ФОРМИРОВАНИЕ ПЕРВИЧНОГО СЛОЯ ЛЬДА Первая стадия конжеляционного льдообразования — фор- мирование первичного слоя льда из свободных кристаллов — протекает по-разному на свободной верхней поверхности воды и на твердой поверхности стенок и дна вместилища воды. Замерзание свободной верхней поверх- ности воды. Больше других изучались процессы замерза- ния свободной верхней поверхности воды, особенно широко рас- пространенные в нижней пограничной зоне криосферы и потому имеющие наибольшее практическое значение. Однако тидрологи интересовались преимущественно термической и калорической сторонами процессов замерзания, изучение которых позволило создать количественную теорию этих явлений и давать про- гнозы льдообразования. Структура новообразующегося льда в„ее зависимости от условий замерзания изучена далеко еще не- достаточно. Структура и текстура первичного слоя льда обусловлены ходом рассмотренных выше процессов зарождения и роста сво- бодных кристаллов льда у переохлажденной водной поверхности (см._ стр. 69—71). При прочих равных условиях — размер кристаллов зависит от интенсивности тейлоотдачи с поверхности воды. При малой скорости охлаждения количество возникающих зародышей мало, а скорость их роста велика; в результате возникает небольшое количество крупных кристаллов, тогда как при быстром нара- стании переохлаждения образуется множество мелких кристал- ов; в этом случае скорость возникновения зародышей и скорость роста кристаллов являются величинами одного и того же по- рядка. Движение воды оказывает очень большое влияние на процесс льдообразования, в связи с чем, по предложению О. Девика различают «< татическое» икдинамическос» льдо: образование. В структурном отношении влияние движе- НИЯ ВОДЫ двояко: непосредственное, механическое, сказываю- щееся на положении свободных кристаллов и их сростков в момент смерзания, и косвенное влияние — через_ величину дли- тельности и степени переохлаждения, которому сильно способ- ствует интенсивное движение. Величина переохлаждения, как мы знаем, определяет собой сплошной или скелетный тип роста первичных кристаллов, их форму (иглы или диски) и кристаллографическую ориентировку в состоянии равновесия на поверхности воды. Насколько можно судить по имеющимся данным, в типичном случае процессы формирования первичного слоя льда на поверх- ности неподвижной или медленно движущейся воды протекают і;‘;дующим образом. Вначале возникает сравнительно сильное переохлаждение! и на поверхности воды вырастают скелётные кристаллы пластинчатого типа. Зародыши, ориентирдванные главной осью более или менее горизонтально, быстро разрастаясь по базисной плоскости в тонком переохлажденном поверхност- ном слое, превращаются в длинные остроконечные ледяные иглы, смерзающиеся друг с другом концами и образующие неправиль- ную решетку на поверхности воды. Остальные же кристаллы, которые в момент возникновения имели более косую ориенти- ровку, дававшую им возможность расти в пределах переохлаж- денного слоя как в длину, так отчасти и в ширину, до срастания с другими успевают повернуться плашмя на поверхности воды до вертикального положения главной оси и приобретают звезд- чатую или пластинчатую форму. Во время роста скелетных кристаллов переохлаждение быстро уменьшается, и начинается сплошной рост, в процессе которого иглы, очень медленно рас- ширяясь, превращаются в длинные плоские параллелепипеды, а благоприятнее ориентированные для роста в горизонтальном направлении кристаллы с вертикальными осями в ячейках образованной иглами решетки вырастают в круглые диски, це- ментирующие агрегат в сплошную тонкую ледяную корочку . Структура возникшего таким образом льда принадлежит к типу зернистых или кристаллически-зернистых структур. Кристаллы сравнительно мелкие, порядка 1—10 мм (мелко- и среднезернистая структура), в общем ангедральные, т. е. ли- шенные правильных граней, но в большинстве своем в попереч- ном сечении обладающие перпендикулярным к главной оси удли- нением, что свидетельствует об их пластинчатой форме. Таким образом, структура льда меняется в пределах от а л- лотриомор фно-зернистой до гипидиомор ф- но-зернистой с кристаллами пластинчато- го типа. Кристаллографическая ориентировка зерен, на первый взгляд кажущаяся хаотической, при точном измерении ока- зывается строго упорядоченной, но очень своеобразной. Одна, обычно бблышая, часть кристаллов ориентирована оптическими осями, в различных, направлениях горизонтальной плоскости, образуя на диаграмме плотностей точек пересечения осей с по- верхностью сферы (см. стр. 136) поясное расположение, а другая часть ориентирована оптическими осями вертикально (фиг. 31). В виде исключения бывает, что все кристаллы ориен- тированы главными осями._горизонтально. Повидимому, более редок случай, когда достаточного для роста игл переохлаждения не возникает и льдообразование 1 Например, в естественных условиях на поверхности водоема были измерены переохлаждения свыше —1° ‹Рем!К, 1949). % Подобную картину наблюдал также М. П. Головков (1936). 153