Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Сніг



План:


Введення

Засніжений ліс на перевалі Шипка, Болгарія.
Свіжий сніг на тонкій гілці

Сніг - форма атмосферних опадів, що складається з дрібних кристалів льоду. Відноситься до обложні опадів, що випадає на земну поверхню [1].


1. Утворення кристалів

Симетрія сніжинки.
Сніжинки, збільшені за допомогою скануючого електронного мікроскопа.

Сніг утворюється, коли мікроскопічні краплі води в хмарах притягуються до пилових частинок і замерзають. З'являються при цьому кристали льоду, що не перевищують спочатку 0,1 мм в діаметрі, падають вниз і ростуть в результаті конденсації на них вологи з повітря. При цьому утворюються шестиконечні кристалічні форми. Через структури молекул води між променями кристала можливі кути лише в 60 і 120 . Основний кристал води має в площині форму правильного шестикутника. На вершинах такого шестикутника потім осідають нові кристали, на них - нові, і так виходять різноманітні форми зірчастих-сніжинок.

При високій терміки кристали неодноразово вертикально пересуваються в атмосфері, частково тая і крісталлізуясь заново. Через це порушується регулярність кристалів і утворюються змішані форми. Кристалізація всіх шести променів відбувається в один і той же час, в практично ідентичних умовах, і тому особливості форми променів сніжинки виходять настільки ж ідентичні.


2. Сніжинки

Сніжинки

Білий колір походить від укладеного в сніжинці повітря. Світло всіх можливих частот відбивається на граничних поверхнях між кристалами і повітрям і розсіюється. Сніжинки складаються на 95% з повітря, що обумовлює низьку щільність і порівняно повільну швидкість падіння (0,9 км / год).

Найбільша сніжинка була засвідчена 28 січня 1887 під час снігопаду в Форт-Кео, Монтана, США; вона мала діаметр в 15 дюймів (близько 38 см), опубліковано в Monthly Weather Review, 1915, 73. [1]. Звичайно ж сніжинки мають близько 5 мм в діаметрі при масі 0,004 р.


2.1. Різноманітність сніжинок

Існує таке різноманіття сніжинок, що зазвичай вважається, що не буває двох однакових сніжинок. Наприклад, Кеннет Лібрехт - автор найбільшої і різноманітної колекції сніжинок - каже: "Все сніжинки різні, і їх угрупування (класифікація) - це багато в чому питання особистих уподобань". Прості сніжинки, наприклад, призми, що утворюються при низькій вологості, можуть виглядати однаково, хоча на молекулярному рівні вони відрізняються. Складні зірчасті сніжинки мають унікальну, отличимой на око геометричній формою. І варіантів таких форм, на думку фізика Джона Нельсона з Університету Ріцумейкан (яп.) в Кіото, більше, ніж атомів в спостережуваного Всесвіту [2].


3. Сніг як погодне явище

Сніг є одним з неодмінних атрибутів зими. Незважаючи на те, що можливі низькі зимові температури і при відсутності снігу, одна з основних умов кліматичної зими - наявність стійкого (Постон) сніжного покриву. Разом з тим, в деяких особливо теплих регіонах планети (наприклад, на Аравійському півострові) таке погодне явище, як сніг, відсутній або спостерігається тільки один раз на кілька десятиліть.

У Росії сніговий покрив встановлюється на більшій частині країни. У північно-східних районах (Красноярський край, Чукотка, Якутія), де клімат найбільш суворий, сніг лягає вже в кінці вересня і тримається до початку червня. У середній смузі Росії перший сніг зазвичай випадає наприкінці жовтня-початку листопада, сніговий покрив встановлюється у другій половині листопада, а сходить повністю на початку квітня. У рівнинній частині південних областей європейської частини Росії (особливо в Причорномор'ї) довготривалий сніговий покрив (довше 2-3 тижнів) відсутня зовсім, якщо встановлюється.


4. Історія

4.1. Дослідження

Кристали льоду діаметром близько 10 мкм на торцях шестикутної сніжинки

Астроном Йоганн Кеплер в 1611 видав науковий трактат "Про шестикутних сніжинка", в якому піддав чудеса природи розгляду з боку жорсткої геометрії.

Мініатюра "Про шестикутних сніжинка" - це раритет науки, документ теоретичної кристалографії і гордість її історії. "Достаток найглибших ідей, широта підходу при розгляді причин утворення сніжинок, чудові геометричні узагальнення, сміливість і дотепність висловлених гіпотез вражають і зараз" - ось авторитетна думка історика кристалографії І. І. Шафрановський.

В 1635 формою сніжинок зацікавився французький філософ, математик і натураліст Рене Декарт, який написав етюд, включений їм згодом у "Досвід про метеори" або просто "Метеори".

В 1885, після безлічі спроб і помилок, американський фермер Уілсон Бентлі (Wilson A. Bentley) на прізвисько "Сніжинка" отримав першу вдалу фотографію сніжинки під мікроскопом. Він займався цим сорок шість років, зробивши більше 5000 унікальних знімків. На основі його робіт було доведено, що не існує двох абсолютно однакових сніжинок (що згодом істотно доповнив теорію кристала).

У 188?-Му році в Санкт-Петербурзі дійсним членом Російського Географічного Товариства бароном Миколою Васильовичем Каульбарса вперше були виявлені сніжинки досить незвичайної форми. З нотатки д. чл. барона Н. В. Каульбарса [3]:

Утром' 28 лютого, здійснюючи свою звичайну прогулянку Вь Юсуповом' саду Вь С.-Петербурзі, я бувальщина поражен' необикновенним' наружним' відом' снежінок', падавшіх' на моє пальто. Вони складалися здебільшого Йзь невеличких столбіков', В два міліметри довжини, фіг. 2, на обоіх' кінцях котрих і Вь площині перпендикулярній Кь їхні осі прикріплені були диски, діаметром' близько 1 міліметра.

Сніжинка незвичайної форми

Такий оригінальної форми снежінок' мені раніше не доводилося бачити, а тому, озброївшись лупою, я стал' ближче разсматрівать всі подробиці їхніх будови, що і намагався висловити на фіг. 1. Столбік' а Йзь белаго непрозрачнаго льоду здавався мені ціліндріческім' без' внутрішньої порожнечі. Всі стовпчики були одінакових' размеров', близько 2 мілліметров' довжини і близько 1 / 4 міліметри ширини. Бути может' і навіть ймовірно, що стовпчики ці були шестігранния призми; але на малюнку я не зважився цього зробити, так' как', при внімательном' спостереженні Вь лупу несколькіх' десятков' снежінок', стовпчики здавалися мені циліндричними. Те ж саме скажу і про двух' прозрачних' ледяних' дісках', прікрепленних' Кь обоім' концам' стовпчика. Вони також для ока і Вь лупу здавалися абсолютно правильними гуртками б б, хоча основаніем' їхні форми, ймовірно, бил' шестіграннік', на що указивает' число спіц', расположенних' радіально всередині кружков' і коливався майже завжди між числами 6 або 12. Тільки Вь однім випадку насчітал' я такіх' спіц' 24. Всередині гуртка виднілося кругле підставу стовпчика, образ' котораго представлял' невелику непрозору точку, оточену дуже тонкої радіальної шрафіровкой, упирається мовби Вь край стовпчика. Число етіх' мініатюрних' променів неможливо було порахувати, але, мабуть, воно відповідало числу спіц' гуртка. Ці останні мені здавалися тригранними, подовженими пірамідами (фіг. 3) Йзь абсолютно прозрачнаго льоду, що впирався основаніем' на край обріза стовпчика, а вершиною Вь край диска. Простір між цими пірамідами було виконано дуже ніжними пір'ястими утвореннями форми, зображеної на фіг. 4. Особливо вразило мене в етіх' снежінках' оригінальне освіта на наружном' краї дісков', украшенних' рядом' ігл', вертикально стоявшіх' на самому наружном' краї диска. Число етіх' ігл', котория здавалися мені також тригранними пірамідами, завжди строго відповідало числу спіц' диска і при тому на кожну спицю припадало по 4 голки с. У разних' авторов' я знайшов рісунок' цього вельми редкаго виду снежінок', але скрізь тільки Вь самих' общіх' чертах', без' подробиць. Ні на однім, напрімер', не показані спиці всередині дісков' і голки, расположенния на їхні наружном' краї. Разом с'описуваними сніжинками падали і сніжинки звичайної шестигранної форми, але де дуже ограніченном' числі.

Погода була похмура, при слабом' SW і -5 Реомюра.

В 1951 Міжнародна комісія по снігу і льоду прийняла досить просту і отримала широке розповсюдження класифікацію твердих опадів. Згідно цій системі, існує сім основних видів кристалів: платівки, зірчасті кристали, стовпці (або колони), голки, просторові дендрити, стовпці з наконечником і неправильні форми. До них додалися ще три види обледеніли опадів: дрібна снігова крупка, крижана крупа і град.

В 2001 свої дослідження в області снігу почав професор фізики, астроном Кеннет Ліббрехт (Kenneth Libbrecht) з Каліфорнійського технологічного інституту. У лабораторії професора Ліббрехт сніжинки вирощуються штучно.


4.2. Міфи і перекази про сніг

"В області, розташованих вище на північ від землі скіфів, - каже Геродот, - як передають, не можна нічого бачити, і туди неможливо проникнути через літаючих пір'я. І дійсно, земля і повітря наповнені пір'я, а саме це й заважає зору ".

У Південнослов'янському фольклорі широко відома легенда про сніг, який білизною і рихлістю нагадував змелене зерно, в ньому бачили падає з неба борошно (Афанасьєв 1994 / 1: 290). Цей мотив відбився в легендах "Коли Господь ходив по землі" і "Грішна жінка", а також в повір'я, записане в області Велеса в Македонії "Чому не падає з неба мука". У них розповідається про те, що борошно перестала падати з неба, як сніг, тому що одна жінка витерла нечистоти дитини шматком тіста (Георгієва 1990: 34, 116).

Засніжені ліс у Архангельської області

5. Сніг у будівництві

Сніг відносно високій щільності використовується в будівництві Голку

Сніг, який щойно випав особливо - непоганий теплоізолятор - До тп. = 0,1 -0,15 Вт / м * град (на рівні хороших утеплювачів). Хоча в міру злежування Ктп виростає до 0,6-0,7 Вт / м * гр. [джерело не вказано 61 день]

6. Скрип (хрускіт) снігу

При здавлюванні сніг видає звук, що нагадує скрип (хрест). Цей звук виникає при ходьбі по снігу, натисканні на свіжий сніг полозами саней, лижами, при ліпленні сніжок, і т. п.

Скрип снігу почують при температурі нижче -2 [3] (за іншими даними, нижче -5 [4]). Вище цієї температури скрип не чутний.

Вважається, що є дві основні причини виникнення звуків:

  • ламані кристаликів снігу;
  • ковзання (зміщення і тертя) кристаликів снігу один про одного під тиском.

Основною причиною скрипу (хрускоту) снігу вважається саме перша (ламані кристалів).

В акустичному спектрі скрипу снігу є два максимуми: в діапазоні 250-400 Гц і 1000-1600 Гц. Характер видаються звуків залежить від температури снігу [5]. На початку XX століття метеорологи навіть пропонували оцінювати температуру снігу за характером скрипу. Ломка крижаних бурульок і злом льоду криголамом дають схоже розподіл частот (125-200 Гц і 1250-2000 Гц), однак у випадку льоду максимуми більш чітко виражені і відокремлені один від одного [6]. Посилення морозів робить кристалики більш твердими, але більш крихкими. В результаті цього зростає високочастотна складова (1000-1600 Гц) - скрип сухого, морозного снігу. Якщо ж мороз слабшає, і температура стає вище -6 C, то високочастотний максимум згладжується, а потім і майже повністю зникає [7].

Підтавання снігу впливає і на характер тертя сніжинок один про одного: змочені (змащені водою) кристалики видають звук, відмінний від звуку тертя сухих сніжинок, а при температурі вище деякої сніг взагалі перестає скрипіти. Це пов'язано з тим, що при певній температурі сніжинки при стисненні не стільки ламаються, скільки починають підтавати, енергія здавлювання витрачається не на злам кристаликів, а на танення сніжинок, що виділяється вода змочує сніжинки і замість сухого тертя виникає "ковзання сніжинок по змоченою поверхні".

На характер звуку впливає також і форма сніжинок.

Скрип, схожий на скрип снігу, можна отримати, якщо стискати, наприклад, змішані сіль і цукор. Це використовувалося, зокрема, при озвучуванні фільму "Олександр Невський" [8].


7. Танення і сублімація

Танення снігового покриву

У нормальних умовах сніг тане при температурах повітря вище 0 C. Проте в природі значні обсяги снігу випаровуються і при негативних температурах, минаючи рідку фазу. Цей процес легко спостерігати самостійно. Такий перехід від твердого стану до газоподібного називається сублімацією або сублімацією. Особливо інтенсивно відбувається сублімація снігу під впливом сонячного світла, однак існують дослідження, що демонструють інтенсивне випаровування снігових частинок в результаті їх взаємодії при хуртовинних перенесення снігу [9].


8. Сніг на інших планетах

На Марсі випадає як звичний нам сніг, так і сніг з твердої вуглекислоти (крім постійних полярних шапок із звичайного льоду, на Марсі регулярно утворюються сезонні шапки з вуглекислотного, більш відомого як "Сухий" лід). На Тритоні метан, що випадає у вигляді дощу, в холодних областях планети випадає у вигляді снігу (подібно до того як це на Землі відбувається з водою).


9. Цікаві факти

Примітки

  1. Бровкін В. В. Атмосферні явища - класифікація та опис - meteocenter.net / meteolib / ww.htm
  2. Біла магія> Фізика> "Всяка всячина" - Бібліотечка різних статей - wsyachina.narod.ru/physics/snow_2.html
  3. ОСНОВНІ ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ВОДИ, ВОДЯНОГО ПАРА, льоду, снігу - www.msuee.ru/html2/med_gidr/l3_4.html
  4. Сторінка 2 - home-edu.ru/user/f/00001510/novij_god/tema_b.html
  5. http://edu.nstu.ru/frc/konkurs/snow_ice/10.htm - edu.nstu.ru/frc/konkurs/snow_ice/10.htm
  6. Загадки простої води. Книги. Наука і техніка - nt.ru/ri/ar/zv16.htm
  7. http://www.aliki.ru/library/nt/tp/mr/sn.htm - www.aliki.ru / library / nt / tp / mr / sn.htm
  8. Прості досліди. Сніг скрипить:: Клас! Ная фізика - class-fizika.narod.ru/o15.htm
  9. Дюнін А. К. У царстві снігу - www.skitalets.ru / books / metod / sneg / index.htm - Новосибірськ: Наука, Сибірське відділення, 1983.
  10. "Випав в Омській області помаранчевий сніг виявився не радіоактивний" - lenta.ru/news/2007/02/02/snow / Лента.ru, 02.02.2007 р.

Література

  • Известия Імператорського Історичного Товариства. Том XXV. 1889. С-Петербург.

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Червоний сніг
Гарячий сніг (фільм)
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru