Вокруг только лед - [20]

Взламывая штевнем ледяные поля, судно переворачивает их обломки навзничь, ставит на попа, подставляя взору их боковые стенки и нижнюю поверхность. И тогда открывается, что лед, формирующийся в Южном океане, почти всегда имеет необычную буроватую, иногда даже красноватую окраску. Несомненно, что уже первые мореплаватели, попавшие в южнополярные воды, обратили внимание на это явление и строили предположения о его происхождении. Но и только. А вот первым ученым, попытавшимся объяснить коричневатую окраску льда, был натуралист экспедиции Э. Дригальского, работавший в 1901-1902 гг. на судне «Гаусс», О. Вангефен. Он выполнил интересные наблюдения за образцами льда, имевшими необычную окраску, и установил, что толщу льда населяют колонии микроскопических водорослей, попавших в лед из морской воды. Последующими наблюдениями, выполненными во время плаваний, было установлено, что эти колонии микроорганизмов встречаются в пределах всей зоны распространения морских антарктических льдов. Поначалу все эти наблюдения проводились биологами, и поэтому в первую очередь обращалось внимание на видовой состав микроорганизмов, их распространение в необычной среде обитания и другие сугубо биологические стороны этого любопытного явления. Но внедрение колоний микроорганизмов в ледяной покров, безусловно, должно было сказаться и на его физико-механических свойствах. И уже в 1959 г. профессор В. Х. Буйницкий собрал интересные сведения о влиянии микроорганизмов на строение и прочность льда в Антарктике и в дальнейшем занимался специальными лабораторными и полевыми исследованиями именно в этом направлении. По его просьбе многие гидрологи, отправлявшиеся в Южный океан, выполняли специальные наблюдения как в зоне дрейфующего льда, так и на припае, и было получено чрезвычайно много любопытных сведений об этих необычных ледовых жителях. С точки зрения размещения во льду их колоний, пожалуй, наибольший интерес представляли поселения их не в виде горизонтальных слоев, а в виде крутонаклоненных либо вертикальных «жил», ветвящихся «шнуров» и каплевидных скоплений. Было отмечено, что иногда колонии, первоначально размещенные поэтажно, вдруг пускались в странствия по толще льда, перебираясь с горизонта на горизонт и образуя причудливые по форме «поселки». Направления, в которых водоросли распространяются, были связаны с ориентацией и протяженностью пронизывающих ледяной покров полостей и капиллярных каналов, а также с характером распределения в толще льда минеральных солей и миграций под действием силы тяжести солевого раствора. То, что микроорганизмы, попав в необычную ледяную среду обитания, не впадают в анабиоз, а продолжают активно жить, подтверждалось тем, что в момент отбора пробы из средних горизонтов льда многие водоросли оказывались в стадии деления и их численность в единице объема в десятки и даже сотни раз превышала их количество в такой же единице объема морской воды.

В. Х. Буйницкий установил, что, проникая в лед и размножаясь, водоросли нарушают внутреннее строение льда и существенно снижают его прочность. Благодаря темной окраске, скопления водорослей выполняют роль своеобразного радиационного фильтра. Солнечное излучение, проникающее в лед, прежде всего разрушает эти прослойки, и при ударе судна о лед он расслаивается в первую очередь вдоль слоя, заселенного водорослями. Ну а миграция колоний микроорганизмов по этажам заселения ослабляет связь между отдельными кристаллами льда и обусловливает понижение прочности по вертикали.

Результаты испытаний на механическом прессе «чистого» льда и окрашенных образцов показали, что предел прочности на изгиб у образцов, облюбованных микроорганизмами, иногда в два-три раза ниже, чем в тех слоях, где их обнаружить не удалось.

Внедрение микроорганизмов в толщу льда и ослабление вследствие этого его прочности объясняет и другую характерную особенность ледяного покрова южнополярных вод. Величавые и могучие гряды торосов, стоящие неодолимыми редутами среди льдов Арктики, почти не встречаются в Южном океане. Здесь лед при столкновении с судном крошится на более мелкие части, образующиеся торосы невелики, а со временем и вообще могут быть скрыты интенсивными снежными заносами.

Немного математики

Изучив кристаллическое строение льда, мы заглянули в его «душу», примерно представляем себе, как его структура скажется на прочности. Теперь необходимо рассчитать его грузоподъемность, так как ледяная платформа толщиной от одного до двух метров становится нашей рабочей площадкой.

Антарктическое лето. Температура воздуха около нуля. Солнце. Штиль. Благодать. Лед начинает таять, снизу, сверху, раскисать на глазах и превращаться местами в какое-то снежноледяное болото. Вот теперь-то, в разгар радиационного прогрева, происходит перераспределение прочности льда по площади припая и по его толщине в зависимости от кристаллического строения льда и присутствия снега на его поверхности. В летнее время снег – это щит, предохраняющий лежащий под ним лед от губительного действия солнца. Такого щита лишена прибрежная полоса шириною около 2 км, та самая, которую вылизывает стоковый ветер. Лед, слагающий припай в пределах этой полосы, в основном состоит из длинных кристаллов – волокон конжеляционного льда. Вдоль волокон концентрируются скопления солевых и воздушных включений, которые поглощают большое количество солнечной радиации, обусловливая внутреннее таяние по границам кристаллов и, в конечном счете, распад льда на отдельные кристаллы.