Gheata de mare. Proprietățile și clasificarea gheții marine. Gheata de mare. Informații generale Tipuri de gheață în mare

Aproximativ -1,8 °C.

O evaluare a cantității (densității) de gheață de mare este dată în puncte - de la 0 (apă limpede) la 10 (gheață solidă).

Proprietăți

Cele mai importante proprietăți ale gheții marine sunt porozitatea și salinitatea, care determină densitatea acesteia (de la 0,85 la 0,94 g/cm³). Datorită densității scăzute a gheții, bancurile de gheață se ridică deasupra suprafeței apei cu 1/7 - 1/10 din grosimea lor. Gheața de mare începe să se topească la temperaturi peste -2,3°C. În comparație cu apa dulce, este mai dificil să se rupă în bucăți și este mai elastică.

Salinitate

Densitate

Gheața de mare este un corp fizic complex format din cristale de gheață proaspătă, saramură, bule de aer și diverse impurități. Raportul dintre componente depinde de condițiile de formare a gheții și de procesele ulterioare de gheață și afectează densitatea medie a gheții. Astfel, prezența bulelor de aer (porozitatea) reduce semnificativ densitatea gheții. Salinitatea gheții are un efect mai mic asupra densității decât porozitatea. Cu o salinitate a gheții de 2 ppm și porozitate zero, densitatea gheții este de 922 kilograme pe metru cub, iar cu o porozitate de 6 procente scade la 867. În același timp, cu porozitate zero, o creștere a salinității de la 2 la 6. ppm duce la o creștere a densității gheții doar de la 922 la 928 kilograme pe metru cub.

Nilas (primul plan) în Arctica

Proprietăți termofizice

Culoarea gheții marine din masivele mari variază de la alb la maro.

Gheață albă format din zăpadă și are multe bule de aer sau celule de saramură.

Gheața de mare tânără cu o structură granulară cu cantități semnificative de aer și saramură are adesea verde culoare.

Gheața plină de ani, din care impuritățile au fost stoarse, și gheața tânără, care a înghețat în condiții calme, au adesea albastru deschis sau albastru culoare. Gheața de ghețar și aisbergurile sunt, de asemenea, albastre. Structura ca un ac a cristalelor este clar vizibilă în gheața albastră.

Maro sau gheața gălbuie este de origine fluvială sau litorală, conține amestecuri de argilă sau acizi humici.

Tipurile inițiale de gheață (untură de gheață, nămol) au gri inchis culoare, uneori cu o nuanță de oțel. Pe măsură ce grosimea gheții crește, culoarea acesteia devine mai deschisă, devenind treptat alb. Când se topesc, bucățile subțiri de gheață devin din nou gri.

Dacă gheața conține o cantitate mare de impurități minerale sau organice (plancton, suspensii eoliene, bacterii), culoarea ei se poate schimba în roșu, roz, galben, pâna la negru.

Datorită proprietății gheții de a reține radiația cu unde lungi, este capabilă să creeze un efect de seră, care duce la încălzirea apei de sub ea.

Proprietăți mecanice

Proprietățile mecanice ale gheții înseamnă capacitatea sa de a rezista la deformare.

Tipuri tipice de deformare a gheții: tensiune, compresie, forfecare, încovoiere. Există trei etape de deformare a gheții: elastic, elastic-plastic și etapa de distrugere. Luarea în considerare a proprietăților mecanice ale gheții este importantă atunci când se determină cursul optim al spărgătoarelor de gheață, precum și atunci când se plasează mărfuri pe slocuri de gheață, stații polare și când se calculează rezistența carenei unei nave.

Conditii de educatie

Când se formează gheață, mici picături de apă sărată apar între cristale de gheață complet proaspete, care curg treptat în jos. Punctul de îngheț și temperatura de cea mai mare densitate a apei de mare depind de salinitatea acesteia. Apa de mare, a cărei salinitate este sub 24,695 ppm (așa-numita apă salmatră), atunci când este răcită, ajunge mai întâi la cea mai mare densitate, ca și apa dulce și, cu răcirea ulterioară și fără agitare, atinge rapid punctul de îngheț. Dacă salinitatea apei este peste 24,695 ppm (apă sărată), aceasta se răcește până la punctul de îngheț cu o creștere constantă a densității cu amestecare continuă (schimb între straturile de apă rece și inferioare mai calde), ceea ce nu creează condiții pentru răcirea și înghețarea rapidă a apei, adică atunci când În aceleași condiții meteorologice, apa sărată a oceanului îngheață mai târziu decât apa salmară.

Clasificări

Gheață de mare în felul ei locație și mobilitateîmpărțit în trei tipuri:

• gheață plutitoare (în derivă),

Prognoza modificări ale grosimii gheții până în 2050

După etapele dezvoltării gheții Există mai multe așa-numite tipuri inițiale de gheață (în ordinea timpului de formare):

• intra-apa (inclusiv fund sau ancora), format la o anumita adancime si obiecte situate in apa in conditii de amestecare turbulenta a apei.

Alte tipuri de gheață în timpul formării - nilas gheata:

• nilas, formate pe o suprafață calmă a mării din grăsime și zăpadă (nilas întunecate până la 5 cm grosime, nilas deschise până la 10 cm grosime) - o crustă elastică subțire de gheață care se îndoaie ușor pe apă sau se umflă și formează straturi zimțate la comprimare;
• baloane formate în apă desalinizată într-o mare calmă (în principal în golfuri, în apropierea gurilor de râu) - o crustă strălucitoare de gheață fragilă care se sparge ușor sub influența valurilor și a vântului;
• gheață de clătite formată în timpul valurilor slabe din grăsime înghețată, zăpadă sau nămol, sau ca urmare a unei ruperi ca urmare a valurilor unui balon, nilas sau așa-numita gheață tânără. Sunt plăci de gheață de formă rotundă cu diametrul de la 30 cm până la 3 m și grosimea de 10-15 cm, cu margini înălțate din cauza frecării și impactului sloturilor de gheață.

Etapa ulterioară de dezvoltare a formării gheții este gheață tânără, care se împart în gheață gri (10-15 cm grosime) și gri-alb (15-30 cm grosime).

Se numește gheață de mare care se dezvoltă din gheață tânără și nu are mai mult de o iarnă gheata din primul an. Această gheață din primul an poate fi:

• gheață subțire din primul an - gheață albă de 30-70 cm grosime,
• grosime medie - 70-120 cm,
• gheață groasă din primul an - mai mult de 120 cm grosime.

Dacă gheața de mare a fost supusă topirii de cel puțin un an, este clasificată ca gheata veche. Gheața veche este împărțită în:

• gheață reziduală din primul an - gheață care nu s-a topit vara și este din nou în stadiul de îngheț,
• copil de doi ani - a durat mai mult de un an (grosimea ajunge la 2 m),
• multi ani - gheață veche de 3 m grosime sau mai mult, care a supraviețuit topirii timp de cel puțin doi ani. Suprafața unei astfel de gheață este acoperită cu numeroase nereguli și movile formate ca urmare a topirii repetate. Suprafața inferioară a gheții perene este, de asemenea, foarte neuniformă și de formă variată.

Cercetarea gheții marine la Polul Nord

Grosimea gheții perene din Oceanul Arctic ajunge la 4 m în unele zone.

Apele antarctice conțin în principal gheață din primul an de până la 1,5 m grosime, care dispare vara.

Caracteristicile navigației în condiții de gheață depind de zona de navigație și de regimul său inerent de gheață, care, la rândul său, depinde de mulți factori: amplasarea geografică a zonei, natura curenților, salinitatea și temperatura apei, vânturile, fenomenele mareelor, prezenţa râurilor care se varsă în mări în această zonă.

Informațiile despre regimurile de gheață sunt date în schițe hidrometeorologice ale traseului de navigație, constând în caracteristici ale regimului meteorologic, hidrologic și de gheață.

Materialele ilustrative pentru astfel de eseuri includ atlase de date fiziografice, hărți de gheață și hărți hidrometeorologice și anexe speciale la direcțiile de navigație.

Având manualele indicate, precum și date de la patrula de gheață, stații meteorologice, recunoaștere aeriană și alte surse, navigatorul poate, în majoritatea cazurilor, să obțină o idee destul de exactă a distribuției gheții și a caracteristicilor de navigație ale traseul viitor. Datele despre distribuția gheții, indicând marginile și varietățile acestora, se recomandă a fi reprezentate pe hărți goale sau pe hârtie de calc luate din hărțile de navigație.

Spărgător de gheață asimetric

În timpul trecerii navei, un rol important îl joacă primirea de informații suplimentare și corecții de la posturile de radio care efectuează un serviciu special, precum și de la spărgătoare de gheață și nave individuale situate în aceeași zonă. În plus, este necesar să aveți informații despre condițiile meteorologice în timpul tranziției și prognozele de gheață.

Pentru a evalua corect informațiile primite despre gheață, este necesar să se cunoască clasificarea acesteia și, dacă este posibil, caracteristicile de navigație care determină gradul de trecere a gheții.

Navigația în locuri de gheață a crescut cerințele pentru echipajele navelor, navigatori și marinari. Conducerea unei nave în gheață pune o serie de cerințe specifice pentru marinarii la cârmă. Pe lângă respectarea comenzilor ofițerului de pază, timonierul trebuie să poată naviga independent atunci când se deplasează printre gheață.

Clasificarea gheții

Gheața plutitoare nu este conectată la țărm sau la fund și se află în mișcare constantă (în derivă) sub influența vântului și a curentului. Gheața plutitoare este categoria predominantă de gheață în mări și oceane. Gheața plutitoare în mare se formează independent sau ca urmare a unei spargeri a gheții rapide (gheață de mal).

Gheața plutitoare variază ca formă, dimensiune, vârstă, concentrare și alte caracteristici.

După vârstă se disting:

• formațiuni inițiale de gheață (ace de gheață, untură de gheață, fulg de zăpadă, nămol, gheață de clătite, balon, nilas închis la culoare);
• gheață tânără (nilas ușoare, gheață gri) 5 - 15 cm grosime;
• gheață de iarnă (gri-alb, gheață albă) 15 - 200 cm grosime.

În funcție de forma lor, gheața este împărțită în:

• nemișcat (banc de gheață, gheață rapidă, ridicător, stamukha);
• plutitoare sau plutitoare (câmpuri mari și mici de gheață extinse, gheață grosieră și mică spartă, bucăți de gheață, terci de gheață).

Pe baza structurii gheții și a stării suprafeței sale, se disting:

• gheață netedă;
• stratificat;
• ridicol;
• fără zăpadă;
• gheață cu zăpadă și îngheț.

În funcție de dimensiune, gheața plutitoare este împărțită în următoarele tipuri:

• câmpuri mari de gheață formate din slot de gheață cu o dimensiune de peste 10 km;
• câmpuri de gheață formate din bancuri de gheață cu diametrul de 2 - 10 km;
• câmpuri mici de gheață - 0,5 - 2,0 km lungime;
• fragmente de câmpuri - 100 - 500 m diametru;
• gheață grosieră - slot de gheață cu diametrul de 20 - 100 m;
• gheață spartă mică - slocuri de gheață cu diametrul de 2 - 20 m;
• gheață rasă - gheață spartă mai mică de 2 m în diametru;
• nesyak - un hummock mare sau un grup de hummocks înghețat împreună și reprezentând un ban de gheață separat, de până la 5 m înălțime;
• nesyak mare - un banc de gheață de dimensiuni medii, puternic coborât, care se ridică la 5 m deasupra apei;
• nesyak mic - o bucată mică de gheață cu o nuanță verzuie, care abia se ridică deasupra apei;
• terci de gheață - o acumulare de gheață constând din fragmente de cel mult 2 m în diametru;
• iceberg - o bucată monolitică de gheață care s-a desprins dintr-un ghețar, care iese la peste 5 m deasupra nivelului mării și plutește (sau eșuează); După forma lor, aisbergurile sunt împărțite în formă de masă, în formă de cupolă, înclinate, ascuțite, rotunjite sau piramidale;
• ropak - un slip de gheață separat care stă vertical sau oblic și înconjurat de gheață relativ netedă.

Terminologie

Limitele de întindere medie a gheții sunt poziția medie a marginii gheții pentru o lună sau un sezon dat, derivată din observații pe termen lung.

Gheață rară— diverse tipuri de gheață plutitoare, în mare parte spartă, distribuită uniform și ocupând până la 30% din suprafața vizibilă a mării (concentrație 1 - 3 puncte).

Gheață subțire- diverse tipuri de gheață spartă în derivă, ocupând mai mult de jumătate din suprafața vizibilă (concentrație 4 - 6 puncte). Diluarea gheții este cauzată de două motive:

• curenții de maree, comprimând și subțiind periodic gheața și
• gheață care se topește.

Gheață solidă- acumulare de gheață plutitoare care acoperă aproximativ 80% din suprafața vizibilă (concentrație 7 - 9 puncte).

Gheață solidă- o masă continuă care acoperă întregul spațiu vizibil al mării (coeziune 10 puncte).

Spărgătorul de gheață cu propulsie nucleară Rusia se mișcă în gheață

Gheața poate fi ușoară, grea sau deformată.

Gheața ușoară de până la 60 cm grosime poate fi depășită cu ușurință de spărgătoare de gheață, iar în condiții favorabile - de navele cu armare întărită a cocii.

Gheața grea de peste 60 cm grosime, cu cocoașe vechi de peste un an, este greu de depășit doar de spărgătoare de gheață puternice.

Gheață deformată, stratificată cu o adâncime de straturi de până la 20 m. Această gheață este umoristică și poate fi impracticabilă chiar și pentru cei mai puternici spărgătoare de gheață.

Humocking- un tip de formare a obstacolelor de gheață atunci când defecțiunile, coliziunile și compresia gheții formează gheață.

Humocks- o grămadă de slocuri de gheață, de obicei înghețate; pot fi situate în formațiuni și grupuri separate, adesea în creste.

În funcție de locația lor, hummocks pot fi de coastă sau offshore. Se formează din spargerea, zdrobirea și înaintarea gheții.

În nămol, navele se mișcă ușor, dar stratul elastic dens de zăpadă îngreunează mișcarea, deoarece nu înțeapă tulpina, ci doar comprimă; gheață subțire sau crustă, vasele trec cu oarecare dificultate.

Compresie de gheață- compactare sub influența vântului și a curenților. Compresia gheții se observă și în timpul modificărilor curenților de maree, indiferent de vânturi. Vânturile pot doar să întărească sau să slăbească, să întârzie sau să accelereze compresia mareelor. Acest fenomen este cea mai mare dificultate pentru înot.

Concentrația de gheață plutitoare este determinată pe o scară de zece puncte:

Scala de concentrație a gheții în derivă
Puncte	Dimensiunea zonei	Caracteristică
0	Fara gheata	Apa pura
1	Suprafața ocupată de gheața în derivă este de 9 ori mai mică decât aria golurilor de apă dintre ele	Gheață rară
2	Suprafața ocupată de gheața în derivă este de 4 ori mai mică decât aria golurilor de apă dintre ele	Gheață rară
3	Suprafața ocupată de gheața în derivă este de 2 - 2,5 ori mai mică decât aria golurilor de apă dintre ele	Gheață rară
4	Suprafața ocupată de gheața în derivă este de 1,5 ori mai mică decât aria golurilor de apă dintre ele	Gheață subțire
5	Suprafața ocupată de gheața în derivă este egală cu aria golurilor de apă dintre ele	Gheață subțire
6	Suprafața ocupată de gheața în derivă este de 1,5 ori mai mare decât aria golurilor de apă dintre ele	Gheață subțire
7	Suprafața ocupată de gheața în derivă este de 2 - 2,5 ori mai mare decât aria golurilor de apă dintre ele	Gheață solidă
8	Suprafața ocupată de gheața în derivă este de 4 ori mai mare decât aria golurilor de apă dintre ele	Gheață solidă
9	Suprafața ocupată de gheața în derivă este de 9 ori mai mare decât aria golurilor de apă dintre ele	Gheață foarte compactă
10	Banci de gheață acoperă complet suprafața vizibilă a mării	Gheață solidă

Semne de apropiere de gheață

Pentru a asigura siguranța navigației, este foarte important să se detecteze în prealabil apropierea gheții, mai ales în condiții de vizibilitate slabă sau ceață, pentru a reduce rapid viteza, a întări supravegherea și a verifica locația navei. Semnele apropierii de gheață sunt:

• „Reflexia gheții” sau „cerul de gheață” este o reflexie albicioasă caracteristică pe nori deasupra acumulărilor individuale de gheață. Reflexia este deosebit de clară când aerul este bine transparent, când gheața este acoperită cu zăpadă;
• „cer de apă” - pete întunecate pe norii joase peste zone de apă limpede situate printre gheață; petele întunecate de pe nori sunt uneori o reflectare a gheții murdare. Sub cerul fără nori, apa limpede sau gheața pot fi uneori detectate prin refracție;
• o scădere a temperaturii apei mării, uneori bruscă, indicând o abordare aproape extremă a gheții;
• o scădere a temperaturii aerului observată la apropierea de câmpuri vaste de gheață, în special în cazul vântului din gheață.
• modificarea caracterului valului; un val scurt, uneori împingând când se apropie de gheață dinspre vânt și slăbindu-se când se apropie dinspre vent;
• apariția unor bucăți mici de gheață și „terci de gheață”;
• apariția de ceață la orizont;
• zgomot, trosnet și foșnet auzit atunci când se apropie de gheață plină;
• ecouri de la fluiere sau împușcături, reflectate de mase de gheață înalte și apropiate și de aisberguri mari;
• apariția morselor, focilor și stolurilor de păsări.

Hărți de gheață

O hartă de gheață oferă o idee generală a distribuției gheții în zona de navigație. Informațiile despre starea gheții sunt obținute folosind sateliți artificiali Pământului, avioane și elicoptere de recunoaștere a gheții, observații pe nave, puncte de observare de coastă și stații automate de gheață în derivă. Folosind toate aceste informații, serviciile de coastă pregătesc hărți de gheață care sunt transmise navelor.

Decizia privind mișcarea unei nave în gheață se ia pe baza analizei hărților de gheață, pe care sunt afișate caracteristicile stratului de gheață sub formă de simboluri. Simbolul principal în acest sistem de simboluri este un oval, care indică principalele caracteristici de navigație ale gheții (Fig. 1), unde litera C indică concentrația totală a gheții în puncte.

Orez. 1 Simbol oval de gheață de mare

• Ca, Cb, Cs— concentrația de gheață a punctelor cele mai groase (Ca), mai puțin groase (Cb) și a treia cea mai groasă (Cc);
• Sa, Sb, Sc— vârsta gheții, a cărei concentrație este, respectiv, Ca, Cb, Cc;
• Fa, Fb, Fc- formele predominante de gheață, a căror vârstă este, respectiv, Sa, Sb, Sc.

Următoarele simboluri numerice de bază sunt folosite pentru era glaciară:

• 1 - tipuri inițiale de gheață;
• 2 - nilas, de până la 10 cm grosime;
• 3 - gheață tânără, de 10 - 30 cm grosime;
• 4 - gheață tânără, de 10 - 15 cm grosime;
• 5 - gheață tânără, de 15 - 30 cm grosime;
• 6 - gheață de primul an, grosime de 30-250 cm;
• 7 - gheață veche, de peste 250 cm grosime;
• Δ—gheață continentală;
• X—vârsta necunoscută.

Următoarele simboluri digitale sunt folosite pentru a indica forma formațiunilor de gheață:

• 1 - gheață ras sau terci de gheață;
• 2 - gheață zdrobită;
• 3 — gheață grosieră;
• 4 — fragmente de câmpuri de gheață;
• 5 - câmpuri mari de gheață;
• 6 - câmpuri extinse de gheață;
• 7 - câmpuri gigantice de gheață;
• 8—gheata rapida;
• 9 - aisberguri;
• X - formă necunoscută.

Un exemplu de utilizare a simbolului oval de gheață de mare prezentat în Fig. 1 înseamnă că în această zonă există gheață cu o concentrație totală de 6 puncte. Dintre acestea, 2 puncte sunt fragmente de câmpuri vechi de gheață, 1 punct este gheață tânără mare spartă, 3 puncte sunt nilas, a căror formă nu este determinată.

Împreună cu simbolul principal - ovalul, alte simboluri sunt utilizate pe harta gheții, completând și specificând imaginea de ansamblu a distribuției gheții:

Simboluri de gheață suplimentare
	gheață de gheață, în puncte;
	distrugerea gheții, în puncte;
	strat de zăpadă de gheață (C – suprafața de gheață acoperită de zăpadă în zecimi din suprafața totală; S – strat de zăpadă în puncte ← direcția sastrugi);
	compresia gheții în puncte;
	trasee recomandate.

Pe harta de gheață, fiecare zonă de gheață cu aproximativ aceleași caracteristici se distinge de-a lungul graniței prin izolinii (Fig. 2). Pentru claritate, diferite zone pot fi umbrite.

Orez. 2 Harta de gheață

Legendă
Colorarea hărților de ansamblu în funcție de vârsta (stadiile de dezvoltare) a gheții: utilizată în timpul formarea, formarea și distrugerea parțială a gheții „colorarea iernii în funcție de vârstă”
Caracteristicile de vârstă ale gheții:
colorare condiționată după culoare:		utilizarea simbolurilor grafice:
* * *	tipurile inițiale de gheață
⊛	nilas, balon (grosime până la 10 cm)
	gheață gri (10-15 cm)
	gheață gri-alb (15-30 cm)
	gheață subțire din primul an (albă) (30-70 cm)
	gheață de grosime medie din primul an (70-120 cm)
	gheață groasă din primul an (mai mult de 120 cm)
	gheață reziduală din primul an
	gheață de doi ani (până la 2,5 m sau mai mult)
	gheață multianuală (aproximativ 3 m sau mai mult)
Forme de gheață plutitoare:		Legenda, varsta:
	gheata zdrobita		Nilas
	gheata zdrobita		gri
	resturi din câmpurile de gheață		gri-alb
	câmpuri mari		subţire
	câmpuri vaste de gheață		in medie
	câmpuri gigantice de gheață		gros
	terci de gheață		vechi
	gheață de clătite		gheață rapidă
Caracteristicile de vârstă ale gheții fixe (gheață rapidă) în cm:		Caracteristicile generalizate ale gheții:
	gheață nilas (5-10 cm)		compoziția de vârstă a gheții în derivă
	gheață tânără (10-30 cm)		gheață de gheață (în puncte)
	gheață subțire din primul an (30-70 cm)		indice de compresie (în puncte)
	gheață din primul an de grosime medie (70-120 cm)		stratificarea cu gheață
	gheață groasă din primul an (>120 cm)		spargerea gheții

Colorarea hărților de ansamblu în funcție de coeziune: folosit în perioada de distrugere și topire a gheții „colorarea verii prin coeziune”
Concentrația de gheață:		Forme de gheață plutitoare:
	solid, solid înghețat. si foarte spl. în derivă. gheață (9-10/10)		gheata zdrobita
	gheață solidă (7-8/10)		gheata zdrobita
	gheață descărcată (4-6/10)		resturi din câmpurile de gheață
	gheață rară (1-3/10)		câmpuri mari
	Banci de gheață individuale (<1/10)		câmpuri vaste de gheață
	apa pura		câmpuri gigantice de gheață
	ape de aisberg		terci de gheață
			gheață de clătite
Legendă
	pur
	1-3
	4-6
	7-8
	9-10
	10
	gheață rapidă

Mijloace moderne de livrare și afișare a informațiilor hidrometeorologice pe nave

În 2006, pe baza Institutului Arctic și Antarctic (AARI), a fost creat un sistem de monitorizare și prognoză a stării atmosferei și a hidrosferei pentru a sprijini activitățile maritime din Arctica și mările înghețate ale Federației Ruse.

Principalele surse de informații inițiale sunt:

• sateliți artificiali de pământ;
• rețeaua terestră de stații polare de coastă și insulare;
• geamanduri automate în derivă;
• centre interne şi străine de informare hidrometeorologică.

Probleme de rezolvat:

• controlul gheții;
• planificarea pe termen lung a operațiunilor;
• alegerea rutei optime de navigare.

Ca urmare, a fost dezvoltat un „terminal de gheață” care permite afișarea următoarelor date pe monitorul computerului navei sub formă de straturi opace și transparente, combinate cu harta de navigație:

• imagini de suprafață obținute de la sateliți;
• diagrame de gheață reale;
• hărți de prognoză pentru gheață;
• hărți sinoptice și prognoze meteo;
• recomandari de navigatie.

Informațiile sunt primite prin canalele de comunicare furnizate de Inmarsat, Globalstar, Iridium sau sistemele de internet. Mai jos sunt exemple de utilizare a „terminale de gheață” pe nave (Fig. 3 – 6).

Orez. 3 Harta de gheață Orez. 4 Prognoza de gheață în strâmtoarea Tartarie Orez. 5 Traseu recomandat în strâmtoarea Tartarie Orez. 6 Ruta navei atunci când călătoriți în gheață

Lectură recomandată:

Gheața de mare este clasificată:

dupa origine,

după forme și dimensiuni,

în funcție de starea suprafeței de gheață (plată, umoristică),

după vârstă (stadiul de dezvoltare și distrugere),

conform criteriilor de navigație (pasabilitate pe gheață de către nave),

în funcţie de caracteristicile dinamice (gheaţă fixă ​​şi plutitoare).

După origine Gheața este împărțită în gheață de mare, râu și ghețar.

Marin gheața se formează din apa de mare și are o nuanță verzuie sau albicioasă (în prezența bulelor de aer sau a zăpezii).

Apa dulce Gheața se desfășoară din râuri primăvara și vara și are o nuanță cenușie sau maronie din cauza incluziunilor de materie în suspensie.

Gheţar gheața (de origine continentală) se formează ca urmare a fătării ghețarilor care coboară în mare - aisberguri, insule de gheață în derivă.

După aspect și formă gheața se împarte în:

ace de gheață, formată la suprafață sau în coloana de apă,

untură de gheață– acumularea de ace de gheață înghețate sub formă de pete sau un strat subțire de culoare cenușie plumb;

fulg de nea– o masă vâscoasă moale formată în timpul ninsorii abundente pe apa rece,

nămol– acumularea de bulgări de gheață, zăpadă și gheață de fund,

Nilas– crustă elastică subțire de gheață de până la 10 cm grosime,

sticla– gheață subțire transparentă de până la 5 cm grosime, formată din cristale de gheață sau grăsime într-o mare calmă,

gheață de clătite– gheață, de obicei de formă rotundă, cu un diametru de 30 cm până la 3 m și o grosime de până la 10 cm.

Dupa varsta se întâmplă gheață:

tineri gheața are 15-30 cm grosime, are o nuanță gri sau gri-alb,

anual gheață - gheață care a existat de cel mult o iarnă, cu o grosime de 30 cm până la 2 m.

doi ani– gheață care a atins o grosime mai mare de 2 m până la sfârșitul celei de-a doua ierni;

perenă Gheața de ban este gheață care există de mai bine de 2 ani, cu o grosime de peste 3 m, de culoare albastră.

Prin caracteristica de navigare permeabilitatea gheții este evaluată pe o scară de 10 puncte coeziune gheaţă. Concentrația de gheață (grosimea) este raportul dintre suprafața sloturilor de gheață și spațiile de apă dintre ele într-o zonă dată. Practica navigației pe gheață a arătat că navigarea independentă a unei nave maritime obișnuite este posibilă atunci când concentrația de gheață în derivă este de 5-6 puncte.

După caracteristicile dinamice Gheața este împărțită în fixă ​​și plutitoare.

Gheață fixă exista sub forma gheata rapidaîn larg. Grosimea gheții rapide perene de pe coasta Groenlandei este mai mare de 3 m, iar în largul coastei Antarcticii există zeci și chiar sute de metri. Grosimea gheții rapide de un an în Oceanul Arctic este de aproximativ 2–3 m, lățimea este de până la 500 km (Marea Laptev).

plutitoare Gheața se formează fie prin înghețarea gheții plutitoare, fie ca urmare a ruperii gheții rapide.

Termenul folosit pentru a se referi la orice tip de gheață de mare plutitoare gheață în derivă.

Dimensiunile gheții în derivă sunt diferite: atunci când dimensiunea este mai mare de 500 m în diametru, se numesc înghețatcâmpuri, pentru dimensiuni 100…500m - fragmente de gheațăcâmpuri, cu dimensiuni 200...100m - gheață mare, pentru dimensiuni mai mici de 20m - , gheata zdrobita.

Mișcarea gheții are loc sub influența vântului sau a curenților, sub influența cărora își schimbă compactitatea. Când vântul bate pe țărm, concentrația de gheață în derivă crește; când vântul bate de pe țărm, gheața se subțiază. Pe măsură ce viteza curenților crește, gheața se subțiază, iar pe măsură ce viteza scade, gheața se acumulează. Acumularea (comprimarea) gheții are loc în timpul schimbării curenților de maree, și durează 1-2 ore, după care se observă subțierea gheții. Când nivelul apei crește, gheața se subțiază, iar când scade, se consolidează.

Gheţar gheata - aisberguri(munți de gheață) se formează în zonele Oceanului Arctic și în largul coastei Antarcticii. Curenții îi transportă la latitudini moderate ale ambelor emisfere. Aisbergurile ating uneori dimensiuni enorme. În 1854, în zona de 44°S. 28°V. A fost întâlnit un aisberg de 120 km lungime și 90 m înălțime. Doar o zecime din aisberg se ridică deasupra apei.

Când suprafața mării se răcește până la temperatura punctului de îngheț, în stratul superior de apă apar un număr mare de discuri sau plăci de gheață pură, numite slush (grosime de câțiva centimetri) . Grosimea acestor bancuri de gheață este foarte mică, dimensiunea medie este de aproximativ 2,5 cm * 0,5 mm, iar forma poate fi extrem de variată – de la pătrate (sau aproape pătrate) până la formațiuni hexagonale. Axa optică a unei astfel de plăci este întotdeauna perpendiculară pe planul suprafeței sale. Aceste cristale elementare de gheață plutesc pe suprafața apei, formând ceea ce se numește grăsime de gheață, care conferă suprafeței mării un aspect oarecum uleios. În apă calmă, plăcile plutesc în poziție orizontală și sunt Cu- axele sunt îndreptate vertical. Vântul și valurile fac ca plăcile să se ciocnească, să se răstoarne și să ia poziții diferite ca urmare; Înghețând treptat, ele formează o acoperire permanentă de gheață, în care cristalele individuale sunt orientate aleatoriu. În prima etapă de formare, gheața tânără este surprinzător de flexibilă; sub influența valurilor venite din larg sau provocate de o navă în mișcare, se îndoaie fără a se rupe, iar amplitudinea vibrațiilor suprafeței gheții poate ajunge la câțiva centimetri.

Ulterior, dacă temperatura nu crește, plăcile individuale joacă rolul de cristale de semințe. Mecanismul acestui proces nu a fost încă studiat pe deplin. După cum se poate observa din fig. 4, gheața este formată din cristale individuale, fiecare dintre ele având proprietăți pur individuale, de exemplu, gradul de transmitere a luminii polarizate (la fel pentru întregul cristal dat, „dar diferit de alții). În unele cazuri, o celulă structurală de gheață se numește un grăunte, mai degrabă decât un cristal separat, deoarece este clar că are o substructură complexă și constă din multe plăci paralele. Relația dintre această substructură și nămolul primar menționat mai sus este destul de evidentă. Nu există nicio îndoială că o parte din boabe se formează din plăci de nămol înghețat, care sunt apoi conservate ca straturi separate de cristal. Cu toate acestea, aparent, există un alt proces, deoarece, în unele cazuri, cristalele încep să crească pe suprafața inferioară a unui strat de gheață destul de gros și au, de asemenea, o structură asemănătoare plăcii. Oricare ar fi mecanismul de formare a cristalelor, toate - atât în ​​gheața de mare cât și în apă dulce - constau dintr-un număr mare de plăci, exact paralele între ele. Axa optică a cristalului este situată perpendicular pe aceste plăci.

Rezultate interesante se obțin din studierea distribuției cristalelor în funcție de orientarea axelor lor optice în funcție de adâncimea apariției lor în grosimea gheții. Orientarea poate fi caracterizată prin două unghiuri - polar, care este unghiul dintre axa c atât vertical cât și azimutal, adică un unghi măsurat dintr-o direcție arbitrară, de exemplu de la linia nord-sud. Mărimile unghiurilor azimutale nu respectă de obicei nicio lege; rarele excepții de la această regulă pot fi cauzate de fenomene de maree neobișnuite. Unghiurile polare prezintă un anumit model. După cum sa menționat mai sus, orientarea cristalelor în apropierea suprafeței gheții este destul de variabilă, deoarece depinde de influența vântului în timpul formării gheții. Dar pe măsură ce intri mai adânc în gheață, unghiurile polare cresc și la o adâncime de aproximativ 20 cm Axele optice ale aproape tuturor cristalelor sunt orientate orizontal. Un studiu de laborator al înghețării apei distilate (Perey și Pounder, 1958), cu condiția ca aceasta să fie răcită dintr-o singură direcție și apa să fie într-o stare calmă, a dat rezultatele prezentate în tabel. Au fost luate secțiuni orizontale de pe suprafața gheții și de la adâncimile 5 și 13 cm. Fiecare secțiune a fost examinată folosind un polariscop universal. Totodată, a fost determinat raportul zonelor (în procente) ocupate de cristale cu aceeași - în intervale de 10 grade - orientare a axelor optice.

Orientarea cristalelor în straturile de gheață (Pounder, 1967)

O situație similară se observă în gheața naturală care a atins o anumită „vârstă”. Excepții apar în cazurile în care, în timpul creșterii stratului de gheață, apar mișcări care provoacă comprimarea și fracturarea gheții. Astfel, cea mai mare parte a gheții de mare care există de un an sau mai mult este formată din cristale ale căror axe optice sunt îndreptate orizontal și orientate haotic în azimut. Lungimea (înălțimea verticală) a unor astfel de cristale ajunge la 1 mși mai mult, cu un diametru de la 1 la 5 cm. Motivele predominării cristalelor cu axe optice orizontale în gheață ne ajută să înțelegem Fig. 4. Deoarece un cristal de gheață are o axă principală de simetrie, el poate crește în principal în două direcții. Moleculele de gheață se atașează de rețeaua cristalină fie în planuri (ale cristalului) perpendiculare pe axa cşi numite planuri bazale , sau în direcția axei c, care, la rândul său, duce la o creștere a ariei planurilor bazale. Pe baza legilor termodinamicii, putem ajunge la concluzia că primul tip de creștere a cristalelor ar trebui să fie mai intensă decât al doilea, ceea ce este confirmat de experimente.

Orez. 5 Predominanța creșterii cristalelor cu axe optice înclinate, determinând dispariția treptată a unui cristal cu o verticală. Cu-axă. (Pounder, 1967)

Interfață cu gheață -apă

Studierea suprafeței subterane a gheții de mare în creștere ajută la înțelegerea modului în care apa îngheață. Mai jos 1-2 cm Straturile de gheață constau din plăci de gheață pură (proaspătă) cu straturi de saramură între ele. Plăcile care fac parte dintr-un cristal separat sunt paralele între ele și sunt de obicei situate vertical. Acesta este așa-numitul strat scheletic (sau cadru). Rezistența mecanică a acestui strat este de obicei extrem de scăzută. Odată cu înghețarea ulterioară, plăcile se îngroașă oarecum, între ele apar punți de gheață și se formează treptat gheață solidă, în care saramura este conținută sub formă de picături sau celule între plăci. O scădere a temperaturii gheții duce la scăderea dimensiunii celulelor umplute cu saramură, care iau forma unor cilindri verticali lungi de dimensiuni aproape microscopice în secțiune transversală. Astfel de celule pot fi găsite în Fig. 4 sub formă de rânduri de puncte negre situate de-a lungul liniilor dintre plăci. Un anumit număr de celule de saramură sunt, de asemenea, prezente la granițele dintre cristale, dar cea mai mare parte a saramură este conținută în interiorul boabelor individuale. În fig. Tabelul 5 prezintă rezultatele unui studiu statistic al grosimii plăcilor dintr-un eșantion de gheață de mare anuală. Se poate observa că plăcile au o grosime uniformă, în medie în intervalul 0,5-0,6 mm. Diametrul cuiburilor care conțin saramură este de obicei de aproximativ 0,05 mm.

Orez. 6

Încă nu sunt disponibile date suficiente despre lungimea unor astfel de cuiburi; se ştie doar că fluctuează în limite mult mai largi decât diametrul. Aproximativ putem presupune că lungimea cuiburilor este de aproximativ 3 cm.

Astfel, vedem că în majoritatea cazurilor gheața de mare constă din cristale macroscopice cu o structură internă complexă - conține plăci de gheață pură și un număr mare de celule care conțin saramură. În plus, gheața conține de obicei multe bule mici de aer sferice formate din aer dizolvat în apă, eliberate în timpul procesului de înghețare. Porțiunea de volum de gheață de mare ocupată de saramură lichidă este un parametru extrem de important numit conținut de saramură v (Fig. 6). Poate fi calculată cunoscând salinitatea, temperatura și densitatea gheții marine. Pe baza cunoașterii relațiilor de fază ale soluțiilor sărate conținute în apa de mare la temperaturi scăzute, (Assur, 1958) s-a calculat v pentru acele valori ale salinității și temperaturii gheții care se găsesc pe glob. Rezultatele obţinute de Assur nu ţin cont de prezenţa bulelor de aer în gheaţă, dar efectul acestora din urmă asupra valorii lui v poate fi determinat experimental prin compararea densităţii unei probe de gheaţă de mare cu densitatea gheţii de apă dulce. la aceeasi temperatura. (Pounder, 1967)

Orez. 7 Migrația saramură de-a lungul unui gradient de temperatură (Pounder, 1967)