Bu insanların etdikləri, bir qayda olaraq, adi insan üçün tamamilə anlaşılmazdır.
oradakı insanlar, "Yerin zirvəsində", həddindən artıq şaxtalar, qütb gecəsi,
hər an qırıla bilən buz yığınında və adi rahatlıq olmadan
müasir sivilizasiya. Elmi haqqında danışmaq istəyəndə
SP-36-nın elm üzrə rəis müavini Vladimirə buz parçası üzərində araşdırma
Churun, o, düşüncəli şəkildə cavab verdi: “Bilirsən, mən də öyrənməyə etiraz etməzdim
bunun haqqında!"

Arktikanı araşdırmağın bir çox yolu var. Avtomatik elmi komplekslər - meteoroloji və okeanoqrafik stansiyalar, buzda donmuş və buz örtüyünün kütləsinin artımını və ya dəyişməsini təyin etməyə imkan verən kütləvi tarazlıq şamandıraları (yeri gəlmişkən, belə bir şamandıra SP-37-də işləyir) - məlumatların toplanmasını çox asanlaşdırır, lakin onların məhdudiyyətləri var. Əlbəttə ki, məlumat sistemdən peyk rabitəsi vasitəsilə, məsələn, avtomatik hidroloji stansiyalar - yanalma və ya sürüşmə şamandıraları vasitəsilə daxil olduqda ofisdə oturmaq cazibədar olardı. Ancaq bir il ərzində bu cür (çox bahalı) şamandıraların 50% -dən çoxu ümumiyyətlə itirilir - bu bölgədə buz sahələrinin dinamikası (hummocking, sıxılma) səbəbindən bunun üçün xüsusi olaraq hazırlanmış avadanlıq üçün iş şəraiti olduqca çətindir.

Elmi məlumat əldə etməyin başqa bir yolu Yerin uzaqdan zondlanmasıdır. Elmi peyklər (təəssüf ki, Rusiya deyil) görünən, infraqırmızı, radar və mikrodalğalı diapazonlarda buz vəziyyəti haqqında məlumat əldə etməyə imkan verir. Bu məlumatlar əsasən tətbiqi məqsədlər üçün istifadə olunur: gəmilərə rəhbərlik etmək, sürüşmə stansiyaları üçün uyğun buz təbəqələrinin axtarışı üçün; sürüşmə stansiyalarının özləri işdə kömək edirlər - məsələn, SP-36-da uçuş-enmə zolağının tikintisi üçün uyğun bir sahə tapmaq üçün istifadə olunurdu. Bununla belə, peyk məlumatları real müşahidələrlə - bilavasitə ölçülmüş buz qalınlığı, onun yaşı (bu məlumatları peykdən birbaşa ölçmək hələ mümkün deyil) ilə müqayisə edilərək yoxlanılmalıdır.

Elmi stansiyalar (artıq məskunlaşmış) gəmiləri buzda dondurmaqla da yerləşdirilə bilər (bu üsul Fridtjof Nansen tərəfindən sınaqdan keçirilmişdir). Zaman zaman belə layihələrə misal olaraq Fransız yaxtası Tara və ya Beaufort dənizində sürüklənən bir gəmi ilə bağlı Amerika-Kanada SHEBA layihəsini göstərmək olar. Bənzər bir layihə “Arktika” nüvə buzqıran gəmisi üçün nəzərdə tutulmuşdu, lakin sonda müxtəlif səbəblərə görə ondan imtina edildi. Bununla belə, donmuş gəmilər elmi kadrların həyatı və elmi kompleksin enerji təchizatı üçün yalnız yaxşı baza yaradır. Elmi məlumat toplamaq üçün insanlar hələ də kənar təsirləri istisna etmək üçün buza getməli olacaqlar. Bundan əlavə, gəmiləri dondurmaq baha başa gəlir (və gəmiləri əsas işlərindən yayındırır).


“Mənim fikrimcə, üzən buz təbii yükdaşıyan platformadır, həm elmi kompleksin yerləşdirilməsi, həm də insanların yaşaması üçün ən optimaldır”, - Vladimir Churun ​​deyir. “Bu, uzun müddət drift etməyə və heç bir kənar təsir olmadan təmiz elmi məlumatlar əldə etməyə imkan verir. Təbii ki, buz üzərindəki insanlar müəyyən rahatlıqdan məhrumdurlar, amma elm adına biz buna dözməliyik. Təbii ki, elmi məlumatların əldə edilməsi bütün mövcud vasitələrdən - drift stansiyalarından, hava ekspedisiyalarından, peyk müşahidəsindən, avtomatik şamandıralardan, elmi ekspedisiya gəmilərindən istifadə etməklə kompleks şəkildə aparılmalıdır”.

"SP-36-nın elmi proqramı olduqca geniş və uğurlu idi" deyə Vladimir Churun ​​Popular Mechanics-ə izah edir. “Bura meteoroloji, aeroloji və hidroloji müşahidələr, həmçinin buz və qar örtüyünün xüsusiyyətlərinin öyrənilməsi daxildir. Lakin sovet dövründə drift stansiyalarında çox diqqət çəkən ionosfer və Yerin maqnit sahəsi ilə bağlı tədqiqatlar indi materik və adalardakı stasionar qütb stansiyalarına köçürülüb”.

Hava

Stansiyanın işinin başlanğıcı Rusiya bayrağının qarderobun üstündə ucaldılması təntənəli anla əlamətdar deyil. Rəsmi olaraq, drift stansiyası ilk hava hesabatı AARİ-yə, oradan isə qlobal meteoroloji şəbəkəyə ötürüldüyü andan işə başlayır. Bildiyimiz kimi, "Arktika havanın mətbəxidir", bu məlumatlar meteoroloqlara son dərəcə dəyərli məlumatlar verir. 30 km hündürlüyə qədər zondlar vasitəsilə atmosferin barik (təzyiq, küləyin sürəti və istiqaməti) və temperatur profillərinin tədqiqi təkcə hava proqnozu üçün istifadə edilmir - bu məlumatlar sonradan fundamental elmi məqsədlər üçün istifadə edilə bilər, məsələn. atmosfer fizikasının incə modelləri kimi və tətbiqi olanlar üçün - məsələn, təyyarə uçuşlarına dəstək. Bütün bu məlumatlara görə meteoroloqlar və aeroloqlar məsuliyyət daşıyır.

Meteoroloqun işi sadə görünə bilər - o, meteoroloji məlumatları götürür və Roşidrometə göndərir. Bunun üçün küləyin sürətini və istiqamətini, temperaturu və rütubəti, görmə qabiliyyətini və təzyiqi ölçən 10 metrlik hava dirəyində sensorlar dəsti yerləşdirilib. Bütün məlumatlar, o cümlədən uzaq sensorlardan (qar və buzun temperaturu, günəş radiasiyasının intensivliyi) meteostansiyaya axır. Məlumat stansiyadan uzaqdan götürülsə də, meteoroloji əraziyə getmədən ölçmə aparmaq həmişə mümkün olmur. “Anemometrlərin fincanları və temperatur və rütubət sensorlarının yerləşdiyi meteoroloji kabinənin radiasiyadan mühafizəsi donur, onları dondan təmizləmək lazımdır (mastanın yuxarı hissəsinə daxil olmaq üçün sonuncu “qırıla bilən” vəziyyətə gətirilir. ), SP-36 meteoroloqu mühəndis İlya Bobkov izah edir.- A Ərimə mövsümündə dayağı sabit saxlamaq üçün oğlan ipləri daim gücləndirilməlidir. Bundan əlavə, stansiya belə ağır şaxta şəraitində, - 40°C-dən aşağı işləmək üçün nəzərdə tutulmayıb, ona görə də biz orada istilik qurğusu - adi 40 vattlıq közərmə lampası quraşdırdıq. Təbii ki, belə aşağı temperatur üçün nəzərdə tutulmuş stansiyalar var, lakin onların dəqiqliyi azdır”.

10 m-dən yuxarı aeroloqların iş sahəsidir. SP-36 aparıcı aerologiya mühəndisi Sergey Ovçinnikov izah edir: "Biz aeroloji zondlardan istifadə edərək atmosferin yuxarı təbəqələrini öyrənirik". - Zond 140 q ağırlığında bir qutudur, o, bir şara - yüksək təzyiqli qaz generatorunda kimyəvi yolla istehsal olunan hidrogenlə doldurulmuş təxminən 1,5 m 3 həcmli bir topa - ferrosilikon tozundan, kaustik sodadan və su. Zondda quraşdırılmış GPS qəbuledicisi, telemetriya ötürücüsü, həmçinin temperatur, təzyiq və rütubət sensorları var. Hər iki saniyədən bir zond məlumatı koordinatları ilə birlikdə yerüstü qəbuledici stansiyaya ötürür”. Zondun koordinatları müxtəlif hündürlüklərdə onun hərəkətini, küləyin sürətini və istiqamətini hesablamağa imkan verir (hündürlük barometrik üsulla müəyyən edilir). Zondun elektronikası su ilə doldurulmuş akkumulyatorla təchiz edilir, o, əvvəlcə suda bir neçə dəqiqə saxlanılır (fövqəladə mayakları olan xilasetmə jiletləri oxşar enerji mənbələri ilə təchiz olunub).

“Zondlar hər gün GMT ilə saat 0 və 12-də işə salınır, əgər hava şəraiti güclü küləklərdə imkan verirsə, zond sadəcə yerə “mixlanır”. Bir ildən az müddətdə 640 buraxılış baş verdi, Sergey Ovchinnikov deyir: “Orta qalxma hündürlüyü 28,770 m, maksimumu 32,400 m idi, beləliklə, o, təxminən bir dəqiqə ərzində maksimum hündürlüyünə çatdı. saat yarımdan sonra balon lift şişir, sonra partlayır və zond yerə düşür. Düzdür, onu tapmaq demək olar ki, mümkün deyil, ona görə də cihaz bahalı da olsa birdəfəlikdir”.

Su

SP-36 okeanoloqu Sergey Kuzmin deyir: "İşimizdə əsas diqqət cari parametrlərin, eləcə də temperaturun, elektrik keçiriciliyinin və suyun sıxlığının ölçülməsidir" dünya səviyyəsinə uyğun yüksək dəqiqliklə nəticələr əldə edə bilərik. İndi bir neçə təbəqədə transvers Doppler effektindən istifadə edərək axın sürətini ölçməyə imkan verən profil alətlərindən istifadə edirik.

“Biz, əsasən, yuxarı sərhədi 180-220 m, nüvəsi isə 270-400 m dərinlikdə olan Atlantik cərəyanlarını öyrənmişik”. Cərəyanların öyrənilməsi ilə yanaşı, hər altı gündə elektrik keçiriciliyini və temperaturu ölçən bir zonddan istifadə edərək su sütununun gündəlik tədqiqi təmin edildi, Atlantik sularını "tutmaq" üçün 1000 m-ə qədər dərinlikdə tədqiqatlar aparıldı və həftədə bir dəfə zond kabelin bütün maksimum uzunluğuna endirildi - dərin dəniz təbəqələrini öyrənmək üçün 3400 m. "Bəzi ərazilərdə," Sergey Kuzmin izah edir, "geotermal effekt dərin təbəqələrdə müşahidə edilə bilər."

SP-36-da okeanoloqların vəzifəsinə hidrokimyaçılar tərəfindən sonrakı analiz üçün nümunələrin toplanması da daxildir. "Qışda üç dəfə - yazda, yayda və payızda - bir buz nüvəsi götürdük, sonra otaq temperaturunda əridildi, yaranan su filtrdən keçirildi və sonra yenidən donduruldu" dedi Sergey. - Həm filtr, həm də buz sonrakı analizlər üçün xüsusi olaraq qablaşdırılıb. Qar nümunələri və buzaltı sular da eyni üsulla toplanmışdır. Hava nümunələri, həmçinin ən kiçik hissəcikləri saxlayan bir neçə filtrdən havanı vuran bir aspiratordan istifadə edərək götürüldü. Əvvəllər bu yolla, məsələn, Kanadadan və Rusiya tayqasından qütb bölgələrinə uçan bəzi bitki növlərinin polenini aşkar etmək mümkün idi”.

Nə üçün cərəyanları öyrənin? "Əvvəlki illərdə toplanmış məlumatlarla müqayisədə iqlim meyllərini müəyyən etmək olar", - Sergey cavab verir. “Belə bir təhlil, məsələn, Şimal Buzlu Okeanında buzun davranışını başa düşməyə imkan verəcək ki, bu da təkcə fundamental baxımdan deyil, həm də sırf tətbiqi nöqteyi-nəzərdən son dərəcə vacibdir – məsələn, nə zaman Arktikanın təbii ehtiyatlarını inkişaf etdirmək.

qar

Xüsusi meteoroloji tədqiqat proqramına bir neçə bölmə daxil idi. Qar və buz örtüyünün strukturu, onun termofiziki və radiasiya xassələri - yəni günəş radiasiyasını necə əks etdirməsi və udması öyrənilib. "Fakt budur ki, qar yüksək əks etdiriciliyə malikdir və bu xüsusiyyətə görə, məsələn, peyk şəkillərində, bulud təbəqəsinə çox bənzəyir" dedi meteoroloq Sergey Şutilin. - Xüsusilə qışda hər iki yerdə havanın temperaturu bir neçə on dərəcə şaxta olanda. Temperaturdan, küləkdən, buludluluqdan və günəş radiasiyasından asılı olaraq qarın termofiziki xüsusiyyətlərini öyrənmişəm”. Günəş radiasiyasının (təbii ki, qütb günlərində) qar və buz vasitəsilə müxtəlif dərinliklərə (o cümlədən suya) nüfuz etməsi də ölçüldü. Qarın morfologiyası və onun termofiziki xassələri də tədqiq edilmişdir - müxtəlif dərinliklərdəki temperatur, sıxlıq, məsaməlilik və müxtəlif təbəqələrdə kristalların fraksiya tərkibi. Bu məlumatlar radiasiya xüsusiyyətləri ilə birlikdə müxtəlif səviyyəli modellərdə - həm qlobal, həm də regional iqlim modellərində qar və buz örtüyünün təsvirini aydınlaşdırmağa kömək edəcəkdir.

Qütb günlərində Yer səthinə çatan ultrabənövşəyi radiasiyanın ölçülməsi aparıldı və qütb gecəsi Arktikada emissiyaları olan karbon qazı, yer səviyyəsindəki ozon və metan konsentrasiyalarını öyrənmək üçün qaz analizatorlarından istifadə edildi. geoloji proseslərlə bağlıdır. Xüsusi qaz analizatorundan istifadə edərək, Sergey Şutilinin sözlərinə görə, qar və buzun səthindən karbon qazı və su buxarının axması ilə bağlı unikal məlumatları da əldə etmək mümkün olub: “Əvvəllər belə bir model var idi ki, ona görə su əriyir. sahil okeana düşdü, okean buzla örtüldü və onun altında anaerob proseslər baş verdi. Və səth buzdan azad edildikdən sonra atmosferə karbon qazı axını daxil oldu. Biz kəşf etdik ki, axın əks istiqamətdə gedir: buz olmayanda okeana, buz olanda isə atmosferə keçir! Bununla belə, bu, ərazidən də asılı ola bilər - məsələn, cənuba və şərq yarımkürəsində şelf dənizlərinə yaxınlaşan SP-35-də ölçmələr yuxarıda göstərilən fərziyyə ilə uyğun gəlir. Ona görə də daha çox araşdırmaya ehtiyac var”.

Buza indi ən çox diqqət yetirilir, çünki bu, Arktikada baş verən proseslərin bariz göstəricisidir. Buna görə də onun öyrənilməsi son dərəcə vacibdir. Əvvəla, bu, buz kütləsi balansının qiymətləndirilməsidir. O, yayda əriyir və qışda böyüyür, buna görə də təyin olunmuş yerdə ölçmə çubuqlarından istifadə edərək qalınlığının müntəzəm ölçülməsi buz kütləsinin ərimə və ya böyümə sürətini təxmin etməyə imkan verir və bu məlumatlar daha sonra müxtəlif növlər üçün istifadə edilə bilər. çoxillik buz əmələgəlmə modelləri. "SP-36-da poliqon 80x100 m ərazini tutdu və oktyabrdan may ayına qədər orada 8400 ton buz böyüdü" dedi Vladimir Churun. "Təsəvvür edə bilərsiniz ki, 5x6 km ölçüdə bütün buz kütləsində nə qədər buz böyüyüb!"

SP-36 buz tədqiqatçısı Nikita Kuznetsov deyir: "Biz həmçinin AARİ-də tədqiq ediləcək gənc və köhnə buzun bir neçə nüvəsini götürdük - kimyəvi tərkibi, mexaniki xüsusiyyətləri, morfologiyası". "Bu məlumat müxtəlif iqlim modellərini dəqiqləşdirmək üçün istifadə edilə bilər, həmçinin, məsələn, mühəndislik məqsədləri üçün, o cümlədən buzqıran gəmilərin tikintisi üçün."

Bundan əlavə, SP-36-da dəniz buzunda müxtəlif dalğaların keçməsi prosesləri üzərində tədqiqatlar aparıldı: buz təbəqələrinin toqquşması zamanı yaranan dalğalar, eləcə də dəniz mühitindən buza keçən dalğalar. Bu məlumatlar yüksək həssas seysmometrlərdən istifadə etməklə qeydə alınır və sonradan buzun bərk cisimlərlə qarşılıqlı təsirinin tətbiqi modelləri üçün istifadə olunur. SP-36-nın aparıcı mühəndis-buz tədqiqatçısı Leonid Panovun sözlərinə görə, bu, müxtəlif mühəndis strukturlarında - gəmilərdə, qazma platformalarında və s.-də olan yükləri buz müqaviməti baxımından qiymətləndirməyə imkan verir: “Xüsusiyyətləri bilmək. buzun dalğalarla qarşılıqlı təsirini nəzərə alaraq, buzun güc xüsusiyyətlərini hesablamaq mümkündür, bu da onun harada qırılacağını dəqiq proqnozlaşdırmaq deməkdir. Bu cür üsullar təhlükəli ərazilərdə, məsələn, neft və qaz kəmərlərinin yaxınlığında çatların və tıxacların keçidini uzaqdan aşkar etməyə imkan verəcək”.

Kurort deyil

Mən Vladimirdən drift stansiyasında işləyərkən qlobal iqlim dəyişikliyinin (yəni qlobal istiləşmənin) necə hiss etdiyini soruşduqda, o, sadəcə gülümsədi: “Əlbəttə, Arktikada buzun sahəsi və onun qalınlığı azalıb – bu yaxşı qeydə alınmış elmi faktdır. Ancaq sürüşmə stansiyasında, buz təbəqəsinin yerli məkanında qlobal istiləşmə ümumiyyətlə hiss olunmur. Xüsusilə, bu qışlama zamanı biz son on ildə minimum temperaturu (-47,3°C) qeydə almışıq. Külək çox da güclü olmayıb - maksimal küləyin sürəti 19,4 m/s olub. Ancaq ümumilikdə fevraldan aprelə qədər qış çox soyuq keçdi. Beləliklə, qlobal istiləşməyə baxmayaraq, Arktika nə daha isti, nə daha rahat, nə də daha rahat hala gəldi. Burada hələ də soyuqdur, soyuq küləklər hələ də əsir, buz hələ də hər yerdə eynidir. Çukotkanın tezliklə kurorta çevriləcəyinə hələ ümid yoxdur”.

Dmitri Mamontov.

Gənc uşaqlar çox vaxt böyüklərə maraqlı suallar verirlər və həmişə onlara dərhal cavab verə bilmirlər. Uşağınıza axmaq görünməmək üçün buzun üzmə qabiliyyəti ilə bağlı tam və ətraflı, əsaslı cavabla tanış olmağı tövsiyə edirik. Axı o, boğulmur, üzür. Bu niyə baş verir?

Uşağa mürəkkəb fiziki prosesləri necə izah etmək olar?

Ağla gələn ilk şey sıxlıqdır. Bəli, əslində buz daha az sıx olduğu üçün üzür. Bəs uşağa sıxlığın nə olduğunu necə izah etmək olar? Heç kim ona məktəb kurikulumunu söyləməyə borclu deyil, amma hamısını onun nə olduğunu başa düşmək olduqca mümkündür. Axı, əslində, eyni həcmdə su və buzun müxtəlif çəkiləri var. Problemi daha ətraflı araşdırsaq, sıxlıqdan başqa bir neçə başqa səbəbi də səsləndirə bilərik.
təkcə ona görə deyil ki, onun azaldılmış sıxlığı onun aşağı batmasına mane olur. Səbəb həm də buzda kiçik hava qabarcıqlarının donmasıdır. Onlar da sıxlığı azaldır və buna görə də, ümumiyyətlə, buz plitəsinin çəkisinin daha da azaldığı ortaya çıxır. Buz genişləndikdə, daha çox hava qəbul etmir, lakin artıq bu təbəqənin içərisində olan bütün kabarcıklar buz əriməyə və ya sublimasiya etməyə başlayana qədər orada qalır.

Suyun genişlənmə qüvvəsi üzərində təcrübənin aparılması

Bəs buzun əslində genişləndiyini necə sübut edə bilərsiniz? Axı su da genişləyə bilər, bəs bunu süni şəraitdə necə sübut etmək olar? Maraqlı və çox sadə bir təcrübə keçirə bilərsiniz. Bunu etmək üçün sizə plastik və ya karton fincan və suya ehtiyacınız olacaq. Miqdarın böyük olması lazım deyil, stəkanı ağzına qədər doldurmaq lazım deyil. Həmçinin, ideal olaraq təxminən -8 dərəcə və ya daha aşağı bir temperatur lazımdır. Temperatur çox yüksək olarsa, təcrübə əsassız olaraq uzun sürəcək.
Beləliklə, içəriyə su tökülür, buzun əmələ gəlməsini gözləmək lazımdır. Kiçik həcmli mayenin iki-üç saat ərzində buza çevriləcəyi optimal temperaturu seçdiyimiz üçün təhlükəsiz evə gedib gözləyə bilərsiniz. Bütün su buza çevrilənə qədər gözləmək lazımdır. Bir müddət sonra nəticəyə baxırıq. Deformasiyaya uğramış və ya buzla yırtılmış fincana zəmanət verilir. Daha aşağı temperaturda təsirlər daha təsirli görünür və təcrübənin özü daha az vaxt aparır.

Mənfi nəticələr

Məlum olub ki, sadə bir təcrübə təsdiqləyir ki, buz blokları həqiqətən temperatur aşağı düşəndə ​​genişlənir, dondurularkən suyun həcmi isə asanlıqla artır. Bir qayda olaraq, bu xüsusiyyət unutqan insanlar üçün bir çox problem yaradır: Yeni il ərəfəsində uzun müddət balkonda qalan şampan şüşəsi buzun təsirinə məruz qalır. Genişlənmə qüvvəsi çox böyük olduğundan ona heç bir şəkildə təsir etmək olmaz. Yaxşı, buz bloklarının üzmə qabiliyyətinə gəldikdə, burada sübut ediləcək heç bir şey yoxdur. Ən maraqlısı, böyük bir gölməçədə buz parçalarını boğmağa çalışaraq, yaz və ya payızda bənzər bir təcrübəni asanlıqla həyata keçirə bilər.

Hər kəs buzun donmuş su olduğunu, daha doğrusu, bərk birləşmə vəziyyətində olduğunu bilir. Amma Niyə buz suda batmır, səthində üzür?

Su nadir, hətta anomal xüsusiyyətlərə malik qeyri-adi bir maddədir. Təbiətdə əksər maddələr qızdırıldıqda genişlənir, soyuduqda isə büzülür. Məsələn, bir termometrdə olan civə dar bir boru vasitəsilə yüksəlir və temperaturun artması göstərir. Civə -39ºC-də donduğundan, sərt temperaturlu mühitlərdə istifadə olunan termometrlər üçün uyğun deyil.

Su da qızdırıldıqda genişlənir və soyuduqda büzülür. Bununla belə, təxminən +4 ºC ilə 0 ºC arasında olan soyutma diapazonunda genişlənir. Məhz bu səbəbdən su boruları qışda onların içindəki su donubsa və böyük buz kütlələri əmələ gələrsə, partlaya bilər. Boru divarlarına buz təzyiqi onların partlamasına kifayət edir.

Suyun genişlənməsi

Su soyuduqda genişləndiyi üçün buzun sıxlığı (yəni bərk forması) maye suyun sıxlığından azdır. Başqa sözlə desək, verilən buz həcminin çəkisi eyni həcmdə sudan azdır. Bu, m = ρV düsturu ilə əks olunur, burada V - bədənin həcmi, m - bədənin kütləsi, ρ - maddənin sıxlığı. Sıxlıq və həcm (V = m/ρ) arasında tərs mütənasib əlaqə var, yəni həcm artdıqca (su soyuduqca) eyni kütlə daha az sıxlığa malik olacaqdır. Suyun bu xüsusiyyəti su anbarlarının - gölməçələrin və göllərin səthində buz əmələ gəlməsinə səbəb olur.

Tutaq ki, suyun sıxlığı 1. Onda buzun sıxlığı 0,91 olacaq. Bu rəqəm sayəsində suyun üzərində üzən buz kütləsinin qalınlığını öyrənə bilərik. Məsələn, bir buz parçasının sudan 2 sm hündürlüyü varsa, onda belə nəticəyə gələ bilərik ki, onun sualtı təbəqəsi 9 dəfə qalındır (yəni 18 sm), bütün buz parçasının qalınlığı isə 20 sm-dir.

Yerin Şimal və Cənub qütbləri ərazisində su donur və aysberqlər əmələ gətirir. Bu üzən buz dağlarından bəziləri nəhəngdir. İnsana məlum olan ən böyük aysberqin sahəsi 31.000 kvadratmetrdir. km, 1956-cı ildə Sakit Okeanda kəşf edilmişdir.

Bərk vəziyyətdə olan su həcmini necə artırır? Quruluşunu dəyişdirərək. Alimlər sübut etdilər ki, buz əridikdə su molekulları ilə dolu olan boşluqları və boşluqları olan açıq bir quruluşa malikdir.

Təcrübə göstərir ki, suyun donma nöqtəsi hər 130 atmosfer üçün təxminən bir dərəcə artan təzyiqlə azalır.

Məlumdur ki, okeanlarda böyük dərinliklərdə suyun temperaturu 0 ºС-dən aşağıdır, lakin hələ də donmur. Bu, suyun yuxarı təbəqələrinin yaratdığı təzyiqlə izah olunur. Bir kilometr qalınlığında su təbəqəsi təxminən 100 atmosfer qüvvəsi ilə sıxılır.

Su və buzun sıxlıqlarının müqayisəsi

Suyun sıxlığı buzun sıxlığından az ola bilərmi və bu onun içində boğulacağı anlamına gəlirmi? Bu sualın cavabı müsbətdir, bunu aşağıdakı təcrübə ilə sübut etmək asandır.

Temperaturun -5 ºС olduğu dondurucudan stəkanın üçdə biri və ya bir az daha böyük bir buz parçası götürək. +20 ºС temperaturda bir vedrə suya qoyuruq. Nə müşahidə edirik? Buz tez çökür və batır, tədricən əriməyə başlayır. Bu, +20 ºС temperaturda suyun -5 ºС temperaturda buzla müqayisədə daha az sıxlığa malik olması ilə əlaqədardır.

Buzun modifikasiyaları var (yüksək temperaturda və təzyiqdə), daha çox sıxlığına görə suda batacaq. Söhbət "ağır" buz deyilən - deuterium və tritiumdan (ağır və çox ağır hidrogenlə doymuş) gedir. Protium buzunda olduğu kimi eyni boşluqların olmasına baxmayaraq, suda batacaq. "Ağır" buzdan fərqli olaraq, protium buzunda ağır hidrogen izotopları yoxdur və hər litr mayedə 16 milliqram kalsium var. Onun hazırlanması prosesi zərərli çirklərdən 80% təmizlənməni nəzərdə tutur, buna görə protium suyu insan həyatı üçün ən optimal hesab olunur.

Təbiətdəki məna

Buzların su hövzələrinin səthində üzməsi təbiətdə mühüm rol oynayır. Əgər suyun bu xüsusiyyəti olmasaydı və buz dibinə çöksəydi, bu, bütün su anbarının donmasına və nəticədə orada yaşayan canlı orqanizmlərin ölümünə səbəb olardı.

Soyuq hava baş verdikdə, əvvəlcə +4 ºС-dən yuxarı temperaturda anbarın səthindən daha soyuq su aşağı düşür və isti (daha yüngül) su qalxır. Bu proses suyun şaquli dövranı (qarışması) adlanır. Bütün su anbarı boyunca +4 ºС-ə çatdıqda, bu proses dayanır, çünki səthdən artıq +3 ºС-də olan su aşağıda olandan daha yüngül olur. Su genişlənir (həcmi təxminən 10% artır) və sıxlığı azalır. Soyuq təbəqənin yuxarıda olması nəticəsində səthdə su donur və buz örtüyü əmələ gəlir. Kristal quruluşuna görə buz zəif istilik keçiriciliyinə malikdir, yəni istiliyi saxlayır. Buz təbəqəsi bir növ istilik izolyatoru rolunu oynayır. Buzun altındakı su isə öz istiliyini saxlayır. Buzun istilik izolyasiya xüsusiyyətləri sayəsində suyun aşağı təbəqələrinə "soyuq" keçməsi kəskin şəkildə azalır. Buna görə, ən azı nazik bir su təbəqəsi demək olar ki, həmişə su anbarının dibində qalır ki, bu da sakinlərinin həyatı üçün son dərəcə vacibdir.

Beləliklə, +4 ºС - suyun maksimum sıxlığının temperaturu - su anbarında canlı orqanizmlərin sağ qalma temperaturudur.

Gündəlik həyatda istifadə edin

Yuxarıda qeyd olunanlar su donan zaman su borularının partlama ehtimalı idi. Aşağı temperaturda su təchizatı sisteminə zərər verməmək üçün istilik borularından axan isti suyun verilməsində fasilələr olmamalıdır. Soyuq havada radiatorda su qaldıqda avtomobil oxşar təhlükəyə məruz qalır.

İndi suyun unikal xüsusiyyətlərinin xoş tərəfi haqqında danışaq. Buz konkisi uşaqlar və böyüklər üçün çox əyləncəlidir. Buzun niyə belə sürüşkən olduğunu heç düşünmüsünüzmü? Məsələn, şüşə həm sürüşkəndir, həm də buzdan daha hamar və cəlbedicidir. Lakin konki onun üzərində sürüşmür. Yalnız buzun belə xüsusi ləzzətli xüsusiyyəti var.

Fakt budur ki, çəkimizin ağırlığı altında skeytin nazik bıçağına təzyiq var ki, bu da öz növbəsində buz üzərində təzyiqə və onun əriməsinə səbəb olur. Bu vəziyyətdə, skeytin polad bıçağı sürüşdüyü nazik bir su filmi meydana gəlir.

Mum və suyun dondurulmasında fərq

Təcrübələr göstərir ki, buz kubunun səthi müəyyən qabarıqlıq əmələ gətirir. Bu, ortada donmanın ən son baş verməsi ilə əlaqədardır. Və bərk vəziyyətə keçid zamanı genişlənən bu qabarıqlıq daha da yüksəlir. Bu, əksinə, depressiya meydana gətirən mumun sərtləşməsi ilə qarşısı alına bilər. Bu, mumun bərk vəziyyətə çevrildikdən sonra büzülməsi ilə izah olunur. Dondurulduqda bərabər büzüşən mayelər bir qədər konkav səth əmələ gətirir.

Suyu dondurmaq üçün onu 0 ºC donma nöqtəsinə qədər soyutmaq kifayət deyil;

Duz ilə qarışdırılmış su

Suya xörək duzunun əlavə edilməsi onun donma temperaturunu aşağı salır. Məhz bu səbəbdən qışda yollara duz səpilir. Duzlu su -8 ° C və aşağıda dondurur, buna görə də temperatur ən azı bu nöqtəyə düşənə qədər donma baş vermir.

Buz-duz qarışığı bəzən aşağı temperaturda təcrübələr üçün "soyutma qarışığı" kimi istifadə olunur. Buz əridikdə, çevrilmə üçün lazım olan gizli istiliyi ətrafdan udur və bununla da onu soyuyur. Bu, o qədər istiliyi udur ki, temperatur -15 °C-dən aşağı düşə bilər.

Universal həlledici

Təmiz su (molekulyar formula H 2 0) nə rəngə, nə dad, nə də qoxuya malikdir. Su molekulu hidrogen və oksigendən ibarətdir. Suya digər maddələr (suda həll olunan və həll olunmayan) daxil olduqda, o, çirklənir, buna görə də təbiətdə tamamilə təmiz su yoxdur. Təbiətdə baş verən bütün maddələr suda müxtəlif dərəcədə həll oluna bilər. Bu, onların unikal xüsusiyyətləri - suda həll olma qabiliyyəti ilə müəyyən edilir. Buna görə də su "universal həlledici" hesab olunur.

Sabit hava istiliyinin təminatçısı

Su yüksək istilik tutumuna görə yavaş-yavaş qızır, lakin buna baxmayaraq, soyutma prosesi daha yavaş baş verir. Bu, okeanlarda və dənizlərdə yayda istiliyin yığılmasına şərait yaradır. İstiliyin buraxılması qışda baş verir, buna görə planetimizin ərazisində hava istiliyində il boyu kəskin dəyişiklik olmur. Okeanlar və dənizlər Yerdəki ilkin və təbii istilik akkumulyatorudur.

Səthi gərginlik

Nəticə

Buzun batmaması, səthdə üzməsi onun su ilə müqayisədə daha az sıxlığı ilə izah olunur (suyun xüsusi sıxlığı 1000 kq/m³, buzun - təqribən 917 kq/m³). Bu tezis təkcə buz üçün deyil, hər hansı digər fiziki bədən üçün də doğrudur. Məsələn, kağız qayığın və ya payız yarpağının sıxlığı suyun sıxlığından xeyli aşağıdır ki, bu da onların üzmə qabiliyyətini təmin edir.

Bununla belə, suyun bərk vəziyyətdə daha az sıxlığa malik olması xüsusiyyəti təbiətdə çox nadirdir, ümumi qayda üçün bir istisnadır. Yalnız metal və çuqun (metal dəmir və qeyri-metal karbonun bir ərintisi) oxşar xüsusiyyətlərə malikdir.

Qütb buz blokları və aysberqlər okeanda sürüşür və hətta içkilərdə də buz heç vaxt dibinə çökmür. Belə nəticəyə gələ bilərik ki, buz suda batmır. Niyə? Bu barədə düşünsəniz, bu sual bir az qəribə görünə bilər, çünki buz bərkdir və - intuitiv olaraq - mayedən daha ağır olmalıdır. Bu ifadə əksər maddələr üçün doğru olsa da, su qayda üçün istisnadır. Su və buzu fərqləndirən hidrogen bağlarıdır ki, bu da bərk vəziyyətdə buzun maye halından daha yüngül olmasına səbəb olur.

Elmi sual: buz niyə suya batmır?

Təsəvvür edək ki, 3-cü sinifdə “Ətrafımızdakı dünya” adlı dərsdəyik. Müəllim uşaqlardan soruşur: "Niyə buz suda batmır?" Fizika haqqında dərin biliyi olmayan uşaqlar isə düşünməyə başlayırlar. "Bəlkə bu sehrdir?" – uşaqlardan biri deyir.

Həqiqətən, buz son dərəcə qeyri-adidir. Bərk vəziyyətdə mayenin səthində üzə bilən başqa təbii maddələr praktiki olaraq yoxdur. Suyu qeyri-adi maddə edən xüsusiyyətlərdən biri də budur və açığını desək, planetlərin təkamül yolunu dəyişdirən də budur.

Bəzi planetlər var ki, tərkibində çoxlu miqdarda maye karbohidrogenlər var, məsələn, ammonyak - lakin bu material donduqda dibinə çökür. Buzun suda batmamasının səbəbi su donduqda genişlənməsi və eyni zamanda sıxlığının azalmasıdır. Maraqlıdır ki, buzun genişlənməsi daşları qıra bilər - suyun buzlaşması prosesi o qədər qeyri-adidir.

Elmi desək, dondurma prosesi sürətli aşınma dövrlərini qurur və səthə buraxılan müəyyən kimyəvi maddələr mineralları həll edə bilər. Ümumiyyətlə, suyun dondurulması digər mayelərin fiziki xüsusiyyətlərinin təklif etmədiyi prosesləri və imkanları ehtiva edir.

Buz və suyun sıxlığı

Beləliklə, buzun niyə suya batmadığı, lakin səthdə üzdüyü sualına cavab mayedən daha az sıxlığa malik olmasıdır - lakin bu, birinci səviyyəli cavabdır. Daha yaxşı başa düşmək üçün buzun niyə aşağı sıxlığa malik olduğunu, nə üçün ilk növbədə şeylərin üzdüyünü və sıxlığın necə uçmağa səbəb olduğunu bilməlisiniz.

Müəyyən bir cismi suya batırdıqdan sonra suyun həcminin batırılan cismin həcminə bərabər sayda artdığını aşkar edən Yunan dahi Arximedi xatırlayaq. Başqa sözlə desək, suyun səthinə dərin bir qab qoyub sonra onun içinə ağır bir əşya qoysanız, qaba tökülən suyun həcmi obyektin həcminə tam bərabər olacaq. Obyektin tam və ya qismən batırılmasının fərqi yoxdur.

Suyun xüsusiyyətləri

Su, əsasən yer üzündə həyatı qidalandıran heyrətamiz bir maddədir, çünki hər bir canlı orqanizmin buna ehtiyacı var. Suyun ən mühüm xüsusiyyətlərindən biri onun ən yüksək sıxlığının 4°C-də olmasıdır. Beləliklə, isti su və ya buz soyuq sudan daha az sıxdır. Daha az sıx maddələr daha sıx maddələrin üstündə üzür.

Məsələn, salat hazırlayarkən, yağın sirkənin səthində olduğunu görə bilərsiniz - bu, daha az sıxlığa malik olması ilə izah edilə bilər. Eyni qanun buzun niyə suda batmadığını, benzin və kerosində batdığını izah etmək üçün də keçərlidir. Sadəcə, bu iki maddənin sıxlığı buzdan daha aşağıdır. Belə ki, hovuza şişmə topu atarsan, o, səthdə üzür, amma suya daş atsan, dibinə batacaq.

Su donduqda hansı dəyişikliklər baş verir?

Buzun suda batmamasının səbəbi su donduqda dəyişən hidrogen bağları ilə bağlıdır. Bildiyiniz kimi, su bir oksigen atomundan və iki hidrogen atomundan ibarətdir. Onlar inanılmaz dərəcədə güclü kovalent bağlarla bağlanırlar. Bununla belə, müxtəlif molekullar arasında əmələ gələn, hidrogen bağı adlanan başqa bir bağ növü daha zəifdir. Bu bağlar müsbət yüklü hidrogen atomlarının qonşu su molekullarının mənfi yüklü oksigen atomlarına cəlb olunması səbəbindən yaranır.

Su isti olduqda, molekullar çox aktivdir, çox hərəkət edir və tez bir zamanda digər su molekulları ilə əlaqə qurur və qırılır. Bir-birlərinə yaxınlaşmaq və sürətlə hərəkət etmək üçün enerjiləri var. Bəs niyə buz suda batmır? Kimya cavabı gizlədir.

Buzun fiziki-kimyası

Suyun temperaturu 4°C-dən aşağı düşdükcə mayenin kinetik enerjisi azalır, buna görə də molekullar artıq hərəkət etmir. Onların yüksək temperaturda olduğu kimi asanlıqla hərəkət etmək, qırmaq və bağlar yaratmaq enerjisi yoxdur. Bunun əvəzinə, altıbucaqlı qəfəs strukturları yaratmaq üçün digər su molekulları ilə daha çox hidrogen bağları yaradırlar.

Mənfi yüklü oksigen molekullarını bir-birindən uzaq tutmaq üçün bu strukturları meydana gətirirlər. Molekulların fəaliyyəti nəticəsində əmələ gələn altıbucaqlıların ortasında çoxlu boşluq var.

Buz suda batır - səbəblər

Buz əslində maye sudan 9% az sıxdır. Buna görə buz sudan daha çox yer tutur. Praktiki olaraq bunun mənası var, çünki buz genişlənir. Bu səbəbdən bir şüşə suyu dondurmaq tövsiyə edilmir - dondurulmuş su hətta betonda böyük çatlar yarada bilər. Bir litr şüşə buz və bir litr şüşə su varsa, buzlu su şüşəsi daha yüngül olacaq. Molekullar bu nöqtədə maddənin maye vəziyyətdə olduğu zamandan daha uzaqdır. Buna görə buz suda batmır.

Buz əridikcə sabit kristal quruluş parçalanır və daha sıx olur. Su 4°C-ə qədər isindikdə enerji qazanır və molekullar daha sürətlə hərəkət edir. Buna görə isti su soyuq sudan daha çox yer tutur və soyuq suyun üstündə üzür - daha az sıxdır. Unutmayın ki, göldə olarkən, üzgüçülük zamanı suyun üst qatı həmişə xoş və isti olur, ancaq ayaqlarınızı daha dərinə qoyduğunuz zaman alt təbəqənin soyuqluğunu hiss edirsiniz.

Planetin fəaliyyətində prosesin əhəmiyyəti

Baxmayaraq ki, "Niyə buz suda batmır?" 3-cü sinif üçün bu prosesin niyə baş verdiyini və planet üçün nə demək olduğunu başa düşmək çox vacibdir. Beləliklə, buzun üzmə qabiliyyəti Yerdəki həyat üçün mühüm nəticələrə malikdir. qışda soyuq yerlərdə - bu, balıqların və digər su heyvanlarının buz örtüyü altında sağ qalmasına imkan verir. Əgər dibi donmuş olsaydı, bütün gölün donması ehtimalı yüksəkdir.

Belə şəraitdə heç bir orqanizm sağ qalmazdı.

Əgər buzun sıxlığı suyun sıxlığından çox olsaydı, okeanlardakı buzlar batardı və bu halda dibində olacaq buzlaqlar heç kimin orada yaşamasına imkan verməzdi. Okeanın dibi buzla dolu olardı - və hamısı nəyə çevrilərdi? Digər şeylərlə yanaşı, qütb buzları vacibdir, çünki o, işığı əks etdirir və Yer planetinin həddindən artıq istiləşməsinin qarşısını alır.

Oxşar məqalələr