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».
Сегодня к этим скалам идут тысячи людей, которых влечет великая сила познания мира.
В магнитном поле
Вода омагниченная… Что вы о ней знаете? Очень интересная вода! Недаром вокруг нее идут научные споры — возможно ли, чтобы вода изменяла свои свойства под воздействием магнитов?
Практически это делается просто: очищенную от примесей воду на некоторое время помещают в поле магнитных сил, между разноименными полюсами магнита. И она преображается, хотя вкус ее, цвет и запах не меняются. Зато изменяются плотность, электропроводность, другие свойства воды. В омагниченной воде ускоряются некоторые химические реакции. Бетонная смесь, замешенная на такой воде, затвердевает быстрее, а бетон получается заметно прочнее.
На одном из наших прядильно-ткацких комбинатов магнитами обработали растворы текстильных красок. Окраска тканей стала более яркой.
Но особенно большую пользу омагниченная вода приносит там, где нужно избавиться от накипи. На тепловых электростанциях, на речных и морских судах много труда уходит на то, чтобы очистить котлы паросиловых установок от накипи. Стоит, однако, взять омагниченную воду, и отложений водных солей на стенках котлов заметно меньше. Попробовали использовать «облагороженную» магнитами воду в системе охлаждения автомашин. Результат превзошел ожидания: внутренние стенки радиатора были такими чистыми, будто автомобиль только что пришел с завода.
Что же происходит с водой в магнитном поле? Пока об этом ничего не известно.
Интересный опыт провели ученые И. и А. Сытины.
В чашку, помещенную между полюсами двух обычных подковообразных магнитов, они наливали хорошо очищенную, дистиллированную воду и замораживали. Кристаллики образующегося льда располагались вдоль магнитных силовых линий.
О каких изменениях в структуре льда это говорит? Ответ дадут новые исследования.
Разгадка влияния магнитного поля на воду может привести науку к очень важным открытиям в области живой природы. Ведь вода неотделима от жизни. С другой стороны, мы знаем, что все живое далеко не безразлично к магнитным полям. Например, термиты располагаются в термитнике только поперек магнитных силовых линий. Почему? Неизвестно.
Ученые проводили опыты с проросшими семенами пшеницы и кукурузы — укладывали семена вдоль силовых линий магнитного поля Земли. И что же? Семена, уложенные проростками к югу, росли быстрее.
В последние годы ученые во многих странах изучают воздействие магнитных сил на человека. Можно не сомневаться, что эти исследования принесут нам интереснейшие открытия.
ЛЮБОЗНАТЕЛЬНОСТЬ СОЗДАЕТ УЧЕНЫХ И ПОЭТОВ
СКОВАННАЯ МОРОЗОМ
Считай несчастным тот день или тот час, в который ты не усвоил ничего нового и ничего не прибавил к своему образованию.
Ледяной панцирь планеты
Он поистине необозрим — мир замерзшей воды. Огромные области вечной мерзлоты. Многие тысячи ледников. Снега-одногодки…
Языки ледников спускаются с высочайших вершин Гиндукуша, Гималаев, Тибета. Многие сибирские реки берут свое начало в ледниках Алтая и Саян. Ледяные ожерелья надеты на Южно-Американские Анды. Ледники есть даже у самого экватора: в Мексике — на вулканах Орисаба и Попокатепетль, в Африке — на Килиманджаро…
Все это — ледники горные.
А есть еще покровные ледники. Их царство — Арктика и Антарктика. Они покрывают всю поверхность многих северных островов и Антарктиду, постепенно сползая в отдельных местах в море; так образуются плавающие ледяные горы — айсберги.
В других районах льды остаются на поверхности моря у берега, образуя шельфовые ледники.
Гляциологи, изучающие ледники, подсчитали, сколько всего льда на земном шаре: около 30 миллионов кубических километров!
Больше всего замерзшей воды в Антарктике. Если растопить все ее льды, уровень Мирового океана поднимется на десятки метров.
Ледники на нашей планете занимают почти одиннадцать процентов суши, а морские льды покрывают около двадцати трех процентов Мирового океана. Если льды равномерно распределить по всей суше, она покроется коркой льда толщиной в 120 метров.
Настоящая страна вечных льдов — Исландия. В эпоху последнего оледенения Земли, несколько десятков тысяч лет назад, она была целиком закована в ледяной панцирь. Затем, когда наступило потепление, льды отступили, но и сейчас подо льдом почти восьмая часть этого острова.
Ледники Исландии, громадами вздымающиеся к голубому небу, поражают своей величавой красотой; они воспеты в легендах и стихах.
Самый большой ледник — Ватна-Йокуль — тянется на 150 километров; под ним скрываются действующие вулканы. Редкое зрелище их извержение! Потоки горячей воды, глыбы льда и огромные камни — «вулканические бомбы» — летят с огнедышащей горы в море…
В горах Исландии берут начало порожистые реки со множеством живописных водопадов. Их питают тающие льды. Да и сами горные ледники тоже по существу ледяные реки. Как и реки, они спускаются вниз по склонам гор, только движение их очень медленное.
Лед в середине потока, как и в реке, движется быстрее, а у берега — из-за трения — медленнее. Гляциологи проводили в Альпах такой опыт: закрепляли поперек ледника ряд кольев; за год этот ряд изогнулся дугой. Середина ледника двигалась со скоростью более семидесяти метров в год, а бока — только около тридцати.
В нашей стране больше всего вечных снегов в горах Средней Азии. 17–18 тысяч квадратных километров закованы здесь на века в ледяной панцирь. Впрочем, может быть, и не на века…
Жители горных районов Таджикистана издревле умели ускорять таяние снега и льда в горах. Для этого они посыпали поверхность льдов землей, золой, угольным порошком. Снег и лед отражают до девяноста пяти процентов солнечных лучей, в то время как черный угольный порошок поглощает почти всю солнечную энергию и быстро нагревается.