Юный техник, 2000 № 03

Оказалось, что молекулы, лежащие в самом верхнем слое льда, слабо связаны друг с другом и почти беспрепятственно переходят из одного фазового состояния в другое. Лишь при температуре порядка —60 °C поверхность льда становится столь вязкой, что скользить по ней на коньках будет невозможно. Все это документально подтвердил американский химик Габор Саморджаи из Берклийской лаборатории имени Лоуренса (Калифорния).

Итак, дело не в высоком давлении, а в поверхностных свойствах самого льда. Впрочем, каждому из нас — на бытовом уровне — это было давно известно. Ведь выйдя на лед в обычных ботинках, каждый замечал, что они разъезжаются.

Почему льдинки слипаются?

Еще одно удивительное свойство льда откроется нам, если мы прижмем две льдышки друг к другу: скользкие поверхности, сложенные вместе, на наших глазах склеятся! Отчего?

Как мы уже выяснили, поверхность любого куска льда представляет собой слой слабо связанных между собой молекул. Когда мы прижимаем куски льда, ничто не мешает этим молекулам крепко сцепиться, соединив льдышки надежнее, чем клей «Момент».

Это свойство льда и снега мы используем, когда лепим снежки. А эскимосы, к примеру, строят целые снежные дома — иглу. Если бы снег был «сухим», то крыши подобных жилищ обвалились бы на их головы.

Лед греет атмосферу

Итак, мы установили, что поверхность льда покрыта тонким слоем влаги. Это свойство не только помогает нам насладиться зимними играми, оно, ко всему прочему, еще и способно разогреть нашу планету. Свидетельство чему — озоновая дыра, разверзшаяся над Южным полушарием.

Важную роль в ее появлении играют ледяные облака, плывущие в 35 километрах над землей. Антарктической зимой кристаллики льда улавливают соединения хлора и накапливают их до весны. «А когда Солнце начинает светить все ярче, частички льда ведут себя подобно катализатору», — поясняет физик Алексей Глебов, сотрудник Института исследования течений при Обществе им. Макса Планка (Геттинген, Германия).

По вине этих льдинок распадаются хлористые соединения, и в атмосферу устремляются многочисленные атомы хлора — агрессивные частицы, разрушающие молекулы озона. Если бы поверхность кристалликов льда была твердой, этого не случилось бы: соединения хлора попросту отскакивали бы, словно мячи от стенки.

Так лучи света отражаются от поверхности льда.

Нормальный лед плавает в воде, ведь в его кристаллах молекулы расположены вовсе не так плотно, как в самой воде.

Тот, который не тонет

Когда мы говорим в обиходе «лед», нам следовало бы уточнить, что мы имеем в виду «лед lh». Ведь при более низких температурах и более высоких давлениях мы будем иметь дело с другими типами льда. Сколько всего их, не знает никто. Пока насчитали около двух десятков, в том числе «аморфный лед», который, как полагают, существует в космосе.

Некоторые формы льда (VI и VII) образуются даже при плюсовых температурах. Но происходит такое лишь при сверхвысоких давлениях.

Удивительно, но лишь одна из известных модификаций льда не тонет в воде — разумеется, та самая, с которой мы все хорошо знакомы. Ее плотность равна 0,931 г/куб. см, в то время как плотность воды достигает 1 г/куб. см.

Причина кроется в особенности строения: в кристаллах льда молекулы располагаются очень свободно; между ними имеются огромные зазоры. Если все другие вещества, замерзая, сжимаются, то вода, превращаясь в твердое вещество, расширяется. Ее объем растет, а масса остается неизменной. Так возникает «рыхлая» и легкая структура.

Насколько она важна, показывает простой мысленный эксперимент. Представим себе, что вода перестала расширяться при замерзании. Как изменится наш мир? Зимой перестали бы лопаться водопроводные трубы. Без малейших колебаний мы ставили бы в морозильник банки с пивом или минеральной водой, не боясь, что они лопнут. Наконец, плавать в полярных морях можно было бы без всякой опаски, и знаменитый «Титаник» никогда бы не потонул, поскольку в Атлантическом океане невозможно было бы сыскать ни единого айсберга — горы льда опускались бы на дно, как свинцовые грузила.

Казалось бы, все хорошо. Но есть следствие и похуже. Легко догадаться, что полярных медведей и прочих обитателей Арктики перемена модификации льда ничуть не обрадовала бы. Их жизненное пространство сузилось бы до небольших островов, раскиданных по Северному Ледовитому океану — льдин, по которым они бродят сегодня по всей Арктике, не стало бы.

Погибли бы и рыбы, населяющие реки и озера. Ведь эти естественные водоемы в зимнюю пору промерзали бы до дна. Толща воды, каменея, ледяными тисками сдавливала бы всех обитателей. В наше время рыбы благополучно выживают зимой лишь потому, что лед, покрывая поверхность реки или озера, надежно защищает их от холода. Ведь у дна водоема температура не опускается ниже +4 С.

И наконец, самое плохое следствие — на Земле начался бы всемирный потоп.