Обычно мы не задумываемся о льде – мы вспоминаем о нем, когда его не остаётся в холодильнике и нам приходится пить тёплую Кока-Колу. Процесс искусственного охлаждения известен человеку уже более сотни лет, и можно с уверенностью сказать, что мы воспринимаем лёд как должное, точно также как мы будем воспринимать еду, когда создадим репликаторов. Однако холодная, твёрдая и скользкая правда состоит в том, что лёд заслуживает более пристального внимания, он представляет собой не только то, что вы кладёте в свой напиток. Нам предстоит ещё многое узнать о прошлом, настоящем и будущем путём изучения холодных вещей, так что наливайте себе чего-нибудь вкусненького или берите освежающее мороженое и приготовьтесь к заморозке мозга.
10. Заготовка льда 
До появления холодильников на основе фреона в начале 1900-х годов, лёд был единственным способом охлаждения вещей (тем самым не давая пище испортиться). Несмотря на то, что в период с середины до конца 19-го века уже существовали льдогенераторы, они, в основном, использовались в коммерческих целях, например для упаковки говядины. Кроме того, в них использовались опасные химикаты, такие как аммиак и эфир. Но лёд был всё равно необходим в домах, и коммерческая заготовка льда была процветающим бизнесом на рубеже веков. Процесс заготовки льда был настолько трудоёмким, насколько это можно себе представить – у людей не было современного оборудования – они использовали гигантские пешни для льда и пилы, а лошади везли огромные горы льда. Заготовка льда считалась сложной работой, десятки мужчин месяцами трудились на рубке льда. Затем лёд либо на лошадях, либо по реке отвозили в льдохранилище. В то время американский ландшафт пестрел тысячами льдохранилищ, от маленьких частых до огромных, коммерческих. Льдохранилища были оснащены двумя стенами, плотно изолированы, заполнены опилками или другими изолирующими материалами, которые могли сохранить огромное количество льда в течение летних месяцев. Одно из самых крупных льдохранилищ, расположенное на берегу озера Бантам (Bantam Lake), штат Коннектикут, в длину занимало два футбольных поля, содержало 14 отсеков и вмещало более 50 802 тонн льда. Большая часть этого льда ежедневно отправлялась в крупные города, включая до двадцати вагонов, полностью забитых льдом, которые ехали в Нью-Йорк. Но ему, конечно же, ещё предстояло попасть в дома людей, поэтому до того как у нас появились холодильники, существовали...
9. Комнатные ледники и доставка льда на дом
Как можно себе представить, регион Новой Англии (New England) был центром по заготовке льда. Ежегодно там не было недостатка во льду, который можно было заготовить, а опилки от множества лесопильных заводов, использовались для изоляции. Фредерик Тюдор (Frederick Tudor), отец торговли льдом из Новой Англии, к середине 19-го века запустил доставку льда по всему миру. Он был предприимчивым джентльменом, поэтому он смог снизить транспортные расходы, отправляя вместе с ценным льдом фрукты и другие скоропортящиеся продукты. На рубеже веков, комнатные ледники были так же распространены в американских домах, бакалейных лавках и ресторанах, как электрические холодильники сегодня. Как вы можете видеть на иллюстрации, принцип был по большей части такой же, как в современных холодильниках: лёд хранился в верхнем отсеке, воздух охлаждался и выталкивался в нижние отсеки, туда, где хранилось продовольствие; теплый воздух поднимался, и опять охлаждался при помощи льда, и так далее. Талая вода собиралась в поддон, находившийся под комнатным ледником, и каждое утро дружелюбный местный ледовоз привозил к вашему дому новую порцию льда. В зависимости от региона, лёд можно было купить всего за четыре цента за 450 грамм. Старомодные комнатные ледники обычно были красиво вырезаны из дерева. Из-за того, что они не обязательно должны были стоять на кухне, их внешний вид больше соответствовал интерьеру гостиных комнат.
8. Плотность 
Если вы когда-нибудь пробовали ударить кулаком по поверхности озера, а потом по блоку льда, то у вас, скорее всего, не все дома. Вы также, наверное, считаете, что лёд намного более плотный, чем вода. Никто не спорит, что лёд твёрже, чем вода, в этой разнице обычно и заключается недопонимание научных свойств плотности. Одно из любопытных качеств льда заключается в том, что по мере того как он замораживается, он расширяется (именно поэтому, если ваши полные воды трубы замёрзнут зимой, они лопнут). Проще говоря – по мере того как вода замерзает, она сохраняет ту же массу, но забирает больше места, примерно на 9 процентов. Это означает, что лёд, на самом-то деле, гораздо менее плотный, чем вода. Его молекулы находятся дальше друг от друга, чем у воды, которая достигает максимальной плотности при температуре в 4,44 градуса Цельсия (чуть выше температуры замораживания). Именно по этой причине лёд плавает на воде – и этот процесс, на самом деле является довольно важным механизмом для жизни на Земле. Именно благодаря этому свойству, в дорогах образуются выбоины в холодное время года, а банка со сладкой водой лопается, если её заморозить.
7. Разные виды льда
Хотя большинство из нас, вероятно, считает, что существует больше чем один тип льда, на самом деле науке известны шестнадцать его типов. Их различные свойства проявляются при различных атмосферных давлениях и температурах. Например, лёд № IV является тем видом, который вы можете найти у себя в морозильной камере. Среди видов льда, которые наука смогла удачно пометить от I до XV, основные различия заключаются в структуре кристаллов, а некоторые странные свойства проявляются при определённых условиях. Например, Ice XI является ферроэлектрическим - он обладает электрической поляризацией, которой можно манипулировать и которую можно обращать вспять. В Ice V более сложная кристаллическая структура. А Ice III на самом деле плотнее, чем вода, и утонет, если вы положите несколько кубиков в ваш стакан. Самым странным является один тип льда, который не был классифицирован при помощи числа - он называется аморфным льдом. В нём нет кристаллической структуры, и именно этот тип льда чаще всего встречается в космосе. Существуют три различных типа этого аморфного льда (в зависимости от плотности), который по сути больше всего похож на твёрдую форму воды - и он на самом деле классифицируется как минерал.
6. Лёд скользкий при низких температурах
Так почему же лёд является скользким? Конечно, он состоит из воды, но как же насчёт льда, который замерзает при невероятно низких температурах? Вполне логично предположить, что если температура на улице опускается ниже нуля, то лёд должен замёрзнуть настолько, чтобы быть твёрдой поверхностью, на которой нет жидкой воды, и что эта поверхность не должны быть настолько скользкой, что мы падаем и чуть ли не ломаем себе копчик по пути на работу. Но, как мы знаем, дело обстоит совсем не так. До того как это явление было тщательно изучено и понято, наука пользовалась обоснованным предположением, которое звучало весьма логично, и даже широко преподавалось и печаталось в учебниках. По сути, оно состояло в том, что трение (вызванное вашей ногой) вызывало минимальное повышение температуры на поверхности льда, в результате чего на поверхности льда образовывалась микроплёнка воды, из-за которой вы и поскальзывались. Звучит правдоподобно, однако, на самом деле, это не совсем так. Настоящая причина того, что лёд скользкий, опять-таки состоит в разнице в плотности между льдом и водой. За последние десятилетие, учёные определили (стоит отметить, что это всё ещё не абсолютно точное объяснение), что из-за этой разницы в плотности, и по принципу, на описание которого ушло бы шесть длинных и скучных листов текста, молекулы на поверхности льда, которые контактируют с воздухом, не могут, как следует, связываться с массой льда, находящейся под ними. Эти поверхностные молекулы по большей части сохраняют жидкие качества, будучи твёрдым льдом, и круче этого объяснения того, почему лёд скользкий, у нас пока нет.
5. Коммерческое производство
Когда мы думаем о мире без холодильников, легко представить себе, насколько гигантской должно быть была индустрия коммерческого производства льда сто лет назад. Действительно ошеломляет то, насколько обширной эта индустрия остаётся, и по сей день, только теперь, конечно, лёд производится механически, а не добывается из природных источников. Коммерческие льдогенераторы сегодня производят три основных типа льда - хлопья (ледяная стружка), трубчатые блоки (маленькие гранулы, которые всё ещё можно увидеть в некоторых автоматах с кубиками льда) и плитный лёд (обычные кубики). Помимо того, что его упаковывают и продают на коммерческой основе, у него ещё есть множество применений, включая промышленное производство химических веществ, и использование в изготовлении бетона. Хотите - верьте, хотите - нет, но спрос на уже готовый лёд настолько высок, что по состоянию на 2002 год, недавно проведённое исследование показало, что более 400 компаний, производящих лёд, продавали его почти на 600 миллионов долларов ежегодно, в одних только США. И это только за производство и продажу льда, и в исследовании не были учтены более мелкие компании, производящие и продающие лёд в пищевых целях и так далее.
4. Строительный материал
Когда мы думаем о строениях, сделанных изо льда, можно с уверенностью сказать, что помимо иглу, мало что приходит на ум. Тем не менее, в сфере строительства лёд обладает целым рядом практических применений, и даже некоторыми непрактичными, но просто потрясающими. Например, пролив Мак-Мёрдо (McMurdo Sound) в Антарктиде это поразительно суровое место. Танкеры с топливом и суда с продовольствием испытывали невероятные трудности, пытаясь там пришвартоваться. Однако всё изменилось в 1973 году, когда военно-морской флот США разработал остроумное решение проблемы строительства пирса во льду – они построили пирс изо льда. С тех пор процесс подобного строительства был отточен, и было построено ещё пять подобных пирсов, каждый из которых служит по нескольку сезонов до того как ему дают полностью растаять. Были даже попытки, правда безуспешные, построить здания или судна из того, что называется пайкерит, который на 86 процентов состоит изо льда и на 14 процентов из опилок. Опилки укрепляют от природы хрупкий лёд, в результате чего получается очень прочный, хотя и естестественно недолговечный материал. Армия Великобритании раздумывала над строительством военных кораблей из этого материала во время Второй мировой войны (однако, они отказались от этой затеи). И наконец, стоит отметить, что в последнее время появилось такое явление как ледяные отели, как на фотографии выше, которые ежегодно появляются во время холодного времени года в разных местах за северным полярным кругом. В таких отелях лёд обычно используется не только в архитектуре, но и для создания мебели, светильников, и даже стаканов и предметов искусства. Единственной вещью сделанной не изо льда в таких отелях являются спальные мешки полярного класса, что само по себе отлично – ведь они необходимы, чтобы выжить в таком отеле.
3. Ледники
Нельзя сказать, что ледники захватывают людское воображение, даже если один из них и сыграл в успешном фильме о знаменитом океанском лайнере с трагической судьбой. Но подумайте о том, что вода невероятно важна для поддержания человеческой жизни, а ледники состоят из воды и покрывают десятую часть поверхности Земли. На самом деле, три четвёртых запасов пресной воды в мире содержится в ледниках. Подумайте вот о чём, объём пресной воды, содержащийся во всех пресных озёрах вместе взятых, не идёт ни в какое сравнение с объёмом пресной воды, который находится у полюсов Земли в виде ледников, и если бы они все взяли и растаяли, мы все оказались бы на сотни метров под водой. Кроме того, сезонные таяния ледников являются невероятно важным источником пресной воды. Например, в одном лишь штате Вашингтон, благодаря таянию ледников ежегодно получают 1 779 140 000 кубических метров пресной воды. Было обнаружено, что одна гряда ледников в канадской Арктике производит десять процентов общего объёма таяния ледников во всём мире. Эта гряда по размеру сравнима с Нью-Йорком и является главной причиной повышения уровня морей по всему миру.
2. Бурение ледового щита
Гренландский ледяной щит покрывает 80 процентов суши и является вторым по размеру ледяным щитом мира после Антарктического. Под этим щитом, на глубине многих километров лежит лёд, который замёрз более ста тысяч лет назад. В 1955 году учёные начали бурение, собирая образцы ледяного керна. За десятилетия были разработаны многие инструменты и методы для извлечения, которые помогли получить очень хорошо сохранившиеся образцы льда, находящиеся очень глубоко под поверхностью щита. В этих образцах содержится запись о климатических изменениях, происходивших за всю историю. Используя образцы воздуха, содержащиеся во льду, учёные смогли собрать информацию о температурах и уровнях парникового газа из разных веков. Они надеялись узнать, насколько высокими были температуры во время последнего межледникового тёплого периода, который был до нашего, и как с ним справилась планета. Это необходимо было узнать для того, чтобы получить сведения о том, как мы сможем справиться с ним, если температуры продолжат расти. И, возможно, они преуспели. Последнее исследование показало, что в ээмский период или период казанцевского межледниковья, температуры были на восемь градусов выше, а уровни морей были на 4-8 метров выше, чем сейчас… другими словами «был ряд климатических условий, которые вполне могут повториться в будущем».
1. Показатель внеземной жизни
Ну и наконец, как мы упоминали ранее, лёд можно найти по всему космосу. Водород и кислород являются одними из самых обильных элементов во Вселенной - на самом деле, учёные считают, что большая часть, если не вся вода на Земле появилась в результате столкновения Земли с ледовыми кометами и астероидами, которые врезались в планету в её зачаточном состоянии. Будучи необходимым условием для жизни, вода на какой-либо отдалённой планете была бы отличной находкой для астрономов, но если бы они нашли лёд – это было бы ничуть не хуже. На нашей собственной планете, под ранее упомянутыми шельфовыми ледниками Антарктиды, была найдена жизнь в виде микроскопических организмов и крошечных креветок, в той среде, которая всегда считалась непригодной для любой жизни. Так почему бы ей не быть на ужасно холодной поверхности другой планеты? Или даже Луны – ведь и у Юпитера и у Сатурна есть спутники, переполненные льдом, которые, по мнению науки, хотя бы в какой-то момент были пригодными для жизни. Пусть это будет пищей для размышлений, когда вы в следующий раз будете наливать свой чай на лёд – это вещество может содержать в себе ключ к поиску разумной жизни во Вселенной.
