多くの場合、水は他の物質の大部分とは異なり、完全に異常な挙動を示します。すべての物理法則によれば、固体の凝集状態にある物質は液体の類似物より重いはずであり、したがって、氷は底にあるはずでした。
それにもかかわらず、それは上に浮き、その下の水は液体のままであるだけでなく、生物の越冬にも適しています。すべてが異なっていて、氷が底にたまっていると、水中で生命を保つことは不可能でしょう。結局のところ、池は毎年冬に完全に凍るでしょう。何が池を保護し、なぜ水は凍っていないのですか?
なぜ氷が沈んでいないのですか?
氷の浮力は、凍結すると密度が周囲の水の密度よりも低くなるという事実によって保証されます。それは結晶格子を獲得し、そしてしばしばそれは浮力の追加のマージンを与える気泡で濃縮されます。貯水池の端からカバーが形成され、徐々に中心に向かって急いでいます。氷の最初の厚さと強さは小さいですが、寒い天候では急速に増加する可能性があります。
興味深い事実:安全に歩くことができる最も強い氷は、青みがかったまたは緑がかった色合いです。氷が白い場合、耐久性は半分であり、灰色の場合、それを踏む価値はまったくありません。氷を水に投げ込むと、まず底に行きます。しかし、将来的には少し溶け、周りの水が濃くなって浮くようになります。
なぜ池の上部だけが凍るのですか?
理論的には、あらゆる水域が凍結して、最下部まで氷に変わる可能性があります。実際には、最大深さ3メートルの小さな湖は、他の水域は言うまでもなく、厳しいロシアの冬でも底まで凍ることはありません。これは、氷が低体温症に対する重要な保護を提供できるためです。ニュアンスを理解するには、冷却水のプロセスがどのように発生するかを考慮する必要があります。
水塊が+4度のマークに達すると、貯水池の層を移動する集中的なプロセスが始まります。水の詳細を考慮に入れると密度が最も低いため、冷たい層が上昇し始めます。暖かい塊は貯水池の底に蓄積します。上部の冷たい層では、氷の形成プロセスが始まり、それが徐々に表面全体を覆い、覆います。この後、水の冷却は実質的に停止します。
氷の下の水は、風によって混合することができなくなり、すべての層がそのまま残ります-特に、停滞またはゆっくり流れる水では。氷の熱伝導率が低いため、貯留層がさらに冷却されるのを防ぐ一種の枕が作成されます。ただし、水の熱伝導率も低いです。
水塊は、暖かい期間まで文字通り氷の殻の下に保管されており、すべての水中住民は問題なく冬を過ごすことができます。氷が水面を空気から分離し、この重要な物質による飽和を防ぐので、彼らにとって唯一の困難な瞬間は酸素欠乏です。それが冬の魚が時々氷の穴や他の穴に釘付けした理由です-彼らはちょうど息苦しいです。
興味深い事実:氷と水の独特の特性のために、湖は南極にも存在します。つまり、そのうちの1つであるボストークは、厚さ4 kmの氷層の下にあります。現時点では、生き物が住んでいるかどうかは不明です。
動物のいくつかの種は、彼らの先住民の湖の氷の中で直接冬眠します-例えば、カエル、イモリなどです。生理的特徴により、生命を脅かすことなく身体を凍らせ、その後、春に解凍した後、以前と同じように生活することができます。細胞内の自然の不凍液は、凍結中にそれらのそれぞれの急性氷結晶の形成を排除し、生きている細胞を破壊し、その死と以前の形で解凍することができなくなるのは、この結晶です。両生類は霜や氷の中での凍結を恐れていません。
したがって、貯水池の上端に形成された氷は、熱伝導率が低いため、貯水池がさらに凍結するのを防ぎます。理論的には、海でも底まで凍ることができますが、そのための温度は非常に低くなければなりません。実際には、水たまりと非常に浅い水域のみが完全に凍結し、さらに、浅い池と湖は非常に厳しい冬に完全に凍結することがあります。通常の状態では、小さなプラスの温度インジケーターが付いた水は常に氷の層の下に保存されます。