Предмет и задачи гляциологии - Геология, гидрология и геодезия реферат

Главная

Геология, гидрология и геодезия
Предмет и задачи гляциологии

Основы современного понимания физикохимии воды. Особенности атмосферного льда, снежного покрова, снежных лавин и гляциальных селей. Морские, речные и озерные льды. Наледи, вечная мерзлота. Ледники и ледниковые покровы. Палеогляциология и обитатели льдов.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

4. Снежные лавины и гляциальные сели
лед палеогляциология снежная лавина
Основы современного понимания физикохимии воды заложили около 200 лет назад Генри Кавендиш и Антуан Лавуазье, обнаружившие, что вода - это не простой химический элемент, как считали средневековые алхимики, а соединение кислорода и водорода в определенном отношении. Собственно и название свое водород (hydrogene) - рождающий воду - получил только после этого открытия, и вода приобрела современное химическое обозначение, известное теперь каждому школьнику, - H2O.
Итак, молекула H2O построена из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Как установлено исследованиями оптических спектров воды, в гипотетическом состоянии полного отсутствия движения (без колебаний и вращений) ионы водорода и кислорода должны занимать положения в вершинах равнобедренного треугольника с углом в вершине, занятой кислородом, 104,5?. В невозбужденном состоянии расстояния между ионами H+ и O2 - равны 0,96 Б. Благодаря такому строению молекула воды является диполем, поскольку электронная плотность в области расположения иона O2 - значительно выше, чем в области ионов H+, и простейшая модель - модель шаров - плохо подходит для описания свойств воды.
Можно представить себе молекулу воды в виде шара с двумя небольшими вздутиями в области расположения протонов. Однако и это не помогает понять другую особенность воды - способность образовывать между молекулами направленные водородные связи, играющие громадную роль в формировании ее разрыхленной, но вместе с тем весьма устойчивой пространственной структуры, определяющей большинство физических свойств как в жидком, так и твердом состоянии.
Напомним, что водородной называется такая связь между атомами в одной молекуле или соседними молекулами, которая осуществляется через атом водорода. Она занимает промежуточное положение между ковалентной и невалентной связью и образуется в том случае, когда атом водорода располагается между двумя электроотрицательными атомами (O, N, F и т.д.). Электрон в атоме Н относительно слабо связан с протоном, поэтому максимум электронной плотности смещается к более электроотрицательному атому, а протон оголяется и начинает взаимодействовать с другим электроотрицательным атомом. При этом происходит сближение атомов О"""О, N"""О и т.д. на расстояние, близкое к тому, что установилось бы между ними при отсутствии атома Н. Водородная связь определяет не только структуру воды, но и играет чрезвычайно важную роль в жизни биомолекул: белков, углеводов, нуклеиновых кислот и т.п.
Очевидно, для объяснения природы воды необходимо принять во внимание электронную структуру ее молекул. Как известно, на верхней оболочке у атома кислорода находятся четыре электрона, а у водорода имеется всего лишь один электрон. В образовании каждой ковалентной связи O-H участвуют по одному электрону от атомов кислорода и водорода. Два оставшихся у кислорода электрона получили название неподеленной пары, так как в изолированной молекуле воды они остаются свободными, не участвуя в образовании связей внутри молекулы H2O. Но при сближении с другими молекулами именно эти неподеленные электроны и играют решающую роль в образовании молекулярной структуры воды.
Неподеленные электроны отталкиваются от связей O-H, поэтому их орбиты сильно вытянуты в сторону, противоположную атомам водорода, а плоскости орбит повернуты относительно плоскости, образованной связями O-H-O. Таким образом, правильнее молекулу воды было бы изображать в трехмерном пространстве координат xyz в виде тетраэдра, в центре которого находится атом кислорода, а в двух вершинах - по атому водорода (рис. 1, в). Электронная структура молекул H2O определяет условия их объединения в сложную трехмерную сеть водородных связей как в воде, так и во льду. Каждый из протонов может образовывать связь с неподеленным электроном другой молекулы. Первая молекула при этом выступает в качестве акцептора, а вторая - донора, образовывая водородную связь. Поскольку каждая молекула H2O имеет два протона и два неподеленных электрона, она может одновременно образовывать четыре водородные связи с другими молекулами. Таким образом, вода является сложной ассоциированной жидкостью с динамическим характером связей, и описание ее свойств на молекулярном уровне возможно лишь с помощью квантово-механических моделей различной степени сложности и строгости.
С точки зрения обычного человека, лед более или менее одинаков независимо от того, где он образовывается: в атмосфере в виде градинок, на краях крыш в виде сосулек или в водоемах в виде пластин. С точки зрения физики имеется множество разновидностей льда, отличающихся своей молекулярной и мезоскопической структурой. Во льду, существующем при нормальном давлении, каждая молекула H2O окружена четырьмя другими, то есть координационное число структуры равно четырем (так называемый лед Ih). Соответствующая кристаллическая решетка - гексагональная - не является плотноупакованной, поэтому плотность обычного льда (~ 0,9 г/см3) ниже плотности воды (~1 г/см3), для структуры которой, как показывают рентгеноструктурные исследования, среднее координационное число составляет ~ 4,4 (против 4 у льда Ih). Фиксированные положения в структуре льда занимают только атомы кислорода. Два атома водорода могут занимать различные положения на четырех связях молекулы H2O с другими соседями. Ввиду гексагональности решетки кристаллики, растущие в свободном состоянии (например, снежинки), имеют шестигранную форму.
Однако гексагональная фаза далеко не единственная форма существования льда. Точное число других кристаллических фаз - полиморфных форм льда - до сих пор неизвестно. Они образуются при высоких давлениях и низких температурах. Одни исследователи считают точно установленным наличие 12 таких фаз, в то время как другие насчитывают их до 14. Конечно, это не единственное вещество, обладающее полиморфизмом (вспомните, например, графит и алмаз, состоящие из химически одинаковых атомов углерода), но количество различных фаз льда, которые продолжают открывать и по сегодняшний день, поражает. Все сказанное выше относилось к упорядоченному расположению ионов кислорода в кристаллической решетке льда. Что касается протонов - ионов водорода, - то, как показано методом дифракции нейтронов, в их расположении существует сильный беспорядок. Таким образом, кристаллический лед является и хорошо упорядоченной средой (по кислороду) и одновременно разупорядоченной (по водороду).
Зачастую кажется, что лед податлив и текуч. Так оно и есть, если температура близка к точке плавления (то есть t = 0?С при атмосферном давлении), а нагрузка действует длительное время. Да и самый жесткий материал (например, металл) при температурах, близких к точке плавления, ведет себя аналогичным образом. Пластическая деформация льда, как, впрочем, и многих других кристаллических тел, происходит в результате зарождения и движения по кристаллу разнообразных несовершенств структуры: вакансий, межузельных атомов, межзеренных границ и, что существеннее всего, дислокаций. Как было установлено еще в 30-е годы нашего столетия, именно наличие последних предопределяет резкое снижение сопротивления кристаллических твердых тел пластической деформации (в 102-104 раз по отношению к сопротивлению идеальной решетки). К настоящему времени во льду Ih обнаружены все виды дислокаций, свойственных гексагональной структуре, исследованы их микромеханические и электрические характеристики.
Не менее замечательны и электрические свойства льда. Величина проводимости и ее экспоненциально быстрое возрастание с повышением температуры резко отличают лед от металлических проводников и ставят его в один ряд с полупроводниками. Обычно лед бывает очень чист химически, даже если растет из грязной воды или раствора (вспомните чистые прозрачные льдинки в грязной луже). Это обусловлено низкой растворимостью примесей в структуре льда. В результате при замерзании примеси оттесняются на фронте кристаллизации в жидкость и не входят в структуру льда. Именно поэтому свежевыпавший снег всегда белый, а вода из него отличается исключительной чистотой. Природа мудро предусмотрела гигантскую очистительную станцию для воды в масштабе всей атмосферы Земли. Поэтому рассчитывать на большую примесную проводимость (как, например, в легированном кремнии) во льду не приходится. Но в нем нет и свободных электронов, как в металлах. Лишь в 50-е годы XX века было установлено, что носителями заряда во льду являются неупорядоченные протоны, то есть лед является протонным полупроводником.
Упоминавшиеся выше перескоки протонов создают в структуре льда дефекты двух типов: ионные и ориентационные. В первом случае перескок протона происходит вдоль водородной связи от одной молекулы H2O к другой, в результате чего образуется пара ионных дефектов H3O+ и ОН-, а во втором - на соседнюю водородную связь в одной молекуле Н2О, в результате чего возникает пара ориентационных дефектов Бьеррума, получивших название L- и D-дефектов (от нем. leer - пустой и doppelt - двойной). Формально такой перескок можно рассматривать как поворот молекулы Н2О на 120?.
Протекание постоянного тока за счет перемещения только ионных или только ориентационных дефектов невозможно. Если, например, по какому-либо участку сетки прошел ион Н3О+, то следующий такой же ион по этому же пути пройти не сможет. Однако если пропустить по этому пути D-дефект, то расположение протонов вернется к исходному и, следовательно, сможет пройти и следующий ион Н3О+. Аналогично ведут себя дефекты ОН- и L. Поэтому электропроводность химически чистого льда ограничивается теми дефектами, которых меньше, а именно ионными. Диэлектрическая поляризация, напротив, обусловлена более многочисленными ориентационными дефектами Бьеррума. В действительности при приложении внешнего электрического поля оба процесса идут параллельно, что позволяет льду проводить постоянный ток и в то же время испытывать сильную диэлектрическую поляризацию, то есть проявлять одновременно и свойства полупроводника и свойства изолятора. В последние годы не прекращаются попытки обнаружить при низких температурах у чистого льда сегнетоэлектрические и пьезоэлектрические свойства как в объеме, так и на межфазных границах. Полной уверенности в их существовании пока нет, хотя обнаружено несколько псевдопьезоэффектов, связанных с наличием дислокаций и других структурных дефектов.
В связи с развитием полупроводниковой техники, микроминиатюризацией элементной базы и переходом к планарным технологиям интерес к физике поверхности в последнее десятилетие сильно возрос. Было разработано множество тонких методик исследования приповерхностных состояний в твердых телах, оказавшихся полезными в исследовании и металлов, и полупроводников, и диэлектриков. Однако структура и свойства поверхности льда, граничащей с паром или жидкостью, остается во многом неясной. Одна из наиболее интригующих гипотез, выдвинутая еще М. Фарадеем, заключается в существовании на поверхности льда квазижидкого слоя толщиной в десятки-сотни ангстрем даже при температуре значительно ниже точки плавления. Основанием для этого являются не только умозрительные построения и теории структуры приповерхностных слоев из сильно поляризованных молекул H2O, но и тонкие определения (методом ядерного магнитного резонанса) фазового состояния поверхности льда, а также его поверхностной проводимости и ее зависимости от температуры. Однако в большинстве практически важных случаев свойства поверхности снега и льда, скорее всего, определяются наличием макроскопической водяной пленки, а не квазижидкого слоя.
Плавление приповерхностных слоев льда под действием солнечного света, более теплой атмосферы или скользящего по нему твердого тела (коньки, лыжи, полозья санок) имеет решающее значение для реализации низкого коэффициента трения. Низкое трение скольжения не результат понижения температуры плавления под действием повышенного давления, как часто думают, а следствие выделения теплоты трения. Расчет показывает, что эффект давления даже в случае скольжения остро наточенного конька по льду, под которым развивается давление около 1 МПа, приводит к понижению температуры плавления всего лишь на ~ 0,1?С, что не может оказать существенного влияния на величину трения.
Установившейся традицией в описании свойств воды и льда являются констатация и обсуждение множества аномальных свойств, выделяющих это вещество среди гомологов (Н2S, H2Se, H2Te). Едва ли не самым важным является очень высокая (среди простых веществ) удельная теплота плавления (кристаллизации) и теплоемкость, то есть лед трудно растопить, а воду - заморозить. В результате климат на нашей планете в целом достаточно мягок, но при отсутствии воды (например, в пустынях жаркой Африки) контраст между дневной и ночной температурами значительно выше, чем на побережье океана на той же широте. Жизненно важным для биосферы является свойство увеличиваться в объеме при кристаллизации, а не уменьшаться, как это делает абсолютное большинство известных веществ. В результате лед плавает в воде, а не тонет и сильно замедляет промерзание водоемов в холодное время, защищая все живое, укрывающееся в нем на зиму. Этому также способствует и немонотонное изменение плотности воды при понижении температуры до 0?С - одно из наиболее известных аномальных свойств воды, обнаруженное более 300 лет тому назад. Максимум плотности достигается при t = 4?С, и это предотвращает опускание на дно приповерхностных слоев воды, остывших до температуры ниже 4?С. Конвективное перемешивание жидкости блокируется, что сильно замедляет дальнейшее охлаждение. Достаточно давно известны и другие аномалии воды: сдвиговой вязкости при 20?С, удельной теплоемкости при 40?С, изотермической сжимаемости при 46?С, скорости распространения звука при 60?С. Вязкость воды с ростом давления уменьшается, а не увеличивается, как у других жидкостей. Ясно, что аномальные свойства воды обусловлены структурными особенностями ее молекулы и спецификой межмолекулярных взаимодействий. Полной ясности в отношении последних до сих пор не достигнуто. Описанные выше свойства относятся к воде, льду и границе раздела между ними, существующим в условиях термодинамического равновесия. Задачи совсем другого уровня сложности возникают при попытке описания динамики фазового перехода вода-лед, особенно в условиях, далеких от термодинамического равновесия.
Термодинамической причиной любого фазового перехода является разность химических потенциалов частиц по одну и другую сторону от межфазной границы Dm = m1 - m2 . Химическим потенциалом m называют функцию состояния, которая определяет изменения термодинамических потенциалов при изменении числа N частиц в системе, то есть m = G / N, где G = H - TS - термодинамический потенциал Гиббса, Н - энтальпия, S - энтропия, Т - температура. Разность термодинамических потенциалов является движущей силой макроскопического процесса (как разность электрических потенциалов на концах проводника является причиной электрического тока). При m1 = m2 обе фазы могут сосуществовать в равновесии как угодно долго. При нормальном давлении химический потенциал воды уравнивается с химическим потенциалом льда при t = = 0?С. При t < 0?С более низким химическим потенциалом обладает лед, но это еще не означает, что при любом, самом маленьком переохлаждении начнется кристаллизация. Опыт показывает, что тщательно очищенный от примесей, обезгаженный, деионизированный расплав может быть переохлажден относительно точки равновесия фаз на десятки кельвин (а для некоторых веществ и на сотни). Анализ показывает, что причина заключается в отсутствии зародышей новой фазы (центров кристаллизации, конденсации, парообразования и т.д.).
Зародыши могут образоваться и гомогенно, то есть из самой среды, находящейся в метастабильном состоянии, но для этого должны быть выполнены определенные условия. Начнем рассмотрение ситуации с учета того, что любая граница раздела между кристаллом и расплавом (или паром, раствором) вносит дополнительную энергию Sa, где S - площадь границы, a - поверхностная энергия. Кроме того, N молекул, образовавших зародышевый кристаллик, обладают энергией, меньшей, чем в жидкости, на NDm. В результате полное изменение энергии в системе при появлении зародыша
окажется немонотонно зависящим от N. Действительно, при сферической форме зародыша, где A = (36pV 2)1/3 V - объем, приходящийся на одну молекулу в кристалле. Из предыдущего следует, что DU достигает максимума когда в зародыше находится Nс = (2Aa / 3Dm)3 молекул.
Таким образом, при последовательном присоединении молекул к зародышу система сначала должна взбираться на вершину потенциального холма высотой DUс , зависящей от переохлаждения, после чего дальнейший рост N в кристаллике будет идти с понижением энергии, то есть облегченно. Казалось бы, чем ниже температура жидкости, то есть чем сильнее переохлаждение, тем быстрее должна идти кристаллизация. Так оно и есть на самом деле при не слишком больших переохлаждениях. Однако с падением t экспоненциально быстро нарастает и вязкость жидкости, затрудняющая движение молекул. Вследствие этого при больших степенях переохлаждения процесс кристаллизации может затянуться на много лет (как в случае со стеклами различного происхождения).
Численные оценки показывают, что для воды при обычных в природных условиях степенях переохлаждения (Dt = 1-10?С) зародыш должен состоять из нескольких десятков молекул, что значительно больше координационного числа в жидкой фазе (~ 4,4). Таким образом, системе требуется большое количество флуктуационных попыток, чтобы взобраться на вершину энергетического холма. В не очень тщательно очищенной воде сильному переохлаждению препятствует наличие уже существующих центров кристаллизации, которыми могут стать частицы примесей, пылинки, неровности стенок сосуда и др. В последующем кинетика роста кристалла зависит от условий теплопередачи вблизи межфазной границы, а также от морфологии последней на атомарно-молекулярном уровне.
У сильно переохлажденной воды имеются две характерные температуры th = - 36?C и tg = -140?C. Хорошо очищенная и обезгаженная вода в интервале температур 0?С > t > th длительное время может оставаться в состоянии переохлажденной жидкости. При tg < t < th происходит гомогенное зарождение кристалликов льда, и вода не может находиться в переохлажденном состоянии при любой степени очистки. В условиях достаточно быстрого охлаждения при t < tg подвижность молекул воды настолько падает (а вязкость растет), что она образует стеклообразное твердое тело с аморфной структурой, свойственной жидкостям. При этом в области невысоких давлений образуется аморфная фаза низкой плотности, а в области повышенных - аморфная фаза высокой плотности, то есть вода демонстрирует полиаморфизм. При изменениях давления или температуры одна аморфная фаза скачком переходит в другую с неожиданно большим изменением плотности (> 20%).
Существует несколько точек зрения на природу полиаморфизма воды. Так, согласно [5], такое поведение сильно переохлажденной воды может быть объяснено, если принять, что в потенциальном профиле взаимодействия двух молекул Н2О имеется не один минимум, а два. Тогда аморфной фазе с высокой плотностью будет соответствовать среднее расстояние rH , а фазе с низкой плотностью - rL . Компьютерное моделирование подтверждает такую точку зрения, но надежных экспериментальных доказательств этой гипотезы пока нет, как нет и строгой теории, подтверждающей обоснованность использования двухъямного потенциала для описания столь необычных свойств переохлажденной воды.
Поведение переохлажденной воды представляет большой интерес в силу различных причин. В частности, оно определяет климатические условия, возможность и режим судоходства в высоких широтах, что актуально для нашей страны. В процессе динамической кристаллизации на межфазной границе происходит множество интересных и пока малоизученных явлений, например перераспределение примесей, сепарация и последующая релаксация электрических зарядов, сопровождающаяся электромагнитным излучением в широкой полосе частот, и др. Наконец, кристаллизация в сильно переохлажденной жидкости - прекрасная, легко воспроизводимая многократно модельная ситуация поведения системы, далекой от термодинамического равновесия и способной в результате развития неустойчивостей к образованию дендритов различного порядка и размерности (типичные представители - снежинки и ледяные узоры на окнах), удобной для создания и моделирования поведения фракталов [6].
Процессы таяния льда на первый взгляд кажутся легче для анализа, чем процессы кристаллизации. Однако и они оставляют множество вопросов. Так, например, широко распространено мнение, что талая вода некоторое время обладает свойствами, отличными от свойств воды обычной, по крайней мере по отношению к биологическим объектам: растениям, животным, человеку. Вероятно, эти особенности могут быть обусловлены высокой химической чистотой (из-за отмеченного малого коэффициента захвата примесей в процессе кристаллизации льда), различиями в содержании растворенных газов и ионов, а также запоминанием структуры льда в многомолекулярных кластерах жидкой фазы. Однако достоверной информации об этом, полученной современными физическими методами, у автора нет.
Не менее сложным представляется анализ механизмов влияния внешних физических полей, в частности магнитного, на процессы и свойства воды, льда и фазовых переходов. Вся наша жизнь протекает в условиях постоянного действия магнитного поля Земли и его слабых флуктуаций. В течение многих веков развиваются магнитобиология и магнитные методы лечения в медицине. Наконец, серийно производятся и широко применяются установки для омагничивания воды, используемой для полива в сельском хозяйстве (в целях повышения урожайности), питания паровых котлов (для уменьшения скорости образования накипи в них) и т.д. Однако сколько-нибудь удовлетворительного физического описания механизмов действия магнитного поля в этих и других подобных случаях до сих пор нет .
В умеренных и высоких широтах часто наблюдается выделение льда на поверхности наземных предметов--гололёд, иней и проч., или его выпадение из воздуха -- град, снег и проч. Этот лёд возникает из воды, находящейся в воздухе, и называется атмосферным льдом. Процессы формирования льда в атмосфере отличаются большим разнообразием. Атмосферный лёд до последнего времени был изучен совершенно недостаточно. Вследствие этого, даже наши дни, в литературе, как популярной, так и научной, часто встречаются неточные объяснения условий образования различных видов атмосферного льда. Однако накопленный фактический материал наблюдений позволяет существенно уточнить картину льдообразования в атмосфере. В настоящей статье мы ограничимся рассмотрением льда. возникающего на поверхности земли или достигающего её в виде осадкой.
Роль переохлаждённой воды в развитии атмосферного льда
Основная масса льда, образующеюся в атмосфере, связана с переохлаждённой водой. Даже сублимационные кристаллы льда в подавляющем большинстве случаев возникают внутри переохлаждённого облака или тумана за счет перекачки пара с капель на кристалл. Лишь при очень низких температурах (ниже--МТ) сублимация в отсутствии капель переохлаждённой воды начинает играть заметную роль. Температурная граница переохлаждения облаков и туманов до сих пор точно не установлена. Невидимому, она лежит в ряде случаев ниже--40°. Переохлаждённая вода при кристаллизации выделяет большое количество скрытой теплоты. Крупные капли, диаметром порядка миллиметра, которые не бывают сильно переохлаждёнными, замерзают медленно: теплоотдача при небольшом морозе невелика, а тепла выделяется много. При ударе о предмет подобная капля растекается, сливается с другими и постепенно замерзает. В результате получается сплошной покров стекловидно-прозрачною льда: голодёд, град. Совершенно иначе ведут себя мелкие капли переохлаждённой воды размером в сотые доли миллиметра, особенно при температуре --10, --20°. Запас тепла в них мал. Разность температур замерзающей капли (0°) и воздуха велика. Относительная величина поверхности капли большая. Поэтому такие капли замерзают очень быстро. Соударение их друг с другом создаёт губчатые образования из бисера ледяных шариков, соприкасающихся между собой. По внешности этот «водный лед», т. е. лёд, образованный замерзанием воды, а не сублимацией пара, весьма напоминает уплотнённый снег. Зёрна льда рассеивают свет и тем создают характерный матово-белый, снежный вид этого льда. Объёмная плотность его невелика в несколько раз меньше плотности воды. Этот зернистый лёд очень распространён в природе: плотная изморозь, снежная крупа и т. п. Сублимационный рост скелетных ледяных кристаллов с правильной зеркальной огранкой, происходящий внутри мелкокапельнон части облака, сменяется оседанием капель на кристалл при его попадании в крупнокапельную среду. В итоге образуется смешанный сублимационно-водный лёд. В микроскоп видно, как к плоским граням кристалла примёрзли отдельные зёрна льда. Иногда количество этих намёрзших зёрен бывает столь велико, что сам кристалл уже не виден. Таким образом, переохлаждённая вода даёт целую гамму ледяных образований: оплошной прозрачный лёд, губчатый зернистый и, наконец, сублимационный кристаллический. Всё многообразие видов атмосферного льда сводится, с физической точки зрения, к этим трём его типам. Два пути образования льда, из четырёх рассмотренных выше, -- сублимация внутри переохлаждённого тумана и сублимация в отсутствии тумана дают одинаковые кристаллы льда. Две формы осадков водного льда -- стекловидные и зернистые, резко различаются по внешнему виду. В то же время зернистый водный лёд и сублимационный внешне похожи друг на друга. Наблюдатели природы часто отождествляют их, несмотря на различную физическую природу этих явлений. При этом ошибочно полагается, что весь лёд, исключая стекловидную форму, имеет сублимационное происхождение. Годовое количество атмосферного льда, образующегося на земных предметах и выпадающего из атмосферы, состоит, по нашим наблюдениям в Ленинграде, в равной мере из водного и сублимационного льда. Водный атмосферный лёд образуется почти целиком за счёт замерзания переохлаждённой воды. Таким образом, переохлаждённая вода в атмосфере даёт половину всей массы атмосферного льда в виде водного льда и почти целиком остальную половину -- в виде сублимационного льда, выросшего внутри переохлаждённых облаков или туманов. Атмосферный лёд обязан своим существованием почти исключительно переохлаждённой воде.
Классификация видов атмосферного льда
Обилие видов атмосферного льда и условий его образования уже давно побуждали многих исследователей создавать классификации атмосферного льда. Глубоко теоретически обоснованная, но краткая классификация была предложена в 1933 г. акад. В. И. Вернадским, а позднее Б. П. Вейнбергом. В настоящее время есть возможность дать более полную классификацию, которая и приводится в прилагаемой таблице. Эта классификация, однако, не претендует на исчерпывающую полноту и является в известной мере дискуссионной. В перечень не включён ещё один тип наземного обледенения -- наслоение выпадающего льда, т. е. образование снежного покрова, так как здесь нет новообразования льда. Преобразование покровного снега -- это уже область процессов не в атмосферном, а в наземном льде. Однако способность влажного снега удерживаться на вертикальных и прутбвидных частях предметов, что особенно характерно для отложений атмосферного льда, заставляет для более полной характеристики последних попутно рассмотреть и это явление. Перейдём к рассмотрению процессов формирования атмосферного льда. Вначале рассмотрим отложения льда, возникающего на земных предметах, а затем -- выпадение твёрдых форм осадков. Отложение льда иначе называется обледенением предмета.
Атмосферный лед - ледяные частицы, взвешенные в атмосфере или выпадающие на земную поверхность (твердые осадки), а также ледяные кристаллы или аморфный налет, образующийся на земной поверхности, на поверхности наземных предметов и на лететельных аппаратах в воздухе.
Снег - твердые осадки, выпадающие в виде снежинок. Снег выпадает из многих видов облаков, в особенности из слоисто-дождевых (снегопад). Снег - типичный зимний вид осадков, образующий снежный покров.
Иней - тонкий неравномерный слой ледяных кристаллов, образующийся на почве, траве и наземных предметах из водяного пара атмосферы при охлаждении земной поверхности до отрицательных температур, более низких, чем температура воздуха.
Град - атмосферные осадки в виде частичек льда круглой или неправильной формы (градин) размером 5-55 мм. Град выпадает в теплое время года из мощных кучево-дождевых облаков, сильно развитых вверх, обычно при ливнях и грозах.
Водный лед, образующийся на поверхности воды (ледяной покров) и в массе воды на различной глубине (внутриводный, донный лед);
Ледяной покров - сплошной лед, образующийся в холодное время года на поверхности океанов, морей, рек, озер, искусственных водоемов, а также приносимый из соседних районов. В высокоширотных областях существует круглогодично.
Внутриводный лед - скопление первичных ледяных кристаллов, образующихся в толще воды и на дне водного объекта.
Донный лед - лед, откладывающийся на дне водоема или взвешенный в воде. Донный лед наблюдается на дне рек, морей и небольших озер, на погруженных в воду предметах и в мелких местах. Донный лед образуется при кристаллизации переохлажденной воды, имеет рыхлую пористую структуру.
Подземные льды - льды, находящиеся в верхних слоях земной коры. Подземные льды встречаются в областях распространения многолетнемерзлых пород. По времени образования различают современный и ископаемый подземный лед, по происхождению:
а) первичный лед, возникающий в процессе промерзания рыхлых отложений; и
б) вторичный лед - продукт кристаллизации воды и водяных паров (а) в трещинах (жильный лед), (б) в порах и пустотах (пещерный лед), (в) погребенный лед, формирующийся на земной поверхности, а затем перекрытый осадочными породами.
Ледниковый лед - монолитная ледяная порода, слагающая ледник. Ледниковый лед образуется в основном из скопления снега в результате ег
Предмет и задачи гляциологии реферат. Геология, гидрология и геодезия.
Доклад по теме Вонифатьев Стефан
Реферат: Кибернетика и синергетика – науки о самоорганизующихся системах
Курсовая Работа Интернет Магазин Бытовой Техники
Дипломная работа по теме Проектирование сетевой базы данных 'Учет сетевого и компьютерного оборудования'
Курсовая работа: Методология и методы экономической теории
Курсовая работа: Організація обліку власного капіталу підприємства України
Реферат: Тактика допроса
Курсовая работа: Цивільно-процесуальне право в системі права України
Выполнение Контрольной Работы Онлайн
Доклад: «Историческая наука» в постсоветских азиатских государствах
Контрольная работа по теме Этические скандалы и достойные выходы из них. 'BP' разлив нефти
Кругооборот Капитала Предприятия Курсовая
Контрольная Работа По Алгебре 7 Класс Тождества
Реферат: Некоторые способы получения спиртов. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат: Автоспорт - виды и особенности. Скачать бесплатно и без регистрации
Сочинение На Тему Дружба Народов
Шпаргалки На Декабрьское Сочинение 2022
Реферат: Прогнозирование пищевой промышленности Приморского края до 2025 года
Курсовая работа по теме Изучение стратегического и тактического планирования в системе менеджмента
Кадровая Безопасность Реферат
Организация бухгалтерского и налогового учета вкладов в рублях и иностранной валюте ОАО Московского акционерного коммерческого банка "Возрождение" - Бухгалтерский учет и аудит дипломная работа
Аттестация аудиторской деятельности - Бухгалтерский учет и аудит контрольная работа
Производственно-зоотехнический и бухгалтерский учет в животноводстве - Бухгалтерский учет и аудит курсовая работа