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?
•
Сперва хорошие новости: зимой перестали бы лопаться водопроводные трубы; мы без малейших колебаний ставили бы в морозильник банки с пивом или минеральной водой. Наконец, плавать в полярных морях можно было бы без всякой опаски, и знаменитый «Титаник» никогда бы не потонул, ибо во всем Атлантическом океане невозможно было бы сыскать ни единого айсберга — эти горы льда шли бы ко дну, как свинцовые грузила.
•
Теперь новости похуже. Их возвещают крики зверей и молчание рыб. Легко догадаться, что белых медведей и прочих обитателей Арктики перемена льда ничуть не обрадовала бы. Их жизненное пространство сузилось бы до толики небольших островов, затерянных в Северном Ледовитом океане, ведь лед, сковывающий этот океан, неминуемо пошел бы ко дну. Погибли бы и рыбы, населяющие реки и озера в северных широтах Евразии и Америки, ведь эти водоемы в зимнюю пору промерзали бы до дна.
•
Продолжим наше путешествие по Земле изменившегося льда.
Здесь стало несравненно теплее. Сейчас льды, покрывающие приполярные области, содержат многочисленные пузырьки воздуха. Они почти идеально отражают солнечные лучи. Когда огромные массы льда потонут в водах северных морей, поверхность Земли станет темнее. Она будет лучше поглощать солнечный свет, абсорбировать его энергию, и, как следствие, земная атмосфера разогреется. Постепенно растают материковые льды, покрывающие сейчас Антарктиду. Уровень моря возрастет. Портовые города скроются под толщей воды. Лишь фотографии и киноленты будут напоминать нашим потомкам о знаменитых портовых городах...