И все-таки заинтересовался ли кто-нибудь по-настоящему, этим удивительным творением природы? Думаю, нет. Утверждать так позволяет поиск, который я провел в Библиотеке имени В. И. Ленина, а также беседы со специалистами. Откуда берутся эти странные льдины? Какова природа осеннего ледохода? Никто толком не объяснил.
В поисках ответа на вроде бы простые вопросы пришлось вспомнить уже изрядно забытые курсы наук, которые когда-то читали нам на лекциях в Московском университете. Физика, гидрология, гляциология, криология… Как давно все это было. Осенние льдины стали для меня, профессионального экономиста-географа, своеобразным хобби. Хобби, которым не похвастаешься перед друзьями, как марками или спичечными коробками, но не менее интересным и увлекательным. Я принялся коллекционировать знания, которые вряд ли пригодятся мне на основной работе.
Итак, белые льдины, выныривающие со дна…
Природа летнего ледохода, по-моему, довольно проста. За зиму сибирская стужа промораживает многие реки до дна. Два-три метра глубины — морозу нипочем. Всю реку скует к весне.
Вспоминаю, когда я был в Тынде, на БАМе, видел, как бурили лед на реке. Почти три метра шел лед, а подо льдом еще жила река, правда, глубиной всего лишь сантиметров десять — двадцать.
Весной промерзшую реку зальют талые воды. Со склонов сопок побегут ручьи, и сойдутся они на реке, оставив под собой лед. Лишь через месяц-полтора по-настоящему прогреется, проснется река, зимний лед, уже изрядно подтаявший, всплывет на поверхность и скоро растает на своей долгой дороге в Арктику. Лето все-таки.
А вот природу осеннего ледохода объяснить, видимо, не так просто. Известно, зимой и поздней осенью температура на дне реки всегда положительная. Этой температуры недостаточно, чтобы вода превратилась в лед… Стоп. А белые льдины? Они же появляются именно при этих условиях.
Обращаюсь к литературе: как специалисты объясняют это противоречие?
«Для образования подводного, или внутриводного, льда необходимо определенное переохлаждение воды, наличие ядра кристаллизации и удаление теплоты агрегатного перехода воды в лед», — прочитал я в университетском учебнике.
Здесь, видимо, стоит сделать небольшое отступление и объяснить некоторым неподготовленным читателям, что вода — самое распространенное на Земле вещество! — еще очень недостаточно изучено. Многие неожиданные свойства воды до сих пор приводят ученых в растерянность и замешательство.
Так, если удалить из воды ядра кристаллизации — а ими могут быть любые вкрапления, даже микробы, — то она не замерзает и при температуре в минус двадцать градусов.
На этом свойстве хотелось бы остановиться чуть подробнее. Это очень важно. Вода при плюс четырех градусах имеет абсолютную плотность, в этот момент она самая тяжелая. Потом, с понижением температуры, плотность ее уменьшается, и охлажденная вода уже становится легче, а лед — совсем легким, он плавает. Поэтому-то в реке или озере, на дне зимой температура всегда только положительная, там скапливается самая тяжелая масса воды. И самая теплая!
В этом ответ на один любопытный вопрос: почему река или озеро никогда не замерзнут со дна, вернее почему водоем, если он достаточно глубокий, никогда не остынет ниже нуля градусов даже в самый сильный мороз.
Еще один штрих, мимо которого нельзя пройти: неизбежная приблизительность количественных характеристик процесса.
«Около четырех градусов…», «почти» — эти слова, конечно, не делают чести исследователю, но, к сожалению, без них не обойтись. Лабораторной точности в исследовании природных процессов, по-моему, не бывает и быть не может.
Например, известно, что максимальная плотность воды наблюдается при плюс 3,98 градуса. Однако в природе этой температуры не найти. Почему? Потому что в реке нет дистиллированной воды. Вода в реке всегда некий раствор, где-то он одного состава, где-то другого. А если природная вода — раствор, то согласно положениям термодинамики неизбежна сдвижка ее некоторых физико-химических характеристик, вернее их количественных значений. Отсюда и приблизительность, но на уровне сотых, а порой и десятых градуса.
И в этом нет ничего особенного, считаем же мы обычно время с точностью до минуты, и это нас в быту вполне устраивает, хотя есть и секунды, о которых редко кто говорит. Разве что на спортивных соревнованиях.
Однако продолжу свою основную мысль. Река или озеро, даже если они лежат на мерзлоте, со дна никогда не смогут замерзнуть еще и потому, что по теплоемкости вода не знает себе равных среди почти всех других веществ на планете. И это еще одна неожиданность в свойствах воды.
Дно реки, грунт, вода согревает, и они всегда у поверхности соприкосновения имеют только положительную температуру. Если бы было иначе, то северные реки всегда текли бы только по ледяному желобу.
Чего в природе не наблюдалось.
А наблюдалось другое. Известны случаи, когда озеро или река входили в соприкосновение с подземным, ископаемым льдом на берегу или у дна. Этот лед очень быстро таял.
Кстати, мало кто из неспециалистов знает, что река или озеро на Севере, в тундре, часто могут быть блуждающими.
Вечномерзлый мягкий грунт быстро разрушается от воздействия тепла водной массы озера или реки, особенно летом. Мерзлые берега подтаивают, согреваются и осыпаются. Порой на несколько метров за короткое лето может сместиться озеро в тундре. А то и вовсе исчезнуть, если на пути встретится подземная жила льда. Такие случаи тоже зафиксированы в литературе. Этот процесс называется термокарстовым…
