Vrste morskog leda. Morski led. Svojstva i klasifikacija morskog leda. Raspodjela morskog leda

Dom

3.2. SEA ICE

Sva naša mora, osim rijetkih izuzetaka, zimi su prekrivena ledom različite debljine. S tim u vezi, plovidba u jednom dijelu mora postaje otežana u hladnoj polovini godine, dok u drugom staje i može se obavljati samo uz pomoć ledolomaca. Dakle, smrzavanje mora remeti normalan rad flote i luka. Stoga je za kvalitetniji rad flote, luka i priobalnih objekata potrebno određeno poznavanje fizičkih svojstava morskog leda.

Morska voda, za razliku od slatke vode, nema određenu tačku smrzavanja. Temperatura na kojoj se počinju formirati ledeni kristali (ledene iglice) ovisi o salinitetu morske vode S. Eksperimentalno je utvrđeno da se temperatura smrzavanja morske vode može odrediti (izračunati) pomoću formule: t 3 = -0,0545S. Pri salinitetu od 24,7%, tačka smrzavanja je jednaka temperaturi najveće gustine morske vode (-1,33°C). Ova okolnost (svojstvo morske vode) omogućila je podjelu morske vode u dvije grupe prema stupnju saliniteta. Voda sa salinitetom manjim od 24,7% naziva se bočata i kada se ohladi prvo dostiže temperaturu najveće gustine, a zatim se smrzava, tj. ponaša se kao slatka voda, koja ima temperaturu najveće gustine od 4°C. Voda sa salinitetom većim od 24,7°/00 naziva se morska voda.

Kako nastaje led u morskoj vodi sa salinitetom od 35°/00 i tačkom smrzavanja od -1,91° C? Nakon što se površinski sloj vode ohladi na gore navedenu temperaturu, njegova gustina će se povećati i voda će potonuti, a toplija voda iz donjeg sloja će se podići. Miješanje će se nastaviti sve dok temperatura cjelokupne vode u gornjem aktivnom sloju ne padne na -1,91°C Zatim, nakon nekog prehlađenja vode ispod tačke smrzavanja, na njoj počinju da se pojavljuju ledeni kristali (ledene iglice). površine.

Formiraju se ledene iglice ne samo na površini mora, već u cijeloj debljini mješovitog sloja. Postepeno, ledene iglice se zajedno smrzavaju, formirajući ledene mrlje na površini mora koje po izgledu podsjećaju na smrznutu vodu. salo. Po boji se ne razlikuje mnogo od vode.

Kada snijeg padne na površinu mora, proces stvaranja leda se ubrzava, jer se površinski sloj desalinizira i hladi, a osim toga u vodu se unose gotove kristalizacijske jezgre (pahulje). Ako je temperatura vode ispod 0°C, tada se snijeg ne topi, već formira viskoznu kašastu masu tzv. snježno. Pod uticajem vetra i talasa, mast i sneg se obaraju u bele komade tzv mulj. Daljnjim zbijanjem i smrzavanjem početnih vrsta leda (ledenih iglica, masnoće, bljuzgavice, snježne bljuzgavice) na površini mora nastaje tanka, elastična kora leda, koja se lako savija u valu i, kada se sabije, formira nazubljene slojeve tzv. Nilas. Nilas ima mat površinu i debljinu do 10 cm, a dijeli se na tamni (do 5 cm) i svijetli (5-10 cm) nilas.

Ako je površinski sloj mora jako desaliniziran, onda se daljnjim hlađenjem vode i mirnim stanjem mora, kao posljedica direktnog smrzavanja ili od ledene masti, površina mora prekriva tankom sjajnom korom tzv. boca. Boca je prozirna, poput stakla, lako se lomi od vjetra ili valova, debljine do 5 cm.

Na laganom talasu ledene masnoće, bljuzgavice ili snega, kao i kao posledica lomljenja flaše i nila tokom velikog naleta, nastaje tzv. led za palačinke. Pretežno je okruglog oblika, u rasponu od 30 cm do 3 m u prečniku i do približno 10 cm u debljini, sa uzdignutim ivicama usled udara ledenih ploha jedna o drugu.

U većini slučajeva formiranje leda počinje u blizini obale pojavom obala (njihova širina je 100-200 m od obale), koje se, postupno šireći u more, pretvaraju u brzi led Pramenovi i brzi led odnose se na fiksni led, odnosno led koji se formira i ostaje nepomičan duž obale, gdje je pričvršćen za obalu, ledeni zid ili ledenu barijeru.

Gornja površina mladog leda je u većini slučajeva glatka ili blago valovita, donja je, naprotiv, vrlo neravna i u nekim slučajevima (u nedostatku strujanja) izgleda kao kist ledenih kristala. Tokom zime, debljina mladog leda se postepeno povećava, njegova površina je prekrivena snijegom, a boja zbog oticanja salamure iz njega prelazi iz sive u bijelu. Mladi led debljine 10-15 cm naziva se siva i debljine 15-30 cm - sivo-bijelo. Daljnjim povećanjem debljine leda, led postaje bijel. Morski led koji je trajao jednu zimu i koji ima debljinu od 30 cm do 2 m obično se naziva bijelim. led prve godine, koji je podijeljen na tanak(debljine od 30 do 70 cm), prosjek(od 70 do 120 cm) i debelo(više od 120 cm).

U područjima Svjetskog okeana gdje led nema vremena da se otopi preko ljeta i od početka sljedeće zime ponovo počinje rasti, a do kraja druge zime njegova debljina se povećava i već je veća od 2 m, se zove dvogodišnji led. Led koji postoji više od dvije godine zove se višegodišnja, debljine je preko 3 m. Zelenkastoplave je boje, a sa velikom primjesom snijega i zračnih mjehurića ima bjelkastu boju, staklastog izgleda. S vremenom desalinizirani i komprimirani višegodišnji led poprima plavu boju. Na osnovu svoje mobilnosti, morski led se dijeli na stacionarni led (brzi led) i lebdeći led.

Ledeći led se deli na: led za palačinke, ledena polja, drobljeni led(komad morskog leda širine manje od 20 m), rendani led(razbijeni led prečnika manje od 2 m), ne tako(velika humka ili grupa grbina zamrznuta zajedno, do 5 m visine iznad nivoa mora), frosty(komadi leda zamrznuti u ledenom polju), ledena kaša(akumulacija lebdećeg leda koja se sastoji od fragmenata drugih oblika leda prečnika ne većeg od 2 m). Zauzvrat, ledena polja, ovisno o horizontalnim dimenzijama, dijele se na:

Ogromna ledena polja, prečnika više od 10 km;

Ekstenzivna ledena polja, od 2 do 10 km u prečniku;

Velika ledena polja, prečnika od 500 do 2000 m;

Fragmenti ledenih polja, prečnika od 100 do 500 m;

Krupni led, od 20 do 100 m u prečniku.

Vrlo važna karakteristika za brodarstvo je koncentracija lebdećeg leda. Pod koncentracijom se podrazumijeva omjer površine morske površine stvarno prekrivene ledom prema ukupnoj površini morske površine na kojoj se lebdi led, izražen u desetinama.

U SSSR-u je usvojena skala koncentracije leda od 10 tačaka (1 bod odgovara 10% površine pokrivene ledom), u nekim stranim zemljama (Kanada, SAD) iznosi 8 tačaka.

Po svojoj koncentraciji, lebdeći led se karakteriše na sljedeći način:

1. Komprimirani lebdeći led. Ledeći led sa koncentracijom 10/10 (8/8) i nije vidljiva voda.

2. Zamrznuti čvrsti led. Plutajući led s koncentracijom 10/10 (8/8) i ledene plohe su zamrznute zajedno.

3. Veoma kompaktan led. Ledeći led čija je koncentracija veća od 9/10, ali manja od 10/10 (od 7/8 do 8/8).

4. Čvrsti led. Ledeći led, sa koncentracijom od 7/10 do 8/10 (6/8 do 7/8), koji se sastoji od ledenih ploča, od kojih je većina u međusobnom kontaktu.

5. Tanak led. Ledeći led čija se koncentracija kreće od 4/10 do 6/10 (od 3/8 do 6/8), sa velikim brojem lomova leda se obično ne dodiruju.

6. Rijedak led. Ledeni led u kojem je koncentracija 1/10 do 3/10 (1/8 do 3/8) i prostranstvo čiste vode dominira ledom.

7. Pojedinačne ledene plohe. Velika površina vode koja sadrži morski led sa koncentracijom manjom od 1/10 (1/8). U potpunom odsustvu leda, ovo područje treba pozvati čista voda.

Ledeći led je u stalnom kretanju pod uticajem vetra i struja. Svaka promjena vjetra na području prekrivenom plutajućim ledom uzrokuje promjene u distribuciji leda: što je jače i duže djelovanje vjetra, to je promjena veća.

Dugogodišnja posmatranja zanošenja zbijenog leda pokazala su da je odnos leda direktno ovisan o vjetru koji ga je izazvao, odnosno: smjer odnošenja leda odstupa od smjera vjetra za približno 30° udesno na sjevernoj hemisferi, a lijevo na južnoj hemisferi, brzina drifta je povezana sa brzinom vjetra sa koeficijentom vjetra od približno 0,02 (r = 0,02).

U tabeli Na slici 5 prikazane su izračunate vrijednosti brzine zanošenja leda u zavisnosti od brzine vjetra.

Tabela 5

Odnos pojedinačnih ledenih ploha (male sante leda, njihovi fragmenti i mala ledena polja) razlikuje se od zanošenja konsolidovanog leda. Njegova brzina je veća kako se koeficijent vjetra povećava sa 0,03 na 0,10.

Brzina kretanja santi leda (u sjevernom Atlantiku) sa svježim vjetrovima kreće se od 0,1 do 0,7 čvorova. Što se tiče ugla odstupanja njihovog kretanja od smjera vjetra, on je 30-40°.

Praksa plovidbe ledom pokazala je da je samostalna plovidba običnog morskog plovila moguća kada je koncentracija lebdećeg leda 5-6 bodova. Za brodove velike tonaže sa slabim trupom i za stare brodove, granica kohezije je 5 bodova, za brodove srednje tonaže u dobrom stanju - 6 bodova. Za brodove ledene klase ovo ograničenje može se povećati na 7 bodova, a za transportne brodove koji probijaju led - na 8-9 bodova. Navedene granice za propusnost lebdećeg leda izvedene su iz prakse za srednje težak led. Kod jedrenja u teškom višegodišnjem ledu ove granice treba smanjiti za 1-2 boda. Uz dobru vidljivost, moguća je navigacija u koncentracijama leda do 3 boda za plovila bilo koje klase.

Ako se trebate kretati morskim područjem prekrivenim plutajućim ledom, morate imati na umu da je lakše i sigurnije ući na ivicu leda protiv vjetra. Ulazak u led uz pozadinski ili bočni vjetar je opasan, jer se stvaraju uvjeti za nagomilavanje leda, što može dovesti do oštećenja boka plovila ili njegovog kaljužnog dijela.

Naprijed
Sadržaj
Nazad

Oko -1,8 °C.

Procjena količine (gustine) morskog leda data je u bodovima - od 0 (čista voda) do 10 (čvrsti led).

Svojstva

Najvažnija svojstva morskog leda su poroznost i salinitet, koji određuju njegovu gustoću (od 0,85 do 0,94 g/cm³). Zbog male gustine leda, ledene plohe se uzdižu iznad površine vode za 1/7 - 1/10 svoje debljine. Morski led počinje da se topi na temperaturama iznad -2,3°C. U poređenju sa slatkom vodom, teže se raspada na komade i elastičnija je.

Salinitet

Gustina

Morski led je složeno fizičko tijelo koje se sastoji od svježih kristala leda, slane vode, mjehurića zraka i raznih nečistoća. Odnos komponenti zavisi od uslova nastajanja leda i kasnijih procesa leda i utiče na prosečnu gustinu leda. Dakle, prisustvo mjehurića zraka (poroznost) značajno smanjuje gustinu leda. Salinitet leda ima manji uticaj na gustinu nego na poroznost. Sa salinitetom leda od 2 ppm i nultom poroznošću, gustina leda je 922 kilograma po kubnom metru, a sa poroznošću od 6 posto smanjuje se na 867. Istovremeno, sa nultom poroznošću, povećava se salinitet sa 2 na 6. ppm dovodi do povećanja gustine leda samo sa 922 na 928 kilograma po kubnom metru.

Nilas (prednji plan) na Arktiku

Termofizička svojstva

Boja morskog leda u velikim masivima varira od bijele do smeđe.

Bijeli led nastao od snijega i ima mnogo zračnih mjehurića ili ćelija slane vode.

Često ima mladi morski led zrnaste strukture sa značajnim količinama zraka i slane vode zeleno boja.

Višegodišnji humokasti led, iz kojeg su istisnute nečistoće, i mladi led, koji se smrzavao u mirnim uslovima, često ima svetlo plava ili plava boja. Led glečera i sante leda su takođe plave boje. U plavom ledu jasno je vidljiva igličasta struktura kristala.

Brown ili žućkasti led je riječnog ili primorskog porijekla, sadrži primjese gline ili huminskih kiselina.

Početne vrste leda (ledena mast, bljuzga) imaju tamno siva boja, ponekad sa čeličnom nijansom. Kako se debljina leda povećava, njegova boja postaje svjetlija, postepeno postaje bijela. Kada se otapa, tanki komadi leda ponovo postaju sivi.

Ako led sadrži veliku količinu mineralnih ili organskih nečistoća (plankton, eolske suspenzije, bakterije), njegova boja može promijeniti u crvena, roze, žuta, do crna.

Zbog svojstva leda da zadržava dugovalno zračenje, sposoban je stvoriti efekat staklene bašte, što dovodi do zagrijavanja vode ispod sebe.

Mehanička svojstva

Mehanička svojstva leda znače njegovu sposobnost da se odupre deformacijama.

Tipične vrste deformacija leda: napetost, kompresija, smicanje, savijanje. Postoje tri faze deformacije leda: elastična, elastično-plastična i faza destrukcije. Uzimanje u obzir mehaničkih svojstava leda važno je pri određivanju optimalnog kursa ledolomaca, kao i pri postavljanju tereta na ledene plohe, polarne stanice i pri proračunu čvrstoće trupa broda.

Uslovi obrazovanja

Kada se formira morski led, male kapi slane vode pojavljuju se između potpuno svježih kristala leda, koji se postepeno slijevaju. Tačka smrzavanja i temperatura najveće gustine morske vode zavise od njenog saliniteta. Morska voda, čiji je salinitet ispod 24.695 ppm (tzv. bočata voda), kada se ohladi, prvo dostiže najveću gustinu, poput slatke vode, a daljim hlađenjem i bez miješanja brzo dostiže tačku smrzavanja. Ako je salinitet vode iznad 24.695 ppm (slana voda), ona se hladi do tačke smrzavanja uz konstantno povećanje gustine uz kontinuirano mešanje (razmena između gornjeg hladnog i donjeg toplijeg sloja vode), što ne stvara uslove za brzo hlađenje i smrzavanje vode, odnosno kada se pod istim vremenskim uslovima slana okeanska voda smrzava kasnije od slane vode.

Klasifikacije

Morski led na svoj način lokacija i mobilnost podijeljen u tri tipa:

• plutajući (plutajući) led,

Prognoza promjena debljine leda do 2050

Po fazama razvoja leda Postoji nekoliko takozvanih početnih vrsta leda (po redoslijedu vremena formiranja):

• unutarvodno (uključujući dno ili sidro), formirano na određenoj dubini i objekti koji se nalaze u vodi u uvjetima turbulentnog miješanja vode.

Dalje vrste leda u vremenu formiranja - nilas ice:

• nilas, formiran na mirnoj morskoj površini od masti i snijega (tamni nilas debljine do 5 cm, svijetli nilas debljine do 10 cm) - tanka elastična kora leda koja se lako savija na vodi ili nabubri i stvara nazubljene slojeve kada se sabije;
• tikvice nastale u desaliniziranoj vodi u mirnom moru (uglavnom u zaljevima, u blizini riječnih ušća) - krhka sjajna kora leda koja se lako lomi pod utjecajem valova i vjetra;
• led za palačinke, nastao tokom slabih talasa od ledene masnoće, snega ili bljuzgavice, ili kao posledica lomljenja usled talasa pljoske, nilasa ili tzv. mladog leda. To su ledene ploče okruglog oblika prečnika od 30 cm do 3 m i debljine 10-15 cm sa izdignutim ivicama usled trljanja i udara leda.

Dalja faza razvoja formiranja leda je mladi led, koji se dijele na sivi (debljine 10-15 cm) i sivo-bijeli (debljine 15-30 cm) led.

Morski led koji nastaje iz mladog leda i nije star više od jedne zime naziva se led prve godine. Ovaj prvogodišnji led može biti:

• tanak prvogodišnji led - bijeli led debljine 30-70 cm,
• prosječna debljina - 70-120 cm,
• debeli prvogodišnji led - debljine više od 120 cm.

Ako se morski led topi najmanje godinu dana, klasificira se kao stari led. Stari led se deli na:

• rezidualni prvogodišnji led - led koji se nije otopio ljeti i ponovo je u fazi smrzavanja,
• dvogodišnji - trajao je više od godinu dana (debljina doseže 2 m),
• višegodišnji - led debljine 3 m ili više, koji je preživio otapanje najmanje dvije godine. Površina takvog leda prekrivena je brojnim nepravilnostima i nasipima nastalim kao rezultat stalnog topljenja. Donja površina višegodišnjeg leda je također vrlo neravna i raznolikog oblika.

Istraživanje morskog leda na Sjevernom polu

Debljina višegodišnjeg leda u Arktičkom okeanu u nekim područjima dostiže 4 m.

Antarktičke vode uglavnom sadrže prvogodišnji led debljine do 1,5 m, koji ljeti nestaje.

Morski led je led koji nastaje u moru (okeanu) kada se voda zamrzne. Kako je morska voda slana, smrzavanje vode sa salinitetom jednakim prosječnom salinitetu Svjetskog okeana događa se na temperaturi od oko -1,8 °C.

Procjena količine (gustine) morskog leda data je u bodovima - od 0 (čista voda) do 10 (čvrsti led).

Svojstva

Najvažnija svojstva morskog leda su poroznost i salinitet, koji određuju njegovu gustoću (od 0,85 do 0,94 g/cm³). Zbog male gustine leda, ledene plohe se uzdižu iznad površine vode za 1/7 - 1/10 svoje debljine. Morski led počinje da se topi na temperaturama iznad -2,3°C. U poređenju sa slatkom vodom, teže se raspada na komade i elastičnija je. Salinitet

Salinitet morskog leda zavisi od saliniteta vode, brzine stvaranja leda, intenziteta mešanja vode i njene starosti. U prosjeku, salinitet leda je 4 puta manji od saliniteta vode koja ga je formirala, u rasponu od 0 do 15 ppm (u prosjeku 3 - 8 ‰).

Gustina

Morski led je složeno fizičko tijelo koje se sastoji od svježih kristala leda, slane vode, mjehurića zraka i raznih nečistoća. Odnos komponenti zavisi od uslova nastajanja leda i kasnijih procesa leda i utiče na prosečnu gustinu leda.
Dakle, prisustvo mjehurića zraka (poroznost) značajno smanjuje gustinu leda. Salinitet leda ima manji uticaj na gustinu nego na poroznost. Sa salinitetom leda od 2 ppm i nultom poroznošću, gustina leda je 922 kilograma po kubnom metru, a sa poroznošću od 6 posto pada na 867.
Istovremeno, kod nulte poroznosti, povećanje saliniteta sa 2 na 6 ppm dovodi do povećanja gustoće leda samo sa 922 na 928 kilograma po kubnom metru.

Termofizička svojstva

Prosječna toplinska provodljivost morskog leda je oko pet puta veća od vode i osam puta veća od snijega i iznosi oko 2,1 W/m stepeni, ali se može smanjiti prema donjim i gornjim površinama leda zbog povećanog saliniteta. i povećanje broja pora.

Toplotni kapacitet morskog leda približava se toplotnom kapacitetu svježeg leda kako se temperatura leda smanjuje kako se slana otopina smrzava. Sa povećanjem saliniteta, a samim tim i povećanjem mase slane vode, toplinski kapacitet morskog leda sve više ovisi o toplini faznih transformacija, odnosno promjena temperature.
Efektivni toplotni kapacitet leda raste sa povećanjem saliniteta i temperature.

Toplina fuzije (i kristalizacije) morskog leda kreće se od 150 do 397 kJ/kg, ovisno o temperaturi i salinitetu (sa povećanjem temperature ili saliniteta, toplina fuzije se smanjuje).

Optička svojstva

Čisti led je providan za svetlosne zrake. Inkluzije (mjehurići zraka, slana otopina, prašina) raspršuju zrake, značajno smanjujući prozirnost leda.

Boja morskog leda u velikim masivima varira od bijele do smeđe.

Bijeli led se formira od snijega i ima mnogo zračnih mjehurića ili ćelija slanice.

Mladi morski led, koji ima zrnastu strukturu i sadrži značajne količine zraka i slane vode, često je zelene boje.

Višegodišnji grbavi led iz kojeg su istisnute nečistoće i mladi led koji se smrznuo u mirnim uslovima često imaju plavu ili plavu boju. Led glečera i sante leda su takođe plave boje. U plavom ledu jasno je vidljiva igličasta struktura kristala.

Smeđi ili žućkasti led je riječnog ili primorskog porijekla i sadrži primjese gline ili huminskih kiselina.

Početne vrste leda (ledena mast, bljuzga) imaju tamno sivu boju, ponekad sa čeličnom nijansom. Kako se debljina leda povećava, njegova boja postaje svjetlija, postepeno postaje bijela. Kada se otapa, tanki komadi leda ponovo postaju sivi.

Ako led sadrži veliku količinu mineralnih ili organskih nečistoća (plankton, eolske suspenzije, bakterije), njegova boja može promijeniti u crvenu, ružičastu, žutu, čak i crnu.

Zbog svojstva leda da zadržava dugovalno zračenje, sposoban je stvoriti efekat staklene bašte, što dovodi do zagrijavanja vode ispod sebe.

Mehanička svojstva

Mehanička svojstva leda znače njegovu sposobnost da se odupre deformacijama.

Tipične vrste deformacija leda: napetost, kompresija, smicanje, savijanje. Postoje tri faze deformacije leda: elastična, elastično-plastična i faza destrukcije.
Uzimanje u obzir mehaničkih svojstava leda važno je pri određivanju optimalnog kursa ledolomaca, kao i pri postavljanju tereta na ledene plohe, polarne stanice i pri proračunu čvrstoće trupa broda.

Uslovi obrazovanja

Kada se formira morski led, male kapi slane vode pojavljuju se između potpuno svježih kristala leda, koji se postepeno slijevaju. Tačka smrzavanja i temperatura najveće gustine morske vode zavise od njenog saliniteta.
Morska voda, čiji je salinitet ispod 24.695 ppm (tzv. bočata voda), kada se ohladi, prvo dostiže najveću gustinu, poput slatke vode, a daljim hlađenjem i bez miješanja brzo dostiže tačku smrzavanja.
Ako je salinitet vode iznad 24.695 ppm (slana voda), ona se hladi do tačke smrzavanja uz konstantno povećanje gustine uz kontinuirano mešanje (razmena između gornjeg hladnog i donjeg toplijeg sloja vode), što ne stvara uslove za brzo hlađenje i smrzavanje vode, odnosno kada se pod istim vremenskim uslovima slana okeanska voda smrzava kasnije od slane vode.

Klasifikacije

Morski led je podijeljen u tri vrste na osnovu njegove lokacije i mobilnosti:

plutajući (plutajući) led,

višegodišnji led za pakovanje (pakovanje).

Prema fazama razvoja leda razlikuje se nekoliko takozvanih početnih vrsta leda (po vremenu nastanka):

ledene igle,

ledena mast,

unutarvodno (uključujući dno ili sidro), formirano na određenoj dubini i objekti koji se nalaze u vodi u uvjetima turbulentnog miješanja vode.

Dalje vrste leda u vremenu formiranja su nilas led:

nilas, formiran na mirnoj morskoj površini od masti i snijega (tamni nilas debljine do 5 cm, svijetli nilas debljine do 10 cm) - tanka elastična kora leda koja se lako savija na vodi ili nabubri i stvara nazubljene slojeve kada se sabije;

tikvice nastale u desaliniziranoj vodi u mirnom moru (uglavnom u zaljevima, u blizini riječnih ušća) - krhka sjajna kora leda koja se lako lomi pod utjecajem valova i vjetra;

led za palačinke, nastao tokom slabih talasa od ledene masnoće, snega ili bljuzgavice, ili kao posledica loma usled talasa pljoska, nila ili takozvanog mladog leda. To su ledene ploče okruglog oblika od 30 cm do 3 m u prečniku i debljine 10 - 15 cm sa podignutim ivicama usled trljanja i udara leda.

Dalja faza razvoja leda je mladi led, koji se dijeli na sivi (debljine 10 - 15 cm) i sivo-bijeli (debljine 15 - 30 cm) led.

Morski led koji nastaje iz mladog leda i nije star više od jedne zime naziva se led prve godine.

Ovaj prvogodišnji led može biti:

tanak prvogodišnji led - bijeli led debljine 30 - 70 cm,

prosječna debljina - 70 - 120 cm,

debeli prvogodišnji led - debljine više od 120 cm.

Ako se morski led topi najmanje godinu dana, klasifikuje se kao stari led.

Stari led se deli na:

rezidualni prvogodišnji led - led koji se nije otopio ljeti i ponovo je u fazi smrzavanja,

dvogodišnji - trajao je više od godinu dana (debljina doseže 2 m),

višegodišnji - led debljine 3 m ili više, koji je preživio otapanje najmanje dvije godine. Površina takvog leda prekrivena je brojnim nepravilnostima i nasipima nastalim kao rezultat stalnog topljenja. Donja površina višegodišnjeg leda je također vrlo neravna i raznolikog oblika.

Debljina višegodišnjeg leda u Arktičkom okeanu u nekim područjima dostiže 4 m.

Antarktičke vode uglavnom sadrže prvogodišnji led debljine do 1,5 m, koji ljeti nestaje.

Na osnovu svoje strukture, morski led se konvencionalno dijeli na igličasti, spužvasti i zrnati, iako se obično nalazi u mješovitoj strukturi.

Područja distribucije

Na osnovu trajanja očuvanja ledenog pokrivača i njegove geneze, vode Svjetskog okeana obično se dijele na šest zona:

Vodena područja u kojima je ledeni pokrivač prisutan tokom cijele godine (centar Arktika, sjeverne regije mora Arktičkog okeana, Antarktička mora Amundsena, Bellingshausena, Weddell).

Vodene površine u kojima se led mijenja godišnje (Barentsko, Karsko more).

Vodena područja sa sezonskim ledenim pokrivačem koji se formira zimi i potpuno nestaje ljeti (Azovsko, Aralsko, Baltičko, Bijelo, Kaspijsko, Ohotsko, Japansko more).

Vodene površine u kojima se led formira samo u veoma hladnim zimama (Mramarsko, Severno, Crno more).

Vodena područja u kojima se nalazi led koji su donijele struje izvan njihovih granica (Grenlandsko more, područje otoka Newfoundlanda, značajan dio Južnog okeana, uključujući područje gdje su sante leda rasprostranjene.

Preostale vodene površine, koje čine veći dio Svjetskog okeana, nemaju led na svojoj površini.

Kada se površina mora ohladi do temperature smrzavanja, u gornjem sloju vode (debljine nekoliko centimetara) pojavljuje se veliki broj diskova ili ploča čistog leda, zvanih bljuzgavica. . Debljina ovih ledenih ploča je vrlo mala, prosječna veličina je otprilike 2,5 cm * 0,5 mm, a oblik može biti izuzetno raznolik - od kvadrata (ili skoro kvadrata) do heksagonalnih formacija. Optička os takve ploče uvijek je okomita na ravan njene površine. Ovi elementarni kristali leda plutaju na površini vode, tvoreći takozvanu ledenu mast, koja površini mora daje pomalo uljast izgled. U mirnoj vodi, ploče plutaju u horizontalnom položaju i jesu With- osi su usmjerene okomito. Vjetar i valovi uzrokuju da se ploče sudare, preokrenu i zauzmu različite položaje; Postepeno smrzavajući, formiraju trajni ledeni pokrivač u kojem su pojedinačni kristali nasumično orijentirani. U prvoj fazi formiranja, mladi led je iznenađujuće fleksibilan; pod utjecajem valova koji dolaze s otvorenog mora ili uzrokovanih brodom u pokretu, savija se bez loma, a amplituda vibracija ledene površine može doseći nekoliko centimetara.

Nakon toga, ako se temperatura ne poveća, pojedinačne ploče igraju ulogu sjemenih kristala. Mehanizam ovog procesa još nije u potpunosti proučen. Kao što se može videti sa sl. 4, led se sastoji od pojedinačnih kristala, od kojih svaki ima čisto individualna svojstva, na primjer, stupanj prijenosa polarizirane svjetlosti (isto za cijeli dati kristal, „ali različito od drugih). U nekim slučajevima, strukturna ćelija leda se naziva zrnom, a ne zasebnim kristalom, jer je jasno da ima složenu podstrukturu i da se sastoji od mnogo paralelnih ploča. Odnos između ove podstrukture i prethodno spomenutog primarnog mulja je prilično očigledan. Nema sumnje da se dio zrna formira od smrznutih ploča mulja, koje se zatim čuvaju kao zasebni slojevi kristala. Međutim, očito postoji neki drugi proces, jer u nekim slučajevima kristali počinju rasti na donjoj površini prilično debelog ledenog pokrivača, a imaju i ploču nalik na strukturu. Bez obzira na mehanizam formiranja kristala, svi oni - i u morskom ledu i u slatkoj vodi - sastoje se od velikog broja ploča, tačno paralelnih jedna s drugom. Optička os kristala se nalazi okomito na ove ploče.

Zanimljivi rezultati su dobijeni proučavanjem distribucije kristala prema orijentaciji njihovih optičkih osa u zavisnosti od dubine njihovog pojavljivanja u debljini leda. Orijentaciju možemo okarakterisati sa dva ugla - polarnim, što je ugao između c-osa i vertikalno i azimutalno, tj. ugao mjeren iz nekog proizvoljnog smjera, na primjer od linije sjever-jug. Veličine azimutalnih uglova obično se ne povinuju ni jednom zakonu; rijetki izuzeci od ovog pravila mogu biti uzrokovani neobičnim plimnim pojavama. Polarni uglovi pokazuju određeni obrazac. Kao što je već spomenuto, orijentacija kristala u blizini površine leda je prilično promjenjiva, jer ovisi o utjecaju vjetra tokom formiranja leda. Ali kako idete dublje u led, polarni uglovi se povećavaju, a na dubini od oko 20 cm Optičke ose gotovo svih kristala su orijentirane horizontalno. Laboratorijska studija smrzavanja destilovane vode (Perey i Pounder, 1958), pod uslovom da je hlađena samo iz jednog smera i da je voda bila u mirnom stanju, dala je rezultate prikazane u tabeli. Horizontalni presjeci su uzeti sa površine leda i sa dubina 5 i 13 cm. Svaki dio je pregledan pomoću univerzalnog polariskopa. Istovremeno je određen odnos površina (u procentima) koje zauzimaju kristali sa istom - unutar intervala od 10 stepeni - orijentacijom optičkih ose.

Orijentacija kristala u ledenim pokrivačima (Pounder, 1967.)

Slična situacija je uočena u prirodnom morskom ledu koji je dostigao određenu "dob". Izuzeci se javljaju u slučajevima kada se tokom rasta ledenog pokrivača javljaju pomaci koji uzrokuju kompresiju i lomljenje leda. Dakle, najveći dio morskog leda koji postoji godinu dana ili više sastoji se od kristala, čije su optičke osi usmjerene horizontalno i orijentirane haotično po azimutu. Dužina (vertikalna visina) takvih kristala doseže 1 m i više, sa prečnikom od 1 do 5 cm. Razlozi za prevladavanje kristala s horizontalnim optičkim osama u ledu pomažu da se razumije Sl. 4. Pošto ledeni kristal ima jednu glavnu os simetrije, on može rasti prvenstveno u dva smjera. Molekuli leda se vezuju za kristalnu rešetku bilo u ravninama (kristala) okomitim na c-osa i nazivaju se bazalnim ravnima , ili u smjeru c-ose, što zauzvrat dovodi do povećanja površine bazalnih ravnina. Na osnovu zakona termodinamike možemo doći do zaključka da bi prvi tip rasta kristala trebao biti intenzivniji od drugog, što potvrđuju eksperimenti.

Rice. 5 Prevladavanje rasta kristala sa nagnutim optičkim osama, što uzrokuje postupni nestanak kristala s okomitom With-os. (Pounder, 1967.)

Ice Interface -vode

Proučavanje podloge rastućeg morskog leda pomaže razumjeti kako se voda smrzava. Donji 1-2 cm Ledeni slojevi se sastoje od ploča čistog (svježeg) leda sa slojevima slane vode između njih. Ploče koje čine dio zasebnog kristala paralelne su jedna s drugom i obično se nalaze okomito. Ovo je takozvani skeletni (ili okvirni) sloj. Mehanička čvrstoća ovog sloja je obično izuzetno niska. Daljnjim smrzavanjem ploče se nešto zgušnjavaju, između njih se pojavljuju ledeni mostovi i postepeno nastaje čvrsti led u kojem se salamura nalazi u obliku kapi ili ćelija između ploča. Smanjenje temperature leda dovodi do smanjenja veličine ćelija ispunjenih slanom otopinom, koje u poprečnom presjeku imaju oblik dugih vertikalnih cilindara gotovo mikroskopskih dimenzija. Takve ćelije se mogu naći na sl. 4 u obliku redova crnih tačaka koje se nalaze duž linija između ploča. Određeni broj ćelija salamure takođe je prisutan na granicama između kristala, ali najveći deo salamure se nalazi unutar pojedinačnih zrna. Na sl. U tabeli 5 prikazani su rezultati statističke studije debljine ploča u uzorku godišnjeg morskog leda. Može se vidjeti da ploče imaju ujednačenu debljinu, u prosjeku u rasponu od 0,5-0,6 mm. Prečnik gnijezda u kojem se nalazi slanica je obično oko 0,05 mm.

Rice. 6

Još uvijek nema dovoljno podataka o dužini takvih gnijezda; poznato je samo da fluktuira u mnogo širim granicama od prečnika. Otprilike možemo pretpostaviti da je dužina gnijezda oko 3 cm.

Dakle, vidimo da se morski led u većini slučajeva sastoji od makroskopskih kristala sa složenom unutrašnjom strukturom - sadrži ploče čistog leda i veliki broj ćelija koje sadrže slanu vodu. Osim toga, led obično sadrži mnogo malih sfernih mjehurića zraka formiranih od zraka otopljenog u vodi, koji se oslobađaju tokom procesa zamrzavanja. Dio zapremine morskog leda koji zauzima tečna slana voda je izuzetno važan parametar koji se naziva sadržaj slane vode v (slika 6). Može se izračunati poznavanjem saliniteta, temperature i gustine morskog leda. Na osnovu poznavanja faznih odnosa rastvora soli sadržanih u morskoj vodi na niskim temperaturama, (Assur, 1958) izračunao je v za one vrednosti saliniteta i temperature leda koje se nalaze na zemaljskoj kugli. Rezultati koje je dobio Assur ne uzimaju u obzir prisustvo mjehurića zraka u ledu, ali se njihov učinak na vrijednost v može eksperimentalno odrediti poređenjem gustine uzorka morskog leda sa gustinom slatkovodnog leda. na istoj temperaturi. (Pounder, 1967.)

Rice. 7 Migracija salamure duž temperaturnog gradijenta (Pounder, 1967.)

Morski led se klasifikuje prema svom poreklu, obliku i veličini, stanju ledene površine (ravna, grbina i sl.), starosti (fazi razvoja i uništavanja raznih vrsta leda), plovidbi (prohodnost leda brodovima) i dinamičke (fiksni i plutajući led) karakteristike .

Led koji se promatra u moru prema porijeklu dijeli se na morski, riječni i glečerski led (led kontinentalnog porijekla - sante leda, ledena ostrva).

Riječni led koji se iznosi u more obično je smećkaste boje i ima iste oblike kao i morski led. Led glečera oštro se razlikuje od morskog i riječnog leda po vertikalnim dimenzijama, oblicima i boji.

Vrste i oblici leda

U zavisnosti od faze razvoja i uslova nastanka leda, led se deli na sledeće vrste i oblike.

Početne vrste leda:

• ledene igle - kristali leda u obliku tankih iglica ili ploča formirani na površini vode ili u njenoj debljini;
• ledena mast - nakupina smrznutih ledenih iglica na površini vode u obliku mrlja ili tankog kontinuiranog sloja sivkasto-olovne boje, dajući površini vode mat-uljast izgled;
• snijeg - viskozna, kašasta masa nastala tokom obilnih snježnih padavina na ohlađenoj vodi;
• bljuzga je skup rastresitih, bjelkastih grudica leda promjera nekoliko centimetara, formiranih od ledene svinjske masti, snježnog mulja i leda na dnu;
• nilas - tanka, elastična ledena kora debljine do 10 cm, koja se lako savija u valovima i nabubri; ima mat površinu;
• boca - tanak prozirni led u obliku sjajne, krhke kore debljine do 5 cm, formiran od kristala leda ili ledene svinjske masti u uvjetima mirnog mora; lako se lomi na vjetru ili valovima;
• Led za palačinke - led, uglavnom okruglog oblika, prečnika od 30 cm do 3 m i debljine do 10 cm, sa izdignutim belim ivicama usled udara leda jedne o drugu.

Mladi led - led u prelaznoj fazi između početnih vrsta leda i leda prve godine, debljine 15-30 cm, ima sivu ili sivo-bijelu nijansu.

Led prve godine je led koji postoji ne više od jedne zime, a razvija se iz mladog leda, debljine od 30 cm do 2 m. Dijeli se na:

• jednogodišnji tanak led (bijeli led) debljine od 30 do 70 cm,
• Led prve godine je u prosjeku od 70 do 120 cm i
• prve godine debeo led preko 120 cm.

Dvogodišnji led je led koji je u drugom godišnjem ciklusu rasta i dostiže 2 m ili više do kraja druge zime. Višegodišnji ili pakovanje leda- led koji postoji više od dvije godine, debljine do 3 m ili više; desaliniziran, ima nijansu plave.

Fiksni led

kontinuirani ledeni pokrivač povezan s obalom, au plitkim područjima mora - s dnom; je glavni oblik stacionarnog leda. Brzi led može da se proteže do nekoliko desetina, a ponekad i stotina kilometara u širinu. Debljina brzog leda na Arktiku je obično 2-3 m, u morima umjerenih geografskih širina - 1 -1,5 m iu južnim morima SSSR-a - 0,5-1,0 m.

Obala leda je početna faza formiranja brzog leda; Formira se u blizini obale, obično se sastoji od nilasa ili čuturice, a može doseći širinu od 100-200 m.

Dno brzog leda je dio brzog leda koji je zaleđen direktno na obalu i nije podložan vertikalnim fluktuacijama tokom plime i drugih promjena nivoa mora.

Stamukha je ledena grbina koja sedi na tlu.

Led na obali - gomila leda na blago nagnutoj obali.

Plutajući led nije vezan za obalu i zanosi pod uticajem vjetra i struje. Tu spadaju početne faze leda (mast, snježna bljuzga, bljuzga, led od palačinki), njegovi kasniji oblici (nilas, mlada riba, jednogodišnji, dvogodišnji i višegodišnji led), led u obliku polja, njihov krhotine ili pojedinačne ledene plohe, kao i sante leda, njihove krhotine i ledena ostrva.

Ovisno o veličini ledenih ploha, plutajući led se dijeli na sljedeće oblike:

• ledena polja su najveće formacije lebdećeg leda po površini, koje se po veličini dijele na gigantske (preko 10 km u prečniku), ekstenzivne (2-10 km), velike (0,5-2 km) i fragmente polja - leda rovovi dimenzija 100 - 500 m;
• krupni led - ledene plohe veličine 20-100 m;
• sitni lomljeni led - ledenice veličine 2-20 m;
• rendani led - ledenice veličine 0,5-2 m;
• mraz - komadi leda različite starosti smrznuti u ledenom polju;
• humke su pojedinačne gomile fragmenata ledenih ploča (brežuljaka) na ledenom pokrivaču, nastale kao rezultat jakog sudara ili sabijanja leda;
• nesyak - velika humka ili grupa grbina zamrznuta zajedno, koja predstavlja zasebnu ledenu plohu s relativno malim horizontalnim i velikim vertikalnim dimenzijama; gaz do 20-25 m i visina nadmorske visine do 5 m.

Ledeni bregovi, ledena ostrva. Kontinentalni (glacijalni) ili glečerski led nastaje na kopnu od čvrstih atmosferskih padavina, koji zatim postupno klize u more. Led kontinentalnog porijekla dijeli se na stacionarni i lebdeći.

Fiksni led kontinentalnog porijekla uključuje:

• glečerski jezik - dio glečera koji se snažno proširio u more, pluta i ponekad se proteže od obale na desetine kilometara, ima veliku širinu, posebno na Antarktiku;
• šelfski led - ledena formacija koja se uzdiže iznad nivoa mora za više od 2 m; obično ima valovitu površinu;
• ledena barijera - rub glacijalnog jezika ili ledene police, koji se uzdiže iznad razine mora od 2 do nekoliko desetina metara.

Ledeći led uključuje sante leda i ledena ostrva.

• Ledeni breg je odvojeni dio glečera ili ledenog grebena, koji pluta u moru (okeanu) i ima visinu od preko 5 m iznad nivoa mora. Visina santi leda iznad površine vode je u prosjeku 70 (na Arktiku) i 100 m (na Antarktiku); glavni dio sante leda je pod vodom, odnosno njegov gaz može biti od 400 do 1000 m. Ledeni bregovi su po izgledu stupasti (ledeni bregovi sa ravnim vrhom velikih horizontalnih dimenzija, posebno na Antarktiku), piramidalni (santa leda sa šiljastim, nepravilnim). oblikovan vrh i relativno male horizontalne dimenzije). U moru se nalaze fragmenti ledenog brega (značajni blokovi leda koji su se odvojili od sante leda ili glečera i koji se uzdižu ne više od 5 m iznad nivoa mora) i komadići (veoma mali fragmenti ledenog brega).
• Ledena ostrva- ogromni komadi leda na polici sa valovitom površinom dužine do 30 km ili više; uzdižu se iznad nivoa mora za 5-10 m, dostižu debljinu veću od 15-30 m i plutaju u Arktičkom okeanu.