Si el agua fría se hunde, ¿por qué Rice Lake no se congela desde el fondo hacia arriba? Casi pudo haberlo hecho.
Si el agua fría se hunde, ¿por qué Rice Lake no se congela desde el fondo hacia arriba?
Casi pudo haberlo hecho. El USGS lo plantea así: si el agua fuera más densa en su punto de congelación, "el agua muy fría de la superficie de los lagos se hundiría", y un lago podría congelarse de abajo hacia arriba. (USGS Water Science School)
El agua no funciona así, por una rareza. El agua dulce es más densa a unos 4°C (39°F), no a 0°C (32°F). Enfríela por debajo de 4°C y se vuelve más ligera otra vez. Congélala y se vuelve todavía más ligera, y por eso el hielo queda arriba y los peces quedan con un techo sobre la cabeza todo el invierno. (University of Wisconsin Sea Grant, páginas 6-7)
La rareza de los 4°C
La densidad es solo cuánta masa cabe en un espacio dado. Llene dos jarras idénticas con agua a distintas temperaturas y la más densa pesará un poco más.
La tabla de densidad del USGS tiene su máximo en 4°C (39.2°F). El agua a esa temperatura es más densa que el agua a 0°C, así que, cuando un lago se enfría en otoño, el agua a 4°C se asienta en el fondo y el agua más fría y ligera se queda arriba. Esa capa superficial es la que se enfría lo suficiente para congelarse, mientras el agua de abajo sigue líquida. (USGS)
Esa es la pieza que omite la vieja frase de que "el agua fría se hunde". Es cierta hasta que el agua se acerca al punto de congelación, y entonces se invierte.
Por qué flota el hielo
El congelamiento hace más grande la inversión. Cuando el agua se vuelve hielo, explica el USGS, las moléculas se alinean en una red regular en lugar de moverse sueltas como en el líquido. La red las mantiene más separadas, así que el hielo ocupa más espacio para la misma masa. Su densidad baja alrededor de un 9 por ciento. (USGS)
Por eso también alrededor del 10 por ciento de un cubo de hielo, o de un iceberg, queda por encima de la línea de flotación. El cubo de hielo de su bebida y la capa de hielo frente a nuestro muelle hacen lo mismo. Un lago solo le suma profundidad, viento, nieve y unos meses de clima.
Cómo se forma realmente el hielo
La densidad decide dónde va el hielo. Perder calor es lo que lo hace.
El Departamento de Recursos Naturales de Minnesota tiene una buena descripción en lenguaje sencillo. A fines del otoño el lago cede calor al aire y luego, en un día o una noche sin viento, se forma el hielo. Sigue engrosándose mientras el lago siga perdiendo calor. (Cómo se derrite el hielo de los lagos, Minnesota DNR)
La nieve cambia el trato. Durante la mayor parte de enero y febrero, dice el DNR, la nieve sobre el hielo refleja la luz del sol y aísla el lago, y con una capa gruesa el lago ni gana ni pierde mucho calor. Mientras tanto, el lodo del fondo en realidad calienta un poco el agua, con el calor que almacenó durante el verano. (Minnesota DNR)
Así que una noche fría no es el congelamiento del lago. Si quiere seguir cómo se congela un lago, lo observaría durante semanas, no miraría una sola vez el termómetro de la cabaña.
Y después se derrite desde abajo
Esta es la parte que la mayoría nunca ha oído. Hacia marzo, cuando el aire se entibia y el sol se fortalece, la nieve de arriba se derrite y la luz empieza a atravesar el hielo. El DNR describe que el hielo funciona como el vidrio de un invernadero: el agua de abajo se calienta y el hielo empieza a derretirse desde el fondo. (Minnesota DNR)
Cuando queda de unos 10 a 30 cm (4 a 12 pulgadas), el hielo se convierte en largos cristales verticales llamados "candelas". El hielo en candelas deja pasar la luz directamente, por eso se ve oscuro. El agua de deshielo llena los espacios entre los cristales, que empiezan a separarse, y luego se levanta un viento y rompe toda la capa. El DNR dice que las candelas suelen ser arrastradas por el viento hacia un lado del lago y se amontonan en la orilla, tintineando entre sí. (Minnesota DNR)
Si ha oído ese sonido cuando se rompe el hielo, ahora sabe qué es.
Lo que vemos en HBW
Desde la orilla en Gores Landing se ve la parte de arriba de esta historia cada invierno: el lago se cubre de una película, el hielo se engrosa, llega la nieve y, en primavera, todo se va otra vez. Lo que no se ve es con cuánta fuerza puede empujar ese hielo.
El hielo de Rice Lake tiene historia. En la década de 1850 un puente de ferrocarril cruzaba el lago desde Harwood pasando por Tic Island, y el 1 de enero de 1855, apenas unos días después de abrir, el hielo empujó sus tramos con tanta fuerza que deslizó uno cuatro pies sobre el terraplén y dobló rieles de hierro por la mitad. El hielo volvió inseguro el puente y lo remató en 1860-61. (Cobourg and District Historical Society; Ontario Heritage Trust) La historia completa está en el tren que cruzaba Rice Lake.
El puente ya no está, pero los restos del antiguo lecho de la vía y del caballete cerca de Tic Island siguen ahí abajo, en algunos puntos a apenas unas pulgadas bajo la superficie una vez que se va el hielo. No hay una profundidad fija con la que contar. Así que, cuando llega el deshielo y los botes vuelven al agua, ese es el tramo donde les decimos a todos que reduzcan la velocidad y vigilen la sonda. Nuestra guía de navegación en Rice Lake tiene más sobre cómo recorrer el lago con seguridad.
Una capa de hielo no es luz verde
Saber cómo se forma el hielo no le dice si un tramo lo va a aguantar. La respuesta del Minnesota DNR a "¿cuándo es seguro el hielo?" es "En realidad no hay una respuesta segura". (Seguridad en el hielo, Minnesota DNR)
Algunas cosas de esa página que todo visitante del hielo de Rice Lake debería saber:
- No se puede juzgar la resistencia del hielo por su aspecto, su edad, su grosor, la temperatura ni si tiene nieve encima.
- El hielo rara vez se congela de manera uniforme. Puede tener 30 cm (un pie) de grosor en un punto y solo 2 a 5 cm (una o dos pulgadas) a unos pocos pies.
- El hielo sobre agua en movimiento suele ser peligroso. Piense en dónde entra el Otonabee al lago.
- El hielo cerca de la orilla puede ser más débil que el hielo más lejos.
- El hielo nuevo suele ser más fuerte que el viejo. Unos 10 cm (4 pulgadas) de hielo nuevo y transparente pueden sostener a una persona a pie, mientras que 30 cm (un pie) o más de hielo viejo y parcialmente derretido puede no hacerlo.
(Minnesota DNR)
El DNR también dice que no existe el hielo 100 por ciento seguro. El mejor lugar para disfrutar esta lección de ciencia en particular es desde la orilla.
Fuentes
Teléfono: 905-342-2153
Dirección: 5369 Harris Boat Works Rd, Gores Landing, ON
Sitios: harrisboatworks.ca | mercuryrepower.ca
