И вечный поиск… - [48]

Сколько у воды загадок?

Вода — это знакомая незнакомка. Нам известны ее свойства, которые легли в основу многих измерений.

Вес одного кубического сантиметра чистой воды при четырех градусах Цельсия — единица веса, грамм. Количество тепла, необходимое для нагревания грамма чистой воды на один градус, — калория, единица теплоты. Сама градусная шкала также связана с водой: нуль градусов по шкале Цельсия — температура таяния льда, сто градусов — температура кипения воды.

И в то же время вода — жидкость необычная, она обладает особыми свойствами, которые позволяют ей играть в жизни природы необыкновенно важную роль.

Чтобы нагреть тело, необходимо тепло. Разные вещества требуют для своего нагревания разное количество теплоты, то есть у них различная удельная теплоемкость. Самая большая она у воды.

Эта особенность имеет очень большое значение в нашей жизни. Летом моря и океаны поглощают огромные количества солнечной энергии, но так как удельная теплоемкость воды очень велика, вода в море сравнительно холодная. Приходит зима, воздух становится холоднее, и температура воды в море уже выше, чем в окружающем воздухе. Теперь она отдает воздуху накопленное тепло. Зимой Мировой океан все равно что гигантская печка нашей планеты. Поэтому в приморских областях климат мягкий, зима не суровая.

Вода требует много тепла не только для нагревания. Удельная теплота плавления льда и удельная теплота испарения у нее также значительно больше, чем у других жидкостей. И это играет важную роль в жизни Земли. Представьте себе картину: идут последние недели зимы, светит яркое солнце, постепенно исчезает снег.

Всего этого не было бы, если бы удельная теплота плавления льда и удельная теплота испарения воды были иными. Тая, снег и лед поглощают огромное количество тепла. Не один весенний день проходит, прежде чем снеговой покров превращается в воду. А если бы для таяния снега требовалось меньше тепла? Тогда весь снег растаял бы за несколько часов, и каждую весну были бы невиданные, катастрофические паводки.

А высокая удельная теплота парообразования воды влияет на климат Земли. Каждый день с поверхности суши и морей солнце испаряет в среднем не менее тысячи кубических километров воды. На это расходуется очень много теплоты. Пары воды, в которых накоплено много тепла, часто уносятся ветром очень далеко от тех мест, где они образовались. Где-то в воздушных просторах они, охладившись, превращаются в капельки воды, выделяя тепло испарения, и нагревают воздух. Так вода разносит по Земле тепло жарких стран.

Как известно, при нагревании тела расширяются, а при охлаждении сжимаются. Но вода ведет себя при нагревании и при охлаждении иначе.

Плотность любой жидкости с повышением температуры уменьшается — ведь объем ее увеличился. При охлаждении, наоборот, плотность возрастает. А что происходит с водой? Самая большая плотность ее при четырех градусах тепла. Более горячая или более холодная вода менее плотная. Казалось бы, какое значение это может иметь для природы? Огромное!

Допустим, что плотность воды увеличивалась бы по мере охлаждения. Тогда зимой все водоемы промерзали бы до дна. Лед был бы тяжелее воды, опускаясь на дно, он вытеснял бы всю воду. Жизнь в воде в зимние холода была бы невозможна! В действительности все происходит иначе: менее плотный лед не тонет в реке, а под ним температура воды у самого льда — около нуля, ниже — около четырех градусов, — температура, при которой вода самая плотная.

Интересно, как замерзают водоемы. Вода охлаждается, становится более тяжелой и опускается вниз. Снизу поднимается более теплая и более легкая вода. Движение это прекращается, когда вся вода охладится до четырех градусов. Вода, остывающая до температуры ниже четырех градусов, становится легче и остается наверху, превращаясь в лед. Объем его больше объема воды примерно на десятую часть, поэтому лед плавает в воде.

Вода помогает создавать причудливые творения природы, превращать утесы и скалы в рыцарские замки, в фантастических животных и сказочных богатырей…

Дождевая и снеговая вода, просачиваясь в горные породы, растворяет частицы извести, разрушает полевой шпат и многие другие минералы. Замерзая в трещинах и при этом увеличиваясь в объеме, она действует подобно взрывчатке. Ветер выдувает из трещин все мелкие частички разрушенных скал. Так со временем камень приобретает очертания какого-либо животного, предмета, сооружения.

Когда-то миллионы лет назад на севере Урала, у Полярного круга, высились неприступные горы. Теперь здесь, у истоков Печоры, уже нет высоких гор. И только останцы — каменные изваяния, напоминающие животных и людей, башни с амбразурами и бойницами, — противостоят своим врагам — морозу, воде и ветру.

Редкостный по красоте музей природы — Столбы близ Красноярска, на правом берегу Енисея. Это гряда причудливых сиенитовых скал, искусно обработанных природой, — «Дед», «Перья», «Львиные ворота»… Здесь находится государственный заповедник.

«Зело превелики и пречудесны сотворены скалы… — писал когда-то о Столбах исследователь Сибири Прохор Селезнев. — Только попасть туда трудно: конный не проедет, пеший не пройдет, да и зверья дикого немало. Пожалуй, правду говорят, что даже в других землях не увидишь такие. А залезти на сии скалы никто не сможет, и какие они — неизвестно».