Gheața de mare este gheața formată în mare ( ocean ) atunci când apa îngheață . Deoarece apa de mare este sărată , înghețarea apei cu o salinitate egală cu salinitatea medie a Oceanului Mondial are loc la o temperatură de aproximativ -1,8 ° C.
Evaluarea cantității (densității) de gheață de mare este dată în puncte - de la 0 (apă limpede) la 10 (gheață solidă).
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 . Topirea gheții de mare începe la temperaturi de peste -2,3°C. În comparație cu apa dulce, este mai greu de fragmentat și mai elastic [1] .
Salinitatea gheții marine depinde de salinitatea apei, de viteza de formare a gheții, de intensitatea amestecării apei și de vârsta acesteia [2] . În medie, salinitatea gheții este de 4 ori mai mică decât salinitatea apei care a format-o, variind de la 0 la 15 ppm (o medie de 3-8 ‰) [3] .
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 ale gheții și afectează densitatea medie a gheții. Astfel, prezența bulelor de aer ( porozitatea [4] ) 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 [5] .
Conductivitatea termică medie a gheții marine este de aproximativ cinci ori mai mare decât cea a apei și de opt ori mai mare decât cea a zăpezii și este de aproximativ 2,1 W/m°, dar spre suprafețele inferioare și superioare ale gheții poate scădea din cauza o creștere a salinității și o creștere a numărului de pori.
Capacitatea termică a gheții marine se apropie de cea a gheții proaspete pe măsură ce temperatura gheții scade pe măsură ce saramura îngheață. Odată cu creșterea salinității și, în consecință, cu o creștere a masei de saramură, capacitatea termică a gheții de mare este din ce în ce mai dependentă de căldura transformărilor de fază, adică de schimbările de temperatură. Capacitatea termică efectivă a gheții crește odată cu creșterea salinității și a temperaturii.
Căldura de topire (și cristalizare ) a gheții marine variază de la 150 la 397 kJ/kg, în funcție de temperatură și salinitate (odată cu creșterea temperaturii sau a salinității, căldura de topire scade).
Gheața pură este transparentă la razele de lumină . Incluziunile (bule de aer, saramură, praf ) împrăștie razele, reducând semnificativ transparența gheții.
Nuanțele de culoare ale gheții marine din masivele mari variază de la alb la maro.
Gheața albă se formează din zăpadă și are multe bule de aer sau celule de saramură.
Gheața de mare tânără, cu o textură granulară, cu cantități semnificative de aer și saramură, este adesea de culoare verde .
Gheața plină de ani, din care impuritățile sunt stoarse, și gheața tânără care a înghețat în condiții calme, au adesea o culoare albastră sau albastră . Gheața glaciară și aisbergurile sunt, de asemenea, albastre . În gheața albastră, structura cristalelor în formă de ac este clar vizibilă .
Gheața maro sau gălbuie are geneză fluvială sau de coastă, conține impurități de argilă sau acizi humici .
Tipurile inițiale de gheață (grăsime de gheață, nămol) au o culoare gri închis , uneori cu o nuanță de oțel. Pe măsură ce grosimea gheții crește, culoarea acesteia devine mai deschisă, transformându-se treptat în 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 , până la negru .
Datorită proprietății gheții de a capta radiațiile cu unde lungi, este capabilă să creeze un efect de seră, care duce la încălzirea apei de sub ea.
Sub proprietățile mecanice ale gheții înțelegeți capacitatea acesteia de a rezista la deformare .
Tipuri tipice de deformare a gheții: tensiune, compresie , forfecare , încovoiere . Se disting trei etape de deformare a gheții: elastic , elastic- plastic și stadiul 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 mărfurile pe slocuri de gheață, stații polare , atunci când se calculează rezistența carenei navei [ 6] .
În mod tradițional, proprietățile fizice și mecanice ale gheții de mare sunt studiate pe baza carotelor și a probelor forate din câmpuri de gheață uniformă, hummocks și stamukhas. Recent, pentru a determina rezistența gheții folosind metoda fără eșantion, a fost folosită și o sondă-indentor de fund, constând dintr-o stație hidraulică, un indentor, un înregistrator de citiri de la senzorii de presiune, deplasare și semnale de fisurare a gheții în timpul testării. Aplicarea acestei metode poate reduce semnificativ timpul alocat cercetării [7] .
Când se formează gheața de mare, picături mici de apă sărată sunt prinse între cristale de gheață complet proaspete , care curg treptat în jos. Punctul de îngheț și temperatura celei mai mari densități 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, atinge mai întâi densitatea cea mai mare , ca apa dulce și, cu răcire suplimentară și fără amestecare, ajunge rapid la punctul de îngheț . Dacă salinitatea apei este mai mare de 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 superioare și cele 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.
Gheața de mare este împărțită în trei tipuri în funcție de locație și mobilitate :
În funcție de etapele dezvoltării gheții , se disting mai multe așa-numitele tipuri inițiale de gheață (în ordinea timpului de formare):
Mai departe, în timpul formării, tipurile de gheață - nilas ice :
O etapă ulterioară în dezvoltarea formării gheții este gheața tânără , care este împărțită în gheață gri (10–15 cm grosime) și gri-albă (15–30 cm grosime).
Gheața de mare care se dezvoltă din gheață tânără și nu are mai mult de o iarnă se numește gheață din primul an . Această gheață din primul an poate fi:
Dacă gheața de mare a fost topită de cel puțin un an, este clasificată ca gheață veche . Gheața veche este împărțită în:
Grosimea gheții multianuale din Oceanul Arctic în unele zone ajunge la 4 m.
În apele Antarctice , există în principal gheață din primul an de până la 1,5 m grosime, care dispare vara.
Conform structurii, gheața de mare este împărțită condiționat în aciculară, spongioasă și granulară, deși de obicei apare într-o structură mixtă.
În funcție de durata stratului de gheață și de geneza acesteia, zona de apă a Oceanului Mondial este de obicei împărțită în șase zone [8] .
| Zăpadă și gheață | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Zăpadă | |||||
| Formațiuni naturale de zăpadă | |||||
| Transfer de zăpadă | |||||
| Gheaţă | |||||
| Formațiuni naturale de gheață | |||||
| Capac de gheață |
| ||||
| Discipline științifice | |||||