Никита Тананаев

Гидролог

Карусель для уток

Появление гигантской круглой льдины поставило на уши жителей города Уэстбрук в штате Мэн (северо-восток США). Ледяной диск имеет диаметр около 90 метров и вращается против часовой стрелки. Горожан Уэстбрука впечатлил размер льдины, а также ее необычно правильная форма. По привычке, люди отказывают природе в возможности создавать геометрически правильные предметы. По этой причине льдина напоминает скорее о кругах на полях и местах высадки пришельцев, чем о физических явлениях. Но неужели наука не встречалась раньше с такими сложно закрученными сюжетами и не придумала для них какого-нибудь названия? N + 1 обратился за разъяснениями к ведущему научному сотруднику Института мерзлотоведения имени Мельникова СО РАН Никите Тананаеву.

Появление «круглого ледяного коржа» на реке Мианус в штате Нью-Йорк в 1895 году удостоилось отдельной заметки в журнале Scientific American

Наука с подобными явлениями, конечно, встречалась, хотя и в регионах, очень далеких от северо-востока США, — вокруг Антарктиды и в морях Северного Ледовитого океана. Ледовые условия влияют на безопасность судоходства и стабильность нефтяных платформ, поэтому они хорошо изучены. Разнообразные формы морского льда описаны в иллюстрированном «Атласе ледовых образований», изданном Арктическим и Антарктическим научно-исследовательским институтом. Ледяные диски, подобные появившемуся в Уэстбруке, называют «блинчатый лед» (pancake ice).

Блинчатый лед — обычное явление в морях и на озерах, где есть большие по площади открытые водные пространства — сковородки, на которых природа выпекает свои ледяные блины. У специалистов ледовой разведки и капитанов полярной навигации его присутствие не вызывает удивления. Оно говорит им о погодных условиях в местах скопления блинчатого льда — температуре чуть ниже нуля, небольшом ветре и легком волнении, зыби.

На больших озерах и морях, где водное зеркало почти не ограничено берегами, лед возникает на поверхности воды в форме небольших иголок (игольчатый лед), тонких ледяных корочек (сало) или скоплений свежевыпавшего снега (снежура). На поверхности они держатся благодаря их меньшей плотности и силе поверхностного натяжения.

Под действием ветра и при небольшом волнении небольшие льдины начинают вращаться, сталкиваясь друг с другом краями. В результате края льдин оббиваются, обтесываются, а наличие вращательного движения в момент столкновений придает льдинам округлую форму. Пластины блинчатого льда могут достигать трех метров в диаметре при толщине до пятнадцати сантиметров. Смерзаясь, они закрывают всю поверхность моря до горизонта, над которым висит круглое, как блин, низкое полярное солнце.

Но одухотворяющий полярный пейзаж все же слишком далек от штата Мэн, и жители Уэстбрука остались бы недовольны предшествующим изложением — оно объясняет происходящее у них под носом лишь отчасти. Ведь их река Пресумскот шириной не больше пятидесяти метров — не море, и даже не Великие озера!

Кроме того, всем известно, что на таких небольших реках ледостав происходит не так. Земная поверхность при наступлении холодов остывает быстрее, чем вода, поэтому ледяной покров сперва устанавливается вдоль берегов (забереги), примерзая к ним. Забереги увеличиваются в ширине по мере наступления холодов, пока не сомкнутся в самых узких местах потока. Образуются ледовые перемычки, которые задерживают движущийся по реке лед, и так — пока вся река не покроется льдом на радость рыболовам и хоккеистам.

Так как же природа создала на небольшой реке эту карусель, на которой с энтузиазмом катаются все местные утки?

Ледяной диск в Уэстбруке создан почти теми же механизмами, что и блинчатый лед морей. Важны и местные гидравлические условия, без знания которых объяснить возникновение гигантского блина невозможно.

Круглая льдина появилась на участке реки, где ее ширина резко увеличивается в три раза — с сорока до ста тридцати метров. Немного выше по течению, у правого берега, расположена небольшая плотина. Ниже плотины, уже в более широком русле, вода с большой скоростью движется вдоль правого берега. С противоположной стороны, под левым берегом возникает водоворотная зона — воду в ней раскручивает против часовой стрелки быстро двигающийся поток справа.

Речной лед образуется во время устойчивых заморозков — а в последнюю неделю ночная температура воздуха не поднимается выше минус десяти градусов по Цельсию. Льдообразование может происходить у берегов, на дне реки, а также, что более вероятно — на стенках плотины, построенной выше по течению. Появляющийся лед попадает в водоворот, как в ловушку мальстрема. Сбиваясь в центре водоворота, он образует ледяной диск.


Идеально круглая форма объясняется его вращением и действием центростремительного ускорения на небольшие льдины, прилипающие к краям этого своеобразного гончарного круга. Направление вращения против часовой стрелки совпадает с направлением водоворота, а размеры ограничены в основном шириной русла реки.

Необычно правильные округлые контуры ледяных дисков на реках впечатляют жителей южных широт — Уэстбрук находится на одной широте с Сочи и Римини. Фотографии вращающихся льдин моментально облетают вокруг земного шара. В России, для которой зимние холода — норма, блинчатый лед на реках появляется нередко. В ноябре прошлого года его наблюдали на реке Исети в центре Екатеринбурга, дав льдинкам название «Уральские медузы». Кстати, появлялись эти льдины ниже городской Плотинки, что тоже роднит их с американской каруселью для уток.


Никита Тананаев

Ранее в этом блоге

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.