Теплофизические свойства и температура замерзания водных растворов NaCl и CaCl2. При какой температуре замерзает вода Океаническая вода замерзает

Морская вода замерзает при температурах ниже нуля градусов. Чем больше соленость морской воды, тем ниже температура ее замерзания. Это можно видеть из следующей таблицы:

Соленость в °/ 00	Температура замерзания (в градусах)	Соленость в °/ 00	Температура замерзания (в градусах)
0 (пресная вода)	0	20	-1,1
2	-0,1	22	-1,2
4	-0,2	24	-1,3
6	-0,3	26	-1,4
8	-0,4	28	-1,5
10	-0,5	30	-1,6
12	-0,6	32	-1,7
14	-0,8	35	-1,9
16	-0,9	37	-2,0
18	-1,0	39	-2,1

Эта таблица показывает, что увеличение солености на 2 °/ 00 понижает температуру замерзания приблизительно на одну десятую градуса.

Для того чтобы начала замерзать вода с океанической соленостью 35 °/ 00 , ее нужно охладить ниже нуля почти на два градуса.

Выпадая на незамерзшую пресную речную воду, обычный снег с температурой таяния, равной нулю градусов, как правило, тает. Если же этот самый снег выпадает на незамерзшую морскую воду с температурой -1°, то он не тает.

Зная соленость воды, можно определить температуру замерзания любого моря, пользуясь приведенной выше таблицей.

Соленость воды Азовского моря зимой около 12 °/ 00 ; следовательно, вода начинает замерзать только при температуре 0°,6 ниже нуля.

В открытой части Белого моря соленость доходит до 25 °/ 00 . Значит, для замерзания вода должна охладиться ниже минус 1°,4.

Вода с соленостью 100 °/ 00 (такую соленость можно встретить в Сивашах, отделенных от Азовского моря Арабатской стрелкой) будет замерзать при температуре минус 6°,1, а в Кара-Богаз-Голе соленость больше 250 °/ 00 , и вода замерзает только тогда, когда ее температура опускается значительно ниже 10° мороза!

Когда соленая морская вода охлаждается до соответствующей температуры замерзания, в ней начинают появляться первичные ледяные кристаллы, имеющие форму очень тонких шестигранных призм, похожих на иглы.

Поэтому их обыкновенно называют ледяными иглами. Первичные ледяные кристаллы, образующиеся в соленой морской воде, не содержат соли, она остается в растворе, увеличивая его соленость. В этом легко убедиться. Собрав ледяные иглы сачком из очень тонкой марли или тюля, надо ополоснуть их пресной водой, чтобы смыть соленую воду, а затем растопить в другой посуде. Получится пресная вода.

Лед, как известно, легче воды, поэтому ледяные иглы всплывают. Их скопления на поверхности воды напоминают по внешнему виду пятна жира на остывшем супе. Эти скопления так и называются салом.

Если мороз усиливается и поверхность моря быстро теряет тепло, то сало начинает смерзаться и при тихой погоде возникает ровная, гладкая, прозрачная ледяная корка, которую поморы, жители нашего северного побережья, называют нилас. Он так чист и прозрачен, что в хижинах, сделанных из снега, его можно употреблять вместо стекла (конечно, если внутри такой хижины нет отопления). Если растопить нилас, то вода окажется соленой. Правда, соленость ее будет ниже, чем воды, из которой образовались ледяные иглы.

Отдельные ледяные иглы не содержат соли, а в образовавшемся из них морском льде появляется соль. Это происходит потому, что беспорядочно расположенные ледяные иглы, смерзаясь, захватывают мельчайшие капельки соленой морской воды. Таким образом, в морском льде соль распределяется неравномерно - отдельными включениями.

Соленость морского льда зависит от температуры, при которой он образовался. При небольшом морозе ледяные иглы смерзаются медленно и захватывают мало соленой воды. При сильном морозе ледяные иглы смерзаются гораздо быстрее и захватывают много соленой воды. В этом случае морской лед окажется более соленым.

Когда морской лед начинает таять, то из него прежде всего вытаивают соленые включения. Поэтому старый, многолетний полярный лед, несколько раз «перелетовавший», становится пресным. Полярные зимовщики используют для питьевой воды обычно снег, а когда его нет, то старый морской лед.

Если во время образования льда идет снег, то он, не растаивая, остается на поверхности морской воды, пропитывается ею и, смерзаясь, образует мутный, белесоватый, непрозрачный неровный лед - молодик. И нилас и молодик при ветре и волнении разламываются на куски, которые, сталкиваясь друг с другом, обивают углы и постепенно превращаются в круглые льдины - блинки. Когда волнение ослабевает, блинки смерзаются, образуя сплошной блинчатый лед.

У берегов, на отмелях, морская вода остывает скорее, поэтому лед появляется раньше, чем в открытом море. Обычно лед примерзает к берегам, это припай. Если морозы сопровождаются тихой погодой, припай быстро растет, достигая иногда ширины многих десятков километров. Но сильные ветры и волнения разламывают припай. Оторвавшиеся от него части уплывают по течению, уносятся ветром. Так возникают плавучие льды. В зависимости от размеров они носят различные названия.

Ледяным полем называются плавучие льды площадью более одной квадратной морской мили.

Обломками ледяного поля называют плавучие льды длиной больше одного кабельтова.

Крупнобитый лед короче одного кабельтова, но больше одной десятой кабельтова (18,5 м). Мелкобитый лед не превышает одной десятой кабельтова, а ледяная каша состоит из мелких кусков, кувыркающихся на волнах.

Течения и ветер могут прижать плавучие льдины к припаю или друг к другу. Давление ледяных полей друг на друга вызывает дробление плавучих льдов. При этом обычно создаются нагромождения мелкобитого льда.

Когда одиночная льдина становится на дыбы и в таком положении вмерзает в окружающий лед, она образует ропак. Ропаки, засыпанные снегом, плохо видны с самолета и при посадке могут быть причиной катастрофы.

Часто при давлении ледяных полей образуются ледяные валы - торосы. Иногда торосы достигают высоты в несколько десятков метров. Торосистый лед трудно проходим, особенно для собачьих упряжек. Он представляет собой серьезное препятствие даже для мощных ледоколов.

Обломок тороса, возвышающийся над поверхностью воды и легко уносимый ветром, называется несяком. Несяк, севший на мель, называют стамухой.

Вокруг Антарктиды и в Северном Ледовитом океане встречаются ледяные горы - айсберги. Это обычно обломки материкового льда.

В Антарктиде, как это недавно установили исследователи, айсберги образуются и в море, на материковой отмели. Над поверхностью воды видна лишь часть айсберга. Большая же его доля (около 7/8) находится под водой. Площадь подводной части айсберга всегда гораздо больше, чем надводная. Поэтому айсберги опасны для кораблей.

Теперь айсберги легко обнаруживаются вдали и в тумане посредством точных радиоприборов на корабле. Раньше же были случаи столкновений кораблей с айсбергами. Так погиб, например, в 1912 г. огромный океанский пассажирский пароход «Титаник».

КРУГОВОРОТ ВОДЫ В МИРОВОМ ОКЕАНЕ

В приполярных зонах вода, остывая, становится более плотной и опускается на дно. Оттуда она медленно сползает к экватору. Поэтому на всех широтах глубинные воды холодные. Даже у экватора придонные воды имеют температуру только 1-2° выше нуля.

Так как от экватора течения уносят теплую воду в умеренные широты, то на ее место из глубины очень медленно поднимается холодная вода. На поверхности она снова прогревается, уходит в приполярные зоны, где остывает, опускается на дно и по дну снова перемещается к экватору.

Таким образом, в океанах существует своеобразный круговорот воды: по поверхности вода движется от экватора в приполярные зоны и по дну океанов - из приполярных зон к экватору. Этот процесс перемешивания воды наряду с другими явлениями, о которых говорилось выше, создает единство Мирового океана.

Соли, растворенные в морской воде. В морокой воде растворено много различных солей, которые придают ей своеобразный горько-соленый вкус. Соленый вкус морской воды обусловливается главным образом раствором хлористого натрия (поваренной соли). Горький же вкус зависит от растворов солей магния (MgCl 2 , MgSO 4 ). 1 тыс. г (литр) океанической воды в среднем содержит 27,2 г хлористого натрия, 3,8 г хлористого магния, 1,7 г сернокислого магния. Далее идут сернокислый кальций (CaSO 4 ) 1,2 г, сернокислый калий (K 2 SO 4 ) 0,9 г и другие, содержание которых не превышает 0,1 г. Таким образом, на 1 тыс. г океанической воды приходится 35 г солей.

Как бы ни была разбавлена морская вода пресными водами, процентное соотношение солей, входящих в ее состав, остается строго постоянным.

Так:

Кроме того, в состав морской воды входит еще до 30 различных веществ, но количество их так мало, что все они вместе составляют не более 0,1%.

Вода океанов и морей, как уже говорилось, находится в непрерывном круговороте. Она испаряется, падает атмосферными осадками, проходит длинные пути подземными и наземными водами и снова возвращается в океан. Проходя эти длинные пути, вода растворяет много различных веществ и приносит их в Мировой океан. Таким образом, Мировой океан является как бы местом накопления тех растворимых веществ, которые все время приносятся туда реками и речками. Однако, если сравнить химический состав растворов, содержащихся в морской и пресной воде, то мы заметим большую разницу.

В морской воде преобладают хлористые соли, а в речной, наоборот, их очень мало. В речной воде очень много углекислых солей (углекислого кальция), тогда как в морской воде их очень мало. Последнее объясняется тем, что углекислый кальций, кремний и другие вещества в морях в огромном количестве расходуются животными и растительными организмами на создание всякого рода скелетных образований, раковин, коралловых построек и т. д. После смерти этих организмов их скелеты и раковины падают на дно, образуя там огромные толщи отложений. Вообще следует отметить, что соотношение солей в морской воде все время регулируется органической жизнью моря.

Соленость. На 1 л ( 1 тыс. г) морокой воды, как уже говорилось, всреднем приходится около 35 г солей. Иначе говоря: на 1 тыс. весовых частей морокой воды приходится 35 весовых частей солей. Число 35 в данном случае обозначает соленость морской воды, выраженную в тысячных долях. Символически соленость обозначается так: S =35°/оо, т. е. соленость (S ) = 35 промилле.

Вода океанов, взятая вдали от берегов, имеет обычно соленость (S )=35°/ oo . Вода же прибрежных частей, опресненная реками, имеет соленость 34-33 и даже 32%о. В поясах пассатных ветров, где дожди падают редко, а испарение большое, соленость повышается до 36 и даже 37%о.

В Северном Ледовитом океане, наоборот, в связи с малой испаряемостью соленость на поверхности понижается до 34%о. Пониженная соленость наблюдается также в экваториальном поясе, где выпадает очень много осадков (рис.157).

На глубине свыше 1000-1500 м соленость во всех океанах 35% 0 .

Несколько иначе обстоит дело с морями. Краевые моря, соединенные с океанами широким проливом или большим количеством проливов, имеют довольно высокую соленость. Так, например, в Японском море она выражается в ЗЗ 0 / 00 в Охотском - 32°/оо. Отдаленные от океанов внутриматериковые моря, в которые вливается много больших рек, имеют слабую соленость. Так, например, соленость Черного моря 14-19°/ О о, Балтийского 8-12% 0 , а в северной части Ботнического залива даже 3°/ 00 . Наоборот, моря, окруженные областями с сухим климатом, имеют повышенную соленость. Так, Средиземное море имеет соленость 38-39°/оо, а Красное море, окруженное пустынями, имеет соленость около 41% 0 .

Изучение солености имеет большое значение как в науке, так и в практической жизни. Точное знание солености дает возможность определять течения и вообще движение водных масс как в горизонтальном, так и вертикальном направлении. Большое значение соленость и удельный вес морских вод имеет в оборонном деле. Плавание подводных лодок, глубина и скорость погружения, минирование вод, торпедирование неприятельских судов и пр. требуют точных знаний о солености и течениях в том или другом участке моря.

Цвет. Чистое оконное стекло нам кажется совершенно прозрачным. Но если положить два-три десятка чистых прозрачных стекол в стопку, то окажется, что стопка стекол стала полупрозрачной и с трудом пропускает голубой или слегка зеленоватый свет. Значит, чистое прозрачное стекло все же не вполне прозрачно и не бесцветно.

Приблизительно то же приходится, сказать и о воде. Чистая дистиллированная вода кажется бесцветной и совершенно прозрачной. Однако это наблюдается только в том случае, если слой воды сравнительно тонок. В более толстом слое вода кажется голубоватой. Этот голубоватый цвет легко заметить в белой ванне, наполненной чистой прозрачной водой.

Для точного определения цвета чистой воды брали стеклянную трубку в 5 м длины и, наполнив ее дистиллированной водой, закрывали оба конца трубки плоскими стеклами. Трубку помещали в светонепроницаемый футляр. Установив один конец трубки в окно, смотрели в другой конец на свет. Оказалось, что чистая дистиллированная вода имеет замечательный нежный и чистый голубой цвет. Это значит, что вода поглощает красные и желтые лучи спектра и хорошо пропускает голубые.

Зная, что чистая вода имеет голубой цвет, мы легко поймем, почему чистая вода озер, морей и океанов имеет преобладающий голубой цвет. Всякая же примесь к воде изменяет окраску. Так, например, если к чистой воде прибавить тончайший порошок желтого или красноватого цвета, то вода приобретает зеленоватый оттенок и т. д. Последнее хорошо видно на море у берегов после сильных прибоев: взмученная вода у берегов приобретает зеленоватую окраску.

Соли, растворенные в морской воде, на цвет воды не влияют, в силу чего вода морей имеет преобладающую голубую окраску. Однако примеси взвешенных частичек ила сразу же придают воде тот или другой оттенок. Так, например, р. Хуанхэ (Желтая), протекающая через лессовые области Китая, окрашивает морскую воду в желтоватый цвет (Желтое море). Примесь илистых частиц, приносимых реками, придает воде Белого моря зеленоватый цвет, а водам Балтийского моря - мутно-зеленый оттенок.

Прозрачность. Примеси различных веществ не только меняют цвет, но также изменяют и степень прозрачности воды. Каждому известно, что мутные воды наименее прозрачны, а чистая вода отличается наибольшей прозрачностью. В науке и в практической жизни (особенно в оборонном деле) изучение цвета и прозрачности воды имеет большое значение. Для исследования степени прозрачности воды употребляется очень простой прибор - диск Секки. Он состоит из цинкового диска, имеющего 30 см в диаметре, окрашенного в белый цвет. Диск наподобие чашки обычных весов привешивается к шнуру и медленно погружается в воду. При этом сверху следят, на какой глубине белый диск перестает быть видимым. Эта глубина определяет степень прозрачности воды в бассейне. Так, например, в Белом море диск становится невидимым на глубине 6-8 м, в Балтийском 11 -13 м, в Черном 28 м. Наибольшей прозрачностью отличаются воды Средиземного моря - до 50-60 м. Большой прозрачностью отличаются также воды Тихого океана (59 м) и особенно Саргассова моря (66 м).

При определении прозрачности обычно определяют и цвет. Белый диск по мере погружения меняет цвет. В одних бассейнах диск на некоторой глубине принимает голубой цвет, в других зеленый и т. д.

Для точности обозначения наблюдаемого цвета употребляется шкала, состоящая из ряда трубочек, наполненных растворами различных оттенков от голубого до желтого цвета.

Свечение моря. В ночное время нередко наблюдается свечение морской воды. Последнее происходит не от самой воды, а от некоторых организмов, обитающих в морской воде, способных испускать свет. К числу таких организмов относятся: светящиеся бактерии, одноклеточные (особенно ночесветка, которые в большом количестве появляются в конце лета), некоторые медузы и др.

Температура морской воды. Вода - самое теплоемкое тело на Земле. Чтобы нагреть 1 см 3 воды на 1 0 , нужно затратить тепла столько же, сколько потребуется его на нагревание 5 см 3 на тот же 1° гранита или 3134 см 3 воздуха. Это значит, что теплоемкость воды в пять раз больше теплоемкости гранита и в 3 тыс. с лишним раз более теплоемкости воздуха.

Поверхность океанов и морей составляет более 2 / 3 поверхности земного шара. Стало быть, более 2 / 3 солнечной энергии, поглощаемой поверхностью земного шара, приходится на Мировой океан. Часть этого тепла расходуется на испарение, часть на нагревание воздуха над морем, часть, отражаясь, излучается в небесное пространство и часть идет на нагревание самой водной поверхности. В итоге, по приблизительным подсчетам, из всего количества солнечного тепла, падающего на единицу поверхности водного бассейна, в тропическом поясе на нагревание уходит 60%, в умеренных около 30% и в холодных до 10%.

Роль этого тепла в жизни атмосферы и жизни материковых вод нами уже отмечалось. Говорилось также и о том, что суточные и годовые колебания температуры водной поверхности совершенно иные по сравнению

с сушей. Напомним только, что суточная амплитуда поверхности океана в тропическом поясе выражается в 0,5-1°, в умеренном поясе около 0°,4 и холодном около 0°,1. Что же касается годовой амплитуды, то она также очень невелика: в жарком поясе 2-3°, в умеренном от 5 до 10° и холодном 1-2°. Отметив эти особенности в нагревании водной поверхности, перейдем теперь к температурам океанов и морей.

Измерение температур морей и океанов. Измерение температуры поверхностных слоев не представляет никаких трудностей. Берут ведро воды, опускают в ведро термометр, который и покажет температуру. Что же касается более глубоких слоев воды и в особенности измерения температуры на глубинах, то здесь приходится применять термометры совершенно особого устройства, называемые глубинными термометрами (рис. 158).

Глубинный термометр прежде всего должен противостоять силе того огромного давления, которое существует на глубинах. Это достигается, во-первых, тем, что термометр заключается в трубку из толстого стекла, а потом в медную гильзу таким образом, чтобы вода касалась толстостенной стеклянной трубки термометра только около ртутного шарика. Кроме того, глубинный термометр должен фиксировать ту температуру, которая отмечена им на глубине. Последнее достигается тем, что в нужный момент, по данному сверху сигналу, термометр быстро поворачивается верхом вниз. При этом столбик ртути в термометре разрывается, что и позволяет фиксировать показание термометра.

Температура поверхности океанов и морей. Кораб ли, которые плавают по различным морям и океанам, ежедневно, вместе с определением географических координат, определяют и температуру воды на поверхности моря. На основании подобных многочисленных наблюдений составляются карты средних месячных и годовых температур поверхности Мирового океана и наносятся соответствующие изотермы (рис. 159). По картам изотерм видно, что температура поверхности океанов в жарком поясе повышается к западу, а в умеренном к востоку. Последнее зависит, как мы увидим дальше, от морских течений, которые в тропическом поясе направляются преимущественно на запад, а в умеренном отклоняются к востоку.

Сравнивая те же средние годовые температуры воздуха над сушей и над океанами, мы видим, что в жарком поясе средняя годовая температура на суше несколько выше, чем над морем. В умеренном и холодном поясах, наоборот, температура над морем значительно выше, чем над сушей. Это умеряющее и согревающее влияние моря мы в свое время уже отмечали.

Температуры на глубинах. Непосредственные измерения показали, что суточные колебания, правда, очень ничтожные, можно заметить до глубины 25-30 м, годовые же до 200-300 м, а в некоторых случаях даже до 350 м. Глубже 300-350 м температура остается неизменной во все времена года. Иначе говоря, на глубине 300-350 м мы имеем слой постоянной температуры. Однако с глубиной температура продолжает постепенно понижаться (на каждые 1 тыс. м глубины приблизительно на 1-2°), и на глубине 3-4 тыс. м она доходит до 2° и даже до - 1°. Это

постепенное понижение температуры с глубиной объясняется тем, что холодная вода, имея большую плотность, погружается вниз, а теплая вода, как более легкая, сосредоточивается в верхних слоях. В отличие от пресной воды морская вода приобретает наибольшую плотность не при 4° С, а при 2° и ниже, что опять-таки зависит от степени ее солености. Низкая температура глубин всех океанов объясняется влиянием полярных морей и океанов. Там вода, охлаждаясь до - 1 и - 2°, опускается и медленно растекается по дну всех океанов. Происходит, правда, очень медленное, но постоянное движение воды в придонных частях от полюсов к экватору и в верхних частях от экватора к полюсам (рис. 160). Наличие подобного движения делает понятным, почему придонные температуры южных частей океанов ниже тех же придонных температур северных частей океанов. Подводный порог (Томсона) в Атлантическом океане преграждает путь придонным холодным водам Северного Ледовитого океана, в силу чего в северной части Атлантического океана придонная температура 3°,5 и 4°, а за порогом Томсона, в Северном Ледовитом океане, она сразу же падает до -1°,2.

Отсутствие подобных порогов в южной части Атлантического океана приводит к обратным результатам. Там уже с 50° ю. ш. придонная температура ниже 0°.

Еще резче отделена северная часть Тихого океана от Северного Ледовитого океана, что приводит к понижению температур к югу.

Замерзание морской воды. Процесс замерзания морской воды протекает значительно сложнее по сравнению с пресной. Пресная вода при обычных условиях замерзает при 0°, а морская - при более низких температурах. Температура замерзания морской воды зависит прежде всего от степени ее солености, что хорошо можно видеть из приведенной таблицы:

Пресная вода наибольшую плотность имеет при 4°С. Что же касается морской воды, то она наибольшей плотности достигает при более низких температурах, опять-таки в зависимости от степени солености. Так, например:

Вода пресноводных бассейнов при охлаждении с поверхности становится более тяжелой и погружается вниз, а на ее место из глубины поднимается более легкая теплая вода. Это своеобразное движение (называемое конвекцией) постепенно захватывает все большие и большие толщи воды. Когда же, наконец, вся масса воды охлаждается до 4°С, т. е. достигнет своей максимальной плотности, конвекция прекращается, потому что вода на поверхности бассейна, охлаждаясь далее, становится легче. При создавшихся условиях поверхностный слой дальше охлаждается очень быстро и скоро замерзает. В морской воде конвекция не прекращается, потому что плотность воды с понижением температуры все время возрастает. Кроме того, при замерзании морской воды кристаллики льда образуются из чистой (пресной) воды, причем соль выделяется и повышает соленость незамерзшей воды. С повышением же солености температура замерзания и температура наибольшей плотности, как это видно из приведенных выше таблиц, значительно понижается. Все это вместе взятое сильно замедляет процесс замерзания. Таким образом, для замерзания морской воды требуются более низкие температуры и большая продолжительность времени. Обильное выпадение снега (опресняющего поверхность морской воды) ускоряет замерзание. Волнение, наоборот, замедляет замерзание.

При замерзании пресных вод мы различали три момента: образование сала, образование блинчатого льда и, наконец, полное замерзание всей поверхности. Приблизительно так же протекает и замерзание моря. Кристаллы в морской воде образуются более крупные и срастаются более крупными комками и льдинками, которые почти сплошь покрывают море. Последнее придает морю своеобразный матовый оттенок. Этот начальный период замерзания моря известен у моряков под названием ледяного сала.

Далее льдины увеличиваются в размерах, трутся друг о друга и принимают вид больших плавающих тарелок более или менее округлой формы. Этот своеобразный, пока еще не сплошной подвижный ледяной покров называют блинчатым льдом.

Если погода стоит тихая и волнение на море слабое, то отдельные «блины» смерзаются, в результате чего образуется сплошной ледяной покров, толщина которого постепенно увеличивается. Сильное волнение обычно разбивает ледяной покров на огромные плоские ледяные куски, которые называются ледяными полями. Ледяные поля под влиянием ветров надвигаются друг на друга, взламываются по краям, нагромождая груды и валы обломков, известных под названием ледяных торосов (рис. 161).

Высота торосов над поверхностью ледяного поля обыкновенно не превышает 5 м, но в отдельных случаях доходит до 9 м. Эта подводная масса льда удерживается большим скоплением льда под торосом. Толщина ледяных масс под торосом обычно превосходит высоту тороса в два-три раза, так что общая толщина тороса доходит до 15-20 м.

Торосистые льды легко застревают на мелях и образуют у берегов скопления подвижных льдов, известных под названием берегового припая. Наибольших размеров береговой припай достигает у восточных берегов Таймыра и особенно у Новосибирских островов и о. Врангеля (300-400 км ширины). Отдельно сидящие на мелях торосы называют стамухами.

Ледяные поля, находящиеся в пределах Северного Ледовитого океана, не успевают растаивать в течение короткого и прохладного лета. В следующую зиму толщина льда увеличивается. Получается более толстый двухлетний лед. Утолщение льда продолжается и в следующие годы. В результате образуется толстый и очень крепкий лед до 5 и более метров. Большие скопления движущегося многолетнего льда известны под названием полярного пака. Полярный пак занимает большую часть поверхности Северного Ледовитого океана.

Мы уже говорили о том, что ледяные поля Северного Ледовитого океана за лето не могут растаять. Если бы в Северный Ледовитый океан не вливались теплые воды Атлантического океана (течение Гольфстрим) и холодное Гренландское течение не выносило полярные льды в Атлантический океан, то весь Северный Ледовитый океан превратился бы в сплошную ледяную пустыню. Очень возможно, что отсутствие прохода между Атлантическим и Северным Ледовитым океанами и было одной из

главнейших причин тех ледниковых периодов, которые пережила Евразия и Северная Америка в четвертичное время. Влияние течений на замерзание Мирового океана хорошо видно на приложенной климатической карте.

Айсберги. Материк Антарктида, о. Гренландия и многие другие острова Северного Ледовитого океана, как мы уже знаем, имеют мощные толщи материкового льда. Материковые льды, сползая в море, дают начало многочисленным плавающим горам, или айсбергам. По приблизительным подсчетам в одно только Баффиново море с западных берегов Гренландии ежегодно поступает более 7 тыс. айсбергов.

Удельный вес льда около 0,9, в то время как удельный вес морской воды немного более 1,0. При данных условиях ледяные горы оказываются погруженными в воду на 6 / 7 своего объема. Таким образом, над водой поднимается всего 1 / 5 - 1 / 7 часть льдины.

Насколько велики могут быть плавающие ледяные горы Антарктиды, можно видеть из следующих примеров. Материковые льды Антарктики сползают огромными массами, образуя ледяные стены, поднимающиеся над уровнем моря на 30-40 и более метров. Ледяная стена «Великого барьера» (рис. 162), отвесно падающая в море, тянется на протяжении 750 км. Над водой она поднимается на 30-40, а местами на 70 м. Средняя толщина льда здесь не менее 180-200 м. Понятно, что обломки такого ледника могут достигать огромных размеров и имеют столообразную форму. В 1854 г. в южной части Атлантического океана ряд кораблей в своих судовых журналах отметил встречу с ледяной горой, длина которой была более 100 км, а высота над водой 90 м. В 1911 г. к югу от Австралии была встречена ледяная гора 64 км длины. Ледяные горы меньшего размера встречаются значительно чаще. Так, например, наша экспедиция под начальством Беллинсгаузена в 1819 г. встретила у берегов Антарктиды до 250 ледяных гор. Иногда судам приходится идти среди ледяных гор на протяжении 400-500 км.

Айсберги выносятся течениями иногда очень далеко за пределы полярного круга. Так плавающие ледяные горы у берегов Северной Америки заходят значительно южнее о. Ньюфаундленд и создают большую угрозу кораблям. В южной части океана айсберги заходят еще дальше. В отдельных случаях они достигали 30 и даже 25° ю. ш., т. е. почти пределов тропического пояса.

— Источник—

Половинкин, А.А. Основы общего землеведения/ А.А. Половинкин.- М.: Государственное учебно-педагогическое издательство министерства просвещения РСФСР, 1958.- 482 с.

Post Views: 981

Опыты со льдом для детей — это всегда интересно. Проводя опыты вместе с Владом, я даже сделала несколько открытий для себя.

Сегодня найдем ответы на следующие вопросы:

как ведет себя вода при замораживании?
что будет, если заморозить соленую воду?
шуба согреет лед?
и некоторые другие...

Замораживание воды

Вода при замерзании расширяется. На фотографии стаканчик с замороженной водой. Видно, что лед поднялся бугорком. Вода замерзает не равномерно. Вначале лед появляется у стенок стакана, постепенно заполняя весь сосуд. В воде молекулы движутся хаотично, поэтому она принимает форму сосуда, в который налита. Лед же имеет четкую кристаллическую структуру, при этом расстояния между молекулами льда больше, чем между молекулами воды, поэтому лед занимает больше места, чем вода, то есть расширяется.

Соленая вода замерзает?

Чем более соленая вода, тем ниже температура замерзания. Для эксперимента мы взяли два стаканчика — в одном пресная вода (помечен буквой В), в другом очень соленая вода (помечен буквами В+С).

Простояв в морозилке всю ночь, соленая вода так и не замерзла, но в стаканчике образовались кристаллы льда. Пресная вода превратилась в лед. Пока я манипулировала со стаканчиками и растворами соли , Владик сотворил свой незапланированный эксперимент.

Налил в кружку воду, растительное масло и незаметно поставил в морозилку. На следующий день я обнаружила кружку со льдом и плавающим помутневшим маслом. Делаем вывод, что разные жидкости имеют различную температуру замерзания.

Соленая вода в морозилке не замерзла, а что будет, если посыпать лед солью? Проверим.

Опыт со льдом и солью

Возьмем два кубика льда. Один из них посыплем солью, а второй оставим для сравнения. Соль разъедает лед, проделывая канавки и ходы в ледяном кубике. Как и ожидалось, кубик льда, посыпанный солью, растаял гораздо быстрее. Именно поэтому дворники зимой посыпают дорожки солью. Если посыпать солью лед, можно не только наблюдать за таянием, но и немного порисовать!

Мы заморозили большую ледышку и посыпали ее солью, взяли кисточки и акварельные краски и стали творить красоту Старший сын наносил на лед краску кистью, а младший руками.

Наше опытное творчество объединяет всю семью, вот и Макарушкина ручка попала в объектив фотоаппарата!

Макар и Влад очень любят все замораживать . Иногда в морозилке находятся совершенно неожиданные предметы.

Этот опыт я мечтала сделать еще с детства, но у мамы не было шубы, а мне нужна была именно шуба и никаких заменителей! Любимый купил мне шубу, и теперь представляю вашему вниманию этот чудо-опыт. В начале я не представляла, как можно решиться на то, что бы завернуть мороженое в шубу, даже если очень хочется поэкспериментировать. А если опыт не удастся, как ее потом отстирывать. Эх, была ни была!..

Мороженое положила в пакетики:) Завернула шубой и стала ждать. Ура, все замечательно! Шуба цела, и мороженое растаяло гораздо меньше, чем контрольный образец, стоявший рядом без шубы.

Как же здорово быть взрослой, иметь шубу и делать какие угодно детские опыты!

Дети любят красить и украшать. А цветной лед доставляет массу положительных эмоций и позволяет развивать творчество у малышей. Опыты не просто яркие, познавательные, но и полезные. Рецепты еще большего количества ярких экспериментов для детей дарю вам сейчас. Скачивайте полезный сборник опытов для вашей домашней лаборатории — “Опыты с водой ”. Пишите в комментариях ваши отзывы об опытах и пожелания: какие опыты вы бы хотели увидеть на страницах нашего сайта. Наука — это ведь весело.

Ваша Галина Кузьмина

Если вы заметили, то в море вода замерзает при температуре значительно ниже нуля градусов. Почему так происходит? Все зависит от концентрации в ней соли. Чем ее больше, тем ниже температура замерзания. В среднем, увеличение солености воды на два промилле понижает температуру ее замерзания на одну десятую градуса. Вот и посудите сами, какой должна быть температура окружающего воздуха, чтобы на поверхности моря, с соленостью воды 35 промилле, образовался тонкий слой льда. Как минимум, должно быть два градуса мороза.

То же Азовское море, с соленостью воды 12 промилле, замерзает при температуре минус 0,6 градуса. При этом примыкающий к нему Сиваш остается незамерзшим. Все дело в том, что соленость его воды составляет 100 промилле, а значит, для образования здесь льда необходимо не менее шести градусов мороза. Чтобы льдом покрылась поверхность Белого моря, где уровень солености воды достигает 25 промилле, нужно чтобы температура понизилась до минус 1,4 градуса.

Самое удивительное в том, что в охлажденной до минус одного градуса морской воде, снег не таит. Он просто продолжает в ней плавать, до тех пор, пока не превратится в кусок льда. Но попадая в охлажденную пресную воду, он тут же таит.

Процесс замерзания морской воды имеет свои особенности. Вначале начинают формироваться первичные ледяные кристаллы, которые невероятно похожи на тоненькие прозрачные иглы. Соль в них отсутствует. Она выдавливается из кристаллов и остается в воде. Если собрать такие иголки, и растопить в какой — нибудь посуде, то мы получим пресную воду.

Каша из ледяных иголок, внешне похожая на огромное жирное пятно, плавает на поверхности моря. Отсюда и ее оригинальное название – сало. При дальнейшем понижении температуры сало смерзается, образуя гладкую и прозрачную ледяную корку, которая носит название нилас. В отличие от сала, нилас содержит соль. Она появляется в нем в процессе смерзания сала и захватывания иголками, капелек морской воды. Это довольно хаотичный процесс. Именно поэтому соль в морском льде распределяется неравномерно, как правило, в виде отдельных вкраплений.

Ученые выяснили, что количество соли в морском льде зависит от температуры окружающего воздуха, которая имела место в момент его образования. При небольшом морозе скорость образования ниласа низкая, иглы захватывают мало морской воды, отсюда и соленость льда невысокая. При большом морозе ситуация прямо противоположная.

При таянии морского льда из него, в первую очередь, выходит соль. В результате, он постепенно становится пресным.

Юным натуралистам всегда не дают покоя простые, казалось бы, вопросы. Вот при какой температуре обычно замерзает морская вода? Все знают, что нуля градусов недостаточно для превращения морской поверхности в хороший каток. Но при достижении какой температуры это происходит?

Из чего состоит морская вода?

Чем содержимое морей отличается от пресной воды? Разница не столь велика, но все же:

Гораздо больше солей.
Преобладают соли магния и натрия.
Незначительно отличается плотность, в пределах нескольких процентов.
На глубине может образовываться сероводород.

Основным компонентом морской воды, как бы предсказуемо это не звучало, является вода. Но в отличие от воды рек и озёр, в ней содержится большое количество хлоридов натрия и магния .

Солёность оценивается в 3.5 промилле, но чтобы было более понятно - в 3.5 тысячных процента от общего состава.

И даже эта, не самая внушительная цифра, обеспечивает воде не только специфический вкус, но и делает её непригодной для питья. Абсолютных противопоказаний нет, морская вода не является ядом или токсическим веществом и от пары глотков ничего страшного не случится. О последствиях можно будет говорить, если человек хотя бы на протяжении дня Также в состав морской воды входят:

Фтор.
Бром.
Кальций.
Калий.
Хлор.
Сульфаты.
Золото.

Правда, в процентном соотношении всех этих элементов намного меньше, чем солей.

Почему нельзя пить морскую воду?

Мы уже вскользь коснулись этой темы, давайте рассмотрим её чуть подробней. Вместе с морской водой в организм поступают два иона - магния и натрия.

Натрий	Магний
Участвует в поддержании водно-солевого баланса, один из основных ионов наряду с калием.	Основное воздействие идёт на центральную нервную систему.
При увеличении количества Na в крови происходит выход жидкости из клеток.	Очень медленно выводится из организма.
Нарушаются все биологические и биохимические процессы.	Переизбыток в организме приводит к поносу, усугубляющему дегидратацию.
Почки человека не способны справиться с таким количеством соли в организме.	Возможно развитие нервных расстройств, неадекватное состояние.

Нельзя сказать, что человеку не нужны все эти вещества, но потребности всегда укладываются в определённые рамки. Выпив несколько литров такой воды, вы уйдёте слишком далеко за их пределы.

Впрочем, на сегодняшний день острая необходимость в употреблении морской воды может возникнуть разве что у жертв кораблекрушений.

От чего зависит соленость морской воды?

Увидев чуть выше цифру 3.5 промилле , вы могли подумать, что это константа для любой морской воды на нашей планете. Но всё не так просто, солёность зависит от региона. Так уж вышло, что чем севернее расположен регион, тем больше это значение.

Юг же наоборот может похвастаться не такими уж солёными морями и океанами. Конечно же, во всех правилах есть свои исключения. Уровень содержания солей в морях обычно чуть ниже, чем в океанах.

С чем вообще может быть связано географическое деление? Неизвестно, исследователи принимают его как данность, есть и всё. Возможно, ответ следует искать в более ранних периодах развития нашей планеты. Не в те времена, когда зарождалась жизнь - значительно раньше.

Нам уже известно, что солёность воды зависит от наличия в ней:

Хлоридов магния.
Хлоридов натрия.
Прочих солей.

Возможно, в некоторых участках земной коры залежи этих веществ были несколько больше, чем в соседних регионах. С другой стороны, никто не отменял морские течения, рано или поздно общий уровень должен был уровняться.

Так что, скорее всего, небольшая разница связана с климатическими особенностями нашей планеты. Не самое безосновательное мнение, если вспомнить о морозах и учесть что именно вода с большим содержанием соли замерзает медленней.

Опреснение морской воды.

Касательно опреснения каждый слышал хоть немного, некоторые сейчас даже фильм «Водный мир» вспомнят. Насколько это реально, поставить в каждый дом по одному такому портативному опреснителю и навсегда забыть для человечества о проблеме питьевой воды? Всё ещё фантастика, а не наступившая реальность.

Всё дело в затраченной энергии, ведь для эффективной работы необходимы огромные мощности, никак не меньше атомного реактора. По такому принципу работает опреснительный завод в Казахстане. Идею подавали и в Крыму, вот только мощности севастопольского реактора не хватило для таких объёмов.

Полвека назад, до многочисленных ядерных катастроф, ещё можно было предположить, что мирный атом войдёт в каждый дом. Даже лозунг такой был. Но уже сейчас понятно, что никакого использования ядерных микро-реакторов:

В бытовой технике.
На промышленных предприятиях.
В конструкциях автомобилей и самолётов.
Да и вообще в городской черте.

В ближайшее столетие не предвидится. Наука может сделать очередной скачок и удивить нас, но пока это всё лишь фантазии и надежды беспечных романтиков.

При какой температуре может замерзнуть морская вода?

А вот на главный вопрос ответа пока не было. Уже узнали, что соль замедляет замерзание воды, выходит море покроется коркой льда не при нуле, а при минусовой температуре. Но насколько должны уйти в минус показатели термометров, чтобы выйдя из своих домов, жители прибрежных районов не услышали привычный шум прибоя?

Для определения этого значения есть специальная формула, сложная и понятная только для специалистов. Зависит она от основного показателя - уровня солёности . Но раз у нас есть среднее значение по этому показателю, можем ли мы и среднюю температуру замерзания найти? Да, конечно.

Если у вас нет необходимости высчитывать всё до сотой, для конкретно взятого региона, запомните температуру в -1.91 градус .

Может показаться, что разница не так уж велика, всего два градуса. Но во время сезонных колебаний температуры это может сыграть огромную роль там, где термометр падает не ниже 0. Было бы всего на 2 градуса прохладнее, обитатели той же Африки или Южной Америки смогли бы увидеть лёд у берега, а так - увы. Впрочем, не думаем, что они сильно огорчаются от такой потери.

Несколько слов о мировом океане.

А как обстоит дело с океанами, запасами пресной воды, уровнем загрязнённости? Попробуем выяснить:

Океаны всё ещё стоят на месте, ничего с ними не случилось. В последние десятилетия наблюдают подъём уровня воды. Возможно это цикличное явление, а может действительно ледники тают.
Пресной воды тоже более чем хватает, панику насчёт этого поднимать рановато. Если случится очередной всемирный конфликт, на этот раз с применением ядерного оружия, может и будем как в «Безумном Максе» молиться на спасительную влагу.
Последний пункт очень любят защитники природы. И спонсирования добиться не так уж сложно, конкуренты всегда оплатят чёрный пиар, особенно когда речь идёт о нефтедобывающих компаниях. А ведь именно они наносят основной урон водам морей и океанов. Контролировать добычу нефти и внештатные ситуации не всегда представляется возможным, а последствия каждый раз катастрофичны.

Но у мирового океана есть одно преимущество над человечеством. Он постоянно обновляется, а его реальные возможности по самоочищению оценить очень сложно. Скорее всего он сможет пережить человеческую цивилизацию и увидит её закат во вполне приемлемом состоянии. Ну а дальше у воды будут миллиарды лет на то, чтобы очиститься от всех «подарочков».

Даже сложно представить, кому надо знать, при какой температуре замерзает морская вода. Общеобразовательный факт, но кому он действительно пригодится на практике - это вопрос.