Is

Den här artikeln handlar om vanlig vattenis, även kallad is I_h.

För isbitar, se isbit. För romanen av Ulla-Lena Lundberg, se Is (roman).

Is är ett fast material som består av små kovalenta molekyler, främst vatten eller koldioxid. För att undvika missförstånd brukar man kalla den senare för torris. En blandning av vattenis och metanis kallas metanhydrat och förekommer på Jorden i permafrost och på stora havsdjup. Metanis är dock mest känd från de kallare yttre delarna av solsysemet.

Vatten blir till is när temperaturen understiger 0 °C vid ett normalt tryck i atmosfären. När vatten omvandlas till is frigörs värme, vilket gör att temperaturen i en blandning av is och vatten alltid kommer att vara 0 °C, till dess att den består av enbart vatten eller is. Vatten har en högre densitet i flytande form än fryst, vilket är en kemisk egenskap som är mycket ovanlig. Det gör att is enbart bildas på ytan av vattenmassor, något som har en fundamental påverkan på klimatet på jorden.

Is nära fryspunkten har en hexagonal struktur och vattenmolekylerna är tetraedriskt bundna med vätebindningar. Ett stycke av is där strukturen är obruten kallas för iskristall. Strängare kyla får isen att övergå till kubiska, och sedan till en ortorombiska kristaller.

Isens struktur gör att dess densitet är cirka 917 kg/m³, förutsatt att isen inte är förorenad. Det kan jämföras med cirka 1000 kg/m³ för flytande vatten. På grund av vätebindningarna i vatten är smältpunkten för is mycket hög. Hade det inte funnits några vätebindningar för vatten skulle smältpunkten legat omkring −100 °C.

Is förekommer i en mängd olika former på jorden. I atmosfären kan man se is som iskristaller eller snöflingor och på sjöar, bäckar, floder eller hav som tjäle och is. Dock förekommer över 99 % av allt fruset vatten i glaciärerna.

Is har en värmekapacitet på 2,1 kJ/kg°C medan flytande vatten har 4,2 kJ/kg°C. Den flytande formen behöver alltså dubbelt så mycket energi för att bli en grad varmare. Vid själva fasövergången krävs det 334 kJ för att få 1 kg 0-gradig is att smälta till 0-gradigt vatten.

Forskning kring is brukar hänföras till området glaciologi.

Typer

Nyis: I denna fas är isen endast några centimeter tjock och är genomskinlig. Det är så här isen ser ut i skärgårdar och insjöar.

Fast is: Nästa stadium i havsisens tillväxt är den fasta isen. Detta är den typen av is som oftast ligger i Östersjön och Bottenhavet. Den behöver inte vara landfast utan kan flyta runt i flak med flera kilometers diameter. Det är stor skillnad mellan den fasta isen och nyisen. Fast is beror dels av klar kärnis, men den är inte genomskinlig som nyisen. Detta beror på att blöt snö frusit på över isen och således även bygger isen uppåt. Ovanpå detta ligger oftast sedan ett mer eller mindre tjockt snölager, vilket gör att en promenad på isen är som att gå på en åker eller vilket annat snötäckt underlag som helst.

Issörja: Om vädret är kallt men vattnet inte är stilla nog för att det ska kunna bildas en ishinna börjar vattnet istället frysa i små avlånga bitar, så kallade ”isnålar”. När dessa blir tillräckligt många blir vattnet till en degformig sörja. Då dämpas vågorna, och isbildningen tar fart.

Tallriksis: När issörja klumpas ihop av vågor fryser den samman till runda istallrikar.

Pannkaksis: Pannkaksis ser ut som tallriksis men uppkommer på ett helt annat sätt. Denna bildas bara i områden där vatten med olika salthalt möts, oftast på Västkusten och i Öresund men även i södra Östersjön. När vattnet med högre salthalt ligger vid ytan och kyls ned till minusgrader, men inte till sin fryspunkt ökar dess densitet och det sjunker. När det då kommer i kontakt med vatten med lägre salthalt, som fryser vid noll grader, fryser detta och flyter upp till ytan som tallriksformade isflak.

Stampisvall: När vinden pressar samman snösörja, tallriksis eller sönderbruten nyis mot land eller landfast is bildas en stampisvall. Denna is byggs inte nämnvärt mycket uppåt men kan bli många meter djup, varför den är mycket svårforcerad för fartyg. Om vinden vrider sig kan vallen lösas upp men om vallen hinner frysa till är det inte längre en sörja, utan ett massivt istäcke, många meter tjockt.

Svallis bildas på vintern när vatten rinner fram ur marken och fryser i flera lager på exempelvis bergsidor eller vägbanor. Förleden ”svall” kommer från ”svälla”. Svallis kan vara vågig i ytan och är ofta gulaktig.

Hopskjuten is: Som det framgått tidigare är havsisen mycket utsatt för vind och ström. När is som inte är särskilt tjock driver samman glider isfält in under andra, ofta i ett sicksackmönster ömsom över ömsom under. Detta medför att istjockleken snabbt flerdubblas och blir svårare att gå igenom.

Drivis, är lösbrutna isstycken, som i större massor driver fram i vatten; särskilt den is, som från polarhaven, genom havsströmmarna, drives mot lägre breddgrader. Drivis uppkommer på grund av att de sammanhängande isfälten inte kan motstå vågornas och den högre temperaturens inverkan.

Isvallar: När ett isområde kolliderar med ett annat bildas vallar där flaken ”staplas” på varandra. Den del som är ovanför vattenytan i en vall kallas för seglet. Denna är endast någon meter hög medan undervattensdelen, kölen, kan sträcka sig tiotals meter ner i djupet. Om en sådan vall är täckt av snö kan den se väldigt oskyldig ut, vilket gör att många fartyg kör rakt i sådana vallar och fastnar. Den största vall som bildats i Östersjön var 28 meter från botten till topp.^[1]

Andra typer, se istyp

Stampisvall benämns "vrakgård" i Vänern.

Is och människan

I hushållet använder människor is framför allt till kylning. Tidigare användes isskåp för att kyla livsmedel. Idag är det vanligaste att kyla vatten till isbitar i frysen. Isbitarna används oftast till att kyla drycker men is kan även användas till smärtlindring och bedövning samt för att minska svullnad.

Isbanor används till skridskosport och annan issport. I vissa fall har isen ersatts av kolsyreis och flytande kväve.

Isskjutning, då is sätts i rörelse av exempelvis vind, kan medföra skador på bryggor, men även på byggnader nära stranden.

Ett istråg för att göra isbitar.
Barn och iskarl med isblock i Berlin, 6 juli 1957.
Iskjutning vid Brighton Beach, Menasha, Wisconsin, USA, mars 2009.

Frostsprängning

Vatten som fryser till is upptar större volym än vattnet i smält form. Får inte isen plats kan frostsprängning ske, vilket innebär att isen spränger hål på sin behållare. Exempelvis kan detta medföra att vattenledningar som fryser sprängs sönder. Till en början kanske det inte märks att frostsprängning har ägt rum, men kan orsaka stort läckage när isen senare smälter.

I naturen kallas fenomenet för vittring när vatten i fickor i berg spränger sönder berget så att grus och sand bildas.