Снег для нас - нечто большее, чем замороженные кристаллики воды. С первым снегопадом наступает настоящая зима, мы достаем с антресолей лыжи и коньки, и вовсю готовимся к новогодним торжествам.
Что такое снег?
Снег - форма атмосферных, обложных осадков. Снежинка образуется, когда микроскопические капли воды в облаках притягиваются к пылевым частицам и замерзают. Появляющиеся при этом кристаллы льда, изначально не превышающие 0,1 мм в диаметре, падают вниз и растут в результате конденсации на них влаги из воздуха.
Большая часть населения Земли ни разу не видела снега вживую - только на картинках и в кино. Мы же привыкли к снегу и воспринимаем его как данность, но для того, чтобы просто появилась одна снежинка, в атмосфере должна произойти энергозатратная процедура кристаллизации.
Для образования одной-единственной снежинки, нужен миллион водяных капель. За одну зиму с осадками на Землю выпадает примерно септиллион снежинок (24 нуля после единицы). Теперь можно умножить септиллион на миллион и узнать число водяных капель.
Обманчивая легкость
Снежинка на 95 % состоит из воздуха, поэтому снег в безветренную погоду так медленно парит над землей. Однако это кажущаяся легкость, поскольку при тех объемах снега, которые выпадают, всего 1 см снежного покрова на площади 1 гектар может дать от 25 до 35 кубометров воды.
Снег сыграл важнейшую роль в геологической истории Земли. Именно с началом снегопадов и появлением заснеженных поверхностей температура раскаленной вулканическими процессами Земли начала снижаться. Благодаря этому, на планете установился климат, пригодный для жизни. Если бы не снегопады, то Земля была бы похожа на Венеру: раскаленной и непригодной для жизни.
Уникальность снежинок
Сегодня уже хорошо известно, что в природе не существует двух одинаковых снежинок, однако к такому выводу ученые пришли не так давно. Ещё в конце XIX века об этом не было известно. Американский фотограф Уилсон Бентли в 80-х годах позапрошлого века задался целью составить каталог снежинок.
Первое фото ему удалось сделать 15 января 1885 года. С того дня он сделал фотографии более 5000 снежинок, которые стал изучать вместе со своим другом, физиком Перкинсом. Именно Бентли и Перкинс первыми заявили, что не бывает двух одинаковых снежинок. Сегодня же ученые пошли дальше и при помощи математических формул доказывают, что число вариантов форм снежинки превышает число атомов в наблюдаемой человеком части Вселенной.
Цвета снега
Мы привыкли считать, что снег белый. Однако это не всегда так. В высокогорьях калифорнийского хребта Сьера-Невада снег часто бывает розовым и называется поэтому "арбузным". Такой оттенок он приобретает из-за наличия в нем частиц водорослей Chlamydomonas nivalis, содержащих красный пигмент астаксантин. В истории известен даже черный снегопад (он случился в Швейцарии под Рождество 1969 года).
Касательно же белого цвета снега... Это для нас он просто белый. Те же эскимосы различают до 24 оттенков цвета снега, а саамы и того больше - 41.
Вскоре после того, как дети начинают говорить, они начинают задавать кучу вопросов, спрашивая обо всём, что видят. И порой родителям бывает совсем непросто на них ответить. Справиться со сложными детскими вопросами помогут наши «почемучки».
Сегодня отвечаем на детские вопросы о снеге.
Что такое снег?
Снег — это пар, состоящий из капель воды, которые замерзают при низкой температуре. Замёрзшие паровые капли и есть снежинки.
Хотя снег — это простая замерзшая вода, он не похож на лёд - в отличие от льда, он белый и хрупкий. Снежинка - скопление маленьких кристаллов льда, которые отражаются друг от друга, тем самым, образуя белый цвет. А твердости у снежинок нет, потому что эти кристаллы очень маленькие и не способны выдержать какого-либо давления.
Откуда берутся снежинки?
Очень маленькие капли воды, которые испаряются под солнечными лучами из рек, озер, морей и океанов поднимаются в атмосферу, а кода температура атмосферы достигает минусовой отметки, эти паровые капли замерзают. Благодаря тому, что они очень маленькие и лёгкие, они хорошо держатся на воздухе и летают по небу. Так, летая из стороны в сторону, под действием ветра, они приклеиваются друг к другу, подобно снегу, из которого мы потом лепим снежки. Склеившись в достаточном количестве, чтоб набрать веса, снежинки становятся тяжелее, чем воздух и начинают спускаться на землю. Это называется снегопадом.
Все кристаллики имеют разную форму (игольчатую, прямую, квадратную), но какой бы формы не была снежинка, она в любом случае обладает 6 гранями; каждая снежинка уникальна и нет в мире ни одной с одинаковым рисунком.
Почему снег белый?
Какого цвета лед? Правильно, никакого. Он бесцветный, потому что он пропускает через себя весь солнечный луч, целиком, и остается бесцветным. Если бы лед не пропускал, а поглощал луч солнца целиком, все его цвета, мы видели бы его черным. Но лед не задерживает, не поглощает и не отражает ни единого солнечного лучика. И потому он бесцветный.
Каждая снежинка, каждая красивая звездочка в отдельности свободно пропускала бы через себя весь солнечный луч, как лед, и тоже была бы бесцветна. Но снежинки в беспорядке падают друг на друга, лежат рыхлой массой; все вместе они становятся непрозрачными и потому не могут пропустить через себя весь луч солнца. Они его целиком отражают нам в глаза. А ведь луч солнца, солнечный зайчик, — белый! И снег потому мы видим белым.
Но снег может казаться и желтым и зеленым, и красным — если его освещают огоньки нарядной елки. То есть снег (рыхлые сугробы из снежинок) всегда отражает свет, который на него падает.
Но на снег обычно падает солнечный свет. И снег потому ослепительно белый, что он отражает солнце, чистейший цвет белого солнечного луча.
Наша Ксюша стала почемучкой. А мама и папа стали ходячими мини-энциклопедиями. Поэтому мы решили в помощь родителям таких же почемучек создать новый раздел “ ” и публиковать в нём ответы на самые частые детские вопросы. Мы постараемся максимально адаптировать все ответы для детей дошкольников, чтобы родителям было проще объяснять им сложные законы природы.
Сейчас зима и поэтому, конечно, в ТОПе у почемучек находятся вопросы про :) Поэтому мы публикуем наши ответы на самые снежные вопросы.
Что такое снег?
Снежинки образуются точно так же, как и капельки дождя: из морей и океанов вода испаряется и поднимается на небо, там она остывает и собирается в капельки. Когда очень холодно, капли воды замерзают в кристаллики льда. Они выпадают на землю в виде снега. Растаявший снег испаряется или стекает в ручьи, откуда снова начинает свой путь на небо.
Почему снег белый?
Если снежинки и капельки одной природы, то почему капельки прозрачные, а снежинки белые? Дело в том, что каждая отдельная снежинка сама по себе прозрачная, но вместе они падают на землю в хаотичном порядке и образуют рыхлую массу. Снежинки лежат друг ко другу под разными углами. Солнечный свет отражается сначала в одной снежинке, затем в другой и так далее, пока не направится обратно. Получается, что снег полностью отражает солнечный свет, а так как лучи солнца белого цвета, то и снег белый. Если бы лучи нашего Солнца были желтыми и красными, то и снег тоже был бы желтым или красным. На закате или восходе, когда мы видим розовые лучи солнца, снег тоже становится розовым.
Почему снег и лёд тают от соли?
Снег и лёд – это вода, которая замерзает (становиться твёрдой) при температуре 0 градусов по Цельсию. Если в воду добавить соль, то получится соляной раствор, который замерзает при температуре ниже 0. Если посыпать лёд или снег солью, мы заставим их растаять, так как соль растворяется в воде и снижает точку ее замерзания.
Вначале растает лёд вокруг кристалла соли, а затем процесс таяния распространится от этой точки дальше.
Какой снег тает быстрее?
Быстрее тает грязный снег, потому что:
- В грязи тоже бывают соли, которые ускоряют процесс таянья снега.
- Грязь обычно тёмная, а это значит, что она поглощает солнечные лучи и в результате быстро нагревается, нагревая за собой снег.
Можно ли есть снег?
Снег имеет свойство собирать на себя пыль. В городской пыли, помимо обычной природной грязи и бактерий, содержится много тяжёлых металлов и других токсичных веществ, которые очень опасны для человека. Съедая снег, человек поглощает все эти токсичные вещества и подвергает свою жизнь опасности отравления.
Высоко в горах выпадает чистый снег без опасных примесей, однако такая вода тоже неполезна для организма, поскольку в ней не хватает важнейших солей, которые обычно есть в питьевой воде. Вывод один: есть снег не только неполезно, но и опасно для здоровья.
Есть ли на свете одинаковые снежинки?
Больше ста лет назад, когда только появились первые фотоаппараты, один человек по прозвищу “Снежика” решил сфотографировать снежинки под микроскопом. Он сделал 5000 снимков, но ни один узор снежинок так и не повторился. Прошло много лет, а учёные до сих пор спорят: бывают ли одинаковые снежинки. Они даже создали 2 снежинки-близняшки в своей лаборатории, но это всё равно не поставило точку в их споре. Начав очередное исследование, учёные пришли к выводу, что у снежинок может отличатся не только внешний узор, но и внутреннее строение. Это означает, что даже если снежинки одинаковые внешне, то скорее всего их внутреннее строение всё равно отличается.
Каждую зиму северные страны покрываются красивым холодным снежным одеялом. И наверняка многие из нас в это время года задавались вопросом: как образуется снег. Давайте разбираться.
Из чего образуется снег?
Снегом называют особую форму осадков, которая состоит из мельчайших кристаллов замерзшей воды. Физический механизм образования снега очень простой. Микроскопические капли воды, находящиеся в атмосфере, прилипают к частицам пыли и замерзают при температуре -2 градуса и ниже. В результате этого образуются кристаллы льда, которые под действием силы тяжести падают на землю. Такие кристаллы называются снежинками.
Снежинки по своим размерам не больше десятой части миллиметра и всегда образуют острые концы с правильными углами 60 или 120 градусов. Это происходит благодаря молекулярной структуре воды. Интересно, что в процессе падения на землю снежинка значительно меняет свою форму из-за постоянной конденсации влаги, которая сразу же замерзает.
Цвет и структура снега
Любопытно, почему снег белого цвета. На самом деле белый цвет снега обусловлен просто: внутри снежинки находится воздух. По исследованиям, снежинка состоит на 95% из воздуха. Свет отражается от кристалла и рассеивается, именно поэтому снег белый.
Снег может быть рассыпчатым, влажным или сухим. Это связано с количеством кристаллов, которые образуют снежинки, а также с температурой воздуха. Так, снежинки, которые были образованы в сухом холодном воздухе, дадут рассыпчатый снег. При высоких же температурах воздуха снежинки быстро тают по краям, из-за чего прилипают друг к другу. Так, в падении они образуют тяжёлые снежные комки и хлопья. Следовательно, снег будет мокрый и начнет быстро таять.
Когда на землю выпадает первый снег, и воздушные пушинки укрывают всё вокруг мягким белоснежным ковром, создаётся впечатление, будто нет ничего невесомее крохотной и маленькой снежинки: весит она около миллиграмма и редко достигает трёх.
Не может не удивлять, как за считанные часы белоснежным осадкам удаётся накрыть огромные пространства суши толстым пушистым одеялом, которое оказывается настолько тяжёлым, что непосредственно влияет на скорость вращения нашей планеты. Например, снег летом, в августе, покрывает лишь 8,7% всей поверхности Земли, при этом вес его составляет 7,4 млрд. тонн, а к концу зимы, перед началом весны, его масса увеличивается в два раза.
Снег – это разновидность атмосферных осадков, которые состоят из мелких ледяных кристалликов, выпадающих на поверхность нашей планеты из слоисто-дождевых облаков в зимнее время года, создавая снежный покров, постоянно или с незначительными перерывами укрывающий земную поверхность до прихода весны.
В регионе, где выпал снег, устанавливается минусовая температура, удерживающая осадки в кристаллической форме.
Когда температурные показатели становятся выше нуля, снег тает, а если этот процесс происходит в начале весны, это символизирует об окончании холодного периода. Выпадают ледяные кристаллики не везде: со снегом незнакомы люди, обитающие в странах, что расположены в экваториальных широтах (в Африке, Австралии, Южной Америке, Юго-Восточной Азии, Новой Зеландии и некоторых странах Центральной Азии).
Снежинки летят на землю из слоисто-дождевых облаков после того, как капельки воды прилипают к находящимся в тучах конденсационным зёрнам, мельчайшим частицам пыли. Если температура в верхних слоях атмосферы составляет от -10°С до -15°С, осадки выпадают смешанного типа, поскольку состоят из капель и ледяных кристаллов (в этом случае, выпадет дождь со снегом или мокрый снег), а если ниже -15°С – будут состоять лишь из ледяных кристалликов.
Когда образовавшиеся кристаллики начинают передвигаться вверх-вниз по облаку, они постепенно увеличиваются за счёт прилипающих к ним капель (они частично таят и кристаллизуются заново). В результате льдинки приобретают шестиконечные формы пластинок или звёздочек, лучи которых находятся или под углом 60 или 120 градусов. После этого к вершинам лучей начинают прилипать новые кристаллы, к которым также примерзают капли, в результате чего снежинки приобретают самые разнообразные формы.
Кристаллики обычно белого цвета, который они приобретают благодаря оказавшемуся внутри них воздуху: после того, как выпал снег, солнечные лучи, отбиваясь от воздуха и граничных поверхностей снежинки, рассеиваются и придают ей белоснежный вид. Стоит заметить, что любая снежинка на 95% состоит из воздуха, а потому характеризуется низкой плотностью и медленной скоростью падения (около 0,9 км/ч).
Существуют следующие виды ледяных осадков:
- Кристаллы – диаметр их составляет несколько миллиметров, являют собой кристаллы в основном шестигранной формы;
- Снежинки – каждая содержит около ста скрепленных между собой кристалликов, которые в случае мокрых осадков могут достигать больших размеров (до 10 см в диаметре);
- Иней – чрезвычайно холодные и маленькие капельки (например, туман);
- Град – этот снег летом выпадает обычно в виде крупных твёрдых льдинок и образуется, когда к кристаллику прилипают крупные капли.
Виды снежного покрова
После того как выпал снег в первый раз, приходит климатическая зима (период, когда температурные показатели в течение пяти дней ниже нуля градусов по Цельсию). Если температура в нижних слоях атмосферы в то время, как снежинки будут падать вниз, окажется очень низкой и будет дуть сильный ветер, кристаллики станут сталкиваться друг с другом, ломаться, крошиться и падать на землю в виде обломков.
А вот если ледяные кристаллы начнут лететь на землю при плюсовой температуре, выпадет мокрый снег. Стоит заметить, что если дождь со снегом выпадет из облака при отрицательной температуре, осадки, примерзнув к дороге, образуют гололёд.
Снег на земле постоянно видоизменяется. Как именно будет выглядеть снежный покров, во многом зависит от ветров (они делают его неравномерным), дождей (они его уплотняют), оттепелей, морей (на востоке России ледяных осадков значительно больше, чем в западной Европе: из-за влияния Атлантического океана осадки здесь выпадают в виде дождей).
Различают следующие основные виды снежного покрова:
- Пушистый снег – после того как выпал снег, он какое-то время представляет собой нетронутый пушистый покров. Этот снег зимой примечателен тем, что представляет собой мягкую подушку, а потому падение обычно обходится без травм: рыхлый снег смягчает удары. По нему очень трудно передвигаться, он вполне может скрывать под собой камни, лед, ветки деревьев, а из-за того, что нельзя точно определить глубину снежного покрова, можно неожиданно очутиться по колено в сугробе и даже увязнуть.
- Жёсткий – чем больше люди утаптывают снежный покров, тем жёстче он становится. Если он не раскатанный, то передвигаться значительно легче.
- Наст – корка твёрдого льда, которая накрывает пушистый снег. Формируют её солнце и ветер: тает снег сначала под солнечными лучами, после чего холодный воздух его снова замораживает. Наст может быть мягким, средним и твёрдым: мягкий наст будет проваливаться, по твёрдому насту можно ходить, а если он окажется средним, пешеход будет то скользить, то проваливаться. В горах слабое сцепление наста со снегом может вызвать лавину.
- Лёд являет собой замёрзший мокрый снег, который несколько раз растаял и снова замёрз. Этот тип снежного покрова наиболее неприятный, поскольку очень жёсткий, гладкий, скользкий, и падение чревато серьёзными последствиями, которые могут привести к травме или даже летальным исходам. Передвигаться по нему нужно очень осторожно и если есть возможность, обойти стороной.
- Мокрый снег – после того как температурные показатели воздуха оказываются выше нуля, ледяные кристаллы начинают таять и, наполняясь водой, превращаются в мокрый снег. В результате снежинки начинают слепляться и образовывать комки льда. Ступать по нему довольно опасно: можно промочить ноги, что чревато самыми разнообразными заболеваниями, а если поскользнуться, можно оказаться в холодной воде и промокнуть.
Время выпадения снега
Поскольку в последнее время климат нашей планеты чрезвычайно сильно меняется, учитывая непредсказуемость погоды, довольно сложно предсказать, когда выпадет первый снег. Например, в Якутии, на Чукотке, в Красноярском крае первый снег можно увидеть уже в начале октября, а таяние снегов в некоторых областях происходит лишь в июне.
А вот в Оймяконе (находится южнее полярного круга) невозможно определить, когда появится первый снег. Несмотря на то, что постоянный снежный покров здесь обычно появляется в конце сентября, его можно увидеть и в августе (таяние снегов в этом регионе происходит весной, в конце мая).
Что касается Европы, то первый снег здесь бывает уже в конце октября или в начале ноября (самый первый снег был зафиксирован в семидесятых годах в Москве: он выпал 25 сентября). Выпадает он в основном ночью, когда температура воздуха понижается и даёт снежинкам возможность достигнуть земли.
Лежит первый снег недолго: днём, когда температурные показатели значительно поднимаются, и исчезает уже через несколько часов. А вот после того как устанавливается постоянный, зимний покров, снег лежит долго, до весны: тают снега окончательно в марте или даже апреле.
Что касается южного полушария, то самыми северными точками, где когда-либо выпал снег, в Южной Америке считается Буэнос-Айрес, в Африке – мыс Доброй Надежды, в Австралии – Сидней. Правда, тает он быстро и выпадает нечасто: так, в июле 2007 года в Буэнос-Айресе выпал снег в первый раз за восемьдесят лет (причина – холодный воздух с Арктики). По словам метеорологов, они стали свидетелем редкого события, подобный вид осадков здесь можно наблюдать лишь раз в сто лет.
Таяние
Обычно снег тает весной, когда происходят изменения температурного режима: таяние снегов происходит при температуре, превышающей ноль градусов Цельсия. Нередко бывают ситуации, когда он тает при минусовых температурах (под воздействием солнечных лучей: ледяные кристаллы испаряются, минуя стадию жидкости).
Если снег грязный, то он тает быстрее (поэтому в городе он исчезает намного быстрее, чем в лесу): солнечные лучи нагревают грязь, вызывая таяние снегов.
Также исчезнуть снежному покрову нередко помогает соль, при этом она не топит льдинки, а разрушает кристаллы, которые вначале охлаждаются, а затем возвращаются к температуре окружающей среды в виде солёной воды, создавая впечатление, будто снежинки растаяли.
Во время таяния снегов весной, плотность снежного покрова очень быстро меняется. Сначала она составляет 0,35г/м3, затем – 0,45 г/см3, а в самом конце доходит до своей критической плотности – 0,6 г/см3. Таяние снегов заканчивается, когда мокрый снег достигает плотности 0,99 г/м3 и превращается в воду. После этого наступает долгожданная весна.
