Знание-сила, 2003 № 12 (918) - [3]
•
В минувшее десятилетие ледники на юге и востоке Гренландии ежегодно становятся ниже примерно на метр и все быстрее сползают в море.
•
В Европе за последние полтора века площадь, занимаемая альпийскими ледниками, сократилась примерно на 40 процентов, а их объем уменьшился наполовину. В испанских Пиренеях с 1980 года из 27 глетчеров полностью исчезли четырнадцать.
Таяние ледников отрицательно сказывается и на речных системах Европы, ведь именно в Альпах берут начало такие реки, как Рейн, Рона, По. Исчезновение ледников ухудшит снабжение Центральной Европы питьевой водой. Одновременно начнется стремительная эрозия горных склонов, что заставит эвакуировать целые деревни. Во многих альпийских деревнях все чаще ожидают схода лавин из грязи, льда и талой воды. Трагедия в Кармадонском ущелье на Кавказе — предвестие будущих катастроф.
Тает лед на горах, как тают летящие к нам крохотные кометы. По мнению ряда ученых, жизнь на Земле тоже появилась благодаря льду — космическому льду. Оживленная дискуссия на эту тему вспыхнула в 1981 году, когда в руки ученых попали фотоснимки, сделанные в верхних слоях атмосферы спутником «Dynamics Explorer». Это были потрясающие по качеству фотографии, на которых, впрочем, имелся один изъян: множество черных точек. Очевидно, дефект фотопленки, предположили большинство экспертов. Совсем по-иному рассудил Луис Фрэнк, профессор физики из Айовского университета. По его мнению, фотокамера запечатлела космические «снежки», летящие в сторону Земли. Каждый день, по словам Фрэнка, нашу планету обстреливают около 30 тысяч ледяных комет. Впрочем, эти глыбы массой от 20 до 40 тонн, попав в атмосферу, испаряются, поэтому и остаются незамеченными.
Смелое утверждение! Так можно объяснить не только появление водяных паров в атмосфере. За миллионы лет эти космические «снежки» принесли на Землю, наверное, столько воды, что все впадины и низменности рельефа покрылись океанами и морями! Земля — это пустой сосуд, без устали наполняемый Космосом. Довольно! Коллеги посчитали профессора Фрэнка фантазером. На научных конференциях с ним перестали разговаривать. Его исследовательские заявки отклонялись. Журналы возвращали его статьи. Однако физик не сдавался. В 1997 году с помощью специальной фотокамеры он заснял на пленку светящиеся следы. Их оставляли распадавшиеся снежные глыбы — те самые мини-кометы. Ученый был реабилитирован. «Его гипотеза подтверждается» — признали самые ярые противники профессора Фрэнка, хотя и оспаривали количество подобных комет, попадающих в атмосферу.
Эти космические «снежки» так мимолетны, так незримы, а лед — вот он, под тонкой снежной крупой — так явственно ощутим. А знаем ли мы, что такое лед? На первый взгляд, это прозрачное вещество кажется очень простым. На самом деле, лед таит множество загадок. Некоторые его свойства ученые так и не сумели пока объяснить. Другие тайны разгаданы лишь недавно.
Вот, например, бег на коньках. Почему коньки скользят по льду? Еще несколько лет назад ученые давали следующий ответ: под узкими полозьями коньков создается высокое давление, и лед плавится. Конькобежец катится не по льду, а по скользкой, залитой водой колее. В это верили целые поколения физиков и химиков, но такое объяснение было ошибочным.
Ошибка выявилась в середине девяностых годов, когда американские ученые сканировали поверхность льда с помощью современной электроники. Поверхность ледовой дорожки и впрямь была залита водой, но, удивительное дело, вода выступала даже при нормальном давлении! Молекулы, составляющие верхний слой льда, слабо связаны друг с другом, поэтому почти беспрепятственно переходят из одного фазового состояния в другое. Лишь при температуре порядка -60 градусов поверхность льда становится вязкой. «Тогда и скользить на коньках будет проблематично» — замечает химик Габор Саморджаи из Берклийской лаборатории (США). Итак, дело не в высоком давлении, а в поверхностных свойствах самого льда. Впрочем, каждому из нас это было известно давно: если выйти на лед не в коньках, «звучно его режущих», а в обычных ботинках, все равно по льду будешь скользить.
Кстати, лед льду рознь. При низких температурах и высоких давлениях мы будем иметь дело с другими видами льда. Сколько их, не знает никто. Пока их насчитывают двенадцать, в том числе «аморфный лед», который, как полагают, существует в космосе. Самой экзотичной формой является, наверное, лед (X). Он образуется при давлении, которое в миллионы раз превосходит атмосферное давление. Такое давление возникнет, например, под острием иглы, ежели на игольное ушко взгромоздить автомобиль. Некоторые формы льда (VI и VII) образуются даже при плюсовых температурах. Предпосылкой к тому служат сверхвысокие давления, которые встречаются только в космосе.
Удивительно, но лишь одна из этих модификаций льда не тонет в воде, а плавает по ее поверхности, — разумеется, та самая, с которой мы все хорошо знакомы. Причина кроется в особенности сс строения: в ее кристаллах молекулы располагаются очень свободно, между ними имеются огромные зазоры. Если все другие вещества, замерзая, сжимаются, то вода, превращаясь в такой знакомый — и загадочный — лед (I), расширяется. Ее объем растет, масса остается неизменной. Так возникает «рыхлая», легкая структура. Насколько она важна, показывает простой умозрительный эксперимент. Представим себе, что вода перестала расширяться при замерзании. Как изменится наш мир?
