Взламывая штевнем ледяные поля, судно переворачивает их обломки навзничь, ставит на попа, подставляя взору их боковые стенки и нижнюю поверхность. И тогда открывается, что лед, формирующийся в Южном океане, почти всегда имеет необычную буроватую, иногда даже красноватую окраску. Несомненно, что уже первые мореплаватели, попавшие в южнополярные воды, обратили внимание на это явление и строили предположения о его происхождении. Но и только. А вот первым ученым, попытавшимся объяснить коричневатую окраску льда, был натуралист экспедиции Э. Дригальского, работавший в 1901-1902 гг. на судне «Гаусс», О. Вангефен. Он выполнил интересные наблюдения за образцами льда, имевшими необычную окраску, и установил, что толщу льда населяют колонии микроскопических водорослей, попавших в лед из морской воды. Последующими наблюдениями, выполненными во время плаваний, было установлено, что эти колонии микроорганизмов встречаются в пределах всей зоны распространения морских антарктических льдов. Поначалу все эти наблюдения проводились биологами, и поэтому в первую очередь обращалось внимание на видовой состав микроорганизмов, их распространение в необычной среде обитания и другие сугубо биологические стороны этого любопытного явления. Но внедрение колоний микроорганизмов в ледяной покров, безусловно, должно было сказаться и на его физико-механических свойствах. И уже в 1959 г. профессор В. Х. Буйницкий собрал интересные сведения о влиянии микроорганизмов на строение и прочность льда в Антарктике и в дальнейшем занимался специальными лабораторными и полевыми исследованиями именно в этом направлении. По его просьбе многие гидрологи, отправлявшиеся в Южный океан, выполняли специальные наблюдения как в зоне дрейфующего льда, так и на припае, и было получено чрезвычайно много любопытных сведений об этих необычных ледовых жителях. С точки зрения размещения во льду их колоний, пожалуй, наибольший интерес представляли поселения их не в виде горизонтальных слоев, а в виде крутонаклоненных либо вертикальных «жил», ветвящихся «шнуров» и каплевидных скоплений. Было отмечено, что иногда колонии, первоначально размещенные поэтажно, вдруг пускались в странствия по толще льда, перебираясь с горизонта на горизонт и образуя причудливые по форме «поселки». Направления, в которых водоросли распространяются, были связаны с ориентацией и протяженностью пронизывающих ледяной покров полостей и капиллярных каналов, а также с характером распределения в толще льда минеральных солей и миграций под действием силы тяжести солевого раствора. То, что микроорганизмы, попав в необычную ледяную среду обитания, не впадают в анабиоз, а продолжают активно жить, подтверждалось тем, что в момент отбора пробы из средних горизонтов льда многие водоросли оказывались в стадии деления и их численность в единице объема в десятки и даже сотни раз превышала их количество в такой же единице объема морской воды.
В. Х. Буйницкий установил, что, проникая в лед и размножаясь, водоросли нарушают внутреннее строение льда и существенно снижают его прочность. Благодаря темной окраске, скопления водорослей выполняют роль своеобразного радиационного фильтра. Солнечное излучение, проникающее в лед, прежде всего разрушает эти прослойки, и при ударе судна о лед он расслаивается в первую очередь вдоль слоя, заселенного водорослями. Ну а миграция колоний микроорганизмов по этажам заселения ослабляет связь между отдельными кристаллами льда и обусловливает понижение прочности по вертикали.
Результаты испытаний на механическом прессе «чистого» льда и окрашенных образцов показали, что предел прочности на изгиб у образцов, облюбованных микроорганизмами, иногда в два-три раза ниже, чем в тех слоях, где их обнаружить не удалось.
Внедрение микроорганизмов в толщу льда и ослабление вследствие этого его прочности объясняет и другую характерную особенность ледяного покрова южнополярных вод. Величавые и могучие гряды торосов, стоящие неодолимыми редутами среди льдов Арктики, почти не встречаются в Южном океане. Здесь лед при столкновении с судном крошится на более мелкие части, образующиеся торосы невелики, а со временем и вообще могут быть скрыты интенсивными снежными заносами.
Немного математики
Изучив кристаллическое строение льда, мы заглянули в его «душу», примерно представляем себе, как его структура скажется на прочности. Теперь необходимо рассчитать его грузоподъемность, так как ледяная платформа толщиной от одного до двух метров становится нашей рабочей площадкой.