Течение ледников

Течение ледников

Согласно измерениям О. Самойлова, время пребывания молекул воды в положении равновесия около ионов может быть больше и меньше времени «оседлой жизни» молекулы воды в чистой воде, например. Следовательно, при наличии слабого раствора хлористого натрия число молекул воды около иона Na+ будет меньше, чем около иона С1, и эта неравномерность в трансляционном движении, несомненно, повлияет на образование твердой фазы. Поскольку координационные числа ионов, содержащихся в морской воде, близки к координационному числу молекулы воды в чистой воде (около 4), содержание ионов солей не отражается на структуре слабых водных растворов и не влияет на трансляционное движение молекул, перемещающихся по кратковременным пустотам в жидкости. Таким образом, возникновение льда из слабых водных растворов — процесс более сложный по сравнению с подобным агрегатным превращением чистой воды из-за разных энергий активации молекул воды около различных ионов и неодинакового времени пребывания их в положении равновесия.

Весьма дискуссионными являются положения, касающиеся ориентировки кристаллов в (водных) льдах, высказанные Е. Паундером в статье «Рост кристалла как функция его ориентировки». Автор наблюдал в процессе экспериментов по замораживанию дистиллированной воды преимущественную вертикальную ориентировку главных кристаллографических осей кристаллов в поверхностном слое; в последующих слоях намерзания (на глубине 5 см от поверхности) преобладала поясная их ориентировка. Паундер считает, что темп роста по базисной плоскости больше, чем в направлении, параллельном главной кристаллографической оси. С целью определения темпа роста кристаллов разной ориентировки автор применяет оригинальную методику, но, к сожалению, он не указывает, при каких термических условиях проводились эксперименты. Следует также отметить, что представление о преимущественном вертикальном росте кристаллов в водной среде не исчерпывает всего вопроса. Паундер не обратил внимания на анизотропию роста кристаллов в боковых направлениях при условии стесненного развития.

Автору этих строк приходилось наблюдать выклинивание отдельных кристаллов в озерных и речных льдах, обусловленное преимущественным ростом по базисной плоскости. В результате этого процесса постепенно выклиниваются кристаллы, ориентированные главными кристаллографическими осями параллельно плоскости намерзания (обратный процесс в сравнении с явлением, наблюдавшимся Паундером). Мы объясняем индивидуальное выклинивание в условиях стесненного роста неодинаковой энергией молекул в решетке льда.

Как известно, замерзание морской воды сопровождается разделением на пресный лед и рассол; последний при дальнейшем понижении Температуры морского льда частично переходит внутри ледяного покрова в твердое состояние с раздельным выделением кристаллов льда и солей, эвтектика которых соответствует температуре льда. Содержание во льду концентрированного рассола, более тяжелого, чем морская вода и лед, при наличии градиента температуры с более низкой температурой верхних слоев вызывает миграцию рассола к нижним слоям. Этот процесс приводит к опреснению льда. К. Адаме, Д. Френч и У. Кингери провели экспериментальные исследования с целью получения ледяных конструкций путем намораживания морской воды (статья «Отвердевание и морского льда в естественных условиях»). Авторы утверждают, что в зависимости от скорости намораживания и начальной солености могут быть предсказаны состав образующегося льда и его механические характеристики. Чтобы получить искусственным намораживанием лед малой солености, требуется проводить процесс при чрезвычайно малой скорости удаления теплоты кристаллизации. Наиболее эффективное намораживание осуществляется в результате отвердевания распыленной воды.

В статье Дж. Дикинса «Изготовление платформ из морского льда» рассматривается проблема придания природному льду дополнительной прочности за счет увеличения несущей способности путем послойного намораживания на его поверхность нового слоя льда. Автор указывает на применение заполнителей как на один из способов укрепления льда. Дикинс увязывает свои наблюдения с практическими задачами изготовления ледяных платформ — аэродромов и других сооружений.

Раздел «Несущая способность морского льда» объединяет ряд статей, имеющих практическое направление. В них рассматриваются вопросы использования платформ морского льда в качестве авиационных взлетно-посадочных площадок и сооружения на них научно-исследовательских станций, а также приводятся ценные данные, характеризующие процессы деформации и образования трещин в плавучих ледяных полях.

При решении задач, связанных с несущей способностью ледяных полей, лежащих на упругом жидком основании, деформация этих полей под нагрузкой рассматривается обычно как упругий процесс. Между тем в зависимости от характера воздействия нагрузки, температурного режима, состава и строения лед может претерпевать пластические изменения. Как отмечают Дж. Кутклифф, У. Кингери и Р. Кобл в статье «Упругие и зависящие от времени деформации ледяных полей», сложность изучения пластических свойств морского льда состоит в том, что деформация ползучести в большой степени зависит от температуры , которая изменяется в значительных пределах по толщине ледяного покрова.

Читайте так же:

Комментарии запрещены.