Wasser verhält sich oft völlig ungewöhnlich, überhaupt nicht wie die meisten anderen Substanzen. Nach allen Gesetzen der Physik sollte eine Substanz in einem festen Aggregatzustand schwerer sein als ein flüssiges Analogon, und daher sollte sich Eis am Boden befinden.
Trotzdem schwimmt es oben und das Wasser darunter bleibt nicht nur flüssig, sondern auch für die Überwinterung von Lebewesen geeignet. Wenn alles anders wäre und sich am Boden Eis ansammeln würde, wäre es unmöglich, das Leben im Wasser zu erhalten. Schließlich würden die Teiche jeden Winter vollständig gefrieren. Was schützt Teiche und warum bleibt das Wasser ungefroren?
Warum sinkt das Eis nicht?
Der Auftrieb des Eises wird dadurch gewährleistet, dass seine Dichte beim Gefrieren geringer wird als die des umgebenden Wassers. Es erhält ein kristallines Gitter und ist häufig mit Luftblasen angereichert, die ihm einen zusätzlichen Auftriebsspielraum verleihen. Am Rand der Stauseen bildet sich eine Abdeckung, die allmählich zur Mitte hin rast. Die anfängliche Dicke und Stärke des Eises ist gering, sie können jedoch bei kaltem Wetter schnell zunehmen.
Interessante Tatsache: Das stärkste Eis, auf dem Sie sicher laufen können, ist bläulich oder grünlich gefärbt. Wenn das Eis weiß ist, ist es halb so haltbar, und wenn es grau ist, lohnt es sich überhaupt nicht, darauf zu treten. Wenn Sie ein Stück Eis ins Wasser werfen, geht es zuerst nach unten. In Zukunft wird es jedoch ein wenig schmelzen, das Wasser um es herum wird sich verdicken und es wird schwimmen.
Warum gefriert nur die Oberseite des Teiches?
Theoretisch kann jedes Gewässer gefrieren und sich bis zum Grund in Eis verwandeln. In der Praxis gefriert ein kleiner See mit einer maximalen Tiefe von 3 Metern auch im harten russischen Winter nicht zu Boden, ganz zu schweigen von anderen Gewässern. Dies liegt genau am Eis, das einen erheblichen Schutz gegen Unterkühlung bieten kann. Um die Nuancen zu verstehen, müssen Sie überlegen, wie der Prozess des Kühlwassers abläuft.
Wenn die Wassermassen eine Marke von +4 Grad erreichen, beginnt ein intensiver Prozess des Bewegens der Schichten im Reservoir. Kalte Schichten beginnen zu steigen, weil ihre Dichte unter Berücksichtigung der Besonderheiten des Wassers am geringsten ist. Am Boden des Reservoirs sammeln sich warme Massen an. In den oberen kalten Schichten beginnt der Prozess der Eisbildung, der allmählich die gesamte Oberfläche bedeckt und bedeckt. Danach hört die Abkühlung des Wassers praktisch auf.
Das Wasser unter dem Eis kann nicht mehr vom Wind gemischt werden, alle Schichten bleiben intakt - insbesondere in stehenden oder langsam fließenden Gewässern. Durch die geringe Wärmeleitfähigkeit des Eises entsteht eine Art Kissen, das vor einer weiteren Abkühlung des Reservoirs schützt. Die Wärmeleitfähigkeit von Wasser ist jedoch ebenfalls gering.
Wassermassen bleiben bis zur Warmzeit buchstäblich unter einer Eisschale eingemottet, und alle Unterwasserbewohner können problemlos überwintern. Der einzige schwierige Moment für sie ist Sauerstoffmangel, da Eis die Wasseroberfläche von der Luft trennt und deren Sättigung mit dieser lebenswichtigen Substanz verhindert.Deshalb werden Fische im Winter manchmal an gebohrte Löcher oder andere Löcher im Eis genagelt - sie sind einfach stickig.
Interessante Tatsache: Aufgrund der einzigartigen Eigenschaften von Eis und Wasser gibt es in der Antarktis sogar Seen. Einer von ihnen, Wostok, befindet sich unter einer 4 km dicken Eisschicht. Im Moment ist nicht klar, ob irgendwelche Lebewesen darin leben.
Einige Tierarten überwintern direkt im Eis ihrer heimischen Seen - wie zum Beispiel Frösche, Molche. Die physiologischen Eigenschaften ermöglichen es ihnen, den Körper ohne Lebensgefahr einzufrieren, und später, nach dem Auftauen im Frühjahr, können sie wieder wie zuvor leben. Natürliche Frostschutzmittel in den Zellen schließen die Bildung eines akuten Eiskristalls in jedem von ihnen während des Gefrierens aus, und es ist dieser Kristall, der eine lebende Zelle zerstört, was zu ihrem Tod und der Unfähigkeit führt, in ihrer vorherigen Form aufzutauen. Amphibien haben keine Angst vor Frost und Frost im Eis.
Somit schützt das am oberen Rand des Reservoirs gebildete Eis es aufgrund seiner geringen Wärmeleitfähigkeit vor weiterem Gefrieren. Theoretisch können sogar Ozeane zu Boden gefrieren, die Temperaturen hierfür sollten jedoch sehr niedrig sein. In der Praxis gefrieren nur Pfützen und sehr flache Gewässer vollständig, und außerdem können flache Teiche und Seen in sehr strengen Wintern vollständig gefrieren. Unter normalen Bedingungen wird Wasser mit einer kleinen Plus-Temperaturanzeige immer unter einer Eisschicht gespeichert.
