Многообразие снега и льда в природе

Цели:

1. Изучить многообразие снега и льда в природе. Научиться узнавать проявление деятельности ледников по рельефу местности.

2. Провести сравнительное исследование воды горного ручья и других источников пресной воды.

Задачи:

Я поставил перед собой задачу наглядно продемонстрировать многообразие снега и льда в природе.

А также количественно определить насколько вода горных ручьёв чище водопроводной воды.

Методика исследования:

1. Многообразие снега и льда изучалось визуально и снималось на фото и видеокамеру. Для большего обзора многообразия использовалась научная литература. А для наглядности представления материала я освоил компьютерную программу монтажа видеофильмов Studio-9.

2. Чистота воды исследовалась в эксперименте. Было взято три пробы воды по 0,5 литру каждая:

- вода из горного ручья окрестностей посёлка Архыз,

- вода из родника Сергия Радонежского в Тропарёвском лесопарке

- вода из-под крана городской квартиры г. Москвы.

Каждая проба замораживалась в морозильнике. Через сутки пробы вынимались. Каждая проба исследовалась на просвет. Определялось – есть ли в центре незамёрзшая вода. По количеству и качеству незамёрзшей воды в пробах я хотел сравнить чистоту воды этих трёх источников.

Использованная литература:

Н. В. Короновский «Общая геология», издательство Московского Университета, 2002 г.

Энциклопедия для детей, том 4, «Геология», издательство «Аванта плюс», 2000 г.

Материалы из Интернета с сайтов: http://www. o8ode. ru http://antarktida-09. ru

Как образуется лёд

Для изучения многообразия снега и льда я не раз отправлялся в путешествия. Зимой на лыжах по родному Подмосковью, затем в горы Кольского полуострова Хибины. А этим летом ещё побывал в высоких горах Кавказа.

Всем известно, что зимой на реках и озёрах образуется лёд.

А вот на горных ручьях, в местах крутого стока воды могут образовываться ледопады в виде огромных сосулек.

Мне захотелось узнать, как образуется голубой лёд ледников – ведь его происхождение отлично от простого замерзания воды.

Снег выпадает в форме красивых, обычно шестиугольных лёгких кристаллов, которые образуют рыхлый покров на поверхности Земли. Свежий снег обладает высокой пористостью и большой поверхностью соприкосновения с воздухом, что способствует испарению из него влаги. Причём вода, которая в снегу находится в твёрдом кристаллическом состоянии, переходит в пар, минуя жидкую стадию. Такой процесс называется возгонка или сублимация. При этом процессе выделяется тепло.

Снежинки начинают оплавляться и уплотняться.

Снег становится настолько плотным, что человек не проваливается на нём, его слои можно пилить и делать из него снежные кирпичи.

Но в таком слое снега ещё много воздуха, именно за счёт этой воздушной прослойки между кристаллами льда снежные кирпичи удерживают тепло. Этим свойством плотного снега пользовались северные народы эскимосы, строя из снежных кирпичей снежные хижины – иглу.

И молодые ёлки северной тайги не замерзают благодаря снежным шапкам, которые их покрывают.

Плотные снежные поля – снежники - могут иметь очень большую толщину. В горах снежники могут свисать над обрывами, образуя снежные карнизы. Подходить к краю такого карниза ни в коем случае нельзя, потому что он может обвалиться.

При длительном сухом испарении влаги и подтаивании снег превращается в округлые зёрна и ещё больше уплотняется. Такие зёрна называют фирном. По фирну можно легко ходить не проваливаясь.

Дальнейшее уплотнение фирновых зёрен ведёт к их превращению в фирновый лёд. Такой лёд ещё содержит поры. Но уже настолько твёрдый, что по нему можно ходить только в кошках, иначе можно легко поскользнуться.

А дальнейшее уплотнение фирновых зёрен ведёт к образованию глетчерного льда. Он не имеет пор и обладает голубоватым цветом.

Похожий цвет имеет лёд наледей. Наледи – это обширные поля льда, местами лежащего в широких и мелких разветвлениях русла северных рек. Такие поля не тают даже летом. А образуются они так: зимой вода в реке на мелководье промерзает до дна. На лёд сверху падает снег, уплотняется. Новые потоки воды с верховьев реки рано или поздно снова натекаю поверх замёрзшего льда и снега, и тоже застывают, образуя ещё более толстый ледяной слой.

В ледяных полях река прокладывает извилистые проходы.

Ледники в природе и следы их деятельности

Хорошо известно: чем выше поднимаешься в горы, тем холоднее становится. Но даже высоко в горах всё-таки нельзя попасть в царство сплошных льдов: горы покрыты льдом неравномерно. На вершинах и горных склонах лёд не образуется – снег оттуда сдувается или соскальзывает. Снег и лёд сосредоточены в понижениях рельефа.

При движении ледники углубляют и расширяют эти понижения в несколько раз быстрее, чем реки, создают крутые склоны, а на пересечении таких склонов формируют острые гребни и пики.

Когда лёд долго, в течение сотен и тысяч лет, накапливается в одном месте, под собственной тяжестью он может начать двигаться, ползти. При этом ледник разрушает поверхность с которой соприкасается, лёд выламывает куски горных пород. Эти груды обломочного материала называются мореной.

На местах крутого перегиба рельефа на леднике образуются поперечные трещины.

Очень опасно ходить по леднику, трещины которого забиты свежим снегом и не видны. В трещину можно провалиться, а глубина трещины может равняться толщине ледяного покрова – нескольким десяткам метров.

В тёплое время на поверхности ледника могут образовываться озёра талой воды, бурлить реки и ручьи.

Язык ледника, оканчивающегося на суше, обычно окаймляют холмы и гряды из принесённого ледником обломочного материала. Это конечная морена.

Реки, которые образуются от таяния ледников, несут с собой частицы обломочного материала, поэтому вода таких рек поначалу очень мутная.

Конечная морена может состоять из очень крупных камней. Например, морена ледника Шхельды на Кавказе. По такой морене нелегко перемещаться человеку.

Другие конечные морены могут состоять из песка и глины.

Многие конечные морены размываются не сразу, а служат плотиной для озёр, расположенных в горных долинах. Постепенно озёра заполняются материалом, в изобилии переносимыми горными реками. Рано или поздно реки прорывают плотины и вода из озёр уходит. Резкий прорыв влечёт за собой водно-грязевой поток – сель, который может смыть всё на своём пути. У реки Адыл-Су мы встречали таблички с предупреждением, что стоять у реки опасно – из-за угрозы прорыва естественной плотины высокогорного ледникового озера.

Речные долины в горах обычно узкие. Горные ледники преобразуют их, углубляя и расширяя, подтачивая склоны и спрямляя изгибы.

Ледниковая долина носит название трог. От речной долины она отличается широким днищем и крутыми бортами.

Верховья большинства трогов напоминают гигантские, до нескольких километров в диаметре, полукруглые ниши, окружённые с задней и боковых сторон крутыми стенками. Это ледниковые цирки или кары.

В ледниковые эпохи в цирках накапливался снег, позже превращавшийся в лёд.

Во многих цирках, в которых сейчас нет ледников, днище занято озером с холодной голубой или изумрудно – зелёной водой.

Цирки образуются на наиболее затенённых склонах – там, где лёд и снег задерживаются дольше всего.

Для гор, испытывающих или уже переживших обширное оледенение характерны карлинги – вершины в виде гигантских пирамид. Это результат деятельности ледников, находящихся в соседних цирках.

Карлинги очень трудны для восхождений и представляют большой интерес для многих альпинистов. Такова, например, вершина Джан-Туган на Кавказе.

Многие горные реки и ручьи имеют ледниковое питание. И даже мутная поначалу от обломков горных пород вода вскоре становится прозрачной. Такую воду можно смело пить без кипячения. Талая вода очень полезна для питья – она имеет структуру, близкую к структуре воды, входящей в состав клеток живого организма.

Исследование чистоты воды горного ручья

Для сравнительного исследования чистоты воды горного ручья я взял пробы из трёх источников.

- Первая проба была взята из под крана обычной городской квартиры г. Москвы.

- Вторая проба была взята из родника Сергия Радонежского в Тропарёвском лесопарке.

- Третья была привезена из горного ручья окрестностей Архыз на Кавказе.

По пол литра каждой воды мы налили в пластмассовые ёмкости и поставили в морозильник.

Лед имеет кристаллическую структуру, построенную из молекул воды. Солям, растворенным в воде и инородным примесям в этой кристаллической структуре места нет. Кристаллическая решетка в процессе своего формирования вытесняет все примеси. В месте скопления солей вода не может полностью замерзнуть, образовав прозрачную кристаллическую структуру.

Через 24 часа первая и вторая пробы замёрзли полностью, а в пробе из под крана в центре хорошо просматривалась полость с незамёрзшей водой.

Мы оставили воду в морозильнике ещё на 24 часа. Проба воды из под крана замёрзла полностью. Мы раскололи три пробы и исследовали срезы.

Проба воды из-под крана была заморожена. По периметру пробы, больше чем наполовину, лёд был прозрачным. В центре пробы лёд был белый, от него расходились белые лучи в толщу прозрачного льда.

Проба воды из родника на срезе также по периметру была прозрачной. Но этого прозрачного льда было меньше, чем половина пробы. В центре пробы был шар из белого непрозрачного льда.

Проба из горного ручья была прозрачной по периметру совсем немного, а в основном лёд в пробе был белый, непрозрачный.

Чтобы исследовать незамёрзшую воду из середины проб мы повторили эксперимент, взяв по пол литра каждой пробы, и поставили замораживаться на 12 часов.

Через 12 часов мы вынули все пробы, и в каждой из них оказалась в центре полость с незамёрзшей водой. Мы просверлили в пробах дырочки до внутренней полости и слили незамёрзшую воду в три рюмки.

Меньше всего воды было в пробе из под крана. Чуть больше в пробе из родника. И больше всего в пробе из горного ручья.

Вода из пробы из под крана была на цвет немного желтоватая, в ней были заметны мелкие частички пыли, она имела заметный неприятный запах.

Вода из пробы родника была прозрачной, светлой, но немного взвеси из пылинок в ней присутствовало. Запаха не было.

Вода из горного ручья была прозрачной и светлой. Запаха не было.

Мы заморозили все три остатка и через 12 часов достали.

Разморозили и снова исследовали воду.

В пробе из-под крана на дне лежал осадок из твёрдых белых частичек.

В пробе из родника был осадок в виде взвеси белых хлопьев. Он как бы парил в пробе, не оседая полностью на дно. По количеству его было примерно столько же, сколько в пробе из-под крана.

В пробе из горного ручья также был осадок из взвеси белых хлопьев, очень похожий на осадок из пробы родника. Но его было раза в три меньше, чем в пробе из родника.

Так как в пробе из-под крана часть воды не замёрзла даже через 24 часа, а в остальных пробах замёрзла полностью, следовательно, вода из-под крана самая грязная из исследуемых проб.

Жёлтый цвет и запах незамёрзшей части пробы воды из-под крана также говорит о её загрязнённости.

Размер белого пятна в центре пробы говорит о минерализованности воды. И чем больше минерализована вода – тем больше белый шар в замёрзшей пробе. Вода из горного ручья оказалась самой минерализованной из трёх проб.

Оказалось, что при замораживании и растаивании остатков проб из родника и горного ручья выпадает похожий осадок минеральных солей. Видимо, минеральная составляющая этих источников сходная. И оказалось, что в воде из родника таких солей больше.

Судя по внешнему виду взвеси минеральных солей в остатке пробы из-под крана, в нём явно были не такие соли, какие присутствовали в воде родника и горного ручья.

Определить количественно, насколько вода горного ручья чище воды из-под крана мне не удалось. Оказалось, что количество незамёрзшей воды в пробе может говорить не только о степени загрязнённости пробы, а и о степени присутствия в ней минеральных солей. Эти соли могут быть как полезными для человеческого организма, так и вредными.

Чтобы определить состав солей в незамёрзшей части пробы необходимы сложные химические анализы. Возможно, в будущем, вооружившись более глубокими познаниями в химии, я смогу довести эксперимент до конца.

Чтобы из любой воды получить чистую, нужно заморозить воду на 12 часов, просверлить дырочку и вылить из середины незамёрзшую часть, в которой содержатся все примеси.

А оставшуюся прозрачную льдину снова разморозить – полученная вода будет без примесей.

75 процентов пресной воды на Земле содержится в ледовом панцире Арктики, Антарктиды и ледниках горных областей. Экологи считают самой безопасной для человека талую воду этих древних ледников. Мы должны беречь этот бесценный запас.

Если растопить ледниковый покров Антарктиды, то уровень Мирового океана поднимется на 56 метров— а это не шутка! Под уровнем моря окажутся многие города мира: Ленинград, Лондон, Лос-Анджелес, Гамбург, Копенгаген, Шанхай, Венеция и тысячи других городов и целых областей.

И мы должны так строить своё хозяйство и потребление природных ресурсов, чтобы не причинить непоправимый урон Земле. Ведь всё в природе взаимосвязано: и вырубание лесов и чрезмерный выброс в атмосферу выхлопов бензина – всё это может привести к потеплению климата и таянию ледников.