Степан Макаров - «Ермак» во льдах
Затем есть еще обстоятельство, чрезвычайно уменьшающее крепость льда, – это его растрескивание. Лед имеет чрезвычайно оригинальную аномалию. Все тела от теплоты расширяются, а от холода сжимаются. Морской лед имеет это свойство лишь ниже –15°, а от –15° до 0° он сжимается при нагревании. Пока стоит мороз и происходит намерзание, лед трескается, но не очень, а когда температура поверхности поднимается до –2°, начинается сильное растрескивание льдин.
Предположим, что в конце зимы лед имеет толщину 2 м и что на поверхности он имеет температуру –38°, внизу температуру воды –2°, а в середине среднюю температуру –20°. При этом условии верхний лед находится в состоянии, соответствующем объему 1083, средний лед – 1086, а нижний – 1077. Допустим теперь, что началась оттепель и поверхность льда, толщиною в несколько дюймов, приняла температуру, близкую таянию –2°. Этой температуре соответствует объем 1077; следовательно, лед на поверхности должен был сжаться почти на 1 %, в то время как средняя толща осталась в прежнем объеме. Это обстоятельство вызывает трещины на поверхности, и Вейпрехт говорит (стр. 47), что весною нельзя найти и 1 кв. м поверхности льда без трещин.
Лед пресноводный имеет ту же аномалию, как и лед морской воды, но температура небольшого объема находится ближе к 0. Чтобы проследить явление растрескивания, я нынешнею зимою сделал наблюдения над несколькими глыбами льда. Пока были морозные дни, поверхность льда оставалась цельная, но после двух дней оттепели поверхность льдины растрескалась и приняла вид мозаики, так что не осталось цельного места, на которое можно было бы поместить ладонь. Растрескивание льда значительно убавляет его крепость и уменьшает количество силы, потребной на его взламывание.
Кроме растрескивания льда, вследствие перемены температуры воздуха есть еще другое обстоятельство, уменьшающее крепость соленого льда. Как известно, при замерзании соленой воды соль выделяется, но часть ее механически запутывается во льду. Пока температура льда низка, до тех пор запутавшаяся соль остается во льду, но когда температура льда повысится, то соль начнет вымываться из льда, и являются тонкие канальцы. Вейпрехт говорит (стр. 82), что в середине мая они могли прорубить во льду углубление и уже на 2 1/2 м встречали влагу. 25 мая (по новому стилю) уже на глубине 1/2 м встречали влагу, а через 3 дня влага показалась даже на 1/4 м от поверхности.
По мере того как лед тает и солнечные лучи начинают пробивать всю толщину, во льду появятся сквозные канальцы. Появление их обнаруживается тем, что вся вода с поверхности уйдет под лед. Путешественники по полярным льдам свидетельствуют, что вода в известное время лета уходит под лед, и, следовательно, с этого времени надо считать, что весь лед пробит каналами и, разумеется, значительно ослаблен в своей крепости.
Надо еще иметь в виду, что лед, образовавшийся из соленой воды, имеет бо́льшую вязкость, но значительно меньшую крепость, чем лед пресноводный. Я не встречал исследований по этой части, а потому сам, при содействии доктора медицины Шидловского, произвел некоторые опыты над изломом ледяных брусков. Не привожу здесь подлинных цифр наших наблюдений, ибо они производились при недостаточно точной обстановке. Опыты показали, что лед из раствора поваренной соли удельного веса 1026, при температуре около –5 °С, в три раза слабее на излом, чем лед пресноводный. Полагаю, что излишняя вязкость соленого льда с избытком компенсируется меньшею крепостью и что, в общем, можно признать, что лед морской воды слабее пресноводного.
Снежный покров значительно затрудняет разломку льда ледоколом. Это происходит, вероятно, вследствие того, что корпус ледокола не так хорошо скользит по снегу, как по льду, и что много силы бесполезно тратится на упрессовку снега. В июне месяце большая часть полярного льда уже оголилась от снежного покрова, и, следовательно, этого препятствия, с которым приходится считаться ледоколам в зимнее время, летом не существует.
Все вышесказанное приводит меня к заключению, что с 1 июня (по новому стилю) полярный лед хотя и имеет свою полную толщину, но значительно растрескался как сверху, так и снизу, и ломка его потребует гораздо меньшего усилия, чем ломка льда, не имеющего никаких трещин. Судя по опытам на кронштадтских ледоколах, 1 фут 4 дюйма весеннего льда равны по крепости лишь 1 футу льда осеннего, так что при расчете силы можно сбавлять 25 % с толщины. Для того чтобы не ошибиться, примем эту величину в 20 %. Позже 1 июня лед Ледовитого океана становится все слабее и слабее, пока с началом морозов он не станет вновь крепчать. Август месяц надо признать по отношению к разламыванию льда самым выгодным.
К числу обстоятельств, облегчающих доступ к Северному полюсу, надо причислить тот факт, что, по Вейпрехту и другим авторитетным отзывам, 1/3 пространства Ледовитого океана в летнее время совершенно открыта ото льда.[26] Нансен не противоречит этому указанию, и «Фрам», от широты 83° до 80° – всего 180 миль – прошел во льдах, пробираясь по полыньям.
Может быть, даже существует и великая полынья, о которой пишет Врангель; температуры нижних слоев воды, наблюдавшиеся Нансеном на «Фраме» наводят на некоторые соображения об этой полынье.
Рассматривая эту таблицу, мы видим, что до глубины 100 м температура воды остается одна и та же, около –1,5°. От 100 м она начинает подниматься, и на 200 м она достигает 0°, а на 260 м +0,34°. Температуру эту вода имеет до 500 м, после чего температура опять понижается. На 1800 м она достигает величины –0,60°, которую и сохраняет до дна.
Если бы, в прибавок к температурам, были объявлены еще и удельные веса воды, то мы сейчас же могли бы решить вопрос о том, откуда она пришла; но, к сожалению, удельных весов нет,[27] а потому заключение сделать затруднительно; тем не менее можно сказать, что теплая вода на 200–800 м должна быть солонее поверхностной, иначе она поднялась бы кверху, а не оставалась внизу. Так как в Ледовитом океане существует много причин к уменьшению солености, то очевидно, что вода, занимающая слой на 200–800 м, пришла из южных широт. Это же условие подтверждается и температурой воды.
Существование слоя теплой воды под холодною указывает, что в Ледовитом океане есть, действительно, течение, подобное тому, как в Босфоре. Поверхностная вода меньшей сравнительно солености, вследствие разности уровней, выходит обратно в Атлантический океан, унося с собою льды. Граница двух вод недостаточно резкая. От 100 до 260 м лежит промежуточный слой с температурою между холодною и теплою. Глубина 100 м чересчур велика, чтобы волнение могло эффектно перемешивать слои ниже его, если Ледовитый океан всегда покрыт льдами. Посему надо предположить, что или Ледовитый океан местами вскрывается на большом пространстве, чтобы перемешивающее действие волн достигало глубин ниже 100 м, или же в каком-нибудь месте Ледовитого океана существует обилие вод столь малой солености, что для восстановления равновесия слой этот тонок, и теплая вода приближается там к поверхности. Этого мнения я придерживаюсь.
