ЯК ЗАМЕРЗАЄ ПРАВД
Глибока осінь. Дні стають все коротшими і коротшими.
* Сонце вигляне на хвилину через важкі хмари, ковзне по землі своїм косим променем і знову сховається. Холодний вітер вільно гуляє по спорожнілих ПОЛЯХ і оголеному лісі, вишукуючи десь засохлу квітку або лист, що притиснувся до гілки, щоб зірвати його, високо підняти і потім кинути в рів, канаву або борозну. Вранці калюжі вже покриваються хрусткими крижинками. Тільки глибокий став все ще не хоче замерзнути, і вітер, як і раніше, рябить його сіру гладь. Але ось замиготіли пухнасті сніжинки. Вони довго крутяться в повітрі, ніби не наважуючись впасти на холодну непривітну землю. Іде зима.
Тонка кірка льоду, що утворилася спочатку біля берегів ставка, повзе на середину до глибших місць, і невдовзі вся поверхня покривається чистим прозорим крижаним склом. Вдарили морози, і лід став товстим, мало не за метр. Однак до дна далеко. Під льодом навіть у сильні морози зберігається вода. Чому ж глибокий став не промерзає до дна?
Відомо, що коваль нагріває залізну шину, перш ніж надіти її на дерев'яний обід колеса. Охолодившись, шина робиться коротшою і щільно обтискає обід. Рейки ніколи не укладаються щільно один до одного, інакше, нагрівшись на сонці, вони обов'язково вигнуті. Якщо налити повну пляшку олії і поставити її в теплу воду, то олія переливатиметься через край.
З цих прикладів ясно, що при нагріванні тіла розширюються, а при охолодженні стискаються. Це справедливо майже всім тіл, але води цього не можна стверджувати беззастережно. На відміну від інших тіл, вода при нагріванні поводиться по-особливому. Якщо при нагріванні тіло розширюється, значить воно стає менш щільним, адже речовини в цьому тілі залишається стільки ж, а обсяг йогозбільшується. При нагріванні рідин у прозорих судинах можна спостерігати, як тепліші, і тому менш щільні шари піднімаються з дна вгору, а холодні опускаються вниз. На цьому засновано, між іншим, влаштування водяного. опалення із природною циркуляцією води. Охолоджуючи в радіаторах, вода стає щільнішою, опускається вниз і надходить у котел, витісняючи нагору вже нагріту там і тому менш щільну воду.
Подібний рух відбувається з настанням осені та у ставку. Віддаючи своє тепло холодному повітрі, вода охолоджується з поверхні ставка і, як щільніша, прагне опуститися на дно, витісняючи собою нижні теплі, менш щільні шари. Однак такий рух відбуватиметься лише доти, доки вся вода не охолоне до температури плюс 4 градуси. Вода, що зібралася на дні при 4 градусах, вже не буде підніматися вгору, хоча б поверхневі її шари і мали температуру нижчу. Чому?
Вода при 4 градусах має найбільшу щільність. За всіх інших температур — вище або нижче 4 градусів — вода виявляється менш щільною, ніж за цієї температури.
У цьому полягає одне з відступів води від закономірностей, загальних інших рідин, одна з її аномалій (аномалія — це відхилення від норми). Щільність решти рідин, як правило, починаючи від температури плавлення, при нагріванні зменшується.
Що ж станеться далі при охолодженні ставка? Верхні шари води стають дедалі менш щільними. Тому вони залишаються на поверхні і при нулі градусів перетворюються на лід. У міру подальшого остигання кірка льоду росте, а під нею лопріжному знаходиться рідка вода з температурою між нулем і 4 градусами.
Тут, мабуть, у багатьох виникне питання: чому ж нижній край льоду не тане, якщовона знаходиться у зіткненні з водою? Тому що той шар води, який безпосередньо стикається з нижньою кромкою льоду, має температуру нуль градусів. За цієї температури одночасно існують і лід і вода. Для того, щоб лід перетворився на воду, необхідно, як побачимо далі, значну кількість тепла. А цього тепла немає» Невеликий шар води з температурою в нуль
Градусов відокремлює від льоду глибші шари теплої води.
Але тепер уявіть собі, що вода поводиться так, як більшість інших рідин. Достатньо було б незначного морозу, як усі річки, озера, а можливо, і північні моря, протягом зими промерзли б до дна. Багато з живих істот підводного царства було б приречено загибель.
Правда, якщо зима дуже тривала і сувора, то багато не надто глибоких водойм дійсно промерзають до дна. Але в наших широтах це спостерігається дуже рідко. Промерзання води до дна перешкоджає і сам лід: він погано проводить тепло і захищає собою нижні шари води від подальшого охолодження. Мешканці водойм повинні бути вдячні воді за цю особливість.
За час з 1949 по 1955 рік у нас з'явиться понад 40 тисяч нових ставків та водойм. При будівництві водойм, у яких передбачається розводити рибу, враховується можливість промерзання їх до дна суворими зимами. Тому ставки, в яких розлучатиметься риба, влаштовують якомога глибшими.