Бялобжеский Г. В. Снег и лед. – М.: Государственное издательство технико–теоретической литературы, 1951. – 64 с.

[:ua]Сніг та лід[:ru]Снег и лед[:en]Snow and ice

[:ua]Вступ[:ru]Введение[:en]Introduction

Наша Родина — самое большое в мире государство. Её площадь превышает 22 миллиона квадратных километ­ров. Это приблизительно одна шестая всей земной суши.

Значительная часть этой огромной территории находится в северных широтах. Только за Полярным кругом лежит площадь, которая простирается на 7200 км с запада на восток и на 1200 км с юга на север.

Зима в большинстве районов продолжительна и сурова. На одной четвёртой части нашей территории она длится бо­лее полугода, на половине — более пяти месяцев, на трёх четвертях — более четырёх месяцев. Есть места, где тол­щина снежного покрова превышает рост человека. В не­которых районах — в Якутии, например,— снега выпа­дает значительно меньше, но зато бывают очень сильные морозы (более 50 градусов). В нижнем течении Оби, Енисея метели часто дуют по несколько суток подряд и с такой силой, что люди не выходят из домов, боясь заблу­диться и замёрзнуть. Борьба с природой в этих условиях чрезвычайно трудна.

Несмотря на это, советские люди успешно овладевают суровыми краями, которые до Великой Октябрьской социа­листической революции были почти неисследованы. На да­лёких северных окраинах теперь добываются уголь, нефть, построены железные дороги и промышленные предприя­тия, возникли новые города. Караваны судов ежегодно со­вершают путешествия по Великому Северному пути, ещё несколько десятилетий назад считавшемуся непригодным для регулярного судоходства.

Человек научился преодолевать многочисленные трудно­сти, создаваемые на его пути природой. Он научился бо­роться со снегом и льдом. Больше того, он заставил снег и лёд стать своими союзниками и друзьями.

Ведущая роль в этой области принадлежит советским учё­ным. Они разработали способы борьбы с грозными снежными лавинами и заносами, установили, как нужно задерживать снег на полях для повышения урожайности, как строить из льда склады, переправы, дороги.

Обо всём этом рассказывается в нашей книжке.

[:ua]Як утворюється сніг а лід. Утворення сніжинок[:ru]Как образуется снег и лед. Образование снежинок[:en]How is snow and ice formed. The formation of snowflakes

Вода в природе совершает непрерывный круговорот. Испаряясь с поверхности рек, озёр и морей, с влажной почвы, с травы, с листьев деревьев и кустарников, она под­нимается вверх в виде водяного пара, сгущается в облака, а затем выпадает на земную поверхность, стекает в реки и моря, впитывается почвой, поглощается растениями и снова испаряется. Этот никогда не прекращающийся процесс в зависимости от условий может протекать по-разному: иногда на землю выпадает дождь, иногда град, иногда снег. Чтобы понять причину этих явлений, познакомимся с не­которыми свойствами воды.

Вода может быть и жидкостью, и газом, и твёрдым телом. При нормальном атмосферном давлении и температурах от 0° до 100° вода — жидкость.

Если воду охладить до 0°, то она превратится в лёд. 100° — это температура кипения воды. Вода испаряется при любой температуре, но при 100° испарение идёт очень быстро и по всему объёму жидкости — вода кипит. При более высоких температурах и при нормальном атмосферном дав­лении вода может существовать только в виде пара.

Водяной пар невидим. Белые клубы, которые мы ви­дим над чайником с кипящей водой, представляют со­бой не пар, а мельчайшие капельки воды, результат сгу­щения, или, как говорят, конденсации водяного пара. Если зимой внести с улицы в комнату холодный металлический предмет, то он запотеет. Это тоже следствие конденсации водяного пара, находящегося в комнате.

Как протекает конденсация?

Воздух не может содержать сколько угодно водяного пара. Чем больше нагрет воздух, тем больше в нём может быть пара, но при любой температуре всегда наступает мо­мент, когда воздух становится насыщенным: при 10° один кубический метр воздуха может содержать не более 9,5 грамма пара, а при 20° — не больше 17 граммов. При дальнейшем увеличении количества водяного пара воз­дух становится перенасыщенным, то-есть пере­ходит в такое состояние, при котором достаточно малейшей причины, чтобы пар начал сгущаться в капельки воды. То же самое происходит и при охлаждении насыщенного воздуха. При более низких температурах для насыщения достаточно меньших коли­честв пара, и поэтому по мере охлаждения воздух де­лается перенасыщенным.

Совершенно чистый воздух можно перенасытить довольно сильно. Однако атмосферный воздух никогда не бывает абсо­лютно чистым: в нём всегда есть гигроскопические пылинки, (то-есть пылинки из веществ, способных притягивать и поглощать влагу из воздуха), кристалики различных солей и другие мельчайшие частицы. Это — ядра кон­денсации. Частицы пара легко притягиваются к ним и сгущаются, образуя вокруг ядер водяную плёнку, быстро растущую в перенасыщенном воздухе.

Водяной пар при охлаждении не всегда конденсируется в воду. При определённых условиях пар может сразу прев­ратиться в ледяные кристалики. Это зависит от давления пара и температуры воздуха.

Всякий газ оказывает давление на находящиеся в нём предметы. Например, воздух на уровне моря давит на нас с силой, равной весу столба ртути высотой в 760 мм (милли­метров). Давление водяного пара также измеряется высотой столбика ртути, который он способен уравновесить (рис. 1). Давление пара обычно называют упругостью.

Если упругость пара меньше 4,6 мм ртутного столба, то пар при охлаждении ниже 0°, достигнув перенасыщения, превращается в кристалики льда, не переходя предвари­тельно в воду. Если же упругость больше 4,6 мм ртутного столба, то пар сначала сгущается в жидкость, которая по мере дальнейшего охлаждения замерзает и превращается в лёд.

В верхних слоях атмосферы упругость водяного пара меньше, чем в нижних. Например, на высоте 3 км упругость пара, насыщающего воздух, почти в четыре раза меньше, а на высоте 5 км — в десять раз меньше, чем на уровне моря. Над средней частью Европейской территории Советского Союза летом упругость пара уже на высоте 4,0—4,5 км достигает 4,6 мм ртутного столба. Значит уже на этой вы­соте возможен переход пара в ледяные кристалики.

То же самое можно сказать и о температуре. Распреде­ление температуры воздуха в атмосфере по высоте в жаркий летний день показано на рисунке 2. В то время, как у самой поверхности Земли температура достигает 25°, на высоте 12—14 км царит такой же холод, какой бывает на земле в самые лютые морозы.

Поднимающийся от поверхности Земли нагретый воздух несёт с собой водяной пар. По мере охлаждения при подъёме воздух всё более приближается к состоянию насыщения. Наконец, на некоторой высоте начинается конденсация, и в воздухе образуются мельчайшие водяные капли. Они со­ставляют нижний слой облаков. Воздух с оставшимся в нём паром продолжает подниматься вверх. Если ток воз­духа сильный, то он может увлечь за собой вверх и об­разовавшиеся водяные капли. Достигнув слоев атмосферы с температурой ниже нуля градусов, эти водяные кап­ли будут охлаждаться всё сильнее, переохладятся и на­конец замёрзнут. На замёрзших водяных капельках нач­нут осаждаться и замерзать другие водяные капли, под­нимающиеся снизу. В результате этого образуются хо­рошо знакомые каждому из нас ледяные шарики — градины.

Пар превращается в капельки воды только в тех слоях атмосферы, где его упругость больше 4,6 мм, В более высо­ких слоях атмосферы пар сразу превращается в ледяные кристалики — зародыши снежинок, так называемую алмазную пыль. Этот процесс называется сублима цией. Для сублимации пара, так же как и для конденса­ции, необходимо, чтобы в воздухе имелись мельчайшие твёрдые частицы — ядра сублимации, на которых мог бы осесть пар.

Таким образом, и дождь, и град, и снег образуются в ре­зультате охлаждения водяного пара.

Так как процесс охлаждения протекает в атмосфере по-разному, то и облака неодинаковы по своему составу.

Облака верхних слоев воздуха, которые похожи на нежные белые волокна или перья и называются поэтому перистыми, состоят преимущественно из ледяных кристаллов. Перистые облака находятся на высоте бо­лее 6 км.

Облака нижних слоев воздуха — слоистые, похо­жие на туманные полосы, являются в основном водяны­ми облаками. Высота слоистых облаков обычно не превы­шает 1 км.

Кучевые облака, имеющие вид красивых куполо­образных наслоений с округлыми краями, образуются при восходящих токах воздуха и также являются в основном водяными облаками.

При очень сильных восходящих токах воздуха могут образоваться кучеводождевые облака. Они имеют вид облачной башни с вершиной в форме наковальни. Нижняя часть такого облака состоит из водяных капель, средняя — из переохлаждённых капель, верхняя — из снежинок, а самая вершина — из ледяных кристаллов. Осно­вание кучеводождевого облака лежит на уровне слоистых облаков, а вершина может достигать уровня перистых.

По мере роста облака водяные капли, градины или ледя­ные кристаллы укрупняются. Сила тяжести заставляет их падать вниз, но восходящий от земли ток тёплого воздуха препятствует движению частиц вниз. В конце концов насту­пает момент, когда частицы становятся столь крупными и тяжёлыми, что восходящий ток воздуха уже не может удер: живать их. Тогда идёт дождь, град или снег.

В летнее время может итти только дождь или град. Сне­жинки же имеют значительно меньшие размеры, чем градины и, проходя через тёплые нижние слои воздуха, успевают растаять и превращаются в капельки тумана или водяной пар. Иная картина наблюдается зимой. В зимние ме­сяцы даже у поверхности земли температура низка. Поэтому снежные кристаллы, выпадающие из облаков, не тают по пути на землю, а наоборот, даже вырастают. Рост снежинок происходит в то время, когда они проходят через слои воз­духа, менее холодные, чем сами снежинки. Пар, соприка­саясь с холодной снежинкой, сгущается и, осаждаясь на снег жинке, содействует её росту. Формы снежинок весьма разнообразны (рис. 3). Про­стейшие снежинки имеют вид призмочек, пластинок, игл, существующих отдельно или сросшихся между собой. Бо­лее сложные кристаллы снега имеют форму разветвлённых звёздочек. Отдельные снежинки могут быть сочетаниями из звёздочек и пластинок. Пластинки в большинстве слу­чаев бывают шестигранными. Длина их граней не всегда одинакова. Иногда 2—3 грани бывают значительно короче остальных и пластинки кажутся треугольными или четырёх­угольными. Звёздочки представляют собой пластинки, по углам которых наросли ветвистые кристаллы.

Форма снежных кристаллов зависит от температуры воз­духа и количества водяного пара в нём. При температурах, близких к 0°, чаще всего выпадают сильно разветвлённые звёздочки, а при более низких температурах — мелкие пла­стинки, призмы и иглы.

При температуре, близкой к 0°, воздух часто бывает пе­ренасыщен водяным паром. В таких условиях снежинки рас­тут быстро и неравномерно; на углах снежных кристаллов образуются рожки, которые затем начинают ветвиться, придавая снежинке форму звёздочки. При очень больших морозах снежинки почти не растут. Поэтому-то в сильные морозы мы и видим иногда искрящиеся на солнце простей­шие кристаллы — алмазную пыль.

Размеры снежных кристаллов весьма малы: большей ча­стью они составляют доли миллиметра. При падении, если температура воздуха близка к 0°, кристаллы могут сли­паться в снежные хлопья размером до одного сантиметра. В отдельных случаях могут возникать и более крупные хлопья. Так, например, 4 декабря 1892 года в Саксонии падали хлопья снега, достигавшие в поперечнике 12 см. При ветре хрупкие снежинки обламываются, крошатся, и на землю падают мелкие обломки кристаллов.

Снег не всегда бывает белым. Бывают случаи, когда вы­падает красный, жёлтый, синий и чёрный снег.

Красный снег выпадал в Германии, близ города Гейдель-берга, а также в Гренландии. Оказалось, что в первом слу­чае цвет его был вызван примесью пыли, содержащей желе­зо, а во втором — примесью мельчайших красных водоро­слей. Жёлтый снег видел в Сибири известный русский геолог академик В. А. Обручев. Чёрный снег наблюдали в Шотландии. И жёлтая и чёрная окраска снега также была вызвана примесями. Жёлтая и чёрная пыль минеральных веществ была, очевидно, поднята с земли ветром в атмосфе­ру, а затем отдельные пылинки послужили ядрами конден­сации при образовании снега.

[:ua]Сніговий покрив[:ru]Снежный покров[:en]Snow cover

Снежный покров, образованный выпавшими на землю снежинками, не остаётся неизменным. Только что выпавший снег образует рыхлый слой. Однако через некоторое время снег уплотняется и может стать настолько прочным, что будет, не проламываясь, выдерживать вес идущего по нему человека.

Снежный покров уплотняется от слёживания, под влия­нием собственного веса. Уплотняют снег и метели; перено­симые ветром снежинки с силой бомбардируют поверхность снежного покрова и спрессовывают его.

Снег уплотняется также и во время оттепелей. От­таивание снежного покрова обычно сменяется замерзанием, потом снова происходит оттаивание и снова замерза­ние. В результате отдельные кристаллы смерзаются и на поверхности снежного покрова образуется ледяная корка.

В конце зимы в тёплую погоду снежный покров сильно уменьшается за счёт испарения. Особенно сильно снег испа­ряется в ясные сухие ветреные дни.

[:ua]Заметілі[:ru]Метели[:en]Blizzards

Снежный покров сильно изменяется во время мете­лей. При первом же ветре рыхлый свежевыпавший снег приходит в движение, начинает переноситься ветром и отлагаться в другом месте. В ясный зимний день, порой на большом расстоянии, бывают захметны снежные струи, бегущие по полям. Снег как бы дымится в тех местах, где бегут струи. При более сильном ветре кажется, что по снежному полю стелется густая ватная масса. Это — позёмок.

По мере усиления ветра переносимый снег поднимается выше и выше, даль затягивается снежной дымкой, в которой извиваясь движутся небольшие снежные смерчи. Такое явление называется низовой метелью.

Зачастую низовая метель сопровождается выпадением снега из облаков. Происходит общая или двойная метель. Густые массы снега мчатся отовсюду, слепя глаза. Свирепствует ветер, быстро растут сугробы у домов и заборов.

Метели переносят с места на место громадные количества снега. Снегом заносит железные и автомобильные дороги. Расчистка снежных заносов представляет порой большие трудности. На рисунке 4 показана автомобильная дорога после расчистки; посмотрите, как много снега пришлось от­бросить с дороги.

В открытых равнинных местностях метели достигают большой силы. Инженер Н. Е. Долгов описал метель, разы­гравшуюся в Донбассе в январе 1907 года. Метель сопро­вождалась густым снегопадом. Было около 30° мороза, и дул крепкий штормовой ветер. Скорость ветра была равна 22—29 метрам в секунду. При такой скорости давление ветра составляет 40—50 кг на квадратный метр поверхности; это значит, что ветер давит на пытающегося итти ему навстречу путника с силой, приблизительно равной половине веса человека (ветер такой силы зачастую валит телеграф­ные столбы). Метель несла такую массу снега, что даже днём, на расстоянии нескольких метров, ничего не было видно. Ветер срывал установленные у железнодорожной линии щиты и перебрасывал их на другую сторону пути или совсем ломал щиты вместе с кольями, к которым они были привя­заны. Во многих местах на железной дороге образовались сильные заносы: снежные сугробы были очень плотными, и движение поездов прекратилось. Часть поездов встала на станциях, а часть —в поле, где их застигла буря. Жители близлежащих сел, застигнутые бурей в степи, замерзали.

Н. Е. Долгов писал, что в эту метель было очень тя­жело дышать: «Воздух пролетает мимо рта и обмен отра­ботавшегося кислорода в лёгких становится затруднитель­ным. Поэтохму появляется усиленное желание вдыхать новый воздух, но в то же время рот невольно закрывает­ся вследствие непривычно сильного охлаждения воздуха. Нельзя пройти 10—15 шагов, не задыхаясь и не останавли­ваясь от удушья и непосильного напряжения лёгких».

5-го декабря 1906 года на станции Пологи, тоже в Дон­бассе, во время одной из таких снежных бурь ветер сбра­сывал крыши, открывал двери в домах. Со станционных путей ветер выдул около 3000 кубометров песка и отнёс его в сторону на расстояние в 60 метров. Ещё более свирепые снежные вьюги разыгрываются в полярных тундрах. Жители тундры называют метель пургой.

Пурга обычно бывает и сильной, и продолжительной. Во время такой пурги люди не могут работать на открытом воздухе и зачастую вовсе не покидают своих жилищ из опа­сения заблудиться и замёрзнуть. Если снег при пурге не­много влажен, то он облепляет лицо человека или голову животного, а затем пре­вращается в лёд; лёд быстро нарастает, обра­зуя ледяную маску, плот­но прилегающую к коже, бороде, бровям, ресни­цам (рис. 5). Чтобы не задохнуться и иметь воз­можность видеть, нужно непрерывно обламывать лёд, а это очень болез­ненно. Иногда путники выбиваются из сил в борьбе с непрерывным на­растанием ледяной маски и гибнут от удушья.

По рассказам очевид­цев при пурге от ударов оледенелых снежных ча­стиц перетирались верёв­ки, ржавые цепи со­бачьих упряжек отполи­ровывались до блеска, а на деревянных вещах про­тачивались узоры (более нежные части поверхностного слоя древесины были как бы выскоблены снегом на глу­бину свыше 3 мм).

Наблюдатели метеорологических станций в тундре, вы­ходя к своим приборам во время пурги, обвязываются ве­рёвкой, чтобы не потерять дорогу; на путь в несколько десятков метров они иногда затрачивают более часа. Изве­стен случай, когда наблюдатель, не принявший мер предо­сторожности, был унесён ветром на расстояние 150 метров от метеостанции и лишь с большим трудом вернулся обратно.

[:ua]Лавини[:ru]Лавины[:en]Avalanches

Метели служат одной из причин образования лавин в горах. Лавина, или снежный обвал, — это снежная масса, соскользнувшая с горы и несущаяся вниз по склону.

Срываясь с горных склонов, лавины нарастают по мере падения и сокрушают препятствия на своём пути. Обруши­ваясь в горные долины, они нередко причиняют большие разрушения: ломают дома, засыпают дороги, запружива­ют реки и каналы, обрывают линии телеграфа и элек­тропередач. Падения лавин часто вызывают человеческие жертвы.

В 1908 году в Швейцарии французские инженеры, про­кладывавшие железную дорогу, закончили постройку гор­ного отеля близ посёлка Гоппенштейн. Не зная мест­ных условий, они не придали значения предупреждениям жителей о том, что в этом районе часто бывают лавины. 29 февраля 1908 года вечером сорвавшаяся с горы лавина совершенно уничтожила отель. Из 30 человек, находив­шихся в отеле, 12 погибли, задушенные воздушной волной.

В Южной Осетии (Кавказ) 14 февраля 1932 года была уничтожена лавиной деревня Арашенд.

По характеру своего падения лавины делятся на осовы, лотковые лавины и прыгающие лавины. Осовы соскальзывают более или менее равномерным слоем с поверхности склона. Лотковые лавины движутся по горным логам в виде стремительных снежных рек, ссыпаясь огромными конусами у подошвы горы. Прыгающие лавины обрушиваются в долины по воздуху, как бы совер­шая прыжки с уступов гор.

Рассыпчатый рыхлый снег образует сухие лавины, которые сильно распыляются при падении и напоминают быстро несущееся вниз большое снежное облако. Из мокрого снега, легко слепляющегося в комки (иногда из него можно даже выжать воду), образуются влажные или мок­рые лавины; влажные лавины не пылят и мчатся вниз густой кашеобразной массой.

Размеры лавин весьма различны.

Лавина средних размеров имеет объём около 100 ты­сяч кубометров. Если снег такой лавины пропитан водой, то каждый кубометр его весит до 800 килограммов, а вес всей лавины может достигнуть 80 000 тонн. Такая лавина имеет приблизительно такой же объём, как 50 шестиэтажных домов, и весит примерно столько же, сколько 2000 груженых товарных вагонов. Однако бы­вают ещё большие лавины.

Доктор географических наук Г. К. Тушинский, много занимавшийся исследованием лавин, указывает, что в марте — апреле 1944 года он наблюдал лавины объёмом от 500 тысяч до 1 миллиона кубометров.

Скорость падения лавин также может быть различной. Некоторые лавины сползают медленно, двигаясь со ско­ростью 3—4 км в час, как пешеход, идущий средним шагом. Скорость других лавин превышает скорость курьерского поезда и составляет 80—90 км в час. А в 1870 году в Альпах лавина мчалась со скоростью 350 км в час. Обычно наиболь­шие скорости наблюдаются у лавин из сухого снега, наи­меньшие — у влажных лавин. На скорость падения лавины влияют также крутизна склона, величина лавины и сопро­тивление, которое оказывает её движению поверхность склона. Чем круче склон и чем больше масса лавины, тем с большей скоростью она движется. Крупные камни, деревья, лес и другие препятствия несколько замедляют движение лавины.

Большие скорости падения и огромные размеры лавин служат причиной вызываемых ими разрушений. Эти разру­шения могут быть вызваны непосредственным ударом ла­вины о препятствие. Кроме того, лавина создаёт гигантскую воздушную волну, которая может произвести опустошение на значительном пространстве даже в то время, когда дви­жение самой снежной массы уже прекратилось. Воздушная Еолна опрокидывает здания, ломает как щепки двухсотлет­ние деревья, образуя просеки в лесу. По описанию инженера Б. Н. Статковского в 1832 году, во время обвала на Казбеке «жители заплатили жизнью и как они, так рав­но и скот, в разных направлениях неслись по воздуху, пред­шествуя завалу».

Почему же возникают лавины?

В результате снегопадов на крутых склонах гор скапли­вается большое количество рыхлого снега. Метели перено­сят снег с места на место, причём на гребнях хребтов обра­зуются нависающие козырьки — снежные карнизы (рис. 6). Эти козырьки постепенно растут и, наконец, обрушиваются.

Падение лавины может быть вызвано и оттепелью. Во время оттепели снег пропитывается водой, и в нём созда­ются как бы плоскости, покрытые водной смазкой. По этим плоскостям могут легко скользить верхние слои снега.

Таким образом метели и оттепели могут служить предупреждением о возможности падения лавины.

Гораздо менее заметной, а потому и более опасной при­чиной снежного обвала является перекристаллиза­ция снежной толщи. В снежном покрове почти всег­да происходит движение водяного пара. Пар поднимается из нижних слоев, прилегающих к почве и поэтому более тёплых, чем верхние. В верхних слоях снежного покрова, соприкасающихся с холодным воздухом, пар сгущается и вызывает рост и изменение снежных кристаллов— перекристаллизацию. Обычно снежные частицы способны сце­пляться друг с другом. Именно поэтому возможно образо­вание снежных козырьков на крышах домов или скатывание сырого снега в большой ком. Но в результате перекристал­лизации снег превращается в рассыпчатую массу, между частицами которой нет никакого сцепления. Такая масса может прийти в движение под влиянием самой незначитель­ной причины: крик человека или животного может выз­вать падение лавины.

[:ua]Льодовики[:ru]Ледники[:en]Glaciers

В результате лавин, метелей и снегопадов в котловинах среди гор скопляются очень большие количества снега. Тол­щина снежного слоя может достигать здесь более 100 мет­ров. Под действием собственной тяжести и поверхност­ного таяния снег превращается сначала в фирн — об­леденелый зернистый снег, затем в пузырчатый лёд — твёрдую массу, пронизанную воздушными пузырь­ками, и, наконец, когда воздух под давлением верхних слоев льда удалится через трещины,— в голубой глетчер-н ы й лёд (слово глетчер означает ледник). Накоп­ляясь на склонах гор, ледяные массы соединяются между ссбой, и происходит удивительное явление — лёд начинает течь. Так возникают ледники.

Мы привыкли считать лёд твёрдым телом, и поэтому пред­ставление о том, что он может течь, кажется нам странным. Между тем пластичность (текучесть) является ха­рактерной чертой льда. В этом можно убедиться, проделав простой опыт: возьмите плоскую глыбу льда, положите ее концами на две опоры, а на середину глыбы поставьте небольшой груз; через некоторое время глыба прогнётся, по­течёт под действием груза и собственного веса.

Ледник сползает по горным долинам, образуя огром­ный ледяной язык (рис. 7). Длина языка достигает иногда нескольких десятков километров. Скорость дви­жения ледника очень мала, всего лишь от 1 до 5 метров в сутки.

Несмотря на свою пластичность, лёд под влиянием ра­стяжения, которые он испытывает на изгибах и изломах лед­никового русла, разрывается. В леднике образуются много­численные трещины. Такие трещины представляют большую опасность для путешественников, так как свежевыпавший снег делает их незаметными. Ширина трещин зачастую достигает 1—2 м, а глубина 100 и более метров. В 1820 году в ледниковой трещине погибли русский врач Га-мель и его спутники, совершавшие восхождение на гору Мон­блан в Альпах. Из одиннадцати человек удалось спастись лишь трём. Остальные бесследно исчезли в глубокой тре­щине и были погребены под толстым слоем обрушившегося снега. Через сорок один год ледник вынес их останки вниз в долину, и там они были опознаны одним из оставшихся в живых проводников.

Сползая вниз, ледник производит большую работу. Он полирует скалы и сглаживает дно долин, по которым дви­жется. На своей поверхности и внутри ледяной толщи он несёт щебень, мелкие камни и крупные каменные глы­бы. Часто ледник покрывается такой массой обломков, что под ними совершенно исчезает поверхность льда.

Камни, покрывающие поверхность ледника, вызыва­ют интересные явления. Если камень маленький, то он нагревается солнцем быстрее, чем окружающий лёд. Этому способствует и тёмный цвет камня (тёмные предметы погло­щают солнечные лучи в значительно большей степени, чем светлые). Лёд под нагретым камнем тает быстрее, чем на остальной поверхности, и камень начинает погружаться в его толщу, образуя углубление, заполняющееся сверху водой. Такие углубления называются ледниковыми стаканами. Если же на поверхности ледника лежит большая глыба, то она не успевает в течение дня прогреться целиком и предохраняет лежащий под нею лёд от таяния. Окружающий глыбу лёд тает быстрее, поверхность его по­нижается и через некоторое время глыба оказывается стоя­щей на ледяной колонне. Образуется ледниковый стол (рис. 8).

Высоко в горах настолько холодно, что снежный покров сохраняется там круглый год. Ближе к подножию горы снег лежит только зимой, а летом исчезает. Граница обла­сти, в которой снег лежит в течение всего года, называется линией вечных снегов. Конец ледника, опустив­шийся ниже линии вечных снегов, постепенно тает, отла­гая вынесенные им камни, песок и глину.

[:ua]Айсберги[:ru]Айсберги[:en]Icebergs

В полярных странах ледники спускаются непосредствен­но к морю. В Антарктике и в некоторых районах Арктики огромные пространства суши целиком покрыты льдом, образующим гигантские ледяные щиты. В Арктике таким ледяным щитом покрыт остров Гренландия, имеющий площадь более 2 миллионов квадратных километров, а в Антарк­тике — сам Антарктический материк площадью 11 300 000 квадратных километров. Во время приливов и отливов, а также при штормах вода стремится то приподнять, то опу­стить концы ледников, спускающиеся в море. В результа­те от ледников отламываются и уносятся водой крупные глыбы льда, называемые ледяными горами, или айс­бергами (рис. 9).

Айсберги иногда достигают огромной высоты. У берегов Гренландии наблюдали айсберг, высота надводной части которого составляла 149 м. Еще больший айсберг видели в 1904 году у Фолькландских островов, в южной части Атлан­тического океана; его высота над водой была определена в 450 м. Чтобы понять значение этих цифр, нужно иметь в ви­ду, что над поверхностью воды возвышается лишь небольшая часть ледяной горы; от 3/4 до 5/6 объёма ледяной горы на­ходится под водой. Возвышение над поверхностью воды за­висит от плотности льда, из которого состоит айсберг. Вода при замерзании расширяется, значит плотность льда меньше плотности воды. Кроме того, внутри айсберга содержится воздух. Поэтому лёд айсберга значительно легче морской воды. Чем меньше плотность льда по сравнению с плот­ностью морской воды, тем большая часть айсберга возвы­шается над морем.

Площадь, занимаемая айсбергами, также бывает очень большой. В 1854году в Атлантическом океане была встречена ледяная гора шириной 75 км и длиной 120 км, а в 1894 году к югу от Новой Зеландии видели айсберг длиной 130 км.

Встречи с айсбергами очень опасны для морских судов. В 1912 году в Атлантическом океане при столкновении с айсбергом погиб пароход «Титаник», вышедший в своё первое плавание. «Титаник» являлся крупнейшим пасса­жирским судном того времени. Длина его превышала 250 метров, а водоизмещение составляло 46 000 тонн. По тре­бованию президента пароходной компании, желавшего поставить рекорд скорости с целью биржевой спекуля­ции, капитан «Титаника», чтобы сократить путь, взял курс много севернее положенного маршрута и попал в район, где часто встречаются айсберги. Пароход развил очень большую скорость, и вследствие этого ночью не мог уклониться от столкновения со встретившимся на его пути айсбергом. Подводная часть айсберга, выдававшаяся впе­рёд, разрезала борт «Титаника» от носа до капитанского мостика.

Пароход затонул прежде, чем к нему успели подой­ти на помощь другие суда. Трагедию усилило то, что на «Титанике» было мало спасательных лодок. Имевшиеся лодки могли вместить 900 человек, тогда как на «Титанике» находилось 2358 человек (1455 пассажиров и 903 человека команды).

Кроме того, часть лодок пошла ко дну; одни были затёрты пловучими льдами, а другие захвачены водоворо­том, образовавшимся при погружении «Титаника» в воду. Подошедшим через несколько часов после столкновения пароходом «Карпатия» были сняты с лодок и спасены 868 человек; остальные 1490 — погибли.

В настоящее время плавание в морях, где встречаются айсберги, стало менее опасным. Благодаря радиолокации можно своевременно узнать о приближении айсберга и избежать встречи с ним, изменив курс судна.

[:ua]Морський лід[:ru]Морской лед[:en]Sea ice

Такие колоссальные глыбы льда, как айсберги, попа­дают в море только с суши. Непосредственно образующийся в море лёд имеет меньшую толщину, хотя и покрывает боль­шие пространства. Морской лёд составляет основную массу встречающихся в море льдов.

Как образуется в море лёд?

По мере понижения температуры воздуха, охлаждаются также и поверхностные слои морской воды. Чтобы образо­вались первые кристалики льда, вода должна сначала охла­диться несколько ниже температуры замерзания; такая вода называется переохлажденной. Совершенно чи­стую воду, например специально очищенную в лаборатории, можно переохладить даже до минус 20°. Сильно переохла­ждается вода и в атмосфере; в одной антарктической экс­педиции наблюдали туман из мельчайших капелек воды в сорокаградусный мороз. Однако в морях, реках, прудах и озёрах в воде всегда содержится множество мельчайших твёрдых частиц разных примесей. Переохлаждённая вода находится в весьма неустойчивом состоянии; как только тем­пература воды опустится ниже точки замерзания, вокруг твёрдых частиц сразу же начинается кристаллизация. Поэтому вода в природных условиях переохлаждается лишь незначительно, всего на 0,1—0,2°.

Образовавшиеся отдельные кристаллы льда постепен­но увеличиваются, срастаются и на поверхности моря появляется налёт тёмносвинцового цвета, называемый салом.

При дальнейшем понижении температуры воздуха по­верхность моря покрывается тонкой блестящей ледяной коркой -—склянкой, которая ломается с характерным «стеклянным» звоном перед носом идущего корабля. Склянка образуется только в том случае, если море спо­койно. Если же море не спокойно, то сросшиеся кри­сталлы сала образуют плоские круглые льдины с приподня­тыми краями, похожие на сковородки. Такой лёд называют блинчатым.

Первоначальный тонкий и разрозненный лёд постепенно соединяется и утолщается, образуя различные виды мор­ского ледяного покрова.

Неподвижный лёд, окаймляющий берега материков и островов, называется припаем. Он образуется зимой, достигает толщины около 2 метров, весной тает, обламы­вается водой и уносится в открытое море.

Отдельные льдины и поля, создающиеся в море самостоя­тельно или из обломков припая, образуют пловучие льды.

Основную массу льдов Арктического бассейна представ­ляют паковые льды. Они состоят из огромных ледяных полей, разделённых небольшими пространствами чистой воды.

Эти поля образуются в открытом море из тонкого льда и постепенно утолщаются в результате намерзания льда снизу и нагромождения льдин друг на друга при столк­новениях полей.

Летом паковые льды не тают и поэтому могут существо­вать долгие годы, если только морские течения не вынесут их в более южные широты.

Участки сравнительно ровного льда сменяются на па­ковых полях участками вздыбленных и нагромождённых друг на друга глыб — торосов. Торошение — это ре­зультат столкновения ледяных полей; при этом края льдин обламываются, истираются в мелкие куски и кашу, а отдель­ные глыбы забиваются под лёд или вздыбливаются на краях столкнувшихся льдин. Торосы могут быть высотой до 3—5 метров. В отдельных случаях на паковых полях возникают целые ледяные холмы высотой до 10 метров.

Торошение сопровождается сильным шумом. Капитан ледокольного парохода «Георгий Седов» К. С. Бадигин опи­сывает торошение так:

«Над морем стоял адский шум. Поля льда с грохотом трескались, их обломки переворачивались и со свистом и шипением лезли друг на друга. Порой раздавались громкие трели, похожие на пулемётную очередь. Потом гремела ка­нонада, словно где-то рядом палили батареи дальнобойных орудий. И вдруг в наступившей тишине раздавался опять тонкий свист всползавших друг на друга ледяных плит».

Морской лёд обладает интересным свойством: уже при образовании он значительно менее солён, чем морская вода. По мере дальнейшего своего существования он всё более и более преснеет и, наконец, становится годным для приготов­ления пищи.

Почему же происходит опреснение льда?

Мы уже говорили, что при замерзании морской воды сна­чала возникают отдельные кристалики льда. Это — пресный лёд, так как при охлаждении переходит в твёрдое состояние только вода, а соли остаются в растворе. По мере роста и сое­динения ледяных кристаллов, растворённые в морской воде соли сосредоточиваются в промежутках между кристаллами, создавая как бы ячейки с рассолом внутри льда. Этот рассол постепенно стекает по граням кристаллов вниз, и смерзаю­щаяся масса преснеет всё больше и больше. Если темпера­тура воздуха очень низка и кристаллы срастаются быстро, то лишь немного рассола успевает стечь вниз, и лёд полу­чается более солёным.

Солёность льда зависит также и от его строения. При замерзании спокойной воды образуется плотный лёд иголь­чатого строения, состоящий из правильных шестигран­ных призм. Если же при замерзании море неспокойного образуется губчатый лёд, состоящий из перепутанных игл, пластинок и зёрен. Губчатый лёд имеет больше внутрен­них пустот, чем игольчатый, в нём содержится больше рас­сола, и поэтому он более солён.

По мере дальнейшего существования морского льда рас­сол постепенно стекает из внутренних ячеек по трещинам, и лёд в конце концов может полностью опреснеть. В первую очередь опресняются возвышающиеся над ледяными полями части торосов.

[:ua]Річковий лід[:ru]Речной лед[:en]River ice

В озёрах, прудах и других стоячих водоёмах, а также в водоёмах с малыми скоростями течения—проточных озёрах — лёд образуется с поверхности. В начале, по мере понижения температуры воздуха, верхние слои, остывая, делаются плотнее и тяжелее нижних. Поэтому они опу­скаются, а на их место поднимаются снизу более тёплые слои. При температуре +4° пресная вода достигает наи­большей плотности. При дальнейшем охлаждении вода начи­нает расширяться, в результате чего каждая единица её объёма становится всё более лёгкой. Верхние слои воды уже не опускаются вниз, а остаются на поверхности, пе­реохлаждаются и мало-помалу покрываются тонким слоем льда. При дальнейшем охлаждении воздуха лёд постепен­но утолщается.

Реки замерзают иначе. Вода в реке совершает вихревые движения и благодаря этому хорошо перемешивается. По­этому температура воды в реке понижается более или менее равномерно, пока вся она не охладится до минус 0,1—0,2 градуса. В результате охлаждения в воде появляются мель­чайшие ледяные иглы. Количество игл всё увеличивается. Они смерзаются сначала в большие кристаллы, а затем в маленькие льдинки (сало), которые собираются в виде ледя­ной корки у берегов и в заливах, образуя забереги, а также плывут по реке. Ледяные корки постепенно соеди­няются между собой, превращаясь в льдины. Наконец, льди­ны смерзаются в ледяное поле, и река становится.

Уровень ледяного покрова на реке не остаётся неизмен­ным в течение зимы. Дожди выпадают зимой очень редко, и в холодные дни вода поступает в реку только из ключей и притоков. По мере постепенного уменьшения количества воды в реке ледяной покров оседает и прогибается. Если же случаются оттепели, то в реку стекает вода, образующаяся при таянии снега. Проникая под лёд через трещины, по­лыньи и по притокам, она повышает уровень воды в реке. Ледяной покров поднимается вместе с водой и может даже выгнуться кверху, принять выпуклую форму.

Весной, под действием солнца, тёплого ветра и дождя, ледяной покров начинает разрушаться сверху. В то же время вода, прибывшая вследствие таяния снега, давит на лёд и стремится его разрушить снизу. Вскрытие рек и ледоход могут иметь различный характер.

На реках, текущих с юга на север, ледяной покров в низовьях остаётся ещё твёрдым в то время, когда в верхнем течении уже начинается сильное таяние и приток воды увеличивается. Речной поток не может беспрепятственно пройти под ледяным покровом, он поднимает лёд и устремляется вниз по течению — начинается ледоход. Такой ледоход сопровождается быстрым подъёмом воды и может оказаться очень опасным для мостов.

На реках, текущих с севера на юг, таяние в нижнем течении реки проходит раньше, чем в верховьях. Ледяной покров начинает разрушаться под влиянием тёплой по­годы, причём лёд тает быстрее всего у берегов, так как грунт нагревается сильнее, чем вода. Вдоль берегов обра­зуются так называемые закраины — полосы воды между ледяным покровом и берегом.

Когда начинает прибывать вода с верховьев и уро­вень в реке поднимается, ледяной покров без затруднений всплывает вверх. Сдвинувшийся лёд плывёт вниз по реке, разламываясь на отдельные льдины сравнительно спокойно.

Ледоход — величественное и красивое зрелище. Белые громады льда плывут по реке, сталкиваясь и дробясь, напол­зая друг на друга, то окунаясь, то всплывая вновь.

Речной лёд может достигать значительной толщины — 2—2,5 метра. На рисунке 10 показана льдина, выброшен­ная на берег при ледоходе.

Если учесть, что площадь отдельных льдин достигает 100 и более квадратных метров, то можно представить себе, какие сильные удары могут они наносить по ледоре­зам и опорам мостов. Льдина таких размеров весит около 150 тонн и может двигаться со скоростью бегущего человека.

[:ua]Вічна мерзлота[:ru]Вечная мерзлота[:en]Eternal Frost

Существует ещё один очень интересный вид льда — под­земный лёд. Этот лёд в больших количествах встречается на севере, в районах вечной мерзлоты.

Вечная мерзлота представляет собой пласт не оттаиваю­щего летом грунта. Верхняя граница его залегает чаще всего на глубине 1—2 метра от поверхности земли. Этот грунт пронизан кристаллами льда и как бы сцементирован ими в единую мёрзлую массу.

Название «вечная мерзлота» —условное. Не нужно ду­мать, что грунт в этих местах был всегда мёрзлым. Дальше мы расскажем о том, как образовалась вечная мерзлота.

Вечная мерзлота занимает огромную площадь на земном шаре. По данным советского учёного доктора геологических наук М. И. Сумгина вечная мерзлота составляет от 20 до 25% площади всей земной суши.

Площадь, занятая вечной мерзлотой в северном полу­шарии, убывает с севера на юг. В самых северных районах вечная мерзлота простирается без каких-либо разрывов на огромных пространствах. По мере продвижения к югу среди обширных площадей, охваченных вечной мерзлотой, начи­нают встречаться более или менее значительные участки обычных немёрзлых или, как их называют, талых грунтов, напоминающие острова среди моря. Наконец, на юге области, занятой вечной мерзлотой, замёрзший грунт сам встречается в виде отдельных островов среди обширного пространства талого грунта.

Так же разнообразно залегание вечной мерзлоты по глу­бине. В некоторых районах мощность толщи вечной мерз­лоты измеряется сотнями метров. В других районах, за­нимающих большую часть области вечной мерзлоты, её толщина составляет несколько десятков метров, а на гра­ницах области толщина измеряется метрами.

Над вечно мёрзлым грунтом находится слой, который ка­ждое лето оттаивает, а зимой замерзает. Этот слой называют деятельным слоем. Если верхняя граница вечной мерзлоты залегает глубоко под поверхностью земли, то нижняя граница промерзания деятельного слоя зимой может не доходить до поверхности вечно мёрзлой толщи, и между ними оказывается прослойка талого грунта (рис. 11, а). Если же вечная мерзлота начинается уже на небольшой глу­бине, то зимой промерзающий сверху грунт соединяется или, как говорят, сливается с вечной мерзлотой (рис. 11,6).

Наиболее правдоподобнее объяснение возникновения вечной мерзлоты дал М. И. Сумгин. По его мнению вечная мерзлота образовалась вследствие того, что в районах, где мы её встречаем, земная толща в течение длительного вре­мени, из года в год, отдавала зимой больше тепла, чем полу­чала летом.

Чтобы лучше понять это, налейте в бутылку воду и в морозный зимний день начните поочерёдно то выносить её на несколько минут на улицу, то вносить обратно в помеще­ние, оставляя там в течение часа. Сколько бы вы ни про­должали свой опыт, вода не замёрзнет. Если же сделать наоборот, держать бутылку с водой в помещении всего лишь две минуты, а на улицу выносить на целый час, то вода будет получать тепла меньше, чем отдавать, и, наконец, замёрзнет.

То же происходит и в природе. Вечная мерзлота образо­валась в районах, где зимы очень суровы и продолжительны. Накопление холода в земной толще шло в течение весьма длительного времени. Советские учёные установили по найденным в районах вечной мерзлоты трупам животных и остаткам древних могил, что возраст вечно мёрзлой толщи превышает 2000 лет.

Вечная мерзлота обладает интересным свойством: на любую работу, произведённую на поверхности земли, она отвечает с чуткостью живого существа. Протоптанная по снегу тропинка, вырытая в земле канава, поставленный на лугу стог сена, врытый в землю столб, разбросанный по полю хворост — всё это вызывает повышение или понижение уровня вечной мерзлоты. Любое сооружение нарушает уста­новившийся температурный режим вечно мёрзлого слоя и влияет на его устойчивость.

Представьте себе, например, что на участке, где вечная мерзлота близко подходит к поверхности земли, построен дом. Дом мешает притоку холода к вечной мерзлоте из атмо­сферы. Кроме того, живущие в доме люди топят печи и тепло передаётся вечной мерзлоте. Верхняя граница мёрзлого слоя начинает отступать, образуя в земле под тем местом, где построен дом, нечто вроде чаши из талого грунта (рис. 12). Грунт в этой чаше может сильно пропитаться водой, образовавшейся при оттаивании вечной мерзлоты. Грунт, сильно пропитанный водой, очень неустойчив; вспомните, например, как трудно итти по глинистой почве после силь­ных и продолжительных дождей — в размякшей от воды глине вязнут ноги. Если грунт под домом сильно размокнет, то стены дадут осадку и дом может разрушиться.

Советский учёный геофизик В. Г. Петров, много занимав­шийся изучением вечной мерзлоты, пишет, что с домом в районе вечной мерзлоты, где он жил в 1928 году, про­исходило следующее: «Дом сильно трещал, как бы гото­вясь к разрушению; валились остатки штукатурки, пере­двигались доски в перегородках, двери не входили в косяки или защемлялись косяками, русская печь отошла от стены, и между брёвнами стен появились щели с просветом наружу».

Известен случай разрушения хлебопекарни в резуль­тате оттаивания вечной мерзлоты. Грунт под пекарней настолько разжижился, что печь хлебопекарни цели­ком погрузилась в образовавшуюся под ней трясину.

В 1901 году в одном из городов в районе вечной мерз­лоты разрушилось здание железнодорожных мастерских. Стены здания осели, на них образовались трещины. При перестройке мастерских под некоторыми цехами оказался настолько жидкий грунт, что его можно было вычерпывать вёдрами.

[:ua]Шуга[:ru]Наледи[:en]Frazil

Одним из наиболее своеобразных явлений, с которыми приходится встречаться в области вечной мерзлоты, явля­ются наледи.

Можете ли вы представить себе реку, выходящую в со­рокаградусный мороз из берегов и затопляющую речную долину? Или огромный ледяной бугор, возвышающийся на несколько метров над буйно цветущей долиной летом в трид­цатиградусную жару? Такие картины могут показаться пло­дом больного воображения. Однако эти «чудеса» являются подлинной реальностью в районах вечной мерзлоты. Это — наледи.

Наледи на реках образуются при сильном увеличении толщины ледяного покрова. В этом случае для воды остаётся слишком узкий проход, она не может пройти через сузив­шееся русло и выдавливается на поверхность льда. Раз­ливающаяся по льду вода, соприкасаясь с холодным воздухом, замерзает. Через некоторое время вода снова про­рывается через ледяной покров. Такой процесс повто­ряется несколько раз за зиму, и на реке может нарасти высокий ледяной бугор.

Ледяные бугры зачастую взрываются с большой силой и шумом. Из наледи выбрасываются куски льда и скопившая­ся внутри вода. В. Г. Петров 28 марта 1928 года наблюдал взрыв ледяного бугра на одной реке. Сила взрыва бы­ла так велика, что из наледи выбрасывались огромные глыбы льда весом до полутораста тонн. Вырвавшийся на поверхность мощный поток воды подхватил эти глыбы и помчал вниз по реке. Потоком был снесён мост автомо­бильной дороги, пересекающей реку. Вода разлилась полосой в 75 м ширины и 5 км длины. Взрыв со­провождался звуком, напоминающим пушечный выстрел; ледяные глыбы, уносившиеся потоком воды, грохотали как железнодорожный поезд.

Над рекой, где имеется наледь, обычно стоит туман; вода наледи, по выражению местных жителей, «кипит», напо­миная горячий источник, над которым поднимается пар. Это явление объясняется тем, что вода наледи имеет темпера­туру, близкую к 0°, тогда как температура воздуха зимой над наледью равна 30—40° мороза. Пары, выделяющиеся из наледной воды, сгущаются в туман подобно тому, как при обычной комнатной температуре сгущаются в туман пары над стаканом с горячей водой.

Наледи образуются не только на реках, но и в местах, удалённых от рек, речек и ручьёв. Образование такой нале­ди показано на рисунке 13. Представим себе, что в земле вырыта канава. Зимой деятельный слой под канавой промёрзнет глубже. Он может соединиться с вечной мерзло­той и образовать ледяную перемычку. Если в залегающем над вечной мерзлотой слое талого грунта течёт грунтовая вода, то, дойдя до ледяной перемычки, она начнёт нака­пливаться и искать себе выход на поверхность. Сначала почва у канавы медленно вспучивается и образуется бугор, внутри которого находится лёд с водой. Бугор этот постепен­но увеличивается и наконец даёт трещину. Выливающаяся из трещины вода замерзает слой за слоем, и у канавы вырастает ледяной курган. Такие курганы способны так­же, как и речные наледи, с грохотом взрываться, из­вергая воду.

С наступлением тёплой погоды бугры постепенно оседают и разрушаются. Скопившаяся в них вода промывает себе выход в окружающем талом грунте, своды бугров протаивают и проваливаются и в конце концов на месте быв­ших бугров остаются лишь размытые и растрескавшиеся груды земли. Если же наледь очень велика, то летом пол­ностью она не тает. Большие наледи образуются в тех местах, где на поверх­ность земли выходят ключи (рис. 14), особенно если приток воды в таких ключах велик. Известны наледи, которые занимают зимой площадь в десятки и даже сотни квадрат­ных километров, достигая местами толщины до 8 метров.

[:ua]Як людина бореться зі снігом та льодом. Снігові заноси[:ru]Как человек борется со снегом и льдом. Снежные заносы[:en]A man fighting with snow and ice. Snow drifts

Большой ущерб государству приносят снежные заносы. Заносами называют плотные снежные сугробы, обра­зующиеся на железных и автомобильных дорогах при мете­лях и позёмках. Снежные сугробы прерывают движе­ние поездов и автомашин, препятствуя доставке грузов, почты, пассажиров.

Существуют различные способы борьбы с заносами. Один из остроумных и простых способов борьбы с зано­сами был найден русским инженером Титовым в 1863 го­ду. Титов предложил ставить вдоль заносимых участков дорог заграждения из решетчатых щитов, изготовленных из деревянных планок. Эти щиты задерживают снег, пе­реносимый метельным потоком, и не допускают его к дороге.

Почему щиты не пропускают снег к дороге?

Воздушный поток может нести с собой снег только до тех пор, пока скорость его будет не ниже 2,5—3 метров в секунду. Заносы образуются ё результате снижения ско­рости метельного потока. Проходя, например, через до­рожные выемки, представляющие собой углубления в по­верхности земли, метельный поток расширяется, снижает свою скорость и откладывает снег. Чтобы лучше понять это, вспомним, что в реках, в случае сужения их русла, течение ускоряется, а при расширении замедляется, причём в местах с замедленным течением откладыва­ются частицы ила и песка, которые до этого несла реч­ная вода.

Кроме того, установлено, что в выемках возникает вра­щательное движение воздуха (рис. 15). Часть воздуш­ных струй возвращается назад. Эти струи сталкиваются с метельным потоком, ещё более снижают его скорость и усиливают отложение снега.

Щиты снижают скорость метельного потока, прежде чем он достигнет дорожной выемки. Путь воздушных струй вблизи щитов показан на рисунке 16. Поток частично оги­бает щиты сверху, а частично проходит сквозь просветы ре­шётки. Струи, обогнувшие преграду сверху, завихряются так же, как и в выемке, и сталкиваются со струями, прошед­шими через решётку. Позади и впереди щитов скорость ме­тельного потока падает и снег откладывается в виде валов с нависающими клювовидными гребешками.

Отложения снега у решетчатых щитов показаны на ри­сунке 17.       

Деревья и кустарники, посаженные вдоль дорог, тоже уменьшают скорость метельного потока, и снег отклады­вается прежде, чем дойдёт до дороги.

Недостатком решетчатых щитов, задерживающих снег, является то, что они перестают работать, как говорят, отрабатываются, когда снежные валы полностью за­кроют преграду. Поэтому щиты время от времени откапы­вают и переставляют на вершину снежного вала.

Метели иногда бывают такими сильными и продолжи­тельными, что щиты отрабатываются раньше, чем их удаётся переставить. В этом случае дорога в течение некоторого времени остаётся незащищённой, и на ней образуются заносы.

Советские инженеры-железнодорожники пришли к вы­воду, что лучше не задерживать снег перед дорогой, а поста­раться помочь ему беспрепятственно перенестись через нее. В 1930 году был сконструирован щит, не снижающий, а наоборот, увеличивающий скорость метельного потока. Над откосами дорожных выемок устанавливаются на высоких столбах наклонные досчатые экраны или, как их называют, надоткосные щиты (рис. 18). Эти щиты вместе с земляным откосом выемки образуют нечто вроде раструба, обращенного широким концом навстре­чу ветру.

Метельный поток врывается в раструб и, проходя к су­живающемуся концу, сильно увеличивает свою скорость. Вследствие этого в выемке образуется устойчивое воздушное течение в том же направлении, какое имеет ветер перед выемкой. Снег проносится через дорожное полотно, под­нимается по противоположному откосу выемки и уходит в поле.

Снег проносится через дорожную выемку при усло­вии, если ветер подходит к дороге под углом, близким к прямому, и если снег не сырой. Поэтому надоткосные щиты получили распространение только в местностях с редкими оттепелями и с устойчивыми зимними ветрами, дующими под прямым углом к дороге.

Различные типы щитов могут предохранить дорогу только от снега, который переносится ветром со стороны, да и то не полностью.

Для удаления снега, попадающего на дорогу сверху или пропущенного щитами, применяют различные приспособ­ления и машины.

Простейшим приспособлением для очистки автомобиль­ных дорог является деревянный клинообразный угольник, прицепляемый к трактору или автомашине. Если угольник тянет автомашина, то очистку необходимо производить пока снега на дороге немного; трактор же проходит и по толстому слою снега. Угольник удаляет снег с дороги, собирая его в валы по обеим сторонам дороги.

Более усовершенствованные снегоочистители делаются в виде больших металлических плугов; они подвешиваются впереди автомашины или трактора, а сбоку приделывается ещё металлическое крыло, отодвигающее снег дальше (рис. 19).

Такие же снегоочистители, только ещё более мощные, применяются на железных дорогах.

Плужные снегоочистители, так же как и угольники, счи­щая снег с дороги, сдвигают его в стороны в виде валов. Это неудобно, так как снежный вал может достигнуть больших размеров, и тогда его трудно отодвинуть дальше в сторону, особенно, если он смёрзнется и обледенеет. Кроме того, такой вал, подобно щиту, задерживает снег, переносимый метелями, и может стать причиной ещё более сильного за­носа дороги. Поэтому валы удаляют специальным снегоочистителем, который отбрасывает снег по воздуху на рас­стояние до 25 метров (рис. 20). Такой снегоочиститель назы­вается роторным. Мощный роторный снегоочиститель бросает снег густой веерообразной струёй, и издали кажется, что движется машина, над которой стоит облако белого дыма. Действие роторного снегоочистителя, применяюще­гося на автомобильных дорогах, показано на рисунке 21. Два спиральных винта, по форме такие же, какие ставятся в мясорубках, захватывают снег и подают его к вращающе­муся диску с насаженными на нём лопастями. Диск этот, называемый ротором, вращается с большой скоростью, подхватывает снег и с силой выбрасывает его в воздух через трубу, которую можно поворачивать в ту или другую сторону.

Ещё более мощные роторные снегоочистители, устанав­ливаемые на паровозах, применяются для очистки от снега железных дорог.

[:ua]Ожеледиця[:ru]Гололедица[:en]Sleet

Нормальному движению по автомобильным дорогам препятствуют зимой не только снежные заносы, но и голо­лёд. Если зимой на охлаждённую поверхность дороги выпадет мелкий дождь, то асфальт или уплотнённый снег на до­роге покрываются прозрачной и скользкой ледяной коркой. Движение автотранспорта по такой обледеневшей дороге опасно и может привести к авариям. Для уменьшения скользкости дорогу во время гололедицы посыпают песком, шлаком или золой. Однако эти материалы сдвигаются с дороги колёсами автомашин и сдуваются ветром. Чтобы про­тиводействовать этому, песок или шлак смешивают с солью. Соль притягивает к себе влагу, растворяется, и на песчин­ках образуется плёнка рассола, имеющего температуру замерзания ниже, чем у обычной воды (если рассол содержит 200 граммов соли на литр воды, то температу­ра его замерзания равна минус 16°). Песчинка, смоченная рассолом, соприкасается со льдом, и если температура воздуха выше точки замерзания рассола, то лёд под пес­чинкой начинает таять. Песчинка погружается в небольшое углубление во льду и благодаря этому устойчиво держится на ледяной поверхности (рис. 22).

[:ua]Боротьба з кригою[:ru]Борьба с наледями[:en]Ice Fighting

Значительно большие трудности, чем обычный гололёд, создают на дорогах наледи.

В 1942—1943 году в Америке была выстроена автомобиль­ная дорога, проходящая через Аляску и Канаду. Достаточ­ного опыта борьбы с наледями американские инженеры не имели; они не предвидели при постройке дороги, что могут образоваться наледи. В первую же зиму дорога сделалась почти непроезжей: наледи разрушили мосты, в некоторых местах покрыли дорогу толстым ледяным ковром, а в дру­гих затопили водой. Ущерб нанесённый наледями, был очень велик. Дорога была исправлена, однако пришлссь на про­тяжении свыше 470 миль изменить её расположение и кроме того выполнить большое число дорогостоящих мероприятий по борьбе с наледями.

Советские инженеры имеют большой опыт борьбы с на­ледями. В ряде случаев они используют для этой цели те же природные процессы, которые порождают наледи.

Весьма остроумным средством борьбы с наледями явля­ются мерзлотные пояса. На достаточно далёком расстоянии от дороги роют канаву или просто снимают мох и кустарник, обнажая землю (рис. 23). В результате граница промерзания верхнего слоя опускается и мёрзлая перемычка преграждает воде путь к дороге. Вода пробивается на поверхность земли и образует наледь в безопасном для дороги месте.

Ледяную перемычку можно создать в земле и другим путём — поднять вверх уровень самой вечной мерзлоты.

С этой целью устраивают мерзлотный валик: на поверхности земли, где ранней весной грунт ещё не оттаял, насыпают небольшой валик из торфа или из грунта (рис. 24). Мерз­лотный валик препятствует проникновению тепла в почву и оттаиванию её в летнее время. Благодаря этому уровень вечной мерзлоты повышается и, соединяясь с нижней границей деятельного слоя, образует в земле мёрзлую перемычку.

Для борьбы с грунтовыми наледями применяют спе­циальные валы и бревенчатые барьеры (рис. 25), которые преграждают путь наледям и в течение всей зимы не допу­скают наледь к дороге. Для большей прочности бревенча­тый барьер обсыпают снегом, который затем пропитывается водой и превращается в обледенелую прочную стену. Иногда осушают местность: подземные воды, питающие наледь, отводят по канавам в сторону.

Чтобы на реке не возникали наледи, речное русло утеп­ляют. По берегам реки сажают кустарник или укладывают дёрн. Русла небольших речек и ручьёв в местах, опасных в смысле образования наледей, накрывают жердями, хворо­стом, валежником или лапником (ветвями хвойных де­ревьев); при этом утепление происходит главным образом за счёт снега, ложащегося на такой настил и предохраняющего речку от замерзания (рис. 26). Такое утепление стоит сравнительно дорого, и его применяют лишь вблизи мостов.

Если русло утеплено, то на реке не может образоваться толстый ледяной покров. Утеплённые реки иногда совсем не замерзают зимой. В. Г. Петров так описывает реку, утеплённую самой природой (рис. 27).

«Вы сначала идёте несколько километров по густому лиственному лесу; вдруг лес обрывается и перед вашим взором развёртывается широкая пустынная снежная рав­нина в рамке далёкого леса; вблизи только кое-где видне­ются одинокие ели; глубокие снега замаскировали незамер­зающую речку и её трудно отыскать взором; отважившись, вы лезете по грудь в снег, почти отчаявшись найти хотя бы какие-нибудь признаки реки или речонки, и опять со­вершенно неожиданно, у ваших ног, выползает из снега река и извивается по снежной равнине бесконечными за­витушками. Вас поражает странное и редкое зрелище: бе­жит речка, как летом, но вместо зелёных берегов — высокие белые перины пушистого снега; несмотря на морозы, приличествующие якутскому февралю, речка не желает замерзать; даже более того, сквозь прозрачные воды, на дне реки, вы видите зелёную растительность — это мхи по камням».

Эта река, по объяснению В. Г. Петрова, не замерзает потому, что толстый снежный покров на берегах позволяет сохранить сравнительно высокую температуру почвы, и тепло от берегов передаётся воде.

Снег сам по себе является одним из лучших утепляющих средств. Это кажется странным, так как наши обычные пред­ставления о снеге связаны с ощущением холода. Однако снег — очень плохой проводник тепла: он плохо пропу­скает тепло из почвы и холод из атмосферы. Чем рыхлее снег, тем лучше он защищает землю от промерзания.

Свойством снега хорошо задерживать тепло пользуются например, ненцы; они устраивают себе ночлег в снежном сугробе, если им приходится в сильные морозы ночевать под открытым небом.

[:ua]Заходи проти лавин[:ru]Меры против лавин[:en]Measures against avalanches

В горных районах серьёзную угрозу создают лавины. Для борьбы с лавинами на склонах, по которым спуска­ются лавины, строят подпорные стенки, ставят заборы, плетни или копают противолавинные рвы. Такие соору­жения создают упор для ближайшего к ним снежного пласта, лежащего на склоне горы, и этим устраняют возможность его соскальзывания; кроме того, они могут задержать или остановить падающую лавину, образованную снежным пластом, лежавшим выше по склону.

Для защиты от лавин на горных дорогах строят деревянные навесы, каменные и железобетонные галереи (рис. 28), а также тоннели. Эти сооружения прикрывают дорогу, защищая её от лавин любых размеров, и делают проезд безопасным.

На пути лавин часто ставят каменные или бетонные лавинорезы (рис. 29). При ударе о лавинорез лавина изменяет своё направление и отводится в боковой овраг или куда-либо ещё в сторону, где падение её не прине­сёт вреда.

Хорошим препятствием для лавины является густой лес. Поэтому в лавиноопасных местностях запрещается вы­рубка леса; на склонах гор даже специально сажают лес.

Чтобы ослабить действие лавин, их искусственно обру­шивают в то время, когда накопившиеся снежные массы ещё невелики по объёму. Лавины обстреливают из миномётов или производят взрывы в тех местах, где накапливается снег.

Большое значение для борьбы с лавинами имеет работа организованных в СССР специальных лавинных станций. Лавинная станция изучает причины, вызывающие возник­новение лавин в том районе, где она находится, и выявляет признаки скорого падения лавины. Пользуясь материалами лавинных станций, можно выбрать наиболее безопасное место для строительства здания, моста, дороги или дру­гого сооружения, а также более или менее точно предви­деть время падения лавины.

[:ua]Пропуск льодоходу[:ru]Пропуск ледохода[:en]Ice Pass

Кратковременную, но весьма напряжённую борьбу со льдом приходится вести весной во время ледохода.

Ледоход может нанести большие повреждения мосту, а иногда даже разрушить его. Лёд, плывущий по реке во время ледохода, наносит опорам моста сильные удары, а при вы­соком подъёме воды может повредить и фермы моста. Чем больше льдина, тем сильнее и опаснее её удар. Поэтому при пропуске ледохода лёд размельчают на возможно более мелкие куски, чтобы он свободно прошёл под мостом и чтобы удары его были слабее. С этой целью перед мостами навстре­чу течению реки ставят специальные устройства — ледорезы, имеющие наклонную переднюю часть с косыми гра­нями; наползая на ледорез, льдины ломаются под действием собственного веса. Кроме того, лёд дробят с помощью взрыв­чатых веществ, закладывая на плывущие льдины толовые шашки.

Большую опасность для мостов представляют ледя­ные заторы. Ледяной затор возникает в тех случаях, когда плывущие льдины, встречая на своём пути препят­ствие (суженное русло, крутой поворот, пороги, затонув­шее судно, скопление вырванных с корнями деревьев и т. д.), постепенно останавливаются по всей ширине реки. Следующие льдины нагромождаются сверху на остано­вившиеся и затор быстро растёт. Под тяжестью нагро­мождающихся льдин затор опускается, забивая русло реки льдом. Это ведёт к сильному подъёму воды. На неко­торых реках ледяные заторы вызывают подъём воды на 15—20 метров выше зимнего уровня. Это вызывает силь­ные наводнения.

Если вода прорвёт ледяную плотину затора, то она устре­мится вниз по реке с такой силой, что мосты не смогут про­тивостоять ей. В 1909 году в месте слияния рек Ангары и Енисея образовался затор, который затем прорвался; в ме­сто прорыва были втянуты суда, зимовавшие поблизости; несколько судов погибло.

Заторы необходимо разрушать как можно раньше, лучше всего в начале их образования. Обычно их под­рывают, закладывая в лёд толовые шашки. В последнее время заторы разрушают также с помощью сбрасывания авиабомб.

[:ua]Льодоколи[:ru]Ледоколы[:en]Icebreakers

Ещё более суровую борьбу ведут люди с морскими льдами.

Воды Арктики издавна привлекали к себе внимание рус­ских путешественников. Смелые исследователи искали в Арктике новые земли и новые, более короткие морские пути сообщения между странами. Однако Арктика не отли­чалась большой гостеприимностью.

В 1912 году отважный русский моряк Г. Я. Седов отпра­вился на судне «Фока» в район земли Франца-Иосифа, желая использовать этот остров, как базу для достижения Северно­го полюса. Встретив непроходимые льды, «Фока» стал на зимовку, а Седов пошел по льдам к Северному полюсу и погиб в дороге.

Не менее трагичной была участь экспедиции Г. Л. Бру­силова, отплывшего из Петербурга в 1912 году на судне «Свя­тая Анна» с целью пройти Северным Ледовитым океаном в Тихий океан. В начале октября 1912 года «Святую Анну» затёрло во льдах, и с этого момента начался её дрейф (Дрейфом называется снос корабля с курса под действием Еетра или течения.). Он продолжался около 2 лет. На корабле кончились запасы продовольствия, среди экипажа начались болезни. В апреле 1914 года 14 человек из числа команды, во главе со штурма­ном В. И. Альбановым, покинули судно и на санях отпра­вились к Большой земле. Достигнуть материка и спастись удалось только двоим. Судьба «Святой Анны» и оставшейся на ней части команды (13 человек) неизвестна; вероятно ко­рабль был раздавлен льдами.

Большое число русских и иностранных исследователей заплатило жизнью за попытку исследовать Арктику.

Новая эпоха в изучении и освоении Арктики началась после Великой Октябрьской социалистической революции. Впервые полярные исследования стали не личным делом одиночек-исследователей, действующих на свой страх и риск, а государственным делом. Экспедиции, отправляющиеся в Арктику, оснащаются в нашей стране самой совершен­ной техникой и организуются самым тщательным образом. Благодаря этому советские исследователи добились исклю­чительных результатов. Всем нам памятен дрейф на льдине знаменитой научной станции «Северный полюс». 21 мая 1937 года самолёты доставили экспедицию на Северный полюс и высадили её на лед. В течение 274 суток экспедиция вела наблюдения, находясь на дрейфующей льдине, прошед­шей за это время путь в 2100 километров. Экспедицией были собраны чрезвычайно ценные научные материалы. Было до­казано, что в районе Северного полюса нет островов. Участ­ники экспедиции изучили рельеф морского дна по пути дрейфа, движение льдов и верхних слоев морской воды, провели ценные метеорологические наблюдения в аркти­ческих широтах.

Другой крупной победой советских исследователей Арк­тики является дрейф ледокольного парохода «Георгий Се­дев». В сентябре 1937 года советские пароходы «Георгии Седов», «Садко» и «Малыгин» были затёрты льдами в море Лаптевых. Все три корабля дрейфовали вместе до лета 1938 года. Затем «Садко» и «Малыгин» были выведены ледо­колом «Ермак» из льдов. «Седова» вывести не удалось, так как рулевое устройство парохода было неисправным. «Се­дов» дрейфовал полтора года. В январе 1940 года он был выведен из льдов мощным ледоколом «Иосиф Сталин» (рис. 30). За время дрейфа «Седов» прошёл 6100 км. Седовцы сделали ряд ценнейших научных наблюдений и кроме того спасли свой корабль от губительных сжатий льдов. Вот что пишет по этому поводу исследователь морских льдов про­фессор Н. Н. Зубов:

«Учтя опыт первой зимовки, столь сильно повредившей рулевое устройство судна, седовцы обратили особое внима­ние на сохранение корабля. Во-первых, поскольку это было в их силах, они укрепили корпус судна и, во-вторых, что ещё важнее, выработали особую тактику для борьбы с на­пором льдов при помощи взрывчатых веществ. Зимой, ког­да сжатия льдов представляли наибольшую опасность, на борту всегда имелись наготове заряды аммонала, а во­круг корабля заранее приготовленные лунки. Заряды предназначались для разрушения острых углов ледяных полей, давящих на борт судна, и для образования вокруг судна своеобразной подушки из обломков льда, более рав­номерно распределяющей давление наступающих ледя­ных валов».

Настойчивое, планомерное и всестороннее изучение Арк­тики дало возможность освоить и использовать для плава­ния судов Великий Северный морской путь. Этот путь значительно короче любого другого морского пути ме­жду крайней западной и восточной оконечностями Европейско-Азиатского материка. В 1932 году ледокольный пароход «Александр Сибиряков» прошёл Северный морской путь в одну навигацию, а в 1936 году этот путь прошли сквоз­ным рейсом уже 14 судов.

Освоение Арктики было бы невозможным без мощного ледокольного флота. Советский ледокольный флот является лучшим в мире.

Первый в мире ледокол был построен в России в 1864 го­ду. Ледокол назывался «Пилот» и представлял собой неболь­шое судно, длиной около 20 метров и мощностью всего лишь 85 лошадиных сил. Ледокол имел подрезанную носо­вую часть, позволявшую судну всползать на лёд и про­ламывать его действием своего веса.

В 1899 году по чертежам адмирала С. О. Макарова был построен ледокол «Ермак» водоизмещением 8000 тонн и мощностью 10 000 лошадиных сил. Длина «Ермака» 93 метра, а ширина 22 метра.

«Ермак» долго был самым мощным в мире ледоко­лом. В настоящее время имеются ещё более мощные ледоколы «Иосиф Сталин», оборудованные всем необходи­мым для плавания в Арктике, включая катапульты для самолётов (Катапульты представляют собой машины, выбрасывающие са­молёт с корабля прямо в воздух, что позволяет обходиться без взлёт­ной площадки).

Ледоколы разрушают ледяное поле, оказывая на него, давление сверху, при всползании носа судна на лёд. Чтобы ледокол мог всползти на лёд, подводную носовую часть судна делают наклонной (рис. 31). Ледокол работает сле­дующим образом: нос судна ударяет о ледяное поле, ле­докол всползает на лёд, разламывает его, затем опускается в воду, снова ускоряет ход, встречается со льдом, всползает на него и т. д.

Некоторые ледоколы в носовой части имеют гребной винт. Винт направляет на льдины сильную струю воды, раз­мывающую и разламывающую лёд. Однако опыт работы ледокола «Ермак» показал, что в условиях Арктики, где льды имеют большую толщину, передний гребной винт часто ломается. Иногда повреждается и нос ледокола в том месте, где винт выходит из корпуса судна наружу. Поэтому советские ледоколы не имеют переднего гребного винта.

Специальными приспособлениями ледокола являются цистерны, размещаемые в носовой части, на корме и по бор­там. Наполняя и опоражнивая те или другие цистерны, можно быстро перемещать центр тяжести судна, изменять его наклон и даже раскачивать ледокол для нанесения более сильных ударов по льду. Перед всползанием корабля налёд носовые цистерны опорожняют; благодаря этому передняя часть судна легче приподнимается вверх. После всползания на лёд воду из кормовых цистерн быстро перекачивают в носовую часть, и раздавливание льда происходит с ещё большей силой. Для быстрого опоро­жнения и наполнения цистерн ледокол снабжается мощ­ными насосами.

Корпус ледокола должен иметь повышенную прочность, чтобы противостоять сдавливающему действию льдов. Борта ледокола обычно делают наклонными, благодаря чему льдины при сжатии не могут раздавить ледокол, а лишь выталкивают его вверх (рис. 32).

Ледоколу приходится разбивать плотные толстые льды. Поэтому скорость его движения очень мала, всего от 2 до 6 километров в час; если льды имеют очень большую толщину, то скорость ледокола может быть ещё меньше.

Помимо ледоколов, применяются также ледорезы, разбивающие лёд прямым таранящим ударом носо­вой части. Носовая часть ледорезов делается особен­но прочной, а иногда снабжается специальным приспо­соблением для разбивки льда — ледяным плугом или тараном.

Ледорезы не могут работать в таком тяжёлом льде, какой преодолевают ледоколы. Ледорезы работают глав­ным образом в битом льде, даже если он очень густой, но не смёрзшийся.

[:ua]Боротьба із заледенінням літаків[:ru]Борьба с оледенением самолетов[:en]Anti-icing aircraft

Лёд создаёт препятствия не только для наземного и вод­ного транспорта, но и для авиации.

Мы уже знаем, что вода может находиться в неустой­чивом переохлаждённом состоянии. Если самолёт вовре­мя полёта входит в облака с переохлаждённой водой, то капельки воды, растекаясь по крыльям и корпусу само­лёта, быстро замерзают, и самолёт сразу же начинает об­леденевать.

Обледенение может произойти и в том случае, если сильно охлаждён сам самолёт. Когда такой самолёт по­падает в полосу холодного дождя или в облако с поло­жительной, но близкой к нулю градусов температурой, его крылья, хвост, винт и другие части начинают покры­ваться льдом. Чтобы понять это, вспомните, что бывает, если вы прикасаетесь мокрой рукой на морозе к металли­ческой ручке двери. Рука моментально примерзает к металлу.

Обледенение самолёта или воздушного шара может по­служить причиной аварии. 11 июля 1899 года к Северному полюсу вылетела на воздушном шаре экспедиция под руко­водством шведского путешественника Андре. Экспедиция пропала без вести. Через 33 года были обнаружены остат­ки воздушного шара. По найденным дневникам и письмам было установлено, что воздушный шар сделал вынуж­денную посадку во льдах к северо-востоку от острова Шпицберген, так как оболочка шара покрылась тол­стым слоем льда. Члены экспедиции пустились в обрат­ный путь пешком по льдинам, но никто из них не достиг материка.

При перелёте знаменитых советских лётчиков Чкалова, Байдукова и Белякова по маршруту Москва — остров Удд самолёт стал обледеневать. Кромки крыльев, стёкла и вы­ступающие части самолёта покрылись льдом. Через некото­рое время мотор начал работать неравномерно, в самолёте стали ощущаться дрожание и удары. Лётчикам пришлось снизиться.

Отложения льда увеличивают вес воздушных кораблей. Это особенно опасно для дирижаблей и аэростатов.

Для самолёта увеличение веса не так опасно. Лёд чаще всего нарастает на передней кромке крыла неравномерно в виде выступов и неровностей. Воздух, обтекающий не­ровности, завихряется. Вследствие этого лётные качества самолёта ухудшаются.

Для борьбы с обледенением применяют различные антиобледенители.

Жидкостные антиобледенители пред­ставляют собой жидкости (чаще всего смесь спирта с глице­рином), понижающие температуру замерзания воды. Ан­тиобледенитель подаётся по специальным трубкам на по­верхность лопастей винта или на стёкла кабины само­лёта. Лёд начинает таять и срывается воздушным по­током.

Механические антиобледенители при­меняются для удаления льда с хвостового оперения и передних кромок крыла. Они представляют собой тонкие резиновые оболочки, разделённые на камеры. Этими обо­лочками обтягиваются подверженные обледенению места. При обледенении в оболочки накачивается воздух, камеры поочерёдно расширяются и ломают образовавшуюся на оболочке корку льда.

Тепловые антиобледенители удаляют лёд путём обогрева обледеневающих частей самолёта. Стёкла кабины пилота делаются двойными и обогре­ваются с помощью электрического тока, идущего по заложенной между ними металлической проволоке. Стёк­ла и кромки крыльев могут обогреваться также тёп­лым воздухом, подающимся по специальным воздухопро­водам.

В борьбе с обледенением самолётов большую помощь лётчикам оказывает аэродромная метеорологическая служба.

Перед полётом летчику вручается бланк, в котором указывается состояние погоды на предстоящем ему пути, характер облачности и участки, где возможно обледе­нение самолёта.

До сих пор мы говорили о борьбе человека со снегом и льдом. Однако снег и лёд во многих случаях приносят боль­шую пользу. Об этом и будет итти речь в последнем разделе нашей книжки.

[:ua]Сніг та лід – друзі людини. Сніг захищає від морозу[:ru]Снег и лед – друзья человека. Снег защищает от мороза[:en]Snow and ice are friends of man. Snow protects against frost

Снег плохо проводит тепло. Это свойство снега ши­роко используется в сельском хозяйстве для сохранения посевов.

Для нашей страны очень большое значение имеют ози­мые культуры. Представим себе, что случилось бы, если бы на полях не было снежного покрова. Мы знаем, что зимой часто бывают морозы в 30° и более. При таких морозах температура почвы на той глубине, откуда на­чинают развиваться ростки зерновых растений (Приблизительно на глубине 2 см от поверхности земли), соста­вляет около минус 20°. Озимый ячмень погибает уже при минус 12°, при минус 15° может погибнуть пшеница, а при минус 18° — рожь.

Если же почва покрыта снегом, то в тридцатиградус­ный мороз при снежном покрове толщиной 15 см тем­пература почвы будет минус 10°, а при покрове в 50 см — всего минус 3°. Снежный покров спасает озимые от вы­мерзания.

Однако толщина снежного покрова на полях не всегда бывает достаточна, чтобы предохранить почву от сильного промерзания. Зимние ветры сдувают снег и сносят его в овраги и лощины. Поэтому во многих местах необходимо искусственно задерживать снег на полях.

Снег задерживают при помощи решетчатых щитов, снеж­ных стенок и валов, а также кулисе — так называются ряды хвороста, веток, снопов соломы, стеблей подсолнечни­ка, кукурузы и других растений. Иногда такие стебли про­сто оставляют неубранными на полях, а иногда их втыкают в нужных местах в ещё незамёрзшую землю. Эти препятствия замедляют скорость ветра при метелях и благодаря этому задерживают переносимый снег.

Накопление снега на полях не только препятствует про­мерзанию почвы, но и предохраняет растения от преждевре­менного оживления весной. При весенних оттепелях на тех участках, где снега мало или нет совсем, озимые начинают прорастать. После оттепели может ударить мороз и тогда ростки могут погибнуть. В тех же местах, где на полях имеется много снега, почва прогревается с опозданием и рост озимых растений начинается позже.

Накопление снега помогает также создать запас влаги в почве, что особенно важно для засушливых и полузасуш­ливых районов. Для получения урожая яровой пшеницы в 25 центнеров зерна и 35 центнеров соломы с гектара нужно около 2500 тонн воды на гектар. Дожди, выпадающие в за­сушливых районах во время развития посевов, дают лишь 1000—1500 тонн воды на гектар. Недостающее количество влаги должно покрываться за счёт запасов снега, накоп­ленного зимой на полях. Кроме того, весной почва тем лучше впитывает влагу, чем меньше она промёрзла. Значит, снежный покров не только предохраняет почву от сильного промерзания, но и благоприятствует накоплению в ней вла­ги. Вода, образующаяся при таянии толстого слоя снега, глубоко впитывается в почву. Во время роста и созревания колосовых растений накопленная в глубине почвы влага питает растения и позволяет им лучше переносить засуш­ливое лето.

Задержание снега на полях получило широчайшее рас­пространение в нашей стране; оно применяется на десятках миллионов гектаров посевных площадей. С его помощью передовики сельского хозяйства добиваются высоких и устой чивых урожаев.

В 1948 году Совет Министров СССР и ЦК ВКП(б) при­няли постановление о создании в степных районах на юге Европейской части СССР гигантской сети лесных насажде­ний в виде перекрещивающихся между собой широких лес­ных полос. Эти насаждения должны воспрепятствовать иссу­шающему действию степных суховеев. Создаваемая по ини­циативе товарища Сталина сеть полезащитных лесных полос также поможет задерживать снег на полях. Ослабляя дей­ствие ветров, полезащитные лесные полосы будут препят­ствовать сдуванию снега с полей зимой и высыханию почвы летом.

[:ua]Штучний лід[:ru]Искусственный лед[:en]Artificial ice

Лёд приносит человеку не меньшую пользу, чем снег. Он широко применяется для сохранения пищевых продук­тов, а также в медицине и в промышленности. Ежегодно на реках, озёрах и прудах заготавливают большое количество естественного льда. Однако естественный лёд не всегда имеет нужную чистоту, да и кроме того перевозка льда обхо­дится слишком дорого. Поэтому лёд в значительных количе­ствах приготавливают искусственным путём. Это делается, например, путём разбрызгивания воды (для скорейшего её охлаждения) из труб зимой на специальных площадках; та­ким путём намораживаются целые штабели льда высотой в несколько метров.

Лёд готовят также в виде плит и блоков в специаль­ных баках — так называемых льдогенераторах. Эти баки наполняют сильно охлаждённым рассолом (раствором поваренной соли или хлористого кальция), в который опускают стальные формы с водой. Рассол, как мы знаем, замерзает при значительно более низкой темпера­туре, чем пресная вода. Это позволяет поддерживать в льдогенераторах температуру минус 10°, благодаря чему вода в формах через несколько часов замерзает. Формы вынимают из рассола, погружают в тёплую воду для не­продолжительного оттаивания, а затем достают из воды и опрокидывают. Ледяные блоки легко отделяются от стенок и вываливаются из форм.

Большое распространение имеет так называемый «сухой лёд». Вы наверное видели кусочки белого твёрдого веще­ства, лежащие в ящиках у продавцов мороженого и напо­минающие скорее очень плотный снег, а не лёд. Это и на са­мом деле не лёд, а углекислота, переведённая под большим давлением и при сильном охлаждении в твёрдое состояние. В обычных условиях (при атмосферном давлении и обычной температуре) углекислота представляет собой газ. Для прев­ращения в «сухой лёд» углекислоту сначала подвергают давлению в 70 атмосфер и одновременно сильно охлаждают. В результате этого углекислота переходит в жидкое состоя­ние. Затем жидкую углекислоту подвергают испарению, для чего ей дают возможность сильно расширяться, снижая давление до 1 атмосферы. При этом происходит дальнейшее охлаждение и углекислота превращается в твёрдые кристал­лы, имеющие вид снега. Этот снег спрессовывают в бруски и получают сухой лёд (Подробнее о сухом льде можно узнать в книге Н. С. Комаров а «Искусственный холод», Гостехиздат, 1950 г.).

[:ua]Крижані дороги[:ru]Ледяные дороги[:en]Icy roads

Лёд применяется также для строительных целей. Боль­шое распространение в северных районах имеют ледяные дороги. Все мы знаем, что лёд очень скользок; сколько удо­вольствия и детям и взрослым доставляет зимой катанье на коньках! Ледяные дороги дают возможность использо­вать это свойство льда уже не для удовольствия, а для реше­ния важной хозяйственной задачи. В северных райо­нах, где они устраиваются, имеется большое количество озёр и болот. Прокладка обычных дорог в таких усло­виях представляет большие трудности и стоит весьма дорого. Ледяную же дорогу можно построить быстро и дё­шево.

Для постройки ледяной дороги сначала с помощью рыхлителей и катков уплотняют полосу снега, которая служит дорожным полотном. Затем на уплотнённом снегу нарезают колею, поливают её водой из цистерн, фор­муют при помощи формовочных саней, и дорога гото­ва (рис. 33).

По такой колее мощные тракторы легко везут тяжёлые санные прицепы с круглым лесом и другими грузами, нуж­ными народному хозяйству.

Чем же объясняется скользкость льда? Интересно отме­тить, что шероховатый и бугристый лёд является едва ли не более скользким, чем зеркально гладкий. Значит, дело не в гладкости, а в чём-то другом. Советский учёный К. Б. Вейнберг доказал, что скользкость льда— результат выделения теплоты при трении полозьев о лёд. Такое выделение теплоты мы обнаруживаем на всяких трущихся поверхностях. Попробуйте, например, с силой тереть друг о друга два деревянных бруска: производимая вами работа превратится в тепло, и бруски нагреются. Тепло, выделяе­мое при трении полозьев о лёд, заставляет его плавиться, образуя тонкую водяную плёнку, играющую роль смазки. Эта смазка и делает лёд скользким.

[:ua]Крижані переправи[:ru]Ледяные переправы[:en]Ice crossings

Льдом пользуются и для переправ через реки и озёра. Переправы можно устраивать прямо по льду рек и озёр, если толщина льда достаточно велика.

В случае надобности, естественный лёд можно усили­вать намораживанием или укладкой по нему настила из жердей.

Знаменитая ледовая магистраль (рис. 34) через Ладожское озеро, проложенная по инициативе тов. А. А. Жданова в 1941 году представляла собой по сути дела гигантскую ледяную переправу. Длина этой магистрали около 30 км. Значение её в обороне Ленинграда было огром­но: зимой 1941—1942 года всё снабжение города-героя производилось по ледовой магистрали. С декабря 1941 по апрель 1942 года по ней были перевезены миллионы тонн грузов.

Естественными ледяными переправами пользуются в тех случаях, когда толщина льда достаточна, чтобы выдер­жать вес проезжающих через переправу автомашин. Ес­ли толщина льда оказывается недостаточной, то пере­праву усиливают намораживанием. Для этого расчища­ют снег на переправе, и лёд, охлаждаемый холодным воз­духом, начинает утолщаться снизу. Если и этого оказывается недостаточно, то можно наморозить переправу сверху. Для этого расчищают снег на необходимую ширину, сгребая его в валики. После этого производят поливку образовавше­гося снежного корыта водой из брандспойта, на конец ко­торого надевают специальные разбрызгиватели. Если пе­реправа должна пропускать очень тяжёлые машины, то на лёд укладывают деревянный настил, распределяющий дав­ление на большую площадь, подобно тому, как лыжи рас­пределяют по снегу вес идущего на них человека и не дают ему проваливаться.

[:ua]Будівлі з льоду[:ru]Постройки из льда[:en]Ice buildings

В северных районах из льда делают различные соору­жения в основном хозяйственного значения.

В 1740 году в Петербурге императрица Анна Иоанновна для забавы решила женить придворного шута на одной из сеоих приживалок. Для свадьбы был выстроен настоящий лгдяной дом. Он имел 16 метров в длину, 5—в ширину и 6— в высоту. Ледяные плиты, из которых были выложены стены и пол дома, были политы водой, скрепившей их после замерзания. Впереди дома стояло шесть ледяных пушек и 2 мортиры, у главных ворот — два дельфина, из пасти которых била горящая нефть. Кровля дома была украшена ледяными статуями. По обеим сторонам дома воз­вышались пирамиды с часами и фонарями. Около пирамид стоял ледяной слон, из хобота которого бил горящий неф­тяной фонтан, а рядом с ним — ледяная баня, которую то­пили соломой.

Как видим, лёд при соответствующих условиях может быть строительным материалом.

В настоящее время из льда строят склады для хране­ния овощей и других пищевых продуктов. Ледяной склад системы советского учёного М. М. Крылова (рис. 35) устраи­вается в земле и имеет ледяной пол толщиной 65 см, стен­ки и свод из льда толщиной 1,5 метра. Чтобы такой склад не разрушился, его нужно защитить от тёплого возду­ха. Поэтому ледяной свод укрывают сверху торфом, мхом, лапником или шлаком с опилками. Поверх такого укрытия укладывается дёрн или насыпается слой земли. Укры­тие не даёт летом теплу из атмосферы проникать к ледяно­му своду.

Однако тепло всё же проникает в склад. Продукты, вно­симые в ледяной склад, охлаждаясь, отдают своё тепло льду. Кроме того, летом тепло вносится в склад при от­крывании дверей. Поглощая это тепло, лёд может таять. Таяние свода и стен могло бы угрожать целости склада. Чтобы воспрепятствовать этому, в складе устраивают льдосоляное охлаждение. В ледяных стенах делаются так называемые «льдосоляные карманы» — ниши, в кото­рые ставятся бочки, наполненные льдом и солью. Мы уже знаем, что если на лёд насыпать соль, то он тает при та­кой температуре, при которой лёд, не посыпанный солью, остаётся в твёрдом состоянии. Но ведь для того чтобы расто­пить лёд, нужно отдать ему определённое количество тепла (80 больших калорий для таяния каждого килограмма льда). Лёд, находящийся в льдосоляных карманах скла­да, забирает тепло из воздуха. Поэтому в складе под­держивается нужная температура, и ледяной свод и стены не тают.

Зимой склад вентилируется через открытые двери и специально прорубленные отверстия вверху ледяного перекрытия и охлаждается ещё больше.

Склады такого рода могут устраиваться в районах се­верной и средней полосы Европейской части СССР, на Урале, в Сибири и Дальневосточном крае.

[:ua]Висновки[:ru]Заключение[:en]Conclusion

Мы рассказали читателю о том, в каких формах встре­чаются в природе снег и лёд, как человек борется с ними и использует снег и лёд для своих нужд. Не сразу были найдены способы борьбы со снегом и льдом. Много жизней унесли грозные лавины; снежные бури на целые дни остана­вливали движение на железных дорогах, корабли отважных исследователей дрейфовали в полярных льдах без надеж­ды выбраться на сушу.

Суровая борьба продолжается и теперь. Когда вы сидите зимой в тёплой комнате, а за окном всё бело от снежной ме­тели, на железные и автомобильные дороги выходят снего­очистители. Они мчатся сквозь метель на расчистку снеж­ных заносов, чтобы беспрепятственно и в срок могли доставляться по дорогам грузы, почта, пассажиры.

Иногда в горной местности на несколько часов преры­вается телеграфная или телефонная связь. Нетерпеливый абонент, недовольный перерывом связи, не знает, что это упала с гор снежная лавина и оборвала несколько сот метров телеграфной линии. Но в это время смелые связисты уже взбираются по горным склонам, восстанавливают столбы и натягивают новые провода.

В морях советской Арктики мощные ледоколы уверен­но пробивают путь сквозь льды, ведя за собой караваны судов. Эти суда доставляют грузы в далёкие порты на се­вере Советского Союза, на северные острова, где их с нетерпением ждут зимовщики, надолго оторванные от материка.

Научившись бороться со снегом и льдом, люди одержали большую победу над природой. Наибольших успехов удалось достигнуть советским учёным. Причина этих успехов заключается в преимуществах социалистической системы хозяйства, позволяющей вести научные исследования пла­номерно и организованно.

Работа по освоению пространств, находящихся много месяцев в году подснежным и ледяным покровом, очень важ­на для нашего государства. Она составляет часть той общей гигантской работы по переделке природы, которая ведётся в нашей стране под руководством великой партии больше­виков и гениального вождя трудящихся Иосифа Виссарио­новича Сталина.