Resumen de la lección sobre el mundo circundante sobre el tema "Océano Ártico". ¿Sabemos todo sobre las propiedades del hielo? Cómo explicar procesos físicos complejos a un niño

Todo el mundo sabe que el hielo es agua congelada, o mejor dicho, se encuentra en estado sólido de agregación. Pero ¿Por qué el hielo no se hunde en el agua sino que flota en su superficie?

El agua es una sustancia inusual con propiedades raras e incluso anómalas. En la naturaleza, la mayoría de las sustancias se expanden cuando se calientan y se contraen cuando se enfrían. Por ejemplo, el mercurio en un termómetro sube a través de un tubo estrecho y muestra un aumento de temperatura. Debido a que el mercurio se congela a -39ºC, no es adecuado para termómetros utilizados en ambientes con temperaturas extremas.

El agua también se expande cuando se calienta y se contrae cuando se enfría. Sin embargo, en el rango de enfriamiento de aproximadamente +4 ºC a 0 ºC se expande. Por este motivo, las tuberías de agua pueden reventar en invierno si el agua de su interior se ha congelado y se han formado grandes masas de hielo. La presión del hielo sobre las paredes de las tuberías es suficiente para provocar su explosión.

Expansión de agua

Dado que el agua se expande cuando se enfría, la densidad del hielo (es decir, su forma sólida) es menor que la del agua líquida. En otras palabras, un volumen determinado de hielo pesa menos que el mismo volumen de agua. Esto se refleja en la fórmula m = ρV, donde V es el volumen del cuerpo, m es la masa del cuerpo, ρ es la densidad de la sustancia. Existe una relación inversamente proporcional entre densidad y volumen (V = m/ρ), es decir, al aumentar el volumen (a medida que el agua se enfría), la misma masa tendrá una densidad menor. Esta propiedad del agua conduce a la formación de hielo en la superficie de los embalses: estanques y lagos.

Supongamos que la densidad del agua es 1. Entonces el hielo tendrá una densidad de 0,91. Gracias a esta cifra podemos conocer el grosor del témpano de hielo que flota sobre el agua. Por ejemplo, si un témpano de hielo tiene una altura sobre el agua de 2 cm, entonces podemos concluir que su capa submarina es 9 veces más gruesa (es decir, 18 cm) y el espesor de todo el témpano de hielo es de 20 cm.

En la zona de los polos norte y sur de la Tierra, el agua se congela y forma icebergs. Algunas de estas montañas de hielo flotantes son enormes. Se considera que el iceberg más grande conocido por el hombre tiene una superficie de 31.000 metros cuadrados. kilómetros, que fue descubierto en 1956 en el Océano Pacífico.

¿Cómo aumenta el volumen del agua en estado sólido? Cambiando su estructura. Los científicos han demostrado que el hielo tiene una estructura calada con cavidades y huecos que, cuando se derriten, se llenan de moléculas de agua.

La experiencia demuestra que el punto de congelación del agua disminuye al aumentar la presión aproximadamente un grado por cada 130 atmósferas.

Se sabe que en los océanos a grandes profundidades la temperatura del agua es inferior a 0 ºС y, sin embargo, no se congela. Esto se explica por la presión creada por las capas superiores de agua. Una capa de agua de un kilómetro de espesor se presiona con una fuerza de unas 100 atmósferas.

Comparación de las densidades del agua y el hielo.

¿Puede la densidad del agua ser menor que la densidad del hielo? ¿Significa esto que se ahogará en ella? La respuesta a esta pregunta es afirmativa, lo cual es fácil de comprobar con el siguiente experimento.

Saquemos del congelador, donde la temperatura es de -5 ºС, un trozo de hielo del tamaño de un tercio de vaso o un poco más. Pongámoslo en un balde de agua a una temperatura de +20 ºС. ¿Qué estamos observando? El hielo se hunde y hunde rápidamente, comenzando a derretirse gradualmente. Esto sucede porque el agua a una temperatura de +20 ºС tiene una densidad menor que el hielo a una temperatura de -5 ºС.

Existen modificaciones del hielo (a altas temperaturas y presiones), que por su mayor densidad se hundirán en el agua. Estamos hablando del llamado hielo "pesado": deuterio y tritio (saturado con hidrógeno pesado y superpesado). A pesar de la presencia de los mismos huecos que en el hielo de protio, se hundirá en el agua. A diferencia del hielo "pesado", el hielo de protio carece de isótopos pesados ​​de hidrógeno y contiene 16 miligramos de calcio por litro de líquido. El proceso de su preparación implica la purificación de impurezas nocivas en un 80%, por lo que el agua protium se considera la más óptima para la vida humana.

Significado en la naturaleza

El hecho de que el hielo flote en la superficie de los cuerpos de agua juega un papel importante en la naturaleza. Si el agua no tuviera esta propiedad y el hielo se hundiera hasta el fondo, esto provocaría la congelación de todo el depósito y, como resultado, la muerte de los organismos vivos que lo habitan.

Cuando llega el clima frío, primero a temperaturas superiores a +4 ºС, el agua más fría de la superficie del depósito desciende y el agua tibia (más ligera) sube. Este proceso se llama circulación vertical (mezcla) de agua. Cuando alcanza +4 ºС en todo el embalse, este proceso se detiene, ya que desde la superficie el agua ya a +3 ºС se vuelve más ligera que la que está debajo. El agua se expande (su volumen aumenta aproximadamente un 10%) y su densidad disminuye. Como consecuencia del hecho de que la capa más fría está encima, el agua se congela en la superficie y aparece una capa de hielo. Debido a su estructura cristalina, el hielo tiene una mala conductividad térmica, lo que significa que retiene el calor. La capa de hielo actúa como una especie de aislante térmico. Y el agua debajo del hielo retiene su calor. Gracias a las propiedades de aislamiento térmico del hielo, la transferencia de "frío" a las capas inferiores de agua se reduce drásticamente. Por lo tanto, casi siempre queda al menos una fina capa de agua en el fondo de un embalse, lo cual es extremadamente importante para la vida de sus habitantes.

Así, +4 ºС, la temperatura de máxima densidad del agua, es la temperatura de supervivencia de los organismos vivos en un embalse.

Uso en la vida cotidiana

Anteriormente se mencionó la posibilidad de que las tuberías de agua exploten cuando el agua se congela. Para evitar daños al sistema de suministro de agua a bajas temperaturas, no debe haber interrupciones en el suministro de agua caliente que fluye a través de las tuberías de calefacción. Un vehículo corre un peligro similar si deja agua en el radiador cuando hace frío.

Ahora hablemos del lado agradable de las propiedades únicas del agua. El patinaje sobre hielo es muy divertido para niños y adultos. ¿Alguna vez te has preguntado por qué el hielo es tan resbaladizo? Por ejemplo, el vidrio también es resbaladizo, más liso y atractivo que el hielo. Pero los patines no se deslizan sobre él. Sólo el hielo tiene una propiedad tan deliciosa y específica.

El caso es que bajo el peso de nuestro peso se ejerce presión sobre la fina pala del patín, lo que, a su vez, provoca presión sobre el hielo y su derretimiento. En este caso se forma una fina película de agua sobre la que se desliza la hoja de acero del patín.

Diferencia en la congelación de cera y agua.

Los experimentos muestran que la superficie de un cubo de hielo forma una cierta protuberancia. Esto se debe al hecho de que la congelación en el medio ocurre al final. Y al expandirse durante la transición a un estado sólido, este bulto aumenta aún más. Esto se puede contrarrestar endureciendo la cera, que por el contrario forma una depresión. Esto se explica por el hecho de que la cera se contrae después de pasar a un estado sólido. Los líquidos que se contraen uniformemente cuando se congelan forman una superficie algo cóncava.

Para congelar el agua no basta con enfriarla hasta el punto de congelación de 0 ºС; esta temperatura debe mantenerse mediante un enfriamiento constante.

Agua mezclada con sal

Agregar sal de mesa al agua reduce su punto de congelación. Por este motivo, en invierno las carreteras están salpicadas de sal. El agua salada se congela a -8°C o menos, por lo que hasta que la temperatura baje al menos a este punto, no se produce congelación.

A veces se utiliza una mezcla de hielo y sal como “mezcla refrescante” para experimentos a baja temperatura. Cuando el hielo se derrite, absorbe del entorno el calor latente necesario para la transformación, enfriándolo así. Este absorbe tanto calor que la temperatura puede descender por debajo de -15 °C.

solvente universal

El agua pura (fórmula molecular H 2 0) no tiene color, sabor ni olor. La molécula de agua está formada por hidrógeno y oxígeno. Cuando otras sustancias (solubles e insolubles en agua) entran en el agua, ésta se contamina, razón por la cual no existe agua absolutamente pura en la naturaleza. Todas las sustancias que se encuentran en la naturaleza se pueden disolver en agua en diversos grados. Esto está determinado por sus propiedades únicas: la solubilidad en agua. Por tanto, el agua se considera un “disolvente universal”.

Garante de una temperatura del aire estable.

El agua se calienta lentamente debido a su alta capacidad calorífica, pero, sin embargo, el proceso de enfriamiento se produce mucho más lentamente. Esto hace posible que los océanos y mares acumulen calor en verano. La liberación de calor se produce en invierno, por lo que no hay cambios bruscos en la temperatura del aire en nuestro planeta durante todo el año. Los océanos y los mares son el acumulador de calor original y natural de la Tierra.

Tensión superficial

Conclusión

El hecho de que el hielo no se hunda, sino que flote en la superficie, se explica por su menor densidad en comparación con el agua (la densidad específica del agua es de 1000 kg/m³, la del hielo, de unos 917 kg/m³). Esta tesis es válida no sólo para el hielo, sino también para cualquier otro cuerpo físico. Por ejemplo, la densidad de un barco de papel o de una hoja de otoño es mucho menor que la densidad del agua, lo que asegura su flotabilidad.

Sin embargo, la propiedad del agua de tener una menor densidad en estado sólido es muy rara en la naturaleza, una excepción a la regla general. Sólo el metal y el hierro fundido (una aleación del hierro metálico y el carbono no metálico) tienen propiedades similares.

Los niños pequeños suelen hacer preguntas interesantes a los adultos y no siempre pueden responderlas de inmediato. Para no parecerle estúpido a su hijo, le recomendamos que se familiarice con una respuesta completa, detallada y bien fundada sobre la flotabilidad del hielo. Después de todo, flota, no se ahoga. ¿Por qué está pasando esto?

¿Cómo explicarle procesos físicos complejos a un niño?

Lo primero que me viene a la mente es la densidad. Sí, de hecho, el hielo flota porque es menos denso que. Pero, ¿cómo explicarle a un niño qué es la densidad? Nadie está obligado a contarle el plan de estudios de la escuela, pero es muy posible resumirlo todo en lo que es. Después de todo, de hecho, el mismo volumen de agua y hielo tiene pesos diferentes. Si estudiamos el problema con más detalle, podemos mencionar otras razones además de la densidad.
no sólo porque su reducida densidad le impide hundirse más. La razón también es que en el hielo se congelan pequeñas burbujas de aire. También reducen la densidad y, por tanto, en general, resulta que el peso de la placa de hielo se vuelve aún menor. Cuando el hielo se expande no toma más aire, sino que todas esas burbujas que ya están dentro de esta capa permanecen allí hasta que el hielo comienza a derretirse o sublimar.

Realización de un experimento sobre la fuerza de expansión del agua.

Pero, ¿cómo se puede demostrar que el hielo realmente se está expandiendo? Después de todo, el agua también puede expandirse, entonces, ¿cómo se puede demostrar esto en condiciones artificiales? Puedes realizar un experimento interesante y muy sencillo. Para ello necesitarás un vaso de plástico o cartón y agua. La cantidad no tiene por qué ser grande; no es necesario llenar el vaso hasta el borde. Además, lo ideal es que necesites una temperatura de unos -8 grados o menos. Si la temperatura es demasiado alta, la experiencia durará excesivamente.
Entonces, se vierte agua en el interior, debemos esperar a que se forme hielo. Dado que hemos elegido la temperatura óptima a la que un pequeño volumen de líquido se convertirá en hielo en dos o tres horas, puede irse a casa con seguridad y esperar. Debes esperar hasta que toda el agua se convierta en hielo. Después de un tiempo miramos el resultado. Se garantiza una taza deformada o rota por el hielo. A una temperatura más baja, los efectos parecen más impresionantes y el experimento en sí lleva menos tiempo.

Consecuencias negativas

Resulta que un experimento simple confirma que los bloques de hielo realmente se expanden cuando la temperatura disminuye, y el volumen de agua aumenta fácilmente cuando se congela. Como regla general, esta característica causa muchos problemas a las personas olvidadizas: una botella de champán dejada en el balcón durante mucho tiempo en Nochevieja se rompe debido a la exposición al hielo. Dado que la fuerza de expansión es muy grande, no se puede influir de ninguna manera. Bueno, en cuanto a la flotabilidad de los bloques de hielo, aquí no hay nada que demostrar. Los más curiosos pueden realizar por su cuenta un experimento similar fácilmente en primavera u otoño, intentando ahogar trozos de hielo en un gran charco.

Casi una décima parte de la superficie terrestre está permanentemente cubierta de hielo. Alrededor del 90 por ciento de esta cantidad proviene de las capas de hielo de la Antártida y Groenlandia. El 10 por ciento restante “pertenece” a los glaciares de montaña. Curiosamente, la cobertura de la Antártida es 1,5 veces mayor que la de los Estados Unidos, y aquí hay 9 veces más hielo que en las heladas extensiones de Groenlandia.

Los habitantes de las regiones del norte utilizan hielo como agua potable. Curiosamente, cuando el agua de mar se congela, su contenido de sal es mínimo. Por lo tanto, el hielo derretido también puede ser utilizado por los habitantes de las islas del mar del norte o de las regiones polares, por ejemplo los esquimales.

Naturalmente, en las regiones del norte, donde no hay bosques, el hielo también encuentra su segundo uso: para la construcción de casas. Externamente, una vivienda de este tipo (se les llama iglú) se parece a un cuenco hemisférico al revés. Está formado por grandes bloques de hielo. Entran al iglú a través de una pequeña extensión: un dosel. El hielo tiene una conductividad térmica bastante baja y, por lo tanto, el interior del iglú rápidamente se calienta más que el exterior.

Los exploradores del Ártico, que fueron los primeros en ver tales cabañas de hielo, se sorprendieron de que con una helada de treinta grados en el exterior, la temperatura dentro del iglú fuera de cero grados. Los iglús eran comunes entre los esquimales de América del Norte y Groenlandia.

Usando tales viviendas, los esquimales podían viajar libremente largas distancias a través del hielo mientras cazaban. La experiencia de los esquimales fue adoptada por los científicos que trabajan en estaciones polares. Ya en la primera estación del Polo Norte se instaló una estación de radio en la casa de hielo.

El estudio del hielo es muy importante: los hielos fósiles conservados en los glaciares de alta montaña y en las profundidades de la Antártida constituyen una especie de crónica de épocas lejanas. Su edad es de cientos de miles de años.

El hecho es que la nieve que cae sobre la superficie del glaciar se convierte gradualmente en hielo granulado suelto y con mucho aire. Poco a poco, el firn se vuelve más denso y forma hielo, en el que quedan pequeñas burbujas. Los científicos los extraen perforando el glaciar y los estudian en laboratorios.

Al analizar el aire del pasado lejano, los científicos aprenden cómo era el clima en la Tierra, de dónde soplaban los vientos y qué tipo de polvo llevaban consigo. Fue a partir del hielo fósil que los científicos descubrieron que no hubo una, sino dos grandes glaciaciones en la Tierra y que ocurrieron durante los últimos 220 mil años.

¿Cómo se convierte el agua en hielo?

Veamos cómo el agua de un estanque se convierte en hielo. A medida que el aire se enfría, enfría la capa superior de agua. La capa superior de agua fría se vuelve más pesada que las capas inferiores cálidas y se hunde. Este proceso continúa hasta que toda el agua del estanque se haya enfriado a una temperatura de aproximadamente 4°C.

¡Pero la temperatura del aire está bajando! Cuando las capas superiores de agua se enfrían a una temperatura inferior a 4° C, permanecen en la superficie. El hecho es que el agua, enfriada a una temperatura inferior a 4° C, ¡se vuelve esencialmente más ligera!

Entonces, las capas superiores de agua están listas para congelarse. Cuando la temperatura se mantiene en el punto de congelación de 0°C o por debajo de él, comienzan a formarse pequeños cristales.

Cada uno de estos cristales tiene seis rayos. Cuando se combinan, forman hielo y pronto se forma una costra de hielo en la superficie del agua. A veces el hielo es transparente, otras no. ¿Por qué? El hecho es que cuando las gotas de agua se congelan, se liberan pequeñas burbujas de aire. Se adhieren a los rayos de los cristales de hielo. Cuantos más cristales de hielo se forman, más burbujas de aire hay: eso es hielo opaco.

Si el agua debajo del hielo se mueve, las burbujas de aire se juntan y se forma hielo transparente.

El agua, como otras sustancias, no disminuye su volumen durante la transición del estado líquido al sólido. Cuando el agua se congela, se expande una novena parte de su volumen, lo que significa que cuando se congelan nueve litros de agua, ¡se obtienen diez litros de hielo sólido! Cuando los radiadores de los coches y las tuberías de agua estallan en invierno, es porque el agua se congela y aumenta de volumen.

Por regla general, para el ciudadano medio es completamente incomprensible lo que hacen estas personas.
gente allí, “en la cima de la Tierra”, en condiciones de heladas extremas, noche polar,
sobre un témpano de hielo que podría romperse en cualquier momento, y sin el consuelo habitual
civilización moderna. Cuando pedí hablar sobre temas científicos.
investigación sobre un témpano de hielo al jefe adjunto de ciencia del SP-36, Vladimir
Churun, dijo pensativamente en respuesta: "Sabes, a mí tampoco me importaría enterarme
¡al respecto!"

Hay muchas formas de explorar el Ártico. Complejos científicos automáticos: estaciones meteorológicas y oceanográficas, boyas de balance de masas que se congelan en el hielo y permiten determinar el aumento o cambio en la masa de la capa de hielo (por cierto, una boya de este tipo funciona en SP-37) - Facilitan enormemente la recopilación de datos, pero tienen sus limitaciones. Por supuesto, sería tentador sentarse en la oficina mientras llegan datos a través de comunicaciones por satélite desde un sistema, por ejemplo, estaciones hidrológicas automáticas: amarres o boyas a la deriva. Pero en un año, más del 50% de estas boyas (muy caras) suelen perderse; en esta región, las condiciones de trabajo son bastante difíciles incluso para los equipos especialmente diseñados para esto debido a la dinámica de los campos de hielo (montaje, compresión).

Otra forma de obtener datos científicos es mediante la teledetección de la Tierra. Los satélites científicos (lamentablemente no los rusos) permiten obtener información sobre las condiciones del hielo en los rangos visible, infrarrojo, radar y microondas. Estos datos se utilizan principalmente con fines aplicados: para guiar a los barcos, para buscar témpanos de hielo adecuados para estaciones a la deriva; en las propias estaciones de deriva ayudan en el trabajo; por ejemplo, en SP-36 se utilizaron para localizar un sitio adecuado para construir una pista. Sin embargo, la información satelital debe verificarse comparándola con observaciones reales: espesor del hielo medido directamente, su edad (todavía no es posible medir directamente estos datos desde un satélite).

También se pueden colocar estaciones científicas (ya habitadas) congelando barcos en hielo (este método fue probado por Fridtjof Nansen). De vez en cuando se llevan a cabo proyectos de este tipo; por ejemplo, el yate francés Tara o el proyecto estadounidense-canadiense SHEBA con un barco a la deriva en el mar de Beaufort. Se consideró un proyecto similar para el rompehielos nuclear Arktika, pero finalmente fue abandonado por diversas razones. Sin embargo, los barcos congelados sólo proporcionan una buena base para la vida del personal científico y el suministro de energía para el complejo científico. Para recopilar datos científicos, la gente todavía tendrá que ir al hielo para excluir influencias externas. Además, congelar barcos es caro (y distrae a los barcos de su trabajo principal).


"En mi opinión, el hielo a la deriva es una plataforma de carga natural, la más óptima tanto para albergar un complejo científico como para vivir en él", dice Vladimir Churun. “Te permite ir a la deriva durante mucho tiempo y obtener datos científicos puros sin ninguna influencia externa. Por supuesto, las personas que se encuentran en el témpano de hielo se ven privadas de cierto consuelo, pero en nombre de la ciencia tenemos que aguantar esto. Por supuesto, la obtención de datos científicos debe realizarse de manera integral, utilizando todos los medios disponibles: estaciones a la deriva, expediciones aéreas, observación por satélite, boyas automáticas y barcos de expedición científica”.

“El programa científico del SP-36 fue bastante extenso y exitoso”, explica Vladimir Churun ​​​​a Popular Mechanics. “Incluyó observaciones meteorológicas, aerológicas e hidrológicas, así como estudios de las propiedades del hielo y la capa de nieve. Pero las investigaciones relacionadas con la ionosfera y el campo magnético de la Tierra, que recibieron considerable atención en las estaciones a la deriva en la época soviética, ahora se han transferido a estaciones polares estacionarias en el continente y en las islas”.

Aire

El inicio de las obras de la estación no está marcado por el momento solemne de izar la bandera rusa sobre la sala de oficiales. Oficialmente, la estación a la deriva comienza a funcionar desde el momento en que se transmite el primer informe meteorológico a la AARI, y de allí a la red meteorológica mundial. Dado que, como sabemos, “el Ártico es la cocina del clima”, estos datos proporcionan a los meteorólogos información extremadamente valiosa. El estudio de los perfiles báricos (presión, velocidad y dirección del viento a distintas altitudes) y de temperatura de la atmósfera mediante sondas de hasta 30 km de altitud no sólo se utiliza para la predicción del tiempo, sino que estos datos pueden utilizarse posteriormente para fines científicos fundamentales, como tanto para perfeccionar modelos de física atmosférica como para modelos aplicados, por ejemplo, para apoyar vuelos de aviones. De todos estos datos son meteorólogos y aerólogos.

El trabajo de un meteorólogo puede parecer sencillo: recoger datos meteorológicos y enviarlos a Roshidromet. Para ello, se coloca un conjunto de sensores en un mástil meteorológico de 10 metros que mide la velocidad y dirección del viento, la temperatura y la humedad, la visibilidad y la presión. Toda la información, incluida la procedente de sensores remotos (temperatura de la nieve y el hielo, intensidad de la radiación solar), llega a la estación meteorológica. Aunque los datos se toman desde la estación de forma remota, no siempre es posible realizar mediciones sin acudir al sitio meteorológico. “Las copas de los anemómetros y la protección radiológica de la cabina meteorológica, donde se encuentran los sensores de temperatura y humedad, se congelan, hay que limpiarlas de escarcha (para acceder a la parte superior del mástil, este último está hecho 'rompible' ), explica el ingeniero meteorólogo del SP-36 Ilya Bobkov.- A Durante la temporada de deshielo, los vientos deben reforzarse constantemente para mantener estable el mástil. Además, la estación no está diseñada para funcionar en condiciones de heladas tan severas, por debajo de -40°C, por lo que instalamos allí un dispositivo de calefacción: una lámpara incandescente normal de 40 vatios. Por supuesto, hay estaciones diseñadas para temperaturas tan bajas, pero son menos precisas”.

Por encima de los 10 m está la zona de trabajo de los aerólogos. “Estudiamos las capas superiores de la atmósfera mediante sondas aerológicas”, explica Serguéi Ovchinnikov, ingeniero aerológico líder del SP-36. - La sonda es una caja que pesa 140 g, está unida a un globo (una bola con un volumen de aproximadamente 1,5 m 3 llena de hidrógeno, que se produce químicamente en un generador de gas a alta presión) a partir de polvo de ferrosilicio, soda cáustica y agua. La sonda tiene un receptor GPS incorporado, un transmisor de telemetría, así como sensores de temperatura, presión y humedad. Cada dos segundos, la sonda transmite información junto con sus coordenadas a una estación receptora terrestre”. Las coordenadas de la sonda permiten calcular su movimiento, la velocidad del viento y la dirección a distintas altitudes (la altitud se determina mediante el método barométrico). La electrónica de la sonda funciona con una batería llena de agua, que primero se mantiene en el agua durante varios minutos (los chalecos salvavidas con balizas de emergencia están equipados con fuentes de energía similares).

“Las sondas se lanzan todos los días a las 0 y 12 horas GMT, si las condiciones climáticas lo permiten con vientos fuertes, la sonda simplemente se “clava” al suelo; En menos de un año se realizaron 640 lanzamientos, dice Serguéi Ovchinnikov: “La altura media de ascenso fue de 28.770 m, la máxima fue de 32.400 m. La velocidad de ascenso de la sonda fue de unos 300 m por minuto, por lo que alcanzó su altura máxima en aproximadamente un año. Durante una hora y media, el globo se hincha a medida que se eleva, luego estalla y la sonda cae al suelo. Es cierto que es casi imposible encontrarlo, por lo que el dispositivo es desechable, aunque caro”.

Agua

"El énfasis principal de nuestro trabajo está en medir los parámetros actuales, así como la temperatura, la conductividad eléctrica y la densidad del agua", dice el oceanólogo del SP-36 Sergei Kuzmin. "En los últimos años, el parque de instrumentos se ha actualizado significativamente, y ahora. Podemos obtener resultados con alta precisión correspondientes al nivel mundial. Ahora utilizamos instrumentos de perfilado que nos permiten medir la velocidad del flujo utilizando el efecto Doppler transversal en varias capas.

"Estudiamos principalmente las corrientes atlánticas, cuyo límite superior se encuentra a una profundidad de 180 a 220 m, y el núcleo, a 270-400 m". Además de estudiar las corrientes, se proporcionó un estudio diario de la columna de agua mediante una sonda que medía la conductividad eléctrica y la temperatura cada seis días, se realizaron estudios a profundidades de hasta 1000 m para “captar” las aguas del Atlántico; Una vez por semana se bajaba la sonda hasta toda la longitud máxima del cable (3400 m) para estudiar las capas profundas del mar. “En algunas zonas”, explica Serguéi Kuzmín, “se puede observar un efecto geotérmico en las capas más profundas”.

La tarea de los oceanólogos en la SP-36 también incluía la recolección de muestras para su posterior análisis por parte de hidroquímicos. "Tres veces durante el invierno, en primavera, verano y otoño, tomamos un núcleo de hielo, que luego se derritió a temperatura ambiente, el agua resultante se pasó a través de un filtro y luego se congeló nuevamente", dice Sergei. - Tanto el filtro como el hielo fueron envasados ​​especialmente para su posterior análisis. Del mismo modo se recogieron muestras de nieve y agua subglacial. También se tomaron muestras de aire mediante un aspirador, que bombeaba aire a través de varios filtros que retenían las partículas más pequeñas. Anteriormente, de esta manera se podía detectar, por ejemplo, el polen de algunas especies de plantas que llegan a las regiones polares desde Canadá y la taiga rusa”.

¿Por qué estudiar las corrientes? “Comparando los datos de años anteriores se pueden determinar las tendencias climáticas”, responde Serguéi. “Este análisis permitirá comprender, por ejemplo, el comportamiento del hielo en el Océano Ártico, lo cual es extremadamente importante no sólo desde un punto de vista fundamental, sino también desde un punto de vista puramente aplicado, por ejemplo, cuando desarrollar los recursos naturales del Ártico”.

Nieve

El programa de investigaciones meteorológicas especiales incluía varias secciones. Se estudió la estructura de la capa de nieve y hielo, sus propiedades termofísicas y de radiación, es decir, cómo refleja y absorbe la radiación solar. “El hecho es que la nieve tiene una alta reflectividad y, según esta característica, por ejemplo en las imágenes de satélite, se parece mucho a una capa de nubes”, explica el meteorólogo Serguéi Shutilin. - Especialmente en invierno, cuando la temperatura en ambos lugares es de varias decenas de grados bajo cero. Estudié las propiedades termofísicas de la nieve en función de la temperatura, el viento, la nubosidad y la radiación solar”. También se midió la penetración de la radiación solar (por supuesto, durante el día polar) a través de la nieve y el hielo a distintas profundidades (incluso en el agua). También se estudió la morfología de la nieve y sus propiedades termofísicas: temperatura a distintas profundidades, densidad, porosidad y composición fraccionaria de los cristales en distintas capas. Estos datos, junto con las características de la radiación, ayudarán a aclarar la descripción de la capa de nieve y hielo en modelos de varios niveles, tanto globales como regionales.

Durante el día polar se midieron la radiación ultravioleta que llega a la superficie terrestre y durante la noche polar se estudiaron con analizadores de gas las concentraciones de dióxido de carbono, ozono troposférico y metano, cuyas emisiones en el Ártico aparentemente son asociado a procesos geológicos. Utilizando un analizador de gas especial también fue posible obtener, según Sergei Shutilin, datos únicos sobre el flujo de dióxido de carbono y vapor de agua a través de la superficie de la nieve y el hielo: “Anteriormente existía un modelo según el cual el agua derretida de la costa cayó al océano, el océano se cubrió de hielo y debajo tuvieron lugar procesos anaeróbicos. Y después de que la superficie se liberó del hielo, un flujo de dióxido de carbono entró en la atmósfera. Descubrimos que el flujo va en dirección opuesta: cuando no hay hielo, va al océano, y cuando hay hielo, ¡va a la atmósfera! Sin embargo, esto también puede depender de la zona; por ejemplo, las mediciones del SP-35, que se acercó más al sur y a los mares de la plataforma en el hemisferio oriental, son consistentes con la hipótesis anterior. Por eso se necesita más investigación".

Actualmente el hielo recibe la mayor atención, porque es un indicador claro de los procesos que tienen lugar en el Ártico. Por ello, su estudio es sumamente importante. En primer lugar, se trata de una evaluación del balance de masa del hielo. Se derrite en verano y crece en invierno, por lo que las mediciones periódicas de su espesor utilizando varillas de medición en un sitio designado permiten estimar la velocidad de derretimiento o crecimiento del témpano de hielo, y estos datos pueden usarse luego para refinar varios Modelos de formación de hielo de varios años. "En SP-36, el vertedero ocupaba un área de 80x100 m, y de octubre a mayo crecieron en él 8.400 toneladas de hielo", dice Vladimir Churun. “¡Puedes imaginar cuánto hielo ha crecido en todo el témpano de hielo que mide 5x6 km!”

"También tomamos varios núcleos de hielo joven y viejo, que se estudiarán en el AARI: composición química, propiedades mecánicas y morfología", dice el investigador del hielo SP-36 Nikita Kuznetsov. "Esta información se puede utilizar para perfeccionar varios modelos climáticos, así como, por ejemplo, con fines de ingeniería, incluida la construcción de rompehielos".

Además, en SP-36 se llevaron a cabo estudios sobre los procesos de paso de diversas ondas en el hielo marino: ondas formadas durante las colisiones de témpanos de hielo, así como las que pasan del medio marino al hielo. Estos datos se registran mediante sismómetros de alta sensibilidad y posteriormente se utilizan para modelos aplicados de interacción del hielo con sólidos. Según el principal ingeniero investigador del hielo del SP-36, Leonid Panov, esto permite evaluar las cargas en diversas estructuras de ingeniería (barcos, plataformas de perforación, etc.) desde el punto de vista de la resistencia del hielo: “Conociendo las características De la interacción del hielo con las olas, es posible calcular las propiedades de resistencia del hielo, lo que significa predecir exactamente dónde se romperá. Estos métodos permitirán detectar de forma remota el paso de grietas y montículos en zonas peligrosas, por ejemplo cerca de oleoductos y gasoductos”.

No es un resort

Cuando le pregunté a Vladimir cómo se sentía el cambio climático global (es decir, el calentamiento global) mientras trabajaba en la estación a la deriva, solo sonrió como respuesta: "Por supuesto, el área de hielo y su espesor en el Ártico han disminuido; esto es un hecho científico bien registrado. Pero en una estación a la deriva, en el espacio local del témpano de hielo, el calentamiento global no se siente en absoluto. En particular, durante esta invernada registramos la temperatura mínima de los últimos diez años (-47,3°C). El viento no fue muy fuerte, las rachas máximas fueron de 19,4 m/s. Pero en general el invierno de febrero a abril fue muy frío. Así pues, a pesar del calentamiento global, el Ártico no se ha vuelto más cálido, más acogedor ni más confortable. Aquí todavía hace el mismo frío, los vientos fríos siguen soplando, el hielo sigue igual por todas partes. Y todavía no hay esperanzas de que Chukotka se convierta pronto en un centro turístico”.

Dmitri Mamontov.