Почему при таянии айсбергов повышается уровень воды, а при таянии льда в стакане с жидкостью — нет?

Наверняка каждый человек неоднократно слышал о глобальном потеплении, повышении уровня воды в мировом океане и других серьезных экологических проблемах. Как известно, это происходит из-за таяния айсбергов. Однако возникает закономерный вопрос: если ледники являются причиной данной проблемы, то почему аналогичный эффект не наблюдается в меньших масштабах? Ведь если растопить в стакане лед, объем воды при этом останется прежним.

Почему повышается уровень моря?

За этим явлением ученые со всего мира тщательно следят с середины 19-го века. Например, за 20-й век уровень воды поднялся на 17 см, а это весьма значительный показатель. С каждым годом он увеличивается примерно на 3 мм. Основная причина – глобальное потепление. Есть и другие факторы, но они менее значимые. Стабильное повышение средней температуры приводит к термическому расширению воды и всемирному таянию льдов. В первом случае уже имеющаяся вода увеличивается в объеме. Во втором – океан пополняется новой водой из ледников.

Айсберг

Повышение уровня моря несет в себе массу негативных последствий. Первым делом пострадают островные государства – их просто затопит. Если богатые страны могут позволить себе организацию защиты береговой линии, то бедные государства – нет. Причем защита обойдется гораздо дешевле, чем борьба с последствиями уже случившейся катастрофы.

Интересный факт: айсберги встречаются всевозможных размеров и форм. В прошлом они были частью огромного ледника, плавучего или частично соприкасающегося с дном. Над водой виднеется лишь 10% от всего объема айсберга. В настоящее время обсуждается вопрос их транспортировки в районы, страдающие от засухи, поскольку айсберг является крупным запасом пресной воды.

Стоит отметить, что айсберги дрейфуют достаточно активно. Для ледяных глыб не проблема преодолеть расстояние в несколько тысяч километров. Например, айсберг из Антарктиды доплыл до Рио-де-Жанейро, проделав путь в 5000 км. А арктические айсберги нередко доплывают до Бермудских островов, проплыв 4000 км. Также впечатляют габариты льдин. Один из крупнейших айсбергов в мире – B15, площадью 11000 км² и весом – больше 3 миллионов тонн.

Но основной вопрос остается открытым: почему в данном случае уровень воды растет, а в стакане со льдом – нет? Чтобы разобраться в этом явлении, необходимо обратиться к закону Архимеда.

Закон Архимеда о статике жидкости

Данный закон был изобретен древнегреческим математиком и физиком Архимедом еще в III веке до н.э. Его суть заключается в следующем: если определенное тело погрузить в жидкость, то на него будет оказывать влияние подъемная сила, которая соответствует весу объема жидкости, вытесненной данным телом.

Айсберг – и есть то самое тело. Дело в том, что когда происходит таяние ледников, огромные глыбы льда с материковой части спускаются в воду. Таким образом, действует закон Архимеда – айсберг погружается в воду и вытесняет ее. Как раз за счет этого происходит повышение уровня воды, а не просто в результате таяния. Этот эффект не работает со льдом и стаканом, поскольку лед не добавляется, а остается в прежнем количестве. Если таким образом растопить имеющиеся льдинки, а потом в стакан с водой добавить новые кубики, то уровень воды повысится по аналогии с айсбергом.

Интересный факт: приблизительно 100 тысяч айсбергов располагается в водах вблизи Антарктиды. Количество пресной воды, которое они содержат, превосходит все озера и реки.

В честь первооткрывателя подъемная сила еще носит название архимедовой. Она напрямую зависит от гравитации, поэтому при отсутствии силы тяжести закон перестает действовать. Подъемную силу можно даже рассчитать. Для этого существует специальная формула. Нужно перемножить три показателя: плотность жидкости, ускорение свободного падения и объем той части тела, которая находится внутри жидкости.

На самом деле уровень воды повышается из-за того, что огромные куски льда откалываются от ледника и погружаются в воду – процесс таяния не основная причина. При этом действует закон Архимеда. Когда лед погружается в воду, на него действует подъемная сила, которая соответствует весу объема вытесненной им воды. В стакане количество льда ограничено, поэтому уровень воды не меняется. Но если добавить в воду новые кубики льда, то закон Архимеда начнет действовать.

источник