В начале XX века немецкий ученый Г. Тамман открыл, а американский физик П. Бриджмен исследовал явление полиморфизма (многоформенности) льда. Оказалось, что существует около десяти разновидностей льда, и тот, с которым мы сталкиваемся в природе, – лишь одна из многих модификаций (ее называют лед–1).
Все другие льды тяжелее воды и отличаются от обычного многими свойствами. Лед–VI возникает при очень высоком давлении и тает при температуре 80°С (а не 0°С, как лед–1), а лед–VII выдерживает нагрев почти до 200°С. Похоже, что он иногда образуется при очень высоком давлении, которое возникает вблизи работающих турбин гидроэлектростанций, и из–за своей высокой твердости приводит к авариям. А в условиях, похожих на космические, был получен лед, в 2–2,5 раза плотнее всех других. Его свойства пока почти не известны.
Но и привычный нам лед–1 бывает разным. Лед, образующийся в атмосфере, отличается от льда, образующегося на поверхности суши или океана, – но главным образом не строением, а присутствием примесей. Например, в морских льдах есть частички солей, а в подземных – частички горных пород.
Ледниками называют скопления льда, но не любые, а те, что образуются на поверхности планеты без вмешательства человека (то есть морозильные, камеры ледниками не считаются).
И рождением своим, и смертью ледники обязаны свойству воды, отличающему ее от большинства других веществ: способности в обычных земных условиях пребывать в трех разных состояниях (жидком, твердом и газообразном).
С этим свойством связан круговорот воды в природе. Главные процессы этого круговорота – испарение воды (из водоемов); перемещение паров в атмосфере; их конденсация (то есть превращение из пара в жидкую воду); выпадение на поверхность Земли в виде различных осадков (дождя, снега, града и т.д.) и стекание воды с континентов в океаны. Энергией эти процессы обеспечивают Солнце и сила тяжести.
Если температуры воздуха достаточно низки, выпавший снег не успевает растаять даже за лето (возникают так называемые снежники–перелетки, то есть сугробы, переживающие лето, «перелетовывающие»). Снег в них оказывается погребенным под всё более мощными толщами свежевыпавшего снега. Давление вышележащих слоев, а также периодическое замерзание и оттаивание воды, просачивающейся на глубину, приводит к тому, что он превращается в фирн (от немецкого Firn – прошлогодний, старый) – крупнозернистый уплотненный лед.
Он состоит из связанных между собою ледяных крупинок и представляет собой промежуточное между снегом и льдом состояние воды. Через некоторое время строение его меняется, границы между зернами исчезают, и он превращается в массивный, сплошной ледниковые лед. Возникают ледники – естественные, природные скопления льда.