جليد

هذه المقالة هي عن جليد مائي. إذا كنت تبغي استخدام المصطلح في علوم الكواكب, انظر المتطايرة. إذا كنت تبغي استعمالات أخرى, انظر جليد (توضيح).

Ice
An ice block
Physical properties
الكثافة (ρ)	0.9167–0.9168 g/cm3
Refractive index (n)	1.309
Mechanical properties
معامل ينگ (E)	3400 to 37,500 kg-force/cm3
Tensile strength (σt)	5 to 18 kg-force/cm2
Compressive strength (σc)	24 to 60 kg-force/cm2
Poisson's ratio (ν)	0.36±0.13
Thermal properties
Thermal conductivity (k)	0.0053(1 + 0.0015 θ) cal/(cm s K), θ = temperature in °C
Linear thermal expansion coefficient (α)	5.5×10−5
Specific heat capacity (c)	0.5057 − 0.001863 θ cal/(g K), θ = absolute value of temperature in °C
Electrical properties
Dielectric constant (εr)	~95
The properties of ice vary substantially with temperature, purity and other factors.

الجليد Ice ، هو شكل ترسيبي يتكون من كتل من بلورات جليدية صغيرة. تنمو هذه البلورات معًا من بخار الماء في السحب الباردة. لتكون الندف الثلجية عند اصطدامها وتماسك بعضها ببعض. فهو الحالة الصلبة المتبلورة غير الفلزية لمادة قد تكون سائلة أو غازية في درجة حرارة الغرفة، ومن الأمثلة عليها الجليد المائي أو جليد الأمونيا. كما في اللغة الإنجليزية، كلمة جليد تعني غالبا جليدا مائيا.

Ice is water that is frozen into a solid state, typically forming at or below temperatures of 0 °C, 32 °F, or 273.15 K. It occurs naturally on Earth, on other planets, in Oort cloud objects, and as interstellar ice. As a naturally occurring crystalline inorganic solid with an ordered structure, ice is considered to be a mineral. Depending on the presence of impurities such as particles of soil or bubbles of air, it can appear transparent or a more or less opaque bluish-white color.

Virtually all of the ice on Earth is of a hexagonal crystalline structure denoted as ice I_h (spoken as "ice one h"). Depending on temperature and pressure, at least nineteen phases (packing geometries) can exist. The most common phase transition to ice I_h occurs when liquid water is cooled below 0 °C (273.15 K, 32 °F) at standard atmospheric pressure. When water is cooled rapidly (quenching), up to three types of amorphous ice can form. Interstellar ice is overwhelmingly low-density amorphous ice (LDA), which likely makes LDA ice the most abundant type in the universe. When cooled slowly, correlated proton tunneling occurs below −253.15 °C (20 K, −423.67 °F) giving rise to macroscopic quantum phenomena.

Ice is abundant on the Earth's surface, particularly in the polar regions and above the snow line, where it can aggregate from snow to form glaciers and ice sheets. As snowflakes and hail, ice is a common form of precipitation, and it may also be deposited directly by water vapor as frost. The transition from ice to water is melting and from ice directly to water vapor is sublimation. These processes plays a key role in Earth's water cycle and climate. In the recent decades, ice volume on Earth has been decreasing due to climate change. The largest declines have occurred in the Arctic and in the mountains located outside of the polar regions. The loss of grounded ice (as opposed to floating sea ice) is the primary contributor to sea level rise.

Humans have been using ice for various purposes for thousands of years. Some historic structures designed to hold ice to provide cooling are over 2,000 years old. Before the invention of refrigeration technology, the only way to safely store food without modifying it through preservatives was to use ice. Sufficiently solid surface ice makes waterways accessible to land transport during winter, and dedicated ice roads may be maintained. Ice also plays a major role in winter sports.

String of needle ice found in the Adirondack Region of New York State

تل من الجليد في المنطقة القطبية

Crystal structure of hexagonal ice. Gray dashed lines indicate hydrogen bonds

قطعة جليد طبيعية (ماء) جليد

Snowflakes (ice crystals) by Wilson Bentley, 1902

 الخصائص الطبيعية

للمزيد من المعلومات: ماء (خصائص) § كثافة الماء والجليد

البنية البلورية ثلاثية الأبعاد لجزيء H₂O وهي I_h (c) تتكون من قواعد H₂O جزيئات الجليد (b) تقع على نقاط عقدية ضمن عقد فراغي مسدس ثنائي الأبعاد (a).

Ice possesses a regular crystalline structure based on the molecule of water, which consists of a single oxygen atom covalently bonded to two hydrogen atoms, or H–O–H. However, many of the physical properties of water and ice are controlled by the formation of hydrogen bonds between adjacent oxygen and hydrogen atoms; while it is a weak bond, it is nonetheless critical in controlling the structure of both water and ice.

An unusual property of water is that its solid form—ice frozen at atmospheric pressure—is approximately 8.3% less dense than its liquid form; this is equivalent to a volumetric expansion of 9%. The density of ice is 0.9167–0.9168 g/cm³ at 0 °C and standard atmospheric pressure (101,325 Pa), whereas water has a density of 0.9998–0.999863 g/cm³ at the same temperature and pressure. Liquid water is densest, essentially 1.00 g/cm³, at 4 °C and begins to lose its density as the water molecules begin to form the hexagonal crystals of ice as the freezing point is reached. This is due to hydrogen bonding dominating the intermolecular forces, which results in a packing of molecules less compact in the solid. The density of ice increases slightly with decreasing temperature and has a value of 0.9340 g/cm³ at −180 °C (93 K).

When water freezes, it increases in volume (about 9% for fresh water). The effect of expansion during freezing can be dramatic, and ice expansion is a basic cause of freeze-thaw weathering of rock in nature and damage to building foundations and roadways from frost heaving. It is also a common cause of the flooding of houses when water pipes burst due to the pressure of expanding water when it freezes.

Because ice is less dense than liquid water, it floats, and this prevents bottom-up freezing of the bodies of water. Instead, a sheltered environment for animal and plant life is formed beneath the floating ice, which protects the underside from short-term weather extremes such as wind chill. Sufficiently thin floating ice allows light to pass through, supporting the photosynthesis of bacterial and algal colonies. When sea water freezes, the ice is riddled with brine-filled channels which sustain sympagic organisms such as bacteria, algae, copepods and annelids. In turn, they provide food for animals such as krill and specialized fish like the bald notothen, fed upon in turn by larger animals such as emperor penguins and minke whales.

شلال متجمد في جنوب شرق ولاية نيويورك

When ice melts, it absorbs as much energy as it would take to heat an equivalent mass of water by 80 °C (176 °F). During the melting process, the temperature remains constant at 0 °C (32 °F). While melting, any energy added breaks the hydrogen bonds between ice (water) molecules. Energy becomes available to increase the thermal energy (temperature) only after enough hydrogen bonds are broken that the ice can be considered liquid water. The amount of energy consumed in breaking hydrogen bonds in the transition from ice to water is known as the heat of fusion.

As with water, ice absorbs light at the red end of the spectrum preferentially as the result of an overtone of an oxygen–hydrogen (O–H) bond stretch. Compared with water, this absorption is shifted toward slightly lower energies. Thus, ice appears blue, with a slightly greener tint than liquid water. Since absorption is cumulative, the color effect intensifies with increasing thickness or if internal reflections cause the light to take a longer path through the ice. Other colors can appear in the presence of light absorbing impurities, where the impurity is dictating the color rather than the ice itself. For instance, icebergs containing impurities (e.g., sediments, algae, air bubbles) can appear brown, grey or green.

Because ice in natural environments is usually close to its melting temperature, its hardness shows pronounced temperature variations. At its melting point, ice has a Mohs hardness of 2 or less, but the hardness increases to about 4 at a temperature of −44 °C (−47 °F) and to 6 at a temperature of −78.5 °C (−109.3 °F), the vaporization point of solid carbon dioxide (dry ice).

 الأطوار

المقالة الرئيسية: أطوار الجليد

Log-lin pressure-temperature phase diagram of water. The Roman numerals correspond to some ice phases listed below.

An alternative formulation of the phase diagram for certain ices and other phases of water

Most liquids under increased pressure freeze at higher temperatures because the pressure helps to hold the molecules together. However, the strong hydrogen bonds in water make it different: for some pressures higher than 1 atm (0.10 MPa), water freezes at a temperature below 0 °C (32 °F). Ice, water, and water vapour can coexist at the triple point, which is exactly 273.16 K (0.01 °C) at a pressure of 611.657 Pa. The kelvin was defined as 1/273.16 of the difference between this triple point and absolute zero, though this definition changed in May 2019. Unlike most other solids, ice is difficult to superheat. In an experiment, ice at −3 °C was superheated to about 17 °C for about 250 picoseconds.

Subjected to higher pressures and varying temperatures, ice can form in nineteen separate known crystalline phases at various densities, along with hypothetical proposed phases of ice that have not been observed. With care, at least fifteen of these phases (one of the known exceptions being ice X) can be recovered at ambient pressure and low temperature in metastable form. The types are differentiated by their crystalline structure, proton ordering, and density. There are also two metastable phases of ice under pressure, both fully hydrogen-disordered; these are Ice IV and Ice XII. Ice XII was discovered in 1996. In 2006, Ice XIII and Ice XIV were discovered. Ices XI, XIII, and XIV are hydrogen-ordered forms of ices I_h, V, and XII respectively. In 2009, ice XV was found at extremely high pressures and −143 °C. At even higher pressures, ice is predicted to become a metal; this has been variously estimated to occur at 1.55 TPa or 5.62 TPa.

As well as crystalline forms, solid water can exist in amorphous states as amorphous solid water (ASW) of varying densities. In outer space, hexagonal crystalline ice is present in the ice volcanoes, but is extremely rare otherwise. Even icy moons like Ganymede are expected to mainly consist of other crystalline forms of ice. Water in the interstellar medium is dominated by amorphous ice, making it likely the most common form of water in the universe. Low-density ASW (LDA), also known as hyperquenched glassy water, may be responsible for noctilucent clouds on Earth and is usually formed by deposition of water vapor in cold or vacuum conditions. High-density ASW (HDA) is formed by compression of ordinary ice I_h or LDA at GPa pressures. Very-high-density ASW (VHDA) is HDA slightly warmed to 160 K under 1–2 GPa pressures.

Ice from a theorized superionic water may possess two crystalline structures. At pressures in excess of 500،000 bar (7،300،000 psi) such superionic ice would take on a body-centered cubic structure. However, at pressures in excess of 1،000،000 bar (15،000،000 psi) the structure may shift to a more stable face-centered cubic lattice. It is speculated that superionic ice could compose the interior of ice giants such as Uranus and Neptune.

 خصائص الاحتكاك

تاكاهيكو كوزوكا المتزلج الراقص - an act which is only possible due to ice's low frictional properties

Ice is "slippery" because it has a low coefficient of friction. This subject was first scientifically investigated in the 19th century. The preferred explanation at the time was "pressure melting" -i.e. the blade of an ice skate, upon exerting pressure on the ice, would melt a thin layer, providing sufficient lubrication for the blade to glide across the ice. Yet, 1939 research by Frank P. Bowden and T. P. Hughes found that skaters would experience a lot more friction than they actually do if it were the only explanation. Further, the optimum temperature for figure skating is −5.5 °C (22 °F; 268 K) and −9 °C (16 °F; 264 K) for hockey; yet, according to pressure melting theory, skating below −4 °C (25 °F; 269 K) would be outright impossible. Instead, Bowden and Hughes argued that heating and melting of the ice layer is caused by friction. However, this theory does not sufficiently explain why ice is slippery when standing still even at below-zero temperatures.

Subsequent research suggested that ice molecules at the interface cannot properly bond with the molecules of the mass of ice beneath (and thus are free to move like molecules of liquid water). These molecules remain in a semi-liquid state, providing lubrication regardless of pressure against the ice exerted by any object. However, the significance of this hypothesis is disputed by experiments showing a high coefficient of friction for ice using atomic force microscopy. Thus, the mechanism controlling the frictional properties of ice is still an active area of scientific study. A comprehensive theory of ice friction must take into account all of the aforementioned mechanisms to estimate friction coefficient of ice against various materials as a function of temperature and sliding speed. 2014 research suggests that frictional heating is the most important process under most typical conditions.

 Natural formation

Frozen landscape in the Northwest Territories of Canada. A large ice circle can be clearly seen floating on water.

The term that collectively describes all of the parts of the Earth's surface where water is in frozen form is the cryosphere. Ice is an important component of the global climate, particularly in regard to the water cycle. Glaciers and snowpacks are an important storage mechanism for fresh water; over time, they may sublimate or melt. Snowmelt is an important source of seasonal fresh water. The World Meteorological Organization defines several kinds of ice depending on origin, size, shape, influence and so on. Clathrate hydrates are forms of ice that contain gas molecules trapped within its crystal lattice.

 In the oceans

المقالة الرئيسية: Sea ice

Ice that is found at sea may be in the form of drift ice floating in the water, fast ice fixed to a shoreline or anchor ice if attached to the seafloor. Ice which calves (breaks off) from an ice shelf or a coastal glacier may become an iceberg. The aftermath of calving events produces a loose mixture of snow and ice known as Ice mélange.

Sea ice forms in several stages. At first, small, millimeter-scale crystals accumulate on the water surface in what is known as frazil ice. As they become somewhat larger and more consistent in shape and cover, the water surface begins to look "oily" from above, so this stage is called grease ice. Then, ice continues to clump together, and solidify into flat cohesive pieces known as ice floes. Ice floes are the basic building blocks of sea ice cover, and their horizontal size (defined as half of their diameter) varies dramatically, with the smallest measured in centimeters and the largest in hundreds of kilometers. An area which is over 70% ice on its surface is said to be covered by pack ice.

Fully formed sea ice can be forced together by currents and winds to form pressure ridges up to 12 متر (39 ft) tall. On the other hand, active wave activity can reduce sea ice to small, regularly shaped pieces, known as pancake ice. Sometimes, wind and wave activity "polishes" sea ice to perfectly spherical pieces known as ice eggs.

• 

  Grease ice in the Bering Sea

• 

  Loose drift ice on the east coast of Greenland

• 

  Ice eggs (diameter 5–10 cm) on Stroomi Beach, Tallinn, Estonia

• 

  Ice floes in Antarctica, 1919

• 

  A first-year sea ice ridge in the Central Arctic, photographed by the MOSAiC expedition on July 4, 2020

• 

  Ice mélange on Greenland's western coast, 2012

• 

  Anchor ice on the seafloor at McMurdo Sound, Antarctica.

 On land

NASA image of the Antarctic ice sheet

The largest ice formations on Earth are the two ice sheets which almost completely cover the world's largest island, Greenland, and the continent of Antarctica. These ice sheets have an average thickness of over 1 km (0.6 mi) and have existed for millions of years.

Other major ice formations on land include ice caps, ice fields, ice streams and glaciers. In particular, the Hindu Kush region is known as the Earth's "Third Pole" due to the large number of glaciers it contains. They cover an area of around 80،000 km² (31،000 sq mi), and have a combined volume of between 3,000-4,700 km³. These glaciers are nicknamed "Asian water towers", because their meltwater run-off feeds into rivers which provide water for an estimated two billion people.

Permafrost refers to soil or underwater sediment which continuously remains below 0 °C (32 °F) for two years or more. The ice within permafrost is divided into four categories: pore ice, vein ice (also known as ice wedges), buried surface ice and intrasedimental ice (from the freezing of underground waters). One example of ice formation in permafrost areas is aufeis - layered ice that forms in Arctic and subarctic stream valleys. Ice, frozen in the stream bed, blocks normal groundwater discharge, and causes the local water table to rise, resulting in water discharge on top of the frozen layer. This water then freezes, causing the water table to rise further and repeat the cycle. The result is a stratified ice deposit, often several meters thick. Snow line and snow fields are two related concepts, in that snow fields accumulate on top of and ablate away to the equilibrium point (the snow line) in an ice deposit.

 On rivers and streams

A small frozen rivulet

Ice which forms on moving water tends to be less uniform and stable than ice which forms on calm water. Ice jams (sometimes called "ice dams"), when broken chunks of ice pile up, are the greatest ice hazard on rivers. Ice jams can cause flooding, damage structures in or near the river, and damage vessels on the river. Ice jams can cause some hydropower industrial facilities to completely shut down. An ice dam is a blockage from the movement of a glacier which may produce a proglacial lake. Heavy ice flows in rivers can also damage vessels and require the use of an icebreaker vessel to keep navigation possible.

Ice discs are circular formations of ice floating on river water. They form within eddy currents, and their position results in asymmetric melting, which makes them continuously rotate at a low speed.

 On lakes

Candle ice in Lake Otelnuk, Quebec, Canada

Ice forms on calm water from the shores, a thin layer spreading across the surface, and then downward. Ice on lakes is generally four types: primary, secondary, superimposed and agglomerate. Primary ice forms first. Secondary ice forms below the primary ice in a direction parallel to the direction of the heat flow. Superimposed ice forms on top of the ice surface from rain or water which seeps up through cracks in the ice which often settles when loaded with snow. An ice shove occurs when ice movement, caused by ice expansion and/or wind action, occurs to the extent that ice pushes onto the shores of lakes, often displacing sediment that makes up the shoreline.

Shelf ice is formed when floating pieces of ice are driven by the wind piling up on the windward shore. This kind of ice may contain large air pockets under a thin surface layer, which makes it particularly hazardous to walk across it. Another dangerous form of rotten ice to traverse on foot is candle ice, which develops in columns perpendicular to the surface of a lake. Because it lacks a firm horizontal structure, a person who has fallen through has nothing to hold onto to pull themselves out.

 As precipitation

المقالة الرئيسية: Precipitation

 Snow and freezing rain

المقالة الرئيسية: Snow and Snowflake

Snowflakes by Wilson Bentley, 1902

Snow crystals form when tiny supercooled cloud droplets (about 10 μm in diameter) freeze. These droplets are able to remain liquid at temperatures lower than −18 °C (255 K; 0 °F), because to freeze, a few molecules in the droplet need to get together by chance to form an arrangement similar to that in an ice lattice; then the droplet freezes around this "nucleus". Experiments show that this "homogeneous" nucleation of cloud droplets only occurs at temperatures lower than −35 °C (238 K; −31 °F). In warmer clouds an aerosol particle or "ice nucleus" must be present in (or in contact with) the droplet to act as a nucleus. Our understanding of what particles make efficient ice nuclei is poor – what we do know is they are very rare compared to that cloud condensation nuclei on which liquid droplets form. Clays, desert dust and biological particles may be effective, although to what extent is unclear. Artificial nuclei are used in cloud seeding. The droplet then grows by condensation of water vapor onto the ice surfaces.

Ice storm is a type of winter storm characterized by freezing rain, which produces a glaze of ice on surfaces, including roads and power lines. In the United States, a quarter of winter weather events produce glaze ice, and utilities need to be prepared to minimize damages.

 Hard forms

للمزيد من المعلومات: Ice crystal

A large hailstone, about 6 cm (2.4 in) in diameter

Hail forms in storm clouds when supercooled water droplets freeze on contact with condensation nuclei, such as dust or dirt. The storm's updraft blows the hailstones to the upper part of the cloud. The updraft dissipates and the hailstones fall down, back into the updraft, and are lifted up again. Hail has a diameter of 5 ميليمتر (0.20 in) or more. Within METAR code, GR is used to indicate larger hail, of a diameter of at least 6.4 ميليمتر (0.25 in) and GS for smaller. Stones of 19 ميليمتر (0.75 in), 25 ميليمتر (1.0 in) and 44 ميليمتر (1.75 in) are the most frequently reported hail sizes in North America. Hailstones can grow to 15 سنتيمتر (6 in) and weigh more than 0.5 كيلوغرام (1.1 lb). In large hailstones, latent heat released by further freezing may melt the outer shell of the hailstone. The hailstone then may undergo 'wet growth', where the liquid outer shell collects other smaller hailstones. The hailstone gains an ice layer and grows increasingly larger with each ascent. Once a hailstone becomes too heavy to be supported by the storm's updraft, it falls from the cloud.

Soft hail, or graupel, in Nevada

Hail forms in strong thunderstorm clouds, particularly those with intense updrafts, high liquid water content, great vertical extent, large water droplets, and where a good portion of the cloud layer is below freezing 0 °C (32 °F). Hail-producing clouds are often identifiable by their green coloration. The growth rate is maximized at about −13 °C (9 °F), and becomes vanishingly small much below −30 °C (−22 °F) as supercooled water droplets become rare. For this reason, hail is most common within continental interiors of the mid-latitudes, as hail formation is considerably more likely when the freezing level is below the altitude of 11،000 أقدام (3،400 m). Entrainment of dry air into strong thunderstorms over continents can increase the frequency of hail by promoting evaporative cooling which lowers the freezing level of thunderstorm clouds giving hail a larger volume to grow in. Accordingly, hail is actually less common in the tropics despite a much higher frequency of thunderstorms than in the mid-latitudes because the atmosphere over the tropics tends to be warmer over a much greater depth. Hail in the tropics occurs mainly at higher elevations.

An accumulation of ice pellets

Ice pellets (METAR code PL) are a form of precipitation consisting of small, translucent balls of ice, which are usually smaller than hailstones. This form of precipitation is also referred to as "sleet" by the United States National Weather Service. (In British English "sleet" refers to a mixture of rain and snow.) Ice pellets typically form alongside freezing rain, when a wet warm front ends up between colder and drier atmospheric layers. There, raindrops would both freeze and shrink in size due to evaporative cooling. So-called snow pellets, or graupel, form when multiple water droplets freeze onto snowflakes until a soft ball-like shape is formed. So-called "diamond dust", (METAR code IC) also known as ice needles or ice crystals, forms at temperatures approaching −40 °C (−40 °F) due to air with slightly higher moisture from aloft mixing with colder, surface-based air.

 On surfaces

As water drips and re-freezes, it can form hanging icicles, or stalagmite-like structures on the ground. On sloped roofs, buildup of ice can produce an ice dam, which stops melt water from draining properly and potentially leads to damaging leaks. More generally, water vapor depositing onto surfaces due to high relative humidity and then freezing results in various forms of atmospheric icing, or frost. Inside buildings, this can be seen as ice on the surface of un-insulated windows. Hoar frost is common in the environment, particularly in the low-lying areas such as valleys. In Antarctica, the temperatures can be so low that electrostatic attraction is increased to the point hoarfrost on snow sticks together when blown by wind into tumbleweed-like balls known as yukimarimo.

Sometimes, drops of water crystallize on cold objects as rime instead of glaze. Soft rime has a density between a quarter and two thirds that of pure ice, due to a high proportion of trapped air, which also makes soft rime appear white. Hard rime is denser, more transparent, and more likely to appear on ships and aircraft. Cold wind specifically causes what is known as advection frost when it collides with objects. When it occurs on plants, it often causes damage to them. Various methods exist to protect agricultural crops from frost - from simply covering them to using wind machines. In recent decades, irrigation sprinklers have been calibrated to spray just enough water to preemptively create a layer of ice that would form slowly and so avoid a sudden temperature shock to the plant, and not be so thick as to cause damage with its weight.

• 

  Grass partially covered in hoarfrost, 2008

• 

  Frost on a thistle in Hausdülmen, North Rhine-Westphalia, Germany

• 

  A spiderweb covered in frost

• 

  Ice on deciduous tree after freezing rain

• 

  Icicles on a stairway in Seattle, 1968

• 

  Fern frost on a window

• 

  Hoar frost atop snow

• 

  Yukimarimo at South Pole Station, Antarctica, in 2008

 Ablation

المقالة الرئيسية: Ablation

Different stages of ice melt in a pond

The melting of floating ice

Ablation of ice refers to both its melting and its dissolution.

The melting of ice entails the breaking of hydrogen bonds between the water molecules. The ordering of the molecules in the solid breaks down to a less ordered state and the solid melts to become a liquid. This is achieved by increasing the internal energy of the ice beyond the melting point. When ice melts it absorbs as much energy as would be required to heat an equivalent amount of water by 80 °C. While melting, the temperature of the ice surface remains constant at 0 °C. The rate of the melting process depends on the efficiency of the energy exchange process. An ice surface in fresh water melts solely by free convection with a rate that depends linearly on the water temperature, T_∞, when T_∞ is less than 3.98 °C, and superlinearly when T_∞ is equal to or greater than 3.98 °C, with the rate being proportional to (T_∞ − 3.98 °C)^α, with α = 5/3 for T_∞ much greater than 8 °C, and α = 4/3 for in between temperatures T_∞.

In salty ambient conditions, dissolution rather than melting often causes the ablation of ice. For example, the temperature of the Arctic Ocean is generally below the melting point of ablating sea ice. The phase transition from solid to liquid is achieved by mixing salt and water molecules, similar to the dissolution of sugar in water, even though the water temperature is far below the melting point of the sugar. However, the dissolution rate is limited by salt concentration and is therefore slower than melting.

 Role in human activities

 Cooling

A schematic showing how the ancient yakhchals used ice to provide radiative cooling

Ice has long been valued as a means of cooling. In 400 BC Iran, Persian engineers had already developed techniques for ice storage in the desert through the summer months. During the winter, ice was transported from harvesting pools and nearby mountains in large quantities to be stored in specially designed, naturally cooled refrigerators, called yakhchal (meaning ice storage). Yakhchals were large underground spaces (up to 5000 m³) that had thick walls (at least two meters at the base) made of a specific type of mortar called sarooj made from sand, clay, egg whites, lime, goat hair, and ash. The mortar was resistant to heat transfer, helping to keep the ice cool enough not to melt; it was also impenetrable by water. Yakhchals often included a qanat and a system of windcatchers that could lower internal temperatures to frigid levels, even during the heat of the summer. One use for the ice was to create chilled treats for royalty.

 Harvesting

المقالة الرئيسية: Ice cutting and Ice trade

There were thriving industries in 16th–17th century England whereby low-lying areas along the Thames Estuary were flooded during the winter, and ice harvested in carts and stored inter-seasonally in insulated wooden houses as a provision to an icehouse often located in large country houses, and widely used to keep fish fresh when caught in distant waters. This was allegedly copied by an Englishman who had seen the same activity in China. Ice was imported into England from Norway on a considerable scale as early as 1823.

In the United States, the first cargo of ice was sent from New York City to Charleston, South Carolina, in 1799, and by the first half of the 19th century, ice harvesting had become a big business. Frederic Tudor, who became known as the "Ice King", worked on developing better insulation products for long distance shipments of ice, especially to the tropics; this became known as the ice trade.

Harvesting ice on Lake St. Clair in Michigan, c. 1905

Between 1812 and 1822, under Lloyd Hesketh Bamford Hesketh's instruction, Gwrych Castle was built with 18 large towers, one of those towers is called the 'Ice Tower'. Its sole purpose was to store Ice.

Trieste sent ice to Egypt, Corfu, and Zante; Switzerland, to France; and Germany sometimes was supplied from Bavarian lakes. From 1930s and up until 1994, the Hungarian Parliament building used ice harvested in the winter from Lake Balaton for air conditioning.

Ice houses were used to store ice formed in the winter, to make ice available all year long, and an early type of refrigerator known as an icebox was cooled using a block of ice placed inside it. Many cities had a regular ice delivery service during the summer. The advent of artificial refrigeration technology made the delivery of ice obsolete.

Ice is still harvested for ice and snow sculpture events. For example, a swing saw is used to get ice for the Harbin International Ice and Snow Sculpture Festival each year from the frozen surface of the Songhua River.

 Artificial production

المقالة الرئيسية: Icemaker

Layout of a late 19th-century ice factory

The earliest known written process to artificially make ice is by the 13th-century writings of Arab historian Ibn Abu Usaybia in his book Kitab Uyun al-anba fi tabaqat-al-atibba concerning medicine in which Ibn Abu Usaybia attributes the process to an even older author, Ibn Bakhtawayhi, of whom nothing is known.

Ice is now produced on an industrial scale, for uses including food storage and processing, chemical manufacturing, concrete mixing and curing, and consumer or packaged ice. Most commercial icemakers produce three basic types of fragmentary ice: flake, tubular and plate, using a variety of techniques. Large batch ice makers can produce up to 75 tons of ice per day. In 2002, there were 426 commercial ice-making companies in the United States, with a combined value of shipments of $595,487,000. Home refrigerators can also make ice with a built in icemaker, which will typically make ice cubes or crushed ice. The first such device was presented in 1965 by Frigidaire.

 Land travel

Ice formation on exterior of vehicle windshield

Ice forming on roads is a common winter hazard, and black ice particularly dangerous because it is very difficult to see. It is both very transparent, and often forms specifically in shaded (and therefore cooler and darker) areas, i.e. beneath overpasses.

Whenever there is freezing rain or snow which occurs at a temperature near the melting point, it is common for ice to build up on the windows of vehicles. Often, snow melts, re-freezes, and forms a fragmented layer of ice which effectively "glues" snow to the window. In this case, the frozen mass is commonly removed with ice scrapers. A thin layer of ice crystals can also form on the inside surface of car windows during sufficiently cold weather. In the 1970s and 1980s, some vehicles such as Ford Thunderbird could be upgraded with heated windshields as the result. This technology fell out of style as it was too expensive and prone to damage, but rear-window defrosters are cheaper to maintain and so are more widespread.

1943 US propaganda film explaining how the ice of Lake Ladoga became the Road of Life during WWII

In sufficiently cold places, the layers of ice on water surfaces can get thick enough for ice roads to be built. Some regulations specify that the minimum safe thickness is 4 in (10 cm) for a person, 7 in (18 cm) for a snowmobile and 15 in (38 cm) for an automobile lighter than 5 tonnes. For trucks, effective thickness varies with load - i.e. a vehicle with 9-ton total weight requires a thickness of 20 in (51 cm). Notably, the speed limit for a vehicle moving at a road which meets its minimum safe thickness is 25 km/h (15 mph), going up to 35 km/h (25 mph) if the road's thickness is 2 or more times larger than the minimum safe value. There is a known instance where a railroad has been built on ice.

The most famous ice road had been the Road of Life across Lake Ladoga. It operated in the winters of 1941–1942 and 1942–1943, when it was the only land route available to the Soviet Union to relieve the Siege of Leningrad by the German Army Group North. ^:76–80 The trucks moved hundreds of thousands tonnes of supplies into the city, and hundreds of thousands of civilians were evacuated. It is now a World Heritage Site.

 Water-borne travel

Channel through ice for ship traffic on Lake Huron with ice breakers in background

For ships, ice presents two distinct hazards. Firstly, spray and freezing rain can produce an ice build-up on the superstructure of a vessel sufficient to make it unstable, potentially to the point of capsizing. Earlier, crewmembers were regularly forced to manually hack off ice build-up. After 1980s, spraying de-icing chemicals or melting the ice through hot water/steam hoses became more common. Secondly, icebergs – large masses of ice floating in water (typically created when glaciers reach the sea) – can be dangerous if struck by a ship when underway. Icebergs have been responsible for the sinking of many ships, the most famous being the Titanic.

For harbors near the poles, being ice-free, ideally all year long, is an important advantage. Examples are Murmansk (Russia), Petsamo (Russia, formerly Finland), and Vardø (Norway). Harbors which are not ice-free are opened up using specialized vessels, called icebreakers. Icebreakers are also used to open routes through the sea ice for other vessels, as the only alternative is to find the openings called "polynyas" or "leads". A widespread production of icebreakers began during the 19th century. Earlier designs simply had reinforced bows in a spoon-like or diagonal shape to effectively crush the ice. Later designs attached a forward propeller underneath the protruding bow, as the typical rear propellers were incapable of effectively steering the ship through the ice

 Air travel

للمزيد من المعلومات: Icing conditions and Carburetor icing

Rime ice on the leading edge of an aircraft wing. When the build-up is too large, the black deicing boot inflates to shake it off

For aircraft, ice can cause a number of dangers. As an aircraft climbs, it passes through air layers of different temperature and humidity, some of which may be conducive to ice formation. If ice forms on the wings or control surfaces, this may adversely affect the flying qualities of the aircraft. In 1919, during the first non-stop flight across the Atlantic, the British aviators Captain John Alcock and Lieutenant Arthur Whitten Brown encountered such icing conditions – Brown left the cockpit and climbed onto the wing several times to remove ice which was covering the engine air intakes of the Vickers Vimy aircraft they were flying.

One vulnerability effected by icing that is associated with reciprocating internal combustion engines is the carburetor. As air is sucked through the carburetor into the engine, the local air pressure is lowered, which causes adiabatic cooling. Thus, in humid near-freezing conditions, the carburetor will be colder, and tend to ice up. This will block the supply of air to the engine, and cause it to fail. Between 1969 and 1975, 468 such instances were recorded, causing 75 aircraft losses, 44 fatalities and 202 serious injuries. Thus, carburetor air intake heaters were developed. Further, reciprocating engines with fuel injection do not require carburetors in the first place.

Jet engines do not experience carb icing, but they can be affected by the moisture inherently present in jet fuel freezing and forming ice crystals, which can potentially clog up fuel intake to the engine. Fuel heaters and/or de-icing additives are used to address the issue.

 Recreation and sports

المقالة الرئيسية: Ice sports

Skating fun by 17th century Dutch painter Hendrick Avercamp

Ice plays a central role in winter recreation and in many sports such as ice skating, tour skating, ice hockey, bandy, ice fishing, ice climbing, curling, broomball and sled racing on bobsled, luge and skeleton. Many of the different sports played on ice get international attention every four years during the Winter Olympic Games.

Small boat-like craft can be mounted on blades and be driven across the ice by sails. This sport is known as ice yachting, and it had been practiced for centuries. Another vehicular sport is ice racing, where drivers must speed on lake ice, while also controlling the skid of their vehicle (similar in some ways to dirt track racing). The sport has even been modified for ice rinks.

 Other uses

Carving an ice sculpture

 As thermal ballast

• Ice is still used to cool and preserve food in portable coolers.
• Ice cubes or crushed ice can be used to cool drinks. As the ice melts, it absorbs heat and keeps the drink near 0 °C (32 °F).
• Ice can be used as part of an air conditioning system, using battery- or solar-powered fans to blow hot air over the ice. This is especially useful during heat waves when power is out and standard (electrically powered) air conditioners do not work.
• Ice can be used (like other cold packs) to reduce swelling (by decreasing blood flow) and pain by pressing it against an area of the body.

 As structural material

Ice pier during 1983 cargo operations. McMurdo Station, Antarctica.

• Engineers used the substantial strength of pack ice when they constructed Antarctica's first floating ice pier in 1973. Such ice piers are used during cargo operations to load and offload ships. Fleet operations personnel make the floating pier during the winter. They build upon naturally occurring frozen seawater in McMurdo Sound until the dock reaches a depth of about 22 أقدام (6.7 m). Ice piers are inherently temporary structures, although some can last as long as 10 years. Once a pier is no longer usable, it is towed to sea with an icebreaker.

An ice-made dining room of the Kemi's SnowCastle ice hotel in Finland

• Structures and ice sculptures are built out of large chunks of ice or by spraying water The structures are mostly ornamental (as in the case with ice castles), and not practical for long-term habitation. Ice hotels exist on a seasonal basis in a few cold areas. Igloos are another example of a temporary structure, made primarily from snow.
• Engineers can also use ice to destroy. In mining, drilling holes in rock structures and then pouring water during cold weather is an accepted alternative to using dynamite, as the rock cracks when the water expands as ice.
• During World War II, Project Habbakuk was an Allied programme which investigated the use of pykrete (wood fibers mixed with ice) as a possible material for warships, especially aircraft carriers, due to the ease with which a vessel immune to torpedoes, and a large deck, could be constructed by ice. A small-scale prototype was built, but it soon turned out the project would cost far more than a conventional aircraft carrier while being many times slower and also vulnerable to melting.
• Ice has even been used as the material for a variety of musical instruments, for example by percussionist Terje Isungset.

 Impacts of climate change

انظر أيضاً: Climate change in the Arctic and Climate change in Antarctica

 Historical

Earth lost 28 trillion tonnes of ice between 1994 and 2017, with melting grounded ice (ice sheets and glaciers) raising the global sea level by 34.6 ±3.1 mm. The rate of ice loss has risen by 57% since the 1990s−from 0.8 to 1.2 trillion tonnes per year.

On average, climate change has lowered the thickness of land ice with every year, and reduced the extent of sea ice cover.

Greenhouse gas emissions from human activities unbalance the Earth's energy budget and so cause an accumulation of heat. About 90% of that heat is added to ocean heat content, 1% is retained in the atmosphere and 3-4% goes to melt major parts of the cryosphere. Between 1994 and 2017, 28 trillion tonnes of ice were lost around the globe as the result. Arctic sea ice decline accounted for the single largest loss (7.6 trillion tonnes), followed by the melting of Antarctica's ice shelves (6.5 trillion tonnes), the retreat of mountain glaciers (6.1 trillion tonnes), the melting of the Greenland ice sheet (3.8 trillion tonnes) and finally the melting of the Antarctic ice sheet (2.5 trillion tonnes) and the limited losses of the sea ice in the Southern Ocean (0.9 trillion tonnes).

Other than the sea ice (which already displaces water due to Archimedes' principle), these losses are a major cause of sea level rise (SLR) and they are expected to intensify in the future. In particular, the melting of the West Antarctic ice sheet may accelerate substantially as the floating ice shelves are lost and can no longer buttress the glaciers. This would trigger poorly understood marine ice sheet instability processes, which could then increase the SLR expected for the end of the century (between 30 cm (1 ft) and 1 m (3+1⁄2 ft), depending on future warming), by tens of centimeters more.^:1302

Ice loss in Greenland and Antarctica also produces large quantities of fresh meltwater, which disrupts the Atlantic meridional overturning circulation (AMOC) and the Southern Ocean overturning circulation, respectively. These two halves of the thermohaline circulation are very important for the global climate. A continuation of high meltwater flows may cause a severe disruption (up to a point of a "collapse") of either circulation, or even both of them. Either event would be considered an example of tipping points in the climate system, because it would be extremely difficult to reverse. AMOC is generally not expected to collapse during the 21st century, while there is only limited knowledge about the Southern Ocean circulation.^:1214

Another example of ice-related tipping point is permafrost thaw. While the organic content in the permafrost causes CO₂ and methane emissions once it thaws and begins to decompose, ice melting liqufies the ground, causing anything built above the former permafrost to collapse. By 2050, the economic damages from such infrastructure loss are expected to cost tens of billions of dollars.

 Predictions

Potential regional warming caused by the loss of all land ice outside of East Antarctica, and by the disappearance of Arctic sea ice every year starting from June. While plausible, consistent sea ice loss would likely require relatively high warming, and the loss of all ice in Greenland would require multiple millennia.

In the future, the Arctic Ocean is likely to lose effectively all of its sea ice during at least some Septembers (the end of the ice melting season), although some of the ice would refreeze during the winter. I.e. an ice-free September is likely to occur once in every 40 years if global warming is at 1.5 °C (2.7 °F), but would occur once in every 8 years at 2 °C (3.6 °F) and once in every 1.5 years at 3 °C (5.4 °F). This would affect the regional and global climate due to the ice-albedo feedback. Because ice is highly reflective of solar energy, persistent sea ice cover lowers local temperatures. Once that ice cover melts, the darker ocean waters begin to absorb more heat, which also helps to melt the remaining ice.

Global losses of sea ice between 1992 and 2018, almost all of them in the Arctic, have already had the same impact as 10% of greenhouse gas emissions over the same period. If all the Arctic sea ice was gone every year between June and September (polar day, when the Sun is constantly shining), temperatures in the Arctic would increase by over 1.5 °C (2.7 °F), while the global temperatures would increase by around 0.19 °C (0.34 °F).

Possible equilibrium states of the Greenland ice sheet in response to different equilibrium carbon dioxide concentrations in parts per million. Second and third states would result in 1.8 m (6 ft) and 2.4 m (8 ft) of sea level rise, while the fourth state is equivalent to 6.9 m (23 ft).

By 2100, at least a quarter of mountain glaciers outside of Greenland and Antarctica would melt, and effectively all ice caps on non-polar mountains are likely to be lost around 200 years after global warming reaches 2 °C (3.6 °F). The West Antarctic ice sheet is highly vulnerable and will likely disappear even if the warming does not progress further, although it could take around 2,000 years before its loss is complete. The Greenland ice sheet will most likely be lost with the sustained warming between 1.7 °C (3.1 °F) and 2.3 °C (4.1 °F), although its total loss requires around 10,000 years. Finally, the East Antarctic ice sheet will take at least 10,000 years to melt entirely, which requires a warming of between 5 °C (9.0 °F) and 10 °C (18 °F).

If all the ice on Earth melted, it would result in about 70 m (229 ft 8 in) of sea level rise, with some 53.3 m (174 ft 10 in) coming from East Antarctica. Due to isostatic rebound, the ice-free land would eventually become 301 m (987 ft 6 in) higher in Greenland and 494 m (1،620 ft 9 in) in Antarctica, on average. Areas in the center of each landmass would become up to 783 m (2،568 ft 11 in) and 936 m (3،070 ft 10 in) higher, respectively. The impact on global temperatures from losing West Antartica, mountain glaciers and the Greenland ice sheet is estimated at 0.05 °C (0.090 °F), 0.08 °C (0.14 °F) and 0.13 °C (0.23 °F), respectively, while the lack of the East Antarctic ice sheet would increase the temperatures by 0.6 °C (1.1 °F).

 Non-water

المقالة الرئيسية: Volatile (astrogeology)

The solid phases of several other volatile substances are also referred to as ices; generally a volatile is classed as an ice if its melting or sublimation point lies above or around 100 K (−173 °C; −280 °F) (assuming standard atmospheric pressure). The best known example is dry ice, the solid form of carbon dioxide. Its sublimation/deposition point occurs at 194.7 K (−78.5 °C; −109.2 °F).

A "magnetic analogue" of ice is also realized in some insulating magnetic materials in which the magnetic moments mimic the position of protons in water ice and obey energetic constraints similar to the Bernal-Fowler ice rules arising from the geometrical frustration of the proton configuration in water ice. These materials are called spin ice.

 See also

• Ice famine
• Ice jacking
• Jumble ice
• Pumpable ice technology

 Further reading

• Brady, Amy. Ice: From Mixed Drinks to Skating Rinks--A Cool History of a Hot Commodity (G. P. Putnam's Sons, 2023).
• Hogge, Fred. Of Ice and Men: How We've Used Cold to Transform Humanity (Pegasus Books, 2022)
• Leonard, Max. A Cold Spell: A Human History of Ice (Bloomsbury, 2023) online review of this book

 External links

ابحث عن جليد في
قاموس المعرفة.

• Webmineral listing for Ice
• MinDat.org listing and location data for Ice
• Estimating the bearing capacity of ice
• High-temperature, high-pressure ice
• The Surprisingly Cool History of Ice

---

 كرات الجليد

انظر أيضاً: كرات الجليد

An accumulation of ice pellets

 برد

انظر أيضاً: برد (هطول)

حبة برد كبيرة، قطرها حوالي 6 سم

 رقائق الجليد

المقالة الرئيسية: رقائق الجليد

Snowflake viewed in an optical microscope

 تراب الماس

انظر أيضاً: تراب الماس

 الأنهار الجليدية

•  مقالة مفصلة: نهر جليدي

هى تنتج عن اتساع الحقل الثلجي بكثرة كميات الثلج التي تضاف إليه سنوياً, فتتكون في هذه الحالة ألسنة من الجليد تنحدر على جوانب الحقل الثلجي فتتحرك فوق سطح الأرض حركة محسوسة, فهى تشق لنفسها أودية واضحة الجوانب يملؤها الجليد بدلاً من الماء. ويختلف الجليد الذي يملأ أودية الأنهار الجليدية, عن جليد الحقول الثلجية, إختلافاً واضحاً في خصائصه الطبيعية, إذ بينما يتميز جليد الحقول الثلجية بكثرة فراغاته البينية وبمساميته, نجد أن الأنهار الجليدية جليد غير منفذ للمياه, شديد التماسك والصلابة.

 حركة الأنهار الجليدية

تتحرك الأنهار الجليدية على طول منحدرات الجبال من مصادرها الممثلة في الحقول الثلجية حركة بطيئة, ويلاحظ أن هذه الأنهار تتخير دائماً مناطق الضعف في قشرة الأرض, والتي تتمثل في معظم الأحوال إما في أودية نهرية جفت مياهها, أو على طول خطوط الإنكسار أو على طول الإمتداد المناطق الحدية بين التكوينات الجيولوجية. ويبلغ معدل تحرك الجليد وزحفه زهاء الستين قدماً في اليوم, وقد يصل هذا المعدل إلى أكثر من مائة قدم في اليوم كما هي الحال في الأنهار الجليدية حركة بطيئة للغاية لا تزيد عن قدم واحد في اليوم, وهذا ما تتيمز به الأنهار الجليدية الألبية. ويعزى بطء حركة الجليد في الأنهار الجليدية بصفة عامة إلى أن الجليد جسم صلب شديد الإحتكاك بسطح الأرض أثناء حركته. وتكاد تتميز معظم الأنهار الجليدية بقصرها إذ يتراوح طولها بين ميل وعشرة أميال, كما أنها أنهار ضيقة لا يزيد عرضها على المائتي متر بأي حال من الأحوال.

ولا تتحرك كتلة الجليد التي توجد في نهر جليدي, بدرجة واحدة في جميع أجزائها إذ تتميز حركتها ببطئها عند جوانب الوادي وفي قاعه, ولكنها في نفس الوقت أسرع نسبياً في جزئه الأوسط. وقد إختلفت آراء العلماء وتضاربت بصدد تفسير الطريقة التي يتم بها تحرك الجليد, فمن قائل بأن الإختلاف في السرعة بين الجليد الذي يتحرك عند الجوانب وذلك الذي يزحف في الوسط, يؤدي إلى حدوث شقوق طولية في الكتلة الجليدية المتحركة هي التي تساعد على زحف الجليد. ولعل أقرب الآراء إلى الصحة ذلك الرأي الذي يعزو حركة الأنهار الجليدية إلى ضغط الجليد على قيعان الأودية مما يسبب هبوطاً في درجة ذوبانه, فتتحول بعض جزيئاته إلى مياه, وتعمل هذه المياه التي تظهر عند قاع النهر الجليدي على تشحيم كتلة الجليد وسهولة تحركها. وتعرف هذه العملية بعميلة الذوبان بالضغط . ويظهر مثل هذا الغشاء المائي الرقيق في قاع النهر الجليدي بوضوح كلما إزدادت سرعته, إما لشدة إنحدار الأرض التي يجري عليها أو لعظم الحقل الثلجي الذي يستمد منه جليده.

ومن أحسن الذين درسوا موضوع تحرك الجليد العالم السويسري "ديمورسيه " (1942) فهو يرى أن الجليد يخضع هو الآخر في حركته لقوة الجاذبية الأرضية مثله في هذا تماماً كمثل الأنهار أو المياه الجارية, إذ إنه أثناء إنتقاله من المستويات المرتفعة إلى المستويات المنخفضة يؤثر في نحت سطح الأرض إزاء ثقله على قشرتها, ولكنه زيادة عما يؤديه وهو خاضع لقوة جذب الأرض, يستطيع أن يتحرك فوق المرتفعات. ويرجع هذا إلى أن للجليد مرونة واضحة. فإذا صادف الجليد أثناء إنتقاله من السمتويات المرتفعة إلى مناطق منخفضة, عقبة من العقبات نوعاً ما, فإن ضغط الجليد بعضه على بعض يؤثر في مقدمة الجليد المتحرك ويجعلها تعلو زاحفة على هذه العقبة التي تعترضه, حتى إذا بلغ أعلى نقطة في هذه العقبة, إنحدر عليها من جديد. ومعنى هذا أن الجليد في هذه الحالة لا يخضع لقوى الجاذبية الأرضية, وذلك لأنه يستطيع أن يتحرك من أسفل إلى أعلى متأثراً في هذا بقوة الدفع التي تأتيه من الخلف. على أننا نلاحظ أنه إذا كان إنحدار قاع واد من الأودية الجليدية يتميز بأنه من الكفاية بحيث يسمح للجليد الزاحف بالتغلب على التأخر الذي ينجم عن إحتكاكه بسطح الأرض, فإن هذا يعني أن النهر الجليدي في هذه الحالة لن يختلف كثيراًِ عن النهر العادي.

ومازال موضوع كيفية تحرك الجليد في الأنهار الجليدية رغم هذه الآراء العديدة من الموضوعات التي يكتنفها شئ كبير من الغموض والتي مازال العلماء المتخصصون في الدراسات الجليدية يجاهدون في الكشف عن غوامضها بالدراسة والبحث.

 أنواع الكتل الجليدية

تظهر الكتل الجليدية التي نشاهدها في مختلف جهات العالم على ثلاث صور رئيسية: فهي إما غطاءات جليدية مستديمة كتلك التي توجد في جزيرة جرينلند وقارة أنتاركتيكا, أو كتل جليدية تملأ أودية الأنهار الجليدية ,أو أنهار جليدية تمتد وتنتشر عند حضيض المرتفعات .

Ice coating the branches of a tree

Feather ice on the plateau near Alta, Norway. The crystals form at temperatures below −30 °C (i.e. −22 °F).

Harvesting ice on Lake Saint Clair in Michigan, circa 1905

 أولاً: الغطاءات الجليدية

تكسو هذه الغطاءات مساحة شاسعة من سطح الكرة الأرضية, تمثل البقية الباقية من الأراضي الواسعة التي كان يغطيها الجليد البلايستوسيني في الزمن الجيولوجي الرابع, فقد كان الجليد في تلك الفترة يغطي مساحة كبيرة من شمال قارة أمريكا الشمالية تزيد على 4 ملايين ميل مربع, ومساحة أخرى كبيرة في شمال أوروبا تزيد على ميلوني ميل مربع, هذا بالإضافة إلى مناطق أخرى واسعة لم يتمكن العلماء بعد من أن يقدروا مساحتها وتتمثل أكبر هذه المناطق بصفة خاصة في سيبريا. أما أكبر المناطق التي مازالت تكسوها الغطاءات الجليدية فتظهر في الوقت الحالي في قارة أنتاركتيكا وفي جزيرة جرينلند.

 غطاء أنتاركتيكا الجليدي

يغطي كساحة كبيرة من تلك الكتلة القارية تزيد على 3.5 مليون ميل مربع أي تكاد تقرب من مساحة قارة أوروبا بأجمعها, ويؤلف هذا الغطاء طبقة سميكة قد يزيد سمكها في بعض الجهات على ستة آلاف قدم. وتبرز فوق سطح هذا الغطاء الجليدي في المناطق الساحلية قمم جبلية ناتئة هي التي تعرف بالنواتئ , تفصلها عن بعضها البعض أنهار جليدية تنحدر صوب البحر, وقد تمتد كثيراً في مياهه. وكثيراً ما يمتد الغطاء الجليدي ذاته في مياه البحر لمسافات كبيرة, كتلة جليدية كبيرة هي التي تعرف بحاجز روس , وذلك لمسافات كبيرة تبلغ بضعة عشرات من الأميال. وتتميز حركة الغطاء الجليدي في أنتاركتيكا بأنها حركة متناهية في البطء تتجه من منطقة مركزية صوب الأطراف حتى إذا بلغ الجليد سواحل هذه الكتلة القرية, إمتد فوق سطح الماء لمسافات كبيرة, أو قد يتكسر إلى كتل ضخمة تطفو فوق الماء على شكل جباال جليدية . وقد جابت أنحاء قارة أنتاركتيكا بعثات كشفية عديدة كانت آخرها البعثة النرويجية الإنجليزية السويدية التي قامت بأبحاث ودراسات عديدة فيما بين عامي 1950-1951 في القطاع النرويجي من القارة , وكان الهدف الرئيسي لهذه البعثة هو معرفة سمك الغطاء الجليدي بإستخدام طريقة إرتداد الصدى الصوتي, وهي طريقة مكنتهم من معرفة طبيعة صخور هذه القارة بعض المعرفة. فقد إتضح أن المناطق الساحلية يتراوح سمك هذا الغطاء ما بين 800, 2500 قدم, كما إتضح كذلك أن سمك هذا الغطاء الجليدي يتزايد تزايدأً مطردأً كلما إتجهنا من الساحل إلى الداخل حيث يصل إلى أوج سمكه (أكبر سمك سجل كان 7500 قدم), ومن النتائج الهامة الأخرى التي وصلت إليها هذه البعثة, أن سطح أرض القارة تحت الغطاء الجليدي السميك يتميز بوعورته المتناهية وكثرة تقطعه بواسطة أودية عميقة تشبه الفيوردات وتفصل بينها حافات فقرية قد تظهر بعض أجزاء منها فوق سطح الغطاء الجليدي على صورة قمم ناتئة .

 غطاء جزيرة جرينلند الجليدي

يكسو ثلاثة أرباع مساحتها الأصلية (تبلغ مساحته حوالي نصف مليون ميل مربع) فتظهر بالقرب من هوامشه بعض القمم الجبلية الناتئة, ولكنها تختفي تماماً في الأصقاع الداخلية الواسعة. ويحد الغطاء الجليدي الجرينلندي حاجز جبلي مرتفع وخصوصاً من ناحية الغرب حيث يتميز الساحل الغربي للجزيرة بكثرة فيورداته وتعددها, أما على طول الساحل الشرقي, ثكيراًِ ما يمتد الغطاء الجليدي ويتعمق في مياه البحر حيث يظهر على شكل حائط رأسي مرتفع (كثيراً ما يسمى مجازاً بسور الصين الجرينلندي ). ويبدو الغطاء الجليدي في وسطه على هيئة كتلة قبابية هائلة يزيد إرتفاعها على عشرة آلاف قدم فوق سطح البحر. وتظهر فوق هذه الكتلة القبابية أعلى قمم الجزيرة وهي قمة ماون فوريل في الجنوب الشرقي, ويزيد إرتفاعها على 11 ألف قدم. وقد كان يظن من قبل أن سمك الغطاء الجليدي في هذه الجزيرة يتراوح بين ألفين وسبعة آلاف قدم ولا يزيد بأي حال عن ثمانية آلاف قدم, ولكن الأبحاث الحديثة الأخيرة قد دلت على أن مساحات كبيرة من الصخور الأصلية التي يركز عليها الجليد تقع فعلاً دون مستوى سطح البحر بكثير, وهذا يدل على أن الغطاء الجليدي لابد أن يزيد سمكه كثيراً عن ثمانية آلاف قدم.

وتنحدر من كتلة الجليد الوسطى القبابية, بعض أنهار جليدية أهمها نهر همبولت الجليدي , الذي ينحدر صوب الشمال الغربي وينتهي إلى البحر على هيئة مرتفع يصل إتساعه إلى 40 ميلأً. ويبلغ إرتفاعه زهاء الثلاثمائة قدم, وكثيراً ما تنفصل من هذا الحائط الجليدي بعض كتل كبيرة تطفو فوق سطح المحيط الأطلسي وتتجه صوب الجنوب على هيئة جبال جليدية.

 الهضاب الجليدية أو الجزر الجليدية

هى غطاءات جليدية محدودة المساحة ومن أهمها تلك الغطاءات التي تكسو سطح جزيرة سفالباد , وجزيرة نوفايازيمليا , وجزيرة أيسلند . ويغطي الجليد حوالي 1/8 مساحة الجزيرة ألأخيرة, ويظهر على شكل غطاءات منفصلة مبعثرة يعرف كل واحد منها باليوكول ويبلغ عددها 37. وأكبر هذه الغطاءات الصغيرة غطاء فاتنا الذي تبلغ مساحته 3300 ميل مربع. وتوجد كذلك في بلاد النرويج غطاءات جليدية أقل مساحة بكثير من الغطاءات الأيسلندية ويعرفها النرويجيون محلياً بالفييلدز وهي تمثل في الواقع مرحلة إنتقالية بين الغطاءات الصغيرة الأيسلندية وبين الأنهار الجليدية التي تنحدر على هيئة ألسنة من أحواض الثلج وحقوله.

 الأودية الجليدية

تمثل هذه الأودية أهم الظاهرات الجيومورفية التي تتميز بها صورة عامة السلاسل الجبلية الشاهقة التي توجد في مختلف جهات سطح الأرض. وهي - كما ذكرنا من قبل - عبارة عن ألسنة من الجليد تنتشر على جوانب الجبال ومنحدراتها من أحواض تجمع الجليد التي تعلو خط الثلج الدائم حيث تساعد البرودة على تماسك الثلج وتحوله إلى جليد صلب. وتتوقف أحجام هذه الأدوية الجليدية وأطوالها على مساحة أحواض تجمع الجليد, وعلى كمية التساقط من الثلج, وعلى درجات الحرارة في المناطق التي تخترقها هذه الأودية. وتظهر نهايات هذه الأودية الجليدية على شكل أودية مقعرة تمتد في المناطق التي يتعادل فيها مقدار ما يذوب من الجليد (نتيجة إحتكاكها بصخور القشرة وما يتبع هذا من إرتفاع درجة الحرارة وتعرهض للذوبان) مع مقدار ما يجلب إلى النهايات المقعرة من جليد من أحواض التجمع. فإذا ما إرتفعت درجة الحرارة أو قلت كمية الثلج المتشاقط على الجزء الأعلى من الوادي فلابد أن يتزايد إزاء هذا مقدار الجليد الذي يتعرض للذوبان, ويتعرض النهر الجليدي في هذه الحالة للإنكماش, ويقال في هذه الحالة أن النهر الجليدي آخذ في التقهقر , وقد إنكمشت معظم الأنهار الجليدية الألبية إنكماشاً ملحوظاً بهذه الطريقة إبان القرن الماضي.

 الظواهر الجيومورفية لوادي النهر الجليدي

من أهم الظاهرات الجيومورفية التي يتميز بها وادي النهر الجليدي ما يلي:

• الهوة الجليدية  : توجد هذه الهوة الجليدية على هيئة ثغرة واسعة تفصل لسان الجليد الزاحف على شكل نهر جليدي, عن الحوائط الرمتفعة التي تحيط بحوض تجمع الجليد. وتظهر هذه الهوة في المعتاد في الجزء الأعلى من وادي النهر الجليدي, وكثيراً ما يغطي هذه الهوة العميقة معبر رقيق من الجليد المتجمد يمثل أحد الصعاب التي تواجه هواة التزحلق على الجليد, أو تسلق الجبال في هذه المناطق.
• الشقوق الجليدي  : تتكون هذه الشقوق إذا ما إشتد إنحدار النهر الجليدي, أو تغايرت سرعة أجزاء كتلة الجليد الزاحف, ولابد أن يؤدي هذان العاملان معاً إلى حدوث نوع من الشد والتمزق في سطح الجليد فتتكون شقوق طولية وعرضية. وتتكون الشقوق العرضية إذا ما إزداد إنحدار أرض الوادي الجليدي, وتمتد هذه الشقوق عبر النهر الجليدي. أما الشقوق الطولية التي تمتد موازية لإتجاه زحف الجليد "وتدققه" فتحدث في حالة تغاير سرعة زحف الجليد المتحرك. وكثيراً ما تتقاطع هذه الشقوق في جميع الإتجاهات إذا ما إشتد إنحدار أرض الوادي الجليدي بصورة فجائية, ويتكون حينئذ ما يعرف بالمسقط الجليدي , الذي تظهر عنده مجموعة من الشقوق الغائرة العميقة وبعض كتل مدببة من الجليد. ويتميز وادي نهر ألتش الجليدي بأنه نهر منتظم في إنحداره إلى درجة كبيرة, ولذا تختفي منه ظاهرة المساقط الجليدية. ولكننا نرى في نفس الوقت بعض الأنهار الجليدية التي تنحدر من قمة من بلان بسويسرا كنهر دية بوسون الجليدي - تنحدر إنحداراً فجائياً من منسوب عشرة آلاف قدم إلى حوالي ثلاثة آلاف قدم, وذلك في مسافة لا تزيد على الميلين من مسيرها. ولذا يتميز نه ردية بوسون الجليدي بكثرة مساقطه الجليدية وبظاهرة الهبار الجليدي ومن أمثلتها ذلك الهبار الهائل الذي حدث في صيف سنة 1949.
• يتميز سطح نهر ألتش الجليدي في فصلي الشتاء والربيع بشدة تراكم اللثج فوقه بدرجة كبيرة بحيث تختفي معالم الشقوق والهوات الجليدية, ويصبح من الخطورة بمكان تسلق هذا الوادي في هذين الفصلين. أما في فصل الصيف فيتميز سطح هذا النهر بوعورته. ويوضح معالم الشقوق والهوات وما شباههها, كما تظهر فوق سطحه بعض البرك الصغيرة التي تشبه البحيرات في أشكالها (وذلك أثناء النهار بصفة خاصة) كما تجري المايه الناتجة عن ذوبان الجليد على شكل جداول قصيرة تنحدر مياهها نحو الشقوق التي يكثر وجودها فوق سطح الغطاء الجليدي, وقد تنحت في بعض الأحيان حفراً صغيرة تشبه البالوعات فوق سطح كتلة الجليد, وتعرف مثل هذه الحفر بالحفر الجليدية .
• النهر الجليدي كما ذكرنا من قبل عامل هام من العوامل الجيومورفية التي تؤدي إلى النحت والنقل والإرساب. وسنبين في الصفحات القادمة الدور الرئيسي الذي يلعبه هذا العامل في تشكيل سطح الأرض. وكل ما يمكننا قوله في هذا المجال, إنه إذا كانت جوانب الوادي الذي يشغله النهر الجليدي, صخرية مرتفعة, ففي هذه الحالة تنهار منها كتل صخرية كثيرة تستقر على جانبي الوادي بحيث تبدو على شكل حائطي, وقد تسقط بعض المواد الصخرية على سطح كتلة الجليد, فتسقط في الشقوق التي تنتشر فوقه وبذا تتحرك مع زحفه وإنتقاله. ومنها ما يحتك بقاع الوادي فيسحق الصخور وينحتها. وتتكون من المواد المفتتة رواسب هائلة يحملها الجليد ويرسبها على شكل كومة هلالية الشكل عند نهايته, هي التي تعرف بالركام النهائي أما المفتتات الصخرية التي تتراكم على جانبي الوادي الجليدي فتعرف بالركامات الجانبية .

وإذا إتصل النهر الجليدي برافد من الروافد, فلابد أن يتحد ويلتحم الركامان الجانبيان لكلا النهرين الجليديين, ويتكون ركام واحد هو الذي يعرف بالركام الجليدي ألأوسط .

 أنهار الخضيض الجليدية

كثيراً ما تنحدر الأنهار الجليدية على جوانب المرتفعات حتى تبلغ حضيضها, وتمتد عند مخارج هذه الأنهار من المنطقة المرتفعة على شكل ألسنة. وقد يحدث في بعض الأحيان أن تتلاقى وتندمج هذه الألسنة عندما تبلغ الأرض المنخفضة التي تمتد عند أقدام المرتفعات, وتتكون كتلة جليدية واسعة يحدها "واد" واحد. وتظهر مثل هذه الكتل المندمجة في أنتاركتيكا وشبه جزيرة ألاسكا. ففي المنطقة الأولى يوجد ال في الجزء الجنوبي من فيكتوريالاند , أما في شبه جزيرة ألاسكا فيوجد أكبر نهر جليدي ينتمي إلى هذا النوع , الذي يمتد فوق مساحة كبيرة من الأرض تزيد على 1500 ميل مربع على طول إمتداد سلسلة جبال سانت إلياس التي تطل على المحيط الهادي بحوالي 1500 قدم, ويزيد سمك كتلة الجليد الهائلة التي توجد به على الألف قدم.

ويمكن القول بصفة عامة بأن ظاهرة الأنهار الجليدية المندمجة التي توجد عند أقدام المرتفعات, ظاهرة قليلة الإنتشار على سطح الأرض في وقتنا الحالي, ولعلها كانت ظاهرة شائعة إبان العصر الجليدي البلايستوسيني, فمن المحتمل أن بعض هذه الأنهار الجليدية كان يمتد على طول المنحدرات الشمالية لجبال الألب فوق هضبة بافاريا فيما بين جبال الألب ونهر الدانوب, كما أن الجزء الشمالي من سهل لمبارديا الذي يمتد على طول المنحدرات الجنوبية لجبال الألب من المحتمل أنه كانت تحتله هو الآخر أنهار جليدية مندمجة.

 النحت بفعل الجليد

هو عملية تسهم إسهاماً كبيراً في تشكيل قشرة الأرض, وتعد مسئولة عن تكون ظاهرات جيومورفية. وقد إختلفت آراء العماء وتضاربت في القرن التاسع عشر فيما يتصل, بقدرة الجليد المتحرك على النحت,تبلور هذا الإختلاف حول نقطة واحدة, وهي فيما إذا كانت تلك الصور التضاريسية التي توجد في المناطق التي شاهدت عصراً جليدياً فيما مضى, ناجمة عن عمليات النحت بفعل الجليد أو المياه الجارية, ويبني الذين يعتقدون بأن المايه الجارية هي التي كونت تلك الصور التضاريسية, وجهة نظرهم على أساس أن الجليد إذا غطى قشرة الأرض في منقطة من المناطق, فهو غالباً ما يكون بمثابة درع لها يقيها من أن تؤثر فيها عوامل النحت.

ومن الحقائق المتفق عليه الآن, أن للجليد قدرة هائلة على النحت, هذا مع ملاحظة أن المياه الجارية كثيراً ما تلعب دوراًِ هاماً في النحت عند حواف الكتل الجليدية وهوامشها تماماً مثلما حدث إبان الفترات ما بين الجليدية. كما أن التجوية الميكانيكية تساهم هي الأخرى في تفكيك الصخر وتفتيته في المناطق التي تبرز فيها فوق حقول الثلج قمم أو حافات مرتفعة, وذلك بواسطة الصقيع .

ويقوم النهر الجليدي بعمله في النحت بالطرق الاتية:

• طريقة الألتقاط , إذ إن الجليد عندما يزحف في واديه يلتقط كل ما يصادفه في قاع الوادي من الجلاميد وحجارة ويدفعها معه.
• قوة ضغط الجليد وثقله على الصخور, إذ يساعد ثقله العظيم وما يحمله من مواد صخرية إلتقطها أثناء زحفه, على نحت الصخور وصقلها وتجويفها وخدشها . . إلخ.
• يعمل ثقل الجليد وضغطه على صخور القشرة بالإضافة إلى إحتكاك المواد التي يحملها بعضها ببعض, على طحن الصخور بحيث يؤدي هذا إلى تكوين رواسب متناهية في النعومة هي التي تعرف بدقيق الصخر , كما يؤدي هذا إلى تكوين مفتتات صخرية مختلفة الأشكال والأحجام, تختلف تماماً عن ذلك الزلط المصقول المستدير الذي تحمله مياه الأنهار.

وتعتبر الأنهار الجليدية من العوامل الرئيسية التي تعمل على نحت سطح الأرض في المناطق الجبلية المرتفعة التي يتكون فيها الجليد. ومن الأمور الثابتة التي يجمع العلماء على صحتها, أن معظم الأنهار الجليدية لا تجري في أودية حفرتها لنفسها إنما تجري في أودية قديمة حفرتها المياه الجارية, وتدأب هذه الأنهار في الأطوار الأولى من حياتها على تعميق أوديتها سواء بوساطة ضغط جليدها على قاع الوادي, أو بما تحمله من حطام ومواد صخرية تساعدها على النحت الرأسي مما يؤدي في النهاية إلى شدة عمق هذه الأودية.

ولا جدال في أن مقدرة الأنهار الجليدية على النحت الرأسي تفوق كثيراً مقدرتها على النحت الجانبي, ولذا تتميز أودية هذه الأنهار بعمقها الكبير وبقلة إتساعها. ويتميز النهر الجليدي بأنه لا يتبع في مسيره إنحناءات الوادي (الذي حفرته المياه في أول الأمر) بل يعمل بواسطة قوة ضغطه على إزالة أي سفوح معزولة , ولهذا تبدو أودية الأنهار الجليدية وقد خلت من الإنثناءات والمنحنيات وتكاد تتميز بإستقامتها بصورة عامة. كما تمتاز جوانب هذه الأودية, بأنها رأسية أو شديدة الإنحدار بحيث يبدو القطاع العرضي لوادي النهر الجليدي على شكل حرف "U", وهو بهذا يختلف إختلافاً جوهرياً عن الوادي النهري الذي يبدو مقطعه العرضي المنتظم قريب الشبه من حرف "V".

وقد غيرت الأنهار الجليدية - التي توجد في المناطق الجبلية المرتفعة - الشئ الكثير من خصائص أودية الأنهار القديمة, لدرجة جعلتها تختلف تماماً عن الصورة التي تكونت بها هذه الأودية في مبدأ الأمر.

 دارة الجليد

هي أهم الظاهرات الجيومورفية, التي تتميز بها المناطق الجبلية المرتفعة التي لها من إرتفاعها ما يجعلها تتأثر بعمليات النحت الجليدي, ودرات الجليد هي تلك الأحواض التي تشبه إلى حد كبير حلبات الملاعب ومدرجاتها إذ إنها تكاد تحاط بحوائط أو جوانب رأسية (على أنه لا يشترط أن تحيط مثل هذه الجوانب الرأسية بهذه الأحواض من كل جهاتها) وتوجد مثل هذه الحلبات في الأجزاء العليا من الأودية الجليدية, وقد تتألف منها رؤوس هذه الأودية في معظم الأحوال. وليس أدل على أن الحلبات من أهم الظاهرات الجيومورفية الناجمة عن عمليات النحت بفعل الجليد, من أن هذه الظاهرة تكاد تخلو منها منطقة جبلية مرتفعة تتأثر بالجليد,

وتتميز "الحلبات" التي تتخلف عن ذوبان الجليد بأنها تـألف من ثلاثلة أجزاء: المنطقة الحوضية,ونطاق المرتفعات التي يحيط بها, وعتبة أو مدخل . أما المنطقة الحوضية فتبدو على شكل فجوة مقعرة الشكل تمتد على طول سفح جبلي, وتحيط بها من ثلاثة جوانب حوائط مرتفعة يتراوح إرتفاعها بين 2000, 3000 قدم, ومن أهم خصائص هذه الحوائط المرتفعة أنها شديدة الإنحدار, وتنتهي أرض الحلبة في معظم الأحوال على شكل "عتبة" مرتفعة نوعاً ما ولكنها أقل إرتفاعاً من الحوائط التي تحيط بها, ولهذا كثيراً ما تحتل قيعان الحبلات بعض البحيرات الصغيرة التي تسمى ببحيرات الحبلات (وتعرف في إسكتلنده بال ) ولا يمنع إنحدار المايه منها طول السفح الجبلي الذي تكونت فيه فجوة الحلبة, إلا وجود "العتبة" المرتفعة عند نهايتها.

وقد تقدم عدد كبير من الجيومورفولوجيين بنظريات عديدة لتفسير الطريقة التي تكونت بها الحبلات, ولعل أكثر هذه النظريات قبولاً تلك التي تفسر نشأة هذه الأحواض بأنها كانت في مبدأ الأمر قبل أن يملأها الجليد عبارة عن فجوات صغيرة حفرتها المسيلاتا المائية المنحدرة على سفوح المرتفعات, ثم وسعت هذه الفجوات توسيعاً مطرداً بعد ذلك. وعندما يتراكم الثلج في إحدى هذه الفجوات, فلابد أن يؤدي هذا إلى تفكيك صخور هوامشها, وذلك لتعاقب ظاهرة التجمد والذوبان. وفي الفترات التي يتعرض فيها الثلج المتراكم للذوبان, تعمل المياه الناجمة عن ذوبانه علىإزالة المفتتات الصخرية التي تتساقط عند الهوامش وبذا تتسع مساحة الفجوة وتتحول إلى حوض واسع يزداد إتساعاً بفعل عملية التجوية الميكانيكية وبفعل المياه الناتجة عن ذوبان الجليد, هذا بالإضافة إلى إشتداد تراكم الثلج في وسط المنطقة الحوضية - وذلك لأن إنحدار جميع جوانبها صوب الوسط - يؤدي إلى إشتداد عملية النحت الجليدي في الوسط وضعفها عند المخرد فتتكون العتبة.

 القمم والحافات المسننة

إذا إستمرت الحبلات المتجاورة تزداد إتساعاً وعمقاً , فلابد أن يؤدي هذا إلى تكوين قمم جبلية حادة مدببة. فإذا أتسعت حلبتان تقعان على كلا جانبي سلسلة جبلية, تكونت في هذه الحالة حافة فقرية حادة تفصل الدارتين عن بعضهما البعض. وبإطراد عملية توسيع هاتين الدارتين, لا تبقى بينهما إلا بعض القمم الحادة الممزقة التي لا تلبث هي الأخرى أن تنهدم, ثم ينشأ غيرها نتيجة تعمق الحلبات وتوسعها وتقابلها مع بعضها البعض على طول جوانب الكتل الجبلية. ولذا تتميز القمم الجبلية التي توجد ف يمناطق تتأثر بعمليات النحت الجليدي, بانا في معظم الأحوال عبارة عن قمم حادة مسننة تختلف تماماً عن المرتفعات المستديرة المصقولة التي توجد في الأقاليم الرطبة.

 الأحواض الجليدية

لا يقصد بهذه الأحواض حقول الثلج , بل هي عبارة عن الأحواض الطولية التي تظهر في معظم الحالات في الأجزاء العليا من الأودية الجليدية,وتبدأ الأحواض الجليدية عند أعتاب الحلبات, التي تنحدر إنحداراً فجائياً شديداً صوب قيعانها.

 الأودية المعلقة

هي عبارة عن روافد نهر جليدي كبير, تحتل أودية جانبية, ولم يتمكن الجليد الذي يملؤها من تعميق هذه الأودية إلى مستوى قاع الوادي الجليدي الرئيسي, فتبقى معلقة, أو مرتفعة عن أرض الوادي الرئيسي.وكثيراً ما تعتبر هذه الأودية دليلاً حاسماً على أن المنطقة التي توجد بها قد تأثرت بفعل الجليد, ولكننا نرى أن ظاهرة الأودية المعلقة قد تتسم بها الأنهار في بعض الأحوال, وخصوصاً إذا كان جريان الماء في روافده متقطعاً وغير منتظم أو إذا كانت كمية المياه التي تحملها هذه الروافد كمية قليلة مما يؤدي إلى عدم إستطاعتها أن تعمق أوديتها إلى مستوى وادى النهر الرئيسي.

 الفيوردات

يكاد يتفق عدد كبير من المتخصصين في الدراسات الجليدية, على أن الفيرودات ما هي إلا أودية جليدية إستطاع الجليد أن يعمقها كثيراً إلى ما دون سطح البحر. ولكننا نرى نقرأ آخر من العلماء يرجحون أن هذه الأودية الجليدية قد تكونت في بادئ الأمر فوق سطح البحر ثم تعرضت بعد ذلك لطغيان مياهه. ولكن المهم هو أن الرأي القديم القائل بأن الفيوردات قد تكونت بفعل عوامل تكتونية لم يعد يأخذ به أحد من العلماء, وآل إليه الأمر إلى الإختفاء والزوال تماماً. ولكننا قد نجد الفيوردات وقد تحكمت في إتجاهاتها خطوط إنكسارية, ولكن هذا لا يعني إطلاقاً أن مثل هذه الفيوردات قد نشأت كأغواراً ثم غمرتها مياه البحر,بل كل ما في الأمر أن خطوط الإنكسارات قد تحكمت بعض التحكم في إتجاهاتها. وعلى هذا يمكن القول بأن الفيوردات إنما تكونت في الواقع بفعل عمليات النحت الجليدي وحدها.

 الصخور المحززة

هي عبارة عن صخور ناتئة في قيعان الأودية, تمتاز بشكلها المحدب, ويرجع السبب في بقائها ناتئة في قاع النهر الجليدي, إلى أن الجليد أثناء نحته لقاعه نحتاً راسياً لم يستطع إزالتها, بل إندفع فوقها وإحتك بها. ولذا تتميز جوانب هذه الكتل التي تواجه الجليد الزاحف بسطحها المستدير, وبتحززها , أما جوانبها التي تواجه مصب النهر الجليدي أو نهايته, فتتميز بتجعدها وعدم إنصقالها - وخصوصاً إذا كانت هذه الجوانب كثيرة الشقوق والمفاصل - ويعزى هذا إلى أثر عملية الإلتقاط الي يقوم بها الجليد على هذا الجانب. ولذا تتميز جوانبها التي تواجه الجليد الزاحف أو التي تواجه الأجزاء العليا من الوادي الجليدي بمعنى آخر - بأنها أقل إنحداراً من جوانبها التي تواجه مصب النهر الجليدي أو نهايته.

 الإرساب بفعل الجليد

تتميز الرواسب الجليدية على إختلاف أنواعها بعدم تجانسها وبأختفاء ظاهرة الطباقية منها, وهي بهذا تختلف إختلافاً جوهرياً عن بقية أنواع الرسوبيا الأخرى سواء كانت هذه التكوينات الرسوبية, نهرية أو بحيرية . . .إلخ. ولعل أهم أنواع الإرسابات الجليدية هي تلك الأكوام الهائلة من الجلاميد والحصى والطين التي تعرف بالركامات الجليدية . ويمكننا أن نفرق بين عدة أنواع من هذه الركامات.

 أولاً: الركام النهائي

هو الذي يتكون عند نهاية النهر الجليدي بعد أن يتعرض للذوبان, مما يدل على أن عملية الإرساب قد حدثت عند نهاية النهر الجليدي.ومنذ بضع سنوات كانت تعرف الرواسب التي تتراكم عند نهايات الأنهار الجليدية بالركامات التراجعية على أساس أنها ترتبط بظاهرة تراجع النهر الجليدي وتقهقره عندما يتعرض جليده للذوبان, وعلى أساس أنه إذا وجدت خطوط من هذه الركامت عند نهاية النهر, ففي وجودها ما يدلنا على المراحل التي مر بها النهر الجليدي عند تقهقره. ولكننا يمكن أن نجزم الآن بأن كل هذه الركامات ليست ركامات تراجعية, فقد يدل بعضها على مراحل تقهقر الجليد, كما قد يدل بعضها الآخر على المراحل التي تقدم فيها, وخصوصاً أن تقهقر النره الجليدي لم يكن مطردأً بل يتميز بتذبذه, وببعض فترات كان يتقدم فيها الجليد أحيانأً. ولكننا مع هذا لا يمكننا التفرقة بين الركامات التراجعية والركامات التي تتكون بعد تقدم النهر الجليدي وتقهقره خلا عملية إنكماشه. وعلى هذا يحسن دائماً أن نطلق على الرواسب التي تراكم عند نهايات الأنهار التراجعية, إصطلاح الركامات النهائية, وهو إصطلاح أدق بكثير من إصطلاح الركامات التراجعية. ومما يجدر ذكره, أن الرلكامات النهائية لا يشترط أن تتكون عند نهايات كل الأنهار الجليدية المتقهقرة, بل يتوقف ترسبها على عدة عوامل نذكر منها: المدر التي تمكثها جبهة الجليد الزاحف في وضع واحد لا تحيد عنه, وحمولة الأنهار الجليدية من الرواسب, وعلى طاقة الأنهار الجليدية على نحت المواد الصخرية بنفس السرعة التي تتراكم بها هذه المواد.

 ثانياً: الركامات الجانبية

تتكون على كلا جانبي النهر الجليدي. وتتألف مواد هذه الرواسب من المفتتات الصخرية التي تسقط من حوائط الوادي وجوانبه, بواسطة عمليات التجوية (فعل الصقيع, أو تتابع التجمد والذوبان) وعمليات الإنهيار والتهدل الأرضي كالهيارات الجليدية, وإنزلاق الجليد . . .إلخ. ولا تظهر الركامات الجانبية على هيئة خطوط متصلة تمتد على طول كلا جانبي النهر, إذ قد تظهر في جانب واحد دون الآخر, ويرجع هذا إلى أن الأنهار التي إحتلت الأودية الجليدية بعد إنتهاء العصر الجليدي, كثيراً ما تعمل على تقطيع هذه الركامات أو إزالتها بواسطة عمليات النحت الجانبي, وقد تحصر بعض البحيرات الصغيرة بين الركام الجانبي وبين حائط الوادي.

 ثالثاً: الركام الأوسط

هو الذي يتكون إذا ما إتحد ركامان جانبيان ف يمجرى واحد, أو عندما تتصل عدة أنهار جليدية وتنحدر كلها في مجرى واحد - كما يحدث في حالة الأنهار الجليدية التي توجد عند حضيض المرتفعات - إذ تظهر الركامات الوسطى في هذه الحالة على شكل عدة خطوط متوازية. ولكن يمكن القول بأن الركامات الوسطى تمثل في واقع الأمر إحدى الظاهرات الجيومورفية التي تميز الأنهار الجليدة, ولكنها تظل على سطح الأرض فترة محدودة بعد أن يذوب جليد هذه الأنهار إذ تشغل أوديتها مجار مائية.

 رابعاً: الركام الأرضي

يتألف منتلك الرواسب الهائلة التي يتركها النهر الجليدي في قاعه بعد أن يذوب جليده, على أننا نرى في الحقيقة أن الركامات الأرضية تتكون بصفة خاصة في المناطق التي تغطي سطح الأرض فيها غطاءات جليدية صغيرة (كغطاءات اليوكول في إيسلنده أو الفييلد النرويجي) أما في حالة الأنهار الجليدية, فالمعروف أن لهذه الأنهار طاقة كبيرة على إلتقاط المواد الصخرية التي توجد في قيعانها ونحتها. ولهذا تتميز الركامات الجليدية الأرضية التي تتكون في الأودية الجليدية, بأنها تتألف من رواسب رقيقة قليلة السمك إذا ما قورنت بتلك التي تتكون ف يمناطق الغطاءات الجليدية.

 الرواسب الجليدية النهرية

تساهم المايه التي تجري على شكل أنهار خلال الجليد أو تحت سطحه أو عند قاعه, مساهمة كبيرة في نحت المواد الصخرية وحملها وإرسابها. وتتميز الرواسب النهرية بتشابهها مع الرواسب الجليدية ولكنها تختلف عنها في أنها قد أعيد ترتيبها وتوزيعها فترسبت بشئ من التناسق, ويتوقف هذا التصنيف على طول المسافة التي حملتها فيها الأنهار قبل أن ترسبها. وتعرف مثل هذه مثل الرواسب بالرواسب الجليدية النهرية, ومنأمثلتها رواسب الإسكرز , والكام . . .إلخ.

 رواسب الإسكرز

هي عبارة عن رواسب من الطفل والرمل والحصى تبدو على شكل حافات فقرية , وتتميز المواد التي تـألف منها بأ،ها موزعة توزيعأً منتظماً,وبأنها قد تظهر على شكل طبقات, كما أ، حبيبات الرمال والحصى ذات شكل مستدير أو بيضاوي مما يدل على أنها رواسب جليدية أعادت الأنهار التي كانت تجري تحت الجليد عملية توزيعها وترتيبها. ويكثر وجود مثل هذه الحافات الفقرية من الرواسب بالقرب من جوانب الوادي الجليدي, بحيث تظهر قريبة الشبه من الركامات الجانبية. على أن التفرقة بينها وبين الركامات الجليدية التي تتميز بعدم تجانس المواد التي تتألف منها وبإخفاء ظاهرة الطباقية منها أمر لا يصعب القيام به.

 رواسب الكام

هي عبارة عن تلال صغيرة منخفضة تتألف من مواد أرسبتها المياه الجارية ولكنها لم تصنف أو يعد توزيعها بالردجة التي تمت بها إعادة توزيع رواسب الإسكرز, وقد أرسبت هذه المواد أول ما أرسبت فوق سطح الجليد في بعض الحفر الوعائية المستديرة التي تظهر فوق سطح الجليد أو في الشقوق أو في المناطق المنخفضة التي تفصل جليد النهر الجليدي الزاحف عن حوائط وادية - وهي التي تعرف بال - كما أنها قد تتكون على صورة رواسب مروحية أو مخروطية على طول جبهة النهر الجليدي عند نهايته.وقد ترسبت هذه الرواسب في هذه المواضع المتلفة, إما أنهار تتخلل الجليد أو أنهار تجري في قاع النهر الجليدي تحت جليده المتراكم.

 رواسب الجلاميد الصلصالية

هي عبارة عن تلك الرواسب التي تتألف من صلصال ناعم يختلط بجلاميد صخرية توجد بصفة خاصة عند أطراف الغطاءات الجليدية, وهي التي يتعرض الجليد عندها للذوبان أكثر من غيرها من المواضع, مما يؤدي إلى إرساب المواد التي يحملها على شكل سلسلة من التلال.

وكثيراً ما يتساوى سمك هذه الرواسب مما يؤدي إلى تسوية سطح الأرض لأن الرواسب الجليدية التي تتراكم في المناطق المنخفضة أكثر سمكاً بكثير من الرواسب التي تتراكم في المناطق المرتفعة, أما إذا كان سطح الأرض يتميز أصلاً بإستوائه فلابد أن يؤدي تراكم الرواسب الجليدية فوقه إلىظهوره بصورة وعرة, وخصوصاً إذا كانت هذه الرواسب من الركامات الأرضية التي لا تتوزع في قاع النهر الجليدي بسمك واحد.

 الكتلة الضالة

هي عبارة عن كتل صخرية ضخمة نقلها الجليد لمسافات طويلة ثم أرسبها في مناطق متفرقة بعيدة تماماً عن مصادرها الأصلية. وتتميز هذه الكتل بكثرة تخدش سطوحها مما يدل على أن الجليد قد أثر فيها, كما أن في أشكالها المستديرة ما يدل على أنها دفعت بفعل المايه التي عملت على إستدارتها, فهي إذن رواسب جليدية نهرية, وقد تبدو هذه الكتل المعلقة فوق نتوءات بارزة من الأرض, أو فوق بعض القمم الجبلية المدببة وتعرف في هذه الحالة بالكتل المعلقة , ولكنها تظهر في معظم الحوال في المناطق السهلية أو في قيعان الأودية اليت كان يملؤها الجليد في وقت من الأوقات. وقد كان "لوي أجاسيز " أول من أطلق على تلك الكتل الصخرية - إسم الصخور الضالة وذلك لأن مصادرها ومواطنها غير معروفة, وفي وجود هذه الكتل الضالة أو المعلقة, دليل ثمين, يرشد العلماء ويهديهم إلى تتبع إتجاهات حركة الجليد الزاحف ومعرفة أقصى إمتداد له.

 الكثبان الجليدية

هي عبارة عن تكوينات الجلاميد الصلصالية اليت تم ترسيبها على صورة تلال أو كثبان مستديرة الشكل, تتفاوت كثيراً في أحجامها, فقد تتراوح أطوالها ما بين بضعة أمتار وأكثر من 1500 متر, ويكثر وجود هذه التلال في الجزر البريطانية, في إيرلنده الشمالية, وفي السهول الوسطى الإسكتلندية, حيث تظهر ف يالمناطق الساحلية وتظهر بصفة خاصة بين خطوط الركامات النهائية المتوازية. ويبدو اللاندشافت الطبيعي في المناطق التي تظهر فيها على سطح الأرض مثل هذه التلال المستديرة على شكل أحواض طولية (الأراضي الوطيئة التي تنحصر بين الركامات النهائية) تنتشر عليها تلك التلال البيضاوية أو المستديرة.

ويرجح أن هذه التلال قد تكونت نتيجة تجمع الرواسب (الجلاميد الصلصالية) تحت الجليد فوق قاع الوادي الجليدي, وذلك في المناطق التي كان الجليد يحمل فيها قدراًِ كبيراًِ من الرواسب والمفتتات الصخرية, وهكذا تراكمت رواسب الجلاميد الصلصالية على هيئة تلال تحت الجليد. وتمتد محاور هذه التلال في معظم الأحيان في نفس إتجاه زحف الجليد وتقدمه. والفرق الرئيسي بين رواسب الكثبان الجليدية, والركامات الأرضية أن النوع الأول من الرواسب قد تكون تحت جليد زاحف متحرك, أما الركامات الأرضية فلم يتم ترسيبها إلا بعد ذوبان الجليد وإرسابه لمعظم حمولته من الرواسب.

 الجليد الحصاد

Ice being transported by cart in Mumbai, الهند

 الجليد والنقل

U.S. Coast Guard icebreakers near McMurdo Station, February 2002

Ice formation on window glass of high altitude flying airplane

 الاستخدامات

يعتبر الجليد مصدرًا مهمًا للماء، وعندما يذوب الجليد في الجبال، فإنه يوفر الماء لكل من الأنهار ومحطات توليد الكهرباء من القوة المائية وخزانات الري. ويعمل الجليد أيضاً عازلاً جيدًا. ويساعد على حماية النباتات وحيوانات السبات الشتوي من هواء الشتاء البارد. ومع ذلك فإن التجمعات الجليدية الزائدة على المنحدرات والواجهات الجبلية غير المحاطة بالغابات قد تسبّب حدوث انهيارات ثلجية خطيرة ومفاجئة.

 الرياضة

Ice sailing on the Żnin Small Lake

يستخدم الجليد في الألعاب الرياضية للتزلج

 Slipperiness

شلال متجمد في جنوب شرق نيويورك

 التشكيل

في معظم الحالات تشكل البلورات الجليدية جسيمات صغيرة مجهرية تسمّى النواة الجليدية، توجد في السحب تحت درجات التجمد. وقد تتطور البلورات الجليدية عندما يترسب بخار الماء مباشرة على النواة الجليدية. وأيضًا ربما تتكون عندما تتسبب النواة الجليدية في تجمد قطرات صغيرة من الماء مفرط البرودة، وهو ماء يبقى غير مجمد تحت درجة حرارة التجمد، ومع ذلك عند درجات الحرارة أقل من -40°م، يتجمد الماء مفرط البرودة بدون وجود النواة الجليدية.

تنمو البلورات الجليدية في شكل يشبه الصفيحة وأنماط عمودية بناء على درجة حرارة الهواء ومستوى الرطوبة. تظهر البلورات شبه الصفائحية كصفائح ذات ستة جوانب منبسطة. ولكنها تنمو أيضًا في شكل نجوم ذات ستة أوجه بارزة تشبه البنية الصنوبرية في الجو الرطب. تتكون البلورات شبه الصفائحية الشكل عندما تبلغ درجة الحرارة – 15°م تقريبًا. وتشبه البلورات الجليدية العمودية إبِّراً طولية من الجليد، لكن الرطوبة العالية ربما تتسبب في جعلها أعمدة مجوفة. وتتكون هذه البلورات عندما تصل درجة الحرارة حوالي -5°م أو عندما تنخفض إلى ما تحت – 20°م. وقد يتغير شكل البلورة الجليدية من شكل إلى آخر عند مرور البلورة خلال طبقات من الهواء بدرجات حرارة مختلفة.

وعند سقوط بلورات الجليد الذائبة أو قطرات المطر خلال هواء بارد فإن ذلك يؤدي إلى تجمدها مكونة جسيمات صغيرة من الجليد الشفاف المسماة المطر الثلجي. وبلورات الجليد المتساقطة التي تصطدم بقطيرات الماء فائق البرودة تصبح كريات بيضاء تدعى الكريات الجليدية أو البرد الرخو. وعند تكرار حدوث هذا التصادم فإن الكريات قد تنمو بشكل أكبر مكونة بَرَدًا

 تساقط الجليد

توضح السجلات الطقسية أن معدل تساقط الجليد السنوي عالميًا قد بقي على نفس المستوى منذ النصف الأخير من القرن الثامن عشر الميلادي. وتمطر السماء في بعض السنوات جليدًا قليلاً ولكن في سنوات أخرى ينزل الجليد بغزارة. ويعتقد بعض الناس؛ خَطَأً؛ أن كمية الجليد المتساقط حاليًا أقل مما حدث في السنين الماضية، ومع ذلك فهناك سجلات جديدة بتساقط الجليد سنويًا.

 إنتاج الجليد الصناعي

أنتج الفيزيائي الياباني يوكي شيرو ناكايا أول جليد صناعي في المعامل خلال الأربعينيات من القرن العشرين الميلادي. قام فنسنت شيفر وعدة علماء أمريكيين آخرين بتطوير عدة طرق لعمل الجليد الصناعي في الهواء الطلق. فقد بذرت السحب التي تحتوي على ماء مفرط البرودة بأنوية جليدية صناعية، مثل يوديد الفضة وبلورات معدنية جافة. وفي بعض الحالات تستخدم الكريات الجليدية أو البروبان السائل كعوامل بذرية. انظر: الاستمطار. كما تستخدم آلات خاصة لإنتاج كميات محدودة من الجليد الصناعي من أجل منحدرات التزلج.

 مراحل

الحالة	الخصائص
Amorphous ice	Amorphous ice is an ice lacking crystal structure. Amorphous ice exists in three forms: low-density (LDA) formed at atmospheric pressure, or below, high density (HDA) and very high density amorphous ice (VHDA), forming at higher pressures. LDA forms by extremely quick cooling of liquid water ("hyperquenched glassy water", HGW), by depositing water vapour on very cold substrates ("amorphous solid water", ASW) or by heating high density forms of ice at ambient pressure ("LDA").
Ice Ih	Normal hexagonal crystalline ice. Virtually all ice in the biosphere is ice Ih, with the exception only of a small amount of ice Ic.
Ice Ic	A Metastable cubic crystalline variant of ice. The oxygen atoms are arranged in a diamond structure. It is produced at temperatures between 130-150 K, and is stable for up to 200 K, when it transforms into ice Ih. It is occasionally present in the upper atmosphere.
Ice II	A rhombohedral crystalline form with highly ordered structure. Formed from ice Ih by compressing it at temperature of 190-210 K. When heated, it undergoes transformation to ice III.
Ice III	A tetragonal crystalline ice, formed by cooling water down to 250 K at 300 MPa. Least dense of the high-pressure phases. Denser than water.
Ice IV	A Metastable rhombohedral phase. Doesn't easily form without a nucleating agent.
Ice V	A monoclinic crystalline phase. Formed by cooling water to 253 K at 500 MPa. Most complicated structure of all the phases.
Ice VI	A tetragonal crystalline phase. Formed by cooling water to 270 K at 1.1 GPa. Exhibits Debye relaxation.
Ice VII	A cubic phase. The hydrogen atoms positions are disordered; the material shows Debye relaxation. The hydrogen bonds form two interpenetrating lattices.
Ice VIII	A more ordered version of ice VII, where the hydrogen atoms assume fixed positions. Formed from ice VII, by cooling it below 5 °C.
Ice IX	A tetragonal metastable phase. Formed gradually from ice III by cooling it from 208 K to 165 K, stable below 140 K and pressures between 200 and 400 MPa. It has density of 1.16 g/cm³, slightly higher than ordinary ice.
Ice X	Proton-ordered symmetric ice. Forms at about 70 GPa.
Ice XI	An orthorhombic low-temperature equilibrium form of hexagonal ice. It is ferroelectric.
Ice XII	A tetragonal metastable dense crystalline phase. It is observed in the phase space of ice V and ice VI. It can be prepared by heating high-density amorphous ice from 77 K to about 183 K at 810 MPa.
Ice XIII	A monoclinic crystalline phase. Formed by cooling water to below 130 K at 500 MPa. The proton-ordered form of ice V.
Ice XIV	An orthorhombic crystalline phase. Formed below 118 K at 1.2 GPa. The proton-ordered form of ice XII.
Ice XV	The proton-ordered form of ice VI formed by cooling water to around 108-80 K at 1.1 GPa.

 أنظر أيضاً

Detail of an ice cube

تكوينات الجليد Amorphous solid water Anchor ice جليد أسود تراب الماس Firn Frazil ice Frost flowers Glacier جبل جليدي

Icicle Ice circle Ice crystals Ice nucleus Ice spike Névé Needle ice بحر جليدي Slurry ice

Climate حقبة جليدية الجليد في الرياضة Figure skating Icebiking Ice climbing Ice hockey Tour skating

Man-made ice أيس كريم مكعب جليدي فندق جليدي Pykrete

 قراءات أخرى

• Gosnell, Mariana. (2005). Ice : the nature, the history, and the uses of an astonishing substance. New York: Knoph. ISBN 9780679426080.
• Marling, Karal. (2008). Ice : great moments in the history of hard, cold water. St. Paul, MN : Borealis Books. ISBN 9780873516280
• Petrenko, Victor F and Whitworth, Robert W. (1999). "Physics of ice." Oxford: Oxford University Press. ISBN 0 19 851895 1

 وصلات خارجية

• The National Snow and Ice Data Center, based in the الولايات المتحدة
• The phase diagram of water-steam-ice: WebCalculation
• The phase diagram of water, including the ice variants
• Webmineral listing for Ice
• MinDat.org listing and location data for Ice
• The physics of ice
• The phase diagrams of water with some high pressure diagrams
• A recent discovery about how ice melts
• 'Unfreezable' water, 'bound water' and water of hydration
• Electromechanical properties of ice
• Estimating the maximum thickness of an ice layer
• Sandia's Z machine creates ice in nanoseconds
• Amazing ice at Lac Leman
• The Surprisingly Cool History of Ice

 المصادر

• [1]
• الموسوعة المعرفية الشاملة