Снег | это... Что такое Снег? (original) (raw)

Свежий снег на тонкой ветке

Снег — форма атмосферных осадков, состоящая из мелких кристаллов льда. Относится к обложным осадкам, выпадающим на земную поверхность[1].

Содержание

• 1 Образование кристаллов
• 2 Снежинки
  • 2.1 Разнообразие снежинок
• 3 Снег как погодное явление
• 4 Виды снегопадов
• 5 Типы снега
• 6 История
  • 6.1 Исследования
  • 6.2 Мифы и предания о снеге
• 7 Снег в строительстве
• 8 Скрип (хруст) снега
• 9 Таяние и возгонка
• 10 Снег на других планетах и спутниках
• 11 Интересные факты
• 12 См. также
• 13 Примечания
• 14 Литература
• 15 Ссылки

Образование кристаллов

Симметрия снежинки.

Снег образуется, когда микроскопические капли воды в облаках притягиваются к пылевым частицам и замерзают. Появляющиеся при этом кристаллы льда, не превышающие поначалу 0,1 мм в диаметре, падают вниз и растут в результате конденсации на них влаги из воздуха. При этом образуются шестиконечные кристаллические формы. Из-за структуры молекул воды между лучами кристалла возможны углы лишь в 60° и 120°. Основной кристалл воды имеет в плоскости форму правильного шестиугольника. На вершинах такого шестиугольника затем осаждаются новые кристаллы, на них — новые, и так получаются разнообразные формы звёздочек-снежинок.

При высокой термике кристаллы неоднократно вертикально передвигаются в атмосфере, частично тая и кристаллизуясь заново. Из-за этого нарушается регулярность кристаллов и образуются смешанные формы. Кристаллизация всех шести лучей происходит в одно и то же время, в практически идентичных условиях, и поэтому особенности формы лучей снежинки получаются столь же идентичны.

Снежинки

Снежинки

Белый цвет происходит от заключённого в снежинке воздуха. Свет всевозможных частот отражается на граничных поверхностях между кристаллами и воздухом и рассеивается. Снежинки состоят на 95 % из воздуха, что обуславливает низкую плотность и сравнительно медленную скорость падения (0,9 км/ч).

Самая крупная снежинка была засвидетельствована 28 января 1887 года во время снегопада в Форт-Кео, Монтана, США; она имела диаметр в 15 дюймов (около 38 см), опубликовано в Monthly Weather Review, 1915, 73. [1]. Обычно же снежинки имеют около 5 мм в диаметре при массе 0,004 г.

Разнообразие снежинок

Существует такое многообразие снежинок, что обычно считается, что не бывает двух одинаковых снежинок. Например, Кеннет Либрехт — автор самой большой и разнообразной коллекции снежинок — говорит: «Все снежинки разные, и их группировка (классификация) — это во многом вопрос личных предпочтений». Простые снежинки, например, призмы, образующиеся при низкой влажности, могут выглядеть одинаково, хотя на молекулярном уровне они отличаются. Сложные звёздчатые снежинки обладают уникальной, отличимой на глаз геометрической формой. И вариантов таких форм, по мнению физика Джона Нельсона из Университета Рицумэйкан (яп.) в Киото, больше, чем атомов в наблюдаемой Вселенной[2].

Снег как погодное явление

Снег является одним из непременных атрибутов зимы. Несмотря на то, что возможны низкие зимние температуры и при отсутствии снега, одно из основных условий климатической зимы — наличие устойчивого (постоянного) снежного покрова, который лежит в течение всей зимы непрерывно или с небольшими перерывами.

Вместе с тем, в некоторых особо тёплых регионах планеты (например, на Аравийском полуострове) такое погодное явление, как снег, отсутствует или наблюдается только один раз в несколько десятилетий.

В России постоянный снежный покров устанавливается на большей части страны. Сроки его установки варьируют от года к году и от сроков наступления климатической зимы. В северо-восточных районах (Республика Коми, Красноярский край, Чукотка, Якутия), где климат наиболее суров, снег ложится уже в начале октября и держится местами до начала июня. В средней полосе России первый снег обычно выпадает в конце октября — начале ноября, снежный покров устанавливается во второй половине ноября, а сходит полностью в конце марта. В равнинной части южных областей европейской части России (особенно в Причерноморье) долговременный снежный покров (дольше 2-3 недель) устанавливается только в особо суровые зимы, и не везде.

Виды снегопадов

Кроме типичных, существуют особые снегопады, связанные с внетропическими циклонами, озёрами и горной местностью.

Внетропические циклоны, свойственные в Северном полушарии для Западной Европы, Канады и Гренландии могут создать экстремальные условия, когда идут проливной дождь и обильный снег при ветре, превышающем 119 км/ч[3]. Полоса осаждения, которая связана с их тёплым фронтом, часто обширна, вызвана слабым восходящим движением воздуха над фронтальной границей; влага конденсируется, когда остывает и создает осадки,[4] формируя полосу слоисто-дождевых облаков.[5] В холодном секторе, по направлению к полюсу и к западу от центра циклона, малые или средние полосы выпадения снега обычно имеют ширину от 32 до 80 км.[6] Эти полосы связаны с областями фронтогенеза циклона, или зонами температурного контраста.[7]

Часто приходящий с циклонами холодный воздух может приводить к эффектам полос выпадения снега над большими водоёмами: крупные озера эффективно аккумулируют тепло, что приводит к значительной разнице температур (более 13 °C) между поверхностью воды и воздухом выше,[8] из-за этой разности температур, тепло и влага перемещаются вверх, уплотняясь в вертикально ориентированных облаках, которые производят снег. Чем сильнее понижение температуры с высотой, тем гуще образующиеся облака, и чем интенсивней снегопады.[9]

В горных районах сильные снегопады идут, когда воздух вынужден подниматься в горы и, охлаждаясь, отдавать лишнюю атмосферную влагу, выпадающую в холодных условиях высокогорий на их наветренных склонах в виде снега. Из-за особенностей горного ландшафта, прогнозирование сильных снегопадов остается здесь серьёзной проблемой.[10]

Типы снега

Иней, который растет на поверхности снега в связи с водяным паром поднимающимся на холод в ясные ночи

Типы снега можно обозначить через форму хлопьев, скорость накопления и способы скопления его на земле. Виды снежных осадков, которые, из-за циклов таяния и замораживания, падают в виде шариков, а не хлопьев, известны как крупа.[11][12] После того как снег оказывается на земле, он может быть классифицирован как порошкообразный когда он ещё пушистый, гранулированный, когда он прошёл цикл плавления и замораживания, и в конце концов — как превращённый в плотный лёд после уплотнения и дрейфа вниз в многократных циклах таяния и замораживания. Лыжники и сноубордисты разделяют выпавший снег на целяк, круд, наст, снежную кашу и лёд. Когда снег порошкообразный, то он под воздействием ветра может создавать снежные заносы вдали от места, первоначального выпадения,[13] формируя высокие сугробы или снежные ямы глубиной в несколько метров.[14] Снегозащитные заграждения созданы, чтобы управлять снегом, дрейфующим около дорог, повышая безопасность дорожного движения.[15] Снег, выпавший на горных склонах может превратиться в снежную плиту, которая может скатиться по крутому склону в виде лавины. Замороженный эквивалент росы, известный как иней, образует формы снежного покрова на охлаждённых предметах, когда ветры слабые.[16]

Интенсивность снегопада определяется по видимости. Когда видимость составляет более 1 км, снег считается лёгким. Как умеренный снег описывается снегопад, ограничивающий видимость 0,5-1 км. Сильным снегопад называют, когда видимость составляет менее 0,5 км.[17] Устойчивый снег значительной интенсивности, часто называют «метелью» (снежный шторм).[18] Когда снег различной интенсивности и малой продолжительности, он описывается как «ливневой снег».[19]

История

Исследования

Астроном Иоганн Кеплер в 1611 году издал научный трактат «О шестиугольных снежинках», в котором подверг чудеса природы рассмотрению со стороны жёсткой геометрии.

Миниатюра «О шестиугольных снежинках» — это раритет науки, документ теоретической кристаллографии и гордость её истории. «Изобилие глубочайших идей, широта подхода при рассмотрении причин образования снежинок, замечательные геометрические обобщения, смелость и остроумие высказанных гипотез поражают и сейчас» — вот авторитетное мнение историка кристаллографии И. И. Шафрановского.

В 1635 году формой снежинок заинтересовался французский философ, математик и естествоиспытатель Рене Декарт, написавший этюд, включённый им впоследствии в «Опыт о метеорах» или просто «Метеоры».

В 1885 году, после множества проб и ошибок, американский фермер Уилсон Бентли (Wilson A. Bentley) по прозвищу «Снежинка» получил первую удачную фотографию снежинки под микроскопом. Он занимался этим сорок шесть лет, сделав более 5000 уникальных снимков. На основе его работ было доказано, что не существует двух абсолютно одинаковых снежинок (что впоследствии существенно дополнило теорию кристалла).

В 188?-м году в Санкт-Петербурге действительным членом Русского Географического Общества бароном Николаем Васильевичем Каульбарсом впервые были обнаружены снежинки довольно необычной формы. Из заметки д. чл. барона Н. В. Каульбарса [3]:

Утромъ 28 февраля, совершая свою обычную прогулку въ Юсуповомъ саду въ С.-Петербурге, я быль пораженъ необыкновеннымъ наружнымъ видомъ снежинокъ, падавшихъ на мое пальто. Они состояли по большей части изъ небольшихъ столбиковъ, въ два миллиметра длины, фиг. 2, на обоихъ концахъ которыхъ и въ плоскости перпендикулярной къ ихъ оси прикреплены были диски, диаметромъ около 1 миллиметра.

Снежинка необычной формы

Такой оригинальной формы снежинокъ мне ранее не доводилось видеть, а потому, вооружившись лупою, я сталъ ближе разсматривать все подробности ихъ строения, которое и старался выразить на фиг. 1. Столбикъ а изъ белаго непрозрачнаго льда казался мне цилиндрическимъ безъ внутренней пустоты. Все столбики были одинаковыхъ размеровъ, около 2 миллиметровъ длины и около 1/4 миллиметра ширины. Быть можетъ и даже вероятно, что столбики эти были шестигранныя призмы; но на рисунке я не решился этого сделать, такъ какъ, при внимательномъ наблюдении въ лупу несколькихъ десятковъ снежинокъ, столбики казались мне цилиндрическими. То же самое скажу и о двухъ прозрачныхъ ледяныхъ дискахъ, прикрепленныхъ къ обоимъ концамъ столбика. Они также для глаза и въ лупу казались совершенно правильными кружками б б, хотя основаниемъ ихъ формы, вероятно, былъ шестигранникъ, на что указываетъ число спицъ, расположенныхъ радиально внутри кружковъ и колебавшееся почти всегда между числами 6 или 12. Только въ одномъ случае насчиталъ я такихъ спицъ 24. Внутри кружка виднелось круглое основание столбика, образъ котораго представлялъ небольшую непрозрачную точку, окруженную весьма тонкой радиальной шрафировкой, упиравшейся какъ будто въ край столбика. Число этихъ миниатюрныхъ лучей невозможно было сосчитать, но, по-видимому, оно соответствовало числу спицъ кружка. Эти последние мне казались трехгранными, удлиненными пирамидами (фиг. 3) изъ совершенно прозрачнаго льду, упиравшимися основаниемъ на край обреза столбика, а вершиной въ край диска. Пространство между этими пирамидами было выполнено весьма нежными перистыми образованиями формы, изображенной на фиг. 4. Особенно поразило меня въ этихъ снежинкахъ оригинальное образование на наружномъ крае дисковъ, украшенныхъ рядомъ иглъ, вертикально стоявшихъ на самомъ наружномъ крае диска. Число этихъ иглъ, которыя казались мне также трехгранными пирамидами, всегда строго соответствовало числу спицъ диска и притомъ на каждую спицу приходилось по 4 иглы с. У разныхъ авторовъ я нашелъ рисунокъ этого весьма редкаго вида снежинокъ, но везде только въ самыхъ общихъ чертахъ, безъ подробностей. Ни на одномъ, напримеръ, не показаны спицы внутри дисковъ и иглы, расположенныя на ихъ наружномъ крае. Вместе съ описываемыми снежинками падали и снежинки обыкновенной шестигранной формы, но въ весьма ограниченномъ числе.

Погода была пасмурная, при слабомъ S. W. и −5° Реомюра.

В 1951 году Международная комиссия по снегу и льду приняла довольно простую и получившую широкое распространение классификацию твёрдых осадков. Согласно этой системе, существует семь основных видов кристаллов: пластинки, звёздчатые кристаллы, столбцы (или колонны), иглы, пространственные дендриты, столбцы с наконечником и неправильные формы. К ним добавились ещё три вида обледеневших осадков: мелкая снежная крупка, ледяная крупка и град.

В 2001 году свои исследования в области снега начал профессор физики, астроном Кеннет Либбрехт (Kenneth Libbrecht) из Калифорнийского технологического института. В лаборатории профессора Либбрехта снежинки выращиваются искусственно.

Мифы и предания о снеге

«В области, лежащей ещё дальше к северу от земли скифов, — говорит Геродот, — как передают, нельзя ничего видеть, и туда невозможно проникнуть из-за летающих перьев. И действительно, земля и воздух там полны перьев, а это-то и мешает зрению».

В южнославянском фольклоре широко известна легенда о снеге, который белизной и рыхлостью напоминал смолотое зерно, в нём видели падающую с неба муку (Афанасьев 1994/1: 290). Этот мотив отразился в легендах «Когда Господь ходил по земле» и «Грешная женщина», а также в поверье, записанном в области Велеса в Македонии «Почему не падает с неба мука». В них рассказывается о том, что мука перестала падать с неба как снег, потому что одна женщина вытерла нечистоты ребёнка куском теста (Георгиева 1990: 34, 116).

Снег в строительстве

Снег относительно высокой плотности используется в строительстве Иглу

Снег, особенно свежевыпавший — неплохой теплоизолятор — К тп. = 0,1 −0,15 Вт/м*град (на уровне хороших утеплителей).[источник не указан 441 день] Хотя по мере слёживания Ктп вырастает до 0,6-0,7 Вт/м*гр.[источник не указан 441 день]

Скрип (хруст) снега

При сдавливании снег издаёт звук, напоминающий скрип (хруст). Этот звук возникает при ходьбе по снегу, надавливании на свежий снег полозьями саней, лыжами, при лепке снежков и т. п.

Скрип снега слышен при температуре ниже −2 °[20] (по другим данным, ниже −5 °[21]). Выше этой температуры скрип не слышен.

Считается, что есть три основных причины возникновения звуков:

• ломанье кристалликов снега;
• скольжение (смещение и трение) кристалликов снега друг о друга под давлением;
• деформация кристаллической решетки.

Основной причиной скрипа (хруста) снега считается именно первая (ломанье кристалликов).

В акустическом спектре скрипа снега есть два максимума: в диапазоне 250—400 Гц и 1000—1600 Гц. Характер издаваемых звуков зависит от температуры снега[22]. В начале XX века метеорологи даже предлагали оценивать температуру снега по характеру скрипа. Ломка ледяных сосулек и взламывание льда ледоколом дают похожее распределение частот (125—200 Гц и 1250—2000 Гц), однако в случае льда максимумы более чётко выражены и отделены друг от друга[23]. Усиление морозов делает кристаллики более твёрдыми, но более хрупкими. В результате этого возрастает высокочастотная составляющая (1000—1600 Гц) — скрип сухого, морозного снега. Если же мороз ослабевает, и температура становится выше −6 °C, то высокочастотный максимум сглаживается, а затем и почти полностью исчезает[24].

Подтаивание снега влияет и на характер трения снежинок друг о друга: смоченные (смазанные водой) кристаллики издают звук, отличный от звука трения сухих снежинок, а при температуре выше некоторой снег вообще перестаёт скрипеть. Это связано с тем, что при определённой температуре снежинки при сдавливании не столько ломаются, сколько начинают подтаивать, энергия сдавливания расходуется не на слом кристалликов, а на таяние снежинок, выделяющаяся вода смачивает снежинки и вместо сухого трения возникает «скольжение снежинок по смоченной поверхности».

На характер звука влияет также и форма снежинок.

Скрип, похожий на скрип снега, можно получить, если сжимать, например, смешанные соль и сахар. Это использовалось, в частности, при озвучивании фильма «Александр Невский»[25].

Таяние и возгонка

Таяние снегового покрова

В нормальных условиях снег тает при температурах воздуха выше 0 °C. Однако в природе значительные объёмы снега испаряются и при отрицательных температурах, минуя жидкую фазу. Этот процесс легко наблюдать самостоятельно. Такой переход от твёрдого состояния к газообразному называется сублимацией или возгонкой. Особенно интенсивно происходит сублимация снега под воздействием солнечного света, однако существуют исследования, демонстрирующие интенсивное испарение снежных частиц в результате их взаимодействия при метелевом переносе снега[26].

Снег на других планетах и спутниках

На Марсе выпадает как привычный нам снег, так и снег из твёрдой углекислоты (помимо постоянных полярных шапок из обычного льда, на Марсе регулярно образуются сезонные шапки из углекислотного, более известного как «сухой» лёд).

На Титане, спутнике Сатурна, метан, обычно выпадающий в виде дождя, в холодных областях выпадает в виде снега (подобно тому как это на Земле происходит с водой).

Тритон, спутник Нептуна, большей частью покрыт слоем снега, что делает его довольно ярким (он отражает около 85 % света). Снег Тритона состоит из замёрзших азота, воды, углекислого газа, небольших примесей угарного газа, метана и этана. Он имеет розовый оттенок, который ему придают более сложные соединения, образующиеся из метана и азота под действием ультрафиолетового излучения и космических лучей. Толщина слоя снега и льда вблизи полюсов Тритона, вероятно, достигает сотен метров[27].

Интересные факты

• «Страна Снегов» — поэтическое самоназвание Тибета.
• 31 января 2007 года в окрестностях села Бутакова Знаменского района Омской области выпал оранжевый снег[28].

См. также

	Снег в Викисловаре?
	Снег на Викискладе?

• Вода
• Лёд
• Снегозапасы

Снег на ветвях дерева

Примечания

1. ↑ Бровкин В. В. Атмосферные явления — классификация и описание
2. ↑ Белая магия > Физика > «Всякая всячина» — Библиотечка разных статей
3. ↑ Joan Von Ahn; Joe Sienkiewicz; Greggory McFadden (2005-04). «Hurricane Force Extratropical Cyclones Observed Using QuikSCAT Near Real Time Winds». Mariners Weather Log (Voluntary Observing Ship Program) 49 (1). Проверено 2009-07-07.
4. ↑ Owen Hertzman (1988). «Three-Dimensional Kinematics of Rainbands in Midlatitude Cyclones Abstract» (University of Washington). Bibcode: 1988PhDT.......110H.
5. ↑ Yuh-Lang Lin Mesoscale Dynamics. — Cambridge University Press, 2007. — P. 405. — ISBN 978-0-521-80875-0
6. ↑ K. Heidbreder. Mesoscale snow banding, TheWeatherPrediction.com (16 октября 2007). Проверено 7 июля 2009.
7. ↑ David R. Novak, Lance F. Bosart, Daniel Keyser, and Jeff S. Waldstreicher. A climatological and composite study of cold season banded precipitation in the Northeast United States.
8. ↑ B. Geerts. Lake Effect Snow., University of Wyoming.
9. ↑ Greg Byrd Lake Effect Snow. University Corporation for Atmospheric Research (3 июня 1998). Архивировано из первоисточника 5 августа 2012.
10. ↑ Karl W. Birkeland and Cary J. Mock (1996). «Atmospheric Circulation Patterns Associated With Heavy Snowfall Events, Bridger Bowl, Montana, USA». Mountain Research and Development 16 (3): 281–286. DOI:10.2307/3673951.
11. ↑ Glossary of Meteorology Ice pellets. American Meteorological Society (2009). Архивировано из первоисточника 5 августа 2012.
12. ↑ Glossary of Meteorology Snow pellets. American Meteorological Society (2009). Архивировано из первоисточника 5 августа 2012.
13. ↑ Joy Haden CoCoRaHS in the Cold – Measuring in Snowy Weather. Colorado Climate Center (8 февраля 2005). Архивировано из первоисточника 5 августа 2012.
14. ↑ Caroline Gammel Snow Britain: Snow drifts and blizzards of the past. Telegraph Media Group (2 февраля 2009). Архивировано из первоисточника 5 августа 2012.
15. ↑ ScienceDaily (2009-02-06). «'SnowMan' Software Helps Keep Snow Drifts Off The Road».
16. ↑ David McClung and Peter Schaerer The Avalanche Handbook. — The Mountaineers Books, 2006. — P. 49–51. — ISBN 978-0-89886-809-8
17. ↑ Glossary of Meteorology Snow. American Meteorological Society (2009). Архивировано из первоисточника 5 августа 2012. Проверено 28 июня 2009.
18. ↑ National Oceanic and Atmospheric Administration Winter Storms...the Deceptive Killers. United States Department of Commerce (November 1991). Архивировано из первоисточника 5 августа 2012.
19. ↑ Glossary of Meteorology Snow shower. American Meteorological Society (2009). Архивировано из первоисточника 5 августа 2012.
20. ↑ ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЫ, ВОДЯНОГО ПАРА, ЛЬДА, СНЕГА
21. ↑ Страница 2
22. ↑ http://edu.nstu.ru/frc/konkurs/snow_ice/10.htm
23. ↑ Загадки простой воды. Книги. Наука и техника
24. ↑ http://www.aliki.ru/library/n-t/tp/mr/sn.htm
25. ↑ Простые опыты. Снег скрипит :: Класс!ная физика
26. ↑ Дюнин А. К. В царстве снега. — Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1983.
27. ↑ McFadden Lucy-Ann, Weissman Paul, Johnson Torrence Encyclopedia of the Solar System. — 2. — Academic Press, 2006. — P. 483–502. — ISBN 0-12-088589-1
28. ↑ «Выпавший в Омской области оранжевый снег оказался не радиоактивен» Лента.ru, 02.02.2007 г.

Литература

• Известия Императорского Исторического Общества. Том XXV. 1889. С-Петербург.

Ссылки

• Наука о снежинках.
• Снежинки какими вы их ещё ни разу не видели.
• Текст миниатюры И. Кеплера «О шестиугольных снежинках».
• Вячеслав Шевченко. Сценография Кеплера.
• Справочник по кристаллографии НРЦГИТ СО РАН.
• Коллекция снежинок Уилсона Бентли (англ.)
• О снежинках (англ.)

Погода
Времена года	Зима • Весна • Лето • Осень
Атмосферные осадки	Дождь • Морось • Град • Снег • Крупа • Роса • Иней • Изморозь • Гололёд
Прогноз и Облачность • Влажность (абсолютная и относительная) • Давление • Температура воздуха • Направление ветра
Ветер • Гроза • Торнадо • Ураган • Шторм