БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (ЛЕ)

Полиморфизм Л. был обнаружен Г. Тамманом (1900) и подробно изучен П. Бриджменом (начиная с 1912). С 60-х гг. фазовая диаграмма воды, полученная Бриджменом, несколько раз дополнялась и уточнялась. В табл. 3 и 4 приведены некоторые данные о структурах модификаций Л. и некоторые их свойства.

Кристаллы всех модификаций Л. построены из молекул воды H 2O, соединённых водородными связями в трёхмерный каркас ( рис. 2 ). Каждая молекула участвует в 4 таких связях, направленных к вершинам тетраэдра. В структурах Л. I, Ic, VII и VIII этот тетраэдр правильный, т. е. угол между связями составляет 109°28'. Большая плотность Л. VII и VIII объясняется тем, что их структуры содержат по 2 трёхмерные сетки водородных связей (каждая из которых идентична структуре Л. Ic), вставленные одна в другую. В структурах Л. II, III, V и VI тетраэдры заметно искажены. В структурах Л. VI, VII и VIII можно выделить 2 взаимоперекрещивающиеся системы водородных связей. Данные о положениях протонов в структурах Л. менее определенны, чем атомов кислорода. Можно утверждать, что конфигурация молекулы воды, характерная для пара, сохраняется и в твёрдом состоянии (по-видимому, несколько удлиняются расстояния О — Н вследствие образования водородных связей), а протоны тяготеют к линиям, соединяющим центры атомов кислорода. Т. о. возможны 6 более или менее эквивалентных ориентаций молекул воды относительно их соседей. Часть из них исключается, поскольку нахождение одновременно 2 протонов на одной водородной связи маловероятно, но остаётся достаточная неопределённость в ориентации молекул воды. Она осуществляется в большинстве модификаций Л. — I, III, V, VI и VII (и по-видимому в Ic), так что, по выражению Дж. Бернала, Л. кристалличен в отношении атомов кислорода и стеклообразен в отношении атомов водорода. Во Л. II, VIII и IX молекулы воды ориентационно упорядочены.

Табл. 3. — Некоторые данные о структурах модификаций льда

Модифи кация	Сингония	Фёдоровская группа	Длины водородных связей,	Углы О—О—О в тетраэдрах
I Ic II III V VI VII VIII IX	Гексагональная Кубическая Тригональная Тетрагональная Моноклинная Тетрагональная Кубическая Кубическая Тетрагональная	P6 3/ mmc F43 m R3 P4 12 12 A2/a P4 2/ nmc I m 3 m I m 3 m P4 12 12	2,76 2,76 2,75—2,84 2,76—2,8 2,76—2,87 2,79—2,82 2,86 2,86 2,76—2,8	109,5 109,5 80—128 87—141 84—135 76—128 109,5 109,5 87—141

Примечание. 1 A=10 -10 м.

Табл. 4. — Плотность и статическая диэлектрическая проницаемость различных льдов

Л. в атмосфере, в воде, на земной и водной поверхности и в земной коре оказывает большое влияние на условия обитания и жизнедеятельности растений и животных, на разные виды хозяйственной деятельности человека. Он может вызывать ряд стихийных явлений с вредными и разрушительными последствиями (обледенение летательных аппаратов, судов, сооружений, дорожного полотна и почвы, градобития, метели и снежные заносы, речные заторы и зажоры с наводнениями, ледяные обвалы, разрыв корней растений при образовании слоев Л. в почве и др.). Прогнозирование, обнаружение, предотвращение вредных явлений, борьба с ними и использование Л. в различных целях (снегозадержание, устройство ледяных переправ, изотермических складов, облицовка хранилищ, льдозакладка шахт и т.п.) представляют предмет ряда разделов гидрометеорологических и инженерно-технических знаний (ледотехника, снеготехника, инженерное мерзлотоведение и др.), деятельности специальных служб (ледовая разведка, ледокольный транспорт, снегоуборочная техника, искусственное сбрасывание лавин и т.д.). Для некоторых видов спорта используются катки с искусственным охлаждением, позволяющие проводить соревнования на Л. в тёплое время года и в закрытом помещении. Природный Л. используется для хранения и охлаждения пищевых продуктов, биологических и медицинских препаратов, для чего он специально производится и заготавливается (см. Ледник, Льдопроизводство ) .

Лит.: Шумский П. А., Основы структурного ледоведения, М., 1955; Паундер Э. Р., Физика льда, пер. с англ., М., 1967; Eisenberg D., Kauzmann W., The structure and properties of water, Oxf., 1969; Fletcher N. H., The chemical physics of ice, Camb., 1970.

Г. Г. Маленков.

Рис. 1. Фазовая диаграмма воды.

Рис. 2. Схема структуры льда I (показаны атомы кислорода и направления водородных связей) в двух проекциях.

Лёд ископа'емый, реликтовый подземный лёд, сохранившийся от прошлой эпохи. В начале 19 в. залежи Л. и. считали погребёнными остатками плейстоценовых ледников и снежников. Основанием для этого были находки среди Л. и. в Сибири и на Аляске трупов мамонтов и др. вымерших животных. В 50-х гг. 20 в. было установлено, что Л. и. может представлять собой аналог любого из современных генетических типов подземного льда; большая часть Л. и. образовалась путём замерзания воды в ежегодно возникавших морозобойных трещинах, пронизывавших аллювиальные суглинки, в процессе накопления и промерзания последних (т. н. повторножильный лёд).

Лит.: Шумский П. А., Очерк истории исследования подземных льдов. Якутск. 1959.

Лёд подзе'мный, лёд в земной коре любого происхождения и формы залегания. По времени образования различают современный и лёд ископаемый, по происхождению — первичный (сингенетический), вторичный (эпигенетический) и погребённый.

Первичный Л. п. образуется в процессе промерзания накапливающихся рыхлых до промерзания отложений. Он составляет преобладающую часть Л. п., встречаясь преимущественно в виде контактного, порового, плёночного базального льда-цемента, реже в форме крупных линз и пластов, т. н. сегрегационного и инъекционного льда. Формирование двух последних типов Л. п. вызывает на поверхности Земли морозное пучение.

Вторичный Л. п. — продукт кристаллизации воды и водяных паров в трещинах (жильный лёд), порах и пустотах (пещерный лёд) плотных мёрзлых или промерзающих уже сформировавшихся горных пород. В результате ежегодно повторяющегося заполнения льдом морозобойных трещин образуется повторножильный лёд, залегающий в виде тетрагональной решётки слоистых вертикальных ледяных жил. Если одновременно с образованием ледяных жил происходит накопление новых осадков, то вслед за поднимающимся уровнем поверхности постепенно нарастают ледяные жилы. Такие (сингенетические) ледяные жилы растут в процессе накопления промерзающих осадков до 8 м в ширину и 40—80 м в высоту, слагая до 70% площади приморских равнин севера Сибири и Аляски.