Зимой покрываются льдом что

10 редких природных зимних явлений, не увидев которые своими глазами, можно усомниться в их реальности

Получайте на почту один раз в сутки одну самую читаемую статью. Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте.

1. Световые столбы

Окрашенные в пастельные тона и плавающие над землей, эти столбы света часто ошибочно принимали за НЛО. Те, кто видит их в морозную зимнюю ночь, часто восхищаются их красотой, которая кажется творением рук инопланетян или какой-то потусторонней силы. Тем не менее, происхождение световых столбов относительно обыденное.

Как и все гало, они представляют собой сугубо отражение световых лучей от миллионов кристаллов льда. Во время очень холодных, безветренных ночей плоские кристаллы льда, которые обычно образуются в верхних слоях атмосферы, могут сближаться с землей и отражать свет уличных фонарей и фар автомобилей в городах, в результате чего появляется причудливые столбы света.

Они часто приобретают тот же цвет, что и огни, которые они отражают, что объясняет их разноцветные оттенки. Интересно, что подобные явления могут возникать, когда солнечный свет или лунный свет отражаются от кристаллов льда, что приводит к образованию солнечных и лунных столбов.

2. Кальгаспоры

Эти странные образования снега напоминают огромные снежные шипы. Фактически, некоторые из них могут достигать высоты 6 метров. Учитывая, что вокруг них обычно нет никакого снега, то эти «когтистые лезвия» смотрятся просто поразительно. Кальгаспоры образуются из уплотненного снега или льда на высоте более 4000 метров.

Их можно найти в мелководных долинах, где обычно самый глубокий снег, и куда попадает меньше лучей Солнца. Из-за процесса сублимации (когда снег непосредственно испаряется, не переходя в жидкую форму, т. е. не тает), образуются подобные странные фигуры, поскольку некоторые участки сублимируются быстрее других, оставляя все более глубокие «вымоины». Со временем формируются целые поля высоких шипов.

3. Ледяные шары

В отдаленной деревне в Сибири в 2016 году жители увидели странные предметы, которые, казалось, были вымыты на берег из моря. Берег Обской губы на протяжении 18 километров покрывали гигантские шары льда, размером от одного метра до теннисного мяча.

Казалось, что природа готовилась поиграть в снежки. Никто не знал, что это такое. Ученые считают, что шары образовались из ледяной шуги (смесь кристаллов льда и воды) под воздействием течения и сильного ветра.

4. Ледяные вулканы

Все знают, что такое вулканы. Эти удивительные проявления могущества природы извергают расплавленную лаву и смертельные газы. Тем не менее, существует также разновидность вулкана, извергающего расплавленный лед. Механизм работы криовулканов подобен обычным вулканам: под поверхностью земли образуется давление, которое приводит к извержению.

Однако, вместо извержения огненной породы, криовулканы выбрасывают наружу замороженные воду, аммиак или метан. В 2016 году ученый мир всколыхнуло открытие этих вулканов на Плутоне, хотя ранее они были обнаружены в 1989 году на Тритоне, самом большом спутнике Нептуна. Криовулканы могут достигать чудовищных размеров. Один из них, Райт-Монс на Плутоне, достигает ошеломляющей высоты в 4 километра и длины в 145 километров.

5. Снежная гроза

Снежная гроза — это явление, которое происходит, когда во время метели случаются гром и молния. Для этого нужны особые условия. Во-первых, погода должна быть достаточно холодной, чтобы шел снег, но слой воздуха вблизи поверхности земли должен быть теплее, чем воздух над ним. Как и в случае грозы, теплый и влажный воздух поднимается вверх, создавая нестабильные воздушные потоки, которые затем конденсируются в облака.

Когда на обычных облаках во время снежной бури образуются «бугры», это означает наличие нестабильных воздушных потоков, которые приводят к осадкам, таким как град и снег. Когда эти частицы сталкиваются друг с другом, накапливаются электрические заряды, которые высвобождаются в виде молнии.

6. Ледяные блины

Иногда на воде могут образовываться странные ледяные круги с приподнятой кромкой диаметром до 3 метров. Они чем-то напоминают своеобразные фрисби или пиццу, но на самом деле состоят из льда толщиной до 10 сантиметров.

Когда слякоть и шуга накапливается на поверхности спокойной воды при температурах ниже нуля, то плиты намерзающего льда натыкаются друг на друга, при этом обкалываются их края, что и приводит к появлению кругов.

В более бурном океане плиты блинного льда надвигаются друг на друга, в конечном итоге смерзаясь в сплошной лист льда. Эти образования красивы, но выглядят жутковато. Хотя чаще всего ледяные блины встречаются в Антарктиде, они могут появляться в любом месте при должных условиях.

7. Изморозь

Иногда в морозный день можно увидеть очень красивое явление, когда кристаллы льда покрывают сплошным тонким слоем деревья, листья и кусты. Это выглядит как зимняя страна чудес. Изморозь образуется аналогично росе или инею.

Когда молекулы водяного пара контактируют с ветками при температурах ниже нуля, они конденсируются из газообразного состояния, но не в жидкое, а напрямую в твердое состояние. Чем больше влаги в воздухе, тем толще ледяная корка, а мороз образует более крупные и более сложные узоры.

8. Ледяные лягушки

По мере того, как дни становятся короче, а температура падает до уровня ниже нуля, у разных животных есть свои «приспособления», которые помогают им выживать зимой. В то время как медведи впадают в спячку, а гуси улетают на юг, у лесной лягушки намного более странный и даже в чем-то сверхъестественный механизм выживания: она просто позволяет себе замерзнуть.

В отличие от большинства лягушек, которые закапываются в ил на дне озер, лесные лягушки роют норы в земле. Подстилка из листьев обеспечивает им толику тепла, но тем не менее тела лягушек вскоре полностью покрываются льдом. Их сердце перестает биться, органы перестают функционировать, а кровь замерзает. Обычно в других организмах замораживание повреждает ткани, разрушая стенки клеток кристаллами льда.

Клетки дегидратируются и больше не могут функционировать. Лесная лягушка избегает этой участи, вырабатывая большое количество глюкозы, которая в клетках эффективно работает как антифриз. Когда приходит весна, животное оттаивает изнутри. Сердце и легкие начинают функционировать снова, и лягушка оживает, как будто ничего не произошло.

9. Дырявое облако

Когда видишь подобное, кажется, что гигантская рука потянулась вниз к земле и разорвала облака, оставив дыру посреди неба. Дырявые облака возникают только при идеальном стечении погодных условий. Капли воды в облаках должны находиться при температуре ниже нуля, но при этом температура должна быть не достаточно холодной, чтобы образовался снег.

В итоге капли не замерзают, как обычно, а остаются в переохлажденном состоянии. В конце концов, некоторые из них превращаются в лед и начинают цепную реакцию замерзания остальной части водяного пара. При этом пар, который не превращается в лед, испаряется, что приводит к появлению дыры в облаке. Исследования подтвердили, что самолеты, пролетающие сквозь облако, инициируют начало процесса замерзания.

10. Сосульки смерти

Оказывается, сосульки формируются и на дне океана и они одновременно прекрасны и смертельны. Образуется подобное явление в морозных условиях Арктики и Антарктиды. Из местных льдов в воду выделяется соль, увеличивая ее соленость, а также снижая температуру замерзания. При этом увеличивается плотность воды.

Соленый рассол не может превратиться в лед, в результате чего окружающая вода замерзает и образует сосульку. Когда гигантское синее щупальце, скручиваясь вниз, касается морского дна, на нем мгновенно «расцветает» участок льда, убивая все, чего касается.

Понравилась статья? Тогда поддержи нас, жми:

Источник

Самые необычные виды льда в России

Лед – это не просто застывшая от мороза вода. Иногда природа творит настоящие чудеса с этим материалом. Например, на Ямале залив Обской губы и в Ленинградской области Финский залив выбрасывает на берег ледяные шары, а на озере Байкал каждую весну появляются мистические ледяные круги. Об этих и других ледяных причудах природы нам рассказал ученый-гидролог, ведущий сотрудник Института мерзлотоведения из Якутска Никита Тананаев.

Блины на сале

Самые интересные по форме ледовые образования встречаются на воде, так как на их формирование оказывает влияние много факторов, от течения до температуры. Они влияют на безопасность судоходства и поэтому разные виды льда довольно хорошо изучены и описаны в «Атласе ледовых образований», изданном Арктическим и Антарктическим институтом.

Зимой и весной озера часто покрываются множеством ледяных дисков диаметром несколько десятков сантиметров с приподнятыми краями – так образуется «блинчатый лед» (pancake ice).

Так выглядит блинчатый лед.

«Блинчатый лед – обычное явление на больших открытых водных пространствах, озерах или морях, особенно на севере. Это «сковородки», на которых природа выпекает свои ледяные блины», – рассказывает ученый. Такие диски появляются, когда температура колеблется около нуля, а на воде легкие волны. «Сначала на водной зыби начинает формироваться тонкая маслянистая корочка – «сало», или смазочный лед, которая затем сбивается в круговую форму из-за поверхностного натяжения. Иногда блинчатый лед возникает из иголок (его называют игольчатым) или скоплений свежего снега («снежуры»)». Их иногда еще называются «балеринками изо льда», потому что при волнении ветра они раскручиваются вокруг своей оси, рассказывает он.

A. Rose/Global Look Press

Такую картину можно увидеть, например, на Онежском озере в Карелии, на реке Исети в Екатеринбурге, на Алтае, а также на Байкале.

Ледяные блины могут достигать трех метров в диаметре и толщины до 15 сантиметров, а замерзая, они покрывают водное пространство до горизонта. Бывает, что льдины не успевают принять идеально круглую форму из-за понижения температуры, и тогда выглядят как множество осколков. Такой лед называют чешуйчатым.

Вид на замерзшее Онежское озеро.

Ледяные цветы

Это невероятно красивое природное явление больше характерно для Арктики, но иногда встречается и в средних широтах. В конце этого ноября ледяные цветы «расцвели» на озере Ильинское в Татарстане и Марий-Эл.

Источник

ФОРМИРОВАНИЕ И РАЗРУШЕНИЕ ЛЬДА

Ледовый режим водоема — это циклы покрытия акватории льдом, неизменный каждый год. На водоемах Ленинградской области ледовый режим состоит из трех фаз: замерзание, ледостав и вскрытия водоёмов.

Для возникновения льда в водоёмах необходимо:
— небольшое переохлаждение воды, температура должна быть чуть ниже 0 °С, начиная с сотых долей и ниже;
— наличие ядер кристаллизации, которыми могут являться снежинки, льдинки, минеральные и органические взвеси;
— турбулентное перемешивание для отвода выделяющегося при кристаллизации тепла. Если перемешивания нет, то процесс кристаллизации прекращается.

В водоёмах образуется лед поверхностный и глубинный (внутриводный), кристаллизующийся не только на взвеси, но и на микроорганизмах, частицах песка, гальке и т. д. Температура замерзания снижается с глубиной и с увеличением минерализации.

К факторам, определяющим возможность образования ледовых явлений, относят:
• интенсивность теплоотдачи поверхности водоёма с наступлением холодов;
• величину теплоемкости водоема. Чем больше объём водной массы в водоёме, и чем он глубже, тем длительнее процесс его охлаждения;
• интенсивность перемешивания, связанная с транзитными течениями. Чем более проточен водоем, тем интенсивнее вынос тепла из глубинных слоёв к поверхности, в атмосферу.

Очень важным фактором образования ледяного покрова на водоёмах и наступления ледостава служит ветер. Чем сильнее ветер, тем интенсивнее теплоотдача в атмосферу вследствие испарения и турбулентного теплообмена с морозным воздухом. Перемешивание слоев воды ветром и волнами усиливает теплообмен и вынос теплых глубинных вод к поверхности, что тормозит процесс льдообразования. Интенсивное перемешивание увеличивает толщину слоя воды, в котором возможно образование ледяных кристаллов, всплывающих к поверхности воды (лёд имеет плотность на 10 % меньшую по сравнению с плотностью воды). Ветровое волнение разрушает образовавшиеся ледяные корки, чем замедляет формирование ледяного покрова.

Замерзание водоёмов.

При интенсивном теплообмене и охлаждении вод водоема, но при отсутствии ветра и перемешивания верхних слоем воды образуются первичные кристаллики льда в виде мелких иголочек. Когда вода покрыта ими, кажется, что на её поверхности разлит растопленный жир. Такое состояние водно- кристаллизованной смеси называют «сало». При продолжающемся морозе и безветрии кристаллики смерзаются. Образуется однородный прозрачный кристаллический лед, толщина которого довольно быстро увеличивается. За ясную и морозную ночь толщина такого льда может достичь 2-3 см. При этом, как правило, весь небольшой водоём замерзает единовременно. На крупных озёрах в такую погоду обычно покрываются льдом только мелководные заливы.

Кристаллический лёд в начале зимы наиболее прочный и при толщине 5 см выдерживает вес человека, а при 10 см — снегохода. В озёрах, покрывшихся льдом в морозную, штилевую погоду, подо льдом сохраняется обратная стратификация с относительно тонким подлёдным слоем воды, охлажденной до 0 °С. Если замерзание водоёма происходило в ветреную погоду с перемешиванием и более интенсивной теплоотдачей с водной поверхности, средняя температуры воды в водоеме зимой меньше.

При даже слабом ветре замерзание водоёма начинается с береговых отмелей, выхолаживающейся быстрее из-за малой глубины. Первичные кристаллики сбиваются к урезу и смерзаются, образуя полосы кристаллического льда — забереги, примёрзшие к береговому склону. С усилением мороза забереги расширяются, а открытая поверхность воды сокращается. На крупных и глубоких озёрах и водохранилищах замерзание длительно и проходит разновременно в разных районах.

В формировании ледяного покрова принимают участие всплывающие комья внутриводного льда (шуга) обычно грязно-белого цвета, снежура, образующаяся из снега во взволнованной, ещё не замерзшей водной поверхности. Неровность такого покрова увеличивается, если сильный ветер и колебания поверхности водоёма взламывают ещё не окрепший лед. Он дробится, и трущиеся друг о друга его кусочки превращаются в блинчатый лёд — дискообразные льдинки с выпуклым белым краем смерзшихся ледяных крошек.

Штормовым ветром взламывается и уже достаточно прочный лёд, льдины надвигаются одна на другую и смерзаются в торосы с наступлением менее ветреной, но морозной погоды. На нагонных участках пологого берега из битого льда, шуги и частиц донного грунта в шторм образуются береговые ледяные валы.

Структура и деформации ледяною покрова.

Ледостав — период неподвижного ледяного покрова. В Ладожском озёре в теплую зиму с малой суммой отрицательных температур воздуха площадь ледяного покрова не превышает 50% площади акватории. В такие зимы теплозапас его водной массы наименьший вследствие особенно интенсивной теплоотдачи с большой открытой водной поверхности. В умеренно холодные зимы почти 100 %-ная покрытость льдом продолжается всего 2 месяца, а в суровые зимы она длится почти 3 месяца.

Скорость нарастания кристаллического слоя льда (вследствие кристаллизации воды на его нижней поверхности) зависит от его теплопроводности и того, насколько интенсивны теплопотери с ледяного покрова в атмосферу при морозе. Чем ниже температура воздуха и продолжительнее морозная погода, тем больше намерзает льда снизу, тем всё более толстым становится кристаллический лед на водоёме, увеличивается теплоизоляция воды под ним.

Как правило, ледяной покров неоднороден и имеет двух- или трёхслойную структуру и покрыт слоем снега неравномерной толщины и плотности. Под весом снега лёд прогибается, трескается, из трещин, рыбацких лунок и майн на лёд вытекает вода, смачивает нижний слой снега и в мороз замерзает. Так образуется водно-снеговой лёд, менее плотный и малопрозрачный белёсого цвета из-за включения пузырьков воздуха и пыли.

В оттепели талая вода с подтаивающего снежного покрова в последующие морозы превращается в снеговой лёд. Он по физическим свойствам сходен с водно-снеговым льдом, но отличается по химическому составу, подобному составу атмосферных осадков. Лёд этих двух видов имеет меньшую теплопроводность и отражающую способность, чем кристаллический лёд, что замедляет утолщение ледяного покрова.

Деформации ледового покрова.

Зимой лёд как любое твёрдое тело при охлаждении сжимается. Сжатие больше у верхней поверхности льда, где зарождаются морозные трещины. Нижняя поверхность льда крепко примерзает на мелководьях к грунтам вблизи уреза, поэтому с усилением мороза в трещинах происходит разрыв ледяного покрова, и в расширяющихся до 1-2 м трещинах образуется на воде корка молодого льда. При потеплении лед расширяется, трещины сдвигаются, вызывая торошение молодого льда. Торосы порой достигают высоты 0,5-1,5 м.

Кроме термических деформаций ледяного покрова на озёрах происходят и динамические деформации, вызванные сейшами (стоячими волнами, возникающими в замкнутых или частично замкнутых водоёмах) на открытой воде. На Ладожском озере неоднократно возникало по три трещины вдоль продольной оси и поперёк под действием многоузловой сейши, когда наибольшие изгибы ледяного покрова происходят в прибрежной зоне. При сильном морозе достаточно небольшого изгиба ледяного поля над пучностью сейши, чтобы он треснул.

Таяние льда в водоёмах.

Разрушение ледяного покрова, т. е. вскрытие замерзашего водоема, включает три стадии:

I стадия — таяние снежного покрова. Талая вода пропитывает снег, он темнеет, снижается величина отражающей способности поверхности водоёма, увеличивается поглощение суммарной солнечной радиации, что ускоряет таяние. Вода накапливается на льду, протаивают вдольбереговые трещины, заполняющиеся талой водой. Увеличение расхода воды в притоках приводит к подъему уровня воды в водоёме. Ледяной покров, освободившийся от снега, всплывает. Талая вода с него уходит под лёд. Вдоль берегов образуются закраины у скалистых крутых берегов и более широкие — на мелководьях.

II стадия — активное таяние ледяного покрова. Оно происходит на его верхней поверхности вследствие поглощения льдом солнечной радиации (большая величина радиационного баланса) и турбулентного теплообмена с более тёплым воздухом.

Подтаивает и нижняя поверхность льда вследствие конвективного перемешивания подлёдной воды с нижележащим слоем, нагретым днем проникающей сквозь лед солнечным излучением. Локально оно интенсифицируется динамическим перемешиванием в приустьевых зонах, куда поступают воды притоков. Плотностные течения, несущие теплоту и распространяющиеся из этих зон в подледном слое из-за малой минерализации и плотности вод речного половодья, усиливают подтаивание снизу ледяного покрова. Стаивание льда сверху и снизу уменьшает толщину ледяного покрова примерно на 30 %.

Одновременно таяние происходит внутри пористого водноснегового и прозрачного кристаллического слоев. Оно начинается вокруг содержащихся во льду частиц ионного состава. Образующиеся капли внутрилёдной солоноватой талой воды, поглощающие солнечное излучение, вызывают протаивание вертикальных канальцев диаметром 0,1-1,0 мм между ледяными кристаллами. Это увеличивает рассеяние и поглощение солнечного света в толще льда и ускоряет таяние. Канальца расширяются до 5 мм и более в диаметре, и внутрилёдная вода стекает под лёд, происходит его обессоливание.

Прочность ледяного поля уменьшается настолько, что любая даже небольшая на него нагрузка — ветровое пульсирующее давление сверху или сейшевые колебания воды снизу — разрывает ослабевшие связи между кристаллами льда. Лед рассыпается на отдельные кристаллы диаметром до 5-7 см и длиной 20-30 см и более. В эту стадию выход на лёд крайне опасен.

III стадия — таяние возникающих полей ледяных иглообразных кристаллов и еще не раздробленных льдин. Оно происходит обычно быстро благодаря резкому снижению альбедо смеси воды и ледяных кристаллов, их механическому дроблению волнением и трением друг о друга. Из-за поглощения льдом солнечного излучения весной для его таяния и разрушения в водоёме достаточна в 5 раз меньшая сумма положительных температур воздуха, чем сумма её отрицательных значений зимой для формирования толщи ледяного покрова.

Вскрытие малых озёр, прудов и водохранилищ происходит практически одновременно на всей их акватории. В целом сроки начала ледостава и очищения ото льда озёр и водохранилищ — более поздние, чем на реках. Их запаздывание тем значительнее, чем больше размеры водоёма и меньше его проточность.

Источник