Обобщение на урока за околния свят по темата "Северен ледовит океан". Знаем ли всичко за свойствата на леда? Как да обясним сложни физически процеси на дете
Всеки знае, че ледът е замръзнала вода или по-скоро е в твърдо агрегатно състояние. Но Защо ледът не потъва във водата, а плува по повърхността й?
Водата е необичайно вещество с редки, дори аномални свойства. В природата повечето вещества се разширяват при нагряване и се свиват при охлаждане. Например живакът в термометъра се издига през тясна тръба и показва повишаване на температурата. Тъй като живакът замръзва при -39ºC, той не е подходящ за термометри, използвани при сурови температурни среди.
Водата също се разширява при нагряване и се свива при охлаждане. Но в диапазона на охлаждане от приблизително +4 ºC до 0 ºC той се разширява. Ето защо водопроводните тръби могат да се спукат през зимата, ако водата в тях е замръзнала и са се образували големи ледени маси. Налягането на лед върху стените на тръбите е достатъчно, за да предизвика спукването им.
Разширяване на водата
Тъй като водата се разширява при охлаждане, плътността на леда (т.е. неговата твърда форма) е по-малка от тази на течната вода. С други думи, даден обем лед тежи по-малко от същия обем вода. Това се отразява от формулата m = ρV, където V е обемът на тялото, m е масата на тялото, ρ е плътността на веществото. Съществува обратно пропорционална връзка между плътността и обема (V = m/ρ), т.е. с увеличаване на обема (когато водата се охлажда), същата маса ще има по-ниска плътност. Това свойство на водата води до образуването на лед на повърхността на резервоари - езера и езера.
Да приемем, че плътността на водата е 1. Тогава ледът ще има плътност 0,91. Благодарение на тази фигура можем да разберем дебелината на ледения къс, който плува по водата. Например, ако един леден къс има височина над водата 2 cm, тогава можем да заключим, че неговият подводен слой е 9 пъти по-дебел (т.е. 18 cm), а дебелината на целия леден къс е 20 cm.
В района на Северния и Южния полюс на Земята водата замръзва и образува айсберги. Някои от тези плаващи ледени планини са огромни. Счита се, че най-големият айсберг, известен на човека, е с площ от 31 000 квадратни метра. километра, който е открит през 1956 г. в Тихия океан.
Как водата в твърдо състояние увеличава обема си? Като промени структурата си. Учените са доказали, че ледът има ажурна структура с кухини и празнини, които при разтопяване се пълнят с водни молекули.
Опитът показва, че точката на замръзване на водата намалява с увеличаване на налягането с приблизително един градус на всеки 130 атмосфери.
Известно е, че в океаните на големи дълбочини температурата на водата е под 0 ºС и въпреки това не замръзва. Това се обяснява с налягането, създадено от горните слоеве вода. Слой вода с дебелина един километър притиска със сила около 100 атмосфери.
Сравнение на плътността на вода и лед
Може ли плътността на водата да бъде по-малка от плътността на леда и това означава ли, че той ще се удави в нея? Отговорът на този въпрос е положителен, което лесно се доказва със следния експеримент.
Да вземем от фризера, където температурата е -5 ºС, парче лед с размер на една трета от чаша или малко повече. Нека го поставим в кофа с вода при температура +20 ºС. Какво наблюдаваме? Ледът бързо потъва и потъва, като постепенно започва да се топи. Това се случва, защото водата при температура +20 ºС има по-ниска плътност в сравнение с леда при температура -5 ºС.
Има модификации на лед (при високи температури и налягания), които поради по-голямата си плътност ще потънат във водата. Говорим за така наречения "тежък" лед - деутерий и тритий (наситени с тежък и свръхтежък водород). Въпреки наличието на същите кухини като в протиевия лед, той ще потъне във вода. За разлика от „тежкия“ лед, протиевият лед е лишен от тежки водородни изотопи и съдържа 16 милиграма калций на литър течност. Процесът на неговото приготвяне включва пречистване от вредни примеси с 80%, поради което протиевата вода се счита за най-оптималната за човешкия живот.
Смисъл в природата
Фактът, че ледът плува по повърхността на водните тела, играе важна роля в природата. Ако водата не притежава това свойство и ледът потъне на дъното, това би довело до замръзване на целия резервоар и в резултат на това до смъртта на живите организми, които го обитават.
При настъпване на студено време, първо при температури над +4 ºС, по-студената вода от повърхността на водоема потъва надолу, а топлата (по-лека) вода се издига. Този процес се нарича вертикална циркулация (смесване) на водата. Когато достигне +4 ºС в целия резервоар, този процес спира, тъй като от повърхността водата вече при +3 ºС става по-лека от тази, която е отдолу. Водата се разширява (обемът й се увеличава с приблизително 10%) и плътността й намалява. В резултат на факта, че по-студеният слой е отгоре, водата замръзва на повърхността и се появява ледена покривка. Поради кристалната си структура, ледът има лоша топлопроводимост, което означава, че задържа топлина. Леденият слой действа като вид топлоизолатор. А водата под леда запазва топлината си. Благодарение на топлоизолационните свойства на леда, преносът на „студ“ към долните слоеве на водата е рязко намален. Следователно на дъното на резервоара почти винаги остава поне тънък слой вода, което е изключително важно за живота на неговите обитатели.
Така +4 ºС - температурата на максималната плътност на водата - е температурата на оцеляване на живите организми в резервоар.
Използвайте в ежедневието
По-горе беше спомената възможността водопроводните тръби да се спукат, когато водата замръзне. За да се избегне повреда на водоснабдителната система при ниски температури, не трябва да има прекъсвания в подаването на топла вода, която тече през отоплителните тръби. Превозното средство е изложено на подобна опасност, ако в студеното време остане вода в радиатора.
Сега нека поговорим за приятната страна на уникалните свойства на водата. Карането на кънки на лед е страхотно забавление за деца и възрастни. Чудили ли сте се защо ледът е толкова хлъзгав? Например, стъклото също е хлъзгаво, а също и по-гладко и по-привлекателно от леда. Но кънките не се плъзгат по него. Само ледът има такова специфично възхитително свойство.
Факт е, че под тежестта на нашето тегло има натиск върху тънкото острие на кънката, което от своя страна причинява натиск върху леда и неговото топене. В този случай се образува тънък воден слой, по който се плъзга стоманеното острие на скейта.
Разлика в замръзването на восък и вода
Експериментите показват, че повърхността на кубче лед образува определена издутина. Това се дължи на факта, че замръзването в средата става последно. И разширявайки се по време на прехода към твърдо състояние, тази издутина се издига още повече. Това може да се противодейства чрез втвърдяване на восъка, което, напротив, образува вдлъбнатина. Това се обяснява с факта, че восъкът се свива, след като премине в твърдо състояние. Течностите, които се свиват равномерно при замразяване, образуват донякъде вдлъбната повърхност.
За да замръзне водата, не е достатъчно да се охлади до точката на замръзване от 0 ºC, тази температура трябва да се поддържа чрез постоянно охлаждане.
Вода, смесена със сол
Добавянето на готварска сол към водата понижава нейната точка на замръзване. Поради тази причина през зимата пътищата се поръсват със сол. Солената вода замръзва при -8°C и по-ниски, така че докато температурата не падне поне до тази точка, замръзване не настъпва.
Сместа лед-сол понякога се използва като "охлаждаща смес" за експерименти при ниски температури. Когато ледът се топи, той абсорбира латентната топлина, необходима за трансформацията от заобикалящата го среда, като по този начин го охлажда. Това абсорбира толкова много топлина, че температурата може да падне под -15 °C.
Универсален разтворител
Чистата вода (молекулна формула H 2 0) няма цвят, вкус, мирис. Водната молекула се състои от водород и кислород. Когато във водата попаднат други вещества (разтворими и неразтворими във вода), тя се замърсява, поради което в природата няма абсолютно чиста вода. Всички вещества, които се срещат в природата, могат да бъдат разтворени във вода в различна степен. Това се определя от техните уникални свойства – разтворимост във вода. Следователно водата се счита за „универсален разтворител“.
Гарант за стабилна температура на въздуха
Водата се нагрява бавно поради високия си топлинен капацитет, но въпреки това процесът на охлаждане протича много по-бавно. Това прави възможно океаните и моретата да акумулират топлина през лятото. Освобождаването на топлина се случва през зимата, поради което няма рязка промяна в температурата на въздуха на територията на нашата планета през цялата година. Океаните и моретата са оригиналният и естествен акумулатор на топлина на Земята.
Повърхностно напрежение
Заключение
Фактът, че ледът не потъва, а плува на повърхността, се обяснява с по-ниската му плътност в сравнение с водата (специфичната плътност на водата е 1000 kg/m³, на леда - около 917 kg/m³). Тази теза е вярна не само за леда, но и за всяко друго физическо тяло. Например, плътността на хартиена лодка или есенно листо е много по-ниска от плътността на водата, което осигурява тяхната плаваемост.
Свойството на водата да има по-ниска плътност в твърдо състояние обаче е много рядко в природата, изключение от общото правило. Само металът и чугунът (сплав от металното желязо и неметалния въглерод) имат подобни свойства.
Малките деца много често задават интересни въпроси на възрастните и не винаги могат да им отговорят веднага. За да не изглеждате глупаво на вашето дете, препоръчваме ви да се запознаете с пълен и подробен, добре обоснован отговор относно плаваемостта на леда. В края на краищата той плува, а не се дави. Защо се случва това?
Как да обясним на детето сложни физически процеси?
Първото нещо, което идва на ум, е плътността. Да, всъщност ледът плава, защото е по-малко плътен от . Но как да обясним на детето какво е плътност? Никой не е длъжен да му казва училищната програма, но е напълно възможно всичко да се сведе до това, което е. В края на краищата всъщност един и същ обем вода и лед има различни тегла. Ако проучим проблема по-подробно, можем да изразим няколко други причини освен плътността.
не само защото намалената му плътност не му позволява да потъне по-ниско. Причината също е, че в леда са замръзнали малки въздушни мехурчета. Те също така намаляват плътността и следователно като цяло се оказва, че теглото на ледената плоча става още по-малко. Когато ледът се разширява, той не поема повече въздух, но всички онези мехурчета, които вече са вътре в този слой, остават там, докато ледът започне да се топи или сублимира.
Провеждане на експеримент върху силата на разширяване на водата
Но как можете да докажете, че ледът действително се разширява? В крайна сметка водата също може да се разширява, така че как може да се докаже това при изкуствени условия? Можете да проведете интересен и много прост експеримент. За да направите това, ще ви трябва пластмасова или картонена чаша и вода. Не е необходимо количеството да е голямо, не е нужно да пълните чашата до ръба. Освен това в идеалния случай се нуждаете от температура от около -8 градуса или по-ниска. Ако температурата е твърде висока, преживяването ще продължи неоправдано дълго.
И така, водата се излива вътре, трябва да изчакаме да се образува лед. Тъй като сме избрали оптималната температура, при която малък обем течност ще се превърне в лед в рамките на два до три часа, можете спокойно да се приберете вкъщи и да изчакате. Трябва да изчакате, докато цялата вода се превърне в лед. След известно време гледаме резултата. Деформирана или скъсана от лед чаша е гарантирана. При по-ниска температура ефектите изглеждат по-впечатляващи, а самият експеримент отнема по-малко време.
Отрицателни последици
Оказва се, че един прост експеримент потвърждава, че ледените блокове наистина се разширяват, когато температурата намалява, а обемът на водата лесно се увеличава при замръзване. По правило тази функция създава много проблеми на забравителните хора: бутилка шампанско, оставена на балкона за дълго време в новогодишната нощ, се счупва поради излагане на лед. Тъй като силата на разширяване е много голяма, тя не може да бъде повлияна по никакъв начин. Е, що се отнася до плаваемостта на ледените блокове, тук няма какво да се доказва. Най-любопитните могат лесно да проведат подобен експеримент през пролетта или есента сами, опитвайки се да удавят парчета лед в голяма локва.
Почти една десета от земната повърхност е постоянно покрита с лед. Около 90 процента от това количество идва от ледените покривки на Антарктика и Гренландия. Останалите 10 процента „принадлежат“ на планинските ледници. Интересното е, че покритието на Антарктида е 1,5 пъти по-голямо от това на Съединените щати и тук има 9 пъти повече лед, отколкото в ледените пространства на Гренландия.
Жителите на северните райони използват лед като питейна вода. Интересното е, че когато морската вода замръзне, тя съдържа минимално съдържание на сол. Следователно разтопеният лед може да се използва и от жителите на северните морски острови или полярните региони, например ескимосите.
Естествено, в северните райони, където няма гори, ледът намира и второто си приложение - за строеж на къщи. Външно такова жилище (те се наричат иглу) прилича на полусферична купа, обърната с главата надолу. Изработена е от големи ледени блокове. Те влизат в иглуто през малко разширение – навес. Ледът има доста ниска топлопроводимост и следователно вътрешността на иглуто бързо става по-топла от външната.
Изследователите на Арктика, които първи видяха такива ледени колиби, бяха изненадани, че при студ от тридесет градуса навън температурата вътре в иглуто беше около нула. Иглутата са често срещани сред ескимосите в Северна Америка и Гренландия.
Използвайки такива жилища, ескимосите можеха свободно да пътуват на дълги разстояния през леда, докато ловуваха. Опитът на ескимосите е възприет от учени, работещи на полярни станции. Още на първата станция на Северния полюс в ледената къща беше инсталирана радиостанция.
Изследването на леда е много важно: фосилният лед, запазен във високопланинските ледници и дълбините на Антарктида, представлява своеобразна хроника на далечни епохи. Тяхната възраст е стотици хиляди години.
Факт е, че снегът, който пада върху повърхността на ледника, постепенно се превръща във фирн - рохкав, гранулиран лед с много въздух. Постепенно фирнът става по-плътен и образува лед, в който остават малки мехурчета. Учените ги извличат чрез сондиране в ледника и ги изследват в лаборатории.
Анализирайки въздуха от далечното минало, учените научават какво е било времето на Земята, откъде са духали ветровете и какъв вид прах са носили със себе си. Именно от фосилния лед учените научиха, че на Земята е имало не едно, а две големи заледявания и че те са се случили през последните 220 хиляди години.
Как водата се превръща в лед?
Нека да видим как водата в езерото се превръща в лед. Докато въздухът се охлажда, той охлажда горния слой вода. Горният студен слой вода става по-тежък от топлите долни слоеве и потъва надолу. Този процес продължава, докато водата в езерцето се охлади до температура около 4°C.
Но температурата на въздуха пада! Когато горните слоеве вода се охладят до температура под 4°C, те остават на повърхността. Факт е, че водата, охладена до температура под 4°C, по същество става по-лека!
И така, горните слоеве вода са готови да замръзнат. Когато температурата остане на или под точката на замръзване от 0°C, започват да се образуват малки кристали.
Всеки такъв кристал има шест лъча. Когато се комбинират, те образуват лед и скоро на повърхността на водата се образува ледена кора. Понякога ледът е прозрачен, понякога не е. Защо? Факт е, че когато водните капки замръзнат, се отделят малки въздушни мехурчета. Те се придържат към лъчите на ледени кристали. Колкото повече ледени кристали се образуват, толкова повече въздушни мехурчета има - това е непрозрачен лед.
Ако водата под леда се движи, въздушните мехурчета се събират заедно и се образува чист лед.
Водата, подобно на някои други вещества, не намалява обема си по време на прехода от течно към твърдо състояние. Когато водата замръзне, тя се разширява с една девета от обема си, което означава, че когато девет литра вода замръзнат, получавате десет литра твърд лед! Когато през зимата се спукат автомобилни радиатори и водопроводни тръби, това е защото водата замръзва и увеличава обема си!
По правило за обикновения човек е напълно неразбираемо какво правят тези хора.
хора там, „на върха на Земята“, в условията на екстремни студове, полярна нощ,
върху леден къс, който може да се счупи всеки момент и без обичайния комфорт
съвременна цивилизация. Когато поисках да говоря за научни
изследване на леден къс към заместник-началника на SP-36 по науката Владимир
Чурун, той замислено каза в отговор: „Знаеш ли, и аз нямам нищо против да разбера
за това!"
Има много начини да изследвате Арктика. Автоматични научни комплекси - метеорологични и океанографски станции, буйове за баланс на масата, които са замразени в леда и позволяват да се определи увеличението или промяната на масата на ледената покривка (между другото, такъв буй работи на SP-37) - значително улесняват събирането на данни, но имат своите ограничения. Разбира се, би било изкушаващо да седите в офиса, докато данните пристигат чрез сателитни комуникации от система, например автоматични хидроложки станции - акостиращи или плаващи буйове. Но за една година повече от 50% от такива (много скъпи) шамандури обикновено се губят - в този регион условията на работа са доста трудни дори за оборудване, специално проектирано за това поради динамиката на ледените полета (изтърсване, компресия).
Друг начин за получаване на научни данни е чрез дистанционно наблюдение на Земята. Научните спътници (за съжаление, не руските) позволяват да се получава информация за състоянието на леда във видимия, инфрачервения, радарния и микровълновия диапазон. Тези данни се използват основно за приложни цели: за насочване на кораби, за търсене на подходящи ледени късове за дрейфиращи станции; на самите дрейфиращи станции те помагат в работата - например при SP-36 те бяха използвани за локализиране на място, подходящо за изграждане на писта. Сателитната информация обаче трябва да бъде проверена чрез сравняването й с реални наблюдения – директно измерена дебелина на леда, възрастта му (все още не е възможно директно измерване на тези данни от сателит).
Научните станции (вече обитавани) могат също да бъдат поставени чрез замразяване на кораби в лед (този метод е тестван от Fridtjof Nansen). От време на време се изпълняват такива проекти; примери включват френската яхта Tara или американско-канадският проект SHEBA, включващ кораб, плаващ в морето на Бофорт. Подобен проект беше обмислян и за атомния ледоразбивач „Арктика“, но в крайна сметка беше изоставен по различни причини. Замразените кораби обаче осигуряват само добра база за живот на научния персонал и енергийно снабдяване на научния комплекс. За да съберат научни данни, хората все пак ще трябва да отидат на леда, за да изключат външни влияния. Освен това замразяването на кораби е скъпо (и отвлича вниманието на корабите от основната им работа). 
„Според мен плаващият лед е естествена носеща платформа, най-оптималната както за настаняване на научен комплекс, така и за живеене на хора“, казва Владимир Чурун. „Това ви позволява да се движите дълго време и да получавате чисти научни данни без външно влияние. Разбира се, хората на ледения блок са лишени от някакъв комфорт, но в името на науката трябва да се примирим с това. Разбира се, получаването на научни данни трябва да се извършва по цялостен начин, като се използват всички налични средства - дрейфиращи станции, въздушни експедиции, сателитно наблюдение, автоматични буйове и кораби за научни експедиции. 
„Научната програма на SP-36 беше доста обширна и успешна“, обяснява Владимир Чурун пред Popular Mechanics. „Той включваше метеорологични, аерологични и хидроложки наблюдения, както и изследвания на свойствата на леда и снежната покривка. Но изследванията, свързани с йоносферата и магнитното поле на Земята, които получиха значително внимание в дрейфиращите станции в съветско време, сега са прехвърлени към стационарни полярни станции на континента и на островите.
Въздух
Началото на работата на станцията не е белязано от тържествения момент на издигане на руското знаме над каютата. Официално дрейфуващата станция започва своята работа от момента, в който първият метеорологичен доклад бъде предаден на AARI, а оттам в глобалната метеорологична мрежа. Тъй като, както знаем, „Арктика е кухнята на времето“, тези данни предоставят на метеоролозите изключително ценна информация. Изследването на барични (налягане, скорост и посока на вятъра на различни височини) и температурни профили на атмосферата с помощта на сонди до надморска височина от 30 km се използва не само за прогнозиране на времето - тези данни могат по-късно да се използват за фундаментални научни цели, като както за усъвършенстване на модели на атмосферната физика, така и за приложни - например поддържащи полети на самолети. Метеоролозите и аеролозите са отговорни за всички тези данни.
Работата на метеоролога може да изглежда проста - взема метеорологични данни и ги изпраща на Росхидромет. За да направите това, набор от сензори е разположен на 10-метрова метеорологична мачта, която измерва скоростта и посоката на вятъра, температурата и влажността, видимостта и налягането. Цялата информация, включително от дистанционни сензори (температура на сняг и лед, интензитет на слънчевата радиация), тече към метеорологичната станция. Въпреки че данните се вземат от станцията дистанционно, не винаги е възможно да се извършат измервания, без да се отиде на метеорологичния сайт. „Чашите на анемометрите и радиационната защита на метеорологичната кабина, където са разположени датчиците за температура и влажност, замръзват, трябва да бъдат почистени от скреж (за достъп до горната част на мачтата, последната е направена „чуплива“ ), обяснява инженерът-метеоролог SP-36 Иля Бобков.- A По време на сезона на топене притегателните въжета трябва постоянно да се подсилват, за да поддържат мачтата стабилна. Освен това станцията не е проектирана да работи при толкова тежки условия на замръзване, под -40°C, затова монтирахме нагревател там - обикновена 40-ватова лампа с нажежаема жичка. Разбира се, има станции, предназначени за такива ниски температури, но те са по-малко точни.“
Над 10 м е зоната на работа на аеролозите. „Ние изучаваме горните слоеве на атмосферата с помощта на аерологични сонди“, обяснява водещият аерологичен инженер на SP-36 Сергей Овчинников. - Сондата представлява кутия с тегло 140 g, прикрепена е към балон - топка с обем около 1,5 m 3, пълна с водород, който се произвежда химически в газов генератор под високо налягане - от феросилиций на прах, сода каустик и вода. Сондата има вграден GPS приемник, телеметричен предавател, както и сензори за температура, налягане и влажност. На всеки две секунди сондата предава информация заедно с координатите си към наземна приемна станция. Координатите на сондата позволяват да се изчисли нейното движение, скорост и посока на вятъра на различни височини (надморската височина се определя по барометричен метод). Електрониката на сондата се захранва от пълна с вода батерия, която първо се държи във вода за няколко минути (спасителни жилетки с аварийни маяци са оборудвани с подобни източници на енергия).
„Сондите се изстрелват всеки ден в 0 и 12 часа по Гринуич, ако метеорологичните условия позволяват; при силен вятър сондата просто се „заковава“ към земята. За по-малко от година бяха извършени 640 изстрелвания, казва Сергей Овчинников. „Средната височина на изкачване беше 28 770 м, максималната скорост на изкачване беше около 300 м в минута, така че тя достигна максималната си височина за около един час и половина, балонът при повдигането се издува, след което се спуква и сондата пада на земята. Вярно е, че е почти невъзможно да го намерите, така че устройството е за еднократна употреба, макар и скъпо.
вода
„Основният акцент в нашата работа е върху измерването на текущите параметри, както и на температурата, електропроводимостта и плътността на водата“, казва океанологът SP-36 Сергей Кузмин, „През последните години наборът от инструменти беше значително обновен и сега можем да получим резултати с висока точност, съответстваща на световно ниво. Сега използваме инструменти за профилиране, които ни позволяват да измерваме скоростта на потока, използвайки напречния ефект на Доплер в няколко слоя.
„Изследвахме основно атлантически течения, чиято горна граница е на дълбочина 180-220 м, а ядрото – 270-400 м.“ В допълнение към изучаването на теченията беше осигурено ежедневно изследване на водния стълб с помощта на сонда, която измерваше електрическата проводимост и температура на всеки шест дни, бяха проведени изследвания на дълбочина до 1000 m за „улавяне“ на атлантическите води и; веднъж седмично сондата се спускаше до цялата максимална дължина на кабела - 3400 м за изследване на дълбоководните слоеве. "В някои райони," обяснява Сергей Кузмин, "може да се наблюдава геотермален ефект в дълбоки слоеве."
Задачата на океанолозите на SP-36 също включваше събиране на проби за последващ анализ от хидрохимици. „Три пъти през зимата – през пролетта, лятото и есента – взехме ледено ядро, което след това се разтопи при стайна температура, получената вода премина през филтър и след това отново се замрази“, казва Сергей. - И филтърът, и ледът бяха специално опаковани за последващ анализ. По същия начин бяха събрани проби от сняг и подледникова вода. Проби от въздуха са взети и с помощта на аспиратор, който изпомпва въздух през няколко филтъра, които задържат най-малките частици. Преди това по този начин беше възможно например да се открие прашец на някои растителни видове, който лети към полярните региони от Канада и руската тайга.
Защо да изучаваме течения? „Чрез сравнение с данните, натрупани през предходните години, могат да се определят климатичните тенденции“, отговаря Сергей. „Такъв анализ ще позволи да се разбере, например, поведението на леда в Северния ледовит океан, което е изключително важно не само от фундаментална гледна точка, но и от чисто приложна гледна точка, например, когато разработване на природните ресурси на Арктика.
сняг
Програмата на специалните метеорологични изследвания включваше няколко раздела. Изследвани са структурата на снежната и ледената покривка, нейните топлофизични и радиационни свойства – тоест как тя отразява и поглъща слънчевата радиация. „Факт е, че снегът има висока отразяваща способност и според тази характеристика, например в сателитни изображения, той много прилича на облачен слой“, обяснява метеорологът Сергей Шутилин. - Особено през зимата, когато и на двете места температурата е няколко десетки градуса под нулата. Изучавах термофизичните свойства на снега в зависимост от температурата, вятъра, облачността и слънчевата радиация. Измерено е и проникването на слънчевата радиация (разбира се, през полярния ден) през снега и леда на различни дълбочини (включително във водата). Морфологията на снега и неговите термофизични свойства също бяха изследвани - температура на различни дълбочини, плътност, порьозност и фракционен състав на кристалите в различни слоеве. Тези данни, заедно с радиационните характеристики, ще помогнат за изясняване на описанието на снежната и ледената покривка в модели от различни нива - както глобални, така и регионални климатични модели.
През полярния ден бяха извършени измервания на ултравиолетовото лъчение, достигащо земната повърхност, а през полярната нощ бяха използвани газови анализатори за изследване на концентрациите на въглероден диоксид, приземен озон и метан, емисиите на които в Арктика очевидно са свързани с геоложки процеси. С помощта на специален газов анализатор също беше възможно да се получат, според Сергей Шутилин, уникални данни за потока на въглероден диоксид и водни пари през повърхността на сняг и лед: „Преди това имаше модел, според който се стопи вода от брегът падна в океана, океанът се покри с лед и под него протичаха анаеробни процеси. И след като повърхността беше освободена от лед, поток от въглероден диоксид навлезе в атмосферата. Открихме, че потокът върви в обратна посока: когато няма лед, отива в океана, а когато има лед, отива в атмосферата! Това обаче може да зависи и от района - например измерванията на SP-35, който се приближи на юг и до шелфовите морета в източното полукълбо, са в съответствие с горната хипотеза. Така че са необходими повече изследвания." 
На леда сега се обръща най-голямо внимание, защото той е ясен индикатор за процесите, протичащи в Арктика. Затова неговото изучаване е изключително важно. На първо място, това е оценка на баланса на ледената маса. Той се топи през лятото и расте през зимата, така че редовните измервания на дебелината му с помощта на измервателни пръти на определено място позволяват да се оцени скоростта на топене или растеж на ледения къс и след това тези данни могат да се използват за прецизиране на различни модели на многогодишно образуване на лед. „На SP-36 сметището заемаше площ от 80x100 м и от октомври до май върху него израснаха 8400 тона лед“, казва Владимир Чурун. „Можете да си представите колко лед е нараснал върху целия леден блок с размери 5х6 км!“
„Взехме също така няколко ядра от млад и стар лед, които ще бъдат изследвани в AARI - химичен състав, механични свойства, морфология“, казва изследователят на лед SP-36 Никита Кузнецов. „Тази информация може да се използва за усъвършенстване на различни климатични модели, а също и, например, за инженерни цели, включително за изграждането на ледоразбивачи.“
Освен това в SP-36 бяха проведени изследвания на процесите на преминаване на различни вълни в морския лед: вълни, образувани по време на сблъсъци на ледени късове, както и тези, преминаващи от морската среда в лед. Тези данни се записват с помощта на високочувствителни сеизмометри и впоследствие се използват за приложни модели на взаимодействие на лед с твърди частици. Според водещия инженер-изследовател на леда на SP-36 Леонид Панов, това дава възможност да се оценят натоварванията върху различни инженерни конструкции - кораби, сондажни платформи и др. - от гледна точка на устойчивост на лед: „Познаването на характеристиките на взаимодействието на леда с вълните е възможно да се изчислят якостните свойства на леда, което означава да се предвиди точно къде ще се счупи. Такива методи ще направят възможно отдалечено откриване на преминаването на пукнатини и издигане в опасни зони, например в близост до нефтопроводи и газопроводи.
Не курорт
Когато попитах Владимир как се чувства глобалното изменение на климата (а именно глобалното затопляне) по време на работа в дрейфуващата станция, той само се усмихна в отговор: „Разбира се, площта на леда и неговата дебелина в Арктика са намалели - това е добре регистриран научен факт. Но на плаваща станция, в локалното пространство на ледения къс, глобалното затопляне изобщо не се усеща. По-конкретно, през това зимуване регистрирахме минималната температура за последните десет години (-47,3°C). Вятърът не беше много силен - максималните пориви бяха 19,4 м/с. Но като цяло зимата от февруари до април беше много студена. И така, въпреки глобалното затопляне, Арктика не е станала по-топла, по-уютна или по-удобна. Тук все още е също толкова студено, студените ветрове все още духат, ледът е все същият навсякъде. И все още няма надежда Чукотка скоро да стане курорт.
Дмитрий Мамонтов.
