Александр Козловский - Вокруг только лед

Главным показателем пригодности льда к нашим сугубо прозаическим и утилитарным целям является его толщина. Существует множество формул, по которым рассчитывается допустимый вес груза и время его стоянки в зависимости от толщины. Вначале гидрологи пользовались чрезвычайно простой формулой, предложенной М. М. Коруновым, в которой нагрузка на лед обратно пропорциональна квадрату его толщины, деленной на сто. Эта несколько старомодная в своей простоте формула в наши дни была чуть-чуть осовременена поправкой на температуру льда, так как механические и пластические свойства льда сильно изменяются в зависимости от температуры.

Характер льда, если за таковой принять его кристаллическое строение, от которого зависят механические свойства, бывает чрезвычайно сложным. Это особенно характерно для морского льда. В начальный период, когда еще только образуется ненадежная ледяная корка, кристаллическое строение льда определяет прежде всего снег, оказавшийся на поверхности воды. Его роль велика и в дальнейшем. Но на рост кристаллов льда, их форму и размеры начинают влиять скорости течения, кристаллы внутриводного льда в толще воды, температура воздуха и другие гидрометеорологические факторы.

За счет того, что морская вода содержит много солей, характер у льда становится еще более сложным: в присутствии солей влияние тех же гидрометеорологических факторов проявляется совсем по-другому. Когда гидрологи на примере арктических морей наконец кое-как научились разбираться в этих нюансах формирования и свойствах морского льда и стали познавать его характер, выяснилось, что в Антарктике некоторые гидрометеорологические факторы влияют на свойства льда иначе. Казалось бы, проблем не должно возникнуть – вода что на севере, что на юге одна и та же, но тем не менее едва ли не первое знакомство с морским антарктическим льдом закончилось трагически. На рейде Мирного вместе с водителем Иваном Хмарой ушел под лед трактор, хотя по всем классическим формулам, применимым к Арктике, этого не должно было произойти – толщина льда полностью гарантировала безопасность.

На первый взгляд, даже трудно предположить, что в результате процесса кристаллизации воды при понижении ее температуры до температуры замерзания из-за воздействия разного рода побочных явлений и факторов морской лед может стать таким многоликим по строению и по свойствам. Жизнь льда, в зависимости от концентрации солей, начинается при температуре от нуля до –1,9°С. В самом простом случае, когда влияния побочных факторов нет, к такому типу ледообразования Б. П. Вайнберг в 1940 г. применил термин «конжеляционный». Лед этого типа имеет весьма характерные признаки и свойства, которые, как уже было сказано выше, прежде всего определяются его кристаллическим строением. Кристаллы – волокна конжеляционного льда, как показано на рисунке, вытянуты по вертикали, причем так называемые базисные пластинки, образующие один кристалл, объединены в блоки. По границам отдельных волокон и блоков в виде вертикальных мелких цепочек концентрируются солевые и воздушные включения. В процессе жизни льда включения солей в виде рассола начинают стекать вниз – это так называемый гравитационный сток, – образуя в толще льда густую сеть вертикальных стоковых русел и каналов. В зимний период лед этого типа обладает высокой прочностью, но с увеличением радиационного прогрева весной и летом – лед на акватории полярных морей сохраняется и летом – скорость этой миграции увеличивается, что в конечном счете приводит к ослаблению льда и потере прочности по сравнению с зимой в несколько раз. И сам тип ледообразования, и все процессы, происходящие во льду впоследствии, типичны и для Арктики, и для Антарктики, но… Все дело в некоторых «но».

Начать, пожалуй, лучше всего с оценки той роли, которую играет в формировании припая у берегов Антарктиды, да и льда вообще, снег.

Для прибрежной зоны материка характерны стоковые ветры, суть которых состоит в том, что воздух, охлажденный над внутриконтинентальными районами, как более тяжелый скатывается по склону материка от его центра к периферии, достигая на побережье силы урагана. На станции Русская отмечена скорость стокового ветра 78 м/с, на мысе Денисон – 87 м/с (наверное, это полюс ветров), в Молодежной, Мирном и Ленинградской ветер более 30 м/с – также не исключительное явление. Ревущий поток стокового ветра выносит к побережью и сбрасывает в океан огромное количество снега. Даже не снега, а мельчайшей снежной пыли, которая в приземном слое толщиной до нескольких метров приводит к практически полному отсутствию видимости и утрамбовывает снежные заструги до плотности дубового паркета: на снежных застругах даже не остается следа от передвижения гусеничных машин. В. Х. Буйницкий подсчитал, что в районе Земли Адели, где стоковые ветры особенно злы и яростны, на протяжении года через каждый километр береговой линии переносится около 50 млн. т снега, а в среднем вынос снега с материка на 1 км берега составляет 1,5 млн. т в год. Куда же девается это обилие снега, сброшенного с материка в океан?

В период, когда у побережья наблюдается открытая вода, снег, попадая на ее поверхность, образует обширные скопления снежуры – очень похожее на комья ваты вытянутое по направлению ветра ледяное образование. Оно состоит из обильно пропитанного морской водой снега и находится в стадии замерзания. Снежура либо угоняется ветром в открытый океан и замерзает там, либо, если встречается препятствие в виде скопления айсбергов или острова, накапливается с наветренной стороны препятствия, смерзается и образует поля молодого льда. Эти поля могут быть оторваны и вынесены в зону дрейфующего льда, или, что бывает чаще всего, могут дать начало новому припаю, формирующемуся у побережья. Лед, образующийся таким образом, обычно называют водно-снежным. Кристаллы этого льда напоминают мелкие зерна размером от 0,5 до 2 мм в поперечнике. Воздушные и солевые ячейки водно-снежного льда в отличие от конжеляционного льда располагаются не вертикально, а рассеяны по всей толще льда в виде мелких сферических пузырьков. Нельзя сказать, чтобы подобный процесс не происходил в арктических районах, но там он не носит такого «массового» характера, как в Антарктике.

Влияние стокового ветра и снега на формирование льда на этом не кончается. Вот припай уже установился и покрывает всю видимую акваторию океана до горизонта. Местами это тонкая ледяная пленка – там, где процесс ледообразования шел по конжеляционному типу, местами лед потолще – там, где набилась и смерзлась снежура. Тогда-то и начинает проявляться другое свойство стокового ветра. Разогнавшись до скорости урагана на краю материка, он с выходом на ровную горизонтальную поверхность теряет скорость, что называется, на глазах. Примерно в 10-15 км от побережья стоковый ветер не ощущается, а снег, переносимый им, начинает откладываться на припае километрах в двух от берега, где ветер теряет свою скорость почти наполовину. Зато полосу от берега до начала зоны накопления снега он вылизывает до самого льда. Она стоит почти бесснежная, ровная, как стол.