Το νερό συμπεριφέρεται συχνά εντελώς ασυνήθιστο, καθόλου σαν τη συντριπτική πλειονότητα άλλων ουσιών. Σύμφωνα με όλους τους νόμους της φυσικής, μια ουσία σε στερεά κατάσταση συσσωμάτωσης θα πρέπει να είναι βαρύτερη από ένα υγρό ανάλογο και, επομένως, ο πάγος θα έπρεπε να βρίσκεται στο κάτω μέρος.
Ωστόσο, επιπλέει στην κορυφή, και το νερό κάτω από αυτό δεν παραμένει μόνο υγρό, αλλά και κατάλληλο για το χειμώνα των ζωντανών όντων. Εάν όλα ήταν διαφορετικά και ο πάγος θα συσσωρευόταν στο κάτω μέρος, η διατήρηση της ζωής στο νερό θα ήταν αδύνατη. Μετά από όλα, τότε οι λίμνες θα παγώνουν εντελώς κάθε χειμώνα. Τι παρέχει προστασία στις λίμνες και γιατί το νερό παραμένει παγωμένο;
Γιατί ο πάγος δεν βυθίζεται;
Η πλευστότητα του πάγου διασφαλίζεται από το γεγονός ότι κατά την κατάψυξη, η πυκνότητά του γίνεται μικρότερη από αυτήν του περιβάλλοντος νερού. Παίρνει ένα κρυσταλλικό πλέγμα, και συχνά εμπλουτίζεται με φυσαλίδες αέρα, οι οποίες του δίνουν ένα επιπλέον περιθώριο πλευστότητας. Ένα κάλυμμα σχηματίζεται από την άκρη των δεξαμενών, σταδιακά ορμά προς το κέντρο. Το αρχικό πάχος και η αντοχή του πάγου είναι μικρά, αλλά μπορούν γρήγορα να αυξηθούν σε κρύο καιρό.
Ενδιαφέρον γεγονός: ο ισχυρότερος πάγος στον οποίο μπορείτε να περπατήσετε με ασφάλεια έχει μπλε ή πρασινωπή απόχρωση. Εάν ο πάγος είναι λευκός, είναι μισός ανθεκτικός και αν είναι γκρίζος, δεν αξίζει καθόλου. Εάν ρίξετε ένα κομμάτι πάγου στο νερό, τότε πρώτα πηγαίνει στο κάτω μέρος. Ωστόσο, στο μέλλον θα λιώσει λίγο, το νερό γύρω του θα πυκνώσει και θα επιπλέει.
Γιατί παγώνει μόνο η κορυφή της λίμνης;
Θεωρητικά, οποιοδήποτε σώμα νερού μπορεί να παγώσει, μετατρέποντας σε πάγο στον πυθμένα. Στην πράξη, μια μικρή λίμνη με μέγιστο βάθος 3 μέτρα δεν παγώνει στον πυθμένα ακόμη και τον σκληρό ρωσικό χειμώνα, για να μην αναφέρουμε άλλα υδάτινα σώματα. Αυτό οφείλεται ακριβώς στον πάγο, ο οποίος μπορεί να παρέχει σημαντική προστασία από την υποθερμία. Για να κατανοήσουμε τις αποχρώσεις, είναι απαραίτητο να εξετάσουμε πώς συμβαίνει η διαδικασία ψύξης του νερού.
Όταν οι μάζες του νερού φτάσουν σε +4 βαθμούς, αρχίζει μια εντατική διαδικασία μετακίνησης των στρωμάτων στη δεξαμενή. Τα κρύα στρώματα αρχίζουν να αυξάνονται, επειδή η πυκνότητά τους, λαμβάνοντας υπόψη τις ιδιαιτερότητες του νερού, είναι η χαμηλότερη. Θερμές μάζες συσσωρεύονται στο κάτω μέρος της δεξαμενής. Στα ανώτερα κρύα στρώματα ξεκινά η διαδικασία σχηματισμού πάγου, η οποία σταδιακά καλύπτει και καλύπτει ολόκληρη την επιφάνεια. Μετά από αυτό, η ψύξη του νερού σταματά ουσιαστικά.
Το νερό κάτω από τον πάγο δεν μπορεί πλέον να αναμιχθεί από τον άνεμο, όλα τα στρώματα παραμένουν ανέπαφα - ειδικά σε στάσιμα ή αργά ρέοντα νερά. Η χαμηλή θερμική αγωγιμότητα του πάγου δημιουργεί ένα είδος μαξιλαριού που προστατεύει από την περαιτέρω ψύξη της δεξαμενής. Ωστόσο, η θερμική αγωγιμότητα του νερού είναι επίσης χαμηλή.
Οι μάζες των υδάτων παραμένουν κυριολεκτικά μαλακωμένες κάτω από ένα κέλυφος πάγου μέχρι τη ζεστή περίοδο και όλοι οι υποβρύχιοι κάτοικοι μπορούν χειμώνα χωρίς προβλήματα. Η μόνη δύσκολη στιγμή για αυτούς είναι η έλλειψη οξυγόνου, επειδή ο πάγος διαχωρίζει την επιφάνεια του νερού από τον αέρα και αποτρέπει τον κορεσμό του με αυτήν τη ζωτική ουσία.Αυτός είναι ο λόγος που τα ψάρια το χειμώνα χτυπούν μερικές φορές σε τρύπες ή άλλες τρύπες στον πάγο - είναι απλώς βουλωμένα.
Ενδιαφέρον γεγονός: Λόγω των μοναδικών ιδιοτήτων του πάγου και του νερού, υπάρχουν ακόμη λίμνες στην Ανταρκτική. Έτσι, ένα από αυτά, το Vostok, βρίσκεται κάτω από ένα στρώμα πάγου πάχους 4 χλμ. Προς το παρόν, δεν είναι σαφές εάν ζουν ζωντανά πλάσματα σε αυτό.
Ορισμένα είδη ζώων αδρανοποιούνται απευθείας στον πάγο των ιθαγενών λιμνών τους - όπως είναι οι βάτραχοι, οι νεότεροι, για παράδειγμα. Τα φυσιολογικά χαρακτηριστικά τους επιτρέπουν να παγώσουν τα σώματα χωρίς κίνδυνο για τη ζωή και αργότερα, μετά την απόψυξη την άνοιξη, μπορούν να ζήσουν ξανά όπως πριν. Τα φυσικά αντιψυκτικά στα κύτταρα αποκλείουν το σχηματισμό ενός οξέος κρυσταλλικού πάγου σε καθένα από αυτά κατά τη διάρκεια της κατάψυξης και αυτός ο κρύσταλλος καταστρέφει ένα ζωντανό κύτταρο, οδηγώντας στο θάνατό του και την αδυναμία απόψυξης στην προηγούμενη μορφή του. Τα αμφίβια δεν φοβούνται τον παγετό και το πάγωμα στον πάγο.
Έτσι, ο πάγος που σχηματίζεται στην άνω άκρη της δεξαμενής τον προστατεύει από περαιτέρω κατάψυξη λόγω της χαμηλής θερμικής αγωγιμότητάς του. Θεωρητικά, ακόμη και οι ωκεανοί μπορούν να παγώσουν στον πυθμένα, ωστόσο, οι θερμοκρασίες για αυτό θα πρέπει να είναι πολύ χαμηλές. Στην πράξη, μόνο λακκούβες και πολύ ρηχά νερά παγώνουν εντελώς, και επιπλέον, ρηχές λίμνες και λίμνες μπορούν να παγώσουν εντελώς κατά τη διάρκεια πολύ σοβαρών χειμώνων. Υπό κανονικές συνθήκες, το νερό με ένα μικρό δείκτη θερμοκρασίας συν αποθηκεύεται πάντα κάτω από ένα στρώμα πάγου.
