Прибрежный лёд Цимлянского водохранилища

Волны, которые запомнил лёд. Краткий миг аномально теплой зимы.

Большинство материалов этого сайта обязано своим появлением путешествиям в теплое время года. Наверное, это время наиболее пригодно для набора впечатлений, да и более комфортно. На мой взгляд, жара лучше чем холод. Зима традиционно является мертвым сезоном. Сугробы, снег, холод, унылый вид равнины.

Однако зима 2010-2011 годов выдалась какой-то аномально теплой и бесснежной даже по меркам Ростовской области. И у меня ко всему прочему выдалось свободное время. В результате в январе я опять оказался на берегах Цимлянского водохранилища. Места были знакомые (смотрите также фотографии этого южного берега в соответствующем разделе), на какие-либо открытия я, разумеется, не рассчитывал. Пастухи со своими стадами были в поле, пользуясь теплом, и с недоверием рассматривали мою Ниву, двигающуюся по грунтовке к рукотворному морю.

Тёплая зима привела к значительной задержке в замерзании водохранилища и Дона. Редкая удача – я застал самое начало ледостава, начало переходного процесса, в результате которого огромный водоем покроется слоем льда. Масса замерзающей воды в водохранилище настолько велика, что локально влияет на погоду и состояние атмосферы над собой. При замерзании воды в лёд мне раньше доводилось видеть над водохранилищем особые облака, цветом отличные от других, которые располагались вокруг водохранилища, над землей. Надо льдом они бывали более темными. Наверное, это связано с выделением в атмосферу скрытой теплоты фазового перехода, которым и является образование льда.

В дни, когда я был на водохранилище, теплая погода с плюсовыми температурами как раз сменялась морозом минус 5 – минус 7 днем. Вдоль линии берега началось образование ледяных кромок. Причудливые и разнообразные формы белого и желтоватого льда изгибались волнами, напоминая иногда какие-то горные массивы в миниатюре. Причем это были не торосы, они, возможно, появятся позднее из-за движения и столкновения ледяных полей. Эти скульптуры, или одна непрерывная природная скульптура, являли собой какую-то проекцию или отображение вечного волнового движения у берега, с коэффициентами преобразований, которые определяются изгибами микрорельефа берега… Тонкие и хрупкие карнизы линий из льда уходили на сотни метров по берегу. Подчиняясь и определяясь направлением волн, прибрежный лёд лежал на воде со своим ритмическим рисунком, правильным чередованием мысов и заливов. Неровности ледяных бугров находились в резком несоответствии с обычной и близкой к идеальной плоскостностью льда, покрывающего водоемы.

От сильного ветра мерзли руки, держащие фотоаппарат, и немели пальцы. Открытое пространство, что же тут поделаешь.

Несмотря на этот ветер, было слышно мелодичное звучание бесчисленных льдинок, бьющихся друг о друга недалеко от берега.

Лёд – вещество необычное и удивительное (как и то химическое соединение, из которого он состоит, то есть вода). Это, как ни странно, тоже равноправные горная порода и минерал, участвующие в строении элементов рельефа. Еще более странно, на первый взгляд, что это очень распространенная горная порода в Солнечной системе, а возможно, и во Вселенной. Некоторые планеты и спутники содержат огромные массы льда. На Земле целый материк, Антарктида, покрыт льдом. Эта масса льда, панцирь, обеспечивает Антарктиде место самого высокого материка, а по объему материка – в случае Антарктиды, каменной ледяной массы, возвышающейся над уровнем океана – она уступает только Евразии. В далеком и не очень геологическом прошлом массы льдов играли огромную роль в природе Земли, Русской равнины и южного региона (смотрите на этом сайте материал о четвертичном периоде).

Лёд разнообразен. Шестигранные снежинки в воздухе и округлые зерна фирна в снежной толще, мелкие бесформенные кристаллы в отложенном метелью снеге и ледяные «бокалы» и «пули» во внутренних горизонтах снежного покрова, ажурные морозные узоры на окнах и массивные клинья льда в холодных горных породах, прозрачный лёд на озерах и молочно-мутный в ледниках, спокойно тающий на поверхности ледниковых языков и взрывающийся при подъеме из глубин ледниковых покровов, хрупкий как стекло в отдельных кусках, но обладающий способностью течь как смола в огромных массивах, дрейфующий по воле волн в полярных морях и активно преобразующий рельеф при движении ледников. Защищающий жизнь под снегом зимой и убивающий при замерзании воды в организмах. Создающий красоту горных ландшафтов и вызывающий бедствия от схода лавин.

В природе возможно существование 10 кристаллических модификаций льда и одной аморфной формы. При существующих на земной поверхности давлениях и температурах встречается единственная разновидность льда, которая называется лёд-I.

С приходом морозов начинается замерзание рек, озер и водохранилищ. Процесс образования льда имеет свои особенности для разных условий. Поступающий в холодное время года холодный воздух соприкасается со сравнительно теплой водой рек и озер, которая постепенно охлаждается. Охлаждение воды происходит начиная с верхних слоев.

Если скорость течения воды в реке превосходит 0,3 м/с или в водоеме происходит волнение силой в два балла и более, то водные массы интенсивно перемешиваются и переохлаждение захватывает их целиком. В этом случае лёд образуется не только у поверхности, но и на разных глубинах вплоть до дна.

На медленно текущих реках и непроточных водоемах (очевидно, случай водохранилища сюда вполне подходит) при безветренной погоде охлаждается верхний слой воды. Плотная холодная вода благодаря конвекции опускается вниз, а на ее место приходят более теплые воды снизу, чтобы получить новые порции холода. Так происходит до тех пор, пока вся вода не охладится до температуры +4 С, при которой вода имеет наибольшую плотность.

Тонкий приповерхностные слой воды переохлаждается на несколько сотых долей градуса ниже нуля, и водный лед начинает формироваться с поверхности. Тепловой поток направлен строго вертикально, наилучшие условия для роста получают кристаллы с вертикальными осями.

Понятно, что лёд не образуется над всей поверхностью водохранилища одновременно. Лёд, как мы видим, начинает формироваться от берега. Поверхностный слой грунта берега охлаждается быстрее, чем толща воды, которая вынуждена сначала перемешаться и охладиться вся. Попавшие на холодный берег при волнении брызги, капли, вода волн замерзают. Образуются иногда причудливые формы, которые и можно было увидеть в эти дни по берегам Цимлянского водохранилища…

Скоро ледяной слой, пусть и не такой мощный, как где-нибудь в Арктике, закроет поверхность водохранилища. А потом, весной, лёд растает, и вода по Дону побежит в океан. Еще один цикл замкнется, будучи в то же время частью еще каких-то природных временных или пространственных колец или спиралей. Треть всего баланса внешнего теплооборота Земли расходуется на фазовые превращения льда. Часть этого процесса и удалось мне увидеть.

Использованная литература:

Котляков В.М. Мир снега и льда. М. 1994.

Степной Следопыт

2011 г.