คำจำกัดความทางวิทยาศาสตร์ของน้ำแข็งทะเลบาง ๆ ระยะของปรากฏการณ์น้ำแข็ง
ประมาณ -1.8 °C
การประเมินปริมาณ (ความหนาแน่น) ของน้ำแข็งในทะเลจะให้เป็นคะแนน - ตั้งแต่ 0 (น้ำใส) ถึง 10 (น้ำแข็งแข็ง)
คุณสมบัติ
คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของน้ำแข็งในทะเลคือความพรุนและความเค็ม ซึ่งเป็นตัวกำหนดความหนาแน่น (ตั้งแต่ 0.85 ถึง 0.94 กรัม/ซม.) เนื่องจากน้ำแข็งมีความหนาแน่นต่ำ น้ำแข็งจึงลอยขึ้นมาเหนือผิวน้ำประมาณ 1/7 - 1/10 ของความหนา น้ำแข็งทะเลเริ่มละลายที่อุณหภูมิสูงกว่า -2.3°C เมื่อเทียบกับน้ำจืด การแตกเป็นชิ้นๆ ยากกว่าและยืดหยุ่นมากกว่า
ความเค็ม
ความหนาแน่น
น้ำแข็งทะเลเป็นร่างกายที่ซับซ้อนซึ่งประกอบด้วยผลึกน้ำแข็งสด น้ำเกลือ ฟองอากาศ และสิ่งสกปรกต่างๆ อัตราส่วนของส่วนประกอบต่างๆ ขึ้นอยู่กับสภาวะของการก่อตัวของน้ำแข็งและกระบวนการน้ำแข็งที่ตามมา และส่งผลต่อความหนาแน่นเฉลี่ยของน้ำแข็ง ดังนั้นการมีฟองอากาศ ( ความพรุน) ช่วยลดความหนาแน่นของน้ำแข็งได้อย่างมาก ความเค็มของน้ำแข็งมีผลกระทบต่อความหนาแน่นน้อยกว่าความพรุน ด้วยความเค็มของน้ำแข็ง 2 ppm และความพรุนเป็นศูนย์ ความหนาแน่นของน้ำแข็งคือ 922 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร และด้วยความพรุน 6 เปอร์เซ็นต์จะลดลงเหลือ 867 ในเวลาเดียวกัน เมื่อความพรุนเป็นศูนย์ ความเค็มจะเพิ่มขึ้นจาก 2 เป็น 6 ppm ส่งผลให้ความหนาแน่นของน้ำแข็งเพิ่มขึ้นจาก 922 เป็น 928 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตรเท่านั้น
คุณสมบัติทางอุณหฟิสิกส์
สีของน้ำแข็งทะเลในเทือกเขาขนาดใหญ่แตกต่างกันไปจากสีขาวเป็นสีน้ำตาล
น้ำแข็งสีขาวเกิดจากหิมะและมีฟองอากาศหรือเซลล์น้ำเกลือจำนวนมาก
น้ำแข็งทะเลอายุน้อยที่มีโครงสร้างเป็นเม็ดเล็กซึ่งมีอากาศและน้ำเกลือจำนวนมากมักมี สีเขียวสี.
น้ำแข็งฮัมม็อกกี้ที่กินเวลาหลายปีซึ่งสิ่งสกปรกถูกบีบออกมาและน้ำแข็งอายุน้อยซึ่งแข็งตัวภายใต้สภาวะที่สงบมักมี สีฟ้าอ่อนหรือสีน้ำเงินสี. น้ำแข็งธารน้ำแข็งและภูเขาน้ำแข็งก็เป็นสีฟ้าเช่นกัน โครงสร้างคล้ายเข็มของคริสตัลมองเห็นได้ชัดเจนในน้ำแข็งสีฟ้า
สีน้ำตาลหรือน้ำแข็งสีเหลืองมีต้นกำเนิดจากแม่น้ำหรือชายฝั่ง โดยมีส่วนผสมของดินเหนียวหรือกรดฮิวมิก
น้ำแข็งชนิดเริ่มแรก (น้ำแข็งมันหมู, โคลน) มี เทาเข้มสีบางครั้งก็มีโทนสีเข้ม เมื่อความหนาของน้ำแข็งเพิ่มขึ้น สีของน้ำแข็งก็จะจางลงและค่อยๆ เปลี่ยนเป็นสีขาว เมื่อละลาย น้ำแข็งชิ้นบางๆ จะกลายเป็นสีเทาอีกครั้ง
หากน้ำแข็งมีแร่ธาตุหรือสารอินทรีย์เจือปนจำนวนมาก (แพลงก์ตอน สารแขวนลอยเอโอเลียน แบคทีเรีย) สีของมันอาจเปลี่ยนไปเป็น แดง, ชมพู, เหลือง, จนถึง สีดำ.
เนื่องจากคุณสมบัติของน้ำแข็งในการกักเก็บรังสีคลื่นยาวจึงสามารถสร้างปรากฏการณ์เรือนกระจกซึ่งนำไปสู่ความร้อนของน้ำที่อยู่ด้านล่าง
คุณสมบัติทางกล
คุณสมบัติทางกลของน้ำแข็งหมายถึงความสามารถในการต้านทานการเสียรูป
ประเภททั่วไปของการเปลี่ยนรูปน้ำแข็ง: ความตึง แรงอัด แรงเฉือน การดัดงอ การเปลี่ยนรูปน้ำแข็งมีสามขั้นตอน: ระยะยืดหยุ่น ระยะยืดหยุ่นพลาสติก และระยะการทำลาย การคำนึงถึงคุณสมบัติทางกลของน้ำแข็งเป็นสิ่งสำคัญในการกำหนดเส้นทางที่เหมาะสมที่สุดของเรือตัดน้ำแข็ง เช่นเดียวกับเมื่อวางสินค้าบนแผ่นน้ำแข็ง สถานีขั้วโลก และเมื่อคำนวณความแข็งแกร่งของตัวเรือ
เงื่อนไขการศึกษา
เมื่อน้ำแข็งในทะเลก่อตัว น้ำเกลือหยดเล็กๆ จะปรากฏขึ้นระหว่างผลึกน้ำแข็งสดทั้งหมด ซึ่งค่อยๆ ไหลลงมา จุดเยือกแข็งและอุณหภูมิของน้ำทะเลที่มีความหนาแน่นมากที่สุดขึ้นอยู่กับความเค็ม น้ำทะเลที่มีความเค็มต่ำกว่า 24.695 ppm (หรือที่เรียกว่าน้ำกร่อย) เมื่อเย็นลง จะมีความหนาแน่นสูงสุดในขั้นแรกเหมือนกับน้ำจืด และเมื่อเย็นลงอีกและไม่คนก็จะถึงจุดเยือกแข็งอย่างรวดเร็ว หากความเค็มของน้ำสูงกว่า 24.695 ppm (น้ำเค็ม) น้ำจะเย็นลงถึงจุดเยือกแข็งโดยมีความหนาแน่นเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องโดยมีการผสมอย่างต่อเนื่อง (การแลกเปลี่ยนระหว่างชั้นน้ำเย็นบนและชั้นอุ่นด้านล่าง) ซึ่งไม่สร้างเงื่อนไขสำหรับ การระบายความร้อนและการแช่แข็งอย่างรวดเร็วของน้ำ กล่าวคือ เมื่อภายใต้สภาพอากาศเดียวกัน น้ำในมหาสมุทรที่มีรสเค็มจะแข็งตัวช้ากว่าน้ำกร่อย
การจำแนกประเภท
น้ำแข็งทะเลในแบบของตัวเอง ที่ตั้งและความคล่องตัวแบ่งออกเป็นสามประเภท:
- น้ำแข็งลอย (ดริฟท์)
โดยขั้นตอนของการพัฒนาน้ำแข็งน้ำแข็งเริ่มแรกมีหลายประเภทที่เรียกว่า (ตามลำดับเวลาของการก่อตัว):
- ภายในน้ำ (รวมถึงก้นหรือสมอ) ที่เกิดขึ้นที่ระดับความลึกและวัตถุที่อยู่ในน้ำภายใต้เงื่อนไขของการผสมน้ำปั่นป่วน
น้ำแข็งประเภทเพิ่มเติมในช่วงเวลาของการก่อตัว - นิลาส ไอซ์:
- นิลาสก่อตัวบนพื้นผิวทะเลอันเงียบสงบจากไขมันและหิมะ (นิลาสสีเข้มหนาสูงสุด 5 ซม. นิลาสสีอ่อนหนาสูงสุด 10 ซม.) - เปลือกน้ำแข็งยืดหยุ่นบาง ๆ ที่โค้งงอบนน้ำหรือบวมได้ง่ายและก่อตัวเป็นชั้นหยักเมื่อถูกบีบอัด
- ขวดที่เกิดขึ้นในน้ำกลั่นน้ำทะเลในทะเลสงบ (ส่วนใหญ่อยู่ในอ่าวใกล้ปากแม่น้ำ) - เปลือกน้ำแข็งมันวาวเปราะบางที่แตกง่ายภายใต้อิทธิพลของคลื่นและลม
- น้ำแข็งแพนเค้กเกิดขึ้นระหว่างคลื่นอ่อน ๆ จากไขมันน้ำแข็ง หิมะ หรือโคลน หรือเป็นผลมาจากการแตกอันเป็นผลมาจากคลื่นของขวด นิลาส หรือที่เรียกว่าน้ำแข็งเล็ก เป็นแผ่นน้ำแข็งทรงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 30 ซม. ถึง 3 ม. และหนา 10-15 ซม. โดยมีขอบที่ยกขึ้นเนื่องจากการเสียดสีและการกระแทกของน้ำแข็ง
ขั้นตอนต่อไปของการพัฒนาการก่อตัวของน้ำแข็งคือ ไอซ์หนุ่มซึ่งแบ่งออกเป็นน้ำแข็งสีเทา (หนา 10-15 ซม.) และน้ำแข็งสีเทาขาว (หนา 15-30 ซม.)
น้ำแข็งทะเลที่พัฒนามาจากน้ำแข็งอายุน้อยและมีอายุไม่เกินหนึ่งฤดูหนาวเรียกว่า น้ำแข็งปีแรก- น้ำแข็งปีแรกนี้สามารถ:
- น้ำแข็งปีแรกบาง - น้ำแข็งสีขาวหนา 30-70 ซม.
- ความหนาเฉลี่ย - 70-120 ซม.
- น้ำแข็งปีแรกหนา - หนามากกว่า 120 ซม.
หากน้ำแข็งในทะเลถูกละลายเป็นเวลาอย่างน้อยหนึ่งปี จะจัดเป็น น้ำแข็งเก่า- น้ำแข็งเก่าแบ่งออกเป็น:
- น้ำแข็งในปีแรกที่เหลือ - น้ำแข็งที่ไม่ละลายในฤดูร้อนและอยู่ในขั้นเยือกแข็งอีกครั้ง
- อายุสองปี - กินเวลานานกว่าหนึ่งปี (ความหนาถึง 2 เมตร)
- น้ำแข็งอายุหลายปีหนา 3 ม. ขึ้นไปซึ่งคงอยู่จากการละลายเป็นเวลาอย่างน้อยสองปี พื้นผิวของน้ำแข็งดังกล่าวถูกปกคลุมไปด้วยสิ่งผิดปกติมากมายและเนินดินที่เกิดจากการละลายซ้ำแล้วซ้ำเล่า พื้นผิวด้านล่างของน้ำแข็งยืนต้นยังมีรูปร่างไม่เรียบและหลากหลายมาก
ความหนาของน้ำแข็งหลายปีค่ะ
ประมาณ -1.8 °C
การประเมินปริมาณ (ความหนาแน่น) ของน้ำแข็งในทะเลจะให้เป็นคะแนน - ตั้งแต่ 0 (น้ำใส) ถึง 10 (น้ำแข็งแข็ง)
คุณสมบัติ
คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของน้ำแข็งในทะเลคือความพรุนและความเค็ม ซึ่งเป็นตัวกำหนดความหนาแน่น (ตั้งแต่ 0.85 ถึง 0.94 กรัม/ซม.) เนื่องจากน้ำแข็งมีความหนาแน่นต่ำ น้ำแข็งจึงลอยขึ้นมาเหนือผิวน้ำประมาณ 1/7 - 1/10 ของความหนา น้ำแข็งทะเลเริ่มละลายที่อุณหภูมิสูงกว่า -2.3°C เมื่อเทียบกับน้ำจืด การแตกเป็นชิ้นๆ ยากกว่าและยืดหยุ่นมากกว่า
ความเค็ม
ความหนาแน่น
น้ำแข็งทะเลเป็นร่างกายที่ซับซ้อนซึ่งประกอบด้วยผลึกน้ำแข็งสด น้ำเกลือ ฟองอากาศ และสิ่งสกปรกต่างๆ อัตราส่วนของส่วนประกอบต่างๆ ขึ้นอยู่กับสภาวะของการก่อตัวของน้ำแข็งและกระบวนการน้ำแข็งที่ตามมา และส่งผลต่อความหนาแน่นเฉลี่ยของน้ำแข็ง ดังนั้นการมีฟองอากาศ ( ความพรุน) ช่วยลดความหนาแน่นของน้ำแข็งได้อย่างมาก ความเค็มของน้ำแข็งมีผลกระทบต่อความหนาแน่นน้อยกว่าความพรุน ด้วยความเค็มของน้ำแข็ง 2 ppm และความพรุนเป็นศูนย์ ความหนาแน่นของน้ำแข็งคือ 922 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร และด้วยความพรุน 6 เปอร์เซ็นต์จะลดลงเหลือ 867 ในเวลาเดียวกัน เมื่อความพรุนเป็นศูนย์ ความเค็มจะเพิ่มขึ้นจาก 2 เป็น 6 ppm ส่งผลให้ความหนาแน่นของน้ำแข็งเพิ่มขึ้นจาก 922 เป็น 928 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตรเท่านั้น
นิลาส (เบื้องหน้า) ในแถบอาร์กติก
คุณสมบัติทางอุณหฟิสิกส์
สีของน้ำแข็งทะเลในเทือกเขาขนาดใหญ่แตกต่างกันไปจากสีขาวเป็นสีน้ำตาล
น้ำแข็งสีขาวเกิดจากหิมะและมีฟองอากาศหรือเซลล์น้ำเกลือจำนวนมาก
น้ำแข็งทะเลอายุน้อยที่มีโครงสร้างเป็นเม็ดเล็กซึ่งมีอากาศและน้ำเกลือจำนวนมากมักมี สีเขียวสี.
น้ำแข็งฮัมม็อกกี้ที่กินเวลาหลายปีซึ่งสิ่งสกปรกถูกบีบออกมาและน้ำแข็งอายุน้อยซึ่งแข็งตัวภายใต้สภาวะที่สงบมักมี สีฟ้าอ่อนหรือสีน้ำเงินสี. น้ำแข็งธารน้ำแข็งและภูเขาน้ำแข็งก็เป็นสีฟ้าเช่นกัน โครงสร้างคล้ายเข็มของคริสตัลมองเห็นได้ชัดเจนในน้ำแข็งสีฟ้า
สีน้ำตาลหรือน้ำแข็งสีเหลืองมีต้นกำเนิดจากแม่น้ำหรือชายฝั่ง โดยมีส่วนผสมของดินเหนียวหรือกรดฮิวมิก
น้ำแข็งชนิดเริ่มแรก (น้ำแข็งมันหมู, โคลน) มี เทาเข้มสีบางครั้งก็มีโทนสีเข้ม เมื่อความหนาของน้ำแข็งเพิ่มขึ้น สีของน้ำแข็งก็จะจางลงและค่อยๆ เปลี่ยนเป็นสีขาว เมื่อละลาย น้ำแข็งชิ้นบางๆ จะกลายเป็นสีเทาอีกครั้ง
หากน้ำแข็งมีแร่ธาตุหรือสารอินทรีย์เจือปนจำนวนมาก (แพลงก์ตอน สารแขวนลอยเอโอเลียน แบคทีเรีย) สีของมันอาจเปลี่ยนไปเป็น แดง, ชมพู, เหลือง, จนถึง สีดำ.
เนื่องจากคุณสมบัติของน้ำแข็งในการกักเก็บรังสีคลื่นยาวจึงสามารถสร้างปรากฏการณ์เรือนกระจกซึ่งนำไปสู่ความร้อนของน้ำที่อยู่ด้านล่าง
คุณสมบัติทางกล
คุณสมบัติทางกลของน้ำแข็งหมายถึงความสามารถในการต้านทานการเสียรูป
ประเภททั่วไปของการเปลี่ยนรูปน้ำแข็ง: ความตึง แรงอัด แรงเฉือน การดัดงอ การเปลี่ยนรูปน้ำแข็งมีสามขั้นตอน: ระยะยืดหยุ่น ระยะยืดหยุ่นพลาสติก และระยะการทำลาย การคำนึงถึงคุณสมบัติทางกลของน้ำแข็งเป็นสิ่งสำคัญในการกำหนดเส้นทางที่เหมาะสมที่สุดของเรือตัดน้ำแข็ง เช่นเดียวกับเมื่อวางสินค้าบนแผ่นน้ำแข็ง สถานีขั้วโลก และเมื่อคำนวณความแข็งแกร่งของตัวเรือ
เงื่อนไขการศึกษา
เมื่อน้ำแข็งในทะเลก่อตัว น้ำเกลือหยดเล็กๆ จะปรากฏขึ้นระหว่างผลึกน้ำแข็งสดทั้งหมด ซึ่งค่อยๆ ไหลลงมา จุดเยือกแข็งและอุณหภูมิของน้ำทะเลที่มีความหนาแน่นมากที่สุดขึ้นอยู่กับความเค็ม น้ำทะเลที่มีความเค็มต่ำกว่า 24.695 ppm (เรียกว่าน้ำกร่อย) เมื่อเย็นลง จะมีความหนาแน่นสูงสุดในขั้นแรกเหมือนกับน้ำจืด และเมื่อเย็นลงอีกและไม่คนก็จะถึงจุดเยือกแข็งอย่างรวดเร็ว หากความเค็มของน้ำสูงกว่า 24.695 ppm (น้ำเค็ม) น้ำจะเย็นลงถึงจุดเยือกแข็งโดยมีความหนาแน่นเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องโดยมีการผสมอย่างต่อเนื่อง (การแลกเปลี่ยนระหว่างชั้นน้ำเย็นบนและชั้นอุ่นด้านล่าง) ซึ่งไม่สร้างเงื่อนไขสำหรับ การระบายความร้อนและการแช่แข็งอย่างรวดเร็วของน้ำ กล่าวคือ เมื่อภายใต้สภาพอากาศเดียวกัน น้ำในมหาสมุทรที่มีรสเค็มจะแข็งตัวช้ากว่าน้ำกร่อย
การจำแนกประเภท
น้ำแข็งทะเลในแบบของตัวเอง ที่ตั้งและความคล่องตัวแบ่งออกเป็นสามประเภท:
- น้ำแข็งลอย (ดริฟท์)
การคาดการณ์การเปลี่ยนแปลงความหนาของน้ำแข็งภายในปี 2593
โดยขั้นตอนของการพัฒนาน้ำแข็งน้ำแข็งเริ่มแรกมีหลายประเภทที่เรียกว่า (ตามลำดับเวลาของการก่อตัว):
- ภายในน้ำ (รวมถึงก้นหรือสมอ) ที่เกิดขึ้นที่ระดับความลึกและวัตถุที่อยู่ในน้ำภายใต้เงื่อนไขของการผสมน้ำปั่นป่วน
น้ำแข็งประเภทเพิ่มเติมในช่วงเวลาของการก่อตัว - นิลาส ไอซ์:
- นิลาสก่อตัวบนพื้นผิวทะเลอันเงียบสงบจากไขมันและหิมะ (นิลาสสีเข้มหนาสูงสุด 5 ซม. นิลาสสีอ่อนหนาสูงสุด 10 ซม.) - เปลือกน้ำแข็งยืดหยุ่นบาง ๆ ที่โค้งงอบนน้ำหรือบวมได้ง่ายและก่อตัวเป็นชั้นหยักเมื่อถูกบีบอัด
- ขวดที่เกิดขึ้นในน้ำกลั่นน้ำทะเลในทะเลสงบ (ส่วนใหญ่อยู่ในอ่าวใกล้ปากแม่น้ำ) - เปลือกน้ำแข็งมันวาวเปราะบางที่แตกง่ายภายใต้อิทธิพลของคลื่นและลม
- น้ำแข็งแพนเค้กเกิดขึ้นระหว่างคลื่นอ่อน ๆ จากไขมันน้ำแข็ง หิมะ หรือโคลน หรือเป็นผลมาจากการแตกอันเป็นผลมาจากคลื่นของขวด นิลาส หรือที่เรียกว่าน้ำแข็งเล็ก เป็นแผ่นน้ำแข็งทรงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 30 ซม. ถึง 3 ม. และหนา 10-15 ซม. โดยมีขอบที่ยกขึ้นเนื่องจากการเสียดสีและการกระแทกของน้ำแข็ง
ขั้นตอนต่อไปของการพัฒนาการก่อตัวของน้ำแข็งคือ ไอซ์หนุ่มซึ่งแบ่งออกเป็นน้ำแข็งสีเทา (หนา 10-15 ซม.) และน้ำแข็งสีเทาขาว (หนา 15-30 ซม.)
น้ำแข็งทะเลที่พัฒนามาจากน้ำแข็งอายุน้อยและมีอายุไม่เกินหนึ่งฤดูหนาวเรียกว่า น้ำแข็งปีแรก- น้ำแข็งปีแรกนี้สามารถ:
- น้ำแข็งปีแรกบาง - น้ำแข็งสีขาวหนา 30-70 ซม.
- ความหนาเฉลี่ย - 70-120 ซม.
- น้ำแข็งปีแรกหนา - หนามากกว่า 120 ซม.
หากน้ำแข็งในทะเลถูกละลายเป็นเวลาอย่างน้อยหนึ่งปี จะจัดเป็น น้ำแข็งเก่า- น้ำแข็งเก่าแบ่งออกเป็น:
- น้ำแข็งในปีแรกที่เหลือ - น้ำแข็งที่ไม่ละลายในฤดูร้อนและอยู่ในขั้นเยือกแข็งอีกครั้ง
- อายุสองปี - กินเวลานานกว่าหนึ่งปี (ความหนาถึง 2 เมตร)
- น้ำแข็งอายุหลายปีหนา 3 ม. ขึ้นไปซึ่งคงอยู่จากการละลายเป็นเวลาอย่างน้อยสองปี พื้นผิวของน้ำแข็งดังกล่าวถูกปกคลุมไปด้วยสิ่งผิดปกติมากมายและเนินดินที่เกิดจากการละลายซ้ำแล้วซ้ำเล่า พื้นผิวด้านล่างของน้ำแข็งยืนต้นยังมีรูปร่างไม่เรียบและหลากหลายมาก
การวิจัยน้ำแข็งทะเลที่ขั้วโลกเหนือ
ความหนาของน้ำแข็งยืนต้นในมหาสมุทรอาร์กติกสูงถึง 4 เมตรในบางพื้นที่
น่านน้ำแอนตาร์กติกส่วนใหญ่ประกอบด้วยน้ำแข็งในปีแรกหนาไม่เกิน 1.5 เมตร ซึ่งจะหายไปในฤดูร้อน
เมื่อพื้นผิวน้ำทะเลเย็นลงถึงจุดเยือกแข็ง จะมีดิสก์หรือแผ่นน้ำแข็งบริสุทธิ์จำนวนมากที่เรียกว่าโคลนปรากฏขึ้นที่ชั้นบนของน้ำ (หนาไม่กี่เซนติเมตร) . ความหนาของแผ่นน้ำแข็งเหล่านี้มีขนาดเล็กมาก โดยมีขนาดเฉลี่ยประมาณ 2.5 ซม. * 0.5 มม.และรูปร่างสามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างมาก - ตั้งแต่สี่เหลี่ยมจัตุรัส (หรือเกือบสี่เหลี่ยมจัตุรัส) ไปจนถึงรูปทรงหกเหลี่ยม แกนแสงของแผ่นดังกล่าวจะตั้งฉากกับระนาบของพื้นผิวเสมอ ผลึกน้ำแข็งที่เป็นธาตุเหล่านี้ลอยอยู่บนผิวน้ำ ก่อตัวเป็นสิ่งที่เรียกว่าจาระบีน้ำแข็ง ซึ่งทำให้พื้นผิวทะเลมีลักษณะค่อนข้างมัน ในน้ำนิ่ง แผ่นเปลือกโลกจะลอยอยู่ในแนวนอนและอยู่ กับ- แกนมีทิศทางในแนวตั้ง ลมและคลื่นทำให้แผ่นเปลือกโลกชนกัน พลิกกลับ และเข้าตำแหน่งที่แตกต่างกัน ค่อยๆ กลายเป็นน้ำแข็ง พวกมันก่อตัวเป็นน้ำแข็งปกคลุมถาวร ซึ่งแต่ละผลึกจะถูกสุ่มวางตัว ในระยะแรกของการก่อตัว น้ำแข็งอายุน้อยมีความยืดหยุ่นอย่างน่าประหลาดใจ ภายใต้อิทธิพลของคลื่นที่มาจากทะเลเปิดหรือเกิดจากเรือที่กำลังเคลื่อนที่ มันจะโค้งงอโดยไม่แตกหัก และความกว้างของการสั่นสะเทือนของพื้นผิวน้ำแข็งสามารถเข้าถึงได้หลายเซนติเมตร
ต่อจากนั้นหากอุณหภูมิไม่เพิ่มขึ้น แต่ละแผ่นจะมีบทบาทเป็นผลึกเมล็ด กลไกของกระบวนการนี้ยังไม่ได้รับการศึกษาอย่างครบถ้วน ดังที่เห็นได้จากรูป 4 น้ำแข็งประกอบด้วยผลึกเดี่ยวๆ ซึ่งแต่ละผลึกมีคุณสมบัติเฉพาะตัวของตัวเอง เช่น ระดับการส่งผ่านของแสงโพลาไรซ์ (เหมือนกันสำหรับคริสตัลที่ให้มาทั้งหมด “แต่แตกต่างจากคริสตัลอื่นๆ) ในบางกรณี เซลล์โครงสร้างของน้ำแข็งเรียกว่าเกรนแทนที่จะเป็นผลึกที่แยกจากกัน เนื่องจากมีความชัดเจนว่ามีโครงสร้างย่อยที่ซับซ้อนและประกอบด้วยแผ่นเปลือกโลกหลายแผ่นขนานกัน ความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างพื้นฐานนี้กับตะกอนหลักที่กล่าวถึงข้างต้นค่อนข้างชัดเจน ไม่ต้องสงสัยเลยว่าเมล็ดข้าวบางส่วนถูกสร้างขึ้นจากแผ่นตะกอนแช่แข็ง ซึ่งจากนั้นจะถูกเก็บรักษาไว้เป็นชั้นคริสตัลที่แยกจากกัน อย่างไรก็ตาม เห็นได้ชัดว่ามีกระบวนการอื่น เนื่องจากในบางกรณีคริสตัลเริ่มเติบโตบนพื้นผิวด้านล่างของแผ่นน้ำแข็งที่ค่อนข้างหนา และพวกมันก็มีโครงสร้างคล้ายแผ่นด้วย ไม่ว่ากลไกของการก่อตัวของผลึกจะเป็นอย่างไร ทั้งหมดทั้งในทะเลน้ำแข็งและน้ำจืด ประกอบด้วยแผ่นเปลือกโลกจำนวนมาก ซึ่งขนานกันทุกประการ แกนแสงของคริสตัลตั้งฉากกับแผ่นเหล่านี้
ผลลัพธ์ที่น่าสนใจได้จากการศึกษาการกระจายตัวของผลึกตามการวางแนวของแกนแสง ขึ้นอยู่กับความลึกของการเกิดผลึกในความหนาของน้ำแข็ง การวางแนวสามารถอธิบายได้ด้วยสองมุม - ขั้วซึ่งเป็นมุมระหว่าง แกน Cทั้งแนวตั้งและแนวนอนเช่น มุมที่วัดจากทิศทางใดทิศทางหนึ่ง เช่น จากเส้นเหนือ-ใต้ ขนาดของมุมอะซิมัททัลมักจะไม่เป็นไปตามกฎใดๆ ข้อยกเว้นที่หาได้ยากสำหรับกฎนี้อาจเกิดจากปรากฏการณ์น้ำขึ้นน้ำลงที่ผิดปกติ มุมเชิงขั้วแสดงรูปแบบบางอย่าง ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น การวางแนวของผลึกใกล้กับพื้นผิวน้ำแข็งค่อนข้างแปรผัน เนื่องจากขึ้นอยู่กับอิทธิพลของลมระหว่างการก่อตัวของน้ำแข็ง แต่เมื่อคุณลึกเข้าไปในน้ำแข็ง มุมขั้วโลกจะเพิ่มขึ้น และที่ความลึกประมาณ 20 ซมแกนแสงของคริสตัลเกือบทั้งหมดจะวางในแนวนอน การศึกษาในห้องปฏิบัติการเกี่ยวกับการแช่แข็งของน้ำกลั่น (Perey และ Pounder, 1958) โดยมีเงื่อนไขว่าต้องทำให้เย็นลงจากทิศทางเดียวและน้ำอยู่ในสภาวะสงบ ให้ผลลัพธ์ดังแสดงในตาราง ส่วนแนวนอนถูกนำมาจากพื้นผิวน้ำแข็งและจากความลึก 5 และ 13 ซม.ตรวจสอบแต่ละส่วนโดยใช้โพลาริสโคปสากล ในเวลาเดียวกัน อัตราส่วนของพื้นที่ (เป็นเปอร์เซ็นต์) ที่ถูกครอบครองโดยคริสตัลซึ่งมีการกำหนดทิศทางของแกนแสงที่เท่ากัน - ภายในช่วง 10 องศา
การวางแนวของผลึกในแผ่นน้ำแข็ง (Pounder, 1967)
สถานการณ์ที่คล้ายกันนี้พบได้ในน้ำแข็งทะเลธรรมชาติที่มีอายุถึง "อายุ" ที่แน่นอน ข้อยกเว้นเกิดขึ้นในกรณีที่ในระหว่างการเติบโตของน้ำแข็งปกคลุม มีการเคลื่อนไหวเกิดขึ้นจนทำให้เกิดการอัดตัวและการแตกหักของน้ำแข็ง ดังนั้นน้ำแข็งทะเลจำนวนมากที่มีอยู่เป็นเวลาหนึ่งปีหรือมากกว่านั้นจึงประกอบด้วยคริสตัล ซึ่งแกนแสงของแกนนั้นถูกชี้ไปในแนวนอนและวางตัวอย่างโกลาหลในราบ ความยาว (ความสูงแนวตั้ง) ของผลึกดังกล่าวถึง 1 มและอื่น ๆ โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ 1 ถึง 5 ซม.สาเหตุของความโดดเด่นของผลึกที่มีแกนแสงแนวนอนในน้ำแข็งช่วยให้เข้าใจรูปที่ 4. เนื่องจากผลึกน้ำแข็งมีแกนสมมาตรหลักแกนเดียว จึงสามารถเติบโตได้ในสองทิศทางหลัก โมเลกุลน้ำแข็งเกาะติดกับตาข่ายคริสตัลในระนาบ (ของคริสตัล) ในแนวตั้งฉากกับ แกน Cและเรียกว่าระนาบฐาน , หรือไปในทิศทางของแกน c ซึ่งจะส่งผลให้พื้นที่ของระนาบฐานเพิ่มขึ้น ตามกฎของอุณหพลศาสตร์ เราสามารถสรุปได้ว่าการเติบโตของผลึกประเภทแรกควรมีความเข้มข้นมากกว่าประเภทที่สอง ซึ่งได้รับการยืนยันจากการทดลอง
ข้าว. 5 ความเด่นของการเติบโตของคริสตัลด้วยแกนแสงเอียง ทำให้เกิดการค่อยๆ หายไปของคริสตัลที่มีแนวตั้ง กับ-แกน. (พาวน์เดอร์, 2510)
อินเตอร์เฟซน้ำแข็ง -น้ำ
การศึกษาใต้พื้นผิวของน้ำแข็งในทะเลที่กำลังเติบโตช่วยให้เข้าใจว่าน้ำกลายเป็นน้ำแข็งได้อย่างไร ส่วนล่าง 1-2 ซม ชั้นน้ำแข็งประกอบด้วยแผ่นน้ำแข็งบริสุทธิ์ (สด) โดยมีชั้นน้ำเกลืออยู่ระหว่างแผ่นเหล่านั้น แผ่นที่ประกอบเป็นส่วนหนึ่งของคริสตัลที่แยกจากกันจะขนานกันและมักจะอยู่ในแนวตั้ง นี่คือชั้นโครงกระดูก (หรือเฟรม) ที่เรียกว่า ความแข็งแรงทางกลของชั้นนี้มักจะต่ำมาก เมื่อแช่แข็งมากขึ้น แผ่นเปลือกโลกจะหนาขึ้นบ้าง สะพานน้ำแข็งจะปรากฏขึ้นระหว่างแผ่นเหล่านั้น และน้ำแข็งแข็งจะค่อยๆ ก่อตัวขึ้น โดยมีน้ำเกลือบรรจุอยู่ในรูปของหยดหรือเซลล์ระหว่างแผ่นเปลือกโลก การลดลงของอุณหภูมิน้ำแข็งทำให้ขนาดของเซลล์ที่เต็มไปด้วยน้ำเกลือลดลงซึ่งอยู่ในรูปแบบของทรงกระบอกแนวตั้งยาวที่มีขนาดเกือบเท่ากล้องจุลทรรศน์ในหน้าตัด เซลล์ดังกล่าวสามารถพบได้ในรูปที่. 4 เป็นรูปจุดสีดำเรียงเป็นแถวเรียงตามเส้นระหว่างแผ่นเปลือกโลก เซลล์น้ำเกลือจำนวนหนึ่งยังปรากฏอยู่ที่รอยต่อระหว่างผลึก แต่ส่วนใหญ่ของน้ำเกลือจะบรรจุอยู่ในเมล็ดแต่ละเมล็ด ในรูป ตารางที่ 5 แสดงผลการศึกษาทางสถิติเกี่ยวกับความหนาของแผ่นเปลือกโลกในตัวอย่างน้ำแข็งทะเลประจำปี จะเห็นได้ว่าแผ่นมีความหนาสม่ำเสมอโดยเฉลี่ยอยู่ในช่วง 0.5-0.6 มม.เส้นผ่านศูนย์กลางของรังที่มีน้ำเกลือมักจะประมาณ 0.05 มม.
ข้าว. 6
ยังไม่มีข้อมูลที่เพียงพอเกี่ยวกับความยาวของรังดังกล่าว เป็นที่รู้กันเพียงว่ามันผันผวนภายในขอบเขตที่กว้างกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางมาก ประมาณว่าความยาวของรังประมาณ 3 ซม.
ดังนั้น เราจะเห็นว่าในกรณีส่วนใหญ่ น้ำแข็งในทะเลประกอบด้วยผลึกขนาดมหึมาที่มีโครงสร้างภายในที่ซับซ้อน ประกอบด้วยแผ่นน้ำแข็งบริสุทธิ์และเซลล์จำนวนมากที่มีน้ำเกลือ นอกจากนี้ น้ำแข็งมักจะมีฟองอากาศทรงกลมเล็กๆ จำนวนมากที่เกิดจากอากาศที่ละลายในน้ำ ซึ่งปล่อยออกมาในระหว่างกระบวนการแช่แข็ง สัดส่วนของปริมาตรน้ำแข็งในทะเลที่ถูกครอบครองโดยน้ำเกลือเหลวเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญอย่างยิ่งที่เรียกว่าปริมาณน้ำเกลือ โวลต์ (รูปที่ 6) สามารถคำนวณได้โดยการทราบความเค็ม อุณหภูมิ และความหนาแน่นของน้ำแข็งในทะเล จากความรู้เกี่ยวกับความสัมพันธ์เฟสของสารละลายเกลือที่มีอยู่ในน้ำทะเลที่อุณหภูมิต่ำ (Assur, 1958) คำนวณ v สำหรับค่าความเค็มและอุณหภูมิน้ำแข็งที่พบในโลก ผลลัพธ์ที่ได้รับจาก Assur ไม่ได้คำนึงถึงการมีอยู่ของฟองอากาศในน้ำแข็ง แต่สามารถกำหนดผลกระทบของฟองอากาศต่อค่า v ได้จากการทดลองโดยการเปรียบเทียบความหนาแน่นของตัวอย่างน้ำแข็งทะเลกับความหนาแน่นของน้ำแข็งน้ำจืด ที่อุณหภูมิเดียวกัน (พาวน์เดอร์, 2510)
ข้าว. 7 การอพยพของน้ำเกลือตามระดับอุณหภูมิ (Pounder, 1967)
น้ำแข็งทะเลคือน้ำแข็งที่เกิดขึ้นในทะเล (มหาสมุทร) เมื่อน้ำกลายเป็นน้ำแข็ง เนื่องจากน้ำทะเลมีความเค็ม การเยือกแข็งของน้ำที่มีความเค็มเท่ากับความเค็มเฉลี่ยของมหาสมุทรโลกจึงเกิดขึ้นที่อุณหภูมิประมาณ 1.8°C
คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของน้ำแข็งในทะเลคือความพรุนและความเค็ม ซึ่งเป็นตัวกำหนดความหนาแน่น (จาก 0.85 ถึง 0.94 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร) เนื่องจากน้ำแข็งมีความหนาแน่นต่ำ น้ำแข็งจึงลอยขึ้นมาเหนือผิวน้ำประมาณ 1/7 - 1/10 ของความหนา การละลายของน้ำแข็งทะเลเริ่มต้นที่อุณหภูมิสูงกว่า ?2.3 °C เมื่อเทียบกับน้ำจืด การแตกเป็นชิ้นๆ ยากกว่าและยืดหยุ่นมากกว่า
ความเค็มของน้ำแข็งในทะเลขึ้นอยู่กับความเค็มของน้ำ อัตราการก่อตัวของน้ำแข็ง ความเข้มข้นของการผสมน้ำ และอายุของมัน โดยเฉลี่ยแล้วความเค็มของน้ำแข็งจะต่ำกว่าความเค็มของน้ำที่ก่อตัวเป็น 4 เท่า โดยอยู่ระหว่าง 0 ถึง 15 ‰ (โดยเฉลี่ย 3-8 ‰)
น้ำแข็งทะเลเป็นร่างกายที่ซับซ้อนซึ่งประกอบด้วยผลึกน้ำแข็งสด น้ำเกลือ ฟองอากาศ และสิ่งสกปรกต่างๆ อัตราส่วนของส่วนประกอบต่างๆ ขึ้นอยู่กับสภาวะของการก่อตัวของน้ำแข็งและกระบวนการน้ำแข็งที่ตามมา และส่งผลต่อความหนาแน่นเฉลี่ยของน้ำแข็ง ดังนั้นการมีฟองอากาศ (ความพรุน) จึงช่วยลดความหนาแน่นของน้ำแข็งได้อย่างมาก ความเค็มของน้ำแข็งมีผลกระทบต่อความหนาแน่นน้อยกว่าความพรุน ด้วยความเค็มของน้ำแข็งที่ 2 ‰ และความพรุนเป็นศูนย์ ความหนาแน่นของน้ำแข็งคือ 922 กิโลกรัม/ลบ.ม. และด้วยความพรุน 6% จะลดลงเหลือ 867 ในเวลาเดียวกัน เมื่อความพรุนเป็นศูนย์ ความเค็มจะเพิ่มขึ้นจาก 2 เป็น 6 ‰ ส่งผลให้ความหนาแน่นของน้ำแข็งเพิ่มขึ้นจาก 922 เป็น 928 กิโลกรัม/ไมล์เท่านั้น
ขึ้นอยู่กับระดับความคล่องตัว น้ำแข็งในทะเลแบ่งออกเป็นแบบนิ่งและแบบลอย น้ำแข็งคงที่รูปแบบหลักคือน้ำแข็งเร็ว ซึ่งสามารถเกิดขึ้นได้จากการเยือกแข็งของน้ำตามธรรมชาติ หรือเป็นผลมาจากการที่น้ำแข็งลอยอยู่ในทุกช่วงอายุจนกลายเป็นน้ำแข็งที่ชายฝั่ง น้ำแข็งคงที่ยังรวมถึง stamukhas - การก่อตัวของฮัมมอคกี้ที่วางอยู่บนพื้นในน้ำตื้นหรือใกล้ชายฝั่ง น้ำแข็งในทะเลประเภทอื่นๆ ทั้งหมดจัดอยู่ในประเภทน้ำแข็งลอย ซึ่งเคลื่อนตัวภายใต้อิทธิพลของลมและกระแสน้ำ ผลจากความแตกต่างของสนามลมและกระแสน้ำ ความแตกต่างในความหนาและโครงสร้างของทุ่งน้ำแข็ง และปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนกับชายฝั่ง การเคลื่อนตัวของทุ่งน้ำแข็ง ก้อนน้ำแข็ง และเศษน้ำแข็งเกิดขึ้นอย่างไม่สม่ำเสมอ สิ่งนี้นำไปสู่การชน การเสียรูป และการแตกหัก
น้ำแข็งที่ลอยอยู่จะถูกแบ่งออกเป็นก้อนน้ำแข็งแยก น้ำแข็งเบาบาง น้ำแข็งอัด น้ำแข็งอัดแน่นมาก และน้ำแข็งต่อเนื่อง การเคลื่อนที่ของน้ำแข็งอัดนั้นมาพร้อมกับการเสียรูป รวมถึงการเคลื่อนไหวและการเคลื่อนตัวของทุ่งน้ำแข็งและแผ่นน้ำแข็งที่ลอยสัมพันธ์กัน การหมุนของแผ่นน้ำแข็ง และการก่อตัวของฮัมม็อก รอยแตก และรอยแตก ผลจากการเคลื่อนไหวและการเสียรูป ทำให้น้ำแข็งถูกกระจายตัวใหม่บนพื้นผิวทะเล ความเข้มข้นของน้ำแข็งเปลี่ยนแปลงไป โครงสร้างและสัณฐานวิทยาของน้ำแข็งปกคลุมเปลี่ยนไป
หลังจากที่น้ำแข็งแข็งตัวเป็น 9-10 จุดแล้ว หากแรงที่ทำให้เกิดน้ำแข็งยังคงกระทำต่อไป การบีบอัดจะเริ่มขึ้น ในระหว่างที่น้ำแข็งเกิดเป็นชั้น ๆ และ hummocking กระบวนการฮัมม็อกกิ้งประกอบด้วยการทำลายแผ่นน้ำแข็ง ตามด้วยการเอียงชิ้นส่วนขึ้นไปในแนวตั้ง บดขอบของแผ่นน้ำแข็งที่ลอยอยู่ ดันแผ่นน้ำแข็งที่ลอยทับกัน และกองสันเขาและแนวน้ำแข็ง ด้วยการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของทุ่งน้ำแข็ง ทำให้เกิดแนวสันตรงยาวของน้ำแข็งบดละเอียด สันเขาของฮัมม็อกที่มีต้นกำเนิดจากสไตรค์สลิปเป็นลักษณะของพื้นที่ที่มีการสังเกตความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในความเร็วดริฟท์ ที่ขอบเขตของน้ำแข็งเร็วที่มีน้ำแข็งเคลื่อนที่ ขึ้นอยู่กับทิศทางของการดริฟท์ รอยแตกหรือช่องว่างอาจปรากฏขึ้น หรือแนวสันเฉือนของฮัมม็อกหรือฮัมม็อกแบบบีบอัดอาจก่อตัวขึ้น ที่ระดับความลึกของทะเลน้ำตื้นและการก่อตัวของฮัมม็อกที่รุนแรง ฐานของฮัมม็อกสามารถไปถึงพื้นได้ hummocks ดังกล่าวไถร่องที่ด้านล่าง
การดริฟท์หลายประเภทนั้นขึ้นอยู่กับสาเหตุที่ทำให้เกิดการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าของน้ำแข็ง การดริฟท์ของลมเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของลม การเคลื่อนตัวนี้จะดำเนินต่อไประยะหนึ่งแม้ว่าลมจะหยุดแล้ว เนื่องจากน้ำแข็งที่ลอยอยู่นั้นเกี่ยวข้องกับชั้นบนของน้ำในการเคลื่อนที่ ความเร็วลมที่เคลื่อนตัวของน้ำแข็งในทะเลมีค่าใกล้เคียงกับความเร็วลม 1:50 ทิศทางการดริฟท์มักไม่ตรงกับทิศทางลม ในทะเลอาร์กติกภายใต้อิทธิพลของกองกำลังโบลิทาร์ ทิศทางของการลอยเบี่ยงเบนไปทางด้านขวาของทิศทางลมที่มุม 28° และในทะเลแอนตาร์กติก - ไปในทิศทางตรงกันข้าม ในทะเลหลายแห่ง เช่น White, Barents, Bering, Okhotsk และอื่นๆ กระแสน้ำที่เคลื่อนตัวของน้ำแข็งซึ่งเกิดจากกระแสน้ำในช่วงน้ำขึ้นน้ำลง มีบทบาทสำคัญ
ทิศทางของการล่องลอยได้รับอิทธิพลอย่างมากจากความใกล้ชิดของแนวชายฝั่ง การมีอยู่ของเกาะและสันดอน และภูมิประเทศด้านล่าง เนื่องจากอิทธิพลของปัจจัยหลายอย่างที่เกิดขึ้นพร้อมกัน การเคลื่อนตัวของน้ำแข็งจึงมักจะไม่เท่ากัน มวลและการสะสมของน้ำแข็งแต่ละก้อนสามารถลอยไปในทิศทางที่ต่างกันและด้วยความเร็วที่ต่างกัน ขอบเขตระหว่างพวกเขาเรียกว่าการแบ่งแบบดริฟท์ซึ่งมีลักษณะเป็นแถบน้ำแข็งขูดและเข็มขัดฮัมม็อก
ตามขั้นตอนของการพัฒนาน้ำแข็ง หลายประเภทที่เรียกว่าน้ำแข็งเริ่มต้นมีความโดดเด่น (ตามลำดับเวลาของการก่อตัว):
เข็มน้ำแข็ง,
น้ำมันหมูน้ำแข็ง,
ภายในน้ำ (รวมถึงก้นหรือสมอ) ที่เกิดขึ้นที่ระดับความลึกและวัตถุที่อยู่ในน้ำภายใต้เงื่อนไขของการผสมน้ำปั่นป่วน น้ำแข็งประเภทเพิ่มเติมในช่วงเวลาของการก่อตัวคือน้ำแข็งนิลาส:
นิลาสก่อตัวบนพื้นผิวทะเลอันเงียบสงบจากไขมันและหิมะ (นิลาสสีเข้มหนาสูงสุด 5 ซม. นิลาสสีอ่อนหนาสูงสุด 10 ซม.) - เปลือกน้ำแข็งยืดหยุ่นบาง ๆ ที่โค้งงอบนน้ำหรือบวมได้ง่ายและก่อตัวเป็นชั้นหยักเมื่อถูกบีบอัด
ขวดที่เกิดขึ้นในน้ำกลั่นน้ำทะเลในทะเลสงบ (ส่วนใหญ่อยู่ในอ่าวใกล้ปากแม่น้ำ) - เปลือกน้ำแข็งมันวาวเปราะบางที่แตกง่ายภายใต้อิทธิพลของคลื่นและลม
น้ำแข็งแพนเค้กเกิดขึ้นระหว่างคลื่นอ่อน ๆ จากไขมันน้ำแข็ง หิมะ หรือโคลน หรือเป็นผลมาจากการแตกอันเป็นผลมาจากคลื่นของขวด นิลาส หรือที่เรียกว่าน้ำแข็งเล็ก เป็นแผ่นน้ำแข็งทรงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 30 ซม. ถึง 3 ม. และหนา 10 - 15 ซม. โดยมีขอบที่ยกขึ้นเนื่องจากการเสียดสีและการกระแทกของน้ำแข็ง ขั้นต่อไปของการพัฒนาการก่อตัวของน้ำแข็งคือน้ำแข็งรุ่นเยาว์ ซึ่งแบ่งออกเป็นน้ำแข็งสีเทา (หนา 10 - 15 ซม.) และน้ำแข็งสีเทาขาว (หนา 15 - 30 ซม.) น้ำแข็งในทะเลที่พัฒนามาจากน้ำแข็งอายุน้อยและมีอายุไม่เกิน 1 ฤดูหนาวเรียกว่าน้ำแข็งปีแรก น้ำแข็งปีแรกนี้สามารถ:
น้ำแข็งปีแรกบาง - น้ำแข็งสีขาวหนา 30 - 70 ซม.
ความหนาเฉลี่ย - 70 - 120 ซม.
น้ำแข็งปีแรกหนา - หนามากกว่า 120 ซม. หากน้ำแข็งทะเลละลายเป็นเวลาอย่างน้อยหนึ่งปีก็จัดว่าเป็นน้ำแข็งเก่า น้ำแข็งเก่าแบ่งออกเป็น:
น้ำแข็งในปีแรกที่เหลือ - น้ำแข็งที่ไม่ละลายในฤดูร้อนและอยู่ในขั้นเยือกแข็งอีกครั้ง
อายุสองปี - ยาวนานกว่าหนึ่งปี (ความหนาถึง 2 เมตร)
น้ำแข็งอายุหลายปีหนา 3 ม. ขึ้นไปซึ่งคงอยู่จากการละลายเป็นเวลาอย่างน้อยสองปี พื้นผิวของน้ำแข็งดังกล่าวถูกปกคลุมไปด้วยสิ่งผิดปกติมากมายและเนินดินที่เกิดจากการละลายซ้ำแล้วซ้ำเล่า พื้นผิวด้านล่างของน้ำแข็งยืนต้นยังมีรูปร่างไม่เรียบและหลากหลายมาก
การกระจายตัวของน้ำแข็งในทะเล
พื้นที่น้ำแข็งในทะเลแตกต่างกันไปตามฤดูกาลตั้งแต่ 9 ถึง 18 ล้านตารางกิโลเมตรในซีกโลกเหนือและจาก 5 ถึง 20 ล้านตารางกิโลเมตรในซีกโลกใต้ การพัฒนาสูงสุดของน้ำแข็งปกคลุมในซีกโลกเหนือพบได้ในเดือนกุมภาพันธ์-มีนาคม และในแอนตาร์กติกา - ในเดือนกันยายน-ตุลาคม โดยทั่วไป น้ำแข็งทะเลบนโลกเมื่อคำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาล ครอบคลุมพื้นที่ 26.3 ล้านตารางกิโลเมตร โดยมีความหนาปกคลุมโดยเฉลี่ยประมาณ 1.5 เมตร น้ำแข็งทะเลก่อตัวขึ้นในทะเลทุกแห่งในมหาสมุทรอาร์กติก ในฤดูหนาว พวกมันยังก่อตัวในทะเลแบริ่ง โอค็อตสค์ อะซอฟ อารัล และทะเลสีขาว ในอ่าวฟินแลนด์ อ่าวบอทเนียนและริกาของทะเลบอลติก ทางตอนเหนือของทะเลญี่ปุ่นและทะเลแคสเปียน และบางครั้งบนชายฝั่งตะวันตกเฉียงเหนือของ ทะเลดำ
ในอาร์กติก มีการไล่ระดับน้ำแข็งปีแรกและหลายปีเป็นหกระดับ โดยมีความหนาและเวลาที่ต่างกันออกไป น้ำแข็งหนึ่งปีเรียกว่าบางเมื่อมีความหนา 30-70 ซม. ความหนาปานกลาง - จาก 70 ถึง 120 ซม. และหนา - มากกว่า 120 ซม. น้ำแข็งสองปีมีความหนา 180-280 ซม. สามและสี่ น้ำแข็งปี - 240-280 ซม. ความหนาของน้ำแข็งหลายปีถึง 280 -360 ซม. ในช่วงระยะเวลาของการพัฒนาสูงสุดของน้ำแข็งปกคลุมในมหาสมุทรอาร์กติกน้ำแข็งหลายปีครอบคลุม 28% ของพื้นที่ทั้งหมดสองปี น้ำแข็ง - 25%, ปีแรกและน้ำแข็งรุ่นเยาว์ - 47%
ในซีกโลกใต้ น้ำแข็งปกคลุมเริ่มตั้งแต่เดือนเมษายนถึงกันยายน โดยมีศูนย์กลางรอบทวีปแอนตาร์กติกา น้ำแข็งที่มีอายุหลายปีนั้นไม่มีอยู่จริงและน้ำแข็งสองปีครอบคลุมพื้นที่น้อยกว่า 25% ของการพัฒนาน้ำแข็งสูงสุด
บันทึกน้ำแข็ง
หิมะตกบนธารน้ำแข็งเป็นชั้นๆ บนพื้นผิว และตะกอนในฤดูหนาวมีโครงสร้างแตกต่างจากในฤดูร้อนมาก ทุกปี ชั้นหิมะใหม่จะฝังชั้นของปีที่แล้ว และต่อเนื่องเป็นเวลาหลายหมื่นปี ธารน้ำแข็งเติบโตขึ้น ชั้นโบราณเริ่มลึกขึ้นเรื่อยๆ และมวลน้ำแข็งทั้งหมดถูกแบ่งออกเป็นชั้นรายปี คล้ายกับวงแหวนต้นไม้ประจำปี นี่คือวิธีการเขียนบันทึกน้ำแข็ง แต่เพื่อที่จะอ่านได้ อย่างน้อยคุณต้องเรียนรู้ที่จะกำหนดอายุของชั้นน้ำแข็งแต่ละชั้น
ในส่วนบนของธารน้ำแข็งซึ่งก่อตัว "เมื่อเร็ว ๆ นี้" - ในช่วงไม่กี่พันปีที่ผ่านมา - อายุของชั้นน้ำแข็งจะถูกกำหนดโดยไม่ยากมากนัก ในการทำเช่นนี้เพียงนับชั้นรายปีซึ่งประกอบด้วยเงินฝากฤดูหนาวและฤดูร้อน เมื่อความลึกเพิ่มขึ้น สิ่งนี้จะยากขึ้นเนื่องจากน้ำแข็งไหลช้าๆ ดังนั้นเมื่อพิจารณาอายุของชั้นโบราณจึงใช้การคำนวณพิเศษที่คำนึงถึงการเคลื่อนไหวนี้ด้วย
ธารน้ำแข็งบันทึกข้อมูลโดยละเอียดเกี่ยวกับยุคสมัยในอดีตมากกว่าวงแหวนต้นไม้ พวกเขาสามารถบอกนักวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับสภาพภูมิอากาศ อุณหภูมิอากาศ และบรรยากาศบนโลกของเรา ไม่ใช่ 10 - 20 แต่เมื่อ 200 - 300,000 ปีก่อน แม้แต่ข้อมูลเกี่ยวกับลมที่พัดมาในยุคอันห่างไกลเหล่านั้นก็ยังคงอยู่ในความทรงจำของธารน้ำแข็ง ข้อมูลมากมายทั้งหมดนี้ถูกเก็บไว้ในน้ำแข็งได้อย่างไร? เป็นที่ทราบกันว่าน้ำประกอบด้วยองค์ประกอบทางเคมีสองชนิด ได้แก่ ไฮโดรเจนและออกซิเจน แต่ออกซิเจนและไฮโดรเจนต่างกัน - "เบา" และ "หนัก" น้ำธรรมดาเกิดจากไอโซโทปเบาที่เรียกว่าไอโซโทปเบาและน้ำหนักเกิดจากไอโซโทปหนัก ในบรรดาโมเลกุลของน้ำธรรมดา ๆ คุณสามารถพบน้ำหนักโมเลกุลหลายโมเลกุลได้เสมอ - โดยธรรมชาติแล้วพวกมันจะแยกกันไม่ออกตามกฎ แต่ความจริงก็คือปริมาณน้ำหนักในน้ำแข็งขึ้นอยู่กับอุณหภูมิที่มันก่อตัว ยิ่งอุณหภูมิสูงขึ้น โมเลกุลของน้ำหนักก็จะยิ่งมีมากขึ้นในน้ำแข็ง ดังนั้น ด้วยการวัดปริมาณมวลน้ำหนักในน้ำแข็ง คุณจะสามารถทราบได้อย่างแม่นยำว่าอุณหภูมิอยู่ที่เท่าไรในขณะที่ก่อตัว นอกจากน้ำแล้ว ฝุ่นในบรรยากาศที่เกาะตัวบนพื้นผิวน้ำแข็งเมื่อหลายพันปีก่อนยังถูกกักเก็บไว้ในความหนาของธารน้ำแข็งอีกด้วย ด้วยการวิเคราะห์ คุณจะพบว่าอากาศในยุคนั้นปนเปื้อนไปด้วยอะไร ลมพัดมาจากไหน ตอนนั้นมีการปะทุของภูเขาไฟครั้งใหญ่หรือไม่ และอื่นๆ อีกมากมาย
บันทึกที่น่าสนใจยิ่งกว่านั้นจากบันทึกน้ำแข็งยังเกี่ยวข้องกับองค์ประกอบของบรรยากาศโบราณอีกด้วย ปัญหามลพิษทางอากาศเป็นปัญหาเร่งด่วนประการหนึ่งของมนุษยชาติยุคใหม่ และคุณจะพบว่าบรรยากาศเสื่อมโทรมไปมากเพียงใดโดยการเปรียบเทียบองค์ประกอบสมัยใหม่กับบรรยากาศที่มีมานานก่อนการกำเนิดของมนุษย์และอุตสาหกรรม อากาศโบราณหาได้จากที่ไหน?
ในธารน้ำแข็ง เมื่อตกลงสู่พื้นผิวแล้ว หิมะก็กลายเป็นน้ำแข็งเกล็ดละเอียดที่มีอากาศจำนวนมากก่อน
เมื่อเฟอร์นแข็งตัวและแข็งตัว มันจะก่อตัวเป็นน้ำแข็ง และฟองอากาศที่อยู่ภายในนั้นจะถูกผนึกไว้อย่างแน่นหนาในมวลน้ำแข็ง หลังจากแยกฟองอากาศโบราณเล็กๆ เหล่านี้ออกแล้ว นักวิทยาศาสตร์ก็ทำการวิเคราะห์ทางเคมีและพิจารณาว่ามีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ออกซิเจน มีเทน และก๊าซในชั้นบรรยากาศอื่นๆ อยู่ในนั้นมากน้อยเพียงใด
สิ่งที่สำคัญและน่าสนใจที่สุดคือข้อมูลทั้งหมดที่บันทึกไว้ในบันทึกน้ำแข็งสามารถอ่านได้ทีละขั้นตอน ปีต่อปี โดยวิเคราะห์ชั้นน้ำแข็งแต่ละชั้นในแต่ละปีแยกกันและตามลำดับ จากบนลงล่าง คุณสามารถติดตามได้ว่าอุณหภูมิ มลภาวะ และองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศของโลกค่อยๆ เปลี่ยนแปลงไปอย่างไร และสภาพภูมิอากาศบนโลกผันผวนอย่างไรตลอดระยะเวลานับแสนปี เพื่อที่จะค้นหาคำตอบนี้ จำเป็นต้องเจาะผ่านธารน้ำแข็งที่มีความหนานับพันเมตร เก็บตัวอย่างน้ำแข็งจากระดับความลึกต่างๆ จากนั้นนำไปวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์
หลุมแรกในน้ำแข็งถูกสร้างขึ้นในเทือกเขาแอลป์ในปี พ.ศ. 2384 และครึ่งศตวรรษต่อมาหลุมบนเทือกเขาแอลป์หลายแห่งก็มาถึงพื้นน้ำแข็งแล้ว ปัจจุบัน การขุดเจาะธารน้ำแข็งกลายเป็นกิจกรรมทั่วไปสำหรับนักวิจัย ความลึกของบ่อน้ำบางแห่งในกรีนแลนด์และแอนตาร์กติกาเกิน 2 กม.
การเจาะน้ำแข็งเป็นเรื่องยากมากเนื่องจากเป็นพลาสติก: ทันทีที่คุณถอดสว่านออก ผนังของรูจะปิดลงอย่างรวดเร็ว ดังนั้นจึงต้องเติมของเหลวที่ไม่แข็งตัวลงในบ่อน้ำซึ่งมีความหนาแน่นเท่ากับน้ำแข็ง โดยปกติแล้วจะใช้วิธีเจาะด้วยไฟฟ้าหรือความร้อนด้วยไฟฟ้า เมื่อน้ำแข็งละลายด้วยสว่านที่ให้ความร้อน
แท่งน้ำแข็งที่ถูกดึงออกจากธารน้ำแข็งระหว่างการขุดเจาะเรียกว่า "แกนกลาง" ถูกนำไปยังห้องปฏิบัติการแช่เย็นพิเศษอย่างระมัดระวังซึ่งมีการศึกษาอย่างละเอียดโดยใช้วิธีการวิเคราะห์ที่ทันสมัยที่สุด
ผลลัพธ์ที่น่าสนใจที่สุดจนถึงขณะนี้มาจากการขุดเจาะที่สถานีขั้วโลกวอสตอคในทวีปแอนตาร์กติกา ซึ่งเริ่มขึ้นในทศวรรษที่ 70 ของศตวรรษที่ 20 สถานี Vostok ตั้งอยู่ในตอนกลางของแอนตาร์กติกาตะวันออกที่ระดับความสูง 3490 ม. อุณหภูมิเฉลี่ยต่อปีที่นี่คือ -56.6 C หิมะสะสมมากกว่า 2 ซม. ต่อปีเล็กน้อย ความหนาของธารน้ำแข็งที่ 3,500 ม. มีน้ำแข็ง ที่ฝากไว้นับแสนปี
น้ำแข็งทะเลจัดอยู่ในประเภท:
โดยกำเนิด
ตามรูปทรงและขนาด
ตามสภาพพื้นผิวน้ำแข็ง (แบน ฮัมมอคกี้)
ตามอายุ (ระยะของการพัฒนาและการทำลายล้าง)
ตามเกณฑ์การเดินเรือ (เรือผ่านน้ำแข็ง)
ตามลักษณะไดนามิก (น้ำแข็งคงที่และลอยตัว)
โดยกำเนิด น้ำแข็งแบ่งออกเป็นน้ำแข็งทะเล แม่น้ำ และธารน้ำแข็ง
มารีนน้ำแข็งเกิดจากน้ำทะเลและมีสีเขียวหรือสีขาว (เมื่อมีฟองอากาศหรือหิมะ)
น้ำจืดน้ำแข็งมาจากแม่น้ำในฤดูใบไม้ผลิและฤดูร้อนและมีโทนสีเทาหรือสีน้ำตาลเนื่องจากมีสารแขวนลอยรวมอยู่ด้วย
กลาเซียร์น้ำแข็ง (ต้นกำเนิดจากทวีป) ก่อตัวขึ้นจากการที่ธารน้ำแข็งตกลงไปในทะเล - ภูเขาน้ำแข็ง, เกาะน้ำแข็งที่ลอยอยู่
ตามรูปลักษณ์และรูปร่าง น้ำแข็งแบ่งออกเป็น:
เข็มน้ำแข็งเกิดขึ้นบนผิวน้ำหรือในแนวน้ำ
น้ำมันหมูน้ำแข็ง– การสะสมของเข็มน้ำแข็งแช่แข็งในลักษณะจุดหรือชั้นบาง ๆ ของสีตะกั่วสีเทา
เกล็ดหิมะ– มวลเหนียวหนืดเกิดขึ้นระหว่างหิมะตกหนักบนน้ำเย็น
ตะกอน– การสะสมของก้อนน้ำแข็ง หิมะ และน้ำแข็งก้น
นิลาส– เปลือกน้ำแข็งยืดหยุ่นบางหนาถึง 10 ซม.
ขวด– น้ำแข็งใสบางหนาถึง 5 ซม. เกิดจากผลึกน้ำแข็งหรือไขมันในทะเลสงบ
น้ำแข็งแพนเค้ก– น้ำแข็ง มักมีรูปร่างเป็นทรงกลม มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 30 ซม. ถึง 3 ม. และมีความหนาสูงสุด 10 ซม.
ตามวัย น้ำแข็งเกิดขึ้น:
หนุ่มสาวน้ำแข็งมีความหนา 15-30 ซม. มีโทนสีเทาหรือเทาขาว
ประจำปีน้ำแข็ง - น้ำแข็งที่มีอยู่ไม่เกินหนึ่งฤดูหนาวโดยมีความหนา 30 ซม. ถึง 2 ม.
สองปี– น้ำแข็งที่มีความหนามากกว่า 2 เมตรเมื่อสิ้นสุดฤดูหนาวที่สอง
ยืนต้นน้ำแข็งแพ็ค คือ น้ำแข็งที่มีอยู่มานานกว่า 2 ปี หนามากกว่า 3 เมตร มีสีฟ้า
โดยคุณสมบัติการนำทาง ประเมินความสามารถในการซึมผ่านของน้ำแข็งในระดับ 10 จุด การติดต่อกันน้ำแข็ง. ความเข้มข้นของน้ำแข็ง (ความหนา) คืออัตราส่วนของพื้นที่น้ำแข็งลอยและช่องว่างของน้ำระหว่างพวกมันในพื้นที่ที่กำหนด การฝึกเดินเรือด้วยน้ำแข็งแสดงให้เห็นว่าการนำทางโดยอิสระของเรือเดินทะเลธรรมดานั้นเป็นไปได้เมื่อความเข้มข้นของน้ำแข็งที่ลอยอยู่ที่ 5-6 จุด
ตามลักษณะไดนามิก น้ำแข็งแบ่งออกเป็นแบบคงที่และแบบลอย
น้ำแข็งคงที่มีอยู่ในรูปแบบ น้ำแข็งเร็วนอกชายฝั่ง ความหนาของน้ำแข็งเร็วยืนต้นนอกชายฝั่งกรีนแลนด์มีความยาวมากกว่า 3 เมตรและนอกชายฝั่งแอนตาร์กติกามีความยาวหลายสิบหรือหลายร้อยเมตร ความหนาของน้ำแข็งเร็วหนึ่งปีในมหาสมุทรอาร์กติกอยู่ที่ประมาณ 2–3 ม. ความกว้างสูงสุด 500 กม. (ทะเล Laptev)
ลอยตัวน้ำแข็งเกิดขึ้นจากการแช่แข็งของน้ำแข็งที่ลอยอยู่หรือเป็นผลจากการแตกตัวของน้ำแข็งที่เร็ว
คำที่ใช้เรียกน้ำแข็งในทะเลชนิดใดๆ ที่ลอยอยู่ น้ำแข็งลอย
ขนาดของน้ำแข็งลอยนั้นแตกต่างกัน: เมื่อมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 500 ม. จะถูกเรียกว่า น้ำแข็งทุ่งนา,สำหรับขนาด 100…500ม. - เศษน้ำแข็งสาขามีขนาด 200...100ม - น้ำแข็งขนาดใหญ่, สำหรับขนาดน้อยกว่า 20ม. - , น้ำแข็งเกล็ด.
การเคลื่อนที่ของน้ำแข็งเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของลมหรือกระแสน้ำภายใต้อิทธิพลที่พวกมันเปลี่ยนความแน่น เมื่อลมพัดเข้าฝั่ง น้ำแข็งที่ลอยอยู่จะมีความเข้มข้นเพิ่มขึ้น เมื่อลมพัดจากฝั่ง น้ำแข็งก็จะบางลง เมื่อความเร็วของกระแสน้ำเพิ่มขึ้น น้ำแข็งจะบางลง และเมื่อความเร็วลดลง น้ำแข็งก็จะสะสม การสะสม (การอัด) ของน้ำแข็งเกิดขึ้นระหว่างการเปลี่ยนแปลงของกระแสน้ำขึ้นน้ำลงและกินเวลา 1-2 ชั่วโมงหลังจากนั้นจะสังเกตได้ว่าน้ำแข็งบางลง เมื่อระดับน้ำสูงขึ้น น้ำแข็งจะบางลง และเมื่อมันลดลง น้ำแข็งจะแข็งตัว
กลาเซียร์น้ำแข็ง - ภูเขาน้ำแข็ง(ภูเขาน้ำแข็ง) ก่อตัวขึ้นในบริเวณมหาสมุทรอาร์กติกและนอกชายฝั่งแอนตาร์กติกา กระแสน้ำพัดพาพวกมันไปยังละติจูดปานกลางของทั้งสองซีกโลก ภูเขาน้ำแข็งบางครั้งอาจมีขนาดมหึมา ในปี พ.ศ. 2397 ในพื้นที่ 44°S 28°ตะวันตก พบภูเขาน้ำแข็งยาว 120 กม. สูง 90 ม. ภูเขาน้ำแข็งเพียงหนึ่งในสิบเท่านั้นที่เพิ่มขึ้นเหนือน้ำ