворюється льоду, і краплі цього розчину залишаються бранцями в льоду. При цьому чим швидше відбувається замерзання, тим більше солоним виходить морський лід. Протягом зими краплі насиченого розчину поступово переміщаються вниз і, врешті-решт, залишають лід, тому, якщо в однорічних льодах вміст солі досягає 5 грам на один літр води, отриманої з розтопленого льоду, то в багаторічних - менше 0,5 г / л . Такий лід вже може бути використаний як джерело питної води.

Подивимося, за рахунок чого відбувається цей процес. Взимку температура поверхні льоду значно нижче (-30 ° С), ніж його глибинних шарів (-1,5 ° С). Природно, що щільність льоду сильно залежить від його температури: чим вона нижча, тим лід щільніше, тому важкий насичений розчин солі поступово і стікає вниз. Але основне опріснення відбувається навесні і влітку, коли починається подтаіваніе льодів, в цей час лід стає більш рихлим і солоний розчин швидше переміщається вниз. За наявними відомостями, в цей період солоність льоду зменшується майже в 60 разів.

Якщо комусь видається, що в районі Північного полюса розташоване рівне поле багаторічного льоду, що підноситься над рівнем води, той сильно помиляється. Лід дійсно є, він досить-таки товстий - до 3-х і більше метрів. Але при цьому він майже повністю знаходиться під водою і тільки його верхня кромка розташована врівень з водною поверхнею. Мало того, постійно зустрічаються наскрізні тріщини, промоїни, ополонки і просто величезні простори, вільні від льоду. Частково лід покритий шаром снігу, як правило, це там, де є які-небудь нерівності крижаній поверхні, за які сніг може зачепитися. Там же, де лід гладкий - сніг відсутня, і ці місця виділяються як яскраві плями від небесно-блакитного до темно-синього або брудно-синього кольорів.

Оскільки лід знаходиться під водою, криголам наїжджає на нього. Іноді лід лопається відразу і тоді тріщини починають бігти перед судном, найімовірніше в цьому місці лід був ослаблений, але такі ділянки зустрічаються зрідка. Набагато частіше лід довго чинить опір. Будучи за природою вельми пластичним матеріалом, він розтягується, занурюючись все глибше і глибше, і лише потім з гучним, часто оглушливим тріском лопається. При цьому з тріщини вгору на десятки метрів летять фонтани води разом з бурими водоростями, спокійно живуть під товщею льоду.

Звідки там водорості, може виникнути питання. Виявляється, існують такі найдрібніші рослини, звані діатоміт, для яких крижана вода, відсутність світла по півроку і то вмерзання в лід, то відтавання - саме те, що треба. Їх буває настільки багато, що в деяких місцях в літній час рідко вдається зустріти чисту поверхню крижаних полів. Цими водоростями живляться різноманітні живі істоти, які проживають в океані, всякі там мікрорачкі, які, в свою чергу, є улюбленим риб'ячим кормом. Цих водоростей може бути стільки, що, за літературними даними, з одного крижини розміром близько 15 кв. м зняли до 15 кг сирої біомаси.

Саме ці водорості стають мимовільною причиною утворення вимоїн в багатометрових льодах. Справа в тому, що при їх попаданні на поверхню льоду вони гинуть, утворюючи бурі плівки. Як і всі темні предмети, вони поглинають більше теплових променів, ніж навколишня їх біла поверхня, і лід під ними тане швидше. З'являються глибокі ямки з товстим шаром діатомей на дні, а в кінцевому підсумку ямки протавали, перетворюючись на канали, наскрізь пронизують лід.