Примечание. 1 кал/(г×°С)=4,186 кджl (kг (К); 1 ом-1×см-1=100 сим/м; 1 дин/см=10-3н/м; 1 кал/(см (сек×°С)=418,68 вт/(м (К); 1 пз=10-1 н (сек/м2.
Табл. 2. — Количество, распространение и время жизни льда 1
| Вид льда | Масса | Площадь распространения | Средняя концен трация, г/см2 | Скорость прироста массы, г/год | Среднее время жизни, год | ||
| г | % | млн. км2 | % | ||||
| Ледники | 2,4·1022 | 98,95 | 16,1 | 10,9 суши | 1,48·105 | 2,5·1018 | 9580 |
| Подземный лёд | 2·1020 | 0,83 | 21 | 14,1 суши | 9,52·103 | 6·1018 | 30—75 |
| Морской лёд | 3,5·1019 | 0,14 | 26 | 7,2 океана | 1,34·102 | 3,3·1019 | 1,05 |
| Снежный покров | 1,0·1019 | 0,04 | 72,4 | 14,2 Земли | 14,5 | 2·1019 | 0.3—0,5 |
| Айсберги | 7,6·1018 | 0,03 | 63,5 | 18,7 океана | 14,3 | 1,9·1018 | 4,07 |
| Атмосферный лёд | 1,7·1018 | 0,01 | 510,1 | 100 Земли | 3,3·10—1 | 3,9·1020 | 4·10—3 |
В связи с широким распространением воды и Л. на земной поверхности резкое отличие части свойств Л. от свойств др. веществ играет важную роль в природных процессах. Вследствие меньшей, чем у воды, плотности Л. образует на поверхности воды плавучий покров, предохраняющий реки и водоёмы от промерзания до дна. Зависимость между установившейся скоростью течения и напряжением у поликристаллического Л. гиперболическая; при приближённом описании её степенным уравнением показатель степени увеличивается по мере роста напряжения; кроме того, скорость течения прямо пропорциональна энергии активации и обратно пропорциональна абсолютной температуре, так что с понижением температуры Л. приближается к абсолютно твёрдому телу. В среднем при близкой к таянию температуре текучесть Л. в 106 раз выше, чем у горных пород. Благодаря текучести Л. не накопляется беспредельно, а стекает с тех частей земной поверхности, где его выпадает больше, чем стаивает (см. Ледники). Вследствие очень высокой отражательной способности Л. (0,45) и особенно снега (до 0,95) покрытая ими площадь — в среднем за год около 72 млн. км2 в высоких и средних широтах обоих полушарий — получает солнечного тепла на 65% меньше нормы и является мощным источником охлаждения земной поверхности, чем в значительной мере обусловлена современная широтная климатическая зональность. Летом в полярных областях солнечная радиация больше, чем в экваториальном поясе, тем не менее температура остаётся низкой, т. к. значительная часть поглощаемого тепла затрачивается на таяние Л., имеющего очень высокую теплоту таяния.
Л. II, III и V длительное время сохраняются при атмосферном давлении, если температура не превышает —170°С. При нагревании приблизительно до —150°С они превращаются в кубический Л. (Л. Ic), не показанный на диаграмме, т. к. неизвестно, является ли он стабильной фазой. Др. способ получения Л. Ic — конденсация водяных паров на охлажденную до —120°С подложку. При конденсации паров на более холодной подложке образуется аморфный Л. Обе эти формы Л. могут самопроизвольно переходить в гексагональный Л. I, причём тем скорее, чем выше температура.
Л. IV является метастабильной фазой в зоне устойчивости Л. V. Л. IV легче образуется, а возможно и стабилен, если давлению подвергается тяжёлая вода. Кривая плавления льда VII исследована до давления 20 Гн/м2 (200 тыс. кгс/см2). При этом давлении Л. VII плавится при температуре 400°С. Л. VIII является низкотемпературной упорядоченной формой Л. VII. Л. IX — метастабильная фаза, возникающая при переохлаждении Л. III и по существу представляющая собой низкотемпературную его форму. Вообще явления переохлаждения и метастабильные равновесия очень характерны для фаз, образуемых водой. Некоторые из линий метастабильных равновесий обозначены на диаграмме пунктиром.
Полиморфизм Л. был обнаружен Г. Тамманом (1900) и подробно изучен П. Бриджменом (начиная с 1912). С 60-х гг. фазовая диаграмма воды, полученная Бриджменом, несколько раз дополнялась и уточнялась. В табл. 3 и 4 приведены некоторые данные о структурах модификаций Л. и некоторые их свойства.
Кристаллы всех модификаций Л. построены из молекул воды H2O, соединённых водородными связями в трёхмерный каркас (рис. 2). Каждая молекула участвует в 4 таких связях, направленных к вершинам тетраэдра. В структурах Л. I, Ic, VII и VIII этот тетраэдр правильный, т. е. угол между связями составляет 109°28'. Большая плотность Л. VII и VIII объясняется тем, что их структуры содержат по 2 трёхмерные сетки водородных связей (каждая из которых идентична структуре Л. Ic), вставленные одна в другую. В структурах Л. II, III, V и VI тетраэдры заметно искажены. В структурах Л. VI, VII и VIII можно выделить 2 взаимоперекрещивающиеся системы водородных связей. Данные о положениях протонов в структурах Л. менее определенны, чем атомов кислорода. Можно утверждать, что конфигурация молекулы воды, характерная для пара, сохраняется и в твёрдом состоянии (по-видимому, несколько удлиняются расстояния О — Н вследствие образования водородных связей), а протоны тяготеют к линиям, соединяющим центры атомов кислорода. Т. о. возможны 6 более или менее эквивалентных ориентаций молекул воды относительно их соседей. Часть из них исключается, поскольку нахождение одновременно 2 протонов на одной водородной связи маловероятно, но остаётся достаточная неопределённость в ориентации молекул воды. Она осуществляется в большинстве модификаций Л. — I, III, V, VI и VII (и по-видимому в Ic), так что, по выражению Дж. Бернала, Л. кристалличен в отношении атомов кислорода и стеклообразен в отношении атомов водорода. Во Л. II, VIII и IX молекулы воды ориентационно упорядочены.
Табл. 3. — Некоторые данные о структурах модификаций льда
| Модифи кация | Сингония | Фёдоровская группа | Длины водородных связей,  | Углы О—О—О в тетраэдрах |
| I Ic II III V VI VII VIII IX | Гексагональная Кубическая Тригональная Тетрагональная Моноклинная Тетрагональная Кубическая Кубическая Тетрагональная | P63/mmc F43m R3 P41212 A2/a P42/nmc Im3m Im3m P41212 | 2,76 2,76 2,75—2,84 2,76—2,8 2,76—2,87 2,79—2,82 2,86 2,86 2,76—2,8 | 109,5 109,5 80—128 87—141 84—135 76—128 109,5 109,5 87—141 |
Примечание. 1 A=10-10 м.
Табл. 4. — Плотность и статическая диэлектрическая проницаемость различных льдов
| Модификация | Темп-ра, °С | Давление, Мн/м2 | Плотность, г/см2 | Диэлектрическая проницаемость |
| I Ic II III V VI VII VIII IX | 0 —130 —35 —22 —5 15 25 —50 —110 | 0,1 0,1 210 200 530 800 2500 2500 230 | 0,92 0,93 1,18 1,15 1,26 1,34 1,65 1,66 1,16 | 94 — 3,7 117 144 193 ~150 ~3 ~4 |