Замерзание водоёмов (ЕГЭ-ОГЭ)

Замерза́ние водоёмов (ледостав) — процесс кристаллизации жидкостей водоёмов.

Процесс кристаллизации жидкостей водоёмов часто называют ледоставом или образованием ледового покрова. Замерзание водоёмов может происходить полностью, до самого дна (в мелких водоёмах), а может остановиться, образуя ледовый покров на поверхности водоёма, под которым находится не кристаллизовавшаяся (замёрзшая) вода.

Кристаллизация водоёмов происходит из-за понижения температуры окружающей водоём среды, если речь идёт о естественных водоёмах. В искусственных водоёмах воду могут замораживать с помощью специальных охлаждающих устройств.

Кристаллизации жидкостей водоёмов мешают разные факторы — течение, конвекция, температура берегов, наличие тёплых источников, впадающих рек, солёность, ветровые условия, и др.

В природе замерзание водоёмов происходит в следующей последовательности:

При понижении температуры окружающей среды температура верхних слоёв водоёма падает, и, достигая +4 градусов Цельсия, плотность поверхностных слоёв становится больше плотности более глубоких слоёв, в результате чего начинает происходить опускание холодных слоёв вниз, тёплые же слои поднимаются наверх. Этот процесс продолжается до тех пор, пока в водоёме не установится средняя температура +4 °С. После этого взаимозамещение слоёв прекращается, и замерзание начинает происходить в верхних слоях жидкости водоёма.

При дальнейшем понижении температуры окружающей среды жидкость верхних слоёв начинает кристаллизоваться. При температуре 0 °С верхние слои жидкости водоёма замерзают, образуя слой льда, под которым имеется оставшаяся вода в жидком состоянии.

Если в нижних слоях водоёма сохраняется плюсовая температура, живые организмы не погибают даже в самые жестокие зимы. Опасностью для них может быть толстый слой льда и отсутствие свободной поверхности воды, что приводит к недостатку кислорода в жидкости подо льдом. В таких случаях наблюдается массовый мор рыбы и других подводных обитателей, включая флору.

Если вода обладает значительной солёностью, для её замерзания необходима более низкая температура, чем для пресной воды.

Различают поверхностный и глубинный лёд. Глубинный лёд образуется на гальке, песке, микроорганизмах, листах флоры обычно на дне водоёма, даже если полного замерзания, до самого дна, не произошло. Температура замерзания с увеличением глубины также понижается.

Ледяной покров водоёмов неоднороден, имеет сложную структуру, состоящую двух или трёх слоёв, верхний слой обычно покрыт снегом. Растрескивание верхнего слоя, возникающее по разным причинам, приводит к перемешиванию нижнего слоя снега с водой, образуется водно-снеговой лёд, менее плотный, малопрозрачный, белёсого цвета, который придают пузырьки воздуха, пыли и грязи.

Таяние ледового покрова не менее сложный процесс, на который влияет множество факторов — от ветровой обстановки и течения до мощности солнечного излучения, энергия которого является одной из основных причин таяния поверхностного льда.

• Сивухин Д. В. Общий курс физики. Т. 2. Термодинамика и молекулярная физика. — Москва : Физматлит, 2014.