Без Вечного Синего Неба

В поисках ответа пришлось вспоминать забытые курсы наук, которые читали нам на лекциях в МГУ. Физика, гидрология, гляциология, криология… Давно ж это было. Осенние льдины для меня, географа-экономиста, стали своеобразным хобби. Хобби, которым не похвастаешься, как марками или спичечными коробками, но не менее интересным и увлекательным… Я стал коллекционировать знания: искать и коллекционировать.

Итак, белые льдины, выныривающие со дна… Природа летнего ледохода известна. За зиму сибирская стужа промораживает до дна, два-три метра глубины – морозу нипочем, всю реку скует к весне. Сам видел на БАМе, как бурили лед на реке, он был в три метра толщиной. А подо льдом жила река, глубиной всего-то сантиметров десять-двадцать. Весной эту промерзшую реку зальют талые воды, со склонов окрестных сопок побегут ручьи, а сойдутся они как раз на реке, оставив внизу, под собой, лед. Через месяц-полтора прогреется река, зимний лед, подтаяв, всплывет на поверхность и вскоре растает на долгой дороге в Арктику. Лето все-таки.

А вот природу осеннего ледохода объяснить не просто. Осенью температура на дне реки положительная, этой температуры мало, чтобы вода превратилась в лед… Стоп. А как же белые льдины? Они появляются именно в этих условиях.

Обращаюсь к литературе: «Для образования подводного, или внутриводного, льда необходимо определенное переохлаждение воды, наличие ядра кристаллизации и удаление теплоты агрегатного перехода воды в лед», – прочитал я в университетском учебнике… Признаюсь, ничего из этого объяснения не понял, оно бессмысленно.

…Здесь делаю отступление, чтобы объяснить читателям простую истину, вода – самое распространенное на Земле вещество! – очень слабо изучена. Ее свойства порой приводят ученых в замешательство. Так, если удалить из воды ядра кристаллизации (а ими могут быть любые вкрапления, даже микробы), то она не замерзнет и при температуре в минус двадцать градусов.

На этом ее редкостном свойстве остановлюсь чуть подробнее.

При температуре плюс четыре градуса вода имеет абсолютную плотность, то есть в этот момент она самая тяжелая. Но с дальнейшим понижением температуры плотность ее начинает уменьшаться, вода становится легче, а в стадии льда – совсем легкой, поэтому лед плавает. В реке или озере у дна зимой температура всегда положительная, самая высокая, там скапливается рыба и другая живность, а она знает, где теплая вода в реке! Даже в сильнейший мороз на дне будут сохраняться массы сравнительно теплой воды…

Еще штрих, который тоже нельзя сбросить со счетов в дальнейших рассуждениях, – приблизительность количественных характеристик. «Около четырех градусов…», «почти» – эти слова не делают чести исследователю, но без них не обойтись. Лабораторной чистоты в природе не бывает. Если быть точным, то максимальную плотность воды наблюдают при температуре плюс 3,98 градуса, однако таких условий в реке нет. Почему? Потому что там не дистиллированная вода.

Река это всегда раствор, где-то он одного состава, где-то другого. А если природная вода – раствор, то согласно законам термодинамики неизбежна сдвижка физико-химических характеристик, вернее их количественных значений. Отсюда приблизительность, пусть на сотые, а порой и десятые доли градуса. В том нет ничего страшного, считаем же мы время с точностью до минуты, и устраивает, хотя есть секунды, о которых редко кто говорит, разве что на спортивных соревнованиях.

Однако продолжу свою мысль. Река или озеро, даже если они лежат на мерзлоте, со дна не смогут замерзнуть еще и потому, что по теплоемкости вода не знает себе равных среди других природных веществ. И это еще одна неожиданность в ее свойствах.

Дно согревает сама река! Донный грунт, точнее, поверхность соприкосновения воды и грунта, всегда имеет положительную температуру. Если б было иначе, то северные реки текли по ледяному желобу, чего в природе не наблюдается. Наблюдают другое. Когда озеро или река входят в соприкосновение с подземным льдом на берегу или у дна, лед тает.

Кстати, мало кто знает, что реки и озера на Севере «блуждают». Вечномерзлый грунт разрушается от воздействия тепла водной массы, особенно летом, мерзлые берега подтаивают и осыпаются. На несколько метров за лето может сместиться озеро в тундре. А то и вовсе исчезнуть, если на его пути встретится подземная жила льда. Такие случаи зафиксированы в литературе, этот процесс называется термокарстовым…

А теперь, получив дополнительные сведения о свойствах воды, вернемся к подводному льду.

Продолжаю цитировать учебник: «При возникновении подводного льда замерзающий приземный слой воды может охлаждаться за счет теплопроводности подстилающей горной породы, если она имеет отрицательную температуру…»