их відстанях від неї, рівних 2,76 ангстрем і розміщених у вершинах правильного тетраедра. У зв'язку з низьким координаційним числом структура льоду є сітчастої, що впливає на його невисоку щільність (0,917).
У природі лід представлений, головним чином, однією кристалічної різновидом, кристаллизующейся в гексагональної решітці, з щільністю 931 кг/м 3 . Лід зустрічається в природі у вигляді власне льоду (материкового, плаваючого, підземного), а також у вигляді снігу, інею і т. д. Оскільки лід легше рідкої води, то утворюється він на поверхні водойм, що перешкоджає подальшому замерзанню води.
Природний лід звичайно значно чистіше, ніж вода, тому що при кристалізації води в першу чергу в грати встають молекули води, а домішки витісняються в рідину. Однак, лід може містити механічні домішки - тверді частинки, крапельки концентрованих розчинів, бульбашки газу. Наявністю кристаликів солі і крапельок розсолу пояснюється солонуватість морського льоду.
Зростаючий кристал льоду завжди прагне створити ідеальну кристалічну решітку і витісняє сторонні речовини. Але в планетарному масштабі саме чудовий феномен замерзання і танення води відіграє роль гігантського очисного процесу - вода на Землі постійно очищає сама себе.
Загальні запаси льоду на Землі близько 30 млн. км 3 . Найбільше льоду зосереджено в Антарктиді, де товщина його шару досягає 4 км. Також є дані про наявність льоду на планетах Сонячної системи і в кометах.
Модифікації льоду
Вперше поліморфізм льоду був виявлений Г. Тамманом 1900 р. і детально вивчений П. Бріджеменом в 1912 р.
Найбільш вивченим є лід I-й природного модифікації. Лід зустрічається в природі у вигляді льоду (материкового, плаваючого, підземного і т.д.), а також у вигляді снігу, інею і т.д. Він поширений в усіх областях проживання людини. Збираючись у величезних кількостях, сніг і лід утворюють особливі структури з принципово іншими, ніж в окремих кристалів або сніжинок, властивостями. Льодовики, крижані покриви, вічна мерзлота, сезонний сніговий покрив істотно впливають на клімат великих регіонів і планети в цілому: що накопичився на полюсах Землі лід здатний викликати багаторічні коливання рівня Світового океану. Лід має настільки велике значення для нашої планети і проживання на ній живих істот, що вчені відвели для нього особливе середовище - кріосферу, яка простягає свої володіння високо в атмосферу і глибоко в земну кору.
У зв'язку з широким розповсюдженням води і льоду на Землі відміну властивостей льоду від властивостей інших речовин відіграє важливу роль у природних процесах. Внаслідок меншої, ніж у води, щільності лід утворює на поверхні води плавучий покрив, що оберігає річки і водойми від донного замерзання. Якби щільність води збільшувалася при замерзанні, лід виявився б важче води і почав тонути, що привело б до загибелі всіх живих істот у річках, озерах і океанах, які замерзли б цілком, перетворившись на брили льоду, а Земля стала крижаною пустелею, що неминуче призвело б до загибелі всього живого. Залежність між швидкістю течії і напругою у полікристалічного льоду гіперболічна; при наближеному описі її статечним рівнянням показник ступеня збільшується у міру зростання напруги.
Крім того, швидкість течії льоду прямо пропорційна енергії активації і обернено пропорційна абсолютній температурі, так що з пониженням температури лід наближається за своїми властивостями до абсолютно твердого тілу. У середньому при близькій до танення температурі плинність льоду в 106 разів вище, ніж у гірських порід. Завдяки своїй плинності лід не нагромаджується в одному місці, а у вигляді льодовиків постійно переміщається.
Лід важко розплавити, як би не дивно це звучало. Не будь водневих зв'язків, зчіплюються молекули води, він плавився б при -90 В° С. При цьому, замерзаючи, вода не зменшується в об'ємі, як це відбувається з більшістю відомих речовин, а збільшується - за рахунок утворення сітчастої структури льоду.
Внаслідок дуже високою відбивної здатності льоду (0,45) і снігу (до 0,95) покрита ними площа - в середньому за рік близько 72 млн. км2 у високих і середніх широтах обох півкуль - отримує сонячного тепла на 65% менше норми і є потужним джерелом охолодження земної поверхні, ніж в значній мірі обумовлена ​​сучасна широтна кліматична зональність. Влітку в полярних областях сонячна радіація більше, ніж у екваторіальному поясі, проте температура залишається низькою, т. к. значної частини поглинається тепла затрачається на танення льоду, що має дуже високу теплоту танення.
До інших незвичайним властивостям льоду відносять і генерацію електромагнітного випромінювання його зростаючими кристалами. Відомо, що більшість розчинених у воді домішок не передається льоду, коли він починає зростати; вони виморожується. Тому навіть на самій брудній калюжі плівка льоду чиста і прозора. При цьому домішки скупчуються на кордоні твердої і рідк...
