"북극해"라는 주제로 주변 세계에 대한 수업 요약. 우리는 얼음의 성질에 대해 모든 것을 알고 있습니까? 아이에게 복잡한 신체 과정을 설명하는 방법
얼음은 얼어붙은 물, 아니 오히려 뭉쳐진 고체 상태라는 것은 누구나 알고 있습니다. 하지만 얼음이 물에 가라앉지 않고 표면에 떠 있는 이유는 무엇입니까?
물은 드물고 심지어 변칙적인 특성을 지닌 특이한 물질입니다. 자연에서 대부분의 물질은 가열되면 팽창하고 냉각되면 수축합니다. 예를 들어, 온도계의 수은은 좁은 관을 통해 상승하여 온도가 증가하는 것을 보여줍니다. 수은은 -39°C에서 얼기 때문에 가혹한 온도 환경에서 사용되는 온도계에는 적합하지 않습니다.
물은 가열되면 팽창하고 냉각되면 수축합니다. 그러나 약 +4°C~0°C의 냉각 범위에서는 확장됩니다. 이것이 겨울철에 수도관의 물이 얼고 큰 얼음 덩어리가 형성되면 수도관이 터질 수 있는 이유입니다. 파이프 벽에 가해지는 얼음 압력은 벽을 터뜨리기에 충분합니다.
물 팽창
물은 냉각되면 팽창하므로 얼음(즉, 고체 형태)의 밀도는 액체 물의 밀도보다 작습니다. 즉, 주어진 양의 얼음의 무게는 같은 양의 물보다 가볍습니다. 이는 m = ρV 공식으로 반영됩니다. 여기서 V는 몸체의 부피, m은 몸체의 질량, ρ는 물질의 밀도입니다. 밀도와 부피 사이에는 반비례 관계가 있습니다(V = m/ρ). 즉, 부피가 증가하면(물이 냉각됨에 따라) 동일한 질량의 밀도가 낮아집니다. 이러한 물의 특성으로 인해 연못과 호수 등 저수지 표면에 얼음이 형성됩니다.
물의 밀도가 1이라고 가정해 보겠습니다. 그러면 얼음의 밀도는 0.91이 됩니다. 이 수치 덕분에 우리는 물 위에 떠 있는 빙원의 두께를 알 수 있습니다. 예를 들어, 빙원의 물 위 높이가 2cm라면 수중 층은 9배 더 두껍고(즉, 18cm) 전체 빙원의 두께는 20cm라고 결론을 내릴 수 있습니다.
지구의 북극과 남극 지역에서는 물이 얼어 빙산을 형성합니다. 떠다니는 얼음산 중 일부는 엄청납니다. 인간에게 알려진 가장 큰 빙산은 표면적이 31,000제곱미터에 달하는 것으로 간주됩니다. 킬로미터는 1956년 태평양에서 발견되었습니다.
고체 상태의 물은 어떻게 부피를 늘리나요? 구조를 변경함으로써. 과학자들은 얼음이 녹을 때 물 분자로 채워지는 구멍과 공극이 있는 개방형 구조를 가지고 있음을 입증했습니다.
경험에 따르면 물의 어는점은 130기압마다 압력이 약 1도씩 증가함에 따라 감소합니다.
깊은 바다의 수온은 0℃ 미만이지만 얼지 않는 것으로 알려져 있습니다. 이는 물의 상층부에 의해 생성되는 압력으로 설명됩니다. 1km 두께의 물층은 약 100기압의 힘으로 압력을 받습니다.
물과 얼음의 밀도 비교
물의 밀도가 얼음의 밀도보다 작을 수 있습니까? 이것은 그가 물에 빠지게 된다는 뜻입니까? 이 질문에 대한 대답은 '그렇다'이며, 이는 다음 실험을 통해 쉽게 증명할 수 있습니다.
온도가 -5 ºС인 냉동실에서 유리잔의 1/3 크기 또는 그보다 조금 더 큰 얼음 조각을 꺼냅니다. +20 ºС 온도의 물통에 넣어 봅시다. 우리는 무엇을 관찰하고 있나요? 얼음은 빠르게 가라앉고 가라앉으며 점차 녹기 시작합니다. 이는 온도가 +20°C인 물이 온도가 -5°C인 얼음에 비해 밀도가 낮기 때문에 발생합니다.
높은 온도와 압력에서 얼음의 변형이 있는데, 밀도가 높아서 물에 가라앉습니다. 우리는 소위 "무거운" 얼음, 즉 중수소와 삼중수소(무거운 초중수소로 포화됨)에 대해 이야기하고 있습니다. 프로튬 얼음과 동일한 공극이 있음에도 불구하고 물에 가라앉습니다. "무거운" 얼음과 달리, 프로토튬 얼음에는 중수소 동위원소가 없으며 액체 1리터당 16mg의 칼슘이 들어 있습니다. 준비 과정에는 유해한 불순물을 80 % 정화하는 과정이 포함되므로 프로튬수는 인간 생활에 가장 적합한 것으로 간주됩니다.
자연에서의 의미
얼음이 수역 표면에 떠 있다는 사실은 자연에서 중요한 역할을 합니다. 물에 이러한 특성이 없고 얼음이 바닥으로 가라앉으면 저수지 전체가 얼어붙고 결과적으로 저수지에 서식하는 살아있는 유기체가 죽을 수 있습니다.
추운 날씨가 발생하면 먼저 +4 ºС 이상의 온도에서 저수지 표면의 차가운 물이 아래로 가라앉고 따뜻한(가벼운) 물이 상승합니다. 이 과정을 물의 수직 순환(혼합)이라고 합니다. 저수지 전체에서 +4 ºС에 도달하면 표면에서 이미 +3 ºС의 물이 아래의 물보다 가벼워지기 때문에 이 과정이 중지됩니다. 물은 팽창하고(부피는 약 10% 증가) 밀도는 감소합니다. 더 차가운 층이 위에 있기 때문에 물이 표면에 얼고 얼음 덮개가 나타납니다. 결정 구조로 인해 얼음은 열전도율이 낮아 열을 유지합니다. 얼음층은 일종의 단열재 역할을 합니다. 그리고 얼음 아래의 물은 열을 유지합니다. 얼음의 단열 특성으로 인해 "차가운" 물이 낮은 층으로 전달되는 현상이 급격히 감소합니다. 따라서 저수지 바닥에는 거의 항상 얇은 물층이 남아 있으며 이는 주민의 삶에 매우 중요합니다.
따라서 물의 최대 밀도 온도인 +4 ºС는 저수지에서 살아있는 유기체의 생존 온도입니다.
일상생활에서의 활용
위에서는 물이 얼면 수도관이 터질 가능성에 대해 언급했습니다. 저온에서 급수 시스템의 손상을 방지하려면 난방 파이프를 통해 흐르는 온수 공급이 중단되어서는 안됩니다. 추운 날씨에 라디에이터에 물이 남아 있으면 차량도 비슷한 위험에 노출됩니다.
이제 물의 독특한 특성의 유쾌한 측면에 대해 이야기합시다. 아이스 스케이팅은 어린이와 성인 모두에게 큰 재미를 선사합니다. 얼음이 왜 그렇게 미끄러운지 궁금한 적이 있나요? 예를 들어, 유리는 미끄럽고 얼음보다 더 매끄럽고 매력적입니다. 하지만 스케이트는 그 위에서 미끄러지지 않습니다. 오직 얼음만이 그토록 특별한 유쾌한 특성을 가지고 있습니다.
사실 우리 체중의 무게로 인해 스케이트의 얇은 칼날에 압력이 가해져 얼음에 압력이 가해지고 녹게 됩니다. 이 경우 스케이트의 강철 날이 미끄러지는 얇은 물막이 형성됩니다.
왁스와 물의 동결 차이
실험에 따르면 얼음 조각의 표면이 특정 돌출부를 형성하는 것으로 나타났습니다. 이는 중간에 동결이 마지막에 발생하기 때문입니다. 그리고 고체 상태로 전환되는 동안 팽창하면서 이 돌출부는 더욱 증가합니다. 이는 왁스가 경화되어 반대로 함몰을 형성함으로써 이에 대응할 수 있습니다. 이는 왁스가 고체 상태로 변한 후 수축한다는 사실로 설명됩니다. 얼었을 때 균일하게 수축하는 액체는 다소 오목한 표면을 형성합니다.
물을 얼리려면 어는점 0°C까지 냉각하는 것만으로는 충분하지 않으며, 이 온도는 지속적인 냉각을 통해 유지되어야 합니다.
소금이 섞인 물
물에 식염을 첨가하면 어는점이 낮아집니다. 겨울에 도로에 소금을 뿌리는 것도 이 때문이다. 바닷물은 -8°C 이하에서 얼기 때문에 온도가 이 정도까지 떨어지기 전까지는 얼지 않습니다.
얼음-소금 혼합물은 때때로 저온 실험을 위한 "냉각 혼합물"로 사용됩니다. 얼음이 녹으면 주변에서 변형에 필요한 잠열을 흡수하여 냉각됩니다. 이는 너무 많은 열을 흡수하여 온도가 -15°C 이하로 떨어질 수 있습니다.
범용 용매
순수한 물(분자식 H 2 0)은 색, 맛, 냄새가 없습니다. 물 분자는 수소와 산소로 구성됩니다. 다른 물질(물에 용해되거나 불용성)이 물에 들어가면 오염되기 때문에 자연에는 절대적으로 순수한 물이 없습니다. 자연에서 발생하는 모든 물질은 다양한 정도로 물에 용해될 수 있습니다. 이는 물에 대한 용해도라는 고유한 특성에 의해 결정됩니다. 따라서 물은 "만능 용매"로 간주됩니다.
안정적인 기온 보장
물은 열용량이 높기 때문에 천천히 가열되지만 그럼에도 불구하고 냉각 과정은 훨씬 더 느리게 진행됩니다. 이로 인해 여름에 바다와 바다에 열이 축적될 수 있습니다. 열 방출은 겨울에 발생하므로 일년 내내 지구 영토의 기온에 급격한 변화가 없습니다. 바다와 바다는 지구상의 원래의 자연적인 열 축적기입니다.
표면 장력
결론
얼음이 가라앉지 않고 표면에 떠 있다는 사실은 물에 비해 밀도가 낮기 때문에 설명됩니다(물의 비중은 1000kg/m3, 얼음의 경우 약 917kg/m3). 이 논제는 얼음뿐만 아니라 다른 모든 육체에도 적용됩니다. 예를 들어, 종이배나 가을 낙엽의 밀도는 물의 밀도보다 훨씬 낮아서 부력을 보장합니다.
그러나 물이 고체 상태에서 밀도가 더 낮은 특성은 자연계에서 매우 드물며, 이는 일반적인 규칙에서 제외됩니다. 금속과 주철(금속 철과 비금속 탄소의 합금)만이 유사한 특성을 갖습니다.
어린 아이들은 어른들에게 흥미로운 질문을 하는 경우가 많지만 항상 즉시 대답할 수는 없습니다. 자녀가 어리석게 보이지 않도록 얼음의 부력에 관한 완전하고 상세하며 근거가 충분한 답변을 숙지하는 것이 좋습니다. 결국 그것은 익사하는 것이 아니라 떠다닌다. 왜 이런 일이 발생합니까?
복잡한 신체 과정을 아이에게 어떻게 설명해야 할까요?
가장 먼저 떠오르는 것은 밀도입니다. 네, 사실 얼음은 에 비해 밀도가 낮기 때문에 뜨게 됩니다. 하지만 밀도가 무엇인지 어린이에게 설명하는 방법은 무엇입니까? 누구도 그에게 학교 커리큘럼을 말해줄 의무는 없지만, 그것을 그대로 요약하는 것은 가능합니다. 결국, 같은 양의 물과 얼음이라도 무게는 다릅니다. 문제를 더 자세히 연구하면 밀도 외에도 몇 가지 다른 이유를 말할 수 있습니다.
밀도가 낮아져 아래로 가라앉는 것을 방지할 수 있기 때문만은 아닙니다. 그 이유는 얼음 속에 작은 기포가 얼기 때문이기도 하다. 또한 밀도도 감소하므로 일반적으로 얼음판의 무게가 훨씬 더 가벼워지는 것으로 나타났습니다. 얼음이 팽창하면 더 많은 공기를 흡수하지 않지만 이미 이 층 내부에 있는 모든 거품은 얼음이 녹거나 승화되기 시작할 때까지 그곳에 남아 있습니다.
물의 팽창력 실험
하지만 얼음이 실제로 팽창하고 있다는 것을 어떻게 증명할 수 있습니까? 결국, 물도 팽창할 수 있는데, 이것이 인위적인 조건에서 어떻게 증명될 수 있습니까? 흥미롭고 매우 간단한 실험을 수행할 수 있습니다. 이렇게 하려면 플라스틱이나 판지 컵과 물이 필요합니다. 양이 많을 필요는 없습니다. 잔을 가득 채울 필요는 없습니다. 또한 이상적으로는 약 -8도 이하의 온도가 필요합니다. 온도가 너무 높으면 경험이 터무니없이 오래 지속됩니다.
따라서 내부에 물이 부어지고 얼음이 형성 될 때까지 기다려야합니다. 소량의 액체가 2~3시간 내에 얼음으로 변하는 최적의 온도를 선택하였기 때문에 안전하게 집에 돌아가서 기다리셔도 됩니다. 물이 모두 얼음으로 변할 때까지 기다려야 합니다. 잠시 후 결과를 살펴 보겠습니다. 얼음으로 인해 변형되거나 찢어진 컵은 보장됩니다. 온도가 낮을수록 효과가 더욱 인상적으로 나타나고 실험 자체에 소요되는 시간도 줄어듭니다.
부정적인 결과
간단한 실험을 통해 온도가 낮아지면 얼음 덩어리가 실제로 팽창하고 얼면 물의 양이 쉽게 증가한다는 사실이 확인되었습니다. 일반적으로 이 기능은 건망증이 있는 사람들에게 많은 문제를 야기합니다. 새해 전날 발코니에 샴페인 한 병을 오랫동안 방치하면 얼음에 노출되어 휴식을 취할 수 있습니다. 팽창력이 매우 크기 때문에 어떤 식으로든 영향을 받을 수 없습니다. 글쎄, 얼음 블록의 부력에 관해서는 여기서 증명할 것이 없습니다. 가장 호기심이 많은 사람은 봄이나 가을에 비슷한 실험을 쉽게 수행하여 큰 웅덩이에 얼음 조각을 익사시킬 수 있습니다.
지구 표면의 거의 10분의 1이 영구적으로 얼음으로 덮여 있습니다. 이 양의 약 90%는 남극 대륙과 그린란드의 빙상에서 나옵니다. 나머지 10%는 산악 빙하에 “속”합니다. 흥미롭게도 남극 대륙은 미국보다 1.5배 더 넓으며, 그린란드의 얼음으로 뒤덮인 지역보다 이곳에는 9배 더 많은 얼음이 있습니다.
북부 지역 주민들은 얼음을 식수로 사용합니다. 흥미롭게도 바닷물이 얼면 염분 함량이 최소화됩니다. 따라서 녹은 얼음은 에스키모와 같은 북해 섬이나 극지방 거주자도 사용할 수 있습니다.
당연히 숲이 없는 북부 지역에서는 얼음이 두 번째 용도인 주택 건설에도 사용됩니다. 외부 적으로 그러한 주거지 (이글루라고 함)는 거꾸로 뒤집힌 반구형 그릇과 비슷합니다. 그것은 큰 얼음 블록으로 만들어졌습니다. 그들은 작은 확장, 즉 캐노피를 통해 이글루에 들어갑니다. 얼음은 열전도율이 상당히 낮기 때문에 이글루 내부는 외부보다 빨리 따뜻해집니다.
이런 얼음 오두막을 처음 본 북극 탐험가들은 바깥 기온이 30도에 달하는 데 이글루 내부 온도가 영하 0도에 불과하다는 사실에 놀랐다. 이글루는 북미와 그린란드의 에스키모 사이에서 흔했습니다.
이러한 주거지를 이용하여 에스키모인들은 사냥을 하면서 얼음 위를 가로질러 장거리를 자유롭게 이동할 수 있었습니다. 에스키모의 경험은 극지 관측소에서 일하는 과학자들에 의해 채택되었습니다. 이미 첫 번째 북극 방송국에는 얼음 집에 라디오 방송국이 설치되었습니다.
얼음에 대한 연구는 매우 중요합니다. 높은 산의 빙하와 남극 대륙의 깊이에 보존된 화석 얼음은 일종의 먼 시대의 연대기를 구성합니다. 그들의 나이는 수십만 년입니다.
사실 빙하 표면에 떨어지는 눈은 점차 전나무로 변합니다. 공기가 많은 느슨하고 세분화 된 얼음입니다. 점차적으로 전나무는 밀도가 높아져 작은 거품이 남아 있는 얼음을 형성합니다. 과학자들은 빙하에 구멍을 뚫어 이를 추출하고 실험실에서 연구합니다.
먼 과거의 공기를 분석함으로써 과학자들은 지구의 날씨가 어땠는지, 바람이 어디에서 불었는지, 바람이 어떤 종류의 먼지를 운반했는지 알아냅니다. 과학자들이 지구상에 하나가 아닌 두 개의 거대한 빙하가 있었고 그것이 지난 22만년에 걸쳐 발생했다는 사실을 알게 된 것은 바로 얼음 화석을 통해서였습니다.
물은 어떻게 얼음으로 변하나요?
연못의 물이 어떻게 얼음으로 변하는지 봅시다. 공기가 냉각되면서 물의 최상층도 냉각됩니다. 물의 차가운 상부층은 따뜻한 하부층보다 무거워져 가라앉습니다. 이 과정은 모든 연못의 물이 약 4°C의 온도로 냉각될 때까지 계속됩니다.
그런데 기온이 떨어지고 있어요! 물의 상부층이 4°C 미만의 온도로 냉각되면 표면에 남아 있습니다. 사실, 4°C 이하의 온도로 냉각된 물은 본질적으로 더 가벼워집니다!
따라서 물의 상층부는 얼 준비가 되었습니다. 온도가 어는점 0°C 이하로 유지되면 작은 결정이 형성되기 시작합니다.
이러한 각 수정에는 6개의 광선이 있습니다. 이들이 결합하면 얼음이 형성되고, 곧 물 표면에 얼음 껍질이 형성됩니다. 얼음은 투명할 때도 있고 그렇지 않을 때도 있습니다. 왜? 사실 물방울이 얼면 작은 기포가 방출됩니다. 그들은 얼음 결정의 광선에 달라 붙습니다. 얼음 결정이 많아질수록 기포도 많아져 불투명한 얼음이 됩니다.
얼음 밑의 물이 움직이면 기포가 모여 투명한 얼음이 형성됩니다.
물은 다른 물질과 마찬가지로 액체에서 고체 상태로 전환되는 동안 부피가 감소하지 않습니다. 물이 얼면 부피가 1/9만큼 팽창합니다. 즉, 9리터의 물이 얼면 10리터의 단단한 얼음이 된다는 뜻입니다! 겨울에 자동차 라디에이터나 수도관이 터지는 이유는 물이 얼면서 부피가 팽창하기 때문이에요!
일반적으로 이 사람들이 하는 일을 일반인은 완전히 이해할 수 없습니다.
극한의 서리, 극지방의 밤, “지구의 꼭대기”에 있는 사람들
언제든지 깨질 수 있는 빙원 위에서, 그리고 평소의 편안함도 없이
현대 문명. 내가 과학적인 이야기를 해달라고 요청했을 때
SP-36 과학 부국장 블라디미르에게 빙원에 대한 연구를 의뢰하다
Churun, 그는 신중하게 대답했습니다. “알다시피, 나도 알아도 괜찮습니다.
그것에 대해!"
북극을 탐험하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 자동 과학 단지 - 기상 및 해양학 관측소, 얼음에 얼어붙어 얼음 덮개 질량의 증가 또는 변화를 확인할 수 있는 질량 균형 부표(그런데 이러한 부표는 SP-37에서 작동함) - 데이터 수집을 크게 용이하게 하지만 한계가 있습니다. 물론 자동 수문학 관측소(계류 또는 표류 부표)와 같은 시스템에서 위성 통신을 통해 데이터가 도착하는 동안 사무실에 앉아 있는 것이 유혹적일 수 있습니다. 그러나 1년 안에 이러한 (매우 비싼) 부표의 50% 이상이 일반적으로 손실됩니다. 이 지역에서는 빙원의 역학(험모킹, 압축)으로 인해 특별히 설계된 장비의 경우에도 작업 조건이 상당히 어렵습니다.
과학적 데이터를 얻는 또 다른 방법은 지구의 원격 감지를 이용하는 것입니다. 과학 위성(불행히도 러시아 위성은 아님)을 사용하면 가시광선, 적외선, 레이더 및 마이크로파 범위에서 얼음 상태에 대한 정보를 얻을 수 있습니다. 이 데이터는 주로 선박 안내, 표류 스테이션에 적합한 유빙 검색 등의 응용 목적으로 사용됩니다. 표류 스테이션 자체에서 작업을 돕습니다. 예를 들어 SP-36에서는 활주로 건설에 적합한 사이트를 찾는 데 사용되었습니다. 그러나 위성 정보는 얼음 두께, 나이를 직접 측정한 실제 관측치(이 데이터를 위성에서 직접 측정하는 것은 아직 불가능함)와 비교하여 검증해야 합니다.
(이미 사람이 살고 있는) 과학 기지는 얼음 속에 배를 얼려도 배치할 수 있습니다(이 방법은 Fridtjof Nansen이 테스트했습니다). 때때로 이러한 프로젝트가 수행됩니다. 예를 들어 프랑스 요트 Tara 또는 보퍼트해에서 표류하는 선박과 관련된 미국-캐나다 SHEBA 프로젝트가 있습니다. 원자력 쇄빙선 Arktika에 대해서도 유사한 프로젝트가 고려되었지만 결국 여러 가지 이유로 포기되었습니다. 그러나 냉동선박은 과학인력의 생활과 과학단지의 에너지 공급을 위한 좋은 기반을 제공할 뿐입니다. 과학적 데이터를 수집하려면 사람들은 외부 영향을 배제하기 위해 여전히 얼음으로 가야 합니다. 또한, 선박을 냉동하는 것은 비용이 많이 들고 선박의 주요 작업을 방해합니다. 
“내 생각에 유빙은 자연적인 하중을 지탱하는 플랫폼이며, 과학 단지를 호스팅하고 사람들이 거주하는 데 가장 최적입니다.”라고 Vladimir Churun은 말합니다. “외부 영향 없이 오랫동안 표류하며 순수한 과학 데이터를 얻을 수 있습니다. 물론, 빙원 위에 있는 사람들은 어느 정도 위안을 받지 못하지만, 우리는 과학의 이름으로 이를 참아내야 합니다. 물론 과학 데이터 획득은 표류 관측소, 항공 탐사, 위성 관측, 자동 부표, 과학 탐사선 등 가능한 모든 수단을 사용하여 포괄적인 방식으로 수행되어야 합니다.” 
Vladimir Churun은 Popular Mechanics에 "SP-36의 과학 프로그램은 매우 광범위하고 성공적이었습니다."라고 설명합니다. “여기에는 기상학적, 항공학적, 수문학적 관측뿐만 아니라 얼음과 눈의 특성에 대한 연구가 포함되었습니다. 그러나 소련 시절 표류 관측소에서 상당한 주목을 받았던 전리층과 지구 자기장에 관한 연구는 이제 본토와 섬의 고정 극 관측소로 옮겨졌습니다.”
공기
역 작업의 시작은 병실 위에 러시아 국기를 올리는 엄숙한 순간으로 표시되지 않습니다. 공식적으로 표류 관측소는 첫 번째 일기 예보가 AARI에 전송되는 순간부터 작업을 시작하고 거기에서 글로벌 기상 네트워크로 전송됩니다. 우리가 알고 있듯이 “북극은 날씨의 부엌”이기 때문에 이러한 데이터는 기상학자에게 매우 귀중한 정보를 제공합니다. 최대 30km 고도의 프로브를 사용하여 대기의 기압(다양한 고도에서의 압력, 풍속 및 방향) 및 온도 프로파일에 대한 연구는 날씨 예측에만 사용되는 것이 아니라 나중에 다음과 같은 근본적인 과학적 목적으로 사용될 수 있습니다. 대기 물리학의 개선 모델 및 응용 모델(예: 항공기 비행 지원)로 사용됩니다. 기상학자와 항공학자는 이 모든 데이터를 담당합니다.
기상학자의 작업은 단순해 보일 수 있습니다. 기상 데이터를 가져와 Roshydromet으로 보내는 것입니다. 이를 위해 10m 길이의 기상 마스트에는 풍속과 풍향, 온도와 습도, 가시성과 기압을 측정하는 센서 세트가 포함되어 있습니다. 원격 센서(눈 및 얼음 온도, 태양 복사 강도)를 포함한 모든 정보가 기상 관측소로 전달됩니다. 관측소에서 원격으로 데이터를 가져오지만 기상 현장에 가지 않고 측정을 수행하는 것이 항상 가능한 것은 아닙니다. “온도 및 습도 센서가 있는 풍속계 컵과 기상 관측소의 방사선 보호 장치가 얼어붙으면 성에를 제거해야 합니다(마스트 상단에 접근하려면 후자를 '깨지기 쉬운' 상태로 만들어야 합니다). ), SP-36 기상학자 Ilya Bobkov가 설명합니다. - A 녹는 계절 동안 가이 로프는 마스트를 안정적으로 유지하기 위해 지속적으로 강화되어야 합니다. 또한 스테이션은 영하 40°C 이하의 극심한 서리 조건에서 작동하도록 설계되지 않았기 때문에 그곳에 일반 40와트 백열등과 같은 난방 장치를 설치했습니다. 물론 이렇게 낮은 온도에 맞춰 설계된 관측소도 있지만 정확도는 떨어집니다.”
10m 이상이 항공학자의 작업 영역입니다. SP-36의 선도적인 항공 공학자 Sergei Ovchinnikov는 "우리는 공기학 탐사선을 사용하여 대기의 상층부를 연구합니다."라고 설명합니다. - 프로브는 무게가 140g인 상자로, 페로실리콘 분말, 가성소다 및 고압 가스 발생기에서 화학적으로 생성되는 수소로 채워진 약 1.5m 3의 부피를 가진 풍선에 부착됩니다. 물. 프로브에는 GPS 수신기, 원격 측정 송신기, 온도, 압력 및 습도 센서가 내장되어 있습니다. 2초마다 탐사선은 좌표와 함께 정보를 지상 수신국으로 전송합니다.” 프로브의 좌표를 사용하면 다양한 고도에서 프로브의 이동, 풍속 및 방향을 계산할 수 있습니다(고도는 기압계 방법으로 결정됨). 프로브의 전자 장치는 물로 채워진 배터리로 구동되며, 먼저 몇 분 동안 물 속에 보관됩니다(비상 신호등이 있는 구명 조끼에는 유사한 전원이 장착되어 있습니다).
“탐사선은 매일 오전 0시와 12시(GMT)에 발사됩니다. 기상 조건이 강할 경우 탐사선은 단순히 땅에 “못 박히게” 됩니다. Sergei Ovchinnikov는 1년 이내에 640번의 방출이 이루어졌다고 말합니다. “평균 상승 높이는 28,770m이고 최대 높이는 32,400m였습니다. 따라서 탐사선의 상승 속도는 분당 약 300m였습니다. 한 시간 반이 지나면 풍선이 부풀어 오른 다음 터지고 탐사선이 땅에 떨어집니다. 사실, 그것을 찾는 것이 거의 불가능하기 때문에 비록 비싸긴 하지만 이 장치는 일회용입니다.”
물
SP-36 해양학자 Sergei Kuzmin은 "우리 작업의 주요 강조점은 전류 매개변수뿐만 아니라 온도, 전기 전도도 및 물 밀도를 측정하는 것입니다."라고 말했습니다. "최근 몇 년 동안 장비가 크게 업데이트되었으며 이제는 세계수준에 맞는 높은 정확도의 결과를 얻을 수 있습니다. 이제 우리는 여러 레이어에서 가로 도플러 효과를 사용하여 유속을 측정할 수 있는 프로파일링 도구를 사용합니다.
"우리는 주로 대서양 해류를 연구했는데 상한은 깊이 180-220m이고 핵심은 270-400m입니다." 해류를 연구하는 것 외에도 6일마다 전기 전도성과 온도를 측정하는 프로브를 사용하여 수주에 대한 일일 연구가 제공되었으며, 대서양 해역을 "포획"하기 위해 최대 1000m 깊이에서 연구가 수행되었습니다. 일주일에 한 번씩 탐사선을 심해층을 연구하기 위해 케이블의 최대 길이인 3400m까지 낮추었습니다. Sergei Kuzmin은 "일부 지역에서는 깊은 지층에서 지열 효과를 관찰할 수 있습니다"라고 설명합니다.
SP-36의 해양학자들의 임무에는 수화학자들의 후속 분석을 위한 샘플 수집도 포함되었습니다. Sergei는 "겨울 동안 세 번(봄, 여름, 가을)에 얼음 코어를 채취해 실온에서 녹인 다음 필터를 통과한 물을 다시 얼렸습니다"라고 말했습니다. - 필터와 얼음 모두 후속 분석을 위해 특별히 포장되었습니다. 눈 샘플과 빙하수도 같은 방식으로 수집되었습니다. 공기 샘플은 또한 가장 작은 입자를 유지하는 여러 필터를 통해 공기를 펌핑하는 흡인기를 사용하여 채취되었습니다. 예를 들어 이전에는 이러한 방식으로 캐나다와 러시아 타이가에서 극지방으로 날아가는 일부 식물 종의 꽃가루를 감지하는 것이 가능했습니다.”
전류를 연구하는 이유는 무엇입니까? Sergei는 “지난 몇 년 동안 축적된 데이터를 비교하여 기후 추세를 결정할 수 있습니다.”라고 대답합니다. “이러한 분석을 통해 예를 들어 북극해 얼음의 거동을 이해할 수 있게 될 것입니다. 이는 근본적인 관점뿐만 아니라 순수하게 적용되는 관점에서도 매우 중요합니다. 북극의 천연자원을 개발합니다.”
눈
특수 기상 연구 프로그램에는 여러 섹션이 포함되었습니다. 눈과 얼음 덮개의 구조, 열물리학 및 복사 특성, 즉 태양 복사를 어떻게 반사하고 흡수하는지 연구했습니다. "사실 눈은 반사율이 높으며 이러한 특성에 따르면 예를 들어 위성 이미지에서 구름층과 매우 유사합니다"라고 기상학자 Sergei Shutilin은 설명합니다. - 특히 겨울에는 두 곳 모두 기온이 영하 수십도에 이릅니다. 온도, 바람, 흐림, 일사량에 따라 달라지는 눈의 열물리적 특성을 연구했습니다.” 눈과 얼음을 통해 다양한 깊이(물 포함)까지 태양 복사(물론 극지방의 낮 동안)가 침투하는 것도 측정되었습니다. 눈의 형태와 열물리적 특성(다양한 깊이의 온도, 밀도, 다공성, 다양한 층의 결정 구성비)도 연구되었습니다. 복사 특성과 함께 이러한 데이터는 전 지구 및 지역 기후 모델 모두에서 다양한 수준의 모델에서 눈과 얼음 표면에 대한 설명을 명확하게 하는 데 도움이 됩니다.
극지 낮에는 지구 표면에 도달하는 자외선을 측정했으며 극야에는 가스 분석기를 사용하여 이산화탄소, 지상 오존 및 메탄의 농도를 연구했습니다. 지질 학적 과정과 관련이 있습니다. Sergei Shutilin에 따르면 특수 가스 분석기를 사용하여 눈과 얼음 표면을 통한 이산화탄소와 수증기의 흐름에 대한 고유한 데이터를 얻을 수도 있었습니다. “이전에는 물이 녹는 모델이 있었습니다. 해안은 바다로 떨어졌고 바다는 얼음으로 뒤덮였으며 그 아래에서 혐기성 과정이 일어났습니다. 그리고 표면에서 얼음이 제거된 후 이산화탄소의 흐름이 대기로 유입되었습니다. 우리는 흐름이 반대 방향으로 진행된다는 사실을 발견했습니다. 얼음이 없으면 바다로 들어가고, 얼음이 있으면 대기로 들어갑니다! 그러나 이는 지역에 따라 달라질 수도 있습니다. 예를 들어 동반구의 남쪽 및 대륙붕 바다에 더 가깝게 표류한 SP-35에 대한 측정은 위의 가설과 일치합니다. 그래서 더 많은 연구가 필요하다." 
얼음은 이제 북극에서 일어나는 과정을 명확하게 보여주는 지표이기 때문에 가장 큰 관심을 받고 있습니다. 그러므로 그에 대한 연구는 매우 중요합니다. 우선, 이것은 얼음 질량 균형에 대한 평가입니다. 여름에 녹고 겨울에 자라기 때문에 지정된 장소에서 측량봉을 사용하여 정기적으로 두께를 측정하면 빙원의 녹는 속도나 성장 속도를 추정할 수 있으며, 이 데이터를 통해 다양한 정제가 가능합니다. 다년간의 얼음 형성 모델. "SP-36에서 매립지는 80x100m의 면적을 차지했으며 10월부터 5월까지 8,400톤의 얼음이 그 위에 자랐습니다."라고 Vladimir Churun은 말합니다. "5x6km 크기의 빙원 전체에 얼마나 많은 얼음이 자랐는지 상상할 수 있습니다!"
SP-36 얼음 연구원 Nikita Kuznetsov는 "우리는 또한 AARI에서 화학적 조성, 기계적 특성, 형태학을 연구할 젊고 오래된 얼음의 여러 코어를 가져갔습니다."라고 말했습니다. "이 정보는 다양한 기후 모델을 개선하는 데 사용될 수 있으며, 예를 들어 쇄빙선 건설을 포함한 엔지니어링 목적으로도 사용될 수 있습니다."
또한 SP-36에서는 해빙의 다양한 파도, 즉 유빙 충돌 중에 형성된 파도와 해양 환경에서 얼음으로 전달되는 파도가 통과하는 과정에 대한 연구가 수행되었습니다. 이러한 데이터는 매우 민감한 지진계를 사용하여 기록되었으며 이후 얼음과 고체의 상호 작용에 대한 적용 모델에 사용됩니다. SP-36의 수석 얼음 엔지니어 연구원인 Leonid Panov에 따르면 이를 통해 선박, 시추 플랫폼 등 다양한 엔지니어링 구조물의 하중을 얼음 저항의 관점에서 평가할 수 있습니다. 얼음과 파도의 상호작용을 통해 얼음의 강도 특성을 계산할 수 있으며, 이는 얼음이 부서지는 위치를 정확히 예측하는 것을 의미합니다. 이러한 방법을 사용하면 석유 및 가스 파이프라인 근처와 같은 위험한 지역의 균열 및 험모킹 경로를 원격으로 감지할 수 있습니다.”
리조트가 아님
내가 블라디미르에게 표류 기지에서 일하면서 지구 기후 변화(즉, 지구 온난화)가 어떤 느낌인지 물었을 때, 그는 단지 미소를 지을 뿐이었다. “물론 북극의 얼음 면적과 얼음 두께는 감소했습니다. 잘 등록된 과학적 사실. 그러나 표류지점, 유빙의 국지적 공간에서는 지구온난화가 전혀 느껴지지 않는다. 특히 이번 겨울에는 지난 10년 중 최저 기온(-47.3°C)을 기록했습니다. 바람은 그리 강하지 않았습니다. 최대 돌풍은 19.4m/s였습니다. 하지만 2월부터 4월까지의 겨울은 전반적으로 매우 추웠습니다. 따라서 지구 온난화에도 불구하고 북극은 더 따뜻해지고, 더 아늑해지고, 더 편안해지지 않았습니다. 여기도 여전히 춥고, 찬 바람도 여전히 불고, 얼음도 여전히 온통 똑같습니다. 그리고 추코트카가 곧 휴양지가 될 것이라는 희망은 아직 없습니다.”
드미트리 마몬토프.
