ГЛАВА 11. ЛЕД В ОКЕАНАХ И МОРЯХ

Айсберг, Антарктида, Полярных, Синий, Льда, Море, Морской лед
Изображение 358611 с сайта Pixabay

§ 39. Развитие и разрушение морских льдов

При понижении температуры воздуха толщина льда увеличивается, причем нарастание морского льда происходит медленнее, чем пресного, вследствие осолонения воды подо льдом. Скорость нарастания толщины морского льда зависит главным образом от температуры воздуха, скорости ветра, начальной толщины льда, плотности и толщины снежного покрова на его поверхности.

Ледообразование

Обычно при спокойной погоде поверхность молодого льда гладкая, а нижняя — неровная. Молодые льды спокойного нарастания встречаются в закрытых бухтах, заливах и в области припая. В открытом море льды переслоенные, так как ледообразование сопровождается взламыванием, нагромождением льдин друг на друга, в результате образуются льды, состоящие из нескольких слоев, между которыми имеются прослойки из спрессовавшегося снега. Молодой лед толщиной 10-15 см (серый) эластичен и под действием волн свободно изгибается. Серо-белый молодик толщиной от 15 до 30 см представляет собой переходную стадию к белому льду. Он не наслаивается, как серый лед, а при сжатиях стороны, уменьшение объема с понижением температуры, с другой, — увеличение объема за счет дополнительного образования льда из рассола в солевых ячейках.

Удельная теплоемкость морского льда

Удельная теплоемкость морского льда также изменяется «аномально», в зависимости от изменений температуры в солевых ячейках, где может происходить таяние или образование льда с выделением или поглощением тепла. При относительно высоких температурах и значительной солености удельная теплоемкость морского льда достигает больших значений. У пресного льда она 0,50 кал/(г • град.), т. е. 2,1 • 10[3] Дж/(кг • К), у морского с соленостью 10‰ и температурой -10° С удельная теплоемкость 0,85 кал/(г • град.), или 3,56 • 103 Дж(кг • К), а при температуре -2°С она становится 10,83 кал/(г • град), т. е. 4,54 • 104 Дж/(кг • К). Таким образом, удельная теплоемкость морского льда растет с увеличением солености и температуры.     

Коэффициент теплопроводности льда различной плотности изменяется от 2,05 до 2,26 Вт/(м • К) (от 5,4 • 10-3 до 4,9X10-3 кал/сек. град. см).

Плотность морского льда

Плотность морского льда зависит от его температуры и солености, а также от количества пузырьков, включенных в лед. Плотность чистого пресного льда, лишенного пузырьков воздуха, при 0°С равна 0,9176; она незначительно повышается с понижением температуры, а у морского льда и с увеличением солености. В зависимости от солености и содержания пузырьков воздуха (т. е. пористости, выражаемой в процентах и характеризующей отношение объема пузырьков, включенных в лед, к общему объему льдины) плотность морского льда изменяется в пределах от 0,920 до 0,953 г • см-3. Наибольшее влияние на плотность, а также и прочность льда оказывает включение пузырьков воздуха, поэтому старые льды, где солевые ячейки, освободившиеся от рассола, заполнены пузырьками воздуха, имеют наименьшую плотность.

Механические свойства морского льда

Льды различаются и по механическим свойствам — твердости, упругости, прочности, эластичности. Твердость льда с понижением температуры возрастает, а с нею увеличивается и хрупкость. Мор­ской лед менее прочен, чем речной, но отличается большей упругостью и пластичностью. Исследования механических свойств ледяного покрова показывают, что прочность морского льда примерно на 25% ниже прочности речного льда. Для оценки прочности льда пользуются такими характеристиками, как предел и модуль упругости 1 разрушающее напряжение, коэффициент вязкости, коэффициент Пуассона и др. Все эти характеристики, полученные как в лабораторных, так и в природных условиях, приводятся в специальной литературе, в частности в «Океанологических таблицах».

1 Предел упругости — это величина напряжения, при котором лед перестает быть упругим и становится пластичным. Модуль упругости — коэффициент пропорциональности, численно равный напряжению, возникающему при относительной деформации тела, равной единице.

Источник: Общая гидрология, Гидрометеоиздат, Ленинград, 1973