Znanstvena definicija tankega morskega ledu. Tihooceanska flota nabira posadke za nove ladje in plovila. Znaki bližajočega se ledu

Uvod

Najpomembnejša značilnost morij polarnih in zmernih zemljepisnih širin je prisotnost bolj ali manj stabilnega ledenega pokrova. Praktični razvoj območij je v veliki meri odvisen od tega, v kolikšni meri je proučen ta nenehno delujoči naravni dejavnik.

Jasno je, da je dovolj popoln prikaz ledene odeje pri reševanju oceanoloških, tehničnih in drugih problemov nemogoč brez podrobne študije fizikalnih lastnosti in dinamike morskega ledu.

Velika količina podatkov iz terenskih opazovanj in poskusov, teoretičnih raziskav, pa tudi uvedba računalniške tehnologije trenutno prispeva k poglobljenemu preučevanju morskega ledu.

Preučevanju posameznih posebnih problemov te problematike je posvečeno veliko število del različnih avtorjev. Izdanih je bilo več monografij, v katerih je zelo podrobno obravnavana fizika ledene odeje. Vendar se v večini teh del morski led proučuje bodisi s stališča fizike trdne snovi (V.V. Lavrov, P.A. Shuisky itd.) bodisi z vidika inženirskih aplikacij (I.S. Peschansky).

V tej nalogi se led obravnava kot fizični objekt, katerega obstoj in lastnosti določajo procesi interakcije med oceanom in atmosfero. Nastanek in taljenje ledu, spremembe njegove debeline in trdnosti so odvisni od lastnosti ledu kot trdne snovi. Hkrati se porazdelitev ledu, njegov drift, nosilnost ledenega pokrova in številne druge značilnosti pojavijo le v pogojih njegove interakcije z vodnim in zračnim okoljem.

Ne da bi pustili ob strani fizične in tehnične vidike problema kot celote, svojo glavno nalogo vidim v čim popolnejšem razkritju lastnosti morskega ledenega pokrova kot enega od hidroloških elementov zamrznjenih morij.

Namen tečajaDelo je preučiti ledene pojave v morjih in oceanih.

Za dosego cilja so bili postavljeni naslednji naloge:

.Opis ledenih pojavov in njihovih vrst

.Preučevanje koncepta ledenega režima

.Preučevanje lastnosti in strukture morskega ledu

.Analiza klasifikacij morskega ledu

Tečajno delo je sestavljeno iz uvoda, 3 poglavij, zaključka, seznama literature in dodatka. Skupni obseg dela je 29 strani. Besedilo je ilustrirano s tabelami, slikami in diagrami.

1. Ledeni pojavi

Ledeni pojavi - elementi ledenega režima morij in oceanov, značilnosti stanja vodnih teles z vidika ledenega režima, faze pojavljanja, razvoja in izginotja različnih vrst ledu. Običajno so med ledene pojave tudi ledene tvorbe, ki so oblike obstoja ledu v vodnih telesih. Glede na kontekst je včasih vseeno priporočljivo ločiti pojma ledeni pojavi in ledene formacije. Na primer, ledene formacije - brozga, ledeni pokrov, ledene plošče in ledena polja; ledeni pojavi, oziroma - snežna brozga, zmrzovanje, odnašanje ledu.

Ledene pojave in tvorbe ledu delimo v 3 skupine:

obdobje jesenskih žledolomov;

zamrzovanje;

spomladanski ledeni pojavi.

1.1 . Ledeni pojavi in nastajanje ledu v mraznem obdobju

Vrste ledenih pojavov:

Zaberegi so trakovi ledu, zamrznjeni do obale, ko glavni del vodnega telesa ni zamrznjen. Obstajajo tri vrste obrežja: primarno, ki nastane zaradi zmrzovanja vode ob obali; aluvialni, ki nastane zaradi zmrzovanja ledu in brozge na obalo med odnašanjem ledu ali odnašanjem ledu; ostanki, ki ostanejo ob obali, ko je ledeni pokrov uničen. Na velikih jezerih se te ledene formacije imenujejo hitri led.

Maščoba - površinske primarne ledene tvorbe, sestavljene iz igličastih in ploščatih, ohlapno povezanih ledenih kristalov, ki po videzu spominjajo na madeže zamrznjene maščobe (od tod tudi ime) in se med rastjo spreminjajo v tanke ledene filme. Nastane v površinski preohlajeni (tj. s temperaturo pod 0 °C) plasti vode. Opažamo ga z nastopom negativnih temperatur zraka.

Kopenski led - ledeni kristali ali njihove akumulacije v obliki gobaste, neprozorne mase v vodnem stolpcu ali na dnu; lebdeči celinski led na površini vode je videti kot snežno bele kepe različnih oblik.

Suga - kopičenje celinskega ledu (slika 1). Jesenski led je premikanje ledenih plošč in ledenih polj v oceanih in morjih.

riž. 1 Shuga (foto M.P. Protskaya)

Gibanje blata je gibanje blata na površini ali znotraj vodnega toka. Včasih posamezne kepe sčasoma zmrznejo skupaj in tvorijo blatna polja, zaradi česar je težko ločiti nanos blata od nanosa ledu.

Snežura je snežna odeja na vodi, ki nastane, ko močan sneg pade na površino vode blizu ledišča. Hitro se nasiči z vodo in tvori kašasto viskozno maso. Ko zmrzne, tvori brozgo. (slika 2)

riž. 2 Snezhura (foto Yu.P. Zamoshsky)

Pancake ice so okrogle lebdeče ledene ploskve s premerom od 0,5 do 3 m, ob robovih z grebenom zdrobljenega ledu. Nastane pri zmrzovanju maščob, blata in majhnih ledenih plošč.

Razbit led so plavajoče ledene plošče nepravilnih oblik. Obstajajo grobi (od 20 do 100 m) in drobno lomljeni (ledene plošče merijo od 2 do 20 m) led in kosi ledu (od 0,5 do 2 m).

Ledena kaša je mešanica zdrobljenega ledu, včasih z brozgo in snežno brozgo. Nabira se ob robu ledu ali obrežju v večmetrski gosti plasti.

Ledena polja so ledene plošče, večje od 100 m. Obstajajo majhna ledena polja z največjo velikostjo od 100 do 500 m in velika ledena polja - več kot 500 m.

Ledene grebene so ledene tvorbe v obliki grebenov, sestavljene iz brozge in lomljenega ledu. Nastanejo med jesenskim ledom ob obali. Višina jaškov doseže 1 m; reka teče kakor po ledenih bregovih.

Ledeni most je kratek odsek ledene odeje, ki nastane na mestih stika brežin ali kot posledica ustavljanja in zmrzovanja plavajočega ledu in brozge.

Ledena gora je velik prosto lebdeč kos ledu v oceanu in morju (slika 3) Praviloma se odlomi od ledenih polic. Ker je gostota ledu 920 kg/m³, gostota morske vode pa približno 1025 kg/m³, je približno 90 % prostornine ledene gore pod vodo.

Oblika ledene gore je odvisna od njenega izvora:

· Ledene gore iz izhodnih ledenikov so mizaste oblike z rahlo izbočeno zgornjo površino, ki jo razčlenjujejo različne vrste nepravilnosti in razpok. Značilnost Južnega oceana.

· Ledene gore iz pokrivnih ledenikov se razlikujejo po tem, da njihova zgornja površina praktično nikoli ni ravna. Je rahlo nagnjena, kot poševna streha. Njihove velikosti so v primerjavi z drugimi vrstami ledenih gora v južnem oceanu najmanjše.

· Ledene gore ledenih polic imajo praviloma velike horizontalne dimenzije (desetine in celo stotine kilometrov). Njihova povprečna višina je 35-50 m. Imajo ravno vodoravno površino, skoraj strogo navpične in gladke stranske stene

riž. 3 Pogled na ledeno goro pod vodo (#"justify"> Ledeni pojavi in nastajanje ledu v času zmrzovanja

Ledeni pokrov - led v obliki neprekinjenega, negibnega pokrova na površini vodnih teles.

Hume so kupi ledenih plošč na ledenem pokrovu, ki nastanejo kot posledica premikanja in stiskanja ledenega pokrova (slika 4).

riž. 4 Greben grbin (foto Sergei Lyakhovts).

Polinija je prostor z odprto vodno površino v ledenem pokrovu.

Razpoke so razpoke v ledenem pokrovu, ki nastanejo pod vplivom nihanj temperature zraka in nivoja vode, premikov in drugih razlogov. Obstajajo površinske suhe razpoke in skoznje razpoke, zapolnjene z vodo.

Ledeni jez je ledena tvorba, ki nastane kot posledica doseganja vode na površino ledu in njenega zmrzovanja zaradi omejevanja vodnega odseka z naraščajočim ledenim pokrovom in zmrzovanjem struge na plitvih mestih. V nekaterih primerih nastane, ko podzemna voda teče s pobočij brežin na površino ledene odeje.

Brozgasta pot je del ledene odeje, ki nastane iz zmrznjene brozge v obliki vzdolžnega pasu med bregovi. Led na blatni poti je običajno grbinast.

Usedli posušeni led je del ledene odeje blizu obale ali v plitvi vodi, ki se je usedel na dno, ko se gladina vode zniža.

Snežinka je voda na ledu, ki nastane kot posledica taljenja snega med dolgotrajnimi otoplitvami.

Slojeviti led - dvoslojne in večslojne ledene plošče, ki nastanejo, ko se ledene plošče premikajo ena na drugo. Večplastne ledene plošče dosežejo debelino 2-3 m ali več.

Ledeni pojavi in nastajanje žleda v obdobju razpada

Robovi so pasovi odprte vode ob obalah, ki nastanejo pred razpadom zaradi taljenja ledu, dviga gladine in tudi zaradi povečanega dotoka podzemne vode.

Voda na ledu - kopičenje stoječe vode na ledu, ki nastane zaradi taljenja snega ali zaradi vode, ki štrli izpod ledenega pokrova. Dvignjen led - lebdenje in ločevanje ledene prevleke od obale brez lomljenja, ko se gladina dvigne; če je bil led dvignjen brez odmika od brežin, se je led nabrekel. Premiki ledu so majhni premiki ledenega pokrova na določenih odsekih reke, ki nastanejo pod vplivom tokov, vetra in dviga gladine. Lahko je eno ali več gibov.

Naslud je led, ki nastane, ko stopljena voda po otoplitvi zmrzne na ledeni odeji (podobno zveneči izraz nasluz pomeni povsem drugačno tvorbo - slabo prosojen vodno-snežni led, ki nastane iz snega na prozorni plasti jezerskega ledu). Jasa je prostor odprte vode v ledenem pokrovu, ki nastane kot posledica gibanja ledu.

Ledeni kupi so kup ledenih plošč, pogosto v obliki jaškov na bregovih in v poplavni ravnici reke, ki nastanejo med spomladanskim žledom. Posebej velike velikosti dosežejo na območjih nekdanjih ledenih zastojev. Preostale brežine so trakovi mirujočega ledu, ki ostanejo blizu obale spomladi, ko se ledeni pokrov zruši.

2.Faze ledenega režima morij in oceanov

ledeni oceanski pokrov

Faze ledenega režima so sklop naravno ponavljajočih se procesov nastanka, razvoja in uničenja ledenih tvorb na vodnih telesih. Razlikujejo se naslednje glavne vrste ledenega režima:

) ledenih tvorb in ledenih pojavov ni. Ta vrsta je značilna za tropske zemljepisne širine;

) opaženi so ledeni pojavi, vendar ni zmrzovanja (predvsem gorska območja subtropskega pasu);

) opazen je nestabilen ledeni pokrov (zmerno podnebje na zahodnih obalah celin);

) Vsako leto pozimi opazimo stabilno zmrzovanje z različnim trajanjem (subarktična in zmerna območja);

) zmrzovanje skozi vse leto (pojavlja se le v bližini jezer arktičnega območja in visokogorskega podnebja blizu njega). Za tip 4, ki zavzema veliko večino ruskega ozemlja, ločimo tri glavne faze ledenega režima:

zamrzovanje;

obdukcija.

Zmrzovanje je faza ledenega režima, za katero je značilno nastajanje ledene odeje na vodotokih in akumulacijah. Obdobje zmrzovanja se začne s pojavom ledu in konča z nastankom zmrzali. Obstajajo procesi nastajanja ledu (pojav lebdečega ledu) in nastanek neprekinjenega ledenega pokrova. Do nastajanja ledu pride, ko voda kristalizira na katerikoli točki vodnega stolpca in na dnu, do nastanka neprekinjenega ledenega pokrova pa pride tako zaradi zmrzovanja vode na površju kot zaradi zmrzovanja plavajočih gmot ledu, bregov in ledu, ki ga prinesejo tokovi ali nanos. Glede na naravo nastajanja ledene odeje ločimo dve vrsti: statično in dinamično. Statični tip zmrzovanja je značilen za plitva in majhna jezera, rezervoarje, ribnike, odseke majhnih rek in kanalov s počasnim tokom. V površinskem sloju se tvorijo ledeni kristali v obliki tankih prozornih iglic, katerih skupki ustvarjajo mat lise (mast), ob obali pa se v plitvi vodi oblikujejo brežine, ki postopoma rastejo od obale proti globokomorskemu delu. Pri mirnem zmrzovanju imajo gladko površino in majhno začetno debelino. Njihovo nadaljnje širjenje in zmrzovanje plavajočih ledenih tvorb na njih vodi do vzpostavitve neprekinjenega ledenega pokrova. Za dinamično zmrzovanje je značilno intenzivno mešanje, ohlajanje vode poteka po celotni globini mešane plasti, kar prispeva k podhlajevanju celotne debeline in odnašanju kristalizacijskih jeder v globino. Nastali led v celini lahko preseže količino ledu, ki nastane na površini. Na dnu se oblikujejo kopičenja pridnenega ledu. Zmrzovanje ledenih tvorb in ledenih delcev, ki plavajo na površini, poveča količino ledenega materiala in na koncu povzroči nastanek neprekinjenega ledenega pokrova.

Zamrznitev je faza ledenega režima, za katero je značilna prisotnost stacionarnega ledenega pokrova, obdobje, v katerem opazimo stacionarni ledeni pokrov. V prvih dneh zmrzovanja, ko je led še tanek in toplotni tok iz vode v zrak bistveno presega toplotni tok iz vodnega stolpca na površje, pride do rasti ledu relativno hitro. Kasneje, ko se debelina ledu povečuje in plast snega na ledu raste, se proces upočasni. Ko se vzpostavi ravnotežje med toplotnim tokom skozi snežno-ledeno odejo in njenim dotokom na spodnjo površino ledu, se naraščanje debeline ledu od spodaj ustavi. V drugi polovici zime lahko opazimo znatno povečanje ledu zaradi zmrzovanja z vodo nasičenega snega, ko zaradi upogibanja ledu pod težo snežne gmote voda pride na površje skozi razpoke. V začetku pomladi se začne led topiti od spodaj zaradi zmanjšane izgube toplote v ozračje. Ko se ledeni pokrov osvobodi snega, se začne intenzivno taljenje ledu od zgoraj.

Razpad je faza ledenega režima, za katero je značilno uničenje ledenega pokrova. Začetek uničenja ledenega pokrova se pojavi pod vplivom toplotnih dejavnikov - taljenje ledu od spodaj zaradi zmanjšanja toplotne izgube v ozračje. Ko se ledeni pokrov osvobodi snega, se začne intenzivno taljenje ledu od zgoraj. Mehanski dejavniki bodisi dopolnjujejo procese termičnega uničenja ledu bodisi so glavni razlog za odpiranje vodotokov in zadrževalnikov. Mehanski dejavniki vključujejo gibanje vode pod ledom, ki ustvarja konstantno silo, ki deluje na spodnji rob ledu in je usmerjena navzdol, ter spomladanski dvig gladine, ki ustvarja silo navzgor, ki odtrga led blizu obale. , kar ustvarja upogib ledenega pokrova. Uničevanje ledu se stopnjuje z nastankom odprtih vodnih prostorov - k delu vetra se doda še delovanje valov, uničevanje ledenih plošč med odnašanjem itd.

[(#"justify">)]

. morski led

Lastnosti morskega ledu

Najpomembnejši lastnosti morskega ledu sta poroznost in slanost, ki določata njegovo gostoto (od 0,85 do 0,94 g/cm³). Zaradi nizke gostote ledu se ledene plošče dvigajo nad gladino vode za 1/7 - 1/10 svoje debeline. Morski led se začne topiti pri temperaturah nad -2,3°C. V primerjavi s sladkovodno je težje razbita in je bolj elastična.

1. Slanost

Slanost morskega ledu je odvisna od slanosti vode, hitrosti nastajanja ledu, intenzivnosti mešanja vode in njene starosti. V povprečju je slanost ledu 4-krat nižja od slanosti vode, ki ga je oblikovala, in se giblje od 0 do 15 ppm (povprečno 3-8 ppm).

Morska voda, katere slanost je pod 24,695 ppm (tako imenovana brakična voda), ko se ohladi, doseže najprej največjo gostoto, tako kot sladka voda, z nadaljnjim ohlajanjem in brez mešanja pa hitro doseže zmrzišče.

Če je slanost vode nad 24,695 ppm (slana voda), se ta ohlaja do ledišča s stalnim povečevanjem gostote z nenehnim mešanjem (izmenjava med zgornjimi hladnimi in spodnjimi toplejšimi plastmi vode), kar ne ustvarja pogojev za hitro ohlajanje in zmrzovanje vode, to je, ko Pri enakih vremenskih razmerah slana oceanska voda zmrzne pozneje kot brakična voda.

2. Gostota

Morski led je kompleksno fizično telo, sestavljeno iz svežih ledenih kristalov, slanice, zračnih mehurčkov in različnih nečistoč. Razmerje komponent je odvisno od pogojev nastanka ledu in kasnejših procesov ledu ter vpliva na povprečno gostoto ledu. Tako prisotnost zračnih mehurčkov (poroznost) bistveno zmanjša gostoto ledu. Slanost ledu manj vpliva na gostoto kot poroznost. Pri slanosti ledu 2 ppm in ničelni poroznosti je gostota ledu 922 kilogramov na kubični meter, pri 6-odstotni poroznosti pa se zmanjša na 867. Hkrati se pri ničelni poroznosti poveča slanost z 2 na 6 ppm povzroči povečanje gostote ledu le z 922 na 928 kilogramov na kubični meter.

Termofizične lastnosti

Povprečna toplotna prevodnost morskega ledu je približno petkrat višja od toplotne prevodnosti vode in osemkrat večja od toplotne prevodnosti snega in znaša približno 2,1 W/m stopinj, vendar se lahko zmanjša proti spodnji in zgornji površini ledu zaradi povečane slanosti. in povečanje števila por.

Toplotna kapaciteta morskega ledu se približa zmogljivosti svežega ledu, saj se temperatura ledu z zmrzovanjem slanice znižuje. Z naraščajočo slanostjo in s tem naraščajočo maso slanice je toplotna kapaciteta morskega ledu vse bolj odvisna od toplote faznih transformacij, to je temperaturnih sprememb. Učinkovita toplotna kapaciteta ledu se povečuje z naraščajočo slanostjo in temperaturo.

Talilna (in kristalizacijska) toplota morskega ledu se giblje od 150 do 397 kJ/kg, odvisno od temperature in slanosti (z naraščanjem temperature ali slanosti se talilna toplota zmanjšuje).

Optične lastnosti

Čisti led je prozoren za svetlobne žarke. Vključki (zračni mehurčki, solna slanica, prah) razpršijo žarke in znatno zmanjšajo prosojnost ledu.

Barva morskega ledu v velikih masivih se spreminja od bele do rjave.

Beli led nastane iz snega in ima veliko zračnih mehurčkov ali celic slanice.

Mladi morski led, ki ima zrnato strukturo in vsebuje znatne količine zraka in slanice, je pogosto zelene barve.

Večletni grbinasti led, iz katerega so bile iztisnjene nečistoče, in mlad led, ki je zmrznil v mirnih razmerah, ima pogosto modro ali modro barvo. Ledeniški led in ledene gore so tudi modri. V modrem ledu je jasno vidna igličasta struktura kristalov.

Rjav ali rumenkast led je rečnega ali obalnega izvora in vsebuje primesi gline ali huminskih kislin.

Začetne vrste ledu (ledena mast, brozga) imajo temno sivo barvo, včasih z jeklenim odtenkom. Ko se debelina ledu poveča, postane njegova barva svetlejša in postopoma postane bela. Pri taljenju tanki kosi ledu spet posivejo.

Če led vsebuje veliko količino mineralnih ali organskih primesi (plankton, eolske suspenzije, bakterije), se lahko njegova barva spremeni v rdečo, rožnato, rumeno, celo črno.

Zaradi lastnosti ledu, da zadrži dolgovalovno sevanje, je sposoben ustvariti učinek tople grede, kar povzroči segrevanje vode pod njim.

Mehanske lastnosti

Mehanske lastnosti ledu pomenijo njegovo sposobnost, da se upre deformaciji.

Tipične vrste deformacije ledu: napetost, stiskanje, strig, upogib. Obstajajo tri stopnje deformacije ledu: elastična, elastično-plastična in stopnja uničenja. Upoštevanje mehanskih lastnosti ledu je pomembno pri določanju optimalne smeri ledolomilcev, pa tudi pri nameščanju tovora na ledene plošče, polarne postaje in pri izračunu trdnosti ladijskega trupa (Ivanov, 1976), (Nazarov, 1938). )

Struktura morskega ledu

Ko se morska gladina ohladi na ledišče, se v zgornji plasti vode (debele nekaj centimetrov) pojavi veliko število diskov ali plošč čistega ledu, imenovanih sneža. . mm,in oblika je lahko zelo raznolika - od kvadratov (ali skoraj kvadratov) do šesterokotnih oblik. Optična os takšne plošče je vedno pravokotna na ravnino njene površine. Ti elementarni ledeni kristali plavajo na površini vode in tvorijo tako imenovano ledeno mast, ki daje površini morja nekoliko masten videz. V mirni vodi plošče lebdijo v vodoravnem položaju in so z- osi so usmerjene navpično. Veter in valovi povzročijo, da se plošče zaletavajo, obračajo in posledično zavzamejo različne položaje; S postopnim zmrzovanjem tvorijo trajen ledeni pokrov, v katerem so posamezni kristali naključno usmerjeni. V prvi fazi nastajanja je mlad led presenetljivo prožen; pod vplivom valov, ki prihajajo z odprtega morja ali jih povzroča premikajoča se ladja, se upogne, ne da bi se zlomila, amplituda nihanja ledene površine pa lahko doseže nekaj centimetrov.

Kasneje, če se temperatura ne poveča, igrajo posamezne plošče vlogo zarodnih kristalov. Mehanizem tega procesa še ni v celoti raziskan. Kot je razvidno iz sl. 4, je led sestavljen iz posameznih kristalov, od katerih ima vsak povsem individualne lastnosti, na primer stopnjo prepustnosti polarizirane svetlobe (enako za celoten dani kristal, "vendar drugačno od drugih). V nekaterih primerih se strukturna celica ledu imenuje zrno in ne ločen kristal, saj je jasno, da ima kompleksno podstrukturo in je sestavljena iz številnih vzporednih plošč. Razmerje med to podstrukturo in zgoraj omenjenim primarnim blatom je precej očitno. Nobenega dvoma ni, da je del zrn oblikovan iz zamrznjenih plošč blata, ki se nato ohranijo kot ločene plasti kristala. Vendar očitno gre za nek drug proces, saj v nekaterih primerih kristali začnejo rasti na spodnji površini precej debele ledene prevleke in imajo tudi ploščasto strukturo. Ne glede na mehanizem nastanka kristalov so vsi - tako v morskem ledu kot v sladki vodi - sestavljeni iz velikega števila plošč, natančno vzporednih druga z drugo. Optična os kristala se nahaja pravokotno na te plošče.

Zanimive rezultate dobimo pri preučevanju porazdelitve kristalov glede na orientacijo njihovih optičnih osi glede na globino njihovega pojavljanja v debelini ledu. Orientacijo lahko označimo z dvema kotoma – polarnim, ki je kot med c-ostako navpično kot azimutno, tj. kot, merjen iz neke poljubne smeri, na primer od črte sever-jug. Velikosti azimutalnih kotov navadno ne sledijo nobenemu zakonu; redke izjeme od tega pravila lahko povzročijo nenavadni pojavi plimovanja. Polarni koti kažejo določen vzorec. Kot že omenjeno, je orientacija kristalov v bližini ledene površine precej spremenljiva, saj je odvisna od vpliva vetra med nastajanjem ledu. Toda ko greste globlje v led, se polarni koti povečujejo in na globini približno 20 cmOptične osi skoraj vseh kristalov so usmerjene vodoravno. Laboratorijska študija zmrzovanja destilirane vode (Perey in Pounder, 1958), pod pogojem, da je bila ohlajena samo iz ene smeri in je bila voda v mirnem stanju, je dala rezultate, prikazane v tabeli. Horizontalni odseki so bili vzeti z ledene površine in iz globin 5 in 13 cm.Vsak odsek je bil pregledan z uporabo univerzalnega polariskopa. Hkrati je bilo določeno razmerje površin (v odstotkih), ki jih zasedajo kristali z enako - v 10-stopinjskih intervalih - usmerjenostjo optičnih osi.

Orientacija kristalov v ledeni plošči (Pounder, 1967)

globina, cm% površine, ki jo zasedajo kristali s polarnimi koti znotraj 0 - 10 stopinj 10 - 20 stopinj 70 - 80 stopinj 80 - 90 stopinj 0 5 1368 12 137 3 26 18 145 26 43

Podobno je opaziti v naravnem morskem ledu, ki je dosegel določeno "starost". Izjeme so v primerih, ko med rastjo ledene odeje pride do premikov, ki povzročijo stiskanje in lomljenje ledu. Tako je večina morskega ledu, ki obstaja že eno leto ali več, sestavljena iz kristalov, katerih optične osi so usmerjene vodoravno in kaotično usmerjene v azimutu. Dolžina (navpična višina) takih kristalov doseže 1 min več, s premerom od 1 do 5 cm.Razlogi za prevlado kristalov z vodoravnimi optičnimi osemi v ledu nam pomagajo razumeti sl. 4. Ker ima ledeni kristal eno glavno simetrično os, lahko raste predvsem v dve smeri. Molekule ledu se pritrdijo na kristalno mrežo bodisi v ravninah (kristala), ki so pravokotne na c-osin jih imenujemo bazalne ravnine , ali v smeri c-osi, kar posledično vodi do povečanja površine bazalnih ravnin. Na podlagi zakonov termodinamike lahko sklepamo, da bi morala biti prva vrsta rasti kristalov intenzivnejša od druge, kar potrjujejo tudi poskusi.

riž. 5 Prevladuje rast kristalov z nagnjenimi optičnimi osemi, kar povzroča postopno izginotje kristala z navpično z-os. (Pounder, 1967)

Vmesnik led-voda

Preučevanje podzemlja rastočega morskega ledu pomaga razumeti, kako voda zamrzne. Nižje 1-2 cm Ledene plasti so sestavljene iz plošč čistega (svežega) ledu s plastmi slanice med njimi. Plošče, ki sestavljajo del ločenega kristala, so med seboj vzporedne in se običajno nahajajo navpično. To je tako imenovana skeletna (ali okvirna) plast. Mehanska trdnost te plasti je običajno izjemno nizka. Z nadaljnjim zamrzovanjem se plošče nekoliko zgostijo, med njimi se pojavijo ledeni mostovi in postopoma nastane trden led, v katerem je slanica v obliki kapljic ali celic med ploščami. Znižanje temperature ledu vodi do zmanjšanja velikosti celic, napolnjenih s slanico, ki imajo obliko dolgih navpičnih valjev skoraj mikroskopskih dimenzij v preseku. Takšne celice lahko najdete na sl. 4 v obliki vrstic črnih pik, ki se nahajajo vzdolž črt med ploščama. Določeno število celic slanice je prisotnih tudi na mejah med kristali, vendar je glavnina slanice znotraj posameznih zrn. Na sl. Slika 5 prikazuje rezultate statistične študije debeline plošč v vzorcu letnega morskega ledu. Vidimo, da imajo plošče enotno debelino, v povprečju v območju 0,5-0,6 mm.Premer gnezd, ki vsebujejo slanico, je običajno približno 0,05 mm.

riž. 6 Statistična porazdelitev debeline rezila v prvoletnem morskem ledu. (Pounder, 1967)

Še vedno ni dovolj podatkov o dolžini takih gnezd; znano je le, da niha v mnogo širših mejah kot je premer. Približno lahko domnevamo, da je dolžina gnezd približno 3 cm.

Tako vidimo, da je v večini primerov morski led sestavljen iz makroskopskih kristalov s kompleksno notranjo strukturo - vsebuje plošče čistega ledu in veliko število celic, ki vsebujejo slanico. Poleg tega led običajno vsebuje veliko majhnih sferičnih zračnih mehurčkov, ki nastanejo iz zraka, raztopljenega v vodi, sproščenega med postopkom zamrzovanja. Delež prostornine morskega ledu, ki ga zaseda tekoča slanica, je izjemno pomemben parameter, imenovan vsebnost slanice v (slika 6). Izračunamo ga lahko s poznavanjem slanosti, temperature in gostote morskega ledu. Na podlagi poznavanja faznih razmerij raztopin soli v morski vodi pri nizkih temperaturah je (Assur, 1958) izračunal v za tiste vrednosti slanosti in temperature ledu, ki jih najdemo na zemeljski obli. Rezultati, ki jih je pridobil Assur, ne upoštevajo prisotnosti zračnih mehurčkov v ledu, vendar lahko vpliv slednjih na vrednost v določimo eksperimentalno s primerjavo gostote vzorca morskega ledu z gostoto sladkovodnega ledu pri isti temperaturi. (Pounder, 1967)

riž. 7 Migracija slanice vzdolž temperaturnega gradienta (Pounder, 1967)

Vrste morskega ledu

Morski led je razdeljen na tri vrste glede na lokacijo in mobilnost:

plavajoči (plaveči) led;

paket večletni led (pack)

Hitri led je vrsta fiksnega ledu v morjih in oceanih ter njihovih zalivih ob obali.

riž. 8 (zasnežen hitri led in plavajoči led na Baltskem morju)

Dinamično morski led delimo na gibljiv (plavajoči) in mirujoč. Fiksni led vključuje hitri led in stamukho.

Hitri led je plošča ledu, pritrjena na obalo ali plitvino, ki se razteza od nekaj metrov do več sto kilometrov od obale, ko voda zamrzne. Mrtvi led doživlja samo navpične vibracije, ko se nivo vode spremeni. Lahko se oblikuje tako na mestu, ko morski val zmrzne, kot zaradi zmrzovanja. Ta vrsta lahko razpade in tako postane plavajoči led. Na območjih z visoko zemljepisno širino lahko hitri led obstaja več let in doseže debelino 10-20 m. Za boj proti hitremu ledu se na morskih poteh uporabljajo ledolomilci.

Plavajoči led ni povezan z obalo in se premika pod vplivom vetra in toka. Sem spadajo začetne faze ledu (maščoba, snežna brozga, brozga, palačinkasti led), njegove poznejše oblike (nile, mladice, enoletni, dvoletni in večletni led), led v obliki polj, njihova drobci ali posamezne ledene ploskve, pa tudi ledene gore, njihovi odpadki in ledeni otoki.

Glede na velikost ledenih plošč se plavajoči led deli na naslednje oblike:

§ ledena polja so po površini največje tvorbe plavajočega ledu, ki jih po velikosti delimo na velikanske (premer nad 10 km), obsežne (2-10 km), velike (0,5-2 km) in drobce polj - led floes velikosti 100 - 500 m;

§ grob led - ledene plošče, ki merijo 20-100 m;

§ droben lomljen led - ledene plošče velikosti 2-20 m;

§ nariban led - ledene plošče velikosti 0,5-2 m;

§ zmrzal - kosi ledu različnih starosti, zamrznjeni na ledenem polju;

§ humki - posamezni kupi drobcev ledenih plošč (hribov) na ledenem pokrovu, ki nastanejo kot posledica močnega trčenja ali stiskanja ledu;

§ nesyak - velika grbina ali skupina zmrznjenih grbin, ki predstavljajo ločeno ledeno ploščo z relativno majhnimi vodoravnimi in velikimi navpičnimi dimenzijami; ugrez do 20-25 m in nadmorska višina do 5 m.

Pakirani led je dolgoročni polarni morski led, ki je preživel več kot 2 letna cikla rasti in taljenja. Običajno opazimo kot ogromna ledena polja v Arktičnem bazenu, pa tudi kot hitri led vzdolž severnih obal Grenlandije, v severnih ožinah kanadskega arktičnega arhipelaga in na Antarktiki. Hume na ledenih poljih v parku so običajno zglajene s ponavljajočim se taljenjem, zaradi česar je njihova površina pretežno hribovita. Na Arktiki parkovni led pokriva površino od 60 do 90% ledenega pokrova. Debel parkovni led je neprehoden za ladje.

Pakirani led se razume kot prosto plavajoče ledene gmote, ki so zdrsnile v vodo in se ločile od ledenikov na kopnem, kot tudi plavajoče ledene plošče, ki jih pozneje zajame obalni led. Morski led ima naslednjo lastnost: tudi ko je nastal, je manj slan kot morska voda. Ko se njegovo »življenje« nadaljuje, se vedno bolj približuje svežemu stanju in končno postane primeren za uživanje.

riž. 9 Paket ledu

Zaključek

ledeni oceanski pokrov

Študija in analiza podatkov nam je omogočila naslednje ugotovitve:

.Med ledene pojave sodijo tudi ledene tvorbe, ki so oblike obstoja ledu v vodnih telesih.

.Faze ledenega režima ustrezajo značilnim obdobjem žledoloma - jesenski žledolom, zmrzovanje, spomladanski žled.

.Morski led je kompleksna tvorba, heterogena po svojih termofizičnih lastnostih, ki nastane pod vplivom celega kompleksa zunanjih dejavnikov.

.Najpomembnejši lastnosti morskega ledu sta poroznost in slanost, ki določata njegovo gostoto (od 0,85 do 0,94 g/cm³).

.Struktura morskega ledu je sestavljena iz velikega števila diskov ali plošč čistega ledu, imenovanega Suga.Debelina teh ledenih plošč je zelo majhna, povprečna velikost je približno 2,5 cm * 0,5 mm,in oblika je lahko zelo raznolika - od kvadratov (ali skoraj kvadratov) do šesterokotnih oblik.

.Led v oceanih in morjih je običajno razvrščen glede na število
značilnosti, med katerimi so glavne genetske, dinamične, starostne in morfološke.

Bibliografija

1.Barton V., Cabrera N., Frank F. Rast kristalov in ravnotežna struktura njihovih površin // V: Elementarni procesi rasti kristalov. per. iz angleščine M.: Tuja založba. lit., 1959. S. 11 - 168.

2. Burke A.K. Morski led. L.: Glavsevmorputi, 1940. 94 str.

Doronin Yu.P., Kheisin D.E., Morski led. L.: Gidrometeoizdat, 1975. 318 str.

Žukov L.A. Splošna oceanologija. L.: Gidrometeoizdat, 1976. 376 str.

Zubov N.N. Morske vode in led. L., Gidrometeoizdat, 1938. 451 str.

Nazarov V.S. K študiju lastnosti morskega ledu // Zbornik AARI 1938, letnik 110, str. 101-108.

Pounder E.F. Fizika ledu. M.: "MIR". per. iz angleščine Shinkar G.G., 1967, str. 30 - 39.

Saveljev B.A. Struktura, sestava in lastnosti ledene odeje v morskih in sladkovodnih telesih. Ed. Moskovska državna univerza, 1963. 541 str.

Kheisin D.E. Dinamika ledenega pokrova. L., Gidrometeoizdat, 1967. 215 str.

mentorstvo

Potrebujete pomoč pri študiju teme?

Naši strokovnjaki vam bodo svetovali ali nudili storitve mentorstva o temah, ki vas zanimajo.
Oddajte prijavo navedite temo prav zdaj, da izveste o možnosti pridobitve posvetovanja.

Morski led je razvrščen glede na izvor, obliko in velikost, stanje ledene površine (ravna, grbinasta itd.), starost (stopnje razvoja in uničenja različnih vrst ledu), plovbo (prehodnost ledu za ladje) in dinamične (fiksni in plavajoči led) značilnosti .

Led, ki ga opazimo v morju, glede na izvor delimo na morski, rečni in ledeniški (led celinskega izvora - ledene gore, ledeni otoki).

Rečni led, ki ga odnese v morje, je običajno rjavkaste barve in ima enake oblike kot morski led. Ledeniški led se močno razlikuje od morskega in rečnega ledu po navpičnih dimenzijah, oblikah in barvi.

Vrste in oblike ledu

Glede na razvojno stopnjo in pogoje nastanka ledu delimo na naslednje vrste in oblike.

Začetne vrste ledu:

ledene iglice - ledeni kristali v obliki tankih iglic ali plošč, ki se oblikujejo na površini vode ali v njeni debelini;
ledena mast - kopičenje zmrznjenih ledenih iglic na površini vode v obliki lis ali tanke neprekinjene plasti sivkasto-svinčene barve, ki daje vodni površini mat-mastnat videz;
sneg - viskozna, kašasta masa, ki nastane ob močnem sneženju na ohlajeni vodi;
mulj je skupek ohlapnih, belkastih ledenih grudic s premerom več centimetrov, ki nastanejo iz poledenele masti, snežne gošče in ledu na dnu;
nilas - tanka, elastična ledena skorja do 10 cm debela, ki se zlahka upogne v valovih in nabrekne; ima mat površino;
bučka - tanek prozoren led v obliki svetleče, krhke skorje do 5 cm debele, oblikovane iz ledenih kristalov ali ledene masti v razmerah mirnega morja; zlahka zlomi v vetru ali valovih;
palačinkasti led - led, večinoma okrogle oblike, premera od 30 cm do 3 m in debeline do 10 cm, z dvignjenimi belimi robovi zaradi udarca ledenih plošč ena ob drugo.

Mladi led - led v prehodni fazi med začetnimi vrstami ledu in prvoletnim ledom, debel 15-30 cm, ima siv ali sivo-bel odtenek.

Prvoletni led je led, ki obstaja največ eno zimo, razvija se iz mladega ledu, debeline od 30 cm do 2 m. Delimo ga na:

enoletni tanek led (beli led) debeline od 30 do 70 cm,
povprečje ledu v prvem letu od 70 do 120 cm in
prvoletni debel led več kot 120 cm.

Dvoletni led je led, ki je v drugem letnem ciklu rasti in do konca druge zime doseže 2 m ali več. Večletni ali pakirani led- led, ki obstaja več kot dve leti, debel do 3 m ali več; razsoljen, ima modri odtenek.

Fiksni led

neprekinjen ledeni pokrov, povezan z obalo, v plitvih delih morja pa z dnom; je glavna oblika mirujočega ledu. Hitri led lahko sega do nekaj deset in včasih sto kilometrov v širino. Debelina hitrega ledu na Arktiki je običajno 2-3 m, v morjih zmernih zemljepisnih širin - 1-1,5 m in v južnih morjih ZSSR - 0,5-1,0 m.

Banka ledu je začetna stopnja nastajanja hitrega ledu; Nastane blizu obale, običajno je sestavljen iz nilas ali bučke in lahko doseže širino 100-200 m.

Dno mrtvega ledu je del mrtvega ledu, ki je zamrznjen neposredno na obalo in ni podvržen vertikalnim nihanjem med plimovanjem in drugimi spremembami morske gladine.

Stamukha je ledena grbinasta tvorba, ki leži na tleh.

Led na obali - kup ledu na položni obali.

Glede na velikost ledenih plošč se plavajoči led deli na naslednje oblike:

ledena polja so po površini največje tvorbe plavajočega ledu, ki jih po velikosti delimo na velikanske (premer nad 10 km), obsežne (2-10 km), velike (0,5-2 km) in drobce polj - led floes velikosti 100 - 500 m;
grob led - ledene plošče, ki merijo 20-100 m;
droben lomljen led - ledene plošče velikosti 2-20 m;
nariban led - ledene plošče velikosti 0,5-2 m;
zmrzal - kosi ledu različnih starosti, zamrznjeni na ledenem polju;
humki so posamezni kupi drobcev ledenih plošč (hribov) na ledenem pokrovu, ki nastanejo kot posledica močnega trka ali stiskanja ledu;
nesyak - velika grbina ali skupina zmrznjenih grbin, ki predstavljajo ločeno ledeno ploščo z relativno majhnimi vodoravnimi in velikimi navpičnimi dimenzijami; ugrez do 20-25 m in nadmorska višina do 5 m.

Ledene gore, ledu plavajoči otoki. Celinski (ledeniški) ali ledeniški led nastane na kopnem iz trdnih atmosferskih padavin, ki nato postopoma zdrsnejo v morje. Led celinskega izvora je razdeljen na mirujoč in plavajoči.

Nepremični led celinskega izvora vključuje:

ledeniški jezik - del ledenika, ki se je močno razširil v morje, je na vodi in se včasih razteza od obale več deset kilometrov, ima veliko širino, zlasti na Antarktiki;
Shelf ice - ledena tvorba, ki se dviga nad morsko gladino za več kot 2 m; običajno ima valovito površino;
Ledena pregrada - rob ledeniškega jezika ali ledene police, ki se dviga nad morsko gladino od 2 do nekaj deset metrov.

Lebdeči led vključuje ledene gore in ledene otoke.

Ledena gora je ločen del ledenika ali ledene police, ki plava v morju (oceanu) in ima višino nad 5 m nad morsko gladino. Višina ledenih gora nad vodno gladino je v povprečju 70 (na Arktiki) in 100 m (na Antarktiki); glavni del ledene gore je pod vodo, tj. njen sediment je lahko od 400 do 1000 m. Ledene gore so po videzu stebričaste (ploske ledene gore z velikimi vodoravnimi dimenzijami, zlasti na Antarktiki), piramidalne (ledene gore s koničastim, vrh nepravilne oblike in razmeroma majhne vodoravne dimenzije). V morju so delci ledene gore (veliki bloki ledu, ki so se odlomili od ledene gore ali ledenika in se ne dvigajo več kot 5 m nad morsko gladino) in kosi (zelo majhni delci ledene gore).
Ledeni otoki- ogromni drobci ledu na polici z valovito površino do dolžine 30 km ali več; se dvignejo nad morsko gladino za 5-10 m, dosežejo debelino več kot 15-30 m in odplavajo v Arktičnem oceanu.

3.2. MORSKI LED

Vsa naša morja, razen redkih izjem, so pozimi prekrita z različno debelim ledom. Pri tem postane plovba v enem delu morja v hladni polovici leta otežena, v drugem pa se ustavi in se lahko izvaja le s pomočjo ledolomilcev. Tako zmrzovanje morja moti normalno delovanje flote in pristanišč. Zato je za bolj usposobljeno delovanje flote, pristanišč in objektov na morju potrebno določeno poznavanje fizikalnih lastnosti morskega ledu.

Morska voda, za razliko od sladke vode, nima določenega ledišča. Temperatura, pri kateri se začnejo oblikovati ledeni kristali (ledene iglice), je odvisna od slanosti morske vode S. Eksperimentalno je bilo ugotovljeno, da je mogoče zmrziščno temperaturo morske vode določiti (izračunati) po formuli: t 3 = -0,0545S. Pri slanosti 24,7% je zmrzišče enako temperaturi največje gostote morske vode (-1,33°C). Ta okoliščina (lastnost morske vode) je omogočila razdelitev morske vode v dve skupini glede na stopnjo slanosti. Voda s slanostjo manj kot 24,7 % se imenuje brakična in pri ohlajanju najprej doseže temperaturo največje gostote, nato pa zmrzne, tj. se obnaša kot sladka voda, katere temperatura največje gostote je 4° C. Vodo s slanostjo nad 24,7°/00 imenujemo morska voda.

Temperatura pri največji gostoti je pod lediščem. To vodi do pojava konvektivnega mešanja, ki upočasni zmrzovanje morske vode. Zamrzovanje je upočasnjeno tudi zaradi zasoljevanja površinske plasti vode, ki ga opazimo ob pojavu ledu, saj ko voda zmrzne ostane v ledu le del v njej raztopljenih soli, precejšen del pa jih ostane v vodi. , povečuje njeno slanost in s tem gostoto površinske plasti vode, s čimer se zniža zmrzišče. V povprečju je slanost morskega ledu štirikrat manjša od slanosti vode.

Kako nastane led v morski vodi s slanostjo 35°/00 in zmrziščem -1,91° C? Ko se površinska plast vode ohladi na zgoraj navedeno temperaturo, se bo njena gostota povečala in voda bo potonila navzdol, toplejša voda iz spodnje plasti pa se bo dvignila. Mešanje se bo nadaljevalo, dokler temperatura celotne mase vode v zgornjem aktivnem sloju ne pade na -1,91 ° C Nato se po nekajkratnem podhlajevanju vode pod zmrzišče začnejo pojavljati ledeni kristali (ledene iglice). površino.

Oblikujejo se ledene iglice ne le na površini morja, temveč po vsej debelini mešane plasti. Postopoma se ledene iglice zmrznejo in na gladini morja tvorijo ledene lise, ki po videzu spominjajo na zamrznjeno vodo. salo. Po barvi se ne razlikuje veliko od vode.

Ko sneg pade na gladino morja, se proces nastajanja ledu pospeši, saj se površinska plast razsoli in ohladi, poleg tega pa se v vodo vnesejo že pripravljena kristalizacijska jedra (snežinke). Če je temperatura vode nižja od 0°C, se sneg ne tali, ampak tvori viskozno kašasto maso, imenovano sneženo. Pod vplivom vetra in valov se mast in sneg zrušita v bele kose, imenovane blato. Z nadaljnjim stiskanjem in zmrzovanjem začetnih vrst ledu (ledene iglice, maščoba, brozga, snežna brozga) na morski gladini nastane tanka, elastična skorja ledu, ki se v valovanju zlahka upogne in ob stiskanju tvori nazobčane plasti, t.i. Nilas. Nilas ima mat površino in debelino do 10 cm, delimo pa jih na temne (do 5 cm) in svetle (5-10 cm) nile.

Če je površinska plast morja močno razsoljena, se z nadaljnjim ohlajanjem vode in mirnim stanjem morja, zaradi neposrednega zmrzovanja ali zaradi ledene maščobe, površina morja prekrije s tanko svetlečo skorjo, imenovano steklenica. Steklenička je prozorna, kot steklo, zlahka jo razbije veter ali valovi, njena debelina je do 5 cm.

Na lahkem valu ledene maščobe, brozge ali snega, pa tudi kot posledica razbitja steklenice in nilasa med velikim valovanjem, t.i. sladoled za palačinke. Je pretežno okrogle oblike, s premerom od 30 cm do 3 m in debelino do približno 10 cm, z dvignjenimi robovi zaradi udarca ledenih plošč ena ob drugo.

V večini primerov se nastajanje ledu začne v bližini obale s pojavom brežin (njihova širina je 100-200 m od obale), ki se postopoma širijo v morje in se spremenijo v hitri led Prameni in hitri led se nanašajo na fiksni led, to je led, ki se oblikuje in ostane nepremični vzdolž obale, kjer je pritrjen na obalo, ledeno steno ali ledeno pregrado.

Zgornja površina mladega ledu je v večini primerov gladka ali rahlo valovita, spodnja pa je, nasprotno, zelo neenakomerna in v nekaterih primerih (v odsotnosti tokov) izgleda kot čopič ledenih kristalov. Pozimi se debelina mladega ledu postopoma povečuje, njegova površina je prekrita s snegom, barva zaradi odtekanja slanice iz njega pa se spremeni iz sive v belo. Mladi led debeline 10-15 cm se imenuje siva, in debeline 15-30 cm - sivo-bela. Z nadaljnjim povečevanjem debeline led postane bel. Morski led, ki je trajal eno zimo in ima debelino od 30 cm do 2 m, se običajno imenuje beli. prvoletni led, ki je razdeljen na tanek(debeline od 30 do 70 cm), povprečje(od 70 do 120 cm) in debela(več kot 120 cm).

Na območjih Svetovnega oceana, kjer se led čez poletje nima časa stopiti in od začetka naslednje zime začne ponovno rasti, do konca druge zime pa se njegova debelina poveča in je že več kot 2 m, je poklican dveletni led. Led, ki obstaja že več kot dve leti imenujemo trajnica, njegova debelina je več kot 3 m, je zelenkasto modre barve, z veliko primesi snega in zračnih mehurčkov pa je belkaste barve, steklastega videza. Sčasoma razsoljeni in stisnjeni večletni led pridobi modro barvo. Glede na mobilnost morski led delimo na mirujoči led (hitri led) in plavajoči led.

Plavajoči led se deli na: sladoled za palačinke, ledena polja, zdrobljen led(kos morskega ledu s premerom manj kot 20 m), nariban led(zlomljen led s premerom manj kot 2 m), ne tako(velika grbina ali skupina zmrznjenih grb, do 5 m nadmorske višine), ledeno(kosi ledu zamrznjeni v ledeno polje), ledena kaša(kopičenje plavajočega ledu, sestavljenega iz drobcev drugih oblik ledu s premerom največ 2 m). Ledena polja pa so glede na njihove horizontalne dimenzije razdeljena na:

Velikanska ledena polja, več kot 10 km;

Obsežna ledena polja, široka od 2 do 10 km;

Velika ledena polja, premera od 500 do 2000 m;

Fragmenti ledenih polj, premera od 100 do 500 m;

Grob led s premerom od 20 do 100 m.

Zelo pomembna značilnost za ladijski promet je koncentracija plavajočega ledu. Koncentracija se razume kot razmerje med površino morske površine, ki je dejansko prekrita z ledom, in celotno površino morske površine, na kateri se nahaja plavajoči led, izraženo v desetinah.

V ZSSR je bila sprejeta 10-stopenjska lestvica koncentracije ledu (1 točka ustreza 10% površine, pokrite z ledom), v nekaterih tujih državah (Kanada, ZDA) pa je 8-točkovna.

Glede na koncentracijo je plavajoči led označen na naslednji način:

1. Stisnjen plavajoči led. Plavajoči led s koncentracijo 10/10 (8/8) in brez vidne vode.

2. Zamrznjen trden led. Plavajoči led s koncentracijo 10/10 (8/8) in ledene plošče zmrznjene skupaj.

3. Zelo kompakten led. Plavajoči led, katerega koncentracija je večja od 9/10, a manjša od 10/10 (od 7/8 do 8/8).

4. Trden led. Plavajoči led s koncentracijo 7/10 do 8/10 (6/8 do 7/8), sestavljen iz ledenih plošč, ki so večinoma v stiku med seboj.

5. Tanek led. Plavajoči led, katerega koncentracija se giblje od 4/10 do 6/10 (od 3/8 do 6/8), z velikim številom prelomov; ledene plošče se običajno ne dotikajo.

6. Redki led. Plavajoči led, v katerem je koncentracija od 1/10 do 3/10 (1/8 do 3/8) in nad ledom prevladuje prostranstvo čiste vode.

7. Posamezne ledene ploskve. Veliko območje vode, ki vsebuje morski led s koncentracijo manj kot 1/10 (1/8). V popolni odsotnosti ledu je treba to območje poklicati čista voda.

Lebdeči led je v stalnem gibanju pod vplivom vetra in tokov. Vsaka sprememba vetra na območju, pokritem z visečim ledom, povzroči spremembe v porazdelitvi ledu: močnejši in daljši kot je veter, večja je sprememba.

Dolgoletna opazovanja odnašanja zbitega ledu z vetrom so pokazala, da je odnašanje ledu neposredno odvisno od vetra, ki ga je povzročil, in sicer: smer odnašanja ledu odstopa od smeri vetra za približno 30° v desno na severni polobli, in levo na južni polobli je hitrost odnašanja povezana s hitrostjo vetra s koeficientom vetra približno 0,02 (r = 0,02).

V tabeli Slika 5 prikazuje izračunane vrednosti hitrosti drsenja ledu v odvisnosti od hitrosti vetra.

Tabela 5

Odnašanje posameznih ledenih ploskev (majhnih ledenih gora, njihovih drobcev in majhnih ledenih polj) se razlikuje od odnašanja strjenega ledu. Njegova hitrost je večja, ko se koeficient vetra poveča z 0,03 na 0,10.

Hitrost gibanja ledenih gora (v severnem Atlantiku) s svežimi vetrovi se giblje od 0,1 do 0,7 vozla. Kar se tiče kota odstopanja njihovega gibanja od smeri vetra, je 30-40 °.

Praksa plovbe po ledu je pokazala, da je samostojna plovba navadnega morskega plovila mogoča, če je koncentracija plavajočega ledu 5-6 točk. Za ladje velike tonaže s šibkim trupom in za stare ladje je meja kohezije 5 točk, za ladje srednje tonaže v dobrem stanju - 6 točk. Za ladje ledenega razreda se lahko ta meja poveča na 7 točk, za ledolomne transportne ladje pa na 8-9 točk. Navedene meje prepustnosti plavajočega ledu izhajajo iz prakse za srednje težak led. Pri plovbi v težkem večletnem ledu je treba te meje znižati za 1-2 točki. Ob dobri vidljivosti je možna plovba v koncentracijah ledu do 3 točke za plovila katerega koli razreda.

Če morate pluti po morju, prekritem z visečim ledom, morate upoštevati, da je lažje in varneje vstopiti na rob ledu proti vetru. Vplutje v led s hrbtnim ali bočnim vetrom je nevarno, saj se ustvarijo pogoji za nabiranje ledu, kar lahko povzroči poškodbe boka ladje ali njenega kalužnega dela.

Naprej
Kazalo
Nazaj

Ko se morska gladina ohladi na ledišče, se v zgornji plasti vode (debele nekaj centimetrov) pojavi veliko število diskov ali plošč čistega ledu, imenovanih sneža. . Debelina teh ledenih plošč je zelo majhna, povprečna velikost je približno 2,5 cm * 0,5 mm, in oblika je lahko zelo raznolika - od kvadratov (ali skoraj kvadratov) do šesterokotnih oblik. Optična os takšne plošče je vedno pravokotna na ravnino njene površine. Ti elementarni ledeni kristali plavajo na površini vode in tvorijo tako imenovano ledeno mast, ki daje površini morja nekoliko masten videz. V mirni vodi plošče lebdijo v vodoravnem položaju in so z- osi so usmerjene navpično. Veter in valovi povzročijo, da se plošče zaletavajo, obračajo in posledično zavzamejo različne položaje; S postopnim zmrzovanjem tvorijo trajen ledeni pokrov, v katerem so posamezni kristali naključno usmerjeni. V prvi fazi nastajanja je mlad led presenetljivo prožen; pod vplivom valov, ki prihajajo z odprtega morja ali jih povzroča premikajoča se ladja, se upogne, ne da bi se zlomila, amplituda nihanja ledene površine pa lahko doseže nekaj centimetrov.

Zanimive rezultate dobimo pri preučevanju porazdelitve kristalov glede na orientacijo njihovih optičnih osi glede na globino njihovega pojavljanja v debelini ledu. Orientacijo lahko označimo z dvema kotoma – polarnim, ki je kot med c-os tako navpično kot azimutno, tj. kot, merjen iz neke poljubne smeri, na primer od črte sever-jug. Velikosti azimutalnih kotov navadno ne sledijo nobenemu zakonu; redke izjeme od tega pravila lahko povzročijo nenavadni pojavi plimovanja. Polarni koti kažejo določen vzorec. Kot že omenjeno, je orientacija kristalov v bližini ledene površine precej spremenljiva, saj je odvisna od vpliva vetra med nastajanjem ledu. Toda ko greste globlje v led, se polarni koti povečujejo in na globini približno 20 cm Optične osi skoraj vseh kristalov so usmerjene vodoravno. Laboratorijska študija zmrzovanja destilirane vode (Perey in Pounder, 1958), pod pogojem, da je bila ohlajena samo iz ene smeri in je bila voda v mirnem stanju, je dala rezultate, prikazane v tabeli. Horizontalni odseki so bili vzeti z ledene površine in iz globin 5 in 13 cm. Vsak odsek je bil pregledan z uporabo univerzalnega polariskopa. Hkrati je bilo določeno razmerje površin (v odstotkih), ki jih zasedajo kristali z enako - v 10-stopinjskih intervalih - usmerjenostjo optičnih osi.

Orientacija kristalov v ledenih ploščah (Pounder, 1967)

Podobno je opaziti v naravnem morskem ledu, ki je dosegel določeno "starost". Izjeme so v primerih, ko med rastjo ledene odeje pride do premikov, ki povzročijo stiskanje in lomljenje ledu. Tako je večina morskega ledu, ki obstaja že eno leto ali več, sestavljena iz kristalov, katerih optične osi so usmerjene vodoravno in kaotično usmerjene v azimutu. Dolžina (navpična višina) takih kristalov doseže 1 m in več, s premerom od 1 do 5 cm. Razlogi za prevlado kristalov z vodoravnimi optičnimi osemi v ledu nam pomagajo razumeti sl. 4. Ker ima ledeni kristal eno glavno simetrično os, lahko raste predvsem v dve smeri. Molekule ledu se pritrdijo na kristalno mrežo bodisi v ravninah (kristala), ki so pravokotne na c-os in jih imenujemo bazalne ravnine , ali v smeri c-osi, kar posledično vodi do povečanja površine bazalnih ravnin. Na podlagi zakonov termodinamike lahko sklepamo, da bi morala biti prva vrsta rasti kristalov intenzivnejša od druge, kar potrjujejo tudi poskusi.

riž. 5 Prevladuje rast kristalov z nagnjenimi optičnimi osemi, kar povzroča postopno izginotje kristala z navpično z-os. (Pounder, 1967)

Ledeni vmesnik -vodo

Preučevanje podzemlja rastočega morskega ledu pomaga razumeti, kako voda zamrzne. Nižje 1-2 cm Ledene plasti so sestavljene iz plošč čistega (svežega) ledu s plastmi slanice med njimi. Plošče, ki sestavljajo del ločenega kristala, so med seboj vzporedne in se običajno nahajajo navpično. To je tako imenovana skeletna (ali okvirna) plast. Mehanska trdnost te plasti je običajno izjemno nizka. Z nadaljnjim zamrzovanjem se plošče nekoliko zgostijo, med njimi se pojavijo ledeni mostovi in postopoma nastane trden led, v katerem je slanica v obliki kapljic ali celic med ploščami. Znižanje temperature ledu vodi do zmanjšanja velikosti celic, napolnjenih s slanico, ki imajo obliko dolgih navpičnih valjev skoraj mikroskopskih dimenzij v preseku. Takšne celice lahko najdete na sl. 4 v obliki vrstic črnih pik, ki se nahajajo vzdolž črt med ploščama. Določeno število celic slanice je prisotnih tudi na mejah med kristali, vendar je glavnina slanice znotraj posameznih zrn. Na sl. Slika 5 prikazuje rezultate statistične študije debeline plošč v vzorcu letnega morskega ledu. Vidimo, da imajo plošče enotno debelino, v povprečju v območju 0,5-0,6 mm. Premer gnezd, ki vsebujejo slanico, je običajno približno 0,05 mm.

riž. 6

Še vedno ni dovolj podatkov o dolžini takih gnezd; znano je le, da niha v mnogo širših mejah kot je premer. Približno lahko domnevamo, da je dolžina gnezd približno 3 cm.

riž. 7 Migracija slanice vzdolž temperaturnega gradienta (Pounder, 1967)