Вода в твёрдом состоянии; известно 10 кристаллических модификаций Л. и аморфный Л. На рис. 1 изображена фазовая диаграмма воды, из которой видно, при каких температурах и давлениях устойчива та или иная модификация. Наиболее изученным является Л. 1 (табл. 1 и 2) - единственная модификация Л., обнаруженная в природе. Л. встречается в природе в виде собственно Л. (материкового, плавающего, подземного и т.д.), а также в виде снега, инея и т.д. Природный Л. обычно значительно чище, чем вода, т.к. растворимость веществ (кроме NH₄F) во Л. крайне плохая. Л. может содержать механические примеси - твёрдые частицы, капельки концентрированных растворов, пузырьки газа. Наличием кристалликов соли и капелек рассола объясняется солоноватость морского льда. Общие запасы Л. на Земле около 30 млн. км³. Имеются данные о наличии Л. на планетах Солнечной системы и в кометах. Основные запасы Л. на Земле сосредоточены в полярных странах (главным образом в Антарктиде, где толщина слоя Л. достигает 4 км).

Табл. 1. - Некоторые свойства льда I

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

| Свойство | Значение | Примечание |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Теплоемкость, кал/(г··°C) | 0,51 (0°C) | Сильно уменьшается с |

| Теплота таяния, кал/г | 79,69 | понижением температуры |

| Теплота парообразования, кал/г | 677 | |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Коэффициент термического | 9,1·10^-5 (0°C) | |

| расширения, 1/°C | | |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Теплопроводность, кал/(см сек··°C) | 4,99·10^-3 | |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Показатель преломления: | 1,309 (-3°C) | |

| для обыкновенного луча | 1,3104 (-3°C) | |

| для необыкновенного луча | | |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Удельная электрическая | 10^-9 (0°C) | Кажущаяся энергия |

| проводимость, ом^-1·см^-1 | | активации 11ккал/моль |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Поверхностная электропроводность, | 10^-10 (-11°C) | Кажущаяся энергия |

| ом^-1 | | активации 32ккал/моль |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Модуль Юнга, дин/см | 9·10¹⁰ (-5°C) | Поликристаллич. лёд |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Сопротивление, Мн/м² : | 2,5 | Поликристаллический лёд |

| раздавливанию | 1,11 | Поликристаллический лёд |

| разрыву | 0,57 | Поликристаллический лёд |

| срезу | | |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Средняя эффективная вязкость, пз | 10¹⁴ | Поликристаллический лёд |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Показатель степени степенного | 3 | |

| закона течения | | |

|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Энергия активации при | 11,44-21,3 | Линейно растет на 0,0361 |

| деформировании и механической | | ккал/(моль·°C) от 0 до 273,16 |

| релаксации, ккал/моль | | К |

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Примечание. 1 кал/(г․°С)=4,186 кджl (kг (К); 1 ом^-1․см^-1=100 сим/м; 1 дин/см=10^-3 н/м; 1 кал/(см (сек․°С)=418,68 вт/(м (К); 1 пз=10^-1 н (сек/м².

Табл. 2. - Количество, распространение и время жизни льда 1

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

| Вид льда | Масса | Площадь | Средняя | Скорость | Среднее |

| | | распространения | концен | прироста | время |

| |------------------------------------------------------------------| трация, г/см² | массы, | жизни, год |

| | г | \% | млн. км² | \% | | г/год | |

|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Ледники | 2,4·10²² | 98,95 | 16,1 | 10,9 | 1,48·10⁵ | 2,5·10¹⁸ | 9580 |

| | | | | суши | | | |

|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Подземный лёд | 2·10²⁰ | 0,83 | 21 | 14,1 | 9,52·10³ | 6·10¹⁸ | 30-75 |

| | | | | суши | | | |

|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Морской лёд | 3,5·10¹⁹ | 0,14 | 26 | 7,2 | 1,34·10² | 3,3·10¹⁹ | 1,05 |

| | | | | океана | | | |

|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Снежный покров | 1,0·10¹⁹ | 0,04 | 72,4 | 14,2 | 14,5 | 2·10¹⁹ | 0.3-0,5 |

| | | | | Земли | | | |

|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Айсберги | 7,6·10¹⁸ | 0,03 | 63,5 | 18,7 | 14,3 | 1,9·10¹⁸ | 4,07 |

| | | | | океана | | | |

|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Атмосферный лёд | 1,7·10¹⁸ | 0,01 | 510,1 | 100 | 3,3·10^-1 | 3,9·10²⁰ | 4·10^-3 |

| | | | | Земли | | | |

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

В связи с широким распространением воды и Л. на земной поверхности резкое отличие части свойств Л. от свойств др. веществ играет важную роль в природных процессах. Вследствие меньшей, чем у воды, плотности Л. образует на поверхности воды плавучий покров, предохраняющий реки и водоёмы от промерзания до дна. Зависимость между установившейся скоростью течения и напряжением у поликристаллического Л. гиперболическая; при приближённом описании её степенным уравнением показатель степени увеличивается по мере роста напряжения; кроме того, скорость течения прямо пропорциональна энергии активации и обратно пропорциональна абсолютной температуре, так что с понижением температуры Л. приближается к абсолютно твёрдому телу. В среднем при близкой к таянию температуре текучесть Л. в 10⁶ раз выше, чем у горных пород. Благодаря текучести Л. не накопляется беспредельно, а стекает с тех частей земной поверхности, где его выпадает больше, чем стаивает (см. Ледники). Вследствие очень высокой отражательной способности Л. (0,45) и особенно снега (до 0,95) покрытая ими площадь - в среднем за год около 72 млн. км² в высоких и средних широтах обоих полушарий - получает солнечного тепла на 65\% меньше нормы и является мощным источником охлаждения земной поверхности, чем в значительной мере обусловлена современная широтная климатическая зональность. Летом в полярных областях солнечная радиация больше, чем в экваториальном поясе, тем не менее температура остаётся низкой, т. к. значительная часть поглощаемого тепла затрачивается на таяние Л., имеющего очень высокую теплоту таяния.

Л. II, III и V длительное время сохраняются при атмосферном давлении, если температура не превышает -170°С. При нагревании приблизительно до -150°С они превращаются в кубический Л. (Л. Ic), не показанный на диаграмме, т. к. неизвестно, является ли он стабильной фазой. Др. способ получения Л. Ic - конденсация водяных паров на охлажденную до -120°С подложку. При конденсации паров на более холодной подложке образуется аморфный Л. Обе эти формы Л. могут самопроизвольно переходить в гексагональный Л. I, причём тем скорее, чем выше температура.

Л. IV является метастабильной фазой в зоне устойчивости Л. V. Л. IV легче образуется, а возможно и стабилен, если давлению подвергается тяжёлая вода. Кривая плавления льда VII исследована до давления 20 Гн/м² (200 тыс. кгс/см²). При этом давлении Л. VII плавится при температуре 400°С. Л. VIII является низкотемпературной упорядоченной формой Л. VII. Л. IX - метастабильная фаза, возникающая при переохлаждении Л. III и по существу представляющая собой низкотемпературную его форму. Вообще явления переохлаждения и метастабильные равновесия очень характерны для фаз, образуемых водой. Некоторые из линий метастабильных равновесий обозначены на диаграмме пунктиром.

Полиморфизм Л. был обнаружен Г. Тамманом (1900) и подробно изучен П. Бриджменом (начиная с 1912). С 60-х гг. фазовая диаграмма воды, полученная Бриджменом, несколько раз дополнялась и уточнялась. В табл. 3 и 4 приведены некоторые данные о структурах модификаций Л. и некоторые их свойства.

Кристаллы всех модификаций Л. построены из молекул воды H₂O, соединённых водородными связями в трёхмерный каркас (рис. 2). Каждая молекула участвует в 4 таких связях, направленных к вершинам тетраэдра. В структурах Л. I, Ic, VII и VIII этот тетраэдр правильный, т. е. угол между связями составляет 109°28'. Большая плотность Л. VII и VIII объясняется тем, что их структуры содержат по 2 трёхмерные сетки водородных связей (каждая из которых идентична структуре Л. Ic), вставленные одна в другую. В структурах Л. II, III, V и VI тетраэдры заметно искажены. В структурах Л. VI, VII и VIII можно выделить 2 взаимоперекрещивающиеся системы водородных связей. Данные о положениях протонов в структурах Л. менее определенны, чем атомов кислорода. Можно утверждать, что конфигурация молекулы воды, характерная для пара, сохраняется и в твёрдом состоянии (по-видимому, несколько удлиняются расстояния О - Н вследствие образования водородных связей), а протоны тяготеют к линиям, соединяющим центры атомов кислорода. Т. о. возможны 6 более или менее эквивалентных ориентаций молекул воды относительно их соседей. Часть из них исключается, поскольку нахождение одновременно 2 протонов на одной водородной связи маловероятно, но остаётся достаточная неопределённость в ориентации молекул воды. Она осуществляется в большинстве модификаций Л. - I, III, V, VI и VII (и по-видимому в Ic), так что, по выражению Дж. Бернала, Л. кристалличен в отношении атомов кислорода и стеклообразен в отношении атомов водорода. Во Л. II, VIII и IX молекулы воды ориентационно упорядочены.

Табл. 3. - Некоторые данные о структурах модификаций льда

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

| Модифи | Сингония | Фёдоровская | Длины | Углы О-О-О в |

| кация | | группа | водородных | тетраэдрах |

| | | | связей, Å | |

|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| I | Гексагональная | P6₃/mmc | 2,76 | 109,5 |

| Ic | Кубическая | F43m | 2,76 | 109,5 |

| II | Тригональная | R3 | 2,75-2,84 | 80-128 |

| III | Тетрагональная | P4₁2₁2 | 2,76-2,8 | 87-141 |

| V | Моноклинная | A2/a | 2,76-2,87 | 84-135 |

| VI | Тетрагональная | P4₂/nmc | 2,79-2,82 | 76-128 |

| VII | Кубическая | Im3m | 2,86 | 109,5 |

| VIII | Кубическая | Im3m | 2,86 | 109,5 |

| IX | Тетрагональная | P4₁2₁2 | 2,76-2,8 | 87-141 |

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Примечание. 1 A=10^-10 м.

Табл. 4. - Плотность и статическая диэлектрическая проницаемость различных льдов

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

| Модификация | Темп-ра, | Давление, | Плотность, г/см | Диэлектрическая |

| | °С | Мн/м² | ² | проницаемость |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| I | 0 | 0,1 | 0,92 | 94 |

| Ic | -130 | 0,1 | 0,93 | - |

| II | -35 | 210 | 1,18 | 3,7 |

| III | -22 | 200 | 1,15 | 117 |

| V | -5 | 530 | 1,26 | 144 |

| VI | 15 | 800 | 1,34 | 193 |

| VII | 25 | 2500 | 1,65 | Лёд150 |

| VIII | -50 | 2500 | 1,66 | Лёд3 |

| IX | -110 | 230 | 1,16 | Лёд4 |

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Л. в атмосфере, в воде, на земной и водной поверхности и в земной коре оказывает большое влияние на условия обитания и жизнедеятельности растений и животных, на разные виды хозяйственной деятельности человека. Он может вызывать ряд стихийных явлений с вредными и разрушительными последствиями (обледенение летательных аппаратов, судов, сооружений, дорожного полотна и почвы, градобития, метели и снежные заносы, речные заторы и зажоры с наводнениями, ледяные обвалы, разрыв корней растений при образовании слоев Л. в почве и др.). Прогнозирование, обнаружение, предотвращение вредных явлений, борьба с ними и использование Л. в различных целях (снегозадержание, устройство ледяных переправ, изотермических складов, облицовка хранилищ, льдозакладка шахт и т.п.) представляют предмет ряда разделов гидрометеорологических и инженерно-технических знаний (ледотехника, снеготехника, инженерное мерзлотоведение и др.), деятельности специальных служб (ледовая разведка, ледокольный транспорт, снегоуборочная техника, искусственное сбрасывание лавин и т.д.). Для некоторых видов спорта используются катки с искусственным охлаждением, позволяющие проводить соревнования на Л. в тёплое время года и в закрытом помещении. Природный Л. используется для хранения и охлаждения пищевых продуктов, биологических и медицинских препаратов, для чего он специально производится и заготавливается (см. Ледник, Льдопроизводство).

Лит.: Шумский П. А., Основы структурного ледоведения, М., 1955; Паундер Э. Р., Физика льда, пер. с англ., М., 1967; Eisenberg D., Kauzmann W., The structure and properties of water, Oxf., 1969; Fletcher N. H., The chemical physics of ice, Camb., 1970.

Г. Г. Маленков.

Рис. 1. Фазовая диаграмма воды.

Рис. 2. Схема структуры льда I (показаны атомы кислорода и направления водородных связей) в двух проекциях.

муж. ледок ·умалит. льдища ·увел. мерзлая вода; застывшая и отверделая от стужи жидкость. Есть и медок, да засечен в ледок, в леднике. Вон какой льдища по реке прет! Льдишка идет, шуга, сало. Вода с ледком в зиму не вдиво. У него серед зимы льду взаймы не выпросишь. У скупого и в Крещенье льду не выпросишь. На языке медок, а на сердце ледок. Я на лед послов пошлю, а на мед сам пойду! Молодой дружек, что вешний ледок. Надейся на него, как на вешний лед. Под кем лед трещать, а под нами ломится! На льду не строятся. Как на льду обломился. В старом теле, что во льду. Засечено в ледку, да в чужом погребку. Покупай с ледком, а продавай с огоньком, не спеши купить, а спеши продать. Мы с тобой, как рыба с водой: я на лед, а ты под лед. Схватилась мачеха о пасынке, когда лед прошел. Где одна вода лед положить, там другая вода его снесет. Если лед на реке становится грудами, то хлеба будут груды; а гладко, так и хлеба будет гладко. Лед весенний тонет, на тяжелый, бесхлебный год. Лед на Волге не становится в светлую ночь, в полнолуние. Коли на Никиту лед не прошел (на Оке), то лов рыбы будет плохой, 3 апреля. Ледный, ледовой, льдовый, ко льду относящийся. Ледовая вода, добытая изо льду. Первая роса (весной) ледовая, вторая медовая. Ледяной, ледяный или льдяной, изо льда состоящий. Ледяная глыба, чка, кра, икра или кабан. Ледяные зубья, ·*архан. ропаки, малые торосья, плавучие льды. Ледяная градировка рассола, сгущение вымораживаньем. Ледяная вода, со льдом, или холодная как лед. Ледяная накипь, наслуд, наслуз, наслоенный лед вкруг родников. Ледистый, льдистый, ледовитый или ледовистый, обильный льдом, или всегда покрытый льдами. Ледовитою полосою может назваться все пространство от полюса, где почва никогда не оттаивает насквозь, а ледяной пласт лежит на известной глубине. Ледовистые горы, где вечные льды. Ледовитка жен. растение Chiococca. Ледянка жен. катушка, доска, лукошко, ветхое решето, корытце, облитое сысподу водою, и замороженное, или обтесанная льдинка, для катанья с гор.

| Пшеница белотурка, чернотурка, кубанка или арнаутка.

| Мятная сахарная лепешка, которая холодить во рту.

| Растен. Mesembrianthemum rystellinum. Ледина, льдина жен. льдинка, льдиночка; льдинища, отдельная глыба, пласт, осколыш льду: - плавучая, чка, икра; вырубленая льдина, кабан (ледина, низменость, см. ляд
). Перевозчики рядятся от радуницы до льдины, до льду, до ледоплава, до зимы. Льдинный, лединный, ко льдине относящийся. Ледовина жен. льдина, ледяная глыба; место, покрытое ледяной корой. По ледовине ехать скользко. Ледовица ·*пск., ·*твер. леденица жен., ·*влад. гололедица, ледяная кора. Леденица ходить не дает. Леденица, -ничка жен. ледень, ледянка, вырубленный изо льду каток, салазки. Леденец муж. топленый сахар, в гранках или в слитках. Леденчики имбирные. Леденцовый, из леденца сделанный, к нему относящийся. Леденчатый, из леденца сделанный. Леденки жен., мн., ·*южн. небольшия, душистые, сладкие груши. Ледень муж., ·*сиб. лед, мерзлая вещь. Студень ровно ледень.

| ·*твер. ледяная катушка, ледянка.

| Чудское озеро подсачек, для очистки прорубей от шуга. Леденистый, со льдом, полный льду, полумерзлый, леденелый. Ледешник муж. птица зимородок, Alcedo ispida. Ледешек. муж., ·*вят. галька, кругляшок, окатыш. Ледник и ледник муж. ледовня жен., ·*смол. погреб со льдом, яма со срубом и напогробницею, набитая льдом, или снегом.

| Глечер, ледовистые горы; ледняк, ледяная толща в горных высотах. Ледниковый, ледничный, к леднику относящийся. Ледница, ледничка жен. или ледничек муж. сосуд для держанья льду, для охлаждения вина во льду и пр. Ледничный, к леднице относящийся. Ледуночка ·*зап. растение Primula veris, первинка. Ледовщик муж. торговец льдом, подрядчик, набивающий ледники, или ледокол муж. работник на ледокольне, ледоломне, месте на реке, где добывают лед. Ледокольный, к колке льда относящийся

| Ледокол или ледорез муж. бык, боковой устой на текучей воде, с острым откосом, для защиты моста и плотины от напора льда. Ледорезня, ледопильня, устройство на судах полярного плаванья, для очистки прохода. Леденье ср. лед на реках, зимний покров вод. Введенье ломает леденье. Леденить что, замораживать, обращать в лед. Леденеть, промерзать насквозь, обращаться в лед, покрываться льдом и снегом, цепенеть. Руки заледенели. Он весь изледенел. Вода наледенела, намерзла. Бочка обледенела. Зима обледенила землю. Ледененье ср. ·сост. по гл. Леднеть, почти то же, что леденеть: обмерзать, покрываться льдом. Ледовидный, льдообразный, ледоватый, на лед похожий. Растен. ледянка названо так по ледовитой оболочке листьев его. Ледничать ·*ряз. беседовать и прохлажаться в жаркое время на леднике. Ледначанье ср. действие по гл. Ледоломь муж. ледоход, ледопол муж. -полье ср., ·*твер. пора вешнего взлома льду на реках. Родиона ледолома (Иродиона), 8 апреля. Устав соху: пашня под овес. Встреча солнца с месяцем: добрая-ясный день и хорошее лето; худая - ненастье и плохое лето. Ледоплав, пора вешнего взлома и осеннего наноса льду, время покрытия рек проносным льдом. Ледостав, ледостай муж., ·*вологод. рекостав, пора замерзанья рек.

замерзшая и затвердевшая вода.

ЛЁД, льда (льду), о льде, на льду, ·муж.

1. Замерзшая, перешедшая от низкой температуры в твердое состояние вода. Ломкий лед. Толстый слой льда. Лед сковал реку. Руки холодные, как лед. "Взломав свой синий лед, Нева к морям его несет." Пушкин. Лед идет. Лед почвенный, фирновый, глетчерный (геол.).

2. перен. Символ холодности, бесчувственности. "Вы, сударь, камень, сударь, лед." Грибоедов. "На языке мед, а в сердце лед." (посл.).

3. только мн. Скопление льда, льдин (геогр.). Вечные льды.

• Лед разбит (·книж., перевод ·франц. поговорки la glace est rompue) - сделан первый шаг, положено начало. "Но как бы то ни было, а лед был разбит, и о князе можно было говорить вслух." Достоевский.

реликтовый подземный лёд, сохранившийся от прошлой эпохи. В начале 19 в. залежи Л. и. считали погребёнными остатками плейстоценовых ледников и снежников. Основанием для этого были находки среди Л. и. в Сибири и на Аляске трупов мамонтов и др. вымерших животных. В 50-х гг. 20 в. было установлено, что Л. и. может представлять собой аналог любого из современных генетических типов подземного льда; большая часть Л. и. образовалась путём замерзания воды в ежегодно возникавших морозобойных трещинах, пронизывавших аллювиальные суглинки, в процессе накопления и промерзания последних (т. н. повторножильный лёд).

Лит.: Шумский П. А., Очерк истории исследования подземных льдов. Якутск. 1959.

в море, движение льда, вызываемое ветрами и течениями. Многочисленные наблюдения за Д. л. в Северном Ледовитом океане показали, что его скорость зависит от скорости ветра, а для длительных периодов - также от скорости сравнительно медленных, но более устойчивых поверхностных течений. Вследствие действия отклоняющей силы вращения Земли наблюдается отклонение направления Д. л. от направления ветра в арктических широтах вправо, в антарктических - влево. В среднем это отклонение близко к 30°, уменьшаясь при увеличении скорости ветра и увеличиваясь при его ослаблении. Ветровой коэффициент (отношение скорости Д. л. к скорости ветра) близок к 0,02. Лёд, дрейфующий под воздействием ветра, увлекает с собой благодаря трению ближайшие слои воды. Изменения скорости и направления ветра могут резко (в течение нескольких часов) изменить установившуюся ранее картину Д. л. На направление Д. л. оказывают большое влияние близость береговой линии материка, наличие островов, отмелей, характер рельефа дна.

Лит.: Зубов Н. Н., Динамическая океанология, М.-Л., 1947; Шулейкин В. В., Теория дрейфа ледяных полей в ее современном состоянии, в кн.: Памяти Ю. М. Шокальского, ч. 2, М.-Л., 1950; Гордиенко П. А., Дрейф льдов в центральной части Северного Ледовитого океана, в сб.: Проблемы Севера, в. 1, М., 1958.

П. А. Гордиенко.