С приходом холодов полярные моря покрываются льдом. Только низкие температуры недостаточны для этого процесса. Повышенное содержание соли на глубине также имеет значение, так как оно мешает теплой воде всплывать к поверхности.
Зимний холод остужает верхние слои воды. Но это еще не значит, что вода сразу превратится в лед. Холодная вода тяжелее теплой и стремится на глубину, замещаясь менее холодной водой, которая поднимается к поверхности. Такие процессы могли бы помешать замерзанию полярных морей, если бы не разница в содержании соли. К таким выводам пришли океанологи из Гетеборгского университета (Швеция). статья которых опубликована в журнале Science Advances.
Плотность обычных жидкостей увеличивается при снижении температуры. Однако вода из-за особой геометрии и сильной полярности молекул ведет себя иначе. Её плотность сложным образом зависит от температуры и растворенных веществ. Чистая дистиллированная вода достигает наибольшей плотности приблизительно при 4 °C. При дальнейшем снижении температуры она снова расширяется, а замерзая в лед при 0 °C, становится ещё менее плотной, оставаясь на поверхности жидкости. Так покрываются льдом пресные водоемы.
В морях процессы протекают иначе: растворенные в воде соли снижают температуру замерзания и одновременно повышают плотность воды. При содержании солей, характерном для морской, лед образуется при приблизительно минус 2 °С. Плотность холодной морской воды выше, чем у более теплой, поэтому она опускается вниз, а к поверхности поднимается менее холодная вода с глубины. Такое перемешивание препятствует образованию ледяной корки.
Тающие льды, реки и осадки приносят много пресной воды, уменьшая соленость поверхностных слоёв морей. В результате плотность такой воды меньше, чем в более глубоких и соленых частях, хоть и тёплых. Это создаёт «крышку», которая мешает перемешиванию верхних и нижних слоёв, препятствуя поступлению воды снизу к поверхности.
Разница солености воды на поверхности и на глубине играет важную роль в образовании льда при низких температурах в полярных областях. Без разницы солености вода оставалась бы смешанной, не позволяя льду образовываться. объяснилДоцент Фабьен Роке является одним из авторов исследования.