PERCHE' IL LAGO SI CONGELA IN SUPERFICIE?

Che freddo!
Il lago di fronte alla carovana dove viviamo ora è ghiacciato.
Il germano reale è perplesso.
Olmo tenta da giorni di attraversarlo ma il ghiaccio è poco spesso, solo Francesca (il cane di Olmo) che pesa poco e distribuisce il peso sulle 4 zampe ci riesce.
Ma questa mattina, in onore di Martino e Nicolò che sono venuti a trovare Olmo, gli intrepidi ragazzi hanno tentato l'attraversata e vi sono riusciti.

Il bello della scuola famigliare è che si può cogliere l'occasione di un avvenimento come questo per riflettere ad esempio sulle leggi che governano gli stati dell'acqua . Dunque, mentre Roberto ripassa matematica con i ragazzi io preparo una domanda da fare loro:
Perchè il lago si congela in superficie?
Naturalmente ho pronta una dispenza che lo spieghi con chiarezza.


INFO RACCOLTE PER RISPONDERE ALLA DOMANDA

Proprietà fisiche

Il ghiaccio possiede una singolare proprietà, apparentemente banale, ma che ha importanti ripercussioni sulla vita

dell’intero pianeta. Mentre la maggior parte delle sostanze subisce una diminuzione di volume passando dallo stato

liquido a quello solido, l’acqua possiede la proprietà di essere meno densa allo stato solido che allo stato liquido: la

massima densità, infatti, è raggiunta a una temperatura di 4°C.

Questo implica che il ghiaccio sia più leggero di un equivalente quantitativo di acqua liquida, per cui il ghiaccio galleggia

sull’acqua: di questo è facile rendersi conto quando sorseggiamo una bibita da un bicchiere colmo di cubetti di ghiaccio,

ma lo stesso fenomeno in natura si osserva negli iceberg e nella formazione di ghiaccio marino e lacustre.

Se il ghiaccio non possedesse questa proprietà, il ghiaccio formato sulla superficie di uno specchio d’acqua (un lago, o

un mare) affonderebbe, accumulandosi sul fondo. Questo finirebbe per creare la formazione di spessi depositi di

ghiaccio sul fondo di mari e laghi, che verrebbero ben presto trasformati in grandi masse di ghiaccio, dove il calore estivo

produrrebbe soltanto un piccolo spessore di acqua liquida in prossimità della superficie. Le conseguenze di questa

proprietà sulla vita del nostro pianeta sono quindi facilmente immaginabili.

La stessa proprietà fa sì che l’acqua, gelando, aumenti di volume. La cosa è facile da sperimentare quando mettiamo nel

freezer una bottiglia d’acqua: la pressione esercitata dal ghiaccio può rompere la bottiglia, se questa è piena, il ghiaccio

non ha spazio per espandersi e il contenitore non può deformarsi, come accade per una bottiglia di vetro. In natura,

questo processo è importantissimo: la pressione esercitata dal congelamento dell’acqua all’interno di piccole fratture di

una roccia può essere così grande da frantumare la roccia stessa in piccoli frammenti. Questo processo, chiamato

crioclastismo (da crio: freddo e clastismo: rottura), è responsabile dell’alterazione delle rocce in alta montagna, e

produce grandi distese di detriti spigolosi, che sono un tratto caratteristico del paesaggio montano al di sopra del limite

della vegetazione arborea (quelle che gli alpinisti e gli escursionisti chiamano “ghiaioni”: chi frequenta la montagna sa

quanto sia faticoso camminarvi!).

Quanto pesa il ghiaccio?

In modo analogo ad un oggetto che galleggia sull’acqua, così la crosta terrestre “galleggia” in equilibrio sulle rocce

viscose e plastiche del mantello sottostante. Una diminuzione del peso della crosta, dovuta, per esempio,

all’asportazione di rocce per erosione, fa alleggerire le rocce, e la crosta si solleva, mentre un aumento di peso fa

affondare la crosta ancora di più nel mantello “morbido” e viscoso, con un processo chiamato isostasia. La formazione di

spesse coltri di ghiaccio, come è accaduto durante le glaciazioni del passato, causa un sovraccarico sulla crosta coperta

dai ghiacci, con il risultato che questa affonda nel mantello, abbassandosi di parecchie centinaia di metri, in alcuni casi

anche al di sotto del livello del mare. Conoscendo la densità media del ghiaccio e il suo spessore, è facile calcolarne il

peso alla base. Attualmente, a causa del peso della calotta, che in alcuni punti raggiunge i 4,5 km, l’Antartide si è

abbassata di oltre 900 m. Misurazioni radar effettuate in Groenlandia mostrano che un terzo della base rocciosa si trova

al di sotto del livello del mare e il peso del ghiaccio accumulato ha spinto, in alcuni punti, la roccia ad abbassarsi di più di

600 m. Al ritiro delle grandi calotte dell’ultima glaciazione, i territori liberati dal peso dei ghiacci sono ritornati ad

innalzarsi. La regione circostante la Baia di Hudson, per esempio, ha subìto, al ritiro della calotta laurenziana, un

innalzamento di più di 300 m in poco più di 10.000 anni: questo innalzamento non è ancora terminato, poichè il territorio

non ha ancora raggiunto l’altezza che aveva prima dell’ultima glaciazione. Anche la penisola scandinava si sta ancora

sollevando con un ritmo che raggiunge i 9 mm/annui al centro del Golfo di Botnia. Il ritardo nel rispondere alla rimozione

del carico è dovuto alla viscosità del materiale che costituisce il mantello, che ha una certa inerzia.

L’innalzamento verificatosi alla fine dell’ultima glaciazione è in gran parte mascherato dall’innalzamento del livello marino

conseguente alla fusione di grandi quantità di ghiacci continentali.

UNA RICERCA INTERESSANTE
http://www.liceogalileict.it/corsoacqua/attivita09file/L%27acqua_e_la_vita__legata_all%27acqua_IIIE.pdf

non contenta aggiungo info su una roba che io non conoscevo:

Il permafrost

Quando le temperature medie annue dell’aria sono sotto lo zero per periodi lunghi, l’acqua che si trova nel terreno è

sempre allo stato solido, e il terreno risulta permanentemente gelato. In questo stato, prende il nome di permafrost

(cioè, ghiaccio permanente). Il terreno, indurito e privo di acqua liquida, è costituito da particelle minerali (particelle di

terreno, granuli e detriti rocciosi di varie dimensioni) cementate tra loro da ghiaccio. La profondità a cui giunge il ghiaccio

dipende dalla rigidità del clima, ma può essere di parecchie decine di metri (in alcune zone della Siberia e dell’Alaska,

con temperature medie annue dell’aria comprese tra –7 e – 16°C, si è trovato permafrost a profondità d i 300-600 m, con

un massimo di 1.500 m in una località della Siberia settentrionale).

Durante l’estate, un sottile strato superficiale, il cosiddetto strato attivo, viene riscaldato dal sole e il ghiaccio può

fondere: poichè il sottostante permafrost è impermeabile, l’acqua di fusione non può essere allontanata e il terreno

sgelato diviene molle e intriso di acqua, si formano spesso paludi e acquitrini e si possono creare gravi problemi di

stabilità agli edifici che vi sono costruiti sopra.

Per costruire in queste aree occorrono tecniche edilizie particolari, con gli edifici che poggiano su pali infissi nel

terreno fino a raggiungere lo strato permanentemente gelato: una sorta di “palafitte” sul morbido e cedevole strato attivo.

Il permafrost interessa piccole aree in alta montagna (anche sulle nostre Alpi) ma, soprattutto, vastissime aree alle alte

latitudini: circa un quinto delle terre emerse è interessato da questo fenomeno (metà del territorio della ex-Unione

Sovietica, metà del territorio canadese, tre quarti dell’Alaska, la quasi totalità della Groenlandia e dell’Antartide)