Страница полузащищенная
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья о водяном льду. Для более широкой концепции «льда», используемой в планетарных науках, см. Летучие вещества . Для использования в других целях, см Лед (значения) .

Лед
Картина льда.
Физические свойства
Плотность (ρ)0,9167 [1] –0,9168 [2] г / см 3
Показатель преломления (n)1,309
Механические свойства
Модуль Юнга (E)От 3400 до 37 500 кгс / см 3 [2]
Предел прочности при растяжении (σ т )От 5 до 18 кгс / см 2 [2]
Прочность на сжатие (σ c )От 24 до 60 кгс / см 2 [2]
Коэффициент Пуассона (ν)0,36 ± 0,13 [2]
Тепловые свойства
Теплопроводность (k)0,0053 (1 + 0,105 θ ) кал / (см · с · K), θ = температура в ° C [2]
Коэффициент линейного теплового расширения (α)5,5 × 10 −5 [2]
Удельная теплоемкость (c)0,5057 - 0,001863 θ кал / (г K), θ = абсолютное значение температуры в ° C [2]
Электрические свойства
Диэлектрическая проницаемость (ε r )~ 3,15
Свойства льда существенно зависят от температуры, чистоты и других факторов.

Лед - это вода, замороженная до твердого состояния. [3] [4] В зависимости от наличия примесей, таких как частицы почвы или пузырьки воздуха, он может казаться прозрачным или более или менее непрозрачным, голубовато-белого цвета.

В Солнечной системе льда много, и он естественным образом встречается от Солнца, например, Меркурия, до объектов облака Оорта . За пределами Солнечной системы он встречается в виде межзвездного льда . Это в изобилии на Землю поверхности «s - в частности , в полярных областях и выше снеговой линии [5]  - и, в качестве общей формы осадков и осаждения , играет ключевую роль в земном водном цикле и климате . Он падает в виде снежинок и града или возникает в виде инея, сосулек или ледяных шипов и скоплений снега в виде ледников. и ледяные щиты.

Лед имеет не менее восемнадцати фаз ( геометрии упаковки ) в зависимости от температуры и давления. При быстром охлаждении воды ( закалка ) может образоваться до трех типов аморфного льда в зависимости от его давлений и температуры. При медленном охлаждении коррелированное туннелирование протонов происходит ниже−253,15  ° С (20  К ,-423,67  ° F ), вызывая макроскопические квантовые явления . Практически весь лед на поверхности Земли и в ее атмосфере имеет гексагональную кристаллическую структуру, обозначаемую как лед I h (произносится как «лед 1 h») с мельчайшими следами кубического льда, обозначаемого как лед I c, и, как недавно было обнаружено, Ice VII. включения в алмазах. Чаще всего фазовый переход в лед I h происходит при охлаждении жидкой воды ниже0  ° C (273,15  К ,32  ° F ) при стандартном атмосферном давлении . Он также может осаждаться непосредственно водяным паром , как это происходит при образовании инея. Переход от льда к воде происходит таяние, а от льда непосредственно к водяному пару - сублимация .

Лед используется по-разному, в том числе для охлаждения, для зимних видов спорта и для лепки льда .

Физические свойства

Трехмерная кристаллическая структура льда H 2 O I h (c) состоит из оснований молекул льда H 2 O (b), расположенных в точках решетки внутри двумерной гексагональной пространственной решетки (a). [6] [7]

Лед, как встречающееся в природе кристаллическое неорганическое твердое вещество с упорядоченной структурой, считается минералом . [8] [9] Он обладает регулярной кристаллической структурой, основанной на молекуле воды, которая состоит из одного атома кислорода, ковалентно связанного с двумя атомами водорода , или H – O – H. Однако многие физические свойства воды и льда контролируются образованием водородных связей между соседними атомами кислорода и водорода; хотя это слабая связь, она, тем не менее, имеет решающее значение для управления структурой воды и льда.

Необычным свойством воды является то, что ее твердая форма - лед, замороженный при атмосферном давлении, - примерно на 8,3% менее плотна, чем ее жидкая форма; это эквивалентно увеличению объема на 9%. Плотность льда 0,9167 [1] -0,9168 [2]  г / см 3 при температуре от 0 ° С и нормальном атмосферном давлении (+101325 Па), тогда как вода имеет плотность 0,9998 [1] -0,999863 [2] г / см 3 при той же температуре и давлении. Жидкая вода плотнейшая, по существу , 1,00 г / см 3 , при 4 ° С и начинает терять свою плотность , как молекулы воды начинают формировать шестиугольные кристаллы из льдапо достижении точки замерзания. Это происходит из-за того, что водородные связи доминируют над межмолекулярными силами, что приводит к менее компактной упаковке молекул в твердом теле. Плотность льда несколько увеличивается с понижением температуры и составляет 0,9340 г / см 3 при -180 ° C (93 K). [10]

Когда вода замерзает, она увеличивается в объеме (около 9% для пресной воды). [11] Эффект расширения во время замерзания может быть драматическим, а расширение льда является основной причиной выветривания горных пород в результате замерзания-таяния и повреждения фундаментов зданий и проезжей части от морозного пучения . Это также частая причина затопления домов, когда водопроводные трубы лопаются из-за давления расширяющейся воды при замерзании.

Результатом этого процесса является то, что лед (в его наиболее распространенной форме) плавает на жидкой воде, что является важной особенностью биосферы Земли . Утверждалось, что без этого свойства естественные водоемы замерзали бы, в некоторых случаях навсегда, снизу вверх [12], что привело бы к потере зависимых от дна животных и растений в пресной и морской воде. Достаточно тонкие ледяные щиты пропускают свет, защищая нижнюю часть от краткосрочных погодных явлений, таких как холода . Это создает защищенную среду для колоний бактерий и водорослей. Когда морская вода замерзает, лед пронизан каналами, заполненными рассолом, которые поддерживают симпатические организмы.такие как бактерии, водоросли, веслоногие рачки и кольчатые червяки, которые, в свою очередь, служат пищей для таких животных, как криль, и специализированных рыб, таких как лысый нототен , которых, в свою очередь, кормят более крупные животные, такие как императорские пингвины и полосатики . [13]

Когда лед тает, он поглощает столько энергии, сколько нужно для нагрева эквивалентной массы воды на 80 ° C. В процессе плавления температура остается постоянной на уровне 0 ° C. Во время таяния любая добавленная энергия разрывает водородные связи между молекулами льда (воды). Энергия становится доступной для увеличения тепловой энергии (температуры) только после разрыва достаточного количества водородных связей, чтобы лед можно было считать жидкой водой. Количество энергии, затрачиваемой на разрыв водородных связей при переходе от льда к воде, известно как теплота плавления .

Как и вода, лед поглощает свет в красном конце спектра преимущественно в результате обертона растяжения связи кислород-водород (O-H). По сравнению с водой это поглощение смещено в сторону несколько меньших энергий. Таким образом, лед кажется голубым с чуть более зеленым оттенком, чем жидкая вода. Поскольку поглощение является кумулятивным, цветовой эффект усиливается с увеличением толщины или если внутренние отражения заставляют свет проходить более длинный путь сквозь лед. [14]

Другие цвета могут появиться в присутствии светопоглощающих примесей, где примесь определяет цвет, а не сам лед. Например, айсберги, содержащие примеси (например, осадки, водоросли, пузырьки воздуха), могут иметь коричневый, серый или зеленый цвет. [14]

Фазы

«Ice IV» перенаправляется сюда. О высокоскоростном поезде см. ICE 4 .
"Ice X" перенаправляется сюда. Для использования в других целях, см Icex (значения) .
Зависимость таяния льда от давления

Лед может быть любой из 18 [15] известных твердых кристаллических фаз воды или находиться в аморфном твердом состоянии с различной плотностью.

Большинство жидкостей при повышенном давлении замерзают при более высоких температурах, потому что давление помогает удерживать молекулы вместе. Однако сильные водородные связи в воде делают его другим: при некоторых давлениях выше 1 атм (0,10 МПа) вода замерзает при температуре ниже 0 ° C, как показано на фазовой диаграмме ниже. Считается, что таяние льда под высоким давлением способствует движению ледников . [16]

Лед, вода и водяной пар могут сосуществовать в тройной точке , которая равна 273,16 K (0,01 ° C) при давлении 611,657  Па . [17] [18] Кельвин был на самом деле определяется как1/273,16разницы между этой тройной точкой и абсолютным нулем , [19] хотя это определение было изменено в мае 2019 года. [20] В отличие от большинства других твердых тел, лед трудно перегреть . В эксперименте лед при -3 ° C был перегрет примерно до 17 ° C в течение примерно 250 пикосекунд. [21]

Под воздействием более высоких давлений и различных температур лед может образовывать 18 отдельных известных кристаллических фаз. С осторожностью, по крайней мере, 15 из этих фаз (одно из известных исключений - лед X) могут быть извлечены при атмосферном давлении и низкой температуре в метастабильную форму. [22] [23] Типы различаются по их кристаллической структуре, порядку протонов, [24] и плотности. Есть также две метастабильные фазы льда под давлением, обе полностью неупорядоченные по водороду; это IV и XII . Лед XII был открыт в 1996 году. В 2006 году были открыты XIII и XIV . [25] Ices XI, XIII и XIV представляют собой упорядоченные по водороду формы льдов I h , V и XII соответственно. В 2009 году лед XV был обнаружен при чрезвычайно высоком давлении и температуре −143 ° C. [26] Согласно прогнозам, при еще более высоком давлении лед превратится в металл ; По разным оценкам, это происходит при 1,55 ТПа [27] или 5,62 ТПа. [28]

Помимо кристаллических форм, твердая вода может существовать в аморфном состоянии в виде аморфного льда (ASW) различной плотности. В воде межзвездной среды преобладает аморфный лед, что делает его, вероятно, наиболее распространенной формой воды во Вселенной. ASW низкой плотности (LDA), также известная как сверхзатушенная стеклянная вода, может быть причиной серебристых облаков на Земле и обычно образуется в результате осаждения водяного пара в условиях холода или вакуума. ПЛОС высокой плотности (HDA) образуется при сжатии обычного льда I h или LDA при давлениях ГПа. ASW очень высокой плотности (VHDA) - это HDA, слегка нагретый до 160 К при давлении 1-2 ГПа.

В космическом пространстве гексагональный кристаллический лед (преобладающая форма на Земле) встречается крайне редко. Аморфный лед встречается чаще; однако гексагональный кристаллический лед может быть образован под действием вулканов. [29]

Лед из теоретической суперионной воды может иметь две кристаллические структуры. При давлении, превышающем 500 000 бар (7 300 000 фунтов на квадратный дюйм), такой суперионный лед приобретет объемно-центрированную кубическую структуру. Однако при давлениях, превышающих 1 000 000 бар (15 000 000 фунтов на квадратный дюйм), структура может перейти к более стабильной гранецентрированной кубической решетке. Предполагается, что суперионный лед может составлять внутреннюю часть ледяных гигантов, таких как Уран и Нептун. [30]

Вход-лин давления температура фазовая диаграмма воды. В римских цифрах соответствуют некоторым ледовым фазам , перечисленных ниже.
Альтернативная формулировка фазовой диаграммы для некоторых льдов и других фаз воды [31]
ФазаХарактеристики
Аморфный ледАморфный лед - это лед без кристаллической структуры. Аморфный лед существует в трех формах: низкой плотности (LDA), образовавшейся при атмосферном давлении или ниже, высокой плотности (HDA) и аморфного льда очень высокой плотности (VHDA), образующемся при более высоком давлении. LDA образуется за счет чрезвычайно быстрого охлаждения жидкой воды («сверхзатушенная стекловидная вода», HGW), путем осаждения водяного пара на очень холодных субстратах («аморфная твердая вода», ASW) или путем нагревания форм льда с высокой плотностью при атмосферном давлении («LDA ").
Лед я чНормальный гексагональный кристаллический лед. Практически весь лед в биосфере - это лед I h , за исключением небольшого количества льда I c .
Лед I cМетастабильный кубический кристаллический вариант льда. Атомы кислорода расположены в форме алмаза. Он производится при температурах от 130 до 220 К и может существовать до 240 К, [32] [33], когда он превращается в лед I h . Иногда он может присутствовать в верхних слоях атмосферы. [34] Совсем недавно было показано, что многие образцы, которые описывались как кубический лед, на самом деле составляли неупорядоченный лед с тригональной симметрией. [35] О первых образцах льда I с кубической симметрией (т.е. кубического льда) было сообщено только в 2020 году. [36]
Лед IIРомбоэдрическая кристаллическая форма с высоко упорядоченной структурой. Образуется из льда I h при его сжатии при температуре 190–210 К. При нагревании превращается в лед III.
Лед IIIТетрагональной кристаллический лед, образованный охлаждающей воды вплоть до 250 К при 300 МПа. Наименее плотная из фаз высокого давления. Плотнее воды.
Лед IVМетастабильная ромбоэдрическая фаза. Его можно сформировать, медленно нагревая аморфный лед высокой плотности при давлении 810 МПа. Он не образуется легко без зародышеобразователя. [37]
Ice VМоноклинная кристаллическая фаза. Образуется при охлаждении водой до 253 К при 500 МПа. Сложнейшая структура из всех фаз. [38]
Лед VIТетрагональная кристаллическая фаза. Образуется при охлаждении водой до 270 К при 1,1 ГПа. Экспонаты Дебайского расслабления . [39]
Лед VIIКубическая фаза. Позиции атомов водорода неупорядочены. Экспонаты Дебайского расслабления. Водородные связи образуют две взаимопроникающие решетки.
Лед VIIIБолее упорядоченная версия льда VII, где атомы водорода занимают фиксированные положения. Он образуется из льда VII при его охлаждении ниже 5 ° C (278 K) при 2,1 ГПа.
Лед IXТетрагональная фаза. Формируется постепенно из льда III при его охлаждении от 208 K до 165 K, стабильно ниже 140 K и давлении от 200 до 400 МПа. Он имеет плотность 1,16 г / см 3 , что немного выше, чем у обычного льда.
Ice XПротонно-упорядоченный симметричный лед. Формируется при давлении около 70 ГПа. [40]
Лед XIРомбическая , низкотемпературная равновесная форма гексагонального льда. Он сегнетоэлектрик . Ice XI считается наиболее устойчивой конфигурацией льда I h . [41]
Лед XIIТетрагональная, метастабильная, плотная кристаллическая фаза. Это наблюдается в фазовом пространстве льда V и льда VI. Его можно приготовить путем нагревания аморфного льда высокой плотности от 77 К примерно до 183 К при 810 МПа. Он имеет плотность 1,3 г см -3 при 127 К (т.е., примерно в 1,3 раза плотнее воды).
Лед XIIIМоноклинная кристаллическая фаза. Образуется при охлаждении водой до температуры ниже 130 К при 500 МПа. Протонно-упорядоченная форма льда V. [42]
Лед XIVОрторомбическая кристаллическая фаза. Образуется ниже 118 К при 1,2 ГПа. Протонно-упорядоченная форма льда XII. [42]
Лед XVПротонно-упорядоченная форма льда VI образовалась при охлаждении воды до температуры около 80–108 К при 1,1 ГПа.
Лед XVIНаименее плотная кристаллическая форма воды, топологически эквивалентная пустой структуре гидратов клатрата sII .
Квадратный ледКвадратные кристаллы льда образуются при комнатной температуре, когда их помещают между двумя слоями графена . Материал представлял собой новую кристаллическую фазу льда, присоединившуюся к 17 другим, когда о нем впервые было сообщено в 2014 году. [15] [43] Исследования были основаны на более раннем открытии того, что водяной пар и жидкая вода могут проходить через слоистые листы оксида графена , в отличие от более мелких молекул, таких как гелий . Считается, что эффект вызван силой Ван-дер-Ваальса , которая может включать давление более 10 000 атмосфер . [15]

Свойства трения

Замерзший водопад на юго-востоке Нью-Йорка

Низкий коэффициент трения («скользкость») льда объясняется давлением объекта, входящего в контакт со льдом, растапливающего тонкий слой льда и позволяющего объекту скользить по поверхности. [44] Например, лезвие конька, оказывая давление на лед, расплавит тонкий слой, обеспечивая смазку между льдом и лезвием. Это объяснение, получившее название «плавление под давлением», возникло в 19 веке. Однако в нем не учитывалось катание на льду с температурой ниже -4 ° C (25 ° F; 269 K), которая часто используется.

Вторая теория, описывающая коэффициент трения льда, предполагает, что молекулы льда на границе раздела не могут должным образом связываться с молекулами массы льда внизу (и, таким образом, могут свободно перемещаться, как молекулы жидкой воды). Эти молекулы остаются в полужидком состоянии, обеспечивая смазку независимо от давления на лед, оказываемого каким-либо предметом. Однако значимость этой гипотезы оспаривается экспериментами, показывающими высокий коэффициент трения льда с использованием атомно-силовой микроскопии . [45]

Третья теория - это «нагрев трением», который предполагает, что трение материала является причиной таяния слоя льда. Однако эта теория недостаточно объясняет, почему лед остается скользким даже при отрицательных температурах. [44]

Комплексная теория трения льда учитывает все упомянутые выше механизмы трения. [46] Эта модель позволяет количественно оценить коэффициент трения льда о различные материалы в зависимости от температуры и скорости скольжения. В типичных условиях, связанных с зимними видами спорта и шинами транспортного средства на льду, таяние тонкого слоя льда из-за нагрева трением является основной причиной скользкости. Механизм, контролирующий фрикционные свойства льда, по-прежнему активно изучается. [47]

Естественное образование

Пуховый лед на плато недалеко от Альты, Норвегия . Кристаллы образуются при температуре ниже -30 ° C (-22 ° F).

Термин, который в совокупности описывает все части поверхности Земли, где вода находится в замороженной форме, - это криосфера . Лед - важный компонент глобального климата, особенно в отношении круговорота воды. Ледники и снежные покровы являются важным механизмом хранения пресной воды; со временем они могут сублимироваться или таять. Таяние снега - важный источник сезонной пресной воды. Всемирная метеорологическая организация определяет несколько видов льда в зависимости от происхождения, размера, формы, влияние и так далее. [48] Клатратные гидраты - это формы льда, которые содержат молекулы газа, заключенные в его кристаллическую решетку.

На океанах

Основная статья: Морской лед

Лед, который встречается в море, может иметь форму дрейфующего льда, плавающего в воде, припая, прикрепленного к береговой линии, или якорного льда, если он прикреплен к морскому дну. Лед, отколовшийся от шельфового ледника или ледника, может стать айсбергом. Морской лед может быть сдвинут течениями и ветрами, образуя гребни давления высотой до 12 метров (39 футов). Навигация по участкам морского льда происходит в проливах, называемых « полыньи » или « поводки », или требует использования специального судна, называемого « ледокол ».

На земле и строениях

Лед на лиственном дереве после ледяного дождя

Лед на суше варьируется от самого большого типа, называемого « ледяной щит », до меньших ледяных шапок и ледяных полей, ледников и ледяных потоков до линии снега и снежных полей .

Aufeis - слоистый лед, который образуется в долинах рек Арктики и Субарктики. Лед, замороженный в русле ручья, блокирует нормальный сток грунтовых вод и вызывает подъем местного уровня грунтовых вод, что приводит к сбросу воды поверх мерзлого слоя. Затем эта вода замерзает, в результате чего уровень грунтовых вод поднимается дальше и повторяет цикл. В результате образуется слоистый ледяной покров, часто толщиной в несколько метров.

Замораживание дождя типа зимнего шторма , называемый ледяной штормом , где идет дождь , а затем замерзает производить глазурь льда. Лед также может образовывать сосульки, похожие на сталактиты по внешнему виду, или сталагмитоподобные формы, когда вода капает и повторно замерзает.

Термин «ледяная плотина» имеет три значения (другие обсуждаются ниже). На конструкциях ледяная плотина - это скопление льда на наклонной крыше, которое препятствует правильному сливу талой воды и может вызвать повреждение в результате утечки воды в зданиях.

На реках и ручьях

Небольшая замерзшая речушка

Лед, образующийся на движущейся воде, имеет тенденцию быть менее однородным и стабильным, чем лед, образующийся на спокойной воде. Ледяные заторы (иногда называемые «ледяными плотинами»), когда скапливаются отбитые куски льда, представляют наибольшую опасность льда на реках. Ледяные заторы могут вызвать наводнения, повредить сооружения в реке или рядом с ней и повредить суда на реке. Ледяные заторы могут привести к полной остановке некоторых промышленных объектов гидроэнергетики . Ледяная плотина - это преграда от движения ледника, который может образовать прогляциальное озеро . Сильные ледовые потоки в реках также могут повредить суда и потребовать использования ледокола для обеспечения возможности навигации.

Ледяные диски - это круглые образования льда, окруженные водой в реке. [49]

Блинный лед - это ледяной покров, обычно образующийся в районах с менее спокойными условиями.

На озерах

Лед образуется на спокойной воде с берега, тонким слоем растекаясь по поверхности, а затем вниз. Лед на озерах обычно бывает четырех типов: первичный, вторичный, наложенный и агломератный. [50] [51] Первым образуется первичный лед. Вторичный лед образуется под первичным льдом в направлении, параллельном направлению теплового потока. Наложенный лед образуется поверх поверхности льда из-за дождя или воды, которая просачивается через трещины во льду, который часто оседает при загрузке снегом.

Лед на шельфе возникает, когда плавающие куски льда движутся ветром, накапливающимся на наветренном берегу.

Свечной лед - это форма гнилого льда, который образует столбики, перпендикулярные поверхности озера.

В воздухе

Образование льда на внешней стороне лобового стекла автомобиля

Инейный лед

Иней - это тип льда, который образуется на холодных объектах, когда на них кристаллизуются капли воды. Это можно наблюдать в туманную погоду, когда ночью температура падает. Мягкий иней содержит большую долю захваченного воздуха, поэтому он кажется белым, а не прозрачным, и придает ему плотность примерно в четверть от плотности чистого льда. Изморозь сравнительно плотная.

Ледяная крупа

Основная статья: Гранулы льда
Скопление ледяной крупы

Ледяная крупа - это форма осадков, состоящая из маленьких полупрозрачных шариков льда. Эта форма осадков также называется «мокрым снегом» Национальной метеорологической службой США . [52] (В британском английском «мокрый снег» означает смесь дождя и снега .) Ледяная крупа обычно меньше по размеру, чем град. [53] Они часто подпрыгивают при ударе о землю и обычно не превращаются в твердую массу, если их не смешать с ледяным дождем . Код по METAR для ледяных гранул - PL . [54]

Ледяные шарики образуются, когда слой воздуха выше точки замерзания находится на высоте от 1500 до 3000 метров (от 4900 до 9800 футов) над землей, с воздухом ниже и выше нуля. Это приводит к частичному или полному таянию любых снежинок, выпадающих из теплого слоя. Когда они снова падают в слой ниже замерзания, ближе к поверхности, они снова замерзают в ледяные шарики. Однако, если слой ниже замерзшего слоя слишком мал, осадки не успеют снова замерзнуть, и на поверхности будет образовываться ледяной дождь. Температурный профиль, показывающий теплый слой над землей, скорее всего, будет обнаружен перед теплым фронтом в холодное время года [55], но иногда может быть обнаружен за проходящим холодным фронтом .

Град

Основная статья: Приветствую
Крупный град диаметром около 6 см (2,4 дюйма).

Как и другие осадки, град образуется в грозовых облаках, когда капли переохлажденной воды замерзают при контакте с ядрами конденсации , такими как пыль или грязь . Восходящий поток шторма уносит град в верхнюю часть облака. Восходящий поток рассеивается, и градины падают обратно в восходящий поток и снова поднимаются вверх. Град имеет диаметр 5 миллиметров (0,20 дюйма) или больше. [56] В коде METAR GR используется для обозначения более крупного града диаметром не менее 6,4 мм (0,25 дюйма), а GS - для меньшего. [54] Камни размером чуть больше мяча для гольфа-размеры являются одним из наиболее часто регистрируемых размеров града. [57] Град может вырасти до 15 сантиметров (6 дюймов) и весить более 0,5 килограмма (1,1 фунта). [58] В случае крупных градин скрытая теплота, выделяемая при дальнейшем замораживании, может расплавить внешнюю оболочку градин. Град затем может подвергнуться «мокрому росту», когда жидкая внешняя оболочка собирает другие более мелкие градины. [59] Градина покрывается слоем льда и становится все больше с каждым подъемом. Как только град становится слишком тяжелым, чтобы выдержать восходящий поток шторма, он падает из облака. [60]

Град образуется в сильных грозовых облаках, особенно с интенсивными восходящими потоками, высоким содержанием жидкой воды, большой протяженностью по вертикали, большими водяными каплями и там, где значительная часть облачного слоя имеет температуру ниже 0 ° C (32 ° F). [56] Облака, производящие град, часто можно определить по их зеленой окраске. [61] [62] Скорость роста максимальна примерно при -13 ° C (9 ° F), и становится исчезающе малой намного ниже -30 ° C (-22 ° F), поскольку капли переохлажденной воды становятся редкими. По этой причине град наиболее распространен в континентальных внутренних районах средних широт, поскольку образование града значительно более вероятно, когда уровень замерзания ниже высоты 11 000 футов (3 400 м). [63] Увлечениесухого воздуха в сильные грозы над континентами может увеличить частоту выпадения града, способствуя испарительному охлаждению, которое снижает уровень замерзания грозовых облаков, давая граду больший объем для роста. Соответственно, град на самом деле менее распространен в тропиках, несмотря на гораздо более высокую частоту гроз, чем в средних широтах, потому что атмосфера над тропиками имеет тенденцию быть теплее на гораздо большей глубине. Град в тропиках встречается в основном на возвышенностях. [64]

Снег

Основная статья: Снежинка
Снежинки на Уилсона Бентли , 1902.

Кристаллы снега образуются при замерзании крошечных переохлажденных облачных капель ( диаметром около 10 мкм ) . Эти капли могут оставаться жидкими при температурах ниже -18 ° C (255 K; 0 ° F), потому что для того, чтобы замерзнуть, несколько молекул в капле должны случайно собраться вместе, чтобы сформировать структуру, аналогичную той, что есть во льду. решетка; затем капля замерзает вокруг этого «ядра». Эксперименты показывают, что это «гомогенное» зарождение облачных капель происходит только при температурах ниже -35 ° C (238 K; -31 ° F). [65]В более теплых облаках аэрозольная частица или «ледяное ядро» должны присутствовать в капле (или в контакте с ней), чтобы действовать как ядро. Наше понимание того, из каких частиц образуются эффективные ледяные ядра, плохо - мы точно знаем, что они очень редки по сравнению с облачными ядрами конденсации, на которых образуются жидкие капли. Глины, пустынная пыль и биологические частицы могут быть эффективными [66], хотя в какой степени неясно. Искусственные ядра используются в облаке высева . [67] Затем капля растет за счет конденсации водяного пара на поверхности льда.

Бриллиантовая пыль

Основная статья: Алмазная пыль

Так называемая «алмазная пыль», также известная как ледяные иглы или кристаллы льда, образуется при температурах, приближающихся к -40 ° C (-40 ° F), из-за того, что воздух с немного более высокой влажностью на высоте смешивается с более холодным, поверхностным воздухом. [68] В международных ежечасных сводках погоды в METAR используется идентификатор алмазной пыли IC . [54]

Абляция

Основная статья: Абляция

Абляция льда относится как к его таянию, так и к его растворению .

В свежей окружающей среде плавление описывает фазовый переход от твердого тела к жидкости.

Растопить лед - значит разорвать водородные связи между молекулами воды. Упорядочение молекул в твердом теле разрушается до менее упорядоченного состояния, и твердое тело плавится, превращаясь в жидкость. Это достигается за счет увеличения внутренней энергии льда выше точки плавления . Когда лед тает, он поглощает столько энергии, сколько потребуется для нагрева эквивалентного количества воды на 80 ° C. Во время таяния температура поверхности льда остается постоянной на уровне 0 ° C. Скорость процесса плавления зависит от эффективности процесса энергообмена. Поверхность льда в пресной воде тает исключительно за счет свободной конвекции со скоростью, линейно зависящей от температуры воды T ∞ , когдаT ∞ меньше 3,98 ° C, и сверхлинейно, когда T ∞ равно или больше 3,98 ° C, со скоростью, пропорциональной (T ∞  - 3,98 ° C) α , при α  = 5/3для T ∞ много больше 8 ° C и α = 4/3для промежуточных температур T ∞ . [69]

В соленых условиях окружающей среды растворение, а не таяние часто вызывает абляцию льда. Например, температура Северного Ледовитого океана обычно ниже точки плавления абляционного морского льда. Фазовый переход от твердого вещества к жидкости достигается путем смешивания молекул соли и воды, аналогично растворению сахара в воде, даже если температура воды намного ниже точки плавления сахара. Следовательно, скорость растворения ограничена переносом соли, тогда как плавление может происходить с гораздо более высокими скоростями, характерными для переноса тепла . [70]

Роль в человеческой деятельности

Люди веками использовали лед для охлаждения и сохранения продуктов питания , полагаясь на сбор естественного льда в различных формах, а затем переходя к механическому производству материала. Лед также представляет собой проблему для транспортировки в различных формах и создает условия для занятий зимними видами спорта.

Охлаждение

Лед издавна ценился как средство охлаждения. В 400 г. до н.э. Иран персидские инженеры уже освоили технику хранения льда посреди лета в пустыне. Лед привозили зимой из близлежащих гор в больших количествах и хранили в специально разработанных холодильниках с естественным охлаждением , которые назывались яхчал (что означает хранилище льда ). Это было большое подземное пространство (до 5000 м 3 ) с толстыми стенами (не менее двух метров у основания), сделанными из специального раствора, называемого сарудж., состоящий из песка, глины, яичного белка, извести, козьей шерсти и золы в определенных пропорциях, который, как известно, устойчив к теплопередаче. Эта смесь считалась полностью непроницаемой для воды. Пространство часто имело доступ к канату и часто содержало систему ветроуловителей, которые могли легко снизить температуру внутри помещения до холодного уровня в летние дни. Лед использовали для охлаждения угощений для королевской семьи.

Сбор урожая

Основная статья: Резка льда
Сбор льда на озере Сент-Клер в Мичигане , ок. 1905 г.

В Англии XVI – XVII веков были процветающие отрасли промышленности, когда низменные районы вдоль устья Темзы были затоплены зимой, а лед собирали на тележках и хранили в межсезонье в изолированных деревянных домах в качестве резерва для ледников, часто расположенных в больших странах. дома, и широко используется для сохранения свежести рыбы при ловле в отдаленных водах. Это якобы скопировал англичанин, который видел то же самое в Китае. Лед в значительных масштабах ввозился в Англию из Норвегии еще в 1823 г. [71]

В Соединенных Штатах первая партия льда была отправлена ​​из Нью-Йорка в Чарльстон, Южная Каролина , в 1799 г. [71], и к первой половине 19-го века сбор льда стал крупным бизнесом. Фредерик Тюдор , получивший прозвище «Ледяной король», работал над улучшением изоляционных материалов для перевозки льда на большие расстояния, особенно в тропики; это стало известно как торговля льдом .

Триест послал лед в Египет , Корфу и Занте ; Швейцария отправила его во Францию; а в Германию иногда поступали из баварских озер. [71] Здание венгерского парламента использовало лед, заготовленный зимой на озере Балатон, для кондиционирования воздуха.

Ледяные домики использовались для хранения льда, образующегося зимой, чтобы лед был доступен в течение всего года, а ранние холодильники были известны как морозильные камеры , потому что в них была глыба льда. Во многих городах летом была обычная услуга по доставке льда . С появлением технологии искусственного охлаждения поставка льда стала устаревшей.

Лед до сих пор собирают для создания ледовых и снежных скульптур . Например, поворотная пила используется для получения льда для Харбинского международного фестиваля ледовых и снежных скульптур каждый год с замерзшей поверхности реки Сунгари . [72]

Механическое производство

Планировка ледяной фабрики конца XIX века

В настоящее время лед производится в промышленных масштабах, включая хранение и переработку пищевых продуктов, химическое производство, смешивание и отверждение бетона, а также потребительский или упакованный лед. [73] Большинство коммерческих льдогенераторов производят три основных типа рваного льда: чешуйчатый, трубчатый и пластинчатый, используя различные методы. [73] Льдогенераторы больших партий могут производить до 75 тонн льда в день. [74] В 2002 году в Соединенных Штатах было 426 коммерческих компаний по производству льда, общая стоимость поставок которых составила 595 487 000 долларов. [75] Домашние холодильники также могут производить лед с помощью встроенного льдогенератора , который обычно делает кубики льда.или колотый лед. Автономные ледогенераторы, которые делают кубики льда, часто называют льдогенераторами.

Транспорт

Лед может создать проблемы для безопасной транспортировки по суше, морю и воздуху.

Наземное путешествие

Потеря управления на льду сочлененным автобусом

Обледенение дорог представляет собой опасную зимнюю опасность. Черный лед увидеть очень сложно, так как на нем отсутствует ожидаемая морозная поверхность. Когда идет ледяной дождь или снег с температурой, близкой к точке плавления, на окнах транспортных средств обычно накапливается лед . Безопасное вождение требует удаления льда. Скребки для льда - это инструменты, предназначенные для того, чтобы выламывать лед и очищать окна, хотя удаление льда может быть долгим и трудоемким процессом.

Достаточно далеко ниже точки замерзания на внутренней поверхности окон может образовываться тонкий слой кристаллов льда. Обычно это происходит, когда транспортное средство оставлено в покое после некоторого времени вождения, но может случиться и во время движения, если наружная температура достаточно низкая. Источником воды для кристаллов является влага из дыхания водителя. Удалить эту форму льда проблематично, поэтому люди часто приоткрывают окна, когда автомобиль припаркован, чтобы позволить влаге рассеяться, и теперь для решения этой проблемы в автомобилях часто используются обогреватели заднего стекла . Подобная проблема может возникнуть в домах, что является одной из причин, по которой во многих более холодных регионах требуются окна с двойным остеклением для изоляции.

Когда температура наружного воздуха остается ниже нуля в течение длительного времени, на озерах и других водоемах могут образовываться очень толстые слои льда , хотя в местах с проточной водой требуются более низкие температуры. Лед может стать достаточно толстым, чтобы по нему могли проехать автомобили и грузовики . Для безопасного выполнения этой процедуры потребуется толщина не менее 30 см (одна фут).

Путешествие по воде

Канал через лед для движения судов на озере Гурон с ледоколами в фоновом режиме

Для судов лед представляет две различные опасности. Брызги и ледяной дождь могут привести к нарастанию льда на надстройке судна, которое сделает его нестабильным и потребует его отрубания или растопления с помощью паровых шлангов. А айсберги - большие массы льда, плавающие в воде (обычно образующиеся, когда ледники достигают моря) - могут быть опасны, если их ударит корабль во время движения. Айсберги несут ответственность за гибель многих кораблей, самым известным из которых является « Титаник» . Для гаваней у полюсов отсутствие льда является важным преимуществом. В идеале круглый год. Примеры: Мурманск (Россия), Петсамо (Россия, бывшая Финляндия) и Вардё.(Норвегия). Незамерзшие гавани открывают с помощью ледоколов .

Воздушное путешествие

Основная статья: Условия обледенения
Иней-лед на передней кромке крыла самолета, частично выпущенный черным пневматическим башмаком .

Для самолетов лед может вызвать ряд опасностей. Во время набора высоты самолет проходит через слои воздуха с разной температурой и влажностью, некоторые из которых могут способствовать образованию льда. Обледенение крыльев или поверхностей управления может отрицательно сказаться на летных качествах самолета. Во время первого беспосадочного перелета через Атлантику британские авиаторы капитан Джон Олкок и лейтенант Артур Уиттен Браун столкнулись с такими условиями обледенения - Браун несколько раз выходил из кабины и несколько раз забирался на крыло, чтобы удалить лед, покрывавший воздухозаборники двигателя самолета. Они летели на самолетах Vickers Vimy .

Одна из уязвимостей, связанных с обледенением, которое связано с поршневыми двигателями внутреннего сгорания, - это карбюратор . Когда воздух всасывается через карбюратор в двигатель, местное давление воздуха понижается, что вызывает адиабатическое охлаждение. Таким образом, во влажных условиях, близких к замерзанию, карбюратор будет холоднее и склонен к обледенению. Это заблокирует подачу воздуха в двигатель и вызовет его отказ. По этой причине в авиационных поршневых двигателях с карбюраторами устанавливаются нагреватели воздухозаборника карбюратора . Все более широкое использование впрыска топлива , для которого не требуются карбюраторы, сделало "карбюраторное обледенение" менее серьезной проблемой для поршневых двигателей.

В реактивных двигателях не наблюдается обледенения карбюратора, но недавние данные показывают, что их можно замедлить, остановить или повредить внутреннее обледенение в определенных типах атмосферных условий гораздо легче, чем считалось ранее. В большинстве случаев двигатели могут быть быстро перезапущены, и полетам не угрожает опасность, но исследования продолжаются, чтобы определить точные условия, которые вызывают этот тип обледенения, и найти наилучшие методы предотвращения или устранения его в полете.

Отдых и спорт

Основная статья: Ледовые виды спорта
Катание на коньках голландского художника 17 века Хендрика Аверкампа

Лед также играет центральную роль в зимнем отдыхе и во многих видах спорта, таких как катание на коньках , конькобежный спорт , хоккей с мячом , хоккей с мячом , подледная рыбалка , ледолазание , керлинг , брумбол и гонки на санях на бобслее , санях и скелетонах . Многие из различных видов спорта, которыми занимаются на льду, привлекают международное внимание каждые четыре года во время Зимних Олимпийских игр .

Этакий парусник на лопастях рождает ледовые яхты . Другой вид спорта - это ледовые гонки , где водители должны двигаться по льду озера, одновременно контролируя занос своего автомобиля (в некотором роде похожий на гонки по грунтовой дороге ). Этот вид спорта даже был модифицирован для ледовых катков .

Другое использование

Как тепловой балласт

  • Лед используется для охлаждения и хранения продуктов в морозильных камерах .
  • Кубики льда или колотый лед можно использовать для охлаждения напитков. Когда лед тает, он поглощает тепло и сохраняет температуру напитка около 0 ° C (32 ° F).
  • Лед можно использовать как часть системы кондиционирования воздуха , используя вентиляторы на батареях или солнечных батареях, чтобы обдувать лед горячим воздухом. Это особенно полезно во время периодов сильной жары, когда отключено электричество и стандартные кондиционеры (с электроприводом) не работают.
  • Лед можно использовать (как и другие холодные компрессы ) для уменьшения отека (за счет уменьшения кровотока) и боли, прижимая его к какой-либо части тела. [76]

Как конструкционный материал

Ледяной причал во время грузовых операций в 1983 году. Станция Макмердо , Антарктида
  • Инженеры использовали значительную прочность паковых льдов при строительстве первого плавучего ледового пирса в Антарктиде в 1973 году. [77] Такие ледовые пирсы используются во время грузовых операций для погрузки и разгрузки судов. Оперативный персонал флота делает плавучий пирс зимой. Они строятся на естественной замороженной морской воде в проливе Мак-Мердо, пока док не достигнет глубины около 22 футов (6,7 м). Срок службы ледяных пирсов составляет от трех до пяти лет.
Ледяная столовая ледового отеля Kemi 's SnowCastle в Финляндии
  • Конструкции и ледяные скульптуры строятся из больших кусков льда или путем распыления воды [78]. Строения в основном декоративные (как в случае с ледяными замками ) и не подходят для длительного проживания. Ледяные отели существуют сезонно в нескольких холодных регионах. Иглу - еще один пример временного сооружения, сделанного в основном из снега.
  • В холодном климате дороги регулярно готовятся на обледенелых озерах и на участках архипелага. Временно даже железную дорогу построили по льду. [78]
  • Во время Второй мировой войны проект Habbakuk был программой союзников, которая исследовала использование пикрита (древесных волокон, смешанных со льдом) в качестве возможного материала для военных кораблей, особенно авианосцев, из-за легкости, с которой судно невосприимчиво к торпедам, и большой палуба, могла быть построена изо льда. Был построен маломасштабный прототип [79], но необходимость в таком судне во время войны была устранена до его полномасштабного строительства.
  • Лед даже использовался в качестве материала для множества музыкальных инструментов, например, перкуссионистом Терье Исунгсетом . [80]

«Лед» из других материалов

Основная статья: Летучие вещества

Твердые фазы некоторых других летучих веществ также называют льдами ; как правило, летучие вещества классифицируются как лед, если его температура плавления выше или около 100 К. Самый известный пример - сухой лед , твердая форма диоксида углерода .

«Магнитный аналог» льда также реализован в некоторых изолирующих магнитных материалах, в которых магнитные моменты имитируют положение протонов в водяном льду и подчиняются энергетическим ограничениям, подобным правилам льда Бернала-Фаулера, возникающим из геометрического нарушения конфигурации протонов в ледяная вода. Эти материалы называются спин-льдом .

Смотрите также

  • Плотность льда по сравнению с водой
  • Ice cube  - кубики льда из замороженной воды
  • Ледяной голод
  • Подъем льда  - структурные повреждения, вызванные расширением замерзающей воды в ограниченном пространстве.
  • Ледяная дорога
  • Беспорядочный лед
  • Технология перекачивания льда
  • Ледяной кристалл

Рекомендации

  1. ^ a b c Харви, Аллан Х. (2017). «Свойства льда и переохлажденной воды». В Haynes, William M .; Лиде, Дэвид Р .; Бруно, Томас Дж. (Ред.). CRC Справочник по химии и физике (97-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. ISBN 978-1-4987-5429-3.
  2. ^ a b c d e f g h i j Войтковский К.Ф., Перевод: "Механические свойства льда" (PDF) , Академия наук (СССР), архив (PDF) из оригинал 10 февраля 2017 г.
  3. ^ «Определение ДВС» . www.merriam-webster.com . Проверено 19 июня 2018 .
  4. ^ "определение льда" . www.dictionary.com . Проверено 19 июня 2018 .
  5. ^ Проктер, Луиза М. (2005). «Лед в Солнечной системе» (PDF) . Технический дайджест Johns Hopkins APL . 26 (2): 175. Архивировано из оригинального (PDF) 19 марта 2015 года . Проверено 21 декабря 2013 года .
  6. Перейти ↑ Physics of Ice, VF Petrenko, RW Whitworth, Oxford University Press, 1999, ISBN 9780198518945 
  7. ^ Бернал, JD; Фаулер, Р. Х. (1933). «Теория воды и ионного раствора, с особым упором на водород и гидроксильные ионы». Журнал химической физики . 1 (8): 515. Полномочный код : 1933JChPh ... 1..515B . DOI : 10.1063 / 1.1749327 .
  8. ^ Демирбаш, Айхан (2010). Газовый гидрат метана . Springer Science & Business Media. п. 90. ISBN 978-1-84882-872-8.
  9. ^ "Минеральный лед" . минералы.net . Проверено 9 января 2019 .
  10. ^ Лиде, DR, изд. (2005). Справочник CRC по химии и физике (86-е изд.). Бока-Ратон (Флорида): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5.
  11. ^ Срипат, Джайн. Основы физической геологии . Нью-Дели: Спрингер, Индия, частный, 2014. 135. Печать. ISBN 978-81-322-1538-7 
  12. ^ Тайсон, Нил де Грасс. «Вода, вода» . haydenplanetarium.org. Архивировано 26 июля 2011 года.
  13. ↑ Sea Ice Ecology. Архивировано 21 марта 2012 года в Wayback Machine . Acecrc.sipex.aq. Проверено 30 октября 2011 года.
  14. ^ а б Линч, Дэвид К .; Ливингстон, Уильям Чарльз (2001). Цвет и свет в природе . Издательство Кембриджского университета. С. 161–. ISBN 978-0-521-77504-5.
  15. ^ a b c «Прослоение воды между графеном дает квадратные кристаллы льда при комнатной температуре» . ZME Science. 27 марта 2015 . Дата обращения 2 мая 2018 .
  16. ↑ Национальный центр снега и льда, «Жизнь ледника». Архивировано 15 декабря 2014 г. на Wayback Machine.
  17. ^ Международные уравнения для давления вдоль линии плавления и вдоль кривой сублимации обычных водных веществ. Архивировано 3 июня 2016 г. на Wayback Machine. W. Wagner, A. Saul и A. Pruss (1994), J. Phys. Chem. Ref. Данные, 23 , 515.
  18. ^ Мерфи, DM (2005). «Обзор давления пара льда и переохлажденной воды для атмосферных приложений» . Ежеквартальный журнал Королевского метеорологического общества . 131 (608): 1539–1565. Bibcode : 2005QJRMS.131.1539M . DOI : 10.1256 / qj.04.94 .
  19. ^ "Основные единицы СИ" . Bureau International des Poids et Mesures. Архивировано 16 июля 2012 года . Проверено 31 августа 2012 года .
  20. ^ «Информация для пользователей о предлагаемой редакции СИ» (PDF) . Bureau International des Poids et Mesures . Проверено 6 января 2019 .
  21. ^ Иглев, H .; Schmeisser, M .; Simeonidis, K .; Thaller, A .; Лауберо, А. (2006). «Сверхбыстрый перегрев и таяние насыпного льда». Природа . 439 (7073): 183–186. Bibcode : 2006Natur.439..183I . DOI : 10,1038 / природа04415 . PMID 16407948 . S2CID 4404036 .  
  22. ^ La Placa, SJ; Гамильтон, WC; Камб, Б .; Пракаш А. (1972). «О почти протонно-упорядоченной структуре льда IX». J. Chem. Phys . 58 (2): 567–580. Bibcode : 1973JChPh..58..567L . DOI : 10.1063 / 1.1679238 .
  23. ^ Klotz, S .; Бессон, JM; Hamel, G .; Nelmes, RJ; Loveday, JS; Маршалл, WG (1999). «Метастабильный лед VII при низкой температуре и атмосферном давлении». Природа . 398 (6729): 681–684. Bibcode : 1999Natur.398..681K . DOI : 10.1038 / 19480 . S2CID 4382067 . 
  24. ^ Датч, Стивен. «Ледяная структура» . Архивировано 16 октября 2016 года . Проверено 12 июля 2017 года .
  25. ^ Зальцманн, CG; и другие. (2006). «Приготовление и структура водородно-упорядоченных фаз льда». Наука . 311 (5768): 1758–1761. Bibcode : 2006Sci ... 311.1758S . DOI : 10.1126 / science.1123896 . PMID 16556840 . S2CID 44522271 .  
  26. ^ Сандерс, Laurua (11 сентября 2009). «Особенный снежок» . Новости науки . Архивировано 14 сентября 2009 года . Проверено 11 сентября 2009 года .
  27. ^ Militzer, B .; Уилсон, Х.Ф. (2010). «Новые фазы водяного льда, прогнозируемые при мегабарных давлениях» (PDF) . Письма с физическим обзором . 105 (19): 195701. arXiv : 1009.4722 . Bibcode : 2010PhRvL.105s5701M . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.105.195701 . PMID 21231184 . S2CID 15761164 . Архивировано 17 декабря 2011 года (PDF) .   
  28. Перейти ↑ MacMahon, JM (1970). «Наземные структуры льда при высоких давлениях». Physical Review B . 84 (22): 220104. arXiv : 1106.1941 . Bibcode : 2011PhRvB..84v0104M . DOI : 10.1103 / PhysRevB.84.220104 . S2CID 117870442 . 
  29. ↑ Чанг, Кеннет (9 декабря 2004 г.). «Астрономы созерцают ледяные вулканы в далеких местах» . Нью-Йорк Таймс . Архивировано 9 мая 2015 года . Проверено 30 июля 2012 года .
  30. ^ Phys.org, "Новая фаза воды может доминировать внутри Урана и Нептуна" , Лиза Зайга, 25 апреля 2013 г.
  31. ^ Дэвид, Карл (2016). 3-D "Фазовая диаграмма льда" переработана "Verwiebe" . Архивировано 28 августа 2016 года.
  32. ^ Мюррей, Бенджамин Дж .; Бертрам, Аллан К. (2006). «Образование и устойчивость кубического льда в каплях воды» (PDF) . Физическая химия Химическая физика . 8 (1): 186–192. Bibcode : 2006PCCP .... 8..186M . DOI : 10.1039 / b513480c . hdl : 2429/33770 . PMID 16482260 . Архивировано (PDF) из оригинала 27 ноября 2012 года.  
  33. ^ Мюррей, Бенджамин Дж. (2008). «Улучшенное образование кубического льда в каплях водных органических кислот» (PDF) . Письма об экологических исследованиях . 3 (2): 025008. Bibcode : 2008ERL ..... 3b5008M . DOI : 10.1088 / 1748-9326 / 3/2/025008 . Архивировано 14 мая 2013 года из оригинального (PDF) .
  34. ^ Мюррей, Бенджамин Дж .; Knopf, Daniel A .; Бертрам, Аллан К. (2005). «Образование кубического льда в условиях, соответствующих атмосфере Земли». Природа . 434 (7030): 202–205. Bibcode : 2005Natur.434..202M . DOI : 10,1038 / природа03403 . PMID 15758996 . S2CID 4427815 .  
  35. ^ Малкин, Тамсин Л .; Мюррей, Бенджамин Дж .; Зальцманн, Кристоф Г .; Молинеро, Валерия; Пикеринг, Стивен Дж .; Кит, Томас Ф. (2015). «Беспорядок укладки льда I» . Физическая химия Химическая физика . 17 (1): 60–76. DOI : 10.1039 / c4cp02893g . PMID 25380218 . 
  36. ^ Зальцманн, Кристоф Г .; Мюррей, Бенджамин Дж. (Июнь 2020 г.). «Лед становится полностью кубическим». Материалы природы . 19 (6): 586–587. Bibcode : 2020NatMa..19..586S . DOI : 10.1038 / s41563-020-0696-6 . PMID 32461682 . S2CID 218913209 .  
  37. ↑ Чаплин, Мартин (10 апреля 2012 г.). «Ледяная четверка (Ice IV)» . Структура воды и наука . Лондонский университет Южного берега. Архивировано 12 августа 2011 года . Проверено 30 июля 2012 года .
  38. ↑ Чаплин, Мартин (10 апреля 2012 г.). «Ледяная пятерка (Ice V)» . Структура воды и наука . Лондонский университет Южного берега. Архивировано 12 октября 2003 года . Проверено 30 июля 2012 года .
  39. ↑ Чаплин, Мартин (10 апреля 2012 г.). «Ледяная шестерка (Ice VI)» . Структура воды и наука . Лондонский университет Южного берега. Архивировано 23 сентября 2012 года . Проверено 30 июля 2012 года .
  40. ↑ Чаплин, Мартин (10 апреля 2012 г.). «Ледяная семерка (Лед VII)» . Структура воды и наука . Лондонский университет Южного берега. Архивировано 2 ноября 2011 года . Проверено 30 июля 2012 года .
  41. Рианна Чаплин, Мартин (17 февраля 2017 г.). «Айс-одиннадцать (лед XI)» . Структура воды и наука . Лондонский университет Южного берега. Архивировано 23 марта 2017 года . Проверено 11 марта 2017 года .
  42. ^ a b Чаплин, Мартин (10 апреля 2012 г.). «Ледяная двенадцать (Лед XII)» . Структура воды и наука . Лондонский университет Южного берега. Архивировано 2 ноября 2011 года . Проверено 30 июля 2012 года .
  43. ^ Algara-Siller, G .; Lehtinen, O .; Ван, ФК; Наир, Р.Р .; Kaiser, U .; Wu, HA; Гейм, АК; Григорьева И.В. (26 марта 2015 г.). «Квадратный лед в графеновых нанокапиллярах». Природа . 519 (7544): 443–445. arXiv : 1412,7498 . Bibcode : 2015Natur.519..443A . DOI : 10,1038 / природа14295 . PMID 25810206 . S2CID 4462633 .  
  44. ^ a b Розенберг, Роберт (декабрь 2005 г.). "Почему лед скользкий?" (PDF) . Физика сегодня . 58 (12): 50–54. Bibcode : 2005PhT .... 58l..50R . DOI : 10.1063 / 1.2169444 . Архивировано (PDF) из оригинала 23 февраля 2014 года . Проверено 15 февраля 2009 года .
  45. ↑ Чанг, Кеннет (21 февраля 2006 г.). «Объяснение льда: ответы скользкие» . Нью-Йорк Таймс . Архивировано 11 декабря 2008 года . Проверено 8 апреля 2009 года .
  46. ^ Макконен, Лассе; Тиканмяки, Мария (июнь 2014 г.). «Моделирование трения льда». Наука и технологии холодных регионов . 102 : 84–93. DOI : 10.1016 / j.coldregions.2014.03.002 .
  47. ↑ Canale, L. (4 сентября 2019 г.). «Нанореология межфазной воды при ледовом скольжении» . Physical Review X . 9 (4): 041025. arXiv : 1907.01316 . Bibcode : 2019PhRvX ... 9d1025C . DOI : 10.1103 / PhysRevX.9.041025 .
  48. ^ «НОМЕНКЛАТУРА ВМО SEA-ICE» Архивировано 5 июня 2013 г. на Wayback Machine ( многоязычное архивировано 14 апреля 2012 г. на Wayback Machine ) Всемирная метеорологическая организация / Арктический и антарктический научно-исследовательский институт . Проверено 8 апреля 2012 года.
  49. ^ Мур, Джудит; Лэмб, Барбара (2001). Выявлены круги на полях . Издательство "Светотехника". п. 140. ISBN 978-1-62233-561-9.
  50. ^ Петренко, Виктор Ф. и Витворт, Роберт В. (1999) Физика льда . Oxford: Oxford University Press, стр. 27–29, ISBN 0191581348 
  51. ^ Эранти, Э. и Ли, Джордж К. (1986) Структурная инженерия холодных регионов . Нью-Йорк: Макгроу-Хилл, стр. 51, ISBN 0070370346 . 
  52. ^ "Sleet (запись в глоссарии)" . Национальная метеорологическая служба Национального управления океанических и атмосферных исследований. Архивировано 18 февраля 2007 года . Проверено 20 марта 2007 года .
  53. ^ "Приветствую (запись в глоссарии)" . Национальная метеорологическая служба Национального управления океанических и атмосферных исследований. Архивировано 27 ноября 2007 года . Проверено 20 марта 2007 года .
  54. ^ a b c Станция обслуживания полетов на Аляске (10 апреля 2007 г.). «СА-МЕТАР» . Федеральное управление гражданской авиации через машину обратного пути в Интернете. Архивировано из оригинала на 1 мая 2008 года . Проверено 29 августа 2009 года .
  55. ^ "Что вызывает ледяные шарики (мокрый снег)?" . Weatherquestions.com. Архивировано 30 ноября 2007 года . Проверено 8 декабря 2007 года .
  56. ^ a b Глоссарий по метеорологии (2009). "Радуйся" . Американское метеорологическое общество. Архивировано из оригинала 25 июля 2010 года . Проверено 15 июля 2009 года .
  57. ^ Джуэлл, Райан; Бримелов, Джулиан (17 августа 2004 г.). «P9.5 Оценка модели роста града в провинции Альберта с использованием зондирования близости от града в Соединенных Штатах» (PDF) . Архивировано 7 мая 2009 года (PDF) . Проверено 15 июля 2009 года .
  58. ↑ Национальная лаборатория сильных штормов (23 апреля 2007 г.). «Агрегатный град» . Национальное управление океанических и атмосферных исследований. Архивировано 10 августа 2009 года . Проверено 15 июля 2009 года .
  59. ^ Бримелоу, Julian C .; Reuter, Gerhard W .; Пулман, Юджин Р. (2002). «Моделирование максимального размера града во время гроз в Альберте» . Погода и прогнозирование . 17 (5): 1048–1062. Bibcode : 2002WtFor..17.1048B . DOI : 10,1175 / 1520-0434 (2002) 017 <1048: MMHSIA> 2.0.CO; 2 .
  60. ↑ Маршалл, Жак (10 апреля 2000 г.). "Hail Fact Sheet" . Университетская корпорация атмосферных исследований. Архивировано из оригинального 15 октября 2009 года . Проверено 15 июля 2009 года .
  61. ^ "Град бури рок южной Qld" . Австралийская радиовещательная корпорация. 19 октября 2004 года Архивировано из оригинала 6 марта 2010 года . Проверено 15 июля 2009 года .
  62. ↑ Бат, Майкл; Дегаура, Джимми (1997). "Архивы изображений суровой грозы месяца" . Архивировано 13 июля 2011 года . Проверено 15 июля 2009 года .
  63. ↑ Вольф, Пит (16 января 2003 г.). «Путеводитель по суровой погоде Meso-Analyst» . Университетская корпорация атмосферных исследований. Архивировано из оригинала 20 марта 2003 года . Проверено 16 июля 2009 года .
  64. ^ Даунинг, Томас Э .; Olsthoorn, Александр А .; Тол, Ричард SJ (1999). Климат, изменение и риск . Рутледж. С. 41–43. ISBN 978-0-415-17031-4.
  65. ^ Мейсон, Бэзил Джон (1971). Физика облаков . Кларендон Пресс. ISBN 978-0-19-851603-3.
  66. ^ Кристнер, Брент Q .; Моррис, Синди Э .; Форман, Кристина М .; Цай, Ронгман; Пески, Дэвид С. (2008). «Повсеместность биологических нуклеаторов льда в снегопаде» (PDF) . Наука . 319 (5867): 1214. Bibcode : 2008Sci ... 319.1214C . CiteSeerX 10.1.1.714.4002 . DOI : 10.1126 / science.1149757 . PMID 18309078 . S2CID 39398426 . Архивировано из оригинального (PDF) 31 декабря 2010 года.    
  67. ^ Глоссарий метеорологии (2009). «Засев облаков» . Американское метеорологическое общество. Архивировано из оригинального 15 марта 2012 года . Проверено 28 июня 2009 года .
  68. ↑ Глоссарий по метеорологии (июнь 2000 г.). «Алмазная пыль» . Американское метеорологическое общество. Архивировано из оригинала 3 апреля 2009 года . Проверено 21 января 2010 года .
  69. ^ Кейтцл, Томас; Мелладо, Хуан Педро; Нотц, Дирк (2016). «Влияние термической турбулентности на таяние льда на дне» . J. Phys. Oceanogr . 46 (4): 1171–1187. Bibcode : 2016JPO .... 46.1171K . DOI : 10.1175 / JPO-D-15-0126.1 .
  70. ^ Вудс, Эндрю В. (1992). «Таяние и растворение». J. Fluid Mech . 239 : 429–448. Bibcode : 1992JFM ... 239..429W . DOI : 10.1017 / S0022112092004476 .
  71. ^ a b c Рейнольдс, Фрэнсис Дж., изд. (1921). "Лед"  . Новая энциклопедия Кольера . Нью-Йорк: P. F. Collier & Son Company.
  72. ^ «Лед - деньги в самом холодном городе Китая» . AFP через The Sydney Morning Herald. 13 ноября 2008 года Архивировано из оригинала 2 октября 2009 года . Проверено 26 декабря 2009 года .
  73. ^ a b ASHRAE . «Производство льда». Справочник ASHRAE 2006 : Холодильное оборудование. Дюйм-фунтовый выпуск. п. 34-1. ISBN 1-931862-86-9 . 
  74. ^ Rydzewski, AJ "Механическое охлаждение: производство льда". Стандартный справочник Марка для инженеров-механиков . 11 изд. Макгроу Хилл: Нью-Йорк. С. 19–24. ISBN 978-0-07-142867-5 . 
  75. ^ Бюро переписи населения США. «Производство льда: 2002 г.» Архивировано 22 июля 2017 года во время экономической переписи населения Wayback Machine 2002 года .
  76. ^ Deuster, Patricia A .; Сингх, Анита; Пеллетье, Пьер А. (2007). Руководство по фитнесу и питанию для тюленей ВМС США . Skyhorse Publishing Inc. стр. 117. ISBN 978-1-60239-030-0.
  77. ^ «Уникальный ледяной пирс служит гаванью для кораблей». Архивировано 23 февраля 2011 года в Wikiwix Antarctic Sun. 8 января 2006 г .; Станция Мак-Мердо, Антарктида.
  78. ^ a b Макконен, Л. (1994) "Лед и строительство". E&FN Spon, Лондон. ISBN 0-203-62726-1 . 
  79. Перейти ↑ Gold, LW (1993). «Канадский проект Хаббакук: проект Национального исследовательского совета Канады». Международное гляциологическое общество. ISBN 0946417164 . 
  80. ^ Толкингтон Фиона (3 мая 2005). "Терье Исунгсет Iceman - обзор" . BBC Music. Архивировано 24 сентября 2013 года . Проверено 24 мая 2011 года .

внешняя ссылка

  • Национальный центр данных по снегу и льду , расположенный в США.
  • Фазовая диаграмма воды, включая ледяные варианты
  • Список веб-минералов для Ice
  • Список MinDat.org и данные о местоположении Ice
  • Физика льда
  • Фазовые диаграммы воды с некоторыми диаграммами высокого давления
  • «Незамерзшая» вода, «связанная вода» и вода гидратации
  • Электромеханические свойства льда
  • Оценка максимальной толщины слоя льда
  • Машина Sandia Z создает лед за наносекунды
  • Удивительный лед на озере Леман
  • Удивительно крутая история льда