Конспект уроку з навколишнього світу на тему "північний льодовитий океан". Чи ми знаємо про властивості льоду? Як пояснити дитині складні фізичні процеси
Всі знають, що лід - це замерзла вода, правильніше сказати, що перебуває в твердому агрегатному стані. Але Чому лід не тоне у воді, а плаває на її поверхні?
Вода - незвичайна речовина, що має рідкісні, навіть аномальні властивості. У природі більшість речовин розширюються при нагріванні та стискаються при охолодженні. Наприклад, ртуть у градуснику піднімається вузькою трубкою і показує підвищення температури. Оскільки ртуть замерзає при -39 ºС, вона годиться для термометрів, які у суворих температурних умовах.
Вода також розширюється при нагріванні та стискається при охолодженні. Однак у діапазоні охолодження приблизно від +4 ºС до 0 ºС вона розширюється. Ось чому взимку можуть луснути водопровідні труби, якщо вода в них замерзла і утворилися великі льодові маси. Тиск льоду на стінки труби буває достатньо для їхнього розриву.
Розширення води
Так як вода розширюється при охолодженні, щільність льоду (тобто її твердої форми) менша, ніж у води в рідкому стані. Іншими словами, цей обсяг льоду важить менше, ніж той самий обсяг води. Сказане відбиває формула m = ρV, де V - об'єм тіла, m - маса тіла, ρ - густина речовини. Між щільністю і об'ємом існує обернено пропорційна залежність (V = m/ρ), тобто при збільшенні об'єму (при охолодженні води) одна і та ж маса матиме меншу щільність. Ця властивість води призводить до формування льоду на поверхні водойм - ставків і озер.
Припустимо, що щільність води дорівнює 1. Тоді лід матиме щільність рівну 0,91. Завдяки цій цифрі ми можемо дізнатися про товщину крижини, яка пливе по воді. Наприклад, якщо крижина має висоту над водою 2 см, можна зробити висновок, що її підводний шар в 9 разів товщі (т. е. 18 см), а товщина всієї крижини - 20 см.
У районі Північного та Південного полюсів Землі вода замерзає та утворює айсберги. Деякі з цих плаваючих крижаних гір мають величезні розміри. Найбільшим із відомих людині вважається айсберг із площею поверхні 31 000 кв. кілометрів, який було виявлено у 1956 році в Тихому океані.
Яким чином вода у твердому стані збільшує свій обсяг? За рахунок зміни власної структури. Вчені довели, що лід має ажурну будову з порожнинами та порожнинами, які при плавленні заповнюються молекулами води.
Досвід показує, що температура замерзання води зі збільшенням тиску знижується приблизно один градус на кожні 130 атмосфер.
Відомо, що в океанах на великих глибинах температура води нижче 0 ºС, проте вона не замерзає. Пояснюється це тиском, який утворюють верхні шари води. Шар води завтовшки один кілометр тисне з силою близько 100 атмосфер.
Порівняння щільності води та льоду
Чи може щільність води бути меншою за щільність льоду і чи означає це, що він потоне в ній? Відповідь на це запитання ствердна, що легко довести наступний експеримент.
Візьмемо з морозильної камери, де температура дорівнює -5 ºС, шматок льоду завбільшки третину склянки чи трохи більше. Опустимо його у цебро з водою температурою +20 ºС. Що ми спостерігаємо? Лід швидко занурюється і тоне, поступово починаючи танути. Це тому, що вода температурою +20 ºС має меншу щільність порівняно з льодом температурою -5 ºС.
Існують модифікації льоду (при високих температурах і тисках), які через більшу щільність у воді тонуть. Йдеться про так званий «важкий» льод - дейтерієвий і тритієвий (насичений важким і надважким воднем). Незважаючи на наявність таких самих порожнин, як у протиєвому льоді, він потоне у воді. На противагу «важкому» льоду, противовий позбавлений важких ізотопів водню і містить 16 міліграм кальцію на літр рідини. Процес його приготування передбачає очищення від шкідливих домішок на 80%, завдяки чому протива вода вважається найбільш оптимальною для життєдіяльності людини.
Значення у природі
Той факт, що лід плаває на поверхні водойм, відіграє важливу роль у природі. Якби вода не мала даної властивості і лід занурювався на дно, це призвело б до промерзання всього водоймища і, як наслідок, загибелі живих організмів, що його населяють.
Коли настає похолодання, спочатку при температурі вище +4 ºС холодніша вода з поверхні водойми опускається вниз, а тепла (легша), піднімається вгору. Цей процес називається вертикальна циркуляція (перемішування) води. Коли ж у всьому водоймищі встановлюється +4 ºС, цей процес припиняється, тому що з поверхні вода вже при +3 ºС стає легшою за ту, що знаходиться нижче. Відбувається розширення води (її обсяг збільшується приблизно на 10%) та зменшення її щільності. Як наслідок того, що холодніший шар виявляється зверху, на поверхні відбувається замерзання води і поява крижаного покриву. Внаслідок своєї кристалічної структури лід має погану теплопровідність, тобто стримує тепло. Шар льоду виступає своєрідним утеплювачем. І вода, що знаходиться під льодом, зберігає своє тепло. Завдяки теплоізоляційним властивостям льоду передача «холоду» в нижні шари води різко зменшується. Тому біля дна водоймища майже завжди залишається хоча б тонкий шар води, що надзвичайно важливо для життєдіяльності його мешканців.
Таким чином, +4 ºС – температура максимальної щільності води – це і є температура виживання у водоймі живих організмів.
Застосування у побуті
Вище згадувалося про можливість розриву водопровідних труб під час замерзання води. Щоб уникнути пошкодження водопроводу при низьких температурах, не можна допускати перерв у подачі теплої води, яка йде трубами опалення. Аналогічної небезпеки наражається на автотранспортний засіб, якщо в морози залишати воду в радіаторі.
А тепер поговоримо про приємний бік унікальних властивостей води. Катання на ковзанах – велике задоволення для дітей та дорослих. А чи замислювалися ви, чому лід такий слизький? Наприклад, скло теж слизьке, до того ж гладше і привабливіше льоду. Але по ньому ковзани не ковзають. Лише лід має таку специфічну чудову властивість.
Справа в тому, що під вагою нашої ваги відбувається тиск на тонке лезо ковзана, що, у свою чергу, викликає тиск на лід та його танення. При цьому утворюється тонка плівка води, про яку і ковзає сталеве лезо ковзана.
Відмінність у замерзанні воску та води
Як показують досліди, поверхня крижаного кубика утворює опуклість. Це відбувається через те, що застигання у його середині відбувається в останню чергу. А розширюючись під час переходу до твердого стану, ця опуклість ще більше піднімається. Проти цього можна застигання воску, який, навпаки, утворює поглиблення. Це тим, що віск після переходу в твердий стан стискається. Рідини, які рівномірно стискаються при промерзанні, утворюють увігнуту поверхню.
Для замерзання води недостатньо охолодити її до точки замерзання 0 ºС, необхідно цю температуру підтримувати за рахунок постійного охолодження.
Вода з домішкою солі
Додавання кухонної солі до води знижує точку її замерзання. Саме з цієї причини взимку дороги посипають сіллю. Солона вода замерзає при температурі -8 °С і нижче, тому поки температура не впаде щонайменше до цієї точки, замерзання не відбувається.
Льодосоляна суміш часом застосовується як «охолоджувальна суміш» для низькотемпературних дослідів. Коли лід тане, він поглинає приховане тепло, необхідне перетворення, з навколишнього середовища, тим самим охолоджуючи її. При цьому поглинається стільки тепла, що температура може знизитися нижче -15 °С.
Універсальний розчинник
Чиста вода (молекулярна формула H20) не має ні кольору, ні смаку, ні запаху. Молекула води складається з водню та кисню. При попаданні у воду інших речовин (розчинних та нерозчинних у воді) відбувається її забруднення, тому в природі немає абсолютно чистої води. Всі речовини, що зустрічаються в природі, по-різному можуть розчинятися у воді. Це визначається їх унікальними властивостями – розчинністю у воді. Тому вода вважається "універсальним розчинником".
Гарант стабільної температури повітря
Вода повільно нагрівається завдяки високій теплоємності, але, проте, процес охолодження відбувається набагато повільніше. Це дає можливість у літню пору року накопичувати тепло океанам та морям. Вивільнення тепла відбувається у зимовий період, завдяки чому немає різкого перепаду температури повітря на території нашої планети протягом усього року. Океани та моря – це оригінальний та природний акумулятор тепла на території Землі.
Поверхневий натяг
Висновок
Той факт, що лід не тоне, а плаває на поверхні, пояснюється його меншою щільністю порівняно з водою (питома густина води 1000 кг/м³, льоду – близько 917 кг/м³). Ця теза справедлива не тільки щодо льоду, але й будь-якого іншого фізичного тіла. Наприклад, щільність паперового кораблика або осіннього листка набагато нижча за щільність води, що й забезпечує їх плавучість.
Проте властивість води мати у твердому стані меншу щільність є великою рідкістю в природі, винятком із загального правила. Аналогічними властивостями володіють лише метал та чавун (сплав металу заліза та неметалу вуглецю).
Маленькі діти дуже часто ставлять цікаві питання дорослим, а не завжди можуть відповісти на них відразу. Щоб не здаватися дитині дурною, рекомендуємо ознайомитися з повноцінною та розгорнутою, обґрунтованою відповіддю щодо плавучості льоду. Адже плаває, а чи не тоне. Чому так відбувається?
Як пояснити дитині складні фізичні процеси?
Перше, що спадає на думку, так що щільність. Так, насправді, лід плаває тому, що він менш щільний, ніж . Але як пояснити дитині, що таке густина? Розповідати йому шкільну програму ніхто не зобов'язаний, а ось звести все до того, що цілком реально. Адже за фактом один і той же обсяг води і льоду має різну вагу. Якщо вивчати проблему докладніше, можна озвучити ще кілька причин, крім щільності.
не тільки тому, що його зменшена густина не дає йому опускатися нижче. Причина ще й у тому, що у товщі льоду заморожені невеликі бульбашки повітря. Вони також зменшують щільність, а тому загалом виходить, що вага пластини з льоду стає ще меншою. Коли лід розширюється, він не захоплює більше повітря, але всі ті бульбашки, які вже опинилися всередині цього пласта, виявляються там доти, поки лід не почне танути або сублімуватися.
Проводимо досвід над силою розширення води
Але як довести, що крига насправді розширюється? Адже вода теж може розширюватися, як довести це в штучних умовах? Можна провести цікавий та дуже простий досвід. Для цього знадобиться пластиковий або картонний стаканчик та вода. Її кількість необов'язково має бути великою, заповнювати стаканчик до країв не потрібно. Також в ідеалі потрібна температура -8 градусів або нижче. Якщо температура буде надто високою, досвід триватиме невиправдано довго.
Отже, вода залита всередину, слід чекати, коли утворюється лід. Оскільки ми вибрали оптимальну температуру, за якої невеликий об'єм рідини звернеться в лід протягом двох-трьох годин, можна спокійно йти додому та чекати. Чекати потрібно доти, доки вся вода не звернеться в лід. Через деякий час дивимось на результат. Деформована або розірвана льодом склянка гарантована. При нижчій температурі наслідки виглядають ефектніше, та й сам експеримент займає менше часу.
Негативні наслідки
Виходить простий досвід підтверджує, що крижані брили і справді розширюються при зменшенні температури, а об'єм води легко збільшується при замерзанні. Як правило, ця особливість несе чимало проблем забудькуватим людям: пляшка шампанського, залишена на балконі під Новий рік на великий термін, розривається через вплив льоду. Оскільки сила розширення дуже велика, вплинути на неї неможливо. Ну а щодо плавучості крижаних брил, то тут можна нічого не доводити. Найцікавіші можуть легко провести подібний досвід навесні чи восени самостійно, намагаючись втопити у великій калюжі шматочки льоду.
Майже десята частина земної поверхні постійно вкрита льодом. Приблизно 90 відсотків цієї кількості складають крижані покриви Антарктиди та Гренландії. Інші 10 відсотків «належать» гірським льодовикам. Цікаво, що покрив Антарктиди в 1,5 разу перевищує величину США, тут у 9 разів більше льоду, ніж на крижаних теренах Гренландії.
Жителі північних районів використовують лід як питну воду. Цікаво, що коли морська вода замерзає, у ній виявляється мінімальний вміст солі. Тому розтоплену кригу можуть використовувати і жителі північних морських островів або полярних регіонів, наприклад ескімоси.
Природно, що у північних районах, де не зустрічаються ліси, лід знаходить своє друге застосування — для будівництва житла. Зовні таке житло (їх називають голку) нагадує перевернуту вгору дном миску напівсферичної форми. Воно складено із великих крижаних блоків. Входять до голки через невелику прибудову — сіни. Лід має досить низьку теплопровідність, і тому всередині голку швидко робиться тепліше, ніж зовні.
Дослідники Арктики, які першими побачили такі крижані хатини, були здивовані, що за тридцятиградусного морозу зовні всередині голку було близько нуля. Голку були поширені у ескімосів Північної Америки та Гренландії.
Використовуючи такі житла, ескімоси могли вільно йти на великі відстані по льоду під час полювання. Досвід ескімосів перейняли вчені, які працювали на полярних станціях. Вже на першій станції «Північний полюс» у крижаному будиночку було влаштовано радіостанцію.
Вивчення льоду дуже важливе: викопні льоди, що збереглися у високогірних льодовиках і глибинах Антарктиди, є своєрідним літописом далеких епох. Їхній вік становить сотні тисяч років.
Справа в тому, що сніг, що випав на поверхню льодовика, поступово перетворюється на фірн — пухкий, зернистий лід з великою кількістю повітря. Поступово фірн ущільнюється і утворює кригу, в якій залишаються дрібні бульбашки. Вчені дістають їх під час буріння льодовика і вивчають у лабораторіях.
Аналізуючи повітря далекого минулого, вчені дізнаються, яка на Землі була погода, звідки дмухали вітри і яку несли з собою пилюку. Саме з копалини льоду вчені дізналися, що на Землі було не одне, а два великі заледеніння і що сталися вони протягом останніх 220 тисяч років.
Як вода перетворюється на кригу?
Подивимося, як вода у водоймі перетворюється на лід. Коли повітря охолоджується, воно охолоджує верхній шар води. Верхній холодний шар води стає важчим, ніж теплі нижні шари, і він опускається вниз. Цей процес триває доти, доки вся вода ставка охолоне до температури близько 4°С.
Але температура повітря знижується! Коли верхні шари води охолоджуються до температури нижче 4°, вони залишаються на поверхні. Справа в тому, що вода, охолоджена до температури нижче 4 ° С, по суті легшає!
Отже, верхні шари води готові до замерзання. Коли температура залишається на рівні точки замерзання 0° або опускається нижче, починають утворюватися дрібні кристалики.
Кожен такий кристал має шість променів. З'єднуючись, вони утворюють лід, і незабаром на поверхні води утворюється льодовичка. Іноді крига прозора, іноді — ні. Чому? Справа в тому, що при замерзанні крапельок води виділяються дрібні бульбашки повітря. Вони прилипають до променів кристалів льоду. Чим більше утворюється кристаликів льоду, тим більше бульбашок повітря – ось вам і непрозорий лід.
Якщо вода під льодом рухається, повітряні бульбашки збираються разом і утворюється прозорий лід.
Вода, як і деякі інші речовини, не зменшує свого обсягу під час переходу з рідкого в твердий стан. Вода при замерзанні розширюється на одну дев'яту свого об'єму, тобто замерзання дев'яти літрів води виходить десять літрів твердого льоду! Коли взимку лопаються автомобільні радіатори та водопроводи, це відбувається через те, що вода замерзає і збільшується в обсязі!
Обивателю, як правило, зовсім незрозуміло, що роблять ці
люди там, «у Землі на маківці», в умовах екстремальних морозів, полярної ночі,
на крижині, яка може будь-якої миті розколотися, і без звичного комфорту
сучасної цивілізації. Коли я звернувся з проханням розповісти про наукових
дослідженнях на крижині до заступника начальника СП-36 з науки Володимира
Чуруну, він задумливо сказав у відповідь: «Ви знаєте, я теж не відмовився б дізнатися
про це!"
Існує безліч способів вивчення Арктики. Автоматичні наукові комплекси — метеорологічні та океанографічні станції, мас-балансові буї, які вморожуються у лід та дозволяють визначати наростання чи зміну маси крижаного покриву (до речі, такий буй працює на СП-37), — значно полегшують збирання даних, але мають свої обмеження. Звичайно, привабливо було б сидіти в офісі, поки дані надходять через супутниковий зв'язок від системи, приміром, автоматичних гідрологічних станцій - якірних або буїв, що дрейфують. Але за рік зазвичай втрачається понад 50% таких (дуже недешевих) буїв — у цьому регіоні умови роботи досить тяжкі навіть для спеціально розрахованої на це техніки у зв'язку з динамікою крижаних полів (порошенням, стисненням).
Ще один спосіб здобуття наукових даних - дистанційне зондування Землі. Наукові супутники (на жаль, не російські) дозволяють отримувати інформацію про льодову обстановку у видимому, ІЧ-, радіолокаційному та мікрохвильовому діапазонах. Ці дані в основному використовуються в прикладних цілях: для проведення суден, для пошуку відповідних для дрейфуючих станцій крижин; на самих дрейфуючих станціях вони допомагають у роботі - наприклад, на СП-36 їх використовували для виявлення майданчика, придатного для побудови злітно-посадкової смуги. Однак супутникову інформацію необхідно перевіряти, зіставляючи її з реальними спостереженнями - безпосередньо виміряною товщиною льоду, його віком (прямо виміряти ці дані з супутника поки що неможливо).
Наукові станції (вже заселені) можна також розміщувати методом вморожування суден у кригу (цей спосіб був випробуваний ще Фрітьофом Нансеном). Іноді такі проекти здійснюються, як приклад можна навести французьку яхту «Тара» або американсько-канадський проект SHEBA за участю судна, що дрейфував у морі Бофорта. Подібний проект розглядався і щодо атомного криголаму «Арктика», але зрештою від нього з різних причин відмовилися. Проте вморожені судна забезпечують лише гарну базу для життєдіяльності наукового персоналу та енергопостачання наукового комплексу. Для збору наукових даних людям все одно доведеться сходити на лід, щоб унеможливити сторонній вплив. До того ж вморожування судів обходиться недешево (і відволікає суд від їхньої основної роботи). 
«На мій погляд, лід, що дрейфує, — це природна несуча платформа, найбільш оптимальна як для розміщення наукового комплексу, так і для проживання людей, - каже Володимир Чурун. — Вона дозволяє дрейфувати протягом тривалого часу та отримувати чисті наукові дані без будь-якого впливу ззовні. Звичайно, люди на крижині позбавлені деякого комфорту, але з цим заради науки доводиться миритися. Зрозуміло, отримання наукових даних має здійснюватися в комплексі, з використанням усіх доступних засобів — і станцій, що дрейфують, і повітряних експедицій, і супутникового спостереження, і автоматичних буїв, і науково-експедиційних судів». 
«Наукова програма СП-36 була досить великою і успішною, — пояснює «Популярній механіці» Володимир Чурун. — Вона включала метеорологічні, аерологічні та гідрологічні спостереження, а також дослідження властивостей льоду та снігового покриву. А ось дослідження, пов'язані з іоносферою та магнітним полем Землі, яким за радянських часів на дрейфуючих станціях приділялася чимала увага, нині передані на стаціонарні полярні станції на материку та на островах».
Повітря
Початок роботи станції знаменується не урочистим моментом підйому російського прапора над кают-компанією. Офіційно станція, що дрейфує, починає свою роботу з моменту передачі першого метеозведення в ААННІІ, а звідти — в глобальну метеорологічну мережу. Оскільки, як відомо, "Арктика - кухня погоди", ці дані забезпечують метеорологів надзвичайно цінною інформацією. Вивчення баричних (тиск, швидкість і напрям вітру на різних висотах) і температурних профілів атмосфери за допомогою зондів до висоти 30 км використовується не тільки для прогнозування погоди - ці дані надалі можуть використовуватися як для фундаментальних наукових цілей, таких як уточнення моделей фізики атмосфери, так і для прикладних-наприклад, забезпечення польотів літаків. За всі ці дані відповідальні метеорологи та аерологи.
Робота метеоролога може здатися простою - це зняття метеоданих та їх відсилання в Росгідромет. Для цього на 10-метровій метеомачті розташований набір датчиків, що вимірюють швидкість і напрям вітру, температуру і вологість, видимість і тиск. Вся інформація, у тому числі від виносних датчиків (температури снігу та льоду, інтенсивності сонячної радіації) стікається на метеостанцію. Хоча дані знімаються зі станції дистанційно, проводити вимірювання без виходу на метеомайданчик виходить далеко не завжди. «Чашки анемометрів і радіаційний захист метеобудки, де розташовані датчики температури та вологості повітря, обмерзають, їх доводиться очищати від морозу (для доступу до верхньої частини щогли остання зроблена 'ламається'), - пояснює інженер-метеоролог СП-36 Ілля Бобков. у період танення розтяжки постійно доводиться кріпити, щоб щогла була стійкою. Крім того, станція не розрахована на роботу в умовах таких суворих морозів, нижче - 40 ° C, тому ми вмонтували туди підігрів - звичайну 40-ватну лампу розжарювання. Звичайно, є станції, розраховані на такі низькі температури, але менш точні».
Вище 10 м - область роботи аерологів. «Ми вивчаємо верхні шари атмосфери за допомогою аерологічних зондів, – пояснює провідний інженер-аеролог СП-36 Сергій Овчинніков. - Зонд – це коробочка масою 140 г, її прикріплюють до аеростату – кулі об'ємом близько 1,5 м 3 , наповненій воднем, який одержують хімічним способом у газогенераторі високого тиску – з порошку феросиліціуму, їдкого натру та води. У зонд вбудовано GPS-приймач, телеметричний передавач, а також датчики температури, тиску та вологості. Кожні дві секунди зонд передає інформацію разом із своїми координатами на наземну приймальну станцію». Координати зонда дозволяють розрахувати його переміщення, швидкість та напрямок вітру на різних висотах (висота визначається барометричним способом). Електроніка зонда живиться від водозаливної батареї, яку заздалегідь витримують у воді кілька хвилин (подібними джерелами живлення оснащуються рятувальні жилети з аварійними маяками).
«Зонди запускаються щодня о 0 та о 12 годині за Грінвічем, якщо дозволяють погодні умови, при сильному вітрі зонд просто «прибиває» до землі. За неповний рік відбулося 640 випусків, - каже Сергій Овчинніков. підйому роздмухується, а потім лопається, і зонд падає на землю. Щоправда, знайти його практично неможливо, тож прилад одноразовий, хоч і дорогий».
Вода
«Основний наголос у нашій роботі робиться на вимірювання параметрів течій, а також температури, електропровідності, щільності води, – каже океанолог СП-36 Сергій Кузьмін. – За останні роки парк приладів значно оновився, і тепер ми можемо отримувати результати з високою точністю, що відповідає світового рівня. Зараз ми використовуємо прилади-профілографи, які дозволяють вимірювати швидкість течії за допомогою поперечного ефекту Доплера у кількох шарах.
В основному досліджували атлантичні течії, верхня межа яких знаходиться на глибині 180-220 м, а ядро - 270-400 м». Крім вивчення течій було передбачено щоденне вивчення товщі води за допомогою зонда, що вимірював електропровідність та температуру, кожні шість днів проводилися дослідження на глибині до 1000 м, щоб «захопити» атлантичні води, а раз на тиждень зонд опускався на всю максимальну довжину троса — 340 вивчити глибоководні шари. «У деяких районах, – пояснює Сергій Кузьмін, – у глибоких шарах можна спостерігати геотермальний ефект».
У завдання океанологів на СП-36 входив також збір проб для подальшого аналізу гідрохіміками. «Три рази за час зимівлі — навесні, влітку та восени — ми відбирали керн льоду, який потім розтоплювали за кімнатної температури, отриману воду пропускали через фільтр, потім знову заморожували, - каже Сергій. - І фільтр, і лід спеціальним чином упаковували для подальшого аналізу. Так само відбирали проби снігу і підлідну воду. Брали і проби повітря — за допомогою аспіратора, який прокачував повітря через кілька фільтрів, які затримували найдрібніші частки. Раніше таким чином вдалося, наприклад, виявити пилок деяких видів рослин, який долітає до приполюсних районів з Канади та російської тайги».
Навіщо вивчають течії? «Шляхом порівняння із даними, накопиченими за попередні роки, можна з'ясувати кліматичні тенденції, – відповідає Сергій. - Такий аналіз дозволить зрозуміти, наприклад, поведінку льодів у Північному Льодовитому океані, що надзвичайно важливо не лише у фундаментальному відношенні, а й у чисто прикладному – наприклад, при освоєнні природних ресурсів Арктики».
Сніг
Програма спеціальних метеорологічних досліджень включала кілька розділів. Досліджувалась структура снігово-крижаного покриву, його теплофізичні та радіаційні властивості — тобто те, як він відбиває та поглинає сонячну радіацію. «Справа в тому, що у снігу висока здатність, що відображає, і за цією характеристикою, наприклад на супутникових знімках, він дуже нагадує хмарний шар, - пояснює метеоролог Сергій Шутілін. - Особливо взимку, коли температура і там і там становить кілька десятків градусів нижче за нуль. Я вивчав теплофізичні властивості снігу залежно від температури, вітру, хмарності та сонячної радіації». Вимірювалося також і проникнення сонячної радіації (зрозуміло, під час полярного дня) крізь сніг та кригу на різні глибини (у тому числі й у воду). Вивчалися також морфологія снігу та його теплофізичні властивості - температура на різних глибинах, щільність, пористість, фракційний склад кристалів у різних шарах. Ці дані разом з радіаційними характеристиками допоможуть уточнити опис сніжно-крижаного покриву в моделях різного рівня - як у глобальних кліматичних, так і регіональних.
Під час полярного дня проводили вимірювання ультрафіолету, що доходить до поверхні Землі, а в полярну ніч за допомогою газоаналізаторів вивчали концентрації вуглекислого газу, приземного озону та метану, викиди якого в Арктиці пов'язані, мабуть, з геологічними процесами. За допомогою спеціального газоаналізатора вдалося також отримати, за словами Сергія Шутиліна, унікальні дані про потоки вуглекислого газу та водяної пари через поверхню снігу та льоду: «Раніше існувала модель, згідно з якою талі води з узбережжя потрапляли в океан, океан покривався льодом, і під ним йшли анаеробні процеси. Після того, як поверхня звільнялася від льоду, в атмосферу йшов потік вуглекислого газу. Ми виявили, що потік іде у зворотний бік: коли льоду немає, то в океан, а коли є в атмосферу! Втім, це може залежати і від району — наприклад, вимірювання на СП-35, яка дрейфувала ближче на південь і шельфові моря у східній півкулі, узгоджуються з наведеною гіпотезою. Тож потрібні додаткові дослідження». 
До льоду зараз привернуто найпильнішу увагу, адже він - наочний індикатор процесів, що відбуваються в Арктиці. Тому його вивчення надзвичайно важливе. Насамперед це оцінка масового балансу льоду. Влітку він тане, взимку наростає, тому регулярні вимірювання його товщини по мірних рейках на виділеному полігоні дають можливість оцінювати швидкість танення або наростання крижини, і ці дані можна використовувати для уточнення різних моделей освіти багаторічного льоду. «На СП-36 полігон займав майданчик 80х100 м, і з жовтня до травня на ньому наросло 8400 т льоду, - каже Володимир Чурун. - Можете собі уявити, скільки льоду наросло на всю крижину розміром 5х6 км!
«Ми також взяли кілька кернів молодого та старого льоду, які досліджуватимуть в ААННІЇ, – хімічний склад, механічні властивості, морфологія, – розповідає льододослідник СП-36 Микита Кузнєцов. - Ця інформація може бути використана при уточненні різних кліматичних моделей, а також, наприклад, в інженерних цілях, у тому числі для будівництва криголамів».
Крім того, на СП-36 проводилися дослідження процесів проходження різних хвиль у морському льоду: хвиль, що утворюються при зіткненнях крижин, а також переходять з морського середовища в лід. Ці дані реєструються за допомогою високочутливих сейсмометрів і використовуються надалі для прикладних моделей взаємодії льоду з твердими тілами. За словами провідного інженера-льододослідника СП-36 Леоніда Панова, це дає можливість оцінити навантаження на різні інженерні споруди – судна, бурові платформи тощо – сточки зору льодової стійкості: «Знаючи особливості взаємодії льоду з хвилями, можна розрахувати властивості льоду міцності. , Отже, передбачити, де саме він зламається. Такі методи дозволять дистанційно виявляти проходження тріщин і зрошення в небезпечних областях, наприклад поблизу нафто- і газопроводів».
Чи не курорт
Коли я запитав Володимира, як відчуваються глобальні зміни клімату (а саме — глобальне потепління) під час роботи на станції, що дрейфує, він у відповідь лише посміхнувся: «Зрозуміло, площа льодів та їх товщина в Арктиці скоротилися — це цілком зареєстрований науковий факт. Але на станції, що дрейфує, в локальному просторі крижини глобальне потепління зовсім не відчувається. Зокрема, під час цієї зимівлі ми зафіксували мінімум температури протягом останніх десяти років (- 47,3°С). Вітер був не дуже сильний – максимальні пориви становили 19,4 м/с. Але загалом зима з лютого до квітня була дуже холодною. Тож, незважаючи на глобальне потепління, Арктика не стала ні теплішою, ні затишнішою, ні комфортнішою. Тут так само холодно, так само дмуть холодні вітри, такі ж крижини навколо. І сподіватися на те, що Чукотка незабаром стане курортом, поки що не доводиться».
Дмитро Мамонтов.
