מים מתנהגים לעתים קרובות חריגים לחלוטין, כלל לא כמו הרוב המכריע של חומרים אחרים. על פי כל חוקי הפיזיקה, חומר במצב צבירה יציב צריך להיות כבד יותר מאשר אנלוגי נוזלי, ולכן קרח היה צריך להיות בתחתית.
אך עם זאת, הוא צף למעלה, והמים שתחתיו נותרו לא סתם נוזלים, אלא גם מתאימים לחורף של יצורים חיים. אם הכל היה שונה, וקרח היה מצטבר בתחתית, שימור החיים במים היה בלתי אפשרי. אחרי הכל, אז הבריכות היו קופאות לחלוטין בכל חורף. מה מספק הגנה לבריכות ומדוע המים לא קפואים?
מדוע קרח לא שוקע?
ציפה של קרח מובטחת על ידי העובדה שכאשר הקפאתו צפיפותו הופכת להיות פחותה מזו של המים שמסביב. הוא רוכש סריג גבישי, ולעתים קרובות מועשר בבועות אוויר, המקנות לו מרווח ציפה נוסף. משולי המאגרים נוצר כיסוי, ממהר בהדרגה לעבר המרכז. העובי והכוח הראשוני של הקרח הם קטנים, אך הם יכולים להתגבר במהירות במזג אוויר קר.
עובדה מעניינת: הקרח החזק ביותר עליו תוכלו ללכת בבטחה הוא בעל גוון כחלחל או ירקרק. אם הקרח לבן הוא עמיד למחצה, ואם אפור, לא כדאי לדרוך עליו בכלל. אם אתה זורק חתיכת קרח למים, אז תחילה זה יורד לקרקעית. עם זאת, בעתיד הם יתמוססו מעט, המים סביבו יתעבו והם יצופו.
מדוע רק חלקו העליון של הבריכה קופא?
בתיאוריה, כל גוף מים יכול להקפיא, ופונה לקרח עד לקרקעית. בפועל, אגם קטן בעומקו המרבי של 3 מטרים אינו קופא לקרקעית גם בחורף הרוסי הקשה, שלא לדבר על גופי מים אחרים. זה בדיוק בגלל הקרח, שיכול לספק הגנה משמעותית מפני היפותרמיה. כדי להבין את הדקויות, עליכם לקחת בחשבון כיצד מתרחש תהליך קירור המים.
כאשר מסות המים מגיעות לסימון של +4 מעלות, מתחיל תהליך אינטנסיבי של העברת השכבות במאגר. שכבות קרות מתחילות לעלות, מכיוון שצפיפותן, בהתחשב בפרטי המים, היא הנמוכה ביותר. המונים חמים מצטברים בתחתית המאגר. בשכבות הקרות העליונות מתחיל תהליך היווצרות הקרח, המכסה ומכסה בהדרגה את פני השטח כולו. לאחר מכן, קירור המים נעצר למעשה.
את המים מתחת לקרח כבר לא ניתן לערבב על ידי הרוח, כל השכבות נשארות שלמות - במיוחד במים עומדים או זורמים באטיות. מוליכות תרמית נמוכה של קרח יוצרת מעין כרית המגנה מפני קירור נוסף של המאגר. עם זאת, גם המוליכות התרמית של מים נמוכה.
המוני מים נותרו פשוטו כמשמעיים תחת כדורי קרח עד לתקופה החמה, וכל התושבים התת-ימיים יכולים לחורף ללא שום בעיות. הרגע הקשה היחיד עבורם הוא מחסור בחמצן, מכיוון שקרח מפריד את פני המים מהאוויר ומונע את הרוויה שלו בחומר חיוני זה.זו הסיבה שלעיתים דגים בחורף ממוסמרים לחורים קדוחים או חורים אחרים בקרח - הם פשוט מחניקים.
עובדה מעניינת: בשל תכונותיהם הייחודיות של קרח ומים, אגמים קיימים אפילו באנטארקטיקה. אז אחד מהם, ווסטוק, ממוקם מתחת לשכבת קרח בעובי של 4 ק"מ. כרגע לא ברור אם חיים בה יצורים חיים כלשהם.
מינים מסוימים של בעלי חיים מתרדמים ישירות בקרח האגמים הילידים שלהם - למשל צפרדעים, חידושים, למשל. התכונות הפיזיולוגיות מאפשרות להם להקפיא את הגופים ללא סיכון לחיים, ובהמשך, לאחר הפשרתם באביב, הם יכולים לחיות שוב כמו פעם. נוגדות נגד קפואה טבעיות בתאים מדירות את היווצרותו של גביש קרח חריף בכל אחד מהם במהלך ההקפאה, והגביש הזה הוא ההורס תא חי, מה שמוביל למותו ולאי יכולתו להפשיר בצורתו הקודמת. דו-חיים אינם חוששים מכפור וקפוא בקרח.
לפיכך, קרח שנוצר בקצה העליון של המאגר מגן עליו מפני הקפאה נוספת בגלל המוליכות התרמית הנמוכה שלו. תיאורטית, אפילו אוקיינוסים יכולים להקפיא לקרקעית, אולם הטמפרטורות לכך צריכות להיות נמוכות מאוד. בפועל, רק שלוליות וגופי מים רדודים מאוד קופאים לחלוטין, ובנוסף בריכות ואגמים רדודים יכולים להקפיא לחלוטין במהלך חורפים קשים מאוד. בתנאים רגילים, מים עם אינדיקטור טמפרטורה קטן פלוס מאוחסנים תמיד תחת שכבת קרח.
