М Аджиев - Атомная энергетика — что дальше?

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…

Горняки на Севере иногда сами специально вызывают термокарст, если, например, возникает необходимость на каком-то участке оттаять мерзлоту на небольшую глубину. Этот участок весной заливают водой, и вода быстро справляется со своей работой. Но вернемся к нашему подводному льду. Продолжаю цитирование учебника: «При возникновении подводного льда замерзающий приземный слой воды может охлаждаться за счет теплопроводности подстилающей горной породы, если она имеет отрицательную температуру…»

После прочтения этой фразы у меня возникло подозрение в достоверности предлагаемого объяснения: налицо нарушение физического закона: якобы более легкая масса воды должна быть у дна. Почему? Неприемлемы утверждения и о теплопроводности подстилающей горной породы, граничный слой грунта не может иметь отрицательную температуру.