Voda sa často správa úplne nezvyčajne, vôbec nie ako veľká väčšina iných látok. Podľa všetkých fyzikálnych zákonov by látka v pevnom skupenstve mala byť ťažšia ako tekutý analóg, a preto by ľad mal byť na dne.
Napriek tomu pláva na vrchole a voda pod ňou zostáva nielen tekutá, ale je vhodná aj na zimovanie živých bytostí. Keby bolo všetko iné a na dne by sa hromadil ľad, nebolo by možné zachovať život vo vode. Koniec koncov, rybníky by každú zimu úplne zmrzli. Čo poskytuje ochranu rybníkom a prečo zostáva voda nezmrznutá?
Prečo ľad nespadá?
Vztlak ľadu je zaistený skutočnosťou, že pri zamrznutí sa jeho hustota zníži na hustotu okolitej vody. Získa kryštalickú mriežku a je často obohatený vzduchovými bublinami, čo jej dodáva ďalší vztlak. Od okraja nádrží sa vytvára povlak, ktorý sa pomaly vlieva smerom do stredu. Počiatočná hrúbka a pevnosť ľadu je malá, ale v chladnom počasí sa môžu rýchlo zvýšiť.
Zaujímavý fakt: Najsilnejší ľad, po ktorom môžete bezpečne chodiť, má modrastý alebo zelenkavý odtieň. Ak je ľad biely, je o polovicu trvanlivejší a ak je sivý, nestojí za to šlápnúť naň. Ak hodíte kúsok ľadu do vody, potom sa najprv dostane na dno. V budúcnosti sa však trochu roztopí, voda okolo nej zhustne a bude sa vznášať.
Prečo zamrzne iba vrch rybníka?
Teoreticky môže akékoľvek množstvo vody zamrznúť a obrátiť sa na ľad až na samé dno. V skutočnosti malé jazero s maximálnou hĺbkou 3 metre nezmrazuje až na dno ani v drsnej ruskej zime, nehovoriac o iných vodných plochách. Je to presne kvôli ľadu, ktorý môže poskytnúť významnú ochranu pred podchladením. Aby ste pochopili nuansy, musíte zvážiť, ako prebieha chladiaca voda.
Keď objem vody dosiahne známku +4 stupňov, začína sa intenzívny proces pohybu vrstiev v zdrži. Chladové vrstvy začínajú stúpať, pretože ich hustota, berúc do úvahy špecifiká vody, je najnižšia. Na dne nádrže sa akumulujú teplé hmoty. V horných chladných vrstvách sa začína proces tvorby ľadu, ktorý postupne pokrýva a pokrýva celý povrch. Potom sa chladenie vody prakticky zastaví.
Voda pod ľadom sa už nemôže miešať vetrom, všetky vrstvy zostávajú nedotknuté - najmä v stojatých alebo pomaly tečúcich vodách. Nízka tepelná vodivosť ľadu vytvára druh vankúša, ktorý chráni pred ďalším ochladením nádrže. Tepelná vodivosť vody je však tiež nízka.
Vodné masy zostávajú doslova záhony pod ľadovým obalom až do teplého obdobia a všetci obyvatelia pod vodou môžu bez problémov zimovať. Jediným ťažkým momentom pre nich je nedostatok kyslíka, pretože ľad oddeľuje vodnú hladinu od vzduchu a bráni jej saturácii touto životne dôležitou látkou.To je dôvod, prečo ryby v zime niekedy pribíjajú do vyvŕtaných dier alebo iných otvorov v ľade - sú proste upchané.
Zaujímavý fakt: Vďaka jedinečným vlastnostiam ľadu a vody v Antarktíde dokonca existujú jazerá. Jeden z nich, Vostok, sa teda nachádza pod vrstvou ľadu 4 km. V súčasnosti nie je jasné, či v ňom žijú nejaké živé bytosti.
Niektoré druhy zvierat sa hibernáujú priamo v ľade svojich pôvodných jazier - napríklad žaby, mloky. Fyziologické vlastnosti im umožňujú zmraziť telá bez ohrozenia života a neskôr po rozmrazení na jar môžu znova žiť ako predtým. Prírodné nemrznúce látky v bunkách vylučujú tvorbu akútneho ľadového kryštálu v každom z nich po zmrazení a práve tento kryštál ničí živú bunku, čo vedie k jej smrti a neschopnosti topiť sa v predchádzajúcej forme. Obojživelníci sa neboja mrazu v ľade.
Ľad vytvorený na hornom okraji zásobníka ho teda chráni pred ďalším zamrznutím v dôsledku nízkej tepelnej vodivosti. Teoreticky môžu dokonca aj oceány zamrznúť až na dno, ale teploty by pre to mali byť veľmi nízke. V skutočnosti iba kaluže a veľmi plytké vodné útvary úplne zamrznú a okrem toho môžu plytké jazerá a jazerá úplne zamrznúť aj vo veľmi zime. Za normálnych podmienok sa voda s malým ukazovateľom teploty plus vždy skladuje pod vrstvou ľadu.