Огромная шапка замерзшей морской воды на поверхности Северного Ледовитого океана и соседних морей за последние десятилетия подверглась двойному удару: ее площадь сократилась, самый старый и толстый лед либо истончился, либо растаял совсем, в результате чего ледяной покров стал более уязвимым к потеплению океана и атмосферы.

«На протяжении многих лет мы наблюдаем, как старый лед исчезает, - говорит Уолт Мейер из Центра космических полетов Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. - Этот толстый покров служит защитной опорой для всей шапки: лето своим теплом может растопить тонкий лед, но полностью избавиться от старого льда ему не под силу. Однако его становится все меньше, а оставшийся истончается, и противодействие плюсовой температуре уже не такое устойчивое, как раньше».

Прямые измерения толщины морского льда в Арктике являются единичными и неполными, поэтому ученые разработали модель возрастной эволюции морского льда с 1984 года по настоящее время. Новая визуализация НАСА показывает, как морской лед рос и сокращался, таял и дрейфовал в течение последних трех десятилетий. По словам ученых, возраст льда - прекрасный показатель его толщины, потому что когда лед становится старше, он становится толще. Это обусловлено тем, что, как правило, зимой прибавляется больше льда, чем успевает растаять за лето.

В начале 2000-х годов ученые из Университета Колорадо разработали способ контролировать движение арктического морского льда и изменение его возраста с использованием данных из различных источников, преимущественно - на основе пассивных спутниковых микроволновых инструментов.

Эти инструменты оценивают яркостную температуру - это мера микроволновой энергии, излучаемой морским льдом, которая зависит от температуры, солености, текстуры ледяной поверхности и слоя снега на морском льду. Каждая льдина имеет характерную яркостную температуру, и ученые идентифицировали и отслеживали их с помощью последовательных пассивных микроволновых изображений. Также система использует информацию с дрейфующих буйков и метеорологические данные.

«Это как бухгалтерский учет, мы отслеживаем, что происходит с морским льдом, как он движется, нарастает и отступает, пока не растает на месте или не выйдет за пределы Арктики», - поясняет Мейер.

Ежегодно морской лед образуется зимой и тает летом. Тот, что выдерживает сезон таяния, утолщается с каждым годом. Вновь сформированный лед вырастает до 1–2 метров в толщину в течение первого года, в то время как толщина многолетнего льда, который пережил несколько теплых сезонов, составляет примерно 3–4 метра.

Чем старше и толще лед, тем он более устойчив к таянию и менее подвержен влиянию ветра и штормовых волн.

Движение морского льда не ограничивается его сезонным расширением и отступлением: кроме прибрежных районов, ледяной покров на море находится почти в постоянном движении. Главной движущей силой в этом процессе выступает ветер.

В Арктике есть две основные циркуляции воздушных масс: круговорот Ботфорта, где лед вращается как колесо по часовой стрелке в море Бофорта к северу от Аляски, и Трансполярное дрейфовое течение, которое перемещает лед от берегов Сибири в направлении пролива Фрама к востоку от Гренландии, где он выходит из арктического бассейна и тает в теплых водах Атлантического океана.

Однако примерно каждую неделю по этой же траектории проходят погодные системы, влияющие на эти потоки. Так что скорость движения льда не является постоянной. Когда наступает весна и лед начинает таять, он исчезает из периферических морей. Новое видео показывает две основные потери толстого льда.

Первая, которая началась в 1989 году и продолжалась несколько лет, была связана с изменением в Арктической осцилляции, которая ослабила круговорот Ботфорта и усилила Трансполярное дрейфовое течение, вымывшее из Арктики больше морского льда, чем обычно.

Второй пик таяния начался в середине 2000-х годов. «В отличие от 1980-х годов теперь старый лед тает в пределах Северного Ледовитого океана в летнее время. Одна из причин кроется в том, что многолетний лед имеет тенденцию к сплочению, и теперь мы видим относительно меньшие его куски вперемешку с более молодым льдом. Эти изолированные льдины толстого льда гораздо легче растопить», - отмечает Мейер.

Потери толстого льда, по словам ученых, колоссальны. В 1980-е годы он составлял 20 % морского ледяного покрова. Сейчас - лишь около 3 %. Не исключено, что совсем скоро летняя Арктика окажется полностью свободной ото льда.

Арктика представляет собой географическую область Земли, которая примыкает к Северному полюсу. Территориальные воды района включают в себя часть акватории всех океанов, кроме Индийского. Также к этой физико-географической зоне относятся окраины материков Северной Америки и Евразии. По площади Арктика занимает порядка 27 миллионов кв. км. Южную часть области покрывает непроходимая тундра.

Фауна и флора

Известен своей суровостью. Именно поэтому в этой области растительный мир представлен лишь мхами, травами, лишайниками и сорняковыми злаками. Здесь низкие температуры даже летом. Это обуславливает столь скудное разнообразие флоры. В арктической зоне нет деревьев или елей, только карликовые кустарники. Большую часть суши занимает безжизненная пустыня. Единственным цветущим растением является полярный мак.

Животный мир чуть более богат видами. Здесь обитают и зайцы-беляки, и дикие олени, и белые медведи. Самыми редкими представителями фауны являются снежный баран и овцебык, а также маленький пушистый хомяк-лемминг. Из плотоядных можно выделить волков и песцов. Белые медведи предпочитают мясу рыбу. Помимо этого, в заполярном крае обитают горностаи, росомахи и суслики длиннохвостые.

Большинство птиц гнездится в тундре. Чаще всего это перелетные виды. В водах Арктики обитают моржи и тюлени, а также нарвалы, белухи, касатки и

Температурные показатели

Одной из самых холодных и заснеженных частей света считается именно Арктика. Летом здесь температура редко поднимается выше нуля градусов. В этой области отмечается низкий баланс радиации. Преобладают ледники, снежные пустыни, тундровая растительность.

Зимой самым теплым месяцем является январь. в Арктике в это время колеблется от -2 до -5 градусов. Прилегающая акватория намного холоднее, чем воздух. В Баренцевом море температура составляет -25 градусов С, в Гренландском и Чукотском - до -36 градусов С, в Канадском и Сибирском бассейне - до -50 градусов С. Самые низкие показатели наблюдаются в северной зоне акватории. Там температура нередко доходит до -60 градусов.

Климат Арктики может в любую минуту измениться благодаря прорывам глубоких теплых циклонов. В этом случае температура повышается на 7-10 градусов С. Летом самыми высокими показателями являются +2...+3 градуса С.

Климатические аномалии

Метеорологические показатели ледниковой зоны за последние несколько сотен лет испытывали серьезные колебания. Можно сказать, что климат Арктики постепенно меняется. Это масштаба, которая не имеет решения.

За последние 600 лет наблюдалось полдесятка значительных потеплений, которые напрямую влияют на всю планету. За такими метеорологическими колебаниями могут последовать глобальные катаклизмы, способные навредить всему живому на Земле.

Стоит отметить, что климат Арктики влияет на скорость вращения планеты и общую атмосферную циркуляцию. По расчетам ученых, серьезный метеорологический скачок в ледниковой зоне должен произойти в 2030 году. Даже самые минимальные последствия окажутся значительными для планеты. Дело в том, что температурные показатели в Арктике неумолимо повышаются с каждым годом. Причем динамика изменений за последние столетия увеличилась в 2 раза. Резкое потепление приведет к вымиранию всех видов растительности и многих представителей фауны в регионе.

Природа Арктики

Рельеф акватории - неоднородный, искривленный. Самым значимым является шельф с материковыми островами, расположенный вдоль таких морей, как Баренцево, Чукотское, Лаптевых, Карское и Сибирское. Самая глубоководная впадина находится в центральной части Арктического бассейна - более 5,5 км. Что касается рельефа суши, то он преимущественно равнинный.

Природа Арктики богата природными ресурсами. В первую очередь, это газ и нефть. В Арктике этих неразработанных энергоресурсов несоизмеримое количество. По предварительным прогнозам экспертов, здесь находится более 90 млрд баррелей нефти.

Тем не менее добыча ресурсов в этом регион крайне сложна. Кроме того, данный процесс опасен с точки зрения глобальной экологии. В случае разлива нефти ликвидировать аварию будет практически невозможно из-за высоких волн, многочисленных айсбергов и густого тумана.

Арктические льды

Как известно, акватория региона буквально заполонена айсбергами различных размеров. Однако в водах Арктики есть и так называемая ледяная шапка, которая отражает большую часть солнечных лучей. Именно поэтому планета не прогревается до критических температур.

Можно с уверенностью констатировать, что льды Арктики играют важнейшую роль в существовании всего живого на Земле. Кроме того, они контролируют циркуляцию воды в Мировом океане.

Стоит отметить, что за последние 25 лет уровень арктического льда уменьшился на три четверти от общей массы. Сегодня шапка покрывает всего 5100 тысяч кв. км. Однако этого недостаточно для того, чтобы Земля не прогревалась с каждым годом все больше и быстрее.

Мертвая зона покорена

Многие века Арктика считалась безжизненной территорией, на которой люди не смогут просуществовать и нескольких дней. Тем не менее со временем этот миф был развеян. В 16 веке в результате длительной экспедиции, которую осуществили русские мореплаватели, была составлена первая карта акватории Ледовитого океана. В 1937 году над Арктикой были проведены перелеты экипажами Байдукова и Чкалова.

Сегодня в этом регионе действует сразу несколько дрейфующих станций, установленных на плавучих льдинах. Комплексы вмешают в себя небольшие домики для полярников и специальное исследовательское оборудование.

Льды Северного полюса могут полностью растаять в сентябре 2017 года. В последний раз такое случалось 100 тысяч лет назад, когда неандертальцы жили в горах Алтая, в Сибири, пишет Lastampa со ссылкой на исследование преподавателя Кембриджского университета Питера Водхэмса. Другие ученые более осторожны в своих оценках. Питер Глейк из Pacific Institute в Калифорнии полагает, что сценарий, рассматриваемый Водхемсом, может осуществиться не раньше 2030-2050 года.

«Мы как будто оказались на взбесившемся поезде, на котором ученые постоянно гудят в свисток, в то время как политики подкидывают уголь в топку тепловоза», - отмечает Глейк.

Изменение поверхности льда мира

Что со льдом сегодня?

Рекордно низкие размеры арктических льдов наблюдались на протяжении большей части января 2017 года, эта тенденция началась в октябре прошлого года. Количество льда в конце января оставалось низким в Карском, Баренцевом и Беринговом морях, сообщает Национальный центр данных снега и льда университета Колорадо .

Площадь Арктического морского льда в январе 2017-го составляла в среднем 13,38 млн кв. км, это самое низкое значение за 38 лет спутниковых наблюдений. Это на 260 тыс кв. км меньше, чем в январе 2016 года, и на 1,26 млн кв. км меньше среднего показателя январей 1981–2010 годов.

Арктический ледяной покров в январе 2017 составлял 13,38 млн. кв. км. Пурпурная линия показывает средний покров для января 1981–2010 г. Данные: nsidc.org/data/seaice_index

Температура воздуха в январе на высоте 450 метров над уровнем моря была выше средней почти по всему Северному Ледовитому океану, продолжая тенденцию, начатую осенью прошлого года. Температура воздуха была более чем на 5 градусов по Цельсию выше средних температур 1981–2010 на севере Баренцева моря и на 4 градуса выше среднего на севере Чукотского и Восточно-Сибирских морей. Также было необычно тепло над северо-западной Канадой. Холоднее (до 3-х градусов ниже среднего) было над северо-западной частью России и над северо-восточным побережьем Гренландии.

Состояние морского льда Арктики на 5 февраля 2017 года, в сравнении с аналогичными датами предыдущих лет. Данные: nsidc.org/data/seaice_index/

Согласно анализу NASA, зима 2015-2016 года была самой теплой за всю историю спутниковых наблюдений в Арктике. Будет ли зима 2016-2017 года в конечном итоге теплее, еще предстоит выяснить.

Январь 2017-го по сравнению с предыдущими годами

До 2017 года линейная скорость уменьшения январского льда составляла 47,400 кв. км в год, или на 3,2% за десятилетие.

Январские данные ледовитости Арктики, 1979–2017 г. Снижение на 3,2 % за десятилетие. Данные: National Snow and Ice Data Center

Море Амундсена почти свободно ото льда

Льда мало также и в Южном полушарии, где сейчас лето. Как показано на этом плане, в море Амундсена остались лишь несколько разрозненных участков льда. В отличие от моря Амундсена, в море Уэдделла количество льда немного ниже среднего. Эта ситуация согласуется с постоянным повышением температуры воздуха выше среднего уровня на западе Антарктиды.

5 февраля 2017 г. Море Амундсена почти свободно ото льда. Оранжевая линия показывает среднее значение для этой даты с 1981 по 2010 г. Данные: nsidc.org/data/seaice_index

Инфографическое изображение последствий парникового эффекта можно увидеть .

Олимпиада школьников по физике, 8 класс, 2010-2011 уч. год

Олимпиада школьников

по физике

2010–2011 учебный год

8 класс

Дорогой друг! Желаем успеха!

Задания (максимальный балл за всю работу – 40)

1 В калориметре находится m = 100 г расплавленного металла галлия при температуре его плавления t пл = 29,8 °C. Его начали медленно охлаждать, оберегая от внешних воздействий, и в результате температура понизилась до t = 19,8 C, а галлий остался жидким. Когда переохлажденный таким образом жидкий галлий размешали палочкой, он частично перешел в твердое состояние. Найдите массу отвердевшего галлия и установившуюся в калориметре температуру. Удельная теплота плавления галлия λ = 80 кДж/кг, удельная теплоемкость жидкого галлия c = 410 Дж / (кг∙°C). Теплоёмкостью калориметра и палочки пренебречь.

10 баллов

2 Школьники побывали в музее-имении Л. Н. Толстого «Ясная поляна» и возвращались в Рязань на автобусах, которые ехали со скоростью v 1 = 70 км/ч. Пошел дождь, и водители снизили скорость до v 2 = 60 км/ч. Когда дождь кончился, до Рязани оставалось проехать S = 40 км. Автобусы поехали со скоростью v 3 = 75 км/ч и въехали в Рязань точно в запланированное время. Сколько времени шел дождь? Чему равна средняя скорость автобуса? Для упрощения считайте, что автобусы в пути не останавливались.

10 баллов

3. Во льдах Арктики в центре небольшой плоской льдины площадью S = 70 м 2 сидит белый медведь массой m = 700 кг. При этом надводная часть льдины выступает над поверхностью воды на высоту h = 10 см. На какой глубине под водой находится нижняя поверхность льдины? Плотность воды  в = 1000 кг/м 3 , плотность льда  л = 900 кг/м 3 .

10 баллов

4. Провода над железной дорогой, питающие током электропоезда, натягиваются с помощью системы, показанной на рисунке. Она крепится к столбу и состоит из тросов, блоков с изоляторами и стального груза квадратного сечения со стороной a = 20 см. Сила натяжения толстого троса, который идет от крайнего блока к держателю проводов, равна T = 8 кН. Какова высота h стального груза? Плотность стали равна  с = 7800 кг/м 3 . Ускорение свободного падения g = 10 м/с 2 .

10 баллов

8 класс

Возможные решения задач

1. Решение. При отвердевании галлия выделяется теплота кристаллизации, что приводит к нагреванию системы до температуры плавления галлия t пл = 29,8 ◦ C, поскольку только при этой температуре жидкий и твёрдый галлий будут находиться в равновесии.

Количество теплоты, выделяющееся при отвердевании массы m1 галлия, равно λm 1 .

Оно идёт на нагревание всего галлия до температуры плавления; для этого требуется

количество теплоты cm(t пл − t).Следовательно, m1 = cm(t пл − t)/λ ≈ 5,1 г.

Заметим, что если бы переохлаждение было очень сильным, то теплоты кристаллизации могло бы не хватить для нагревания всей массы галлия до температуры плавления.

Однако, поскольку m 1

2. Решение. Средняя скорость автобуса – это отношение пройденного пути к затраченному времени. Так как расстояние от Ясной поляны до Рязани из-за дождя не изменилось, и время, проведённое школьниками в автобусе, также не изменилось (потому что автобусы въехали в Рязань в точно запланированное время), то средняя скорость совпадает с начальной скоростью v ср = 70 км/ч. Пусть дождь шёл в течение времени t. Тогда путь, пройденный за это время, составил v 2 t. Время, за которое после дождя автобусы проехали оставшееся расстояние, равно S/v3. Ясно, что время, затраченное автобусами с момента начала дождя до прибытия в Рязань, должно равняться времени, которое потребовалось бы для преодоления того же расстояния с начальной скоростью v 1:

Отсюда находим время, в течение которого шёл дождь:

3. Решение. Обозначим через x искомую глубину. Сила тяжести, действующая на льдину с медведем, равна, очевидно, g(m +ρлS(h + x)). Она должна равняться силе давления воды на нижнюю поверхность льдины, находящуюся на глубине x, то есть ρ в gxS, поскольку льдина находится в состоянии равновесия. Отсюда получаем:

x = (m+ ρ л hS)/((ρ в − ρ л)S) = 1 м.

4. Решение. Легко видеть, что каждый блок, охваченный двумя горизонтальными участками тросов, даёт выигрыш в силе в 2 раза. Значит, три таких блока, изображённые на рисунке, дадут выигрыш в 2 3 = 8 раз. Сила тяжести, действующая на груз, равна ρ с gV , где V = a 2 h - объём груза.

Значит, сила натяжения толстого троса будет в 8 раз больше: T = 8ρ с gV .

Отсюда получаем, что объём стального груза составляет V = T/(8ρ с g),

a его длина равна h = T/(8ρ с g 2) ≈ 0,32 м = 32 см.

Антарктические льды являются преимущественно однолетними. Суммарная площадь многолетних льдов едва составляет здесь 0,02 млн. км2, а двухлетних - 2,4 млн. км2.

Располагаются они вблизи Антарктического континента. Севернее их сменяют однолетние.

Можно сказать, что главной особенностью распределения морских льдов по возрасту является их постепенное омоложение от центра массива к его краям в северном полушарии и от берегов к внешней границе морских льдов в южном полушарии.

Различия между арктическими и антарктическими льдами распространяются и на их сплоченность. Ледяной покров северного полушария представляет собой область сплоченных льдов, окруженную разрежённой периферией. В течение года эта перефирия изменяется, увеличиваясь летом и сокращаясь зимой.

Однако общая картина распределения льда по сплоченности от этого изменяется мало: на небольшом расстоянии от кромки сплоченность увеличивается от 1-2 до 9-10 баллов и в дальнейшем остается практически неизменной. Средняя же сплоченность льдов, окружающих Антарктиду, составляет 7,2 балла. Следствием этого являются более высокая теплоотдача из океана в атмосферу в холодную часть года и более высокие темпы очищения в теплое время в Южном океане по сравнению с Северным Ледовитым.

Очень важная характеристика морских льдов - также их толщина. Среднее годовое значение ее для северного полушария - около 2,3 м, для южного примерно в 2,5 раза меньше - 0,9 м. В сущности, морские льды - это тонкие пленки на поверхности океана. Отсюда их высокая чувствительность к изменениям других физических элементов климатической системы.

Климатические тренды ледовитости. Морские льды испытывают значительные временное изменения. Наиболее важными из них являются изменения площади их распространения, так как именно они в основном определяют колебания глобального альбедо, влияют на энергетический баланс атмосферы и ее тепловое состояние.

Поэтому крайне важно знать, какие изменения с течением времени происходят в распространении морских льдов и какое воздействие оказывают эти изменения на климат нашей планеты. По общему признанию, это воздействие весьма ощутимо. Не случайно, что ряд проектов коренного изменения климата северного полушария основан на уничтожении морских арктических льдов.

Наблюдения за морскими льдами в глобальном масштабе стали проводиться со второй половины 1960-х годов, когда на полярную орбиту были выведены метеорологические искусственные спутники Земли. Однако регулярный характер они приобрели с 1973 г., когда на этих спутниках была установлена аппаратура, позволяющая вести наблюдения за льдами независимо от облачности и условий освещенности. Эти наблюдения составили наиболее ценную часть архива ледовых данных и позволили получить первое ясное представление о поведении морских ледяных покровов в обоих полушариях одновременно.

Данные о льдах за период, предшествовавший спутниковым наблюдениям, получены в результате наблюдений с самолетов, судов и береговых станций. Они носят региональный характер и практически целиком относятся к нынешнему столетию; качество этих данных неравноценно.

Широкое использование авиации для наблюдений за льдами к северу от побережья Сибири началось в самом конце 30-х годов, а в североамериканских арктических водах - с середины 50-х годов. До этого времени источником сведений о льдах в Арктике служили наблюдения не многочисленных станций, а главным образом промысловых, транспортных и экспедиционных судов. Данные, собранные ими и в основном относящиеся к апрелю-августу, были систематизированы и обобщены в виде месячных карт ледовой обстановки Датским метеорологическим институтом и послужили фактической основой наших представлений о ледовой обстановке в и в первые десятилетия XX в.

За пределами текущего века наблюдения за льдами с судов были более редкими, составить на их основе более или менее полную картину о распределении льдов даже в североевропейском регионе не представляется возможным. При этом чем дальше удаляемся мы от нашего времени, тем все более отрывочными становятся судовые наблюдения и менее ясными знания о льдах в Арктике. Естественно, что большой интерес приобретают любые данные, которые могут пролить свет на условия в прошлом.

Видео: Антарктические и...