Чем острее «пик», тем сильнее просчет, тем тяжелее болезнь. А учащается пульс города – учащается пульс горожан.
Москва, сборник «День Москвы», 1986 г.
Тяжелая вода? Почему бы и нет!
С удивлением смотрел я на льдины, что медленно плыли по реке. Кончилось лето, на пороге северная зима. И вдруг – ледоход! Причуда природы, не иначе. Впрочем, картина, привычная для этих мест. Реки Якутии (не только Якутии, любой территории, лежащей на мерзлоте) имеют осенний ледоход. Красиво и необычно. Белые льдины, а вокруг миллионы мельчайших льдинок, которые зовутся шугой.
Вода в реке от шуги непрозрачная, матовая, шершавая, на воду не похожая… Время от времени откуда-то из глубины выныривали новые льдины, их становилось больше. Порой они появлялись даже там, где нет шуги. Река чистая, и вдруг – льдины. А на некоторых реках Севера летом, в июле, в самую жару всплывают подводные вестницы зимы. Откуда?
Внешне они не такие, как весенний лед. Весной река ломает лед, и льдины кажутся осколками разбитого оконного стекла – плоские, с ровными гранями. А эти – округлые, совсем не плоские, напоминают облака в туманной дымке. Плывут, путаясь в шуге, и останавливаются. До весеннего ледохода. Так начинается зимняя жизнь северной реки.
Тысячи людей видели осенний ледоход. Его наблюдал В. К. Арсеньев вместе со своим спутником Дерсу Узала, оставил о нем сведения А. Ф. Миддендорф – известный путешественник XIX века, не верили глазам русские покорители Сибири, когда увидели белое чудо на осенней реке… А для сибиряков осенний ледоход – обычное явление, оно здесь было всегда.
И все-таки удивился ли кто по-настоящему этому творению природы? Думаю, нет. Утверждать так позволяет поиск, который я провел в Библиотеке имени В. И. Ленина, а также мои беседы с гидрологами и физиками. Откуда берутся странные льдины? Какова природа осеннего ледохода? Никто не объяснил.
В поисках ответа пришлось вспоминать забытые курсы наук, которые читали нам на лекциях в МГУ. Физика, гидрология, гляциология, криология… Давно ж это было. Осенние льдины для меня, географа-экономиста, стали своеобразным хобби. Хобби, которым не похвастаешься, как марками или спичечными коробками, но не менее интересным и увлекательным… Я стал коллекционировать знания: искать и коллекционировать.
Итак, белые льдины, выныривающие со дна… Природа летнего ледохода известна. За зиму сибирская стужа промораживает до дна, два-три метра глубины – морозу нипочем, всю реку скует к весне. Сам видел на БАМе, как бурили лед на реке, он был в три метра толщиной. А подо льдом жила река, глубиной всего-то сантиметров десять-двадцать. Весной эту промерзшую реку зальют талые воды, со склонов окрестных сопок побегут ручьи, а сойдутся они как раз на реке, оставив внизу, под собой, лед. Через месяц-полтора прогреется река, зимний лед, подтаяв, всплывет на поверхность и вскоре растает на долгой дороге в Арктику. Лето все-таки.
А вот природу осеннего ледохода объяснить не просто. Осенью температура на дне реки положительная, этой температуры мало, чтобы вода превратилась в лед… Стоп. А как же белые льдины? Они появляются именно в этих условиях.
Обращаюсь к литературе: «Для образования подводного, или внутриводного, льда необходимо определенное переохлаждение воды, наличие ядра кристаллизации и удаление теплоты агрегатного перехода воды в лед», – прочитал я в университетском учебнике… Признаюсь, ничего из этого объяснения не понял, оно бессмысленно.
…Здесь делаю отступление, чтобы объяснить читателям простую истину, вода – самое распространенное на Земле вещество! – очень слабо изучена. Ее свойства порой приводят ученых в замешательство. Так, если удалить из воды ядра кристаллизации (а ими могут быть любые вкрапления, даже микробы), то она не замерзнет и при температуре в минус двадцать градусов.
На этом ее редкостном свойстве остановлюсь чуть подробнее.
При температуре плюс четыре градуса вода имеет абсолютную плотность, то есть в этот момент она самая тяжелая. Но с дальнейшим понижением температуры плотность ее начинает уменьшаться, вода становится легче, а в стадии льда – совсем легкой, поэтому лед плавает. В реке или озере у дна зимой температура всегда положительная, самая высокая, там скапливается рыба и другая живность, а она знает, где теплая вода в реке! Даже в сильнейший мороз на дне будут сохраняться массы сравнительно теплой воды…
Еще штрих, который тоже нельзя сбросить со счетов в дальнейших рассуждениях, – приблизительность количественных характеристик. «Около четырех градусов…», «почти» – эти слова не делают чести исследователю, но без них не обойтись. Лабораторной чистоты в природе не бывает. Если быть точным, то максимальную плотность воды наблюдают при температуре плюс 3,98 градуса, однако таких условий в реке нет. Почему? Потому что там не дистиллированная вода.
Река это всегда раствор, где-то он одного состава, где-то другого. А если природная вода – раствор, то согласно законам термодинамики неизбежна сдвижка физико-химических характеристик, вернее их количественных значений. Отсюда приблизительность, пусть на сотые, а порой и десятые доли градуса. В том нет ничего страшного, считаем же мы время с точностью до минуты, и устраивает, хотя есть секунды, о которых редко кто говорит, разве что на спортивных соревнованиях.
Однако продолжу свою мысль. Река или озеро, даже если они лежат на мерзлоте, со дна не смогут замерзнуть еще и потому, что по теплоемкости вода не знает себе равных среди других природных веществ. И это еще одна неожиданность в ее свойствах.
Дно согревает сама река! Донный грунт, точнее, поверхность соприкосновения воды и грунта, всегда имеет положительную температуру. Если б было иначе, то северные реки текли по ледяному желобу, чего в природе не наблюдается. Наблюдают другое. Когда озеро или река входят в соприкосновение с подземным льдом на берегу или у дна, лед тает.
Кстати, мало кто знает, что реки и озера на Севере «блуждают». Вечномерзлый грунт разрушается от воздействия тепла водной массы, особенно летом, мерзлые берега подтаивают и осыпаются. На несколько метров за лето может сместиться озеро в тундре. А то и вовсе исчезнуть, если на его пути встретится подземная жила льда. Такие случаи зафиксированы в литературе, этот процесс называется термокарстовым…
А теперь, получив дополнительные сведения о свойствах воды, вернемся к подводному льду.
Продолжаю цитировать учебник: «При возникновении подводного льда замерзающий приземный слой воды может охлаждаться за счет теплопроводности подстилающей горной породы, если она имеет отрицательную температуру…»
После этой фразы у меня возникло подозрение в достоверности предлагаемого текста. Налицо явное нарушение физического закона: якобы более легкая масса воды (то есть нарождающийся лед) должна быть у дна. Как раз нет!.. Неприемлемо и утверждение о теплопроводности горной породы – грунт в точке соприкосновения с речной водой не может иметь отрицательную температуру, тогда, повторяю, реки бы текли по ледяному желобу.
