Книга: Я познаю мир. Арктика и Антарктика

Что такое лед

Что такое лед

Лед – самая распространенная горная порода в Солнечной системе. Марс, Юпитер, Сатурн, Уран содержат огромные массы льда, а некоторые спутники планет сложены из него почти целиком. Например, галилеевы спутники Юпитера (Ио, Европа, Ганимед и Каллисто) состоят из льда примерно на 70–90%. Головы комет также представляют собой, как правило, ледяные глыбы.

Как образуется лед в межзвездном пространстве и в Солнечной системе, до конца неясно. Среди существующих на этот счет точек зрения немало весьма любопытных – например о покрытой льдом планете Фаэтон, некогда существовавшей между орбитами Марса и Юпитера, а затем расколовшеся на множество частей; о случайном прилете в пределы Солнечной системы ледяных тел из межзвездных пространств; о ледяном спутнике Земли, упавшем на Землю около 20 тысяч лет назад и вызвавшем Всемирный потоп (известный из легенд и преданий). Во всяком случае, и в наши дни на Землю падают ледяные метеориты.

Ледяное тело из лежзв> здных пространств

Льда на Земле не так много, как на Юпитере, но и не так мало, как на Марсе: больше десятой части суши занято многолетними льдами, а пятая часть всей планеты ежегодно покрыта снегом.

Важно при этом, что самая обычная и привычная нам вода обладает удивительным и редким свойством. Так же, как и многие другие вещества, вода при понижении температуры переходит из газообразного состояния (водяной пар) в жидкое, а затем – ив твердое (лед).

Но в отличие от большинства других веществ, вода при замерзании не уменьшается, а увеличивается в объеме. Поэтому плотность льда меньше плотности воды, и он способен плавать в воде. Если бы не это, в первую же холодную зиму водоемы Земли промерзли бы до дна (лед тонул бы, а на поверхности образовывались бы новые порции, которые тонули бы в свою очередь). Мало кто из обитателей Земли выжил бы в таких условиях.

Частички воды, превращаясь в лед, могут, соединяться между собой разными способами и образовывать разные льды. Это похоже на поведение частичек углерода, которые тоже соединяются между собой по–разному, в зависимости от того, в каких условиях (при какой температуре и каком давлении) им приходится это делать. В итоге из одного и того же вещества – углерода – получается либо графит (мы хорошо знаем его по стержням в простых карандашах), мягкий, разрушающийся даже при соприкосновении с бумагой, либо алмаз – самый твердый из земных минералов, используемый в стеклорезах, сверлах и других инструментах. Разными бывают и льды.

В начале XX века немецкий ученый Г. Тамман открыл, а американский физик П. Бриджмен исследовал явление полиморфизма (многоформенности) льда. Оказалось, что существует около десяти разновидностей льда, и тот, с которым мы сталкиваемся в природе, – лишь одна из многих модификаций (ее называют лед–1).

Все другие льды тяжелее воды и отличаются от обычного многими свойствами. Лед–VI возникает при очень высоком давлении и тает при температуре 80°С (а не 0°С, как лед–1), а лед–VII выдерживает нагрев почти до 200°С. Похоже, что он иногда образуется при очень высоком давлении, которое возникает вблизи работающих турбин гидроэлектростанций, и из–за своей высокой твердости приводит к авариям. А в условиях, похожих на космические, был получен лед, в 2–2,5 раза плотнее всех других. Его свойства пока почти не известны.

Но и привычный нам лед–1 бывает разным. Лед, образующийся в атмосфере, отличается от льда, образующегося на поверхности суши или океана, – но главным образом не строением, а присутствием примесей. Например, в морских льдах есть частички солей, а в подземных – частички горных пород.