Brinicle

Formarea gheții din apa sărată produce schimbări marcante în compoziția apei necongelate din apropiere. Atunci când apa îngheață, majoritatea impurităților sunt excluse din cristalele de apă; chiar și gheața din apa de mare este relativ proaspătă în comparație cu apa de mare din care s-a format. Ca urmare a excluderii forțate a impurităților (cum ar fi sarea și alți ioni), gheața de mare este foarte poroasă și spongioasă, destul de diferită de gheața solidă produsă atunci când îngheață apa dulce.

Pe măsură ce apa de mare îngheață și sarea este forțată să iasă din rețeaua cristalină de gheață pură, apa din jur devine mai sărată pe măsură ce se scurge saramură concentrată. Acest lucru îi scade temperatura de îngheț și îi crește densitatea. Scăderea temperaturii de îngheț permite ca apa înconjurătoare, bogată în saramură, să rămână lichidă și să nu înghețe imediat. Creșterea densității face ca acest strat să se scufunde. Tuneluri minuscule, numite canale de saramură, sunt create în toată gheața pe măsură ce această apă suprasalină și supraînghețată se scufundă, îndepărtându-se de apa pură înghețată. Scena este acum pregătită pentru crearea unei brinicule.

Cum această apă salină supraînghețată ajunge la apa de mare neînghețată de sub gheață, ea va provoca crearea de gheață suplimentară. Apa se deplasează de la concentrații mari la concentrații mici. Deoarece saramura posedă o concentrație mai mică de apă, ea atrage, prin urmare, apa din jur. Din cauza temperaturii scăzute a saramurii, apa nou atrasă îngheață. În cazul în care canalele de saramură sunt distribuite relativ uniform, stratul de gheață crește uniform în jos. Cu toate acestea, dacă canalele de saramură sunt concentrate într-o zonă mică, fluxul descendent al saramurii reci (acum atât de bogată în sare încât nu poate îngheța la punctul său normal de îngheț) începe să interacționeze cu apa de mare neînghețată sub forma unui flux. La fel cum aerul fierbinte dintr-un foc se ridică sub forma unui penaj, această apă rece și densă se scufundă sub forma unui penaj. Marginile sale exterioare încep să acumuleze un strat de gheață pe măsură ce apa înconjurătoare, răcită de acest jet până sub punctul său de îngheț, îngheață. S-a format acum un brinicle, care seamănă cu un „coș de fum” inversat de gheață care înconjoară un flux descendent al acestei ape supraîncălzite și suprasaline.

Când brinicle devine suficient de groasă, ea devine autosuficientă. Pe măsură ce gheața se acumulează în jurul jetului rece care curge în jos, aceasta formează un strat izolator care împiedică apa rece și salină să se difuzeze și să se încălzească. Ca urmare, mantaua de gheață care înconjoară jetul crește în jos odată cu fluxul. Temperatura peretelui interior al stalactitei rămâne pe curba de îngheț determinată de salinitate, astfel încât, pe măsură ce stalactita crește și deficitul de temperatură al saramurii trece la creșterea gheții, peretele interior se topește pentru a dilua și răci saramura adiacentă până la punctul său de îngheț. Este ca o gheață întoarsă pe dos; în loc ca aerul rece să înghețe apa lichidă în straturi, apa rece care curge în jos îngheață apa din jur, permițându-i să coboare și mai adânc. Pe măsură ce face acest lucru, creează mai multă gheață, iar brâncușorul se lungește.

Un brâncușor este limitat în dimensiune de adâncimea apei, de creșterea gheții marine suprapuse care îi alimentează curgerea și de apa înconjurătoare însăși. În 2011, formarea briniclelor a fost filmată pentru prima dată. S-a confirmat faptul că salinitatea apei lichide din interiorul briniclelor variază în funcție de temperatura aerului. Cu cât temperatura este mai scăzută, cu atât concentrația de saramură este mai mare. Un studiu realizat în ianuarie 2014 de-a lungul coastei Mării Albe a înregistrat că, la o temperatură a aerului de -1 °C, salinitatea saramurii era cuprinsă între 30 și 35 psu, în timp ce salinitatea în mare era de 28 psu. Când temperatura a fost de -12 °C, salinitatea saramurii a crescut până la o valoare cuprinsă între 120 și 156 psu.

.