Процессы замерзания пресной и морской воды проходят неодинаково из-за различия их химических и физических свойств

Необходимыми условиями для замерзания воды является охлаждение ее до точки замерзания (переохлаждения), а также наличие в воде ядер кристаллизации, являющихся зародышами, вокруг которых идет нарастание льда. Ядрами кристаллизации могут быть частицы пыли, кристаллики снега или частицы льда, уже существующие в воде.

Замерзание пресной и морской воды

План

1. Замерзание морской и пресной воды.

2. Классификация морских льдов.

3. Географическое распределение льдов.

4. Навигационные пособия по льдам.

С охлаждением поверхностного слоя пресной воды ее плотность увеличивается и возникает перемешивание вод, которое продолжается по глубине, пока плотность воды не достигнет наибольшего значения при температуре +4 ^оС, по всей глубине бассейна. При достижении поверхностным слоем температуры – 0,13 ^оС начинается образование льда.

Для вод соленостью от 0 до 24,7 ‰, которые называются солоноватые, процесс замерзания происходит так же, как и в пресной воде, но при более низких температурах наибольшей плотности и замерзания воды в зависимости от ее солености. При солености равной 24,7 ‰ температура наибольшей плотности и температура замерзания имеют одинаковое значение - 1,3 ^оС.

У морской воды с соленостью большей, чем 24,7 ‰ температура наибольшей плотности ниже температуры замерзания, поэтому при достижении поверхностным слоем температуры замерзания, явление перемешивания вод не прекращается и образование кристаллов льда может происходить не только в поверхностном, но и во всем слое перемешивания. Такое явление наблюдается, когда перемешивание вод происходит под воздействием ветра, волнения и течений. Лед, образовавшийся в толще вод или у дна, называется глубинным и донным, или якорным. Донный лед, обладая большой подъемной силой, нередко выносит на поверхность камни, якоря и затонувшие предметы.

Процесс замерзания солоноватых и морских вод имеет и общее свойство – осолонение оставшегося объема воды. Это объясняется тем, что после того, как вода в море достигнет температуры замерзания, из нее начинает выделяться чистый пресный лед, вследствие чего повышается соленость оставшегося объема воды. Поэтому для дальнейшего льдообразования требуется новое понижение температуры поверхностного слоя.

Образование льда в море начинается с появлением тонких ледяных игл – кристаллов чистого льда. Рост кристаллов первоначально происходит в горизонтальном направлении, а затем в вертикальном. Соли, растворенные в морской воде, и пузырьки воздуха располагаются в промежутках между кристаллами льда. Таким образом, морской лед после образования состоит из кристаллов чистого льда, между которыми вкраплены ячейки с солевым рассолом и пузырьками воздуха.

После того как поверхность моря покроется сплошным льдом, дальнейшее его нарастание происходит снизу только за счет охлаждения воды. Среднесуточное нарастание льда колеблется в пределах от 0,5 до 2 см.

Свойства морского льда. Одним из важнейших свойств морского льда является его соленость, которая зависит от солености воды, скорости льдообразования, состояния моря, возраста льда и его толщины. Чем выше скорость льдообразования, тем больше соленость льда, так как меньшее количество солевого раствора успевает стечь в воду. Чем больше возраст льда, тем больше солевого раствора стекает в воду, тем меньше его соленость. У многолетних паковых льдов она составляет всего 1-2 ‰, в то время как в водах Антарктиды и Арктики соленость льда составляет 22-23 ‰, а в других бассейнах в среднем 3-8 ‰.

Наличие рассола внутри морского льда влияет и на другие его свойства.

Например, плотность многолетнего морского льда, в котором солевые ячейки, освободившиеся от раствора, заполнены пузырьками воздуха, имеют наименьшую плотность. В целом плотность морского льда может находиться в пределах 0,85-0,94 г/см². Следовательно, и плавучесть льда (возвышение над водой) колеблется в широких пределах от 1/6 до 1/15.

С наступлением тепла, вследствие термического расширения, происходят сильные подвижки льда, которые могут вызвать повреждения причалов, портовых сооружений, а также судов, стоящих у стенок или дрейфующих во льдах.

.Важными механическими свойствами морских льдов является твердость, упругость и прочность. Твердость льда выше при более низких температурах. Морской лед менее прочен, чем речной, но зато он обладает большей упругостью и пластичностью. Для практических расчетов возможной нагрузки на лед и проходимости судами льдов большое значение имеет прочность на изгиб, при которой лед разрушается. Наиболее прочным является пресный или опресненный лед при низких температурах.

Дата добавления: 2014-01-11