Морський лід. Властивості та класифікація морського льоду. Морські криги. Види льоду в морі.

Близько –1,8 °C.

Оцінка кількості (густоти) морського льоду дається у балах - від 0 (чиста вода) до 10 (суцільний лід).

Властивості

Найважливіші властивості морського льоду - пористість та солоність, що визначають його густину (від 0,85 до 0,94 г/см³). Через малу щільність льоду крижини височіють над поверхнею води на 1/7 - 1/10 їхньої товщини. Танення морського льоду починається за температури вище −2,3 °C. Порівняно з прісноводним він важче піддається роздробленню на частини і еластичніший.

Солоність

густина

Морський лід є складним фізичним тілом, що складається з кристалів прісного льоду, розсолу, бульбашок повітря та різних домішок. Співвідношення складових залежить від умов льодоутворення та подальших льодових процесів та впливає на середню щільність льоду. Так, наявність бульбашок повітря (пористість) значно зменшує щільність льоду. Солоність льоду надає щільність менший вплив, ніж пористість. При солоності льоду 2 проміле і нульової пористості щільність льоду становить 922 кілограми на кубічний метр, а при пористості 6 відсотків знижується до 867. кілограмів на кубічний метр.

Нілас (на передньому плані) в Арктиці

Теплофізичні властивості

Відтінки кольору морського льоду у великих масивах варіюють від білого до коричневого.

Білий лідутворюється зі снігу і має багато бульбашок повітря або осередків із розсолом.

Молодий морський лід зернистої структури зі значною кількістю повітря та розсолу часто має. зеленийколір.

Багаторічні торосисті льоди, з яких видавлені домішки, та молоді льоди, які замерзали у спокійних умовах, часто мають блакитний або синійколір. Блакитним також буває льодовик льоду і айсберги. У блакитному льоду чітко видно голчасту структуру кристалів.

Коричневийабо жовтуватий лід має річковий або прибережний генезис, у ньому є домішки глини або гумінових кислот.

Початкові види льоду (крижане сало, шуга) мають темно-сірийколір, іноді із сталевим відтінком. Зі збільшенням товщини льоду його колір стає світлішим, поступово переходячи в білий. При таненні тонкі крижинки знову стають сірими.

У разі, якщо лід містить велику кількість мінеральних або органічних домішок (планктон, еолові суспензії, бактерії), його колір може змінюватися на червоний, рожевий, жовтий, аж до чорного.

У зв'язку з властивістю льоду затримувати довгохвильову радіацію, він здатний створювати парниковий ефект, що призводить до нагрівання води, що знаходиться під ним.

Механічні властивості

Під механічними властивостями льоду розуміють його здатність протистояти деформаціям.

Типові види деформації льоду: розтягування, стиск, зсув, вигин. Виділяють три стадії деформації льоду: пружна, пружно-пластична стадія руйнування. Облік механічних властивостей льоду важливий щодо оптимального курсу криголамів , і навіть при розміщенні на крижинах вантажів, полярних станцій , під час розрахунку міцності корпусу судна .

Умови освіти

При утворенні морського льоду між цілком прісними кристалами льоду виявляються дрібні краплі солоної води, які поступово стікають униз. Температура замерзання та температура найбільшої щільності морської води залежить від її солоності. Морська вода, солоність якої нижче 24,695 проміле (так звана солонувата вода), при охолодженні спочатку досягає найбільшої щільності, як і прісна вода, а при подальшому охолодженні та відсутності перемішування швидко досягає температури замерзання. Якщо солоність води вище 24,695 проміле (солона вода), вона охолоджується до температури замерзання при постійному збільшенні щільності з безперервним перемішуванням (обміном між верхніми холодними і нижніми теплішими шарами води), що не створює умов для швидкого вихолоджування та замерзання води, тобто однакових погодних умовах солона океанічна вода замерзає пізніше солонуватою.

класифікації

Морський лід по своєму місцезнаходження та рухливостіподіляється на три типи:

• плавучі (дрейфуючі) льоди,

Прогноз зміни товщини льодового покриву до 2050 року

По стадіях розвитку льодувиділяють кілька про початкових видів льоду (у порядку часу освіти):

• внутрішньоводний (у тому числі донний або якірний), що утворюється на певній глибині та предметах, що знаходяться у воді в умовах турбулентного перемішування води.

Подальші за часом утворення види льоду - ніласові льоди:

• нілас, що утворюється при спокійній поверхні моря з сала і сніжури (темний нілас до 5 см завтовшки, світлий нілас до 10 см завтовшки) - тонка еластична кірка льоду, що легко прогинається на воді або брилі і утворює при стисканні зубчасті нашарування;
• склянки, що утворюються в розпресненій воді при спокійному морі (в основному, в затоках, біля усть рік) - тендітна блискуча кірка льоду, яка легко ламається під дією хвилі та вітру;
• млинець, що утворюється при слабкому хвилюванні з крижаного сала, сніжури або шуги або внаслідок розлому внаслідок хвилювання склянки, ніласу або так званого молодого льоду. Являє собою пластини льоду округлої форми від 30 см до 3 м в діаметрі і товщиною 10-15 см з піднятими краями через обтирання та удари крижин.

Подальшою стадією розвитку льодоутворення є молоді льоди, які поділяються на сірий (товщина 10-15 см) та сіро-білий (товщиною 15-30 см) лід.

Морський лід, що розвивається з молодого льоду і має вік не більше одного зимового періоду, називається однорічним льодом. Цей однорічний лід може бути:

• тонким однорічним льодом - білий лід завтовшки 30-70 см,
• середньої товщини – 70-120 см,
• товстим однорічним льодом – товщиною понад 120 см.

Якщо морський лід зазнавав танення хоча б протягом одного року, він відноситься до старим льодам. Старі льоди поділяються на:

• залишковий однорічний - лід, що не розтанув влітку, перебуває знову в стадії замерзання,
• дворічний - що проіснував більше одного року (товщина досягає 2 м),
• багаторічний - старий лід товщиною 3 м і більше, який пережив танення не менше двох років. Поверхня такого льоду вкрита численними нерівностями, пагорбами, що утворилися внаслідок неодноразового танення. Нижня поверхня багаторічних льодів також відрізняється великою нерівністю та різноманітністю форми.

Дослідження морського льоду на Північному полюсі

Товщина багаторічних льодів у Північному Льодовитому океані у деяких районах сягає 4 м.

В антарктичних водах переважно знаходиться однорічний лід товщиною до 1,5 м, який зникає влітку.

Особливості судноводіння в льодових умовах залежать від району плавання та властивого йому льодового режиму, який у свою чергу залежить від багатьох факторів: географічного положення району, характеру течій, солоності та температури води, вітрів, припливно-відливних явищ, наявності річок, що впадають у моря даному районі.

Відомості про льодові режими даються в гідрометеорологічних нарисах лоції, що складаються з характеристик метеорологічного, гідрологічного та льодового режиму.

Ілюстративним матеріалом до таких нарисів служать атласи фізикогеографічних даних, карти льодів та гідрометеорологічні карти, спеціальні додатки до лоцій.

Маючи в своєму розпорядженні зазначені посібники, а також дані льодового патруля, метеорологічні станції, авіарозвідки та інші джерела, судноводій може отримати в більшості випадків досить точне уявлення про розподіл льодів, про навігаційну характеристику майбутнього шляху. Дані про розподіл льодів із зазначенням їх кромок та різновидів рекомендується наносити на бланкові картки або на кальки, зняті з навігаційних карток.

Асиметричний криголам

Під час переходу судна велику роль відіграє отримання додаткових відомостей та корективів від радіостанцій, що несуть спеціальну службу, а також від криголамів та окремих суден, що знаходяться у тому ж районі. Крім того, необхідно мати відомості про синоптичну обстановку на час переходу та льодові прогнози.

Для правильної оцінки одержуваних відомостей про льоди необхідно знати їх класифікацію, а, по можливості, і навігаційну характеристику, що визначає ступінь прохідності льодів.

Плавання у льодах обумовлює підвищені вимоги до екіпажів суден, і до судноводіїв, і до матросів. Управління судном у льодах висуває ряд специфічних вимог до матросів, що стоять на кермі. Крім виконання команд вахтового помічника, кермовий матрос повинен вміти самостійно орієнтуватися під час руху серед льоду.

Класифікація льодів

Морський плавучий лід не пов'язаний з берегом або дном і знаходиться у постійному русі (дрейфує) під впливом вітру та течії. Плавучий лід є переважаючою категорією льоду у морях та океанах. Утворюються плавучі льоди в морі самостійно або внаслідок розлому припаю (берегового льоду).

Розрізняються плавучі льоди за формою, розмірами, віком, згуртованістю та іншими ознаками.

За віком розрізняють:

• початкові утворення льоду (крижані голки, крижане сало, сніжуру, шугу, млинцевий лід, склянку, темний нілас);
• молодий лід (світлий нілас, сірий лід) завтовшки 5 - 15 см;
• зимовий лід (сіро-білий, білий лід) завтовшки 15 - 200 см.

За формою лід поділяють на:

• нерухомий (крижаний заберіг, припай, стояк, стамуха);
• дрейфуючий, або плавучий (великі великі і малі крижані поля, крупнобитий і дрібнобитий лід, шматки льоду, крижана каша).

За будовою льоду та станом його поверхні розрізняють:

• рівний лід;
• нашарований;
• торосистий;
• безсніжний;
• засніжений лід і сморозь.

За розмірами плавучі льоди поділяються на такі види:

• великі крижані поля, що складаються з крижин розміром понад 10 км;
• крижані поля, що складаються з крижин розміром у поперечнику 2 - 10 км;
• малі крижані поля - 0,5 - 2,0 км у поперечнику;
• уламки полів - 100 - 500 м у поперечнику;
• крупнобитий лід - крижини розміром у поперечнику 20 - 100 м;
• дрібнобитий лід - крижини розміром 2 - 20 м у поперечнику;
• тертий лід - битий лід менше 2 м у поперечнику;
• несяк - великий торос або група торосів, що змерзли разом і являють собою окрему крижину, висотою до 5 м;
• великий несяк - сильно торосистий крижина середнього розміру, що височить над водою на 5 м;
• малий несяк — невеликий шматочок льоду зеленого відтінку, що ледве підноситься над водою;
• крижана каша - скупчення льоду, що складається з уламків не більше 2 м у поперечнику;
• айсберг - монолітний шматок льоду, що відколовся від льодовика, виступає над рівнем моря більш ніж на 5 м і знаходиться на плаву (або на мілині); за формою айсберги поділяються на столоподібні, куполоподібні, похилі, з гострими вершинами, окатані або пірамідальні;
• ропак - окрема крижина, що стоїть вертикально або похило і оточена порівняно гладким льодом.

Термінологія

Межі середнього поширення льоду - середнє положення кромки льоду для заданого місяця чи сезону, виведене з багаторічних спостережень.

Рідкісний лід- Різного виду плавучий лід, переважно битий, рівномірно розподілений і займає до 30% видимої поверхні моря (згуртованість 1 - 3 бали).

Розріджений лід- Різного виду битий дрейф лід, що займає більше половини видимої поверхні (згуртованість 4 - 6 балів). Розрідження льоду спричинене двома причинами:

• припливно-відливними течіями, що періодично стискають і розріджують льоди, і
• таненням льодів.

Згуртований лід- Нагромадження плавучих льодів, що покривають близько 80% видимої поверхні (згуртованість 7 - 9 балів).

Суцільний лід- Суцільна маса, що покриває весь видимий простір моря (згуртованість 10 балів).

Атомохід Росія, що рухається у льодах

Лід може бути легким, важким та деформованим.

Легкий лід завтовшки до 60 см вільно подолаємо криголамами, а за сприятливих умов суднами з посиленим підкріпленням корпусу.

Важкий лід товщиною понад 60 см з торосами віком більше одного року важко долають лише потужні криголами.

Деформований лід, нашарований з глибиною нашарувань до 20 м. Це лід торосистий і може бути непрохідним навіть для найпотужніших криголамів.

Гадування- вид формування льодових перешкод, коли розломи, зіткнення та стискування льоду утворюють тороси.

Тороси- Нагромадження крижин, зазвичай змерзлих; можуть розташовуватися окремими утвореннями та групами, частіше грядами.

За місцем знаходження тороси можуть бути береговими та морськими. Вони утворюються від злому, подрібнення та насування льодів.

У шузі судна рухаються легко, а щільний еластичний покрив сніжури ускладнює рух, оскільки він не колеться форштевнем, а лише стискається; тонкий лід або кірку судна проходять із деякими труднощами.

Стиснення льоду- Ущільнення під впливом вітрів і течій. Стиснення льоду спостерігається і під час зміни припливовідливних течій незалежно від вітрів. Вітри можуть лише посилити чи послабити, затримати чи прискорити припливно-відливні стиски. Це явище становить найбільше утруднення для плавання.

Згуртованість плаваючого льоду визначається за десятибальною шкалою:

Шкала згуртованості дрейфуючого льоду
Бали	Розмір площі	Характеристика
0	Льоду немає	Чиста вода
1	Площа, зайнята дрейфуючими льодами, в 9 разів менше площі проміжків води між ними	Рідкісний лід
2	Площа, зайнята дрейфуючими льодами, в 4 рази менше площі проміжків води між ними	Рідкісний лід
3	Площа, зайнята льодами, що дрейфують, у 2 — 2,5 рази менше площі проміжків води між ними	Рідкісний лід
4	Площа, зайнята дрейфуючими льодами, в 1,5 рази менше площі проміжків води між ними	Розріджений лід
5	Площа, зайнята дрейфуючими льодами, дорівнює площі проміжків води між ними	Розріджений лід
6	Площа, зайнята дрейфуючими льодами, в 1,5 рази більша за площу проміжків води між ними	Розріджений лід
7	Площа, зайнята дрейфуючими льодами, у 2 — 2,5 рази більша за площу проміжків води між ними	Згуртований лід
8	Площа, зайнята дрейфуючими льодами, в 4 рази більше площі проміжків води між ними	Згуртований лід
9	Площа, зайнята дрейфуючими льодами, в 9 разів більше площі проміжків води між ними	Дуже згуртований лід
10	Крижини повністю покривають видиму поверхню моря	Суцільний лід

Ознаки наближення до льодів

Для забезпечення безпеки плавання дуже важливо заздалегідь виявити наближення льоду, особливо при поганій видимості чи тумані, щоб своєчасно зменшити хід, посилити спостереження, перевірити розташування судна. Ознаками наближення до льоду є:

• "льодовий відблиск" або "льодове небо" - характерне білувате відсвічування на хмарах над окремими скупченнями льодів. Відблиск буває особливо зрозумілим при хорошій прозорості повітря, коли льоди покриті снігом;
• "водяне небо" - темні плями на низьких хмарах над ділянками чистої води, розташованими серед льодів; темні плями на хмарах іноді є відбитком брудного льоду. При безхмарному небі чисту воду або криги іноді можна виявити завдяки рефракції;
• зниження температури забортної води, іноді різке, що вказує на майже граничне наближення до льодів;
• Зниження температури повітря, що спостерігається при підході до великих полів льоду, особливо при вітрі з боку льоду.
• зміна характеру хвилі; коротка хвиля, іноді товчачи при підході до льодів з вітряного боку та ослаблення підходу з вітру;
• поява дрібнобитих крижинок та «крижаної каші»;
• поява туману над горизонтом;
• шум, тріск і шерех, що чують при наближенні до торосистих льодів;
• луна при свистках або пострілах, відбита від близьких, високих торосистих мас льоду і від великих айсбергів;
• поява моржів, тюленів та зграй птахів.

Льодові карти

Загальне уявлення про розподіл льоду в районі плавання надає льодова карта. Інформацію про стан льоду отримують за допомогою штучних супутників Землі, літаків та вертольотів льодової розвідки, суднових спостережень, берегових пунктів спостережень, автоматичних льодових станцій, що дрейфують. З використанням цієї інформації береговими службами готуються льодові карти, які передаються на судна.

Рішення про рух судна у льодах приймається на основі аналізу льодових карток, на яких у вигляді символів відображаються характеристики льодового покриву. Головним умовним знаком у цій системі символів є овал, у якому вказуються основні навігаційні характеристики льоду (рис. 1), де літерою С позначено загальну згуртованість льоду в балах.

Мал. 1 Овальний символ морського льоду

• Са, Сb, Сс- Згуртованість льоду самого товстого (Са), менш товстого (Сb) і третього за товщиною (Сс), бали;
• Sa, Sb, Sc- Вік льоду, згуртованість якого, відповідно, дорівнює Са, Сb, Сс;
• Fa, Fb, Fc- Переважаючі форми льоду, вік якого, відповідно, дорівнює Sa, Sb, Sc.

Для віку льоду використовуються такі основні цифрові символи:

• 1 - початкові види льоду;
• 2 - нілас, товщиною до 10 см;
• 3 - молодий лід, товщиною 10 - 30 см;
• 4 - молодий лід, товщиною 10 - 15 см;
• 5 - молодий лід, товщиною 15 - 30 см;
• 6 - однорічний лід, товщиною 30 -250 см;
• 7 - старий лід, товщиною понад 250 см;
• Δ - материковий лід;
• X - вік невідомий.

Для позначення форми крижаних утворень застосовують такі цифрові символи:

• 1 - тертий лід або крижана каша;
• 2 - дрібнобитий лід;
• 3 - крупнобитий лід;
• 4 - уламки крижаних полів;
• 5 - великі крижані поля;
• 6 - великі крижані поля;
• 7 - гігантські крижані поля;
• 8 - припай;
• 9 - айсберги;
• X - форма невідома.

Приклад застосування овального символу морського льоду, наведеного на рис. 1 означає, що в даному районі знаходиться лід загальною згуртованістю 6 балів. З них 2 бали - уламки полів старого льоду, 1 бал - великобитий молодий лід, 3 бали - нілас, форма якого не визначена.

Поряд із головним символом — овалом, на льодовій карті застосовуються й інші символи, що доповнюють та конкретизують загальну картину розподілу льоду:

Додаткові льодові символи
	торосистість льоду, у балах;
	зруйнованість льоду, у балах;
	засніженість льоду (С — площа покритого снігом льоду в десятих частках від загальної площі; S — засніженість у балах ← напрямок застругів);
	стиск льоду в балах;
	рекомендовані маршрути руху.

На льодовій карті кожна зона льоду з приблизно однаковими характеристиками виділяється її межі изолиниями (рис. 2). Для наочності різні зони можуть бути заштриховані.

Мал. 2 Льодова карта

Умовні позначення
Розмальовка оглядових карток за віком (стадіями розвитку) льоду: застосовується в період утворення, становлення та часткового руйнування льоду «зимове забарвлення за віком»
Вікові характеристики льоду:
умовне забарвлення за кольором:		застосування графічних символів:
* * *	початкові види льоду
⊛	нілас, склянка (товщина до 10 см)
	сірий лід (10-15 см)
	сіро-білий лід (15-30 см)
	тонка однорічна (біла) крига (30-70 см)
	однорічний лід середньої товщини (70-120 см)
	товстий однорічний лід (понад 120 см)
	залишковий однорічний лід
	дворічний лід (до 2,5 м і більше)
	багаторічний лід (близько 3 м і більше)
Форми плавучого льоду:		Умовні позначення, вік:
	дрібнобитий лід		нілас
	крупнобитий лід		сірий
	уламки крижаних полів		сіро-білий
	великі поля		тонкий
	великі крижані поля		середній
	гігантські крижані поля		товстий
	крижана каша		старий
	млинчастий лід		припай
Вікові характеристики нерухомого льоду (припаю) см:		Узагальнені характеристики льоду:
	ніласові льоди (5-10 см)		віковий склад дрейфуючих льодів
	молоді криги (10-30 см)		торосистість льоду (у балах)
	тонкий однорічний лід (30-70 см)		показник стиснення (у балах)
	однорічний лід середньої товщини (70-120 см)		нашарування льоду
	товстий однорічний лід (>120 см)		зруйнованість льоду

Розмальовка оглядових карток зі згуртованості: застосовується в період руйнування та танення льоду «літня розмальовка зі згуртованості»
Згуртованість льоду:		Форми плавучого льоду:
	суцільний, змерзлий спл. і дуже спл. дрейф. лід (9-10/10)		дрібнобитий лід
	згуртований лід (7-8/10)		крупнобитий лід
	розряджений лід (4-6/10)		уламки крижаних полів
	рідкісний лід (1-3/10)		великі поля
	окремі крижини (<1/10)		великі крижані поля
	чиста вода		гігантські крижані поля
	айсбергові води		крижана каша
			млинчастий лід
Умовні позначення
	чисто
	1-3
	4-6
	7-8
	9-10
	10
	припай

Сучасні засоби доставки та відображення гідрометеорологічної інформації на судна

У 2006 році на базі Арктичного та Антарктичного інституту (ААННІІ) створена система контролю та прогнозування стану атмосфери та гідросфери для забезпечення морської діяльності в арктичних та замерзаючих морях РФ.

Основними джерелами вихідної інформації є:

• штучні супутники Землі;
• наземна мережа берегових та острівних полярних станцій;
• автоматичні дрейфуючі буї;
• вітчизняні та зарубіжні центри гідрометеорологічної інформації.

Завдання, що вирішуються:

• контроль крижаного покриву;
• довгострокове планування операцій;
• Вибір оптимального маршруту плавання.

В результаті розроблено «льодовий термінал», що дозволяє відображати на моніторі суднового комп'ютера у вигляді непрозорих та прозорих шарів суміщені з навігаційною карткою такі дані:

• зображення поверхні, одержувані з ШСЗ;
• фактичні льодові карти;
• прогностичні льодові карти;
• синоптичні карти та прогнози погоди;
• навігаційні поради.

Інформація надходить через канали зв'язку, що надаються системами Inmarsat, Globalstar, Iridium або Internet. Нижче наведено приклади використання «льодових терміналів» на судах (рис. 3 – 6).

Мал. 3 Льодова карта Мал. 4 Льодовий прогноз у Татарській протоці Мал. 5 Рекомендований маршрут у Татарській протоці Мал. 6 Маршрут судна під час прямування у льодах

Пропонується до прочитання:

Морські льоди класифікуються:

за походженням,

за формами та розмірами,

станом поверхні льоду (рівний, торосистий),

за віком (стадії розвитку та руйнування),

за навігаційною ознакою (прохідність льодів суднами),

за динамічною ознакою (нерухомі та плавучі льоди).

За походженням льоди діляться на морські, річкові та глетчерні.

Морськільоди утворюються з морської води, має зеленуватий або білуватий (за наявності бульбашок повітря або снігу) відтінок.

Прісноводнільоди виносяться навесні і влітку з річок, має сіруватий або коричневий відтінок з-за вкраплень суспензії.

Глетчернільоди (материкового походження) утворюються в результаті відколювання льодовиків, що спускаються в море. айсберги дрейфуючих крижаних островів.

За видом та формою льоди поділяються на:

крижані голки, що утворюються на поверхні або в товщі води,

крижане сало- Нагромадження змерзлих крижаних голок у вигляді плям або тонкого шару сірувато свинцевого кольору,

снігура- в'язка кашоподібна маса, що утворюється при рясному снігопаді на охолоджену воду,

шуга- скупчення грудок льоду, снігури та донного льоду,

нілас– тонка еластична крижана кірка завтовшки до 10 см,

склянка- тонкий прозорий лід завтовшки до 5 см, що утворюється при спокійному морі з крижаних кристалів або сала,

млинчастий лід- лід, зазвичай круглої форми діаметром від 30 см до 3 м і завтовшки до 10 см.

За віком лід буває:

молодийлід завтовшки 15-30 см, має сірий або сіро-білий відтінок,

однорічнийлід - лід, що проіснував не більше однієї зими, товщиною від 30 см до 2 м,.

дворічний-лід, що досяг до кінця другої зими товщини більше 2 м,

багаторічнийпаковий лід – лід, що проіснував понад 2 роки, товщиною понад 3 м, блакитного кольору.

За навігаційною ознакою прохідність льоду оцінюється за 10-бальною шкалою згуртованостільоду. Згуртованість (густота) льоду – це співвідношення площі крижин та проміжків води між ними в даному районі. Практика льодового плавання показала, що самостійне плавання морського судна звичайного можливе при згуртованості льоду, що дрейфує, 5-6 балів.

За динамічною ознакою льоди ділять на нерухомі та плавучі.

Нерухомі кригиіснують у вигляді припаюбіля берегів. Товщина багаторічного припаю біля берегів Гренландії понад три метри, а біля берегів Антарктиди десятки і навіть сотні метрів. Товщина однорічного припаю у Північно-Льодовитому океані близько 2-3м, ширина до 500км (море Лаптєвих).

Плавучільоди утворюються або шляхом намерзання плаваючого льоду або в результаті відколювання від припаю.

Для позначення будь-якого виду плавучого морського льоду застосовується термін дрейф лід.

Розміри дрейфуючих льодів різні: при розмірах понад 500м у діаметрі їх називають крижанимиполями,при розмірах 100 ... 500м - уламками крижанихполів, При розмірах 200 ... 100м - великогабаритним льодомпри розмірах менше 20м - , дрібнобитим льодом.

Рух льоду відбувається під впливом вітру чи течій, під впливом яких змінюють свою згуртованість. При вітрі, що дме на берег згуртованість льоду, що дрейфує, збільшується, при вітрі, що дме з берега, льоди розріджуються. Зі збільшенням швидкості течій льоду розріджуються, зі зменшенням швидкості льоду накопичуються. Скупчення (стиснення) льодів посідає час зміни припливо-отливных течій, і тривають 1-2 год, після чого спостерігається розрідження льодів. При підйомі рівня води льоди розріджуються, а при спаді згуртовуються.

Глетчернільоди – айсберги(крижані гори) утворюються в районах Північно-Льодовитого океану і біля берегів Антарктиди. Течіями вони виносяться в помірні широти обох півкуль. Айсберги досягають іноді величезних розмірів. У 1854 р. у районі 44 ° Ю.Ш. 28°З.Д. зустрінутий айсберг завдовжки 120км та висотою 90м. Лише десята частина айсберга височіє над водою.

При охолодженні поверхні моря до температури точки замерзання у верхньому шарі води (товщиною кілька сантиметрів) з'являється велика кількість дисків або пластинок чистого льоду, званих шугою . Товщина цих крижинок дуже мала, середні розміри приблизно 2,5 см * 0,5 мм,а форма може бути надзвичайно різноманітною – від квадратів (або майже квадратів) до гексагональних утворень. Оптична вісь такої платівки завжди перпендикулярна площині її поверхні. Ці елементарні крижані кристали плавають на поверхні води, утворюючи так зване крижане сало, що надає поверхні моря дещо маслянистого вигляду. У спокійній воді пластинки плавають у горизонтальному положенні та їх з-осі спрямовані вертикально. Вітер і хвилі змушують платівки зіштовхуватися, перевертатися і приймати внаслідок різних положень; поступово змерзаючи, вони утворюють постійний крижаний покрив, у якому окремі кристали орієнтовані хаотично. На першій стадії формування молодий лід напрочуд гнучкий; під дією хвиль, що йдуть з відкритого моря або викликаних судном, що рухається, він згинається, не ламаючись, причому амплітуда коливань поверхні льоду може досягати декількох сантиметрів.

Надалі, якщо температура не підвищується, окремі платівки грають роль зародкових кристалів. Цілком механізм цього процесу досі не вивчений. Як видно з рис. 4, лід складається з окремих кристалів, кожен з яких має суто індивідуальні властивості, наприклад ступенем пропускання поляризованого світла (однаковою для всього даного кристала, «але відмінною від інших). У деяких випадках структурну комірку льоду називають зерном, а не окремим кристалом, оскільки ясно, що вона має складну субструктуру і складається з безлічі паралельних пластинок. Взаємозв'язок цієї субструктури згадуваний вище первинної шугою досить очевидна. Немає сумніву, що деяка частина зерна утворюється з пластинок шуги, що змерзаються, які потім зберігаються як окремі шари кристала. Однак, мабуть, існує і якийсь інший процес, так як у деяких випадках кристали починають рости на нижній поверхні досить товстого крижаного покриву, причому вони також мають пластинчасту будову. Яким би не був механізм утворення кристалів, всі вони - як у морському льоду, так і в прісноводному - складаються з великої кількості платівок, точно паралельних один одному. Оптична вісь кристала розташована перпендикулярно до цих платівок.

Цікаві результати дає вивчення розподілу кристалів за орієнтацією їх оптичних осей залежно від глибини їхнього залягання в товщі льоду. Орієнтація може бути охарактеризована двома кутами - полярним, який є кутом між з-віссюі вертикаллю, і азимутальним, тобто. кутом, виміряним від якогось довільного напрямку, наприклад, від лінії північ - південь. Величини азимутальних кутів зазвичай не підкоряються будь-якому закону; Рідкісні винятки з цього правила можуть бути викликані незвичайними припливними явищами. Полярні кути виявляють певну закономірність. Як зазначалося вище, орієнтація кристалів біля поверхні льоду дуже різноманітна, оскільки залежить від впливу вітру під час льдоутворення. Але в міру заглиблення в крижану товщу полярні кути зростають, і на глибині близько 20 смоптичні осі багатьох кристалів орієнтуються горизонтально. Лабораторне дослідження замерзання дистильованої води (Перей і Паундер, 1958) за умови, що її охолоджували тільки з одного напрямку, а вода перебувала у спокійному стані, дало результати, наведені у табл. Горизонтальні зрізи були взяті з поверхні льоду та з глибин 5 та 13 див.Кожен шліф досліджували на універсальному полярископі. При цьому визначалося співвідношення площ (у відсотках), зайнятих кристалами з однаковою – у межах 10-градусних інтервалів – орієнтуванням оптичних осей.

Орієнтація кристалів у крижаному покриві (Паундер, 1967)

Аналогічна ситуація спостерігається і в природному морському льоду, який досяг певного «віку». Винятки бувають у тих випадках, коли в процесі зростання крижаного покриву відбуваються зрушення, що викликають здавлювання та злам льоду. Таким чином, основна маса морського льоду, що проіснував рік або більше, складається з кристалів, оптичні осі яких спрямовані горизонтально, а азимуту орієнтовані хаотично. Довжина (висота вертикалі) таких кристалів досягає 1 мі більше, при діаметрі від 1 до 5 див.Причини переважання кристалів у льоду з горизонтальними оптичними осями допомагають зрозуміти рис. 4. Оскільки крижаний кристал має одну головну вісь симетрії, він може зростати переважно у двох напрямках. Молекули льоду приєднуються до кристалічних ґрат або в площинах (кристала), перпендикулярних с-осіі званих базисними площинами , або у напрямку с-осі, що у свою чергу призводить до збільшення площі базових площин. Грунтуючись на законах термодинаміки, можна дійти висновку, що перший тип росту кристала має бути більш інтенсивним, ніж другий, що підтверджується експериментами.

Мал. 5 Переважання зростання кристалів з похилими оптичними осями, що викликає поступове зникнення кристала з вертикальною з-Віссю. (Паундер, 1967)

Поверхня розділу лід -вода

Дослідження нижньої поверхні зростаючого морського льоду допомагає зрозуміти процес замерзання води. Нижні 1-2 см крижаної товщі складаються з пластин чистого (прісного) льоду з прошарками розсолу між ними. Платівки, що становлять частину окремого кристала, паралельні один одному і розташовані, як правило, вертикально. Це так званий скелетний (або каркасний) шар. Механічна міцність цього шару зазвичай дуже мала. При подальшому заморожуванні пластинки дещо потовщуються, між ними з'являються крижані перемички і поступово утворюється суцільний лід, в якому розсіл міститься у вигляді крапель або осередків між пластинками. Зниження температури льоду призводить до зменшення розмірів заповнених розсолом осередків, які набувають форми довгих вертикальних циліндрів майже мікроскопічних розмірів у поперечному перерізі. Такі осередки можна знайти на рис. 4 у вигляді рядів чорних точок, розташованих уздовж ліній між пластинками. Деяка кількість осередків розсолу є також у меж між кристалами, проте, основна маса розсолу міститься всередині окремих зерен. На рис. 5 наводяться результати статистичного дослідження товщини пластин у зразку річного морського льоду. Видно, що платівки мають однорідну товщину, в середньому в межах 0,5-0,6 мм.Діаметр гнізд, що містять розсіл, зазвичай близько 0,05 мм.

Мал. 6

Достатньої кількості даних про довжину таких гнізд досі немає; відомо лише, що вона коливається значно ширших межах, ніж діаметр. Орієнтовно вважатимуться, що довжина гнізд порядку 3 див.

Таким чином, ми бачимо, що в більшості випадків морський лід складається з макроскопічних кристалів зі складною внутрішньою структурою – містить пластинки чистого льоду та велику кількість осередків, що містять розсіл. Крім цього, у льоду зазвичай є безліч дрібних сферичних повітряних бульбашок, що утворюються з розчиненого у воді повітря, що виділяється в процесі замерзання. Частина обсягу морського льоду, зайнята рідиною - розсолом, є надзвичайно важливим параметром, званим вмістом розсолу. v (Мал. 6). Його можна розрахувати, знаючи солоність, температуру та щільність морського льоду. Ґрунтуючись на знанні фазових співвідношень розчинів солей, що містяться в морській воді при низьких температурах, (Ассур, 1958) обчислив v для тих значень солоності та температури льоду, які зустрічаються на земній кулі. В отриманих Ассуром результатах не враховується наявність у льоду бульбашок повітря, проте вплив останніх на величину v може бути експериментально визначено порівнянням щільності зразка морського льоду з щільністю прісноводного льоду при тій же температурі. (Паундер, 1967)

Мал. 7 Міграція розсолу у напрямку температурного градієнта (Паундер, 1967)