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Perchè i laghi ghiacciano solo in superficie?

Lago ghiacciato (Photo courtesy 3bmeteo.com)
Lago ghiacciato (Photo courtesy 3bmeteo.com)

Negli specchi d’acqua il ghiaccio si forma solo in superficie – Questo fatto, all’apparenza banale, non lo è affatto dal punto di vista fisico e costituisce una vera e propria salvezza. Pensate infatti cosa succederebbe se nei laghi e negli specchi d’acqua in generale il ghiaccio iniziasse a formarsi dal fondale, come accadrebbe in un qualsiasi altro liquido: il ghiaccio avanzerebbe dal fondale verso la superficie, rendendo l’acqua inutilizzabile per le specie viventi a terra, oltre ad uccidere quelle presenti nell’acqua stessa. Invece il ghiaccio si forma solo in superificie, fungendo da potente isolante tra l’ambiente esterno, gelido, e l’acqua sottostante la crosta di ghiaccio, che rimane allo stato liquido e quindi utilizzabile dalle specie viventi (uomo incluso).

Come è possibile ciò? – A differenza di tutti gli altri liquidi, l’acqua si comporta in modo del tutto peculiare ad una temperatura compresa tra 0°C e 4°C. Intorno allo 0°C le molecole d’acqua costituiscono un reticolo cristallino e sono più distanti tra loro, rendendo il ghiaccio più leggero e voluminoso. Quando la temperatura aumenta ma rimane entro i 4°C, il reticolo si rompe ma non del tutto, mantenendo ancora una certa distanza tra le molecole; quindi l’acqua in questa circostanza rimane ancora più leggera rispetto a temperature superiori.

Arrivati a 4°C il reticolo si rompe del tutto e le molecole si trovano improvvisamente tutte attaccate tra loro muovendosi a caso, in questo momento la densità è massima; dai 4°C in su le molecole si agitano e aumentano nuovamente la loro distanza reciproca, come negli altri liquidi, diminuendo di densità. Pertanto quando un lago congela, la superficie si raffredda per prima e raggiunge i 4°C, diventando più densa e pesante e quindi inabissandosi. Al suo posto arriva un altro strato d’acqua, più calda, ma che subisce la medesima sorte. Il processo prosegue fino a quando l’intero lago raggiunge una temperatura intorno ai 4°C e quindi lo stadio di massima densità.

A questo punto l’aria gelata raffredda ulteriormente la superificie che inizia a congelare, ma sotto l’acqua rimane a 4°C e quindi allo stato liquido, mentre sopra si forma una sorta di tappo di ghiaccio, isolante.

 

Links: Edoardo Ferrara, www.3bmeteo.com

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2 Commenti

  1. Penso sia da considerare anche l’effetto riscaldante dalla terra, lo stesso che, in sua mancanza, rende i ponti delle strade piu’ esposti al rischio di ghiaccio in superficie stradale. AT

  2. In realtà non è necessario considerare l’effetto riscaldante della terra, ma è sufficiente la peculiarità che ha l’acqua sull’andamento della densità in funzione della temperatura: il fenomeno si evidenzia infatti anche in un bicchiere dentro al congelatore

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