چرا یخ بر روی آب شناور میماند؟
حتماً متوجّه شدهاید كه یخ همیشه روی آب شناور است. توده یخ هر چقدر هم كه بزرگ باشد، باز هم در آب غرق نمیشود. حتّی كوه های بزرگ یخ نیز بر روی آب دریاها و اقیانوس ها شناور میماند. آیا میدانید چرا یخ در آب غرق نمیشود؟
«قانون اجسام شناور» توسط «ارشمیدس» دانشمند یونانی، كشف شد.
طبق این قانون، وقتی جسمی داخل آب قرار میگیرد، دو نیرو بر آن اثر میكند. این دو نیرو عبارتاند از وزن جسم كه جهتی رو به پایین دارد و نیرویی كه از طرف آب و رو به بالا اعمال میشود. اگر وزن جسم برابر یا كمتر از نیرویی باشد كه از سوی آب به طرف بالا وارد میشود، جسم روی آب شناور میماند. به عبارت دیگر اگر وزن جسم برابر یا كمتر از وزن آب هم حجمش باشد، جسم روی آب شناور میشود. یک تكّه چوب، روی آب شناور میماند؛ چرا كه وزن آن تقریباً نصف وزن آب هم حجمش است. بنابراین نیمی از چوب زیر آب و نیم دیگرش بر روی آب قرار میگیرد. چوب پنبه نیز وضعی مشابه دارد. وزن چوبپنبه نزدیک به 1/5 وزن آبی است كه جایش را میگیرد؛ بنابراین حدود 1/5 چوبپنبه به زیر آب میرود و بقیه آن بر روی آب شناور میماند. به این ترتیب علّت شناور شدن یخ روی آب را نیز میتوان با استفاده از این قانون توضیح داد.
به طور كلی وقتی مایعی به شكل جامد در میآید، منقبض میشود و مولكول هایش به هم نزدیكتر میشوند. به همین دلیل حجم مادّه، كم میشود و چگالی آن افزایش مییابد. بنابراین موادّ در حالت جامد سنگینتر از زمانیاند كه به شكل مایع در آمدهاند.
ولی آب مایعی است كه خاصیّتی غیرعادی دارد. آب پس از انجماد به جای منقبض شدن، منبسط میشود؛ در نتیجه حجمش افزایش مییابد. تراكم یخ 9/10 آب است؛ به عبارت دیگر از نه لیتر آب ده لیتر یخ به دست میآید. به همین جهت وزن یخ، كمتر از آب هم حجمش است. به این ترتیب وقتی یخ درون آب قرار میگیرد، تنها 9/10 آن در آب فرو میرود و 1/10دیگرش روی آن شناور میماند.
در مناطق سردسیر انجماد آب درون لولهها موجب ترک خوردن آن ها میشود. حجم آب به محض یخ زدن، افزایش مییابد. این افزایش حجم، نیروی زیادی بر جداره لوله وارد میكند و باعث ترک خوردن آن میشود. در كشور فنلاند از این خاصیّت برای شكستن صخرهها استفاده میشود. بدین منظور، آب را وارد منافذ خالی بین صخرهها میكنند. آب پس از یخ زدن منبسط میشود و فشار حاصل از انبساط آن، صخرهها را میشكند.
چگونه کوه یخ درست می شود؟
ممکن است « کوه های یخ » یا « توده یخ های شناور » برای ما چیز جالبی به نظر آیند ، ولی همین ها چون در مسیر کشتی های اقیانوس پیما قرار بگیرند، خطر بسیار بزرگی را متوجه آن ها می سازند.
کوه یخ تکه ای جدا شده از یخچال است . وقتی ( که خود شبیه به رودخانه ای از یخ است ) از دره ها به سوی دریا سرازیر می شود ، ناگهان تکه ای از آن جدا شده و شناکنان در دریا به راه می افتد.
برخی از یخچال ها هرگز به دریا نمی رسند. بلکه در دره های گود و پر شیبی به نام « آبدره » جای می گیرند. آنگاه کوه یخ از این آبدره ( که چون خلیج تنگ و باریکی است ) به سوی اقیانوس رهسپار می شود.
کوه های یخ یا یخ های شناور از لحاظ اندازه بسیار متفاوتند . توده های کوچکی به عرض 6 تا 9 متر را دریانوردان معمولا به نام گردونه می خوانند. البته توده های یخ که صد ها متر بزرگی دارند، نیز بسیارند. گاهی هم توده های غول پیکری به عرض 800 متر یافت می شوند.
یخی که در یک توده یخ شناور وجود دارد ، 0.89 آب دریا سنگینی دارد. از این رو فقط 0.12 آن از سطح آب بالاتر قرار می گیرد و بقیه اش زیر آب مانده و به چشم ما نمی آید.
بنابراین توده یخی که 48 متر آن بیرون آب است ، پیکری به عمق 400 متر نیز در زیر آب دارد.
یخ های شناور به قدری بزرگند که اندازه ی بزرگی آن ها تقریبا باور نکردنی است. آیا می دانید که وزن برخی از آن ها به 200 میلیون تن می رسد ؟!
چون بیشتر حجم یخ های شناور در زیر آب قرار دارد، از این رو وزش بادها در آن ها بی تاثیر است. در عوض، جریان آب اقیانوس است که آن ها را در روی آب، شناور می سازد.
بالاخره بیشتر یخ های شناور به نواحی گرمتر که در زیر آب های دریاست، رسیده در آنجا ذوب می شوند. تعداد بسیار کمی از آن ها حتی پس از برخورد با گلف استریم، در شرق نیوفانلند، همچنان باقی می مانند که آفتی بزرگ برای کشتی ها هستند.
از این رو پاسداران سواحل امریکا گروه گشتی خود را به جست جوی آن ها می گمارند تا به کشتی ها اطلاعات لازم را در این زمینه بدهند.
مرکز یادگیری تبیان - تهیه و تنظیم: فاطمه گودرزی
