Sažetak lekcije o okolnom svijetu na temu "Arktički ocean". Znamo li sve o svojstvima leda? Kako djetetu objasniti složene fizičke procese

Svi znaju da je led smrznuta voda, odnosno da je u čvrstom agregatnom stanju. Ali Zašto led ne tone u vodi, već pluta na njezinoj površini?

Voda je neobična tvar s rijetkim, čak anomalnim svojstvima. U prirodi se većina tvari pri zagrijavanju širi, a pri hlađenju skuplja. Na primjer, živa u termometru se diže kroz usku cijev i pokazuje porast temperature. Budući da se živa smrzava na -39ºC, nije prikladna za termometre koji se koriste u okruženjima s visokim temperaturama.

Voda se također širi kada se zagrijava i skuplja kada se hladi. Međutim, u rasponu hlađenja od približno +4 ºC do 0 ºC širi se. Zbog toga vodovodne cijevi zimi mogu puknuti ako se voda u njima smrznula i stvorile su se velike mase leda. Pritisak leda na stijenke cijevi dovoljan je da izazove njihovo pucanje.

Ekspanzija vode

Budući da se voda širi kada se hladi, gustoća leda (tj. njegovog čvrstog oblika) manja je od gustoće tekuće vode. Drugim riječima, određena količina leda teži manje od iste količine vode. To se odražava formulom m = ρV, gdje je V volumen tijela, m masa tijela, ρ gustoća tvari. Između gustoće i volumena postoji obrnuto proporcionalan odnos (V = m/ρ), tj. s povećanjem volumena (kako se voda hladi), ista masa će imati manju gustoću. Ovo svojstvo vode dovodi do stvaranja leda na površini akumulacija - ribnjaka i jezera.

Pretpostavimo da je gustoća vode 1. Tada će led imati gustoću 0,91. Zahvaljujući ovoj brojci možemo saznati debljinu sante leda koja pluta na vodi. Na primjer, ako je santa leda visoka iznad vode 2 cm, možemo zaključiti da je njen podvodni sloj 9 puta deblji (tj. 18 cm), a debljina cijele sanke leda je 20 cm.

U području sjevernog i južnog pola Zemlje voda se smrzava i stvara sante leda. Neke od ovih plutajućih ledenih planina su ogromne. Najvećim ledenim brijegom poznatim čovjeku smatra se da ima površinu od 31.000 četvornih metara. kilometara, koji je otkriven 1956. u Tihom oceanu.

Kako voda u čvrstom stanju povećava svoj volumen? Promjenom svoje strukture. Znanstvenici su dokazali da led ima otvorenu strukturu sa šupljinama i prazninama, koje su, kada se otope, ispunjene molekulama vode.

Iskustvo pokazuje da se ledište vode smanjuje s povećanjem tlaka za otprilike jedan stupanj na svakih 130 atmosfera.

Poznato je da je u oceanima na velikim dubinama temperatura vode ispod 0 ºS, a ipak se ne smrzava. To se objašnjava pritiskom koji stvaraju gornji slojevi vode. Sloj vode debljine jednog kilometra pritišće snagom od oko 100 atmosfera.

Usporedba gustoće vode i leda

Može li gustoća vode biti manja od gustoće leda i znači li to da će se u njoj utopiti? Odgovor na ovo pitanje je potvrdan, što je lako dokazati sljedećim pokusom.

Uzmimo iz zamrzivača, gdje je temperatura -5 ºS, komad leda veličine trećine čaše ili malo više. Stavimo ga u kantu vode na temperaturi od +20 ºS. Što promatramo? Led brzo tone i tone, postupno se počinje topiti. To se događa jer voda na temperaturi od +20 ºS ima nižu gustoću u usporedbi s ledom na temperaturi od -5 ºS.

Postoje modifikacije leda (pri visokim temperaturama i pritiscima) koje će zbog veće gustoće potonuti u vodi. Riječ je o takozvanom "teškom" ledu - deuteriju i triciju (zasićenom teškim i superteškim vodikom). Unatoč prisutnosti istih šupljina kao u protijskom ledu, potonut će u vodi. Za razliku od “teškog” leda, protijev led je lišen teških izotopa vodika i sadrži 16 miligrama kalcija po litri tekućine. Proces njegove pripreme uključuje pročišćavanje od štetnih nečistoća za 80%, zbog čega se protijska voda smatra najoptimalnijim za ljudski život.

Značenje u prirodi

Činjenica da led pluta na površini vode igra važnu ulogu u prirodi. Ako voda nije imala to svojstvo i led je potonuo na dno, to bi dovelo do smrzavanja cijelog rezervoara i, kao rezultat, smrti živih organizama koji ga nastanjuju.

Kada nastupi hladno vrijeme, prvo na temperaturama iznad +4 ºS, hladnija voda s površine akumulacije tone, a topla (lakša) voda se diže. Taj se proces naziva vertikalna cirkulacija (miješanje) vode. Kada dosegne +4 ºS u cijelom rezervoaru, ovaj proces se zaustavlja, jer s površine voda već na +3 ºS postaje lakša od one koja je ispod. Voda se širi (volumen joj se povećava za oko 10%), a gustoća joj se smanjuje. Kao posljedica činjenice da je hladniji sloj na vrhu, voda se smrzava na površini i pojavljuje se ledeni pokrivač. Zbog svoje kristalne strukture, led ima lošu toplinsku vodljivost, što znači da zadržava toplinu. Sloj leda djeluje kao neka vrsta toplinskog izolatora. I voda ispod leda zadržava svoju toplinu. Zahvaljujući svojstvima toplinske izolacije leda, prijenos "hladnoće" u niže slojeve vode naglo je smanjen. Stoga na dnu akumulacije gotovo uvijek ostaje barem tanak sloj vode, što je iznimno važno za život njegovih stanovnika.

Dakle, +4 ºS - temperatura najveće gustoće vode - je temperatura preživljavanja živih organizama u rezervoaru.

Koristiti u svakodnevnom životu

Gore je spomenuta mogućnost pucanja vodovodnih cijevi kada se voda smrzne. Kako bi se izbjeglo oštećenje vodoopskrbnog sustava pri niskim temperaturama, ne bi trebalo biti prekida u opskrbi toplom vodom koja teče kroz cijevi za grijanje. Vozilo je izloženo sličnoj opasnosti ako voda ostane u hladnjaku po hladnom vremenu.

Sada razgovarajmo o ugodnoj strani jedinstvenih svojstava vode. Klizanje je odlična zabava za djecu i odrasle. Jeste li se ikada zapitali zašto je led tako sklizak? Na primjer, staklo je također sklisko, a također je glađe i privlačnije od leda. Ali klizaljke ne klize po njemu. Samo led ima tako specifično dražesno svojstvo.

Činjenica je da pod težinom naše težine dolazi do pritiska na tanku oštricu klizaljke, što pak uzrokuje pritisak na led i njegovo topljenje. U tom slučaju nastaje tanki sloj vode po kojem klizi čelična oštrica klizaljke.

Razlika u smrzavanju voska i vode

Eksperimenti pokazuju da površina kocke leda čini određenu izbočinu. To je zbog činjenice da se smrzavanje u sredini događa posljednje. I šireći se tijekom prijelaza u čvrsto stanje, ova se izbočina još više diže. To se može spriječiti stvrdnjavanjem voska, koji, naprotiv, stvara udubljenje. To se objašnjava činjenicom da se vosak skuplja nakon prelaska u kruto stanje. Tekućine koje se ravnomjerno skupljaju kada se zamrznu, tvore pomalo konkavnu površinu.

Za zamrzavanje vode nije dovoljno ohladiti je do točke smrzavanja od 0 ºC; tu temperaturu treba održavati stalnim hlađenjem.

Voda pomiješana sa soli

Dodavanjem kuhinjske soli u vodu snižava se njezina točka smrzavanja. Upravo se iz tog razloga ceste zimi posipaju solju. Slana voda smrzava se na -8°C i niže, tako da dok temperatura ne padne barem na ovu točku, ne dolazi do smrzavanja.

Mješavina leda i soli ponekad se koristi kao "mješavina za hlađenje" za pokuse na niskim temperaturama. Kada se led topi, on apsorbira latentnu toplinu potrebnu za transformaciju iz svoje okoline, čime se hladi. To apsorbira toliko topline da temperatura može pasti ispod -15 °C.

Univerzalno otapalo

Čista voda (molekulska formula H 2 0) nema boju, okus, miris. Molekula vode sastoji se od vodika i kisika. Kada u vodu dospiju druge tvari (topive i netopive u vodi), ona se zagađuje, zbog čega u prirodi ne postoji apsolutno čista voda. Sve tvari koje se pojavljuju u prirodi mogu se u različitim stupnjevima otopiti u vodi. To je određeno njihovim jedinstvenim svojstvima - topljivošću u vodi. Stoga se voda smatra "univerzalnim otapalom".

Jamac stabilne temperature zraka

Voda se sporo zagrijava zbog svog velikog toplinskog kapaciteta, ali se ipak proces hlađenja odvija mnogo sporije. To omogućuje oceanima i morima da ljeti akumuliraju toplinu. Oslobađanje topline događa se zimi, zbog čega nema oštrih promjena temperature zraka na području našeg planeta tijekom cijele godine. Oceani i mora izvorni su i prirodni akumulatori topline na Zemlji.

Površinska napetost

Zaključak

Činjenica da led ne tone, već pluta na površini, objašnjava se njegovom manjom gustoćom u odnosu na vodu (specifična gustoća vode je 1000 kg/m³, leda - oko 917 kg/m³). Ova teza vrijedi ne samo za led, već i za svako drugo fizičko tijelo. Na primjer, gustoća papirnatog čamca ili jesenjeg lišća mnogo je manja od gustoće vode, što osigurava njihov uzgon.

Međutim, svojstvo vode da ima nižu gustoću u čvrstom stanju vrlo je rijetko u prirodi, iznimka od općeg pravila. Samo metal i lijevano željezo (legura metala željeza i nemetala ugljika) imaju slična svojstva.

Mala djeca vrlo često postavljaju zanimljiva pitanja odraslima, a oni ne mogu uvijek odmah odgovoriti. Kako svom djetetu ne biste ispali glupi, preporučujemo da se upoznate s cjelovitim i detaljnim, utemeljenim odgovorom o uzgonu leda. Uostalom, pluta, a ne utapa se. Zašto se ovo događa?

Kako djetetu objasniti složene fizičke procese?

Prvo što pada na pamet je gustoća. Da, zapravo, led pluta jer je manje gust od . Ali kako objasniti djetetu što je gustoća? Nitko mu nije dužan govoriti školski plan i program, ali sasvim je moguće da se sve svede na ono što jest. Uostalom, zapravo, isti volumen vode i leda ima različite težine. Ako detaljnije proučimo problem, možemo navesti još nekoliko razloga osim gustoće.
ne samo zato što ga njegova smanjena gustoća sprječava da potone niže. Razlog je i to što su mali mjehurići zraka zamrznuti u ledu. Oni također smanjuju gustoću, pa se općenito ispostavlja da težina ledene ploče postaje još manja. Kada se led širi, on ne uzima više zraka, ali svi oni mjehurići koji su već unutar ovog sloja ostaju tamo dok se led ne počne topiti ili sublimirati.

Izvođenje pokusa o sili širenja vode

Ali kako možete dokazati da se led zapravo širi? Uostalom, i voda se može širiti, pa kako se to može dokazati u umjetnim uvjetima? Možete provesti zanimljiv i vrlo jednostavan eksperiment. Za to će vam trebati plastična ili kartonska čaša i voda. Količina ne mora biti velika, ne morate puniti čašu do vrha. Također, idealno vam je potrebna temperatura od oko -8 stupnjeva ili niža. Ako je temperatura previsoka, iskustvo će trajati nerazumno dugo.
Dakle, unutra se ulijeva voda, treba pričekati da se stvori led. Budući da smo odabrali optimalnu temperaturu na kojoj će se mali volumen tekućine pretvoriti u led u roku od dva do tri sata, možete sigurno otići kući i čekati. Morate pričekati dok se sva voda ne pretvori u led. Nakon nekog vremena gledamo rezultat. Šalica koju led deformira ili pokida je zajamčena. Na nižoj temperaturi učinci izgledaju impresivnije, a sam eksperiment traje kraće.

Negativne posljedice

Ispostavilo se da jednostavan eksperiment potvrđuje da se ledeni blokovi stvarno šire kada se temperatura smanji, a volumen vode se lako povećava kada se smrzava. U pravilu, ova značajka uzrokuje mnogo problema zaboravnim ljudima: boca šampanjca ostavljena na balkonu dugo na Novu godinu razbije se zbog izloženosti ledu. Budući da je sila širenja vrlo velika, na nju se ne može ni na koji način utjecati. Pa, što se tiče uzgona ledenih blokova, tu se nema što dokazivati. Najznatiželjniji mogu lako sami izvesti sličan eksperiment u proljeće ili jesen, pokušavajući utopiti komade leda u velikoj lokvi.

Gotovo desetina zemljine površine trajno je prekrivena ledom. Oko 90 posto ove količine dolazi iz ledenih ploča Antarktike i Grenlanda. Preostalih 10 posto "pripada" planinskim ledenjacima. Zanimljivo je da je pokrivač Antarktike 1,5 puta veći od onog u Sjedinjenim Državama, a ovdje ima 9 puta više leda nego u ledenim prostranstvima Grenlanda.

Stanovnici sjevernih regija koriste led kao vodu za piće. Zanimljivo, kada se morska voda smrzne, sadrži minimalan sadržaj soli. Stoga otopljeni led mogu koristiti i stanovnici sjevernih morskih otoka ili polarnih područja, primjerice Eskimi.

Naravno, u sjevernim krajevima, gdje nema šuma, led nalazi i svoju drugu upotrebu - za izgradnju kuća. Izvana, takav stan (oni se nazivaju iglu) nalikuje polukuglastoj zdjeli okrenutoj naopako. Izrađen je od velikih ledenih blokova. U iglu ulaze kroz malo proširenje – nadstrešnicu. Led ima prilično nisku toplinsku vodljivost, pa stoga unutrašnjost iglua brzo postaje toplija od vanjske.

Istraživači Arktika, koji su prvi vidjeli takve ledene kolibe, bili su iznenađeni činjenicom da je vani, uz mraz od trideset stupnjeva, temperatura unutar iglua bila oko nule. Iglui su bili uobičajeni među Eskimima Sjeverne Amerike i Grenlanda.

Koristeći takve nastambe, Eskimi su mogli slobodno putovati na velike udaljenosti preko leda dok su lovili. Iskustvo Eskima usvojili su znanstvenici koji rade na polarnim postajama. Već na prvoj postaji Sjevernog pola postavljena je radio stanica u ledenoj kući.

Proučavanje leda je vrlo važno: fosilni led sačuvan u visokim planinskim ledenjacima i dubinama Antarktika čine svojevrsnu kroniku dalekih razdoblja. Njihova starost je stotine tisuća godina.

Činjenica je da se snijeg koji pada na površinu ledenjaka postupno pretvara u firn - rahli, zrnati led s puno zraka. Postupno firna postaje gušća i stvara led u kojem ostaju sitni mjehurići. Znanstvenici ih vade bušenjem ledenjaka i proučavaju u laboratorijima.

Analizom zraka daleke prošlosti znanstvenici saznaju kakvo je vrijeme bilo na Zemlji, odakle su vjetrovi puhali i kakvu su prašinu nosili sa sobom. Upravo iz fosilnog leda znanstvenici su saznali da na Zemlji nije postojala jedna, nego dvije velike glacijacije i da su se dogodile u proteklih 220 tisuća godina.

Kako se voda pretvara u led?

Pogledajmo kako se voda u ribnjaku pretvara u led. Kako se zrak hladi, on hladi gornji sloj vode. Gornji hladni sloj vode postaje teži od toplih donjih slojeva i tone. Ovaj proces se nastavlja dok se sva voda u ribnjaku ne ohladi na temperaturu od oko 4°C.

Ali temperatura zraka pada! Kada se gornji slojevi vode ohlade na temperaturu ispod 4°C, ostaju na površini. Činjenica je da voda, ohlađena na temperaturu ispod 4°C, bitno postaje lakša!

Dakle, gornji slojevi vode spremni su za smrzavanje. Kada temperatura ostane na ili ispod točke smrzavanja od 0°C, počinju se stvarati sitni kristali.

Svaki takav kristal ima šest zraka. Kada se spoje, tvore led, a ubrzo se na površini vode stvori kora leda. Ponekad je led proziran, ponekad nije. Zašto? Činjenica je da kada se kapljice vode smrznu, oslobađaju se sićušni mjehurići zraka. Lijepe se na zrake ledenih kristala. Što se više kristala leda formira, to je više mjehurića zraka—to je neproziran led.

Ako se voda ispod leda pomiče, mjehurići zraka se skupljaju i nastaje čisti led.

Voda, kao i neke druge tvari, ne smanjuje svoj volumen tijekom prijelaza iz tekućeg u kruto stanje. Kada se voda smrzne, ona se proširi za jednu devetinu svog volumena, što znači da kada se smrzne devet litara vode, dobijete deset litara čvrstog leda! Kada zimi popucaju automobilski hladnjaki i vodovodne cijevi, to je zato što se voda smrzava i povećava volumen!

Prosječnom čovjeku je u pravilu potpuno neshvatljivo što ti ljudi rade.
ljudi tamo, “na vrhu Zemlje”, u uvjetima velikih mrazeva, polarne noći,
na santi leda koja bi svakog trenutka mogla puknuti, i to bez uobičajene udobnosti
moderna civilizacija. Kad sam tražio da razgovaramo o znanstvenim
istraživanja na santi leda zamjeniku voditelja SP-36 za znanost, Vladimiru
Churun, zamišljeno je rekao kao odgovor: “Znate, ni ja ne bih imao ništa protiv da saznam
o tome!"

Postoji mnogo načina za istraživanje Arktika. Automatski znanstveni kompleksi - meteorološke i oceanografske stanice, plutače za ravnotežu mase, koje su zaleđene u led i omogućuju određivanje povećanja ili promjene mase ledenog pokrivača (usput, takva plutača radi na SP-37) - uvelike olakšavaju prikupljanje podataka, ali imaju svoja ograničenja. Naravno, bilo bi primamljivo sjediti u uredu dok satelitskom komunikacijom stižu podaci iz sustava, primjerice, automatskih hidroloških postaja – priveznih ili plutajućih plutača. Ali godišnje se obično izgubi više od 50% takvih (vrlo skupih) plutača - u ovoj regiji uvjeti rada su prilično teški čak i za opremu posebno dizajniranu za to zbog dinamike ledenih polja (hummocking, kompresija).

Drugi način dobivanja znanstvenih podataka je daljinsko očitavanje Zemlje. Znanstveni sateliti (nažalost, ne ruski) omogućuju dobivanje informacija o stanju leda u vidljivom, infracrvenom, radarskom i mikrovalnom rasponu. Ovi se podaci uglavnom koriste u primijenjene svrhe: za vođenje brodova, za traženje odgovarajućih santi leda za ploveće postaje; na samim drifterskim stanicama pomažu u radu - npr. na SP-36 korištene su za lociranje mjesta pogodnog za izgradnju uzletno-sletne staze. Međutim, satelitske informacije moraju se verificirati usporedbom sa stvarnim opažanjima - izravno izmjerenom debljinom leda, njegovom starošću (još nije moguće izravno izmjeriti te podatke sa satelita).

Znanstvene postaje (već naseljene) također se mogu smjestiti smrzavanjem brodova u led (ovu metodu testirao je Fridtjof Nansen). S vremena na vrijeme se provode takvi projekti; primjeri uključuju francusku jahtu Tara ili američko-kanadski projekt SHEBA koji uključuje brod koji pluta u Beaufortovom moru. Sličan projekt razmatran je i za nuklearni ledolomac Arktika, ali se na kraju odustalo iz različitih razloga. Međutim, zaleđeni brodovi pružaju samo dobru osnovu za život znanstvenog osoblja i opskrbu energijom znanstvenog kompleksa. Za prikupljanje znanstvenih podataka ljudi će i dalje morati ići na led kako bi isključili vanjske utjecaje. Osim toga, zamrzavanje brodova je skupo (i odvlači brodove od njihovog glavnog posla).


"Po mom mišljenju, plutajući led je prirodna nosiva platforma, najoptimalnija i za smještaj znanstvenog kompleksa i za život ljudi", kaže Vladimir Churun. “Omogućuje vam da lutate dugo vremena i dobijete čiste znanstvene podatke bez ikakvog vanjskog utjecaja. Naravno, ljudi na santi leda lišeni su neke udobnosti, ali u ime znanosti moramo to podnijeti. Naravno, prikupljanje znanstvenih podataka mora se provoditi na sveobuhvatan način, koristeći sva raspoloživa sredstva - ploveće stanice, zračne ekspedicije, satelitsko promatranje, automatske plutače i plovila za znanstvene ekspedicije.”

"Znanstveni program SP-36 bio je prilično opsežan i uspješan", objašnjava Vladimir Churun ​​za Popular Mechanics. “Uključivao je meteorološka, ​​aerološka i hidrološka promatranja, kao i studije svojstava leda i snježnog pokrivača. Ali istraživanja vezana uz ionosferu i Zemljino magnetsko polje, koja su dobila značajnu pozornost na plovećim postajama u sovjetsko doba, sada su prebačena na stacionarne polarne postaje na kopnu i na otocima.”

Zrak

Početak rada postaje nije obilježen svečanim trenutkom podizanja ruske zastave nad garderobom. Službeno, plutajuća stanica počinje s radom od trenutka kada se prvi meteorološki izvještaj prenese u AARI, a odatle u globalnu meteorološku mrežu. Budući da je, kao što znamo, "Arktik kuhinja vremena", ovi podaci pružaju meteorolozima iznimno vrijedne informacije. Proučavanje profila barika (tlaka, brzine i smjera vjetra na različitim visinama) i temperaturnih profila atmosfere pomoću sondi do visine od 30 km koristi se ne samo za predviđanje vremena – ti se podaci kasnije mogu koristiti u temeljne znanstvene svrhe, npr. kao doradu modela atmosferske fizike, i za one primijenjene - na primjer, podršku letovima zrakoplova. Za sve te podatke zaslužni su meteorolozi i aerolozi.

Posao meteorologa može se činiti jednostavnim - uzima meteorološke podatke i šalje ih Roshidrometu. Da bi se to postiglo, skup senzora nalazi se na 10-metarskom vremenskom jarbolu koji mjeri brzinu i smjer vjetra, temperaturu i vlažnost, vidljivost i tlak. Sve informacije, uključujući daljinske senzore (temperatura snijega i leda, intenzitet sunčevog zračenja), teku do meteorološke stanice. Iako se podaci sa stanice uzimaju daljinski, nije uvijek moguće provesti mjerenja bez odlaska na meteorološku lokaciju. “Čašice anemometara i zaštita od zračenja meteorološke kabine, gdje se nalaze senzori temperature i vlage, smrzavaju se, moraju se očistiti od inja (za pristup vrhu jarbola, potonji je napravljen 'lomljiv' ), objašnjava inženjer meteorologa SP-36 Ilya Bobkov.- A Tijekom sezone topljenja, zatezna užad se mora stalno ojačavati kako bi jarbol bio stabilan. Osim toga, postaja nije predviđena za rad u uvjetima tako jakog mraza, ispod -40°C, pa smo tamo ugradili uređaj za grijanje - običnu žarulju sa žarnom niti od 40 W. Naravno, postoje stanice dizajnirane za tako niske temperature, ali one su manje precizne.”

Iznad 10 m je područje rada aerologa. "Proučavamo gornje slojeve atmosfere pomoću aeroloških sondi", objašnjava vodeći aerološki inženjer SP-36 Sergej Ovčinnikov. - Sonda je kutija težine 140 g, pričvršćena je na balon - kuglu obujma oko 1,5 m 3 ispunjenu vodikom koji se kemijski proizvodi u visokotlačnom plinskom generatoru - od ferosilicijevog praha, kaustične sode i voda. Sonda ima ugrađen GPS prijemnik, telemetrijski odašiljač, kao i senzore temperature, tlaka i vlage. Svake dvije sekunde sonda šalje informacije zajedno sa svojim koordinatama zemaljskoj prijemnoj stanici.” Koordinate sonde omogućuju izračunavanje njezina kretanja, brzine i smjera vjetra na različitim visinama (visina se određuje barometrijskom metodom). Elektroniku sonde napaja baterija napunjena vodom, koja se prvo drži u vodi nekoliko minuta (sličnim izvorima napajanja opremljeni su prsluci za spašavanje sa svjetionicima za slučaj opasnosti).

“Sonde se lansiraju svaki dan u 0 i 12 sati po GMT-u, ako vremenski uvjeti dopuštaju, a pri jakom vjetru sonda se jednostavno “zakuca” za tlo. U manje od godinu dana dogodilo se 640 izrona, kaže Sergej Ovčinnikov: “Prosječna visina izrona bila je 28 770 m, maksimalna brzina izrona bila je oko 300 m u minuti, tako da je dosegla svoju maksimalnu visinu za otprilike godinu dana sat i pol, balon pri uzgonu nabubri, a zatim pukne, a sonda padne na tlo. Istina, gotovo ga je nemoguće pronaći, tako da je uređaj za jednokratnu upotrebu, iako skup.”

Voda

"Glavni naglasak u našem radu je na mjerenju trenutnih parametara, kao i temperature, električne vodljivosti i gustoće vode", kaže oceanolog SP-36 Sergej Kuzmin možemo dobiti rezultate s visokom točnošću koja odgovara svjetskoj razini. Sada koristimo instrumente za profiliranje koji nam omogućuju mjerenje brzine protoka pomoću transverzalnog Dopplerovog efekta u nekoliko slojeva.

"Uglavnom smo proučavali atlantske struje, čija je gornja granica na dubini od 180-220 m, a jezgra - 270-400 m." Osim proučavanja strujanja, dnevno je proučavano vodeni stupac pomoću sonde koja je mjerila električnu vodljivost i temperaturu svakih šest dana, istraživanja su se provodila na dubini do 1000 m kako bi se "uhvatile" vode Atlantika; jednom tjedno sonda je spuštana na cijelu maksimalnu dužinu kabela - 3400 m radi proučavanja dubokih morskih slojeva. "U nekim područjima", objašnjava Sergej Kuzmin, "geotermalni učinak može se primijetiti u dubokim slojevima."

Zadatak oceanologa na SP-36 također je uključivao prikupljanje uzoraka za naknadnu analizu od strane hidrokemičara. “Tri puta tijekom zime - u proljeće, ljeto i jesen - uzeli smo jezgru leda, koja je zatim otopljena na sobnoj temperaturi, dobivena voda je propuštena kroz filter, a zatim ponovno zamrznuta,” kaže Sergej. - I filter i led posebno su pakirani za naknadnu analizu. Uzorci snijega i subglacijalne vode prikupljeni su na isti način. Uzimani su i uzorci zraka pomoću aspiratora, koji je pumpao zrak kroz nekoliko filtera koji su zadržavali najsitnije čestice. Ranije je na taj način bilo moguće, primjerice, detektirati pelud nekih biljnih vrsta koji u polarne krajeve dolijeću iz Kanade i ruske tajge.”

Zašto proučavati struje? "Usporedbom s podacima prikupljenim tijekom prethodnih godina, mogu se odrediti klimatski trendovi", odgovara Sergej. „Takva analiza omogućit će razumijevanje, na primjer, ponašanja leda u Arktičkom oceanu, što je izuzetno važno ne samo s fundamentalnog gledišta, već i s čisto primijenjenog gledišta, na primjer kada razvoj prirodnih resursa Arktika.”

Snijeg

Program posebnih meteoroloških istraživanja obuhvaćao je nekoliko cjelina. Proučavana je struktura snježnog i ledenog pokrivača, njegova termofizička i radijacijska svojstva – odnosno kako reflektira i apsorbira sunčevo zračenje. “Činjenica je da snijeg ima visoku reflektivnost i po toj karakteristici, primjerice na satelitskim snimkama, vrlo podsjeća na sloj oblaka”, objašnjava meteorolog Sergej Šutilin. - Pogotovo zimi, kada je temperatura u oba mjesta nekoliko desetaka stupnjeva ispod nule. Proučavao sam termofizička svojstva snijega ovisno o temperaturi, vjetru, naoblaci i sunčevom zračenju.” Mjeren je i prodor sunčevog zračenja (naravno, tijekom polarnog dana) kroz snijeg i led na različite dubine (uključujući i vodu). Proučavana je i morfologija snijega i njegova termofizička svojstva — temperatura na različitim dubinama, gustoća, poroznost i frakcijski sastav kristala u različitim slojevima. Ti će podaci, zajedno s karakteristikama zračenja, pomoći u razjašnjavanju opisa snježnog i ledenog pokrivača u modelima različitih razina - kako globalnim tako i regionalnim klimatskim modelima.

Tijekom polarnog dana provodila su se mjerenja ultraljubičastog zračenja koje je dopiralo do Zemljine površine, a tijekom polarne noći analizatorima plina proučavane su koncentracije ugljičnog dioksida, prizemnog ozona i metana, čije su emisije na Arktiku očito manje od povezan s geološkim procesima. Korištenjem posebnog analizatora plina također je bilo moguće dobiti, prema Sergeju Šutilinu, jedinstvene podatke o protoku ugljičnog dioksida i vodene pare kroz površinu snijega i leda: „Prije je postojao model prema kojem se otopljena voda iz obala je pala u ocean, ocean se prekrio ledom, a ispod njega su se odvijali anaerobni procesi. I nakon što je površina oslobođena od leda, tok ugljičnog dioksida ušao je u atmosferu. Otkrili smo da tok ide u suprotnom smjeru: kada nema leda, ide u ocean, a kada ima leda, odlazi u atmosferu! Međutim, to također može ovisiti o području - na primjer, mjerenja na SP-35, koji je plutao bliže jugu i morskim policama na istočnoj hemisferi, u skladu su s gornjom hipotezom. Dakle, potrebno je više istraživanja."

Ledu se sada posvećuje najveća pažnja jer je jasan pokazatelj procesa koji se odvijaju na Arktiku. Stoga je njegovo proučavanje iznimno važno. Prije svega, ovo je procjena bilance mase leda. Ljeti se topi, a zimi raste, pa redovita mjerenja njegove debljine pomoću mjernih šipki na za to određenom mjestu omogućuju procjenu brzine otapanja ili rasta sante leda, a ti se podaci potom mogu koristiti za pročišćavanje raznih modeli višegodišnjeg stvaranja leda. "Na SP-36 odlagalište je zauzimalo površinu od 80x100 m, a od listopada do svibnja na njemu je raslo 8400 tona leda", kaže Vladimir Churun. “Možete zamisliti koliko je leda naraslo na cijeloj santi leda veličine 5x6 km!”

"Također smo uzeli nekoliko jezgri mladog i starog leda, koji će se proučavati u AARI-ju - kemijski sastav, mehanička svojstva, morfologija", kaže Nikita Kuznjecov, istraživač leda SP-36. "Ove informacije mogu se koristiti za pročišćavanje različitih klimatskih modela, a također, na primjer, u inženjerske svrhe, uključujući za izgradnju ledolomaca."

Osim toga, na SP-36 provedena su istraživanja procesa prolaska različitih valova u morskom ledu: valova nastalih prilikom sudara santi leda, kao i onih koji iz morskog okoliša prelaze u led. Ti se podaci bilježe pomoću visokoosjetljivih seizmometra i kasnije se koriste za primijenjene modele interakcije leda s čvrstim tvarima. Prema riječima vodećeg inženjera-istraživača leda SP-36, Leonida Panova, to omogućuje procjenu opterećenja na različitim inženjerskim strukturama - brodovima, platformama za bušenje itd. - sa stajališta otpornosti na led: "Poznavanje značajki interakcije leda s valovima, moguće je izračunati svojstva čvrstoće leda, što znači predvidjeti gdje će se točno slomiti. Takve metode omogućit će daljinsko otkrivanje prolaza pukotina i humova u opasnim područjima, na primjer, u blizini naftovoda i plinovoda.”

Nije odmaralište

Kada sam pitao Vladimira kako se osjeća globalna klimatska promjena (odnosno globalno zagrijavanje) dok je radio na plovećoj stanici, samo se nasmiješio kao odgovor: „Naravno, površina leda i njegova debljina na Arktiku su se smanjile - ovo je dobro registrirana znanstvena činjenica. Ali na lebdećoj stanici, u lokalnom prostoru sante leda, globalno zatopljenje se uopće ne osjeća. Konkretno, tijekom ovog zimovanja zabilježili smo najnižu temperaturu u posljednjih deset godina (-47,3°C). Vjetar nije bio jako jak - maksimalni udari bili su 19,4 m/s. Ali općenito je zima od veljače do travnja bila vrlo hladna. Dakle, unatoč globalnom zatopljenju, Arktik nije postao topliji, ugodniji ili ugodniji. Ovdje je još uvijek jednako hladno, hladni vjetrovi i dalje pušu, led je i dalje isti posvuda. I još nema nade da će Čukotka uskoro postati ljetovalište.”

Dmitrij Mamontov.