Главная » Разное » При каком условии образуется лед

При каком условии образуется лед


Стр 58 учебник Окружающий мир 3 класс 1 часть Плешаков, ответы

Ответы — страница 58 Превращения и круговорот воды

№3. Из выданных вам деталей соберите модель круговорота воды. Проверьте себя по схеме в учебнике.

Проверь себя

№1. В каких трёх состояниях вода находится в природе?

  1. Жидкое.
  2. Твёрдое.
  3. Газообразное.

№2. При каком условии образуется лёд? Отчего он тает?

При температуре О°С вода превращается в лёд.

№3. Как образуется пар?

При испарении или кипении.

При каком условии пар превращается в жидкую воду?

С поверхности водоёмов и почвы вода в виде пара поднимается вверх. Воздух высоко над землёй всегда холодный (не случайно на горных вершинах обычно лежит лёд и снег). Пар охлаждается там и образует множество водяных капелек или крошечных льдинок. Из этих капелек и льдинок образуются облака. Облака лёгкие, и ветер переносит их порой на очень большие расстояния. Из облаков вода возвращается на землю в виде дождя и снега.

№4. Как происходит круговорот воды в природе? Какими способами мы его моделировали?

Вода при нагревании быстро испаряется. Невидимый пар поднимается вверх. Соприкасаясь с холодным предметом, он снова превращается в вода. Капельки воды увеличиваются, отрываются и падают. Так мы с помощью опыта смоделировали круговорот воды в природе.

Ответы на задания для домашней работы.

№1. Запиши в словарик: состояние, испарение, круговорот.

Состояние — понятие, обозначающее множество устойчивых значений переменных параметров объекта. Состояние характеризуется тем, что описывает переменные свойства объекта. Состояние устойчиво до тех пор, пока над объектом не будет произведено действие; если над объектом будет произведено некоторое действие, его состояние может измениться.

Испарение — процесс фазового перехода вещества из жидкого состояния в парообразное или газообразное, происходящий на поверхности вещества. Процесс испарения является обратным процессу конденсации (переход из парообразного состояния в жидкое).

Круговорот — беспрерывное движение, неизменно повторяющее круг развития.

№2. Изготовь из пластилина на дощечке или Фанерке модель круговорота воды в природе. Расскажи по этой модели о круговороте воды.

Вода постоянно совершает круговорот: испаряется с поверхности земли, образует облака, в виде дождя и снега возвращается на землю.

Берегите воду

Вспомни, как люди используют воду. Откуда в наш дом приходит вода и куда она уходит?

Человек ежедневно употребляет воду пополняя свои запасы в организме. Вода поступает по трубопроводу в наш дом, а уходит к очистным сооружениям, там она очищается от грязи.

Превращения и круговорот воды стр. 55

1. Подумай, в каких трёх состояниях вода находится в природе.

Вода в природе может находиться в трёх состояниях.

1) В жидком, в виде воды.

2) В твёрдом, в виде льда и снега.

3) В газообразном, в виде водяного пара.

2. Рассмотрите рисунок на с. 55. Что на нём показано? Что обозначают стрелки на этом рисунке? Расскажите, что происходит с частицами воды при образовании пара и льда.

На этом рисунке показано взаимное положение частиц воды, находящейся в разных состояниях.

Стрелки на рисунке показывают, что вода может переходить из одного состояния в другое в любом направлении, например жидкая вода может стать твёрдым льдом, который растаяв, станет жидкой водой.

При образовании льда расстояние между частицами уменьшается, и они соединяются в кристаллы.

При образовании пара, расстояние между частицами сильно увеличивается, и они разлетаются друг от друга.

С помощью рисунка объясните, почему при превращении в лёд вода расширяется. (Обратите внимание на особое расположение частиц льда и образующиеся между ними промежутки.)

Несмотря на то что расстояние между отдельными частицами воды при образовании льда уменьшается и они соединяются, между отдельными цепочками кристаллов образуются значительные промежутки. Эти промежутки больше, чем расстояние между частицами жидкой воды, а значит при образовании льда вода расширяется.

3. Рассмотрите схему на с. 56. Расскажите по ней о круговороте воды в природе. Попросите других ребят проверить вас.

Поверхность воды, например моря, нагревается солнцем, и температура воды увеличивается. Из-за этого часть воды испаряется, и тёплый водяной пар поднимается.

В вышине водяной пар остывает и снова превращается в воду. Образуются мельчайшие капельки, из которых состоят облака. Капельки в облаках увеличиваются в размерах и выпадают на землю в виде дождя.

Дождь ручьями стекает в реки, реки бегут в моря, и происходит круговорот воды.

4. Из выданных вам деталей соберите модель круговорота воды. Проверьте себя по схеме в учебнике.

Из выданных деталей составляем схему круговорота воды. Показываем солнце, поверхность моря, океана, испарение, облака, дождь.

Проверь себя

1. В каких трёх состояниях вода находится в природе?

Вода в природе находится в жидком, твёрдом и газообразном состояниях.

2. При каком условии образуется лёд? Отчего он тает?

Лёд образуется, если температура воды падает ниже 0 градусов Цельсия. Лёд тает при нагревании, если его температура повышается выше 0 градусов.

3. Как образуется пар? При каком условии пар превращается в жидкую воду?

Пар образуется при испарении воды при нагревании. При охлаждении пара он снова превращается в жидкую воду.

4. Как происходит круговорот воды в природе? Какими способами мы его моделировали?

Круговорот воды в природе происходит следующим образом: при нагревании солнечными лучами вода с поверхности море испаряется и превращается в водяной пар. Водяной пар поднимается и там остывает. Он превращается в капельки воды, которые падают на землю в виде дождя.

Круговорот воды мы моделировали с помощью деталей модели.

Задания для домашней работы

1. Запиши в словарик: состояние, испарение, круговорот.

Состояние — форма, в которой вода находится в природе

Испарение — процесс перехода воды в газообразное состояние

Круговорот — процесс, который состоит из испарения, переноса водяных паров, образования капелек дождя и выпадения осадков.

2. Изготовь из пластилина на дощечке или фанерке модель круговорота воды в природе. Расскажи по этой модели о круговороте воды.

Рассказ о круговороте воды в природе для 3 класса

На моей модели море показано голубым пластилином. Поверхность моря нагревается солнечными лучами, и вода начинает переходить в газообразное состояние.

В виде водяного пара вода поднимается, что можно показать стрелками из голубого пластилина. Но на высоте всегда холодно и водяной пар начинает остывать. А остывая водяной пар снова превращается в капельки воды.

Эти капельки воды образуют облака и тучи, показанные белым пластилином. Когда капелек накапливается много, они проливаются дождём, показан голубым пластилином, на поверхность земли, которая показана зелёным пластилином.

В виде рек (голубые полоски) эта вода снова попадает в моря.

Так происходит круговорот воды в природе

На следующем уроке

Вспомни, как люди используют воду. Откуда в наш дом приходит вода и куда она уходит?

Люди используют воду для приготовления пищи, питья, умывания, стирки и уборки.

В дома вода приходит по водопроводным трубам с водоканала, водозабора. А уходит через канализационные трубы к очистным сооружениям.

Слово о льде. Как он образуется и как под него не провалиться.

Как образуется лёд?

На водоёмах области тонкий слой льда может образоваться  уже за несколько холодных ночей. Но это происходит не сразу - сначала должна остыть вся вода в водоёме. Из-за высокой удельной теплоёмкости воды это происходит не сразу. Охлаждённые поверхностные водные слои из-за своей более высокой плотности, по сравнению с более тёплыми, опускаются на дно, а тёплые снизу подымаются. И до тех пор пока вся вода не охладится - льда не будет. Температура придонных слоёв в итоге, после образования льда, получается около +4 градусов, а слоёв непосредственно примыкающих к льду - около 0 градусов. Первоначально лёд образуется снизу: верхние слои льда промерзают на холоде до минуса и как только холод дойдёт до границы льда с водой - тут же начинается новое льдообразование.
Поскольку плотность льда ниже плотности воды, то несжимаемая вода давит снизу на лёд и он трескается. Трещины заполняются водой, которая сразу замерзает. В итоге, ледяной панцирь, расширяясь, наползает на берег, образуя торосы. Так что даже в лютый мороз можно попасть ногой( колесом) в ещё незамёрзшую трещину :))
По моим многолетним наблюдениям, лёд, намёрзший таким образом, на наших водоёмах почти никогда не превышает 20см. Дальнейшее его утолщение происходит только из-за оттепелей - замерзания растаявшего снега. В итоге суммарная толщина может достигнуть, в зависимости от величины водоёма, 70-100см. Ледобур мой, иногда, по ручку входит и приходится добуривать стоя на коленях :)
Самый прочный это первый, прозрачный лёд. Лёд из замороженого снега - мутный, белый и слабее первого в 1,5 раза. Не бойтесь ступать на прозрачный, тёмный - бойтесь белого, мутного.


Считается, что человека уже выдерживает 4-х сантиметровый лёд, машину - 10см, танк - 25-30см :) Но помните, что при плюсовой температуре лёд слабее такого же при минусовой в 2 раза. Особенно плохо, когда вода сверху тонкого льда - он ещё больше тает.
Я лично считаю, что можно безбоязненно выходить только на 10см т.к. наверняка найдётся место на озере, где толщина меньше 10см( ключи и т. п.)
Если на льду толстый слой снега, то это препятствует дальнейшему льдообразованию и даже в сильный мороз можно выйти на лесное озеро, с которого снег никуда не сдувается, а только накапливается, и провалиться. Также надо учесть, что большой слой снега давит сверху на лёд и он, трескаясь, выпускает воду. Под снегом на таком озере почти всегда вода. Яркий пример - озеро Фигурное(Верхолино) в Орехово. Прошлой зимой под полуметровым и более слоем снега там было 10-15см льда. На крупных озёрах вода под снегом по краям, на мелких - и в центре. Ножки уж точно промочите :)


На внутренних водоёмах сейчас, после заморозков, ходить( ездить) можно почти везде. Исключение - большие озёра, такие как Отрадное, Глубокое, Суходольское, Вуокса. В Отрадном и Глубоком лёд разной толщины, на Суходольском - течение, на Вуоксе - ключи. На Финский залив соваться совсем не советую. На Ладоге можно кататься и ходить только в район Чёрного-Леднёво. Это сейчас.
На перспективу:
Опасное место на Ладоге - Кокорево-Краськово - даже не заметите, как понесёт на экскурсию на Валаам :)) Очень опасное место - юг Финского залива, особенно район Лебяжьего - Красной Горки - там из-за постоянного течения ломает лёд всегда и любой толщины и ветром вас унесёт в глухую тёмную ночь :) В Маркизовой луже( залив до дамбы) скоро можно спокойно кататься, но не по фарватеру, где суда ходят.
Откалывается вначале очень большая льдина (несколько кв. км) - сразу и не заметите. Потом волны её быстро ломают на кусочки и на следующий день, если переживёте ночь, вам от льдины останется 15-20 кв.м. :)


Как тает лёд?

Лёд любой толщины на наших водоёмах исчезает к концу апреля. Таяние начинается в начале апреля - у берегов, в районе камышей. Стало быть в начале зимы лёд у берега самый прочный, весной он же - самый слабый. Солнце начинает подогревать белую поверхность льда, лёд становится ноздреватый, шершавый. Более тёмные предметы (камыши) прогреваются больше и лёд вокруг них тает. Весной также талая (более тёплая, чем подо льдом) вода стекает с берегов в озёра и тоже подмывает лёд. В результате весной получается, что в центре припай ещё есть, а по берегам уже вода.


Как спасаться, если провалился?


Вначале слабый лёд только трещит. В этом случае нельзя подымать ноги, надо двигаться скользя. Это естественно - ведь если поднимаешь ногу, то другая нога держит вес всего тела - на лёд нагрузки больше. Если лёд всё ж продолжает трещать, то надо ложиться на брюхо и ползти.
Три года назад я в новогоднюю ночь прополз таким образом на животе всё Полянское озеро поперёк (это около 2км). Это заняло 3 часа, на льду был мокрый снег с водой. Выхода не было - кратчайшее расстояние до автобусной остановки к Каннельярви, вокруг никак не обойти. Хотя с утра тогда было холодно и лёд по дороге туда держал спокойно, к вечеру резко потеплело и пошёл дождь со снегом. Но я всё ж выбрался и успел к новогоднему столу : ))
Если провалился с великом - скажи ему прощай и спасайся сам :) Естественно, паниковать не надо. Вода, конечно, ледяная, но холод сразу не чувствуется и, опершись за края пролома можно спокойно обдумать план спасения. Перво-наперво нельзя сразу же грудью наползать на лёд - он будет ломаться, как перед ледоколом. Барахтаясь, ты только увеличиваешь размеры промоины, теряешь силы и способствуешь более быстрому охлаждению организма, судорогам и скорому концу :) Если проём достаточно велик, то надо, уцепившись руками за один край дыры, всплыть и попытаться раздвинутыми в стороны ногами уцепиться за противоположный край. Далее, упираясь руками и ногами, поднять туловище из воды и боком, как человек-паук, отползти в сторону от полыньи. Ползти надо туда, где был до проваливания - там ведь лёд ещё держал. Вставать на ноги пока нельзя, лучше ползком - на лёд нагрузки меньше. Ну и потом обратно по своим следам. Совсем забыл - к провалившемуся подходить нельзя, только ползком и только бросать верёвку.

Вроде всё написал, что хотел.  Надеюсь, что моя "инструкция по применению" вам не пригодится. В любом случае можете сказать мне спасибо - ведь писал я её больше двух часов  :)

 
Андрей Полуда
Неоднократный  призер соревнований
по спортивному рыболовству  
[email protected] 

 

Ссылки на тему:

Как правильно провалиться под лед и при желании выбраться обратно? (статья, автор Илья Гуревич)

В январе 2009г две группы велосипедистов в один день имели несколько провалов под лед. "Разбор полетов" на форумах: как правильно или неправильно вытаскивали провалившихся, про шильца и спасконцы:
Группа А.Полуды >>
Группа EXE >>

 

Что такое лёд и как он образуется?

Прозрачный, твёрдый, играющий в солнечных лучах лёд каждую зиму сковывает наши реки и озёра, намерзает на коньках крыш длинными сосульками, превращает осенние лужи в ровные, скользкие катки для детворы.


В морозильной камере холодильника лёд можно приготовить и в разгар жаркого лета. Он может быть похож на прозрачное стекло и на мутно-белый пластик. Практически все знают, что такое лёд и как он образуется – это всего лишь замёрзшая вода. Но что мы на самом деле знаем об этом удивительном веществе?

Что такое лёд?

Прежде всего, следует сказать, что утверждение, будто лёд образуется из воды, не совсем точное. Помимо водяного, существует ещё аммиачный, метановый, а также так называемый «сухой» лёд, который образуется при замораживании углекислоты. Сухим его назвали, так как при таянии он не образует луж: углекислый газ моментально испаряется в атмосферу прямо из замороженного состояния.

Но мы будем говорить только о том льде, который образуется из воды. Его кристаллы характеризуются так называемой гексагональной сингонией, когда все молекулы воды выстраиваются в правильную объёмную решётку, причём одна молекула связана с четырьмя ближайшими. Это строение свойственно многим драгоценным камням и минералам – алмазу, кварцу, турмалину, корунду, бериллу и т.д. Кристаллическая решётка удерживает молекулы на расстоянии друг от друга, поэтому плотность льда меньше, чем плотность воды, из которой он образован. Куски льда плавают на поверхности воды, а не тонут на дне.

Согласно исследованиям, на нашей планете сейчас имеется около 30 миллионов квадратных километров льда. Основное количество сосредоточено на полярных шапках – там толщина ледяного слоя в некоторых местах достигает 4 километров.

Как образуется лёд?

Получить лёд очень просто: нужно всего лишь понизить температуру воды, опустив её ниже нуля градусов. При этом в воде начинается процесс кристаллизации: её молекулы выстраиваются в упорядоченную структуру, называемую кристаллической решёткой. Этот процесс одинаково происходит в морозильной камере, в луже и в океане.

Замерзание всегда начинается с верхнего слоя воды. Вначале в нём образуются микроскопические ледяные иголочки, которые затем смерзаются между собой, образуя своеобразную плёнку на поверхности водяной толщи. В крупных водоёмах ветер колеблет поверхность воды, образуя на ней волны, поэтому замерзание идёт дольше, чем при неподвижной воде.

Если волнение продолжается, плёнки сбиваются в ледяные блины диаметром до 30 сантиметров, которые затем смерзаются в единый слой толщиной не меньше 10 сантиметров. На этот слой, называемый молодиком, впоследствии снизу, а иногда и сверху намерзает новый лёд, образуя достаточн прочный и толстый покров.

Прочность льда зависит от его вида: прозрачный в полтора раза прочнее мутно-белого. Считается, что 5-сантиметровый слой льда уже может выдержать вес человека, а 10-сантимертовый – вес легковой машины. Но всё же нежелательно выходить на лёд водоёма, пока его толщина не достигнет 12-15 сантиметров.

Свойства льда

Самое известное и важное для нас свойство льда – способность относительно легко таять, превращаясь в воду при нулевой температуре. С точки зрения науки, он обладает и другими качествами:

– прозрачностью, способностью хорошо пропускать свет;

– бесцветностью – сам по себе лёд не имеет цвета, но может быть окрашен цветными добавками;

– твердостью, способностью сохранять свою форму без наружной оболочки;

– текучестью – но это свойство присуще ему лишь в некоторых модификациях;

– хрупкостью – кусок льда раскалывается даже при незначительном усилии;

– спайностью, т.е. способностью раскалываться по кристаллографическим линиям.

Состав льда отличается высокой степенью чистоты, поскольку в кристаллической решётке нет места посторонним молекулам. Замерзая, вода вытесняет примеси, которые были в ней растворены. Но многие растворённые в воде вещества тормозят замерзание – так, в морской воде лёд образуется при более низкой температуре, чем обычно, соль же при замерзании вытесняется из воды, образуя мелкие солевые кристаллы. При таянии они опять растворяются в воде. По сути, процесс ежегодного замерзания воды поддерживает её самоочищение от различных примесей в течение миллионов лет подряд.

Где лёд встречается в природе?

На нашей планете лёд можно встретить везде, где температура окружающей среды опускается ниже нуля градусов (по Цельсию):

– в атмосфере в виде мелких кристалликов – снега либо инея, а также более крупных гранул – града;

– на поверхности планеты в виде ледников – многовековых скоплений, располагающихся на Северном и Южном полюсах, а также на вершинах самых высоких горных хребтов;

– под землёй в виде вечной мерзлоты – в верхнем слое земной коры вокруг Северного полюса.

Кроме того, согласно исследованиям астрономов, лёд, т.е. замороженную воду, обнаружили на многих планетах Солнечной системы. В незначительных количествах он имеется на Марсе и на ряде карликовых планет, а также на спутниках Юпитера и Сатурна.

Плешаков. 3 класс. Учебник №1, с. 55 – 58

Превращения и круговорот воды

Ответы к стр. 55 - 58

1. В каких трёх состояниях вода находится в природе?

В твёрдом, жидком, газообразном.

2. При каком условии образуется лёд? Отчего он тает?

При температуре 0°С вода превращается в лёд. Это происходит и в реке, и в озере, и в луже. Крошечные льдинки образуются и высоко в облаках. Там они увеличиваются, превращаются в снежинки и падают на землю. Так образуется снег.  Лёд и снег — это вода в твёрдом состоянии.

Вода – такое уникальное вещество, которое может переходить из одного состояния в другое при незначительных изменениях окружающих условий. Превращения воды происходят при изменении температуры воды.

При переходах из одного состояния в другое могут происходить различные процессы:
испарение – вода из жидкого состояния постепенно переходит в воздух в виде пара;
конденсация – водяной пар переходит в жидкое или твёрдое состояние;
замерзание – жидкая вода превращается в снег, лёд;
индевение – образование инея – переход газообразной воды в твёрдое состояние;
возгонка – переход твёрдой воды в газообразную.

3. Как образуется пар? При каком условии пар превращается в жидкую воду?

Мы протёрли мокрой тряпкой классную доску. Прошло несколько минут, и доска стала сухой. Вода с неё испарилась, то есть превратилась в пар — прозрачный, бесцветный газ. Водяной пар — это вода в газообразном состоянии. В природе вода постоянно испаряется с поверхности морей, рек, озёр, почвы. Поэтому в воздухе всегда содержится невидимый водяной пар.

4. Как происходит круговорот воды в природе? Какими способами мы его моделировали?

Вода на Земле постоянно меняет своё состояние. Этот процесс называется круговоротом воды в природе. Вода находится в природе в трёх состояниях: жидком, твёрдом и газообразном. Вода постоянно совершает круговорот: испаряется с поверхности земли, образует облака, в виде дождя и снега возвращается на землю.

Круговорот воды происходит и в природе. Солнечные лучи нагревают поверхность нашей планеты и испаряют при этом огромное количество влаги. Водяные пары поднимаются в воздух с поверхностей морей, океанов, озёр, рек, из почвы. Воду испаряют все растения. Эти пары выдыхают животные. Вода превращается в пар в любое время года, даже зимой в большой мороз. В воздухе образуются мельчайшие капельки или кристаллики льда – они образуют знакомые всем облака. Воздушные течения разносят пары воды и облака над землей. Накопившаяся в них влага выпадает в виде дождя или снега. Судьба выпавших с неба капель различна. Одни из них попадают в ручьи или реки, озёра или сразу в море и оттуда со временем снова испаряются в воздух. Это явление называется круговоротом воды в природе.

Ответы по окружающему миру. Учебник. 3 класс. Часть 1. Плешаков А. А.

Окружающий мир. 3 класс

Плешаков. 3 класс. Учебник №1, с. 55 – 58

4.3 (86.67%) от 3 голосующих

Лёд – твердое состояние воды

Лёд – хорошо известное, для большинства из нас, твердое состояние воды, которое мы можем встретить в естественных природных условиях. В быту мы часто пользуемся его уникальными свойствами …

Лёд — это …

Он образуется при понижении температуры воды ниже 0 градусов по Цельсию. Эта температура называется температурой Кристаллизации воды. лёд, как и снег, состоит из кристаллов льда, с формами которых вы можете ознакомиться в нашей статье Снег кружится.

Приведем несколько точных определений.

Большой Энциклопедический словарь

Лед — вода в твердом состоянии. Известны 11 кристаллических модификаций льда и аморфный лед. В природе обнаружена только одна форма льда — с плотностью 0,92 г/см³, теплоемкостью 2,09 кДж/(кг.К) при 0°C, теплотой плавления 324 кДж/кг, которая встречается в виде собственно льда (материкового, плавающего, подземного), снега и инея. На Земле ок. 30 млн. км³ льда. Используется для хранения, охлаждения пищевых. продуктов, получения пресной воды, в медицине.

Большой Энциклопедический словарь. 2000

Морской словарь

Лед (Ice) — вода в твердом состоянии. Обыкновенный лед легче воды, удельный вес при 0° — 0,9175. Сто объемов Льда образуются из 92 объемов воды, этим объясняется разрушительное действие воды при замерзании в закрытых сосудах, трубопроводах, отсеках и т. п.

Самойлов К. И. Морской словарь. — М.-Л.: Государственное Военно-морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941

Словарь по географии

Лед — Твердая форма воды, образуемая в природе путем замерзания воды на реках, озерах и морях, конденсации атмосферного водяного пара в ледяные кристаллы, уплотнения снега и т.п.

Словарь по географии. 2015

В результате процесса образования льда – кристаллизации воды, выделяется некоторое количество газов и солей. Это свойство используется для очистки питьевой воды, подробно про это мы писали в материале ТАЛАЯ ВОДА, ПРИГОТОВЛЕНИЕ В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ → .

Лёд имеет меньшую плотность, чем жидкая вода, поэтому он и не тонет. Это свойство аномальное, как правило, большинство веществ, в твердом состоянии имеет большую плотность. Меньшая плотность льда говорит о том, что вода при замерзании увеличивается в объеме. Этот факт  необходимо учитывать в быту. Например, если замерзнет водопровод, то образовавшийся в процессе этого лёд может «порвать» трубы, что, в принципе, всем хорошо известно.

Лёд в природе

В природе встречается несколько проявлений воды в твёрдом состоянии.

  • Лёд:
    • плавающие — льды, покрывающие водные бассейны при замерзании, айсберги … ;
    • материковые – ледники …;
    • подземные льды.
  • Снежинки.
  • Иней.
  • Сосульки.
  • Изморозь.
  • …

Свойства льда — свойства воды в твердом состоянии

Свойства воды в твёрдом состоянии как таковые мы уже рассматривали и в других наших материалах —  ЛЕДНИК — ХРАНИТЕЛЬ ПРЕСНОЙ ВОДЫ → , БЕЛЫЕ СНЕЖИНКИ НА НОВЫЙ ГОД → , СНЕГ КРУЖИТСЯ → .

  • Лёд образуется … или иначе говоря вода переходит в твердое состояние при температуре равной 0 °C (при условии атмосферного давления равного 760 мм рт.ст. / 1 атм).
  • Замерзая вода увеличивается в объеме. Плотность льда меньше плотности жидкой воды, удельный вес льда при 0° = 0,917 и соответственно удельный вес воды при 0° = 0,9999. Именно поэтому лед и не тонет. Это свойство воды является аномальным.
  • При дальнейшем понижении температуры, лёд сжимается, чем и объясняются трещины на больших лёдовых пространствах.
  • Теплоемкость льда ниже, чем у воды практически в 2 раза.
  • Температура замерзания морской воды выше чем пресной и равняется ~ 1,80С (при условии солености воды на уровне средне-взвешенного уровня по мировому океану) .
  • Лёд – бесцветное вещество, при больших объемах с несколько синеватым оттенком.
  • Лёд весьма скользкое и хрупкое вещество.
  • В природе в естественных условиях плотность льда составляет 0,92 г/см3.
  • Теплоёмкость естественного для природных условий льда — 2,09 кДж/(кг.К) при °C.
  • Теплота плавления льда, встречающегося в природе — 324 кДж/кг. Если давление падает температура плавления льда растет.
  • При давлении равном 0,006 атм, температуры таяния и кипения совпадают, происходит это при 0,01 °C.
  • Лед обладает текучестью и пластичностью, которые возникают под действием собственного веса.
  • При переходе воды в твердое состояние из нее частично выделяются соли и газы.
  • Лед имеет структуру, напоминающую структуру алмаза – вокруг одной молекулы воды располагаются четыре ближайших в вершинах правильного тетраэдра.
  • Теплоемкость воды в твердом состоянии в два раз меньше чем в жидком и равняется 0,504.
  • Электропроводность воды в твердом состоянии невысока, так же как и в жидком.
  • На температуру замерзания воды влияет количество растворенных в ней солей. Температура замерзания чистой воды всегда выше, чем температура замерзания «рассолов». Морская вода замерзает при температуре в районе -1,8 °С, а таяние льдов мирового океана начинается при температурах превышающих 2,3 °С.

Лёд и его разновидности

  • Почвенный лёд – лёд, образовавшийся в границах земной коры;
  • Речной лёд;
  • Льды, образовавшиеся при замерзании озер;
  • Морские льды.

Применение льда

Лёд имеет большое хозяйственное применение. Он используется для понижения температуры продуктов питания, что существенно повышает срок их хранения. Вполне очевидно, что в этом контексте особое значение имеет производство искусственного льда, или если можно так сказать искусственного холода. Также лёд широко используется в медицине, для обеспечения и проведения ряда некоторых специфических процедур. Широко используют кубики льда в косметических процедурах и в кулинарии, особенно при приготовлении напитков.

Лёд является строительным материалом для таких важных для нашей планеты объектов как ледники, которые являются индикаторами и регуляторами многих процессов происходящих на нашей планете. Ледникам посвящена наша публикация Ледник – хранитель пресной воды.

Немного интересных фактов

  • Практически 99% процентов пресной воды хранятся в ледниках и грунтовых водах.
  • Суммарные объемы льда на Земле составляют ориентировочно 30 000 000 км3.
  • Ледники не статичные образования. Например, в Гималаях скорость движения некоторых ледников достигает 2/3 метров в сутки.
  • Толщина ледников в полярных шапках достигает 4 км.
  • Айсберг – это плавающая глыба льда, отколовшаяся от ледника. На поверхности находится лишь 10% процентов его объема.
  • Если вдруг случится, что все ледники растают, то уровень мирового океана поднялся бы на 64 метра.
  • В полярных и приполярных районах лед часто используют как строительный материал, в том числе, и для строительства жилищ.
  • Лед присутствует и в космосе.

Заключение

Лёд, впрочем как и всё, что связано с водой, имеет уникальное сочетание формы и содержания. Художники создают из него восхитительные скульптуры, а технологи используют для промышленных нужд.

 



Лёд – твердое состояние воды
2015-01-21 Автор: Waterman

Что вызывает образование льда на самолетах во время полета?

Проведение экспериментов по повышению безопасности полетов: Маркус Шремб (слева) и Даниэль Кинтеа. Предоставлено: Катрин Биннер.

Маркус Шремб и Даниэль Кинтеа из Технического университета Дармштадта проводят исследования причин образования льда на самолетах во время полета. Их эксперименты и реалистичные математические модели направлены на минимизацию рисков и затрат.

Когда рейс 447 авиакомпании Air France потерпел крушение над Атлантикой в ​​ночь на 1 июня 2009 года на пути из Рио-де-Жанейро в Париж, в результате чего погибло 228 пассажиров, никто не подозревал, что катастрофа была вызвана образованием льда на датчиках скорости.Автопилот отключился в ответ на обледенение, и управление полетом перешло в альтернативный режим. Вместо того, чтобы начать стандартную операционную процедуру, предписанную для этой ситуации, пилоты совершали одну ошибку за другой.

Это привело к срыву крыла с потерей подъемной силы, и самолет упал в океан. Образование ледяных кристаллов остается серьезной опасностью в авиации. По этой причине все новые типы самолетов должны до утверждения доказать, что они могут продолжать безопасно летать даже в условиях скопления льда в полете.

Это сложный и трудоемкий процесс сертификации, требующий дорогостоящих летных испытаний и испытаний в аэродинамической трубе. «Во всем мире есть всего несколько объектов, которые оборудованы для таких испытаний», - говорит д-р Илья Ройзман из Института механики жидкостей и аэродинамики в Техническом университете Дармштадта, который вместе с доктором Суадом Якирличем контролирует работу. Кинтеа и Шремба в этой области специализации. Институт возглавляет профессор доктор Камерон Тропеа.

Лучшее понимание поверхностного обледенения

«Если мы сможем лучше понять физику поверхностного обледенения и воспроизвести ее в реалистичных математических моделях, - продолжает Ройсман, - то эксперименты в аэродинамической трубе, необходимые для сертификации новых типов самолетов, должны быть менее затратными.«И именно здесь на помощь приходит работа Шремба и Кинтеа. Оба они проводят свои исследования в контексте более крупных проектов. Шремб сотрудничает над SFB-TRR75, в то время как Кинтеа участвует в проекте ЕС HAIC.

Ученые исследуют два различных типа обледенения. Шремба беспокоит обледенение крыльев каплями переохлажденной воды во время набора высоты и снижения после взлета и перед посадкой соответственно.

Kintea исследует скопление льда в двигателях и на датчиках при полете через ледяные кристаллы на крейсерских высотах.Без контрмер оба типа обледенения будут иметь драматические последствия для безопасности полетов.

Обледенение крыльев изменяет поперечное сечение профиля крыла. Растущий слой льда увеличивает вес самолета, снижает подъемную силу и увеличивает сопротивление. Без контрмер самолет потребляет больше топлива и может даже стать неуправляемым.В настоящее время нагревание передней кромки крыльев заставляет слои льда таять и опадать. Обледенение двигателей на большой высоте блокирует воздушный поток, что приводит к потере тяги и эффективности и, в худшем случае, к возгоранию двигателя.

Самолеты контактируют с переохлажденной водой при полете через низко расположенные облака, потому что капли переохлажденной воды существуют только в отрицательном диапазоне до прибл. -20oC. Шремб исследует гидро- и термодинамические процессы в точке удара и замерзание переохлажденных капель, чтобы иметь возможность моделировать эти процессы.«Когда переохлажденные капли в низколежащих облаках соприкасаются с теми частями профиля самолета, которые непосредственно подвергаются встречным воздушным потокам, тогда эта часть немедленно замерзает, превращаясь в лед», - объясняет Шремб.

«Поскольку при замерзании выделяется скрытое тепло, замерзает точная пропорция капли, которая необходима для выравнивания переохлаждения», - добавляет инженер-механик. "Оставшаяся незамерзшая часть распространяется по крыльям в виде водяной пленки перед ней

также замерзает из-за низкой температуры нижележащей конструкции.«Поскольку температура воздуха понижается с увеличением высоты, а вода существует только в виде льда при температуре ниже -40 ° C, обледенение из-за переохлажденных водяных капель может происходить только на определенных высотах полета.

Шремба особенно интересуют кристаллические структуры, образующиеся в процессе замораживания, так называемые дендриты. Ему удалось продемонстрировать, что, хотя фронт кристаллизации состоит из множества дендритов, эти дендриты не влияют друг на друга.По словам Шремба, «набор дендритов застывает с той же скоростью, что и любой отдельный дендрит. Вот почему необходимо моделировать только фронт затвердевания в целом, а не каждый дендрит по отдельности. Это значительно упростит расчеты».

Шрембу также удалось продемонстрировать, что тепловые свойства поверхности влияют на процесс замерзания, в частности, через угол наклона фронта затвердевания.

«Если, - заключает он, - окажется возможным увеличить этот угол с помощью соответствующих мер, то это сведет к минимуму скорость, с которой поверхность покрылась бы льдом.Это означало бы значительный прогресс ».

Даниэль Кинтеа расследует обледенение двигателя на большой высоте. Эта проблема может возникнуть либо при полете сквозь облака ледяных кристаллов, либо при полете над штормовыми ячейками на крейсерской высоте. В этом случае процесс образования льда начинается на теплой поверхности. В течение многих лет эта проблема не осознавалась, поскольку считалось, что кристаллы льда отскакивают от холодных частей двигателя и тают на теплых частях. Однако при определенных условиях может произойти значительное нарастание льда.

«Это может показаться парадоксальным, - говорит Кинтеа, - но даже песок прилипает к наклонной поверхности, когда он влажный». В случае обледенения двигателя кристаллы льда попадают в теплые двигатели, где они тают. В результате получается смесь воды и льда, которая прилипает к поверхности, как мокрый песок. По мере того как эти приставшие частицы плавятся, они дополнительно снижают температуру металла, пока не будет достигнута точка замерзания. Затем водная пленка замерзает на поверхности, к которой прилипают частицы холодного льда.

Датчики также могут замерзнуть в результате того же принципа, как и в случае аварии Air France. До сих пор пилоты пытались обойти ледяные облака и штормовые ячейки или же спуститься в более теплый слой воздуха, в котором лед может таять. «Мы хотим создать точные модели этих процессов обледенения, - говорит Кинтеа, - для этого нам нужно знать, как эти ледяные частицы выглядят в воздухе, как они себя ведут, какое сопротивление они имеют и как они Одно из фундаментальных предположений предыдущих моделей заключалось в том, что эти частицы льда имеют сферическую форму и тают так же, как сфера.Это неправильно ».

На сегодняшний день Kintea смоделировала три процесса: плавление одиночного кристалла льда; столкновение и поведение пористого слоя льда. Как поясняет инженер-механик; «Отскакивают ли частицы льда или прилипают, зависит от скорости столкновения, натяжения поверхности, а также размера и плотности частиц льда. Эти четыре переменные объединены в безразмерное число Вебера. Ниже критического числа Вебера частицы прилипают . "

Kintea также рассмотрел физические явления, связанные с плавлением пористых материалов.Его математические модели представляют реальность намного лучше, чем предыдущие упрощенные и идеализированные модели.

Переохлажденные облака образуют потрясающие ледяные королевства на вершинах гор
Предоставлено Technische Universitat Darmstadt

Ссылка : Что вызывает образование льда на самолетах во время полета? (2016, 13 января) получено 22 декабря 2020 с https: // физ.org / news / 2016-01-ice-education-aircrafts-flight.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, нет часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

.

Обледенение | Национальный центр данных по снегу и льду

Наложение нити и гладкого, покрытого снегом льда, с трещинами по краям и трещинами на поверхности.
- Кредит: Тед Скамбос, NSIDC

Когда вода в океане начинает замерзать, образуются маленькие игольчатые кристаллы льда, называемые frazil . Эти кристаллы обычно имеют диаметр от 3 до 4 миллиметров (от 0,12 до 0,16 дюйма). Поскольку соль не замерзает, кристаллы вытесняют соль в воду, а кристаллы фрезила состоят из почти чистой пресной воды.См. Также Соленость и рассол.

Листы морского льда образуются, когда кристаллы фразила всплывают на поверхность, накапливаются и связываются вместе. В зависимости от климатических условий листы могут образовываться из жира и застывшего льда или из блинного льда. Эти процессы описаны ниже.

В спокойных водах кристаллы фразила образуют гладкую тонкую форму льда, называемую жирным льдом из-за его сходства с нефтяным пятном. Жирный лед превращается в сплошной тонкий слой льда, называемый нилас .Изначально лист очень тонкий и темный ( dark nilas ), становясь светлее по мере увеличения толщины. Течения или легкий ветер часто толкают нилас так, что они скользят друг по другу, этот процесс известен как сплав . В конце концов, лед сгущается в более устойчивый слой с гладкой нижней поверхностью, называемый застывшим льдом. Фразиловый лед не может образовываться в относительно спокойных водах под морским льдом, поэтому только мерзлый лед, развивающийся под ледяным покровом, может способствовать продолжающемуся росту ледяного покрова.Кристаллы застывшего льда длинные и вертикальные, потому что они растут намного медленнее, чем ледяной лед.

Если океан неспокойный, кристаллы фрезила накапливаются в слякоть круглых дисков, из-за их формы называемых блинов или блинов . Отличительной чертой блинного льда являются приподнятые края или гребни по периметру, вызванные столкновением блинов друг с другом из-за океанских волн. Если движение достаточно сильное, происходит сплав. Если лед достаточно толстый, происходит образование гребней , где морской лед изгибается или трескается и накапливается на себе, образуя линии гребней на поверхности.У каждого гребня есть соответствующая структура, называемая килем , которая образуется на нижней стороне льда. В частности, в Арктике при деформации толстого льда могут образовываться гребни толщиной до 20 метров (60 футов). В конце концов, блины склеиваются и превращаются в сплошной ледяной покров. В отличие от процесса застывания, листовой лед, образованный из консолидированных блинов, имеет шероховатую нижнюю поверхность.

Когда морской лед превращается в листовой лед, он продолжает расти в течение зимы. При повышении температуры весной и летом однолетний лед начинает таять.Если за зиму лед не станет достаточно толстым, летом он полностью растает. Если зимой лед достаточно разрастается, летом он истончается, но не тает полностью. В этом случае он сохраняется до следующей зимы, когда он разрастается и утолщается и классифицируется как многолетний лед .

Последнее обновление: 3 апреля 2020 г.

.

Что находится под льдом Гренландии?

Мы наблюдали за таянием поверхности Гренландского ледяного щита (см. Гренландский ледяной щит сегодня) как одним из признаков изменения климата. Эта масса льда, занимающая около 656 000 квадратных миль и толщиной от 1 до 2 миль, часто считается предвестником изменений в Арктике. Но еще многое предстоит узнать о том, что происходит под его поверхностью. Недавно ученые были удивлены, обнаружив доказательства наличия почвы под ледниковым щитом Гренландии. Почему это там? И что это говорит об истории ледникового покрова?

Ледяные стержни и элементы

Исследователи обнаружили химический изотоп бериллия-10, ил и песок на дне этого ледяного керна из Гренландии в нескольких метрах.Эти элементы указывают на то, что ледяной щит сохранил лежащий под ним ландшафт тундры, а не размыл поверхность суши. Предоставлено: Пол Бирман, Вермонтский университет.

Когда ледники и ледяные щиты текут по Земле, они обычно срывают поверхность бульдозерами, освобождая ее от всего, что встречается на их пути. Сила и вес льющегося льда сметают все, от деревьев и больших валунов до мельчайших частичек земли. Пол Бирман, геоморфолог из Университета Вермонта, изучал поверхностную эрозию в Гренландии еще долгое время после того, как группа, сверлящая ледяные керны, ударилась о скалу на Саммите, исследовательской базе на вершине одной из самых толстых частей ледникового покрова.Большинство ученых интересуются длинными участками льда внутри ядра: исследуя древние атмосферные газы и частицы, захваченные в слоях льда ядра, они могут восстановить прошлый климат. Но Бирман и его коллеги интересовались несколькими нижними метрами керна длиной 3000 метров. Исследователи искали доказательства типичной бульдозерной эрозии, ожидая найти под ледяным покровом лишь скалу. Бирман специально искал химический элемент, который образуется при попадании космических лучей на поверхность Земли.Поскольку Гренландия была покрыта льдом в течение значительной части последних нескольких миллионов лет, Бирман не ожидал найти много этого элемента. Он сказал: «Мы думали, что ледяной щит был достаточно эрозионным, чтобы удалить любой материал, существовавший до образования льда на Гренландии». Вместо этого он и его команда были удивлены, обнаружив его в образцах керна. «Мы поняли, что на самом деле сохранился материал давних времен», - сказал Бирман. Это означало, что массивный ледяной покров не снес тундру с поверхности Гренландии, а просто заморозил ее на месте.Как толстый движущийся ледяной покров оставляет нетронутым древний ландшафт?

Лёд на теплой или холодной основе

Почвенный материал у основания ледяного керна из Гренландии указывает на то, что ледяной щит покрывает древний ландшафт тундры, похожий на тундру, которая в настоящее время существует в Арктике. Предоставлено: Тедди Льовет.

Ответ заключается в том, теплая или холодная основа льда. У теплого ледника или ледникового щита будет жидкая вода у основания. Вода и лед вместе являются очень эрозионными, и это сочетание часто пронизывает пейзажи.Однако ледяной покров на холодном основании просто замерзнет до дна, сохраняя все, что находится подо льдом, даже когда верхние слои льда текут по нему. «Мы знаем, что лед на Саммите сегодня замерз до дна, - сказал Бирман, - и мы делаем вывод, что он, должно быть, был заморожен до дна в прошлом, потому что, если бы этого не было, лед был бы довольно эрозионным и давно бы удалил почвенный материал ». В дополнение к элементу, найденному Бирманом, в основании образцов керна также содержались уровни углерода и азота, которые указывают на наличие древней арктической или тундровой почвы, лежащей в основе этой части Гренландского ледникового щита.Ничего из этого не было бы, если бы лед был теплым и обнажал бы ландшафт.

Из-за своей холодной базы возле Summit Camp, ледяной щит Гренландии сохранил под собой тундровый ландшафт. Предоставлено: Эндрю Дэвис.

Хотя это открытие не намекает на далекое происхождение ледникового покрова, оно проливает свет на его более недавнее геологическое прошлое. «Это говорит нам о том, что в течение последних 2,5–3 миллионов лет ледяной щит, скорее всего, находился здесь», - сказал Бирман. Этот период времени означает, что, по крайней мере, около вершины Гренландский ледяной щит существовал на протяжении всего нынешнего ледникового периода, который начался около 2 лет.5 миллионов лет назад, и за это время пережил серию более умеренных межледниковых периодов. Бирман и его команда надеются исследовать основание ледяных кернов в другом месте в Гренландии, чтобы увидеть, сохранились ли другие части ледяного щита аналогичным образом или же они растаяли и преобразовались. Даже если часть ледяного покрова отступила или полностью растаяла в какой-то момент за это время, лед над вершиной, по крайней мере, остался стабильным.

Номер ссылки

Бирман, П. Р., Л. Б. Корбетт, Дж. А. Грали, Т.А. Нойман, А. Лини, Б. Т. Кросби и Д. Х. Худ. 2014. Сохранение доледникового ландшафта под центром Гренландского ледникового щита. Наука 344, DOI: 10.1126 / science.1249047.

Связанные посты Icelights

Что вызвало таяние поверхности Гренландии прошлым летом?

Может ли жидкая вода оставаться внутри ледяного покрова?

Более зеленая Арктика

.

Ледяной глоссарий - Canada.ca

Выберите все подходящие варианты:

Ссылка, кнопка или видео не работают

Имеется орфографическая ошибка

Информация отсутствует

Информация устарела или неверна

Ошибка входа при попытке доступа к учетной записи (например,г. Моя учетная запись Service Canada)

  • Доступ к ключу GC
  • Доступ к SecureKey Concierge (банковские учетные данные)
  • Проблемы с персональным кодом доступа (PAC) или с кодом доступа EI (AC)
  • Проблемы с подтверждением номера социального страхования (SIN)
  • Другая ошибка входа не в этом списке

Я не могу найти то, что ищу

Другой вопрос не в этом списке

.

Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Ice - это общее название замороженной воды. Другие жидкости, такие как аммиак, метан или молоко, могут называться льдом, когда они замерзают, но их называют, например, «молочным льдом», а не просто «льдом». Жидкая вода становится твердой лед , когда она очень холодная. Температура замерзания составляет 0 ° по Цельсию (32 ° по Фаренгейту или 273 кельвина).

Лед обычно делают в домашнем холодильнике или морозильнике. Если поместить воду в морозильную камеру и оставить на некоторое время, она станет очень холодной и замерзнет, ​​образуя лед.Воду можно налить в медный (или другой металлический) контейнер, чтобы она быстрее замерзла. Металлы хорошо проводят тепло, поэтому вода замерзает быстрее, чем в пластиковом лотке для льда.

В отличие от других жидкостей, вода при замерзании расширяется и превращается в лед; поэтому лед плавает по воде, потому что лед имеет меньшую плотность, чем вода. Это очень необычно - почти каждая вторая жидкость становится более плотной при охлаждении; Водяной лед, однако, является важным исключением. Жидкая вода расширяется примерно на 9%, становясь льдом - она ​​занимает больше места.Это потому, что молекулы воды на самом деле находятся дальше друг от друга, а не ближе друг к другу. Молекулы в кристалле льда расположены таким образом, что он менее плотный, чем жидкая вода.

Если вода в водопроводе замерзнет, ​​может произойти разрыв водопровода. Вода в стеклянных бутылках может взорвать их при замерзании. Вода, замерзающая в трещинах горных пород, может расшириться настолько, чтобы расколоть твердые породы; это важный геологический процесс выветривания, который может разрушить горы и превратить камни в почву.

Когда материалы охлаждаются, их молекулы меньше вибрируют и сжимаются вместе. Когда большинство материалов достигает температуры, называемой точкой замерзания, молекулы образуют кристаллическое твердое вещество, хотя некоторые материалы (например, стекло и смола) вообще не кристаллизуются, а образуют сверхжесткие жидкости, которые кажутся твердыми. Только гелий не замерзнет; все другие вещества замерзнут, если будут достаточно холодными, но жидкости, такие как кулинарное масло, антифриз, бензин (бензин), азот и т. д., замерзают при температурах, недоступных большинству людей.

Для замораживания соленой воде требуется более низкая температура, чем для чистой воды. Полученный лед содержит гораздо меньше соли, чем соленая вода, из которой он был получен. Этот факт иногда использовался для опреснения. Соленый лед не такой прочный, как замороженная чистая вода. Точно так же соль растапливает лед, если он не слишком холодный: соль постепенно въедается в лед, образуя рассол, который не замерзает при этой температуре.

Поскольку лед плавает, даже большие замерзающие водоемы, такие как некоторые океаны, образуют лед только на поверхности.Большинство озер никогда не промерзают до дна. Даже самые холодные океаны, такие как Северный Ледовитый океан, замерзают только наверху, оставляя жидкий океан циркулирующим внизу. Из-за этого океаны Земли способны перераспределять тепло, а климат Земли имеет меньше экстремальных температур и холода, чем в противном случае. Если бы лед тонул, а не плавал, океаны наполнились бы льдом снизу, остались бы твердыми, и только часть верхней части растаяла бы. В твердом океане тепло не циркулирует. Но поскольку лед плавает на поверхности, вода под ним может продолжать циркулировать, а лед на поверхности остается открытым и легко тает при повышении температуры.

Большие ледяные тела на суше называются ледниками. В Антарктиде находится большая часть льда в мире.

Изменение климата происходит постоянно. Когда очень холодно, это называют ледниковым периодом. Во время ледниковых периодов очень большие площади земли покрыты льдом, снегом и ледниками. Причины ледниковых периодов сложны или трудны для понимания. Глобальное потепление в настоящее время влияет на ресурсы льда Земли, и его причины также очень сложны.

Сухой лед в воде

Есть еще «сухой лед»; это замороженный углекислый газ.Сухой лед при контакте с обычным воздухом выделяет углекислый газ без запаха и цвета. Этот газ настолько холоден, что при смешивании с воздухом охлаждает водяной пар в воздухе до тумана, который выглядит как густой белый дым. Его часто используют в театре, чтобы создать имитацию тумана или дыма.

Викискладе есть медиафайлы, связанные с Ice .
.

Как образуется мерзлый грунт?

Рис. 1. В 1967 году «Грин Бэй Пэкерс» и «Даллас Ковбойз» с трудом смогли встать на ноги, когда они играли в чемпионат по футболу на замерзшей земле. (Изображение с высоким разрешением недоступно)
- Источник: Pro Football Hall of Fame

На что похожа земля, когда она замерзает? При каких условиях он замерзает и остается замороженным? Очень известный футбольный матч в канун Нового года помогает проиллюстрировать ответы.

31 декабря 1967 года «Грин Бэй Пэкерс» и «Даллас Ковбойз» соревновались за звание чемпиона Национальной футбольной лиги в Грин-Бей, штат Висконсин.Температура в тот день была низкой, до -25 ° по Цельсию (-13 ° по Фаренгейту). Игроки заметили, что футбольное поле под их ногами стало твердым, поэтому их очищенные ботинки не могли врезаться в обычно мягкую почву. Игроки поскользнулись и изо всех сил пытались удержаться на ногах. Почему? Земля замерзла. Спортсмены не понаслышке испытали мерзлую землю. Историческая игра стала известна как Ice Bowl (Рисунок 1).

Почему замерзает земля?

Что значит сказать, что земля замерзла? Это означает, что вода между камнями, почвой и галькой и даже внутри камней замерзла.Эта замороженная вода называется поровым льдом . Земля замерзает, когда вода в ней становится льдом, как это было во время Ледяной чаши.

Земля тает при таянии порового льда. Обратите внимание, что, говоря о таянии мерзлого грунта, ученые не используют слово «таять». Этот термин относится к твердому телу, превращающемуся в жидкость. Когда мерзлая почва оттаивает, она остается твердой.

Рис. 2. Этот гигантский айсберг плавает в океане около Антарктиды, потому что лед менее плотен, чем жидкая вода.
- Авторы и права: Роб Бауэр и Тед Скамбос, NSIDC

Как вода внутри земли превращается в лед?

Вода, как и все вещества, замерзает при определенной температуре. Температура замерзания воды составляет 0 градусов по Цельсию (32 градуса по Фаренгейту). Когда температура воды опускается до 0 градусов Цельсия и ниже, она начинает превращаться в лед. Когда он замерзает, он выделяет тепло в окружающую среду.

Однако в некоторых отношениях вода не похожа на другие типы материи.Такое же количество воды заполняет больше пространства, когда она превратилась в лед. Ученые используют слово «плотность», говоря, что жидкая вода более плотная, чем лед. Поскольку лед не такой плотный, как вода, он плавает. В этом можно убедиться, положив кубики льда в стакан с водой: они плавают. То же самое и с айсбергами, которые плавают в океане (рис. 2).

Какое отношение плотность воды имеет к мерзлому грунту?

Когда вода превращается в лед, она может расширяться с огромной силой.Лед, образующийся в почве, давит на землю, вызывая ее разбухание.

Люди, живущие в районах с холодным зимним сезоном, знают, что мерзлая земля может повредить дороги. Например, вода, превращающаяся в лед под дорогами, иногда создает морозное пучение . Расширяющийся лед толкает дорогу вверх и образует горку. Когда вода замерзает, а затем тает, это способствует образованию выбоин и углублений на проезжей части.

Иногда в очень холодных местах под почвой образуется слой чистого льда.Этот слой называется сегрегированный лед - он не смешивается с почвой (рис. 3). Сегрегированный лед может иметь толщину от нескольких метров (до 10 футов). Сегрегированный лед образуется, когда поры льда притягивают воду, которая замерзает и притягивает еще больше воды. Этот эффект называется криосакцией . Криосакция заставляет замороженный слой расти, а растущий слой еще больше расширяет почву. Криосакция может увеличить размер вечно мерзлого грунта на 50 процентов.

Рис. 3. Тонкие сероватые слои около колен человека на фотографии представляют собой сегрегированный лед.Выше льда слои осадка.
- Источник: Natural Resources Canada

Все ли подземные слои имеют одинаковую температуру?

Когда температура земли опускается ниже 0 ° по Цельсию (32 ° по Фаренгейту), она замерзает. Однако температура земли может отличаться от температуры воздуха над ней. Слои глубоко в земле могут быть холоднее или теплее, чем слои у поверхности земли.

Верхний слой почвы может реагировать на условия на поверхности, но нижние слои могут меняться не так быстро.В теплый летний день поверхность земли может поглощать тепло и становиться горячее воздуха. Но температура в метре (несколько футов) под землей может быть намного ниже, чем в воздухе. Зимой происходит обратное. Поверхность земли охлаждается, но слой глубоко под землей может оставаться теплее, чем поверхность. Верхний слой земли не позволяет теплу перемещаться между холодным воздухом и более глубокими слоями земли. В результате земля изолируется.

Земля - ​​не единственное, что изолирует себя от воздуха.Например, представьте себе озеро в жаркий летний день. Первые несколько футов озера будут теплыми. Но ближе ко дну озера вода будет намного прохладнее. Солнечное тепло в меньшей степени влияет на воду, находящуюся глубоко под поверхностью.

Этот слой температур называется температурным градиентом. Летний температурный градиент в холодном месте, таком как Фэрбенкс на Аляске, может выглядеть следующим образом: температура воздуха выше нуля, поверхность земли выше нуля, но более глубокие слои почвы постоянно замерзают.

Рис. 4. На этой диаграмме показано, как атмосфера Земли и земля отражает и поглощает энергию Солнца.
- Авторы и права: Центр данных НАСА по атмосферным наукам

Тип почвы в районе также влияет на то, как земля будет аккумулировать тепло. На рыхлых почвах, таких как песок, больше места для воды. В рыхлых почвах с крупными частицами легче образуется лед. Плотные почвы с мелкими частицами не имеют столько места для воды. Глина, например, замерзает не так легко, как песок.

Насколько глубоко может промерзать земля?

Глубина промерзания грунта во многом зависит от того, как долго воздух будет холодным. Чем дольше будет холодный период, тем глубже промерзнет земля. Но глубина мерзлого грунта ограничена, потому что Земля внутри теплая.

Большая часть тепла Земли исходит от Солнца (рис. 4). Земля сохраняет много солнечного тепла, а остальное отражает в воздух. Снег и лед светлые и отражают больше тепла. Океанская вода и голая земля отражают меньше тепла, а не поглощают его.Этот перенос тепла между землей и воздухом называется потоком поверхностной энергии.

Тепло также исходит изнутри Земли. Ядро Земли очень горячее, и его тепло движется к поверхности (рис. 5). Это движение тепла к поверхности называется геотермальным тепловым потоком. Геотермальный тепловой поток может предотвратить промерзание земли. Даже в очень холодных регионах земля может замерзнуть только до того, как геотермальный тепловой поток остановит ее.

Рисунок 5.Глубоко внутри Земля горячая. Мантия и жидкое внешнее ядро ​​- это расплавленная порода. Внутреннее ядро ​​твердое, но тоже горячее. Это тепло перемещается через слои Земли к поверхности.
- Источник: Ливерморская национальная лаборатория им. Лоуренса

Тепло от вулканов, рек, озер и других источников также может распространяться через землю. Это тепло сохраняет некоторые участки незамерзшими даже при низкой температуре поверхности.

В целом, более глубокая вечная мерзлота старше. Один исследователь обнаружил, что самая глубокая часть вечной мерзлоты под заливом Прудхо-Бэй на Аляске была заморожена более 500000 лет.Замерзшая земля под океаном называется

.

Смотрите также