Кіріспе

Теңіз суы қатып мұзға айналғанда пайда болатын нәтиже. Мұздың тығыздығы судан төмен болғандықтан, ол мұхит бетінде қалады (тәзі су мұзы да осылай, оның тығыздығы тіпті төмен). Теңіз мұзы Жер бетінің шамамен 7%-ын және әлемдік мұхиттардың шамамен 12%-ын құрайды. Әлемдегі теңіз мұздарының көп бөлігі Жердің полярлық аймақтарындағы полярлық мұз жамылғыларының ішінде орналасқан: Солтүстік Мұзды мұхиттың Арктикалық мұз жамылғысы және Оңтүстік мұхиттың Антарктикалық мұз жамылғысы. Полярлық жамылғылар жыл сайын беттік аумағында маңызды өзгерістерге ұшырайды, бұл Арктика экологиясының, соның ішінде мұхиттың экожүйесінің дамуына әсер ететін табиғи процесс. Желдің, ағыстардың және температураның өзгеруінің нәтижесінде теңіз мұзы өте динамикалық болып келеді, осыған байланысты мұздың түрлері мен нысандары әртүрлі болады. Теңіз мұзын мұз тауларынан ажыратуға болады, олар мұздықтардан немесе мұз жартастардан айырылып, мұхитқа түседі. Орналасқан жеріне қарай, теңіз мұзының кеңістігінде мұз таулары да кездесуі мүмкін.

Жалпы сипаттамалары мен динамикасы

Теңіз мұзы жай ғана өсіп, ерімейді. Өмір бойында ол өте динамикалық. Желдің, ағыстардың, су температурасының және ауа температурасының өзгеруінің бірлескен әсерінен теңіз мұзының кең аумақтары айтарлықтай деформацияға ұшырайды. Теңіз мұзы қозғалуға қабілеттілігіне және жасына қарай жіктеледі.

Тез мұз бен дрейфті (немесе топталған) мұз

Теңіз мұзы жағалауға (немесе жаға аралықтарына немесе жерленген мұз тауларына) бекітілгеніне (немесе тоңғанға) қарай жіктелуі мүмкін. Егер бекітілсе, оны құрлыққа жақын мұз немесе көбінесе тез мұз (тіркелгеннен) деп атайды. Тез мұздан өзгеше, дрейфтік мұз өте кең аумақтарда, жағадан алыс орналасқан және ағыстар мен желдермен еркін қозғалатын мұздарды қамтиды. Тез мұз бен дрейфтік мұз арасындағы физикалық шекара – тез мұз шекарасы. Дрейфтік мұз аймағы бұдан әрі қисайту аймағына, шеткі мұз аймағына және орталық жиынға бөлінеді. Дрейфтік мұз мұздықтардан, теңіз мұзының жеке бөліктерінен немесе одан да ірілерінен тұрады. Әртүрлі мұздық өлшемдеріне арналған атаулар бар: кішкентай – ; орташа – ; үлкен – ; кең – ; және алып – мөлшерінен асатын. Нила қалыңдығына дейін жететін теңіз мұзының қабыршағын білдіреді. Ол толқындар мен көтерілістердің әсерінен сынбай бүгіледі. Нила қара нилаға дейін – қалыңдығына дейін, өте қара және ашық нилаға – қалыңдығынан асатын және ашық түсті нилаға дейін бөлінеді. Жас мұз – нила мен бірінші жылдық мұз арасындағы кезең және қалыңдығынан дейін ауытқиды. Жас мұзды сұр мұз – қалыңдығына дейін және сұр-ақ мұз – қалыңдығына дейін бөлуге болады. Жас мұз нила сияқты икемді емес, бірақ толқындардың әсерінен сынғыш. Сығымдалғанда ол (сұр мұз кезеңінде) немесе қырат (сұр-ақ мұз кезеңінде) түзеді.

Бірінші жылдағы теңіз мұзы

Бірінші жылғы теңіз мұзы – жас мұздан қалыңдаған, бірақ бір жылдан аспайтын мұз. Яғни, ол күз және қыс айларында өседі (алдымен жаңа мұз – нилас – және жас мұз сатыларынан өтіп, одан әрі қалыңдайды), бірақ көктем мен жаз айларында еріп жоғалады. Мұндай мұздың қалыңдығы әдетте ... - ... аралығында болады.

Ескі теңіз мұзы

Ескі теңіз мұзы – кем дегенде бір балқу маусымын (яғни бір жазды) басынан өткен теңіз мұзы. Осы себепті, бұл мұз әдетте бірінші жылдық теңіз мұзынан қалың болады. Ескі мұз көбінесе екі түрге бөлінеді: бір балқу маусымын басынан өткен екінші жылдық мұз және бірнеше жылдық мұз. (Кейбір дереккөздерде) Ескі теңіз мұзының қалыңдығы әдетте 2 мен 4 метр аралығында болады. Бұның себебі – Оңтүстік аймақтардағы теңіз мұзы жылырақ суларға қарай иіріліп, еруге ұшырайды. Арктикада теңіз мұзының көп бөлігі құрлыққа жақын орналасқан.

Қозғаушы күштер

Жылдам мұз салыстырмалы түрде тұрақты болса да (өйткені ол жағалауға немесе теңіз түбіне бекітілген), дрейфті (немесе қабатты) мұз салыстырмалы түрде күрделі деформация процестеріне ұшырайды, бұл теңіз мұзының әдеттегі әртүрлі ландшафттарын құрайды. Жел – мұхит ағындарымен бірге басты қозғаушы күш. Жер бетінің конвекциясы жоғарыдан төменге дейін, тығыздығы жоғары пикноклинге дейін жүзеге асады. Тыныш суда, теңіз бетінде алғашқы мұз пайда болады, ол бастапқыда шағын дискілер түрінде, бетінде жазық жүзіп, диаметрі кем кристалдардың қатпарлы бөлігі болып табылады. Әр дискінің c осі тік және сыртқа қарай өседі. Белгілі бір сәтте мұндай дискі пішіні тұрақсыз болады және өсіп келе жатқан оқшауланған кристалдар алтыбұрышты, жұлдыз тәрізді пішінге ие болады, олардың бетінде ұзын, нәзік қолдары созылады. Бұл кристалдардың да c осі тік. Дендриттік қолдар өте күңкі және көп ұзамай үзіліп, дискілер мен қол сынықтарының араласуына әкеледі. Судағы кез келген турбуленттілік кезінде бұл сынықтар кездейсоқ пішіндегі кішкентай кристалдарға бөлініп, су бетінде тығыздығы артатын суспензияны құрайды, бұл фразил немесе майлы мұз деп аталады. Тыныш жағдайда фразил кристалдары тез арада бірігіп, жас мұздың үздіксіз жұқа қабатын құрайды; оның алғашқы кезеңдерінде, әлі де мөлдір болғанда – бұл нила деп аталатын мұз. Нила пайда болғаннан кейін, мүлдем басқа өсу процесі жүзеге асады, онда су мұз қабатының астына қатып, бұл процесс тоңазыту арқылы өсу деп аталады. Бұл өсу процесі бірінші жылдық мұзды тудырады. Кербезді суда, жаңа теңіз мұзы атмосфераға жылудың жоғалуынан мұхиттың суы суығанда пайда болады. Мұхиттың жоғарғы қабаты мұздың балқу температурасынан сәл төменге дейін суытылады, осы кезде кішкентай мұз кристалдары (фразил мұзы) пайда болады. Уақыт өте келе, бұл процесс майлы мұз деп аталатын жұмсақ беткі қабатын құрайды. Фразил мұзының пайда болуы суықтан гөрі қар жауу арқылы басталуы мүмкін. Толқындар мен жел бұл мұз бөлшектерін бірнеше метрлік диаметрге ие үлкен табақшаларға, яғни «панкейк мұзына» қысып жинайды. Олар мұхит бетінде бір-бірімен соқтығысып, жоғары қарай иілген жиектерін құрайды. Уақыт өте келе, панкейк мұзының табақшалары біріне-бірі жабысып немесе бірігіп қатып, консолидацияланған панкейк мұзы деп аталатын қатты мұз жамылғысын құрайды. Мұндай мұздың үсті мен асты өте тегіс емес. Егер мұзға жеткілікті қар түсіп, еркін аймақты теңіз деңгейінен төмен түсірсе, теңіз суы ағып кіріп, қар мен теңіз суының аралас қабаты құрылады. Бұл әсіресе Антарктидада жиі кездеседі. Ресей ғалымы Владимир Визе (1886–1954) өмірін Арктика мұздықтарын зерттеуге арнады және Мұз жағдайларын ғылыми болжау теориясын жасады, ол үшін академиялық ортада кеңінен танылды. Ол бұл теорияны Қара теңізінде қолданды, нәтижесінде Визе аралы табылды.

Жыл сайынғы мұздату және балқу циклі

Жылдық мұздану және еру циклы күн сәулесінің жылдық циклымен, мұхит пен атмосфера температурасының жылдық циклымен және осы жылдық циклдағы өзгергіштікпен анықталады. Арктикада теңіз мұзымен жабылған аудан қыс айларында қыркүйектегі ең төменгі көрсеткіштен наурыз, кейде ақпан айында ең жоғары көрсеткішке дейін артады, ал жаз айларында еру процесі жүреді. Антарктикада маусымдар кері болғандықтан, жылдық ең төменгі көрсеткіш әдетте ақпанда, ал жылдық ең жоғары көрсеткіш қыркүйекте немесе қазанда байқалады. Сондай-ақ, мұздықтардың айырылу шебіне жанасқан теңіз мұздарының болуы мұздықтардың қозғалысына және Антарктика мұз қалқасының тұрақтылығына әсер ететіні дәлелденді. Мұздың өсу және еру жылдамдығы мұздың өзінің жай-күйіне де байланысты. Өсу кезінде, мұздың қалыңдауы (динамикалық емес, қату арқылы) қалыңдығына тәуелді болады, сондықтан мұз қалыңдаған сайын өсу баяулайды.

Бақылау және байқау

Теңіз мұзының жағдайындағы өзгерістер уақыт өте балқу жылдамдығымен ең жақсы көрсетіледі. Арктика мұзының жиынтық тізілімі 1900 жыл шамасында мұздың шегінуі басталғанын, ал соңғы 50 жылда балқудың қарқыны артқанын көрсетеді. Теңіз мұзын спутник арқылы зерттеу 1979 жылы басталды және теңіз мұзының ұзақ мерзімді өзгерістерін өлшеудің сенімді тәсіліне айналды. 1950–1970 жылдар аралығында болған деп есептелген көлемнің жартысына ғана 2007 жылдың қыркүйегіндегі полярлық аймақтағы теңіз мұзының көлемі жетті. Арктика мұзының көлемі 2012 жылдың қыркүйегінде тарихи төмен деңгейге түсті, мұз Арктика мұхитының бар болғаны 24% -ын қамтыды, бұл 2007 жылғы 29% көрсеткіштен төмен. Арктикадағы алғашқы "мұзсыз" жаздың қашан болатынына қатысты болжамдар әртүрлі. Антарктика теңіз мұзының көлемі 1979 жылы басталған спутниктік бақылау кезеңінде 2016 жылғы оңтүстік жарты шардағы көктемде күрт төмендеуге дейін біртіндеп артты.

Климаттың өзгеруінің әсері

Теңіз мұзы әртүрлі полярлық түрлерге, әсіресе полярлық аюға экожүйе құрайды, оның өмір сүру ортасына жаһандық жылыну салдарынан мұздың еруі қауіп төндіреді, себебі Жердің температурасының жоғарылауы мұздың көбірек еруіне себеп болады. Бұдан әрі, теңіз мұзының өзі полярлық климатты салқын ұстауға көмектеседі, өйткені мұздың көлемі суық ортаны сақтауға жеткілікті. Осы ретте, теңіз мұзының жаһандық жылынумен арақатысы циклдік: мұз салқын климатты сақтауға көмектеседі, бірақ жаһандық температураның өсуімен мұз еруге бастайды және бұл климатты салқын ұстаудағы тиімділігін азайтады. Мұздың жарқыраған, жылтыр беті (альбедо) оның жарқыраған қасиеті арқасында күн сәулесінің көп бөлігін қайтарады, осылайша полярлық температураны төмен ұстауға көмектеседі. Теңіз мұзы еруге басталғанда, оның бетінің ауданы кішірейеді, соның салдарынан жарық шағылысатын беткей азаяды және Жер күннің көбірек жылуын сіңіре бастайды. Мұз еруге бастан, альбедо төмендеп, Жердің жылуды сіңіруі артады, бұл мұздың одан әрі еруіне әкеледі. Мұздықтардың көлемі маусымдарға байланысты өзгеретін болса да, тіпті жаһандық температураның шағын өзгеруі теңіз мұзының мөлшеріне елеулі әсер етеді. Шағылысатын беткейдің кішіреюі мұзды суытып, температураның жоғарылауына себеп болады, осылайша мұздың еруі мен температураның көтерілуінің арасындағы цикл айналады. Нәтижесінде, полярлық аймақтар планетадағы климаттың өзгеруіне ең осал жерлер болып табылады. Маусымдық теңіз мұзының азаюы Арктика түрлерінің, мысалы, сақиналы итшабақтар мен полярлық аюлардың өмір сүруіне қауіп тудырады.

Жерден тыс тіршілік иелері

Басқа элементтер мен қосылыстар ғарыштық планеталарда мұхиттар мен теңіздер түрінде болуы мүмкін деген болжам бар. Ғалымдар, әсіресе, мұз гиганттары Нептун мен Уранда қатты алмастан жасалған "мұзтаулардың" және сұйық көміртектен тұратын теңіздердің бар екеніне күдік келтіреді. Бұл ядродағы ең жоғары қысым мен температураның салдарынан көміртектің суперкритикалық сұйықтыққа айналуына байланысты.