Почему лед на Полюсе голубого цвета?

К вечеру наш корабль «50 лет Победы» вошел во льды толщиной до полутора метров и более, это уже были многолетние льды с голубым цветом на изломе. Судно продолжало свое кажущееся нескончаемым движение на север…

Интересно было смотреть вперед, из бара или с ходовой рубки — безразлично: и там, и там картинка была почти одинаковой. Перед атомоходом простирались ледовые поля с промоинами, иногда многометровыми широкими проливами среди заснеженных льдов. Так вот, как только впереди появлялась чистая вода, корабль, ловко лавируя, устремлялся в ее сторону.

Меня, да и, наверное, не только меня, очень заинтересовали два вопроса. Первый — ну почему же многолетний лед имеет такой красивый голубой цвет, а второй — как получается, что при замерзании соленой воды получается пресный лед?

Просмотрев кое-какую специальную литературу, я получил ответы на оба этих вопроса.

Итак, лед, образующийся при замерзании морской воды, всегда белый за счет множества воздушных пузырьков, захваченных водой при ее быстрой заморозке. Именно эти пузырьки рассеивают проходящий свет и образуют белый цвет молодого льда. Естественно такой лед весьма не прочен не только за счет воздушных пузырьков, но и за счет того, что при замерзании соленой воды в ледовой массе скапливается насыщенный соляной раствор. Этот раствор за счет своего веса постепенно перемещается вниз, по пути образуя пустоты, также снижающие прочность льда.

Летом лед подтаивает, зимой на него намерзает новый, который выдавливает оставшиеся пузырьки воздуха, и при уменьшении их количества свет имеет возможность проникать на большую толщину. При этом красная составляющая светового потока поглощается по пути проникновения вглубь льда, а назад возвращается только голубая составляющая спектра. Именно поэтому ледники в горах, лед айсбергов, а также многолетние морские льды имеют голубой цвет, при этом в них практически отсутствуют пузырьки воздуха и они имеют повышенную прочность. Толщина многолетних льдов в Северном Ледовитом океане в некоторых районах может достигать 4 метров, к счастью, нам такие льды не встретились.

Ну и теперь ответ на второй вопрос: почему лед в соленом море — пресный.

Законы физики и химии никто не отменял, и лед должен быть всегда пресным, а соль остаться в не замерзшей воде. И это было бы справедливым при постепенном образовании льда, но вот при очень сильных морозах лед нарастает с такой скоростью, что сконцентрировавшийся раствор соли не успевает просочиться между кристалликами образующегося льда, и капли этого раствора остаются пленниками во льду. При этом чем быстрее происходит замерзание, тем более соленым получается морской лед. В течение зимы капли насыщенного раствора постепенно перемещаются вниз и, в конце концов, покидают лед, поэтому, если в однолетних льдах содержание соли достигает 5 грамм на один литр воды, полученной из растопленного льда, то в многолетних — менее 0,5 г/л. Такой лед уже может быть использован в качестве источника питьевой воды.

Посмотрим, за счет чего происходит этот процесс. Зимой температура поверхности льда значительно ниже (-30°С), чем его глубинных слоев (-1,5°С). Естественно, что плотность льда сильно зависит от его температуры: чем она ниже, тем лед плотнее, поэтому тяжелый насыщенный раствор соли постепенно и стекает вниз. Но основное опреснение происходит весной и летом, когда начинается подтаивание льдов, в это время лед становится более рыхлым и соленый раствор быстрее перемещается вниз. По имеющимся сведениям, в этот период соленость льда уменьшается почти в 60 раз.

Если кому-то представляется, что в районе Северного полюса расположено ровное поле многолетнего льда, возвышающегося над уровнем воды, тот сильно заблуждается. Лед действительно есть, он довольно-таки толстый — до 3-х и более метров. Но при этом он почти полностью находится под водой и только его верхняя кромка расположена вровень с водной поверхностью. Мало того, постоянно встречаются сквозные трещины, промоины, полыньи и просто огромные пространства, свободные ото льда. Частично лед покрыт слоем снега, как правило, это там, где имеются какие-нибудь неровности ледяной поверхности, за которые снег может зацепиться. Там же, где лед гладкий — снег отсутствует, и эти места выделяются как яркие пятна от небесно-голубого до темно-синего или грязно-синего цветов.

Поскольку лед находится под водой, ледокол наезжает на него. Иногда лед лопается сразу и тогда трещины начинают бежать перед судном, вероятнее всего в этом месте лед был ослаблен, но такие участки встречаются изредка. Намного чаще лед долго сопротивляется. Будучи по природе весьма пластичным материалом, он растягивается, погружаясь все глубже и глубже, и лишь затем с громким, зачастую оглушительным треском лопается. При этом из трещины ввысь на десятки метров летят фонтаны воды вместе с бурыми водорослями, спокойно живущими под толщей льда.

Откуда там водоросли, может возникнуть вопрос. Оказывается, существуют такие мельчайшие растения, называемые диатомии, для которых ледяная вода, отсутствие света по полгода и то вмерзание в лед, то оттаивание — самое то, что надо. Их бывает настолько много, что в некоторых местах в летнее время редко удается встретить чистую поверхность ледяных полей. Этими водорослями питаются разнообразные живые существа, проживающие в океане, всякие там микрорачки, которые, в свою очередь, являются любимым рыбьим кормом. Этих водорослей может быть столько, что, по литературным данным, с одной льдины размером около 15 кв. м сняли до 15 кг сырой биомассы.

Именно эти водоросли становятся невольной причиной образования промоин в многометровых льдах. Дело в том, что при их попадании на поверхность льда они погибают, образовывая бурые пленки. Как и все темные предметы, они поглощают больше тепловых лучей, чем окружающая их белая поверхность, и лед под ними тает быстрее. Появляются глубокие ямки с толстым слоем диатомий на дне, а в конечном итоге ямки протаивают, превращаясь в каналы, насквозь пронизывающие лед.