Айсберг: почему видна только верхушка и что скрыто под водой

Айсберг — это крупная глыба ледникового льда, которая отделилась от ледника или шельфового ледника и оказалась в воде. В этом его главное отличие от морского льда: тот образуется при замерзании моря, а айсберг состоит из ледникового льда, который сформировался из снега на суше.

Отделение льда от края ледника называется калвингом. Когда ледник движется к морю, в нём образуются и растут трещины, а затем отдельные глыбы откалываются. Новый айсберг может появиться и при раскалывании более крупного. После откола течения могут унести его далеко от места образования. Во время дрейфа айсберги постепенно тают и разрушаются, раскалываются на части, иногда переворачиваются или садятся на мель.

Чтобы понять, почему айсберг не тонет, нужно учитывать два свойства: плотность льда и действие выталкивающей силы. Плотность ледникового льда составляет примерно 0,90–0,92 г/см³, а морской воды у поверхности — около 1,02–1,03 г/см³. Лёд менее плотный, потому что при замерзании вода расширяется: молекулы в кристалле располагаются более свободно, чем в жидкой воде, поэтому то же количество вещества занимает больший объём.

Расширение воды при замерзании легко заметить в быту: наполненная бутылка в морозильнике может деформироваться или даже разорваться. А меньшая плотность льда объясняет, почему обычный кубик плавает в стакане воды.

С айсбергом действует тот же принцип, а его положение в воде описывает закон Архимеда.

Она возникает из-за давления воды на поверхность тела: с глубиной давление растёт, поэтому результирующая сил давления направлена вверх. Ледяная глыба погружается до тех пор, пока выталкивающая сила не уравновесит её вес.

Плотности льда и морской воды различаются не очень сильно. Поэтому для равновесия айсберг должен вытеснить значительный объём воды — и большая часть ледяной глыбы оказывается под поверхностью.

Точная доля может немного меняться в зависимости от плотности окружающей воды, на которую влияют температура и солёность.

При этом доля объёма ничего не говорит напрямую о глубине. Айсберги имеют неправильную форму, поэтому их подводная часть может заметно отличаться от надводной и выступать далеко за её пределы. По высоте видимой верхушки нельзя определить ни глубину, ни форму скрытой части.

Для судоходства опасны не только крупные, но и небольшие обломки, которые сложнее обнаружить. Международный ледовый патруль — служба Береговой охраны США, которая следит за айсбергами в Северной Атлантике и предупреждает о них суда, — делит такие обломки на размерные категории. К одной относят глыбы длиной примерно 5–15 метров и высотой над водой 1–5 метров, к другой — обломки длиной менее 5 метров. При этом по небольшой видимой части нельзя судить о форме льда, скрытого под водой.

Айсберги не всегда белые. Они могут быть голубыми, синими и даже полосатыми. Цвет зависит от структуры льда и примесей внутри него. Белым лёд делают многочисленные пузырьки воздуха: они рассеивают свет разных цветов, поэтому поверхность кажется белой. В старом плотном ледниковом льду пузырьков меньше. Свет проникает в него глубже, красная часть света сильнее поглощается, а голубая проходит дальше и рассеивается. Поэтому такой лёд может выглядеть ярко-голубым или синим.

Иногда на айсбергах видны полосы разных цветов. Голубые полосы могут появляться там, где вода заполнила трещины и снова замёрзла почти без пузырьков воздуха. Тёмные или коричневатые полосы могут содержать частицы горных пород и другие материалы, которые ледник захватил во время движения.

После калвинга ледяная глыба постепенно разрушается. Срок его существования может быть очень разным: небольшие глыбы способны исчезнуть за месяцы или несколько лет, а особенно крупные айсберги в холодных водах могут сохраняться десятилетиями.

На скорость разрушения влияют температура воды и воздуха, волны, ветер, течения, размеры и форма льда. Подводная часть при этом не обязательно тает медленнее надводной: условия в разных слоях океана могут существенно различаться.

По мере таяния и разрушения форма айсберга меняется. Если новая форма становится гидростатически неустойчивой, глыба может резко перевернуться. При перевороте огромная масса льда меняет положение, перемещая окружающую воду и создавая поверхностные волны.

Айсберги встречаются прежде всего в полярных и субполярных водах, но океанические течения могут уносить их далеко от места образования. Основные районы их распространения связаны с Гренландией и Антарктидой, однако пути дрейфа в Северном и Южном полушариях различаются.

Многие айсберги из западной Гренландии проходят через систему течений Баффинова залива, а затем движутся на юг с Баффиновым и Лабрадорским течениями — к Ньюфаундленду и североатлантическим судоходным путям. Антарктические айсберги часто некоторое время дрейфуют вдоль побережья континента, а часть из них затем выносится севернее и попадает в циркуляцию Южного океана.

Один из самых известных примеров опасности айсбергов для судоходства — катастрофа «Титаника». В ночь с 14 на 15 апреля 1912 года судно затонуло после столкновения с айсбергом: удар повредил правый борт в нескольких местах ниже ватерлинии. Ледяную глыбу заметили слишком поздно, чтобы полностью избежать столкновения. Катастрофа стала одним из важнейших событий в истории морской безопасности и привела к развитию международной системы наблюдения за айсбергами в Северной Атлантике.

Сегодня за ледовой обстановкой в этом регионе следит International Ice Patrol. Для наблюдений используют спутниковые данные, сообщения судов, воздушную разведку и модели дрейфа.

Потепление океана может усиливать подводное таяние и способствовать отступанию некоторых морских ледников Гренландии и Антарктиды. Однако образование айсбергов само по себе не говорит об изменении климата: калвинг — естественный процесс, который происходит и у стабильных ледников. Поэтому по одному крупному айсбергу или их количеству в определённом районе нельзя точно судить о скорости потери ледниковой массы или считать это надёжным доказательством глобального потепления.

Таяние уже плавающего айсберга почти не повышает уровень моря. Айсберг и до этого вытеснял воду в соответствии с законом Архимеда, а при таянии высвобождает пресную воду, заключённую в ледниковом льду.

Такое положение объясняется законом Архимеда и разницей в плотности ледникового льда и морской воды. Отсюда и буквальный смысл выражения «верхушка айсберга»: над поверхностью действительно находится лишь небольшая часть всей ледяной глыбы.