Когда на озере замечают ровный круглый диск льда, который медленно вращается, зрелище кажется странным. На деле у него есть понятное физическое объяснение. Я не раз разбирал подобные сюжеты для новостных выпусков: ледяная карусель возникает там, где вода подо льдом или рядом с ним движется по кругу и постепенно шлифует край пластины.
Как возникает круг
Сначала нужен участок льда, который отделился от основного покрова. Причиной служат перепад температуры, трещина, подмыв кромки, слабое течение у берега или устья ручья. Отделившийся фрагмент начинает дрейфовать в зоне, где вода закручивается. Гидрологи называют такой круговой поток вихрем (вращающимся движением воды). Если скорость невелика, льдина не ломается сразу, а начинает поворачиваться вокруг своей оси.
Дальше работает простая механика. Края льдины задевают окружающий лед, снеговую кашу и воду. Выступы постепенно стачиваются. Углы исчезают быстрее всего, поэтому форма фрагмента шаг за шагом приближается к кругу. Чем дольше вращение остается устойчивым, тем ровнее становится диск.
Что поддерживает вращение
Главный источник движения — не сам лед, а вода под ним. На озёрах слабое течение встречается у впадающих и вытекающих проток, возле сужений, под мостками, у камышовых кромок и на участках с неровным дном. Ветер тоже влияет, но обычно он не создает карусель в одиночку. Его вклад заметен, когда он подталкивает тонкий ледяной круг в зону уже существующего вращения воды.
Нужен и подходящий лед. Слишком тонкий диск быстро раскрошится. Слишком толстый застрянет у кромки или перестанет свободно поворачиваться. Лучше ввсего вращаются пластины, которые уже отделились, но еще сохраняют цельность. Мокрый снег по краям ускоряет шлифовку, а небольшой мороз удерживает форму.
Почему явление не везде
Для карусели требуется совпадение нескольких условий. Нужен отдельный фрагмент льда. Нужен устойчивый вихрь. Нужна площадка, где диск не упрется в берег, корягу или сплошной ледяной щит. Если хотя бы одно звено выпадает, круг не сформируется или распадется на ранней стадии.
По этой причине движущиеся ледяные диски видят не на каждом водоеме и не в каждую зиму. На мелком стоячем озере без притока и стока закрутка воды слабая. На бурном участке льдину скорее разломит. При оттепели края быстро размягчаются, при сильном морозе диск прихватывает к соседнему льду. Карусель держится там, где баланс холода и движения воды сохраняется хотя бы несколько часов, а иногда и дольше.
Когда я готовлю новости о подобных находках, самый частый вопрос звучит просто: почему круг выходит таким правильным. Ответ в постоянном трении по всей окружности. Вращение работает как медленная шлифовка. Природа не вырезает диск заранее. Она долго подтачивает лед до формы, которая меньше цепляется за препятствия и лучше сохраняется в круговом потоке.