— наименьший по площади океан Земли, расположен между Евразией и Северной Америкой. Площадь 14,75 млн. кв. км, средняя глубина 1225 м, наибольшая глубина 5527 м в Гренландском море. Объём воды 18,07 млн. км³.
Этот океан отличается суровостью климата, обилием льдов и относительно малыми глубинами. Жизнь в нем полностью зависит от обмена водой и теплом с соседними океанами.
Северный Ледовитый океан - наименьший из океанов Земли. Он самый мелководный. Океан расположен в центре Арктики, которая занимает все пространство вокруг Северного полюса, включающее океан, прилегающие части материков, острова и архипелаги.
Значительную часть площади океана составляют моря, большинство которых окраинные и только одно внутреннее. В океане много островов, расположенных вблизи материков.
История исследования океана. Исследование Ледовитого океана - это история героических подвигов многих поколений мореплавателей, путешественников и ученых ряда стран. В далекие времена на утлых деревянных кочах и ладьях пускались русские люди - поморы в путешествия. Зимовали на Груманте (Шпицбергене), плавали к устью Оби. Они вели промысел рыбы, охотились на морского зверя и хорошо знали условия плавания в полярных водах.
Используя сведения о плаваниях русских, англичане и голландцы предприняли попытки отыскать кратчайшие пути из Европы в страны Востока (Китай и Индию). В итоге плавания Виллема Баренца в конце XVI в. была составлена карта западной части океана.
Начало планомерному изучению берегов океана положила Великая Северная экспедиция (1733-1743). Ее участники совершили научный подвиг - прошли и положили на карту берега от устья Печоры до Берингова пролива.
Первые сведения о природе приполярных областей океана были собраны в конце XIX в. во время дрейфа «Фрама» Ф. Нансена и плавания к полюсу в начале ХХ в. Г. Седова на шхуне «Св. Фока».
Возможность прохода через океан за одну навигацию была доказана в 1932 г. экспедицией ледокола «Сибиряков». Участники этой экспедиции под руководством О. Ю. Шмидта проводили промеры глубин, измеряли толщину льда, вели наблюдения за погодой.
В нашей стране были разработаны новые методы исследования этого океана. В 1937 г. на дрейфующей льдине была организована первая полярная станция «Северный полюс» (СП-1). Четыре полярника во главе с И. Д. Папаниным провели героический дрейф на льдине от Северного полюса до Гренландского моря.
Для исследования океана сейчас при меняют самолеты, которые садятся на льдины и проводят одноразовые наблюдения. Снимки из космоса дают информацию об изменениях в состоянии атмосферы над океаном, о перемещении льдов.
В результате всех этих исследований накоплен большой материал о природе Северного Ледовитого океана: о климате, органическом мире; уточнено строение рельефа дна, изучены придонные течения.
Многие тайны природы Ледовитого океана уже известны, но многое еще предстоит открыть будущим поколениям, в том числе, может быть, и кому-то из вас.
Рельеф дна имеет сложное строение. Центральная часть океана пересечена горными хребтами и глубокими разломами. Между хребтами лежат глубоководные впадины и котловины. Характерная особенность океана - большой шельф, который составляет более трети площади дна океана.
Климатические особенности определяются полярным положением океана. Над ним преобладают арктические воздушные массы. Летом часты туманы. Воздушные массы Арктики значительно теплее воздушных масс, формирующихся над Антарктикой. Причина этого - запас тепла в водах Ледовитого океана, который постоянно пополняется теплом вод Атлантики и в меньшей мере Тихого океана. Таким образом, как ни странно, Северный Ледовитый океан не охлаждает, а существенно согревает обширные пространства суши Северного полушария, особенно в зимние месяцы.
Под действием западных и юго-западных ветров из Северной Атлантики в Ледовитый океан входит мощный поток теплых вод Северо-Атлантического течения. Вдоль берегов Евразии воды движутся с запада на восток. Через весь океан от Берингова пролива до Гренландии происходит движение вод в обратном направлении - с востока на запад.
Самая характерная особенность природы этого океана наличие льдов. Их образование связано с низкой температурой и относительно низкой соленостью поверхностных водных масс, которые опреснены большим количеством речных вод, стекающих с материков.
Вынос льда в другие океаны затруднен. Поэтому здесь преобладает многолетний лед толщиной 2-4 м и больше. Ветры и течения вызывают движение и сжатие льдов, образование торосов.
Основную массу организмов в океане образуют водоросли, способные жить в холодной воде и даже на льдах. Органический мир богат только в приатлантическом районе и па шельфе близ устьев рек. Здесь образуется планктон, на дне растут водоросли, обитают рыбы (треска, навага, палтус). В океане живут киты, тюлени, моржи. Обитают в Арктике белые медведи, морские птицы, ведущие колониальный образ жизни и обитающие на берегах. Все население гигантских «птичьих базаров» питается в океане.
В Ледовитом океане выделяют два природных пояса. Граница полярного (арктического) пояса на юге примерно совпадает с краем континентального шельфа. Эта наиболее глубоководная и суровая часть океана покрыта дрейфующими льдами. Летом льдины покрываются слоем талой воды. Этот пояс малопригоден для жизни организмов.
Часть океана, прилегающая к суше, относится к субполярному (субарктическому) поясу. В основном это моря Ледовитого океана. Природа здесь не так сурова. Летом у берегов вода свободна ото льда, сильно опреснена реками. Проникающие сюда теплые воды из Атлантики создают условия для развития планктона, которым питаются рыбы.
Виды хозяйственной деятельности в океане. Северный Ледовитый океан имеет исключительно важное значение для стран, берега которых омывают его воды. Суровая природа океана затрудняет в нем поиски полезных ископаемых. Но уже разведаны месторождения нефти и природного газа на шельфе Карского и Баренцева морей, у берегов Аляски и Канады.
Биологические богатства океана невелики. В приатлантическом районе ловят рыбу и добывают водоросли, охотятся на тюленей. Добыча китов в океане строго лимитирована.
Почти десятая часть земной поверхности постоянно покрыта льдом. Примерно 90 процентов этого количества составляют ледяные покровы Антарктиды и Гренландии. Остальные 10 процентов «принадлежат» горным ледникам. Интересно, что покров Антарктиды в 1,5 раза превышает величину США, здесь находится в 9 раз больше льда, чем на ледяных просторах Гренландии.
Жители северных районов используют лед в качестве питьевой воды. Любопытно, что когда морская вода замерзает, в ней оказывается минимальное содержание соли. Поэтому растопленный лед могут использовать и жители северных морских островов или полярных регионов, например эскимосы.
Естественно, что в северных районах, где не встречаются леса, лед находит и свое второе применение — для строительства жилищ. Внешне такое жилище (их называют иглу) напоминает перевернутую вверх дном миску полусферической формы. Оно сложено из больших ледяных блоков. Входят в иглу через небольшую пристройку — сени. Лед обладает достаточно низкой теплопроводностью, и поэтому внутри иглу быстро делается теплее, чем снаружи.
Исследователи Арктики, которые первыми увидели такие ледяные хижины, были удивлены, что при тридцатиградусном морозе снаружи внутри иглу было около нуля. Иглу были распространены у эскимосов Северной Америки и Гренландии.
Используя такие жилища, эскимосы могли свободно уходить на большие расстояния по льду во время охоты. Опыт эскимосов переняли ученые, работавшие на полярных станциях. Уже на первой станции «Северный полюс» в ледяном домике была устроена радиостанция.
Изучение льда очень важно: ископаемые льды, сохранившиеся в высокогорных ледниках и глубинах Антарктиды, представляют собой своеобразную летопись далеких эпох. Их возраст составляет сотни тысяч лет.
Дело в том, что выпавший на поверхность ледника снег постепенно превращается в фирн — рыхлый, зернистый лед с большим количеством воздуха. Постепенно фирн уплотняется и образует лед, в котором остаются мельчайшие пузырьки. Ученые достают их при бурении ледника и изучают в лабораториях.
Анализируя воздух далекого прошлого, ученые узнают, какая на Земле была погода, откуда дули ветры и какую несли с собой пыль. Именно из ископаемого льда ученые узнали, что на Земле было не одно, а два великих оледенения и что произошли они на протяжении последних 220 тысяч лет.
Как вода превращается в лед?
Посмотрим, как вода в водоеме превращается в лед. Когда воздух охлаждается, он охлаждает и верхний слой воды. Верхний холодный слой воды становится тяжелее, чем теплые нижние слои, и он опускается вниз. Этот процесс продолжается до тех пор, пока вся вода пруда охладится до температуры порядка 4° С.
Но температура воздуха понижается! Когда верхние слои воды охлаждаются до температуры ниже 4° С, они остаются на поверхности. Дело в том, что вода, охлажденная до температуры ниже 4° С, по существу становится легче!
Итак, верхние слои воды готовы к замерзанию. Когда температура остается на уровне точки замерзания 0° С или опускается ниже, начинают образовываться мельчайшие кристаллики.
Каждый такой кристалл имеет шесть лучей. Соединяясь, они образуют лед, и вскоре на поверхности воды образуется корочка льда. Иногда лед прозрачный, иногда — нет. Почему? Дело в том, что при замерзании капелек воды выделяются мельчайшие пузырьки воздуха. Они прилипают к лучам кристаллов льда. Чем больше образуется кристалликов льда, тем больше пузырьков воздуха — вот вам и непрозрачный лед.
Если вода подо льдом движется, воздушные пузырьки собираются вместе, и образуется прозрачный лед.
Вода, как и некоторые другие вещества, не уменьшает своего объема при переходе из жидкого в твердое состояние. Вода при замерзании расширяется на одну девятую своего объема, то есть при замерзании девяти литров воды получается десять литров твердого льда! Когда зимой лопаются автомобильные радиаторы и водопроводы, это происходит оттого, что вода замерзает и увеличивается в объеме!
Начну с того, что на местах, где проводят полярные исследования, господствует полярный климат. Этими местами являются, как правило, Арктика и Антарктика.
Различие Арктики и Антарктики
Антарктида, входящая в состав Антарктики, является холоднейшим материком планеты, температуры в летний период доходят до −30 °C , в зимний период - −60 °C. Здесь же зафиксирована самая низкая температура планеты - −91,2 °C. Что касается Арктики, то здесь климат не такой суровый. В состав Арктики входят острова Северного Ледовитого океана, который оттаивает летом.
Виды современного снаряжения и оборудования
В Арктике и Антартике, при отправке в экспедицию в летнее время, температуры опускаются лишь до −45 ... 50 °С. Чтобы выдержать такую "лёгкую" температуру, полярники используют специальные комбинезоны. Нынче популярные костюмы семейства ECWCS принадлежат к третьему поколению. Производители комбинезонов заверяют, что они поддерживают комфортную температуру внутри, даже при −60 °С.
Разнообразие обуви наших полярников не изменяется со времён СССР. Они используют унты, валенки и резиновые сапоги. Хоть ассортимент не изменился, но наполнитель обувь претерпел исправление, например, раньше унты производились из меха лисы, а теперь из облагороженной овчины. Унты являются самой неудобной обувью, в отличии от валенок с резиновой подошвой.
Как бы это странно не звучало, но полярники нуждаются в личном оружии. Каждый знает, что в пределах полярного пояса водятся большое количество диких животных, часть из них несёт опасность для исследователя. Поэтому оружие используют против белых медведей, моржей, морских слонов.
Полярники проводят изучение льда, оазисов, происхождение и строение льдов. Д ля всех этих исследований требуется специальное оборудование. Для изучения льда используют пешни, ледорубы и специальные пилы для льда. Во время поиска оазисов полярники проходят колоссальные расстояния вдоль побережья. А вот геологи, для изучения происхождения льдов, используют бурильный молоток, воздушную и газовую съёмку.
Подведу итоги. Что же нужно полярникам:
- специализированные комбинезоны;
- утеплённая обувь;
- личное оружие;
- инструменты для исследований.
Подумайте,какие меры предосторожности необходимо предпринять,отправляясь к полюсу ДОПОЛНЕНИ) Меры предосторожности на полюсах:
-Отправляясь на полюс возьмите с собой как можно больше тёплой одежды
-Если на полюсе лето, температура всё же может достигать 0. В таком случае нужно соблюдать правила передвижения по хрупкому льду
В случае падения под лёд:
-не паникуйте
-зовите на помощь
-выбравшись, ползите по льду(не вставайте, этим вы увеличите давление на корку)
При обморожении:
-При обморожении I степени охлаждённые участки следует согреть до покраснения тёплыми руками, лёгким массажем, растираниями шерстяной тканью, дыханием, а затем наложить ватно-марлевую повязку.
-При обморожении II-IV степени быстрое согревание, массаж или растирание делать не следует. Наложите на поражённую поверхность теплоизолирующую повязку (слой марли, толстый слой ваты, вновь слой марли, а сверху клеёнку или прорезиненную ткань). Поражённые конечности фиксируют с помощью подручных средств (дощечка, кусок фанеры, плотный картон), накладывая и прибинтовывая их поверх повязки. В качестве теплоизолирующего материала можно использовать ватники, фуфайки, шерстяную ткань и пр.Пострадавшим дают горячее питьё, горячую пищу, небольшое количество алкоголя.
В океане дрейфуют полярные ледяные глыбы и айсберги, и даже в напитках лед никогда не опускается на дно. Можно сделать вывод, что лед не тонет в воде. Почему? Если подумать об этом, то этот вопрос может показаться немного странным, потому что лед твердый и — интуитивно — должен быть тяжелее жидкости. Хотя это утверждение справедливо для большинства веществ, вода является исключением из правила. Воду и лед отличают водородные связи, которые в твердом состоянии делают лед легче, чем когда он находится в жидком состоянии.
Вопрос научный: почему лед не тонет в воде
Представим, что мы находимся на уроке под названием «Окружающий мир» в 3 классе. «Почему лед не тонет в воде?», — спрашивает учительница у детей. И малыши, не имея глубоких познаний в физике, начинают рассуждать. «Возможно, это магия?» — заявляет один из детей.
Действительно, лед крайне необычен. Практически нет никаких других естественных веществ, которые в твердом состоянии могли бы плавать на поверхности жидкости. Это одно из свойств, которое делает воду таким необычным веществом и, если признаться, именно оно изменяет пути эволюции планет.
Существуют некоторые планеты, которые содержат огромное количество таких жидких углеводородов, как, например, аммиак — тем не менее, при замерзании этот материал опускается на дно. Причина того, почему лед не тонет в воде, заключается в том, что при замерзании вода расширяется, и вместе с этим понижается ее плотность. Интересно, расширение льда может разбить камни — настолько необычен процесс оледенения воды.
Говоря научным языком, в процессе замерзания устанавливаются быстрые циклы выветривания и определенные химические вещества, выделяемые на поверхности способны растворять минералы. В целом, с замерзанием воды связаны такие процессы и возможности, которых физические свойства других жидкостей не предполагают.
Плотность льда и воды
Таким образом, ответ на вопрос о том, почему лед не тонет в воде, а плавает на поверхности, заключается в том, что он имеет более низкую плотность, чем жидкость — но это ответ первого уровня. Для лучшего понимания нужно знать, почему у льда низкая плотность, почему вещи всплывают в первую очередь, как плотность приводит к плаванию.
Вспомним греческого гения Архимеда, который выяснил, что после погружения определенного предмета в воду объем воды увеличивается на число, равное объему погружаемого объекта. Другими словами, если вы положите глубокое блюдо на поверхность воды, а затем поместите в него тяжелый предмет, то объем воды, который нальется в блюдо, будет точно равен объему объекта. Не имеет значения, объект погружается полностью или частично.
Свойства воды
Вода — это удивительное вещество, которое в основном питает жизнь на земле, ведь каждый живой организм нуждается в ней. Одним из наиболее важных свойств воды является то, что она обладает наивысшей плотностью при температуре 4 °C. Так, горячая вода или лед являются менее плотными, чем холодная вода. Менее плотные вещества плавают поверх более плотных веществ.
Например, во время приготовления салата, можно заметить, что масло находится на поверхности уксуса — это можно объяснить тем, что оно обладает меньшей плотностью. Этот же закон действителен и для объяснения того, почему в воде лед не тонет, а в бензине и керосине — тонет. Просто эти два вещества обладают меньшей, чем у льда, плотностью. Так, если вы запустите в бассейн надувной мячик, он будет плавать на поверхности, если же вы бросите в воду камень — он опустится на дно.
Какие изменения происходят с водой при замерзании
Причина того, почему лед не тонет в воде, связана с водородными связями, которые изменяются при замерзании воды. Как известно, вода состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода. Они прикреплены ковалентными связями, которые невероятно сильны. Однако другой тип связи, который образуется между различными молекулами, называемый водородной связью, слабее. Эти связи образуются потому, что положительно заряженные атомы водорода притягиваются отрицательно заряженными атомами кислорода соседних молекул воды.
Когда вода теплая, молекулы очень активны, много перемещаются, быстро образуют и разлагают связи с другими молекулами воды. У них есть энергия, чтобы приближаться друг к другу и двигаться быстро. Итак, почему лед не тонет в воде? Химия скрывает ответ.
Физико-химия льда
По мере того, как температура воды опускается ниже 4 °C, кинетическая энергия жидкости уменьшается, поэтому молекулы больше не перемещаются. У них нет энергии для перемещения и такого же легкого, как при высокой температуре, разрыва и формирования связей. Вместо этого они образуют больше водородных связей с другими молекулами воды с образованием гексагональных структур решетки.
Они образуют эти структуры, чтобы поддерживать отрицательно заряженные молекулы кислорода друг от друга. В середине шестиугольников, образуемых в результате деятельности молекул, много пустоты.
Лед тонет в воде — причины
Лед фактически на 9% менее плотный, чем жидкая вода. Поэтому лед занимает больше места, чем вода. Практически это имеет смысл, потому что лед расширяется. Вот почему не рекомендуют замораживать стеклянную бутылку воды — замороженная вода может создавать большие трещины даже в бетоне. Если у вас есть литровая бутылка льда и литровая бутылка воды, тогда бутылка с ледяной водой будет легче. Молекулы находятся дальше друг от друга в этой точке, чем когда вещество находится в жидком состоянии. Вот почему лед не тонет в воде.
Когда лед тает, стабильная кристаллическая структура разрушается и становится плотнее. Когда вода прогревается до 4 °C, она получает энергию, и молекулы движутся быстрее и дальше. Именно по этой причине горячая вода занимает больше места, чем холодная вода, и плавает поверх холодной воды — она обладает меньшей плотностью. Вспомните, когда вы находитесь на озере, во время купания верхний слой воды всегда приятный и теплый, однако когда вы опускаете свои ноги глубже, ощущаете холод нижнего слоя.
Значение процесса в функционировании планеты
Несмотря на то что вопрос «Почему лед не тонет в воде?» для 3 класса, очень важно понимать, почему этот процесс происходит и какое имеет значение для планеты. Так, плавучесть льда имеет важные последствия для жизни на Земле. зимой в холодных местах — это позволяет рыбе и другим водным животным выживать под ледяным покрывалом. Если бы замерзло дно, то высока вероятность того, что все озеро могло бы быть заморожено.
В таких условиях в живых не осталось бы ни единого организма.
Если бы плотность льда была выше плотности воды, то в океанах лед бы опустился, и ледяные шапки, которые в таком случае находились бы на дне, не позволили бы кому-либо там жить. На дне океана было бы полно льда — и во что бы это все превратилось? Кроме всего прочего, полярный лед важен, поскольку он отражает свет и предохраняет планету Земля от чрезмерного перегревания.
