Cuando la superficie del mar se enfría hasta la temperatura de congelación en la capa superior de agua (de varios centímetros de espesor), aparecen una gran cantidad de discos o placas de hielo puro, llamados lodos. . El grosor de estos témpanos de hielo es muy pequeño, el tamaño promedio es de aproximadamente 2,5 cm * 0,5 mm, y la forma puede ser extremadamente variada, desde cuadrados (o casi cuadrados) hasta formaciones hexagonales. El eje óptico de tal placa es siempre perpendicular al plano de su superficie. Estos cristales de hielo elementales flotan en la superficie del agua, formando la llamada grasa de hielo, que le da a la superficie del mar un aspecto un tanto aceitoso. En aguas tranquilas, las placas flotan en posición horizontal y sus desde- los ejes están dirigidos verticalmente. El viento y las olas hacen que las placas choquen, se den la vuelta y tomen diferentes posiciones como resultado; Congelándose gradualmente, forman una capa de hielo permanente, en la que los cristales individuales se orientan al azar. En la primera etapa de formación, el hielo joven es sorprendentemente flexible; bajo la acción de las olas provenientes del mar abierto o provocadas por un barco en movimiento, se dobla sin romperse, y la amplitud de las oscilaciones de la superficie del hielo puede alcanzar varios centímetros.

En el futuro, si la temperatura no aumenta, las placas individuales desempeñarán el papel de cristales embrionarios. El mecanismo de este proceso aún no se comprende completamente. Como puede verse en la fig. 4, el hielo consta de cristales separados, cada uno de los cuales tiene propiedades puramente individuales, por ejemplo, el grado de transmisión de la luz polarizada (igual para todo el cristal dado, "pero diferente de los demás). En algunos casos, la unidad estructural del hielo se denomina grano en lugar de monocristal, ya que está claro que tiene una subestructura compleja y consta de muchas placas paralelas. La relación de esta subestructura con el lodo primario mencionado anteriormente es bastante obvia. No hay duda de que parte del grano se forma a partir de placas de lodo congeladas, que luego se almacenan como capas separadas del cristal. Sin embargo, también parece existir algún otro proceso, ya que en algunos casos los cristales comienzan a crecer en la superficie inferior de una capa de hielo suficientemente gruesa, y también tienen una estructura laminar. Cualquiera que sea el mecanismo de formación de cristales, todos ellos, tanto en el hielo marino como en agua dulce, consisten en una gran cantidad de placas, exactamente paralelas entre sí. El eje óptico del cristal es perpendicular a estas placas.

Se obtienen resultados interesantes al estudiar la distribución de los cristales según la orientación de sus ejes ópticos en función de la profundidad de su aparición en la masa de hielo. La orientación se puede caracterizar por dos ángulos - polar, que es el ángulo entre eje c tanto vertical como azimutal, es decir, un ángulo medido desde alguna dirección arbitraria, como una línea norte-sur. Los valores de los ángulos acimutales no suelen obedecer a ninguna ley; raras excepciones a esta regla pueden ser causadas por eventos de marea inusuales. Los ángulos polares muestran un cierto patrón. Como se mencionó anteriormente, la orientación de los cristales cerca de la superficie del hielo es bastante variable, ya que depende del efecto del viento durante la formación del hielo. Pero a medida que nos adentramos más en la masa de hielo, los ángulos polares aumentan, y a una profundidad de unos 20 cm los ejes ópticos de casi todos los cristales están orientados horizontalmente. Un estudio de laboratorio de la congelación de agua destilada (Peray y Pounder, 1958), siempre que se enfrió desde una sola dirección y el agua estaba en un estado de calma, dio los resultados que se muestran en la Tabla. Se tomaron secciones horizontales de la superficie del hielo y de las profundidades 5 y 13 cm. Cada sección fue examinada en un polariscopio universal. En este caso, se determinó la proporción de áreas (en porcentaje) ocupadas por cristales con la misma orientación de los ejes ópticos, dentro de intervalos de 10 grados.

Orientación de cristales en la capa de hielo (Pounder, 1967)

Una situación similar se observa en el hielo marino natural que ha alcanzado cierta “edad”. Se producen excepciones en aquellos casos en que, durante el crecimiento de la capa de hielo, se producen movimientos que provocan la compresión y fractura del hielo. Así, la masa principal de hielo marino que ha existido durante un año o más consiste en cristales cuyos ejes ópticos están dirigidos horizontalmente y orientados aleatoriamente en azimut. La longitud (altura vertical) de tales cristales alcanza 1 metro y más, con un diámetro de 1 a 5 cm. Las razones del predominio de cristales con ejes ópticos horizontales en el hielo ayudan a comprender la Fig. 4. Dado que el cristal de hielo tiene un eje principal de simetría, puede crecer predominantemente en dos direcciones. Las moléculas de hielo están unidas a la red cristalina ya sea en planos (del cristal) perpendiculares a eje c y llamados planos basales , o en la dirección del eje c, lo que a su vez conduce a un aumento del área de los planos basales. Según las leyes de la termodinámica, se puede concluir que el primer tipo de crecimiento de cristales debería ser más intenso que el segundo, lo que se confirma mediante experimentos.

Arroz. cinco El predominio del crecimiento de cristales con ejes ópticos inclinados, provocando la desaparición paulatina del cristal de la vertical. desde- eje. (Golpeador, 1967)

interfaz de hielo -agua

Estudiar la superficie inferior del hielo marino en crecimiento ayuda a comprender cómo se congela el agua. Inferior 1-2 cm los estratos de hielo consisten en placas de hielo puro (fresco) con capas de salmuera entre ellas. Las placas que forman parte de un monocristal son paralelas entre sí y suelen estar dispuestas verticalmente. Esta es la llamada capa esquelética (o marco). La resistencia mecánica de esta capa suele ser extremadamente baja. Con más congelación, las placas se espesan un poco, aparecen puentes de hielo entre ellas y se forma gradualmente hielo sólido, en el que la salmuera está contenida en forma de gotas o celdas entre las placas. Una disminución en la temperatura del hielo conduce a una disminución en el tamaño de las celdas llenas de salmuera, que toman la forma de largos cilindros verticales de dimensiones casi microscópicas en sección transversal. Tales celdas se pueden encontrar en la Fig. 4 como filas de puntos negros a lo largo de las líneas entre las placas. Un cierto número de celdas de salmuera también están presentes en los límites entre los cristales, pero la mayor parte de la salmuera está contenida dentro de los granos individuales. En la fig. 5 muestra los resultados de un estudio estadístico del espesor de las placas en una muestra de hielo marino anual. Se puede ver que las placas tienen un espesor uniforme, en promedio dentro de 0.5-0.6 milímetro El diámetro de los nidos que contienen salmuera suele ser de unos 0,05 milímetro

Arroz. 6

Todavía no se dispone de datos suficientes sobre la longitud de tales nidos; solo sabemos que fluctúa en un rango mucho más amplio que el diámetro. Tentativamente, podemos suponer que la longitud de los nidos es de aproximadamente 3 cm.

Por lo tanto, vemos que, en la mayoría de los casos, el hielo marino consiste en cristales macroscópicos con una estructura interna compleja: contiene placas de hielo puro y una gran cantidad de celdas que contienen salmuera. Además, el hielo suele contener muchas pequeñas burbujas de aire esféricas formadas por el aire disuelto en el agua liberada durante el proceso de congelación. La parte del volumen de hielo marino ocupada por líquido - salmuera, es un parámetro extremadamente importante llamado contenido de salmuera. v (figura 6). Se puede calcular conociendo la salinidad, la temperatura y la densidad del hielo marino. Con base en el conocimiento de las relaciones de fase de las soluciones salinas contenidas en el agua de mar a bajas temperaturas, (Assur, 1958) calculó v para aquellos valores de salinidad y temperatura del hielo que se encuentran en el globo. Los resultados de Assur no tienen en cuenta la presencia de burbujas de aire en el hielo, pero la influencia de estas últimas en el valor de v puede determinarse experimentalmente comparando la densidad de una muestra de hielo marino con la densidad del hielo de agua dulce a la misma temperatura. . (Golpeador, 1967)

Arroz. 7 Migración de salmuera en la dirección de un gradiente de temperatura (Pounder, 1967)

3.2. HIELO MARINO

Todos nuestros mares, con raras excepciones, están cubiertos de hielo de varios espesores en invierno. En este sentido, en una parte del mar, la navegación en la mitad fría del año es difícil, en la otra se detiene y solo se puede realizar con la ayuda de rompehielos. Así, la congelación de los mares trastorna el normal funcionamiento de la flota y los puertos. Por lo tanto, para una operación más calificada de la flota, los puertos y las estructuras en alta mar, es necesario un cierto conocimiento de las propiedades físicas del hielo marino.

El agua de mar, a diferencia del agua dulce, no tiene un punto de congelación específico. La temperatura a la que comienzan a formarse los cristales de hielo (agujas de hielo) depende de la salinidad del agua de mar S. Se ha establecido experimentalmente que el punto de congelación del agua de mar se puede determinar (calcular) mediante la fórmula: t 3 \u003d -0.0545S. A una salinidad del 24,7%, el punto de congelación es igual a la temperatura de mayor densidad del agua de mar (-1,33°C). Esta circunstancia (propiedad del agua de mar) hizo posible dividir el agua de mar en dos grupos según el grado de salinidad. El agua con una salinidad inferior al 24,7% se denomina salobre y, cuando se enfría, primero alcanza la temperatura de mayor densidad y luego se congela, es decir, se comporta como el agua dulce, en la que la temperatura de mayor densidad es de 4°C. El agua con una salinidad superior a 24,7°/00 se denomina agua de mar.

La temperatura en la densidad más alta está por debajo del punto de congelación. Esto conduce a la aparición de una mezcla convectiva, que retrasa la congelación del agua de mar. La congelación también se ralentiza debido a la salinización de la capa superficial del agua, que se observa cuando aparece el hielo, ya que cuando el agua se congela, solo una parte de las sales disueltas en ella quedan en el hielo, mientras que una parte importante de ellas permanece en el agua. , aumentando su salinidad y, por tanto, la densidad de la capa superficial del agua, bajando así el punto de congelación. En promedio, la salinidad del hielo marino es cuatro veces menor que la salinidad del agua.

¿Cómo se forma el hielo en agua de mar con una salinidad de 35°/00 y un punto de congelación de -1,91°C? Después de que la capa superficial de agua se haya enfriado a la temperatura indicada arriba, su densidad aumentará y el agua se hundirá, mientras que el agua más caliente de la capa subyacente se elevará. La mezcla continuará hasta que la temperatura de toda la masa de agua en la capa activa superior descienda a -1,91 ° C. Luego, después de un sobreenfriamiento del agua por debajo del punto de congelación, comienzan a aparecer cristales de hielo (agujas de hielo) en la superficie.

Se forman agujas de hielo no sólo en la superficie del mar, sino en todo el espesor de la capa de mezcla. Gradualmente, las agujas de hielo se congelan, formando manchas de hielo en la superficie del mar, que parecen hielo congelado en apariencia. Saló. En color, no es muy diferente del agua.

Cuando la nieve cae sobre la superficie del mar, el proceso de formación de hielo se acelera, ya que la capa superficial se desaliniza y enfría, además, se introducen en el agua núcleos de cristalización listos para usar (copos de nieve). Si la temperatura del agua es inferior a 0 ° C, entonces la nieve no se derrite, sino que forma una masa blanda viscosa llamada Nevado. La manteca de cerdo y las bolas de nieve, bajo la influencia del viento y las olas, se rompen en pedazos de color blanco, llamados lodo. Con una mayor compactación y congelación de los tipos iniciales de hielo (agujas de hielo, manteca de cerdo, lodo, aguanieve), se forma una capa de hielo delgada y elástica en la superficie del mar, que se dobla fácilmente en una ola y, cuando se comprime, forma capas irregulares. llamado nilas. Nilas tiene una superficie mate y un grosor de hasta 10 cm, dividida en nilas oscuras (hasta 5 cm) y claras (5-10 cm).

Si la capa superficial del mar está muy desalinizada, entonces con un mayor enfriamiento del agua y un estado de calma del mar como resultado de la congelación directa o de la grasa del hielo, la superficie del mar se cubre con una fina corteza brillante, llamada botella. La botella es transparente, como el vidrio, se rompe fácilmente con el viento o las olas, su grosor es de hasta 5 cm.

En una onda ligera de grasa de hielo, lodo o nieve, así como como resultado de romper una botella y nilas con un gran oleaje, se denomina hielo para panqueques. Tiene una forma predominantemente redonda de 30 cm a 3 m de diámetro y hasta aproximadamente 10 cm de espesor, con bordes elevados debido al impacto de los témpanos de hielo entre sí.

En la mayoría de los casos, la formación de hielo comienza cerca de la costa con la aparición de costas (su ancho es de 100 a 200 m desde la costa), que, al extenderse gradualmente hacia el mar, se convierten en hielo rápido. El hielo fijo y el hielo fijo se refieren al hielo inmóvil, es decir, al hielo que se forma y permanece inmóvil a lo largo de la costa, donde se adhiere a la costa, a la pared de hielo, a la barrera de hielo.

La superficie superior del hielo joven es en la mayoría de los casos lisa o ligeramente ondulada, mientras que la superficie inferior, por el contrario, es muy irregular y en algunos casos (en ausencia de corrientes) parece un cepillo de cristales de hielo. Durante el invierno, el espesor del hielo joven aumenta gradualmente, su superficie se cubre con nieve y el color cambia de gris a blanco debido a la salmuera que drena. El hielo joven de 10-15 cm de espesor se llama gris, y un espesor de 15-30 cm - gris blanco. Con un mayor aumento en el espesor del hielo, el hielo adquiere un color blanco. El hielo marino que ha durado un invierno y tiene un espesor de 30 cm a 2 m se denomina comúnmente hielo blanco. primer año de hielo, que se subdivide en Delgado(espesor de 30 a 70 cm), medio(de 70 a 120 cm) y grasa(más de 120 cm).

En áreas del Océano Mundial, donde el hielo no tiene tiempo de derretirse durante el verano y desde el comienzo del próximo invierno comienza a crecer nuevamente y al final del segundo invierno su espesor aumenta y ya supera los 2 m, se llama dos años de hielo. Hielo que ha existido durante más de dos años. llamada perenne, su espesor es de más de 3 m, tiene un color azul verdoso, y con una gran mezcla de nieve y burbujas de aire, tiene un color blanquecino, aspecto vítreo. Con el tiempo, refrescado y compactado por compresión, el hielo de varios años adquiere un color azul. Según su movilidad, el hielo marino se divide en hielo fijo (hielo rápido) y hielo a la deriva.

El hielo a la deriva en forma (tamaño) se divide en panqueque de hielo, campos de hielo, pequeños hielos rotos(trozo de hielo marino de menos de 20 m de ancho), hielo rallado(hielo roto de menos de 2 m de ancho), nesyak(un montículo grande o un grupo de montículos congelados juntos, hasta 5 m sobre el nivel del mar), escarchado(trozos de hielo congelados en el campo de hielo), gachas de hielo(acumulación de hielo a la deriva, consistente en fragmentos de otras formas de hielo de no más de 2 m de diámetro). A su vez, los campos de hielo, dependiendo de las dimensiones horizontales, se dividen en:

Campos de hielo gigantes, de más de 10 km de ancho;

Extensos campos de hielo, de 2 a 10 km de ancho;

Grandes campos de hielo, de 500 a 2000 m de ancho;

Fragmentos de campos de hielo, de 100 a 500 m de diámetro;

Hielo triturado grueso, de 20 a 100 m de diámetro.

Una característica muy importante para la navegación es la concentración de hielo a la deriva. Se entiende por concentración la relación entre el área de la superficie del mar realmente cubierta de hielo y el área total de la superficie del mar sobre la que se encuentra el hielo a la deriva, expresada en décimas.

En la URSS, se adoptó una escala de concentración de hielo de 10 puntos (1 punto corresponde al 10% del área cubierta de hielo), en algunos países extranjeros (Canadá, EE. UU.): 8 puntos.

En términos de concentración, el hielo a la deriva se caracteriza de la siguiente manera:

1. Hielo a la deriva comprimido. Hielo a la deriva que tiene una concentración de 10/10 (8/8) y no se ve agua.

2. Hielo sólido congelado. Hielo a la deriva con una cohesión de 10/10 (8/8) y témpanos de hielo congelados juntos.

3. Hielo muy cohesivo. Hielo a la deriva con una concentración superior a 9/10 pero inferior a 10/10 (7/8 a 8/8).

4. Hielo cerrado. Hielo a la deriva con una concentración de 7/10 a 8/10 (6/8 a 7/8), formado por témpanos de hielo, la mayoría de los cuales están en contacto entre sí.

5. Hielo escaso. Hielo a la deriva con una concentración de 4/10 a 6/10 (3/8 a 6/8), con una gran cantidad de rupturas, los témpanos de hielo generalmente no se tocan entre sí.

6. Hielo raro. Hielo a la deriva en el que la concentración es de 1/10 a 3/10 (1/8 a 3/8) y una extensión de agua clara domina el hielo.

7. Separe los témpanos de hielo. Una gran área de agua que contiene hielo marino con una concentración de menos de 1/10 (1/8). En ausencia de hielo, esta área debe llamarse agua pura.

El hielo a la deriva bajo la influencia del viento y las corrientes está en constante movimiento. Cualquier cambio en el viento sobre un área cubierta por hielo a la deriva provoca cambios en la distribución del hielo: cuanto mayor, más fuerte y más prolongada es la acción del viento.

Las observaciones a largo plazo de la deriva del viento del hielo compacto han demostrado que la deriva del hielo depende directamente del viento que la provocó, a saber: la dirección de la deriva del hielo se desvía de la dirección del viento en aproximadamente 30 ° a la derecha en el norte. hemisferio, y hacia la izquierda en el hemisferio sur, la velocidad de deriva está relacionada con un coeficiente de viento de velocidad del viento de aproximadamente 0,02 (r = 0,02).

En mesa. La Figura 5 muestra los valores calculados de la velocidad de deriva del hielo en función de la velocidad del viento.

Tabla 5

La deriva de los témpanos de hielo individuales (pequeños icebergs, sus fragmentos y pequeños campos de hielo) difiere de la deriva del hielo sólido. Su velocidad es mayor, ya que el coeficiente de viento aumenta de 0,03 a 0,10.

La velocidad de movimiento de los icebergs (en el Atlántico Norte) con viento fresco oscila entre 0,1 y 0,7 nudos. En cuanto al ángulo de desviación de su movimiento de la dirección del viento, es de 30-40 °.

La práctica de la navegación en hielo ha demostrado que es posible la navegación independiente de una embarcación ordinaria con una concentración de hielo a la deriva de 5 a 6 puntos. Para barcos de gran tonelaje con casco débil y para barcos viejos, el límite de cohesión es de 5 puntos, para barcos de mediano tonelaje que están en buenas condiciones - 6 puntos. Para los buques de clase hielo, este límite se puede aumentar hasta 7 puntos, y para los buques de transporte rompehielos, hasta 8-9 puntos. Los límites indicados de transitabilidad del hielo a la deriva se derivan de la práctica para hielo medio-pesado. Al navegar en hielo pesado de varios años, estos límites deben reducirse en 1-2 puntos. Con buena visibilidad, la navegación en concentraciones de hielo de hasta 3 puntos es posible para barcos de cualquier clase.

Si es necesario navegar por una zona del mar cubierta de hielo a la deriva, hay que tener en cuenta que es más fácil y seguro entrar en el borde del hielo contra el viento. Entrar en el hielo con viento de cola o lateral es peligroso, ya que se crean las condiciones para que el hielo se acumule, lo que puede provocar daños en el costado de la embarcación o en su parte de sentina.

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El hielo marino se clasifica:

por origen,

en formas y tamaños,

según el estado de la superficie del hielo (liso, montañoso),

por edad (etapas de desarrollo y destrucción),

sobre una base de navegación (pasabilidad del hielo por parte de los barcos),

sobre una base dinámica (hielo fijo y flotante).

Origen el hielo se divide en mar, rio y glaciar.

Marina el hielo se forma a partir del agua de mar, tiene un tono verdoso o blanquecino (en presencia de burbujas de aire o nieve).

agua dulce el hielo se lleva a cabo en primavera y verano de los ríos, tiene un tinte grisáceo o parduzco debido a las inclusiones de suspensiones.

glaciar el hielo (de origen continental) se forma como resultado del desprendimiento de glaciares que descienden al mar - icebergs, islas de hielo a la deriva.

En apariencia y forma El hielo se divide en:

agujas de hielo formado en la superficie o en la columna de agua,

grasa de hielo- una acumulación de agujas de hielo congeladas en forma de manchas o una fina capa de color plomo grisáceo,

nevada- una masa blanda viscosa formada durante fuertes nevadas en agua fría,

lodo– acumulación de grumos de hielo, nieve y hielo en el fondo,

nilas– fina corteza de hielo elástica de hasta 10 cm de espesor,

botella- hielo transparente delgado de hasta 5 cm de espesor, formado en un mar en calma a partir de cristales de hielo o grasa,

hielo para panqueques- hielo, generalmente de forma redonda con un diámetro de 30 cm a 3 m y un espesor de hasta 10 cm.

Por edad hielo sucede:

joven hielo de 15-30 cm de espesor, tiene un tono gris o blanco grisáceo,

anual hielo - hielo que ha existido durante no más de un invierno, con un espesor de 30 cm a 2 m.

bienal- hielo que alcanzó un espesor de más de 2 m al final del segundo invierno,

perenne hielo a la deriva - hielo que ha existido por más de 2 años, más de 3 m de espesor, azul.

A modo de navegación la transitabilidad del hielo se estima en una escala de 10 puntos cohesión hielo. La concentración (densidad) de hielo es la relación entre el área de los témpanos de hielo y los espacios de agua entre ellos en un área determinada. La práctica de la navegación en hielo ha demostrado que la navegación independiente de una embarcación marítima convencional es posible con una concentración de hielo a la deriva de 5-6 puntos.

Según la dinámica El hielo se divide en fijo y flotante.

Todavía hielo existir en forma hielo rapido cerca de la costa. El espesor del hielo fijo perenne frente a la costa de Groenlandia es de más de 3 m, y frente a la costa de la Antártida, decenas e incluso cientos de metros. El hielo fijo anual en el Océano Ártico tiene un grosor de aproximadamente 2 a 3 m y hasta 500 km de ancho (mar de Laptev).

flotante el hielo se forma ya sea por congelación de hielo flotante o como resultado de la ruptura del hielo fijo.

El término se utiliza para referirse a cualquier tipo de hielo marino flotante. hielo a la deriva.

Los tamaños de hielo a la deriva son diferentes: con dimensiones de más de 500 m de diámetro, se les llama glacialcampos, con dimensiones 100…500m - fragmentos de hielocampos, con dimensiones de 200…100m - hielo grande, con dimensiones inferiores a 20m - , hielo finamente roto.

El movimiento del hielo ocurre bajo la influencia del viento o las corrientes, bajo cuya influencia cambian su cohesión. Con el viento que sopla en la orilla, la concentración de hielo a la deriva aumenta, con el viento que sopla desde la orilla, el hielo se enrarece. Con un aumento en la velocidad de las corrientes, el hielo se enrarece, con una disminución en la velocidad, el hielo se acumula. La acumulación (compresión) de hielo ocurre en el momento del cambio de las corrientes de marea y dura de 1 a 2 horas, después de lo cual el hielo se adelgaza. Cuando sube el nivel del agua, el hielo se enrarece, y cuando baja, se fusiona.

glaciar hielo - icebergs(montañas de hielo) se forman en áreas del Océano Ártico y frente a la costa de la Antártida. Son transportados por las corrientes a las latitudes templadas de ambos hemisferios. Los icebergs a veces alcanzan tamaños enormes. En 1854, en la región de los 44°S. 28°W.L. se encontró con un iceberg de 120 km de largo y 90 m de alto. Solo una décima parte del iceberg se eleva sobre el agua.

El hielo marino es hielo formado en el mar (océano) cuando el agua se congela. Dado que el agua de mar es salada, la congelación del agua con una salinidad igual a la salinidad media de los océanos se produce a una temperatura de aproximadamente -1,8 °C.

La evaluación de la cantidad (densidad) de hielo marino se da en puntos, desde 0 (agua clara) hasta 10 (hielo sólido).

Propiedades

Las propiedades más importantes del hielo marino son la porosidad y la salinidad, que determinan su densidad (de 0,85 a 0,94 g/cm³). Debido a la baja densidad del hielo, los témpanos de hielo se elevan sobre la superficie del agua entre 1/7 y 1/10 de su espesor. El derretimiento del hielo marino comienza a temperaturas superiores a -2,3 °C. En comparación con el agua dulce, es más difícil de romper en pedazos y es más elástico. Salinidad

La salinidad del hielo marino depende de la salinidad del agua, la tasa de formación de hielo, la intensidad de la mezcla del agua y su edad. En promedio, la salinidad del hielo es 4 veces menor que la salinidad del agua que lo formó, variando de 0 a 15 ppm (promedio 3 - 8 ‰).

Densidad

El hielo marino es un cuerpo físico complejo que consta de cristales de hielo fresco, salmuera, burbujas de aire y diversas impurezas. La proporción de los componentes depende de las condiciones de formación del hielo y de los procesos posteriores del hielo y afecta la densidad promedio del hielo.
Así, la presencia de burbujas de aire (porosidad) reduce significativamente la densidad del hielo. La salinidad del hielo tiene menos efecto sobre la densidad que la porosidad. Con una salinidad del hielo de 2 ppm y porosidad cero, la densidad del hielo es de 922 kilogramos por metro cúbico, y con una porosidad del 6 por ciento, se reduce a 867.
Al mismo tiempo, con porosidad cero, un aumento de la salinidad de 2 a 6 ppm conduce a un aumento de la densidad del hielo solo de 922 a 928 kilogramos por metro cúbico.

Propiedades termofísicas

La conductividad térmica media del hielo marino es unas cinco veces superior a la del agua, y ocho veces superior a la de la nieve, y es de unos 2,1 W/m°, pero hacia las superficies inferior y superior del hielo puede disminuir debido a un aumento de la salinidad y un aumento del número de poros.

La capacidad calorífica del hielo marino se acerca a la del hielo fresco a medida que la temperatura del hielo disminuye a medida que la salmuera se congela. Con un aumento de la salinidad y, en consecuencia, un aumento de la masa de salmuera, la capacidad calorífica del hielo marino depende cada vez más del calor de las transformaciones de fase, es decir, de los cambios de temperatura.
La capacidad calorífica efectiva del hielo aumenta con el aumento de la salinidad y la temperatura.

El calor de fusión (y cristalización) del hielo marino oscila entre 150 y 397 kJ/kg, según la temperatura y la salinidad (al aumentar la temperatura o la salinidad, el calor de fusión disminuye).

Propiedades ópticas

El hielo puro es transparente a los rayos de luz. Las inclusiones (burbujas de aire, salmuera, polvo) dispersan los rayos, reduciendo significativamente la transparencia del hielo.

Los tonos de color del hielo marino en grandes macizos varían de blanco a marrón.

El hielo blanco se forma a partir de la nieve y tiene muchas burbujas de aire o celdas de salmuera.

El hielo marino joven con una textura granular con cantidades significativas de aire y salmuera suele ser de color verde.

El hielo montañoso de varios años, del que se exprimen las impurezas, y el hielo joven que se congela en condiciones tranquilas, a menudo tienen un color azul o azul. El hielo glacial y los icebergs también son azules. En el hielo azul, la estructura en forma de aguja de los cristales es claramente visible.

El hielo pardo o amarillento es de origen fluvial o costero, contiene impurezas de arcilla o ácidos húmicos.

Los tipos iniciales de hielo (grasa de hielo, lodo) tienen un color gris oscuro, a veces con un tinte de acero. A medida que aumenta el espesor del hielo, su color se vuelve más claro, convirtiéndose gradualmente en blanco. Al derretirse, los finos trozos de hielo vuelven a volverse grises.

Si el hielo contiene una gran cantidad de impurezas minerales u orgánicas (plancton, suspensiones eólicas, bacterias), su color puede cambiar de rojo, rosa, amarillo, hasta negro.

Debido a la propiedad del hielo de atrapar la radiación de onda larga, es capaz de crear un efecto invernadero, lo que conduce al calentamiento del agua debajo de él.

Propiedades mecánicas

Bajo las propiedades mecánicas del hielo entendemos su capacidad para resistir la deformación.

Tipos típicos de deformación del hielo: tensión, compresión, cizallamiento, flexión. Hay tres etapas de deformación del hielo: etapa elástica, elástica-plástica y de destrucción.
Tener en cuenta las propiedades mecánicas del hielo es importante para determinar el curso óptimo de los rompehielos, así como para colocar la carga en témpanos de hielo, estaciones polares y al calcular la resistencia del casco del barco.

Condiciones de la educación

Cuando se forma el hielo marino, pequeñas gotas de agua salada quedan atrapadas entre cristales de hielo completamente nuevos y fluyen gradualmente hacia abajo. El punto de congelación y la temperatura de mayor densidad del agua de mar depende de su salinidad.
El agua de mar con una salinidad inferior a 24,695 ppm (la llamada agua salobre), cuando se enfría, alcanza primero la densidad más alta, como el agua dulce, y cuando se enfría más y sin agitación, alcanza rápidamente el punto de congelación.
Si la salinidad del agua está por encima de 24.695 ppm (agua salada), se enfría hasta el punto de congelación con un aumento constante de densidad con mezcla continua (intercambio entre las capas de agua superior fría y la inferior más cálida), lo que no crea condiciones para Enfriamiento y congelación rápidos del agua, es decir, cuando en las mismas condiciones climáticas, el agua salada del océano se congela más tarde que el agua salobre.

Clasificaciones

El hielo marino se divide en tres tipos según su ubicación y movilidad:

hielo flotante (a la deriva),

paquete de hielo de varios años (paquete).

De acuerdo con las etapas de desarrollo del hielo, se distinguen varios de los llamados tipos iniciales de hielo (en orden de tiempo de formación):

agujas de hielo,

grasa de hielo,

intra-agua (incluido el fondo o el ancla), formado a una cierta profundidad y objetos en el agua en condiciones de mezcla turbulenta de agua.

Además en el tiempo de formación tipos de hielo - hielo nilas:

nilas, formado en la superficie del mar en calma a partir de manteca y nieve (nilas oscuras de hasta 5 cm de espesor, nilas claras de hasta 10 cm de espesor) - una fina corteza elástica de hielo que se dobla fácilmente en el agua o se hincha y forma capas irregulares cuando se comprime;

botellas formadas en agua fresca en un mar en calma (principalmente en bahías, cerca de las desembocaduras de los ríos): una corteza de hielo frágil y brillante que se rompe fácilmente bajo la acción de las olas y el viento;

hielo de panqueque, que se forma durante ondas débiles a partir de grasa de hielo, nieve o lodo, o como resultado de una ruptura como resultado de las ondas de una botella, nilas o el llamado hielo joven. Es una placa de hielo de forma redondeada de 30 cm a 3 m de diámetro y de 10 a 15 cm de espesor con los bordes levantados por el roce y los impactos de los témpanos de hielo.

Otra etapa en el desarrollo de la formación de hielo es el hielo joven, que se divide en hielo gris (10–15 cm de espesor) y blanco grisáceo (15–30 cm de espesor).

El hielo marino que se desarrolla a partir de hielo joven y no tiene más de un período de invierno se llama hielo de primer año.

Este hielo de primer año puede ser:

hielo delgado de un año - hielo blanco de 30 a 70 cm de espesor,

espesor medio - 70 - 120 cm,

Hielo grueso de un año: más de 120 cm de espesor.

Si el hielo marino se ha derretido durante al menos un año, se clasifica como hielo antiguo.

El hielo viejo se divide en:

residual de un año: hielo que no se ha derretido en verano, que nuevamente se encuentra en la etapa de congelación,

dos años - duró más de un año (el espesor alcanza los 2 m),

Hielo de varios años con un espesor de 3 m o más, que se ha derretido durante al menos dos años. La superficie de este tipo de hielo está cubierta de numerosas irregularidades, montículos, formados como resultado del derretimiento repetido. La superficie inferior del hielo multianual también se caracteriza por una gran rugosidad y una variedad de formas.

El espesor del hielo de varios años en el Océano Ártico en algunas áreas alcanza los 4 m.

En las aguas antárticas hay principalmente hielo de primer año de hasta 1,5 m de espesor, que desaparece en verano.

Según la estructura, el hielo marino se divide condicionalmente en acicular, esponjoso y granular, aunque generalmente se presenta en una estructura mixta.

Áreas de distribución

Según la duración de la capa de hielo y su génesis, el área de agua del Océano Mundial se suele dividir en seis zonas:

Áreas de agua donde la capa de hielo está presente durante todo el año (el centro del Ártico, las regiones del norte de los mares del Océano Ártico, los mares antárticos de Amundsen, Bellingshausen, Weddell.

Áreas de agua donde el hielo cambia anualmente (Barents, Kara Seas).

Áreas de agua con una capa de hielo estacional que se forma en invierno y desaparece por completo en verano (Mares de Azov, Aral, Báltico, Blanco, Caspio, Okhotsk, Japón).

Zonas de agua donde se forma hielo solo en inviernos muy fríos (Marmara, Norte, Mar Negro).

Áreas de agua donde se observa hielo traído por corrientes más allá de sus fronteras (Mar de Groenlandia, región de Terranova, una parte importante del Océano Austral, incluida el área donde se distribuyen los icebergs).

El resto de las áreas de agua que componen la mayor parte del Océano Mundial, en cuya superficie no hay hielo.

Hielo inferior

Hielo de fondo: una acumulación de masas de hielo de una estructura esponjosa suelta en el fondo de los cursos de agua naturales, generalmente antes del inicio de la deriva del hielo.

Fundación Wikimedia. 2010 .

Vea qué es "Bottom Ice" en otros diccionarios:

FONDO, fondo, fondo (especial). adj. hasta el fondo. Hielo inferior (asentado en el fondo). Caña de pescar inferior (unida de modo que la línea con un anzuelo llegue al fondo). Diccionario explicativo de Ushakov. D.N. Ushakov. 1935 1940 ... Diccionario explicativo de Ushakov

Tierra, base Diccionario de sinónimos rusos. inferior adj., número de sinónimos: 2 terreno (4) ... Diccionario de sinónimos

Ver abajo. Diccionario explicativo de Ozhegov. SI. Ozhegov, N. Yu. Shvedova. 1949 1992 ... Diccionario explicativo de Ozhegov

Acumulaciones de hielo intraacuático (Ver. Hielo intraacuático) en el fondo de secciones que no se congelan (polinias) de ríos y lagos ... Gran enciclopedia soviética

yo adj. 1. proporción con sustantivo abajo I, asociado con él 2. Peculiar al fondo [fondo I], característico de él. 3. Viviendo, creciendo, ubicado en el fondo [fondo I 1.] o en el fondo del reservorio. II adj. 1. proporción con sustantivo trébol de olor asociado con él 2.… … Diccionario explicativo moderno de la lengua rusa Efremova