Nước thường hoạt động hoàn toàn bất thường, hoàn toàn không giống như đại đa số các chất khác. Theo tất cả các định luật vật lý, một chất ở trạng thái kết tập rắn phải nặng hơn chất tương tự lỏng, và do đó, nước đá phải ở dưới đáy.
Nhưng tuy nhiên, nó nổi trên đỉnh và nước bên dưới không chỉ ở dạng lỏng mà còn thích hợp cho sự trú đông của chúng sinh. Nếu mọi thứ đều khác biệt, và băng sẽ tích tụ ở đáy, bảo toàn sự sống trong nước là điều không thể. Rốt cuộc, các ao sẽ đóng băng hoàn toàn mỗi mùa đông. Điều gì cung cấp bảo vệ cho ao, và tại sao nước vẫn không đóng băng?
Tại sao băng không chìm?
Độ nổi của băng được đảm bảo bởi thực tế là khi đóng băng, mật độ của nó trở nên nhỏ hơn nước xung quanh. Nó có được một mạng tinh thể, và nó thường được làm giàu bằng bọt khí, điều này giúp nó có thêm độ nổi. Một lớp phủ hình thành từ rìa của các hồ chứa, dần dần lao về phía trung tâm. Độ dày và sức mạnh ban đầu của băng là nhỏ, nhưng chúng có thể nhanh chóng tăng lên trong thời tiết lạnh.
Sự thật thú vị: lớp băng mạnh nhất mà bạn có thể đi bộ một cách an toàn có tông màu hơi xanh hoặc hơi xanh. Nếu băng có màu trắng, nó bền bằng một nửa và nếu màu xám, nó không đáng để bước lên nó. Nếu bạn ném một mảnh băng vào nước, thì đầu tiên nó sẽ rơi xuống đáy. Tuy nhiên, trong tương lai nó sẽ tan chảy một chút, nước xung quanh nó sẽ đặc lại, và nó sẽ nổi lên.
Tại sao chỉ có đỉnh của ao đóng băng?
Về lý thuyết, bất kỳ cơ thể nào của nước đều có thể đóng băng, biến thành băng xuống đáy. Trong thực tế, một hồ nước nhỏ với độ sâu tối đa 3 mét không đóng băng xuống đáy ngay cả trong mùa đông khắc nghiệt của Nga, chưa kể các thủy vực khác. Điều này chính xác là do băng, có thể cung cấp sự bảo vệ đáng kể chống lại hạ thân nhiệt. Để hiểu các sắc thái, cần xem xét quá trình làm mát nước xảy ra như thế nào.
Khi khối lượng nước đạt đến mức +4 độ, một quá trình di chuyển mạnh mẽ các lớp trong hồ chứa bắt đầu. Các lớp lạnh bắt đầu tăng lên, bởi vì mật độ của chúng, có tính đến đặc thù của nước, là thấp nhất. Các khối ấm tích lũy ở đáy hồ chứa. Ở các lớp lạnh phía trên, quá trình hình thành băng bắt đầu, dần dần bao phủ và bao phủ toàn bộ bề mặt. Sau đó, việc làm mát nước thực tế dừng lại.
Nước dưới băng không còn có thể bị gió trộn lẫn, tất cả các lớp vẫn còn nguyên - đặc biệt là ở những vùng nước tù đọng hoặc chảy chậm. Độ dẫn nhiệt thấp của băng tạo ra một loại gối bảo vệ chống lại sự làm mát thêm của hồ chứa. Tuy nhiên, độ dẫn nhiệt của nước cũng thấp.
Các khối nước vẫn còn nguyên vẹn dưới lớp băng cho đến thời kỳ ấm áp và tất cả cư dân dưới nước có thể mùa đông mà không gặp vấn đề gì. Thời điểm khó khăn duy nhất đối với họ là thiếu oxy, vì băng ngăn cách bề mặt nước với không khí và ngăn chặn sự bão hòa của nó với chất quan trọng này.Đó là lý do tại sao cá vào mùa đông đôi khi đóng đinh vào các lỗ khoan hoặc các lỗ khác trong băng - chúng chỉ ngột ngạt.
Sự thật thú vị: Do tính chất độc đáo của băng và nước, hồ thậm chí còn tồn tại ở Nam Cực. Vì vậy, một trong số họ, Vostok, nằm dưới lớp băng dày 4 km. Hiện tại, không rõ liệu có sinh vật sống nào sống trong đó không.
Một số loài động vật ngủ đông trực tiếp trong băng của hồ bản địa của chúng - chẳng hạn như ếch, sa giông. Các đặc điểm sinh lý cho phép chúng đóng băng cơ thể mà không có nguy cơ đến tính mạng, và sau đó, sau khi tan băng vào mùa xuân, chúng có thể sống lại như trước. Các chất chống đông tự nhiên trong các tế bào loại trừ sự hình thành của một tinh thể băng cấp tính trong mỗi chúng khi đóng băng, và chính tinh thể này phá hủy một tế bào sống, dẫn đến cái chết của nó và không thể tan băng ở dạng trước đó. Động vật lưỡng cư không sợ băng giá và đóng băng trong băng.
Do đó, băng hình thành ở mép trên của hồ chứa bảo vệ nó khỏi bị đóng băng thêm do tính dẫn nhiệt thấp. Về mặt lý thuyết, thậm chí các đại dương có thể đóng băng xuống đáy, tuy nhiên, nhiệt độ cho điều này sẽ rất thấp. Trong thực tế, chỉ có vũng nước và các vùng nước rất nông đóng băng hoàn toàn, và ngoài ra, ao và hồ cạn có thể đóng băng hoàn toàn trong mùa đông rất khắc nghiệt. Trong điều kiện bình thường, nước có chỉ thị nhiệt độ cộng nhỏ luôn được lưu trữ dưới một lớp băng.
