Найти как появился снег

Сейчас в это трудно поверить, но и у нашей планеты всё когда-то было в первый раз. Первый снег, первый дождь, первый гололед… Изучать эти моменты истории Земли невероятно интересно. Предлагаю окунуться в прошлое планеты и узнать, когда и в связи с чем на ее поверхность упали первые снежинки.

Да будет твердь земная!

Около 3 миллиардов лет назад Земля была синей планетой с редкими белыми облаками. Почти вся ее поверхность состояла из воды. В этот период на планете было гораздо жарче, чем сейчас. Есть такой термин – альбедо – это доля отраженного солнечного света. Именно от него в большой мере зависит температура на планете. Так вот, в те времена альбедо был очень низок – не было земли, чтобы отражать солнечные лучи. Все тепло поглощалось водой океанов.

Но примерно 2,4 миллиарда лет назад из-под воды стала резко подниматься суша. Земля из космоса начала приобретать знакомые очертания. Ученые говорят, что в это время площадь континентов стала равна 2/3 современной площади суши. Все это сопровождалось Большой оксигенацией – быстрым насыщением атмосферы кислородом. Поднятие суши повлияло на потоки газов, химические и физические процессы в воздушной оболочке планеты.

Из-за появления земной тверди средняя температура на Земле уменьшилась. Стало возможным оледенение, а с ним и выпадение первого снега. Именно тогда – 2,4 млрд лет назад. И ученых есть неоспоримые доказательства этого факта.

Каменная летопись планеты

Знали ли вы, что подобно черным ящикам самолетов, на Земле есть “бортовые самописцы”, которые хранят информацию о далеком прошлом планеты? И называются они – сланцевые породы. Сланец год за годом “записывает” данные о химическом составе земли – его-то и анализируют ученые.

Исследовательская группа геолога Ильи Биндемана (США) изучила несколько сотен образцов сланца с разных континентов. И если примерно до отметки в 3,5 миллиарда порода имеет один состав, то потом в ней появляются следы дождевых осадков. Это прямое свидетельство выветривания земли, которое возможно только при поднятии суши над уровнем моря.

Но состав сланца возрастом 2,4 миллиарда резко отличается по химическому составу от более древних образцов. Что является доказательством выветривания породы на огромных участках земли, поднявшихся над уровнем моря примерно в одно время. Во время первой земной зимы…

Каналу срочно требуются подписчики! Только для Вас – новые интересные публикации, дружеские комплименты и искренняя благодарность за поддержку!!!

Что такое снег?

Мелкие и хрупкие кристаллы заледеневшей воды – это снег. Одна снежинка весит не более 3 мг, однако несмотря на столь небольшие размеры осадки создают огромные сугробы, покрывают собой обширные территории. Толстое и тяжелое снежное покрытие может изменить скорость вращения планеты.

Снег – одна из разновидностей атмосферных осадков. Мелкие кристаллики формируются внутри облаков, опадая на поверхность зимой и в холода. Огромные снежные массы состоят из миллиардов мелких снежинок.

Как образуется снег?

Снег можно назвать замерзшим дождем, выпадающим на землю зимой, холодной осенью и, периодически, весной. Снег может образоваться при температуре менее 0 градуса. Мелкие капли влаги в дождевых облаках застывают, поэтому и образуется данный вид осадков.

Мельчайшие частички воды принимают форму шестиугольника, кристаллик льда постепенно превращается в шестигранник. При температуре 15 градусов кристаллики становятся тонкими пластинками, а при 8 превращаются в колонны, полые внутри. При температуре 2,5 градуса они принимают привычную людям форму в виде снежинок.

Снег может формироваться из-за испарения влаги. Подобное явление отчетливо наблюдается во время сушки белья на морозе. Ткань постепенно становится твердой, леденея из-за наличия в ней влаги. После этого начинается процесс испарения, лед начинает отрываться от материи, испаряясь вверх в атмосферу. Испарение льда может длиться несколько дней, после чего ткань становится сухой и вновь мягкой.

Структура снежинки

Снежинки состоят из мельчайших частичек воды. Структура на молекулярном уровне устроена таким образом, что уголки новообразовавшихся снежинок строгих размеров в 120 и 60 градусов. На концах и краешках снежинок формируются небольшие наросты из кристаллов, после чего слои продолжают намерзать. Именно благодаря этим процессам снежинки приобретают столь необычные формы. Однако большая часть образований имеет форму звезды.

Основные формы снежинок

Исследователи выявили основные формы снежинок: в виде иглы, звезды, дендриты, пушистые, столбики, пластинки.

В виде иглы – кристаллы напоминают особое образование в виде ледяной спицы. Они могут быть полыми внутри с разветвленными в несколько сторон наростами.

В виде звезды – кристаллы внешне похожи на переплетения волокон льда. Они могут располагаться произвольно, изгибаясь в различных направлениях.

Интересный факт: снежинки могут быть разнообразных форм и размеров. Всего отмечают 35 устойчивых форм образований. Они меняются в зависимости от температуры и расположения облаков.

Дендриты – сросшиеся кристаллы снежинок, формирующие собой симметричные и разветвленные наросты, расходящиеся в разные стороны.

Пушистые снежинки состоят из нескольких наростов, которые постепенно ломались или измельчались. В основном такие снежинки получаются вследствие сильных ветров.

Столбики – крупные уплощенные снежинки. Одна из самых распространенных форм осадков. Выглядят как столбы, заточенный карандаш шестигранной формы.

Пластинки в виде лепестков цветов, разделенных на отдельные участки ребрышками.

Интересный факт: снег считают минералом. Данная теория была выдвинута Национальным центром данных по вопросам изучения снегов и льдов. Минерал по определению составляет твердое однородное вещество, которое имеет неорганическое происхождение, состав, расположение частиц. Снег представляет собой замерзшие частички воды. Вода превращена в лед, который образуется при температуре ниже 0. Так как лед однородный и имеет свое уникальное строение, а также образовался неорганическим путем, то он подходит под описание минерала. А если лед можно считать минералом, то и снег тоже.

От чего зависит форма снежинок?

Форма снежинок бывает разной. На данный момент различают 48 видов образованных снежинок. Форма может меняться из-за погодных условий. Как правило, чем ниже температура облаков, тем выше они располагаются. Снежинки, появившиеся в облаках температурой от -13 до -16, принимают формы в виде звездочек. По мере приближения к земной поверхности снежинки принимают формы плоских шестиугольников и игл.

Классификация снега

Снег это вид осадков в виде ледяных кристаллов, а не просто замерзшая вода. Благодаря особому месторасположению молекул воды они приобретают форму гексагональной призмы. Падая, замерзшие кристаллы воды создают такие явления как:

• Иней
• Град
• Снегопад
• Кристаллы снега.

Снежные хлопья могут быть величиной до 30 см одним из исследователей явления стал Уинсон Бентли, который начал фотографировать кристаллики через микроскоп. Им было сделано более 5,5 тысяч фотографий. Тогда же он обнаружил, что каждая снежинка в природе уникальна и не похожа на другие.

Снег также можно разделять по таким критериям как механизм выпадения, цвет и интенсивность.

По механизму выпадения снег бывает:

• Обложной;
• Ливневый;
• Снежная морось.

Обложной снег

Обложной снег выпадает на обширные территории из облачности однородного типа. Как правило это происходит в период десятибалльной облачности. Снегопад может длиться монотонно долгое время. Обложной снег выглядит как масса плотных мелких кристаллов. В такую погоду плохая видимость. Зимой в основном преобладает именно такой снег.

Ливневый снег полная противоположность обложных. В этот период времени снежные массы интенсивно выпадают на землю. Снегопад начинается и кончается резко. Выпадает из больших кучево-дождевых облаков во время, когда атмосфера крайне неустойчива.

Снежная морось характеризуется кучей мельчайших снежинок, которые создают собой дымку в воздухе. Длится от нескольких часов до нескольких дней.

Снегопад

Время, когда снег выпадает из облака, называют снегопадом. Снегопады обычно очень интенсивны, могут длиться до нескольких дней. По интенсивности отличают:

• Слабые снегопады, хлопья которых выпадают редко – менее 10 на один кубический метр воздуха вокруг.
• Средние – от 10 до 100 снежинок на кубометр воздуха.
• Сильные снегопады с интенсивностью от 100 снежинок на кубометр воздуха.

Метель

Именно количество снежинок определяет основные показатели снегопадов. В период, когда не дует сильный ветер, можно считать снегопады спокойными. Во время сильных ветров снегопады называют верховыми метелями.

Как правило, снегопады прогнозируются метеорологами. Жители местности, в которой предположительно начнется буря, заранее предупреждаются бедствиях. Снегопады могут идти до нескольких дней, они останавливают жизнь даже в крупнейших населенных пунктах. Из-за заносов на дорогах невозможно проехать, линии электропередач перестают функционировать.

Лавины

Когда снега скапливается достаточное количество, могут появляться лавины. Они сходят со склонов, уничтожая все объекты на своем пути. Человек, попавший в лавину, может не выжить вовсе.

После снегопадов следуют человеческие и материальные жертвы. Разрушаются линии электропередач, системы связи. Некоторые города могут быть блокированы от цивилизации. В мире зафиксированы случаи, когда целые столетние города погибали под лавинами. Снежные лавины движутся со скоростью 100 м/с. Объем снежной массы составляет до двух миллионов кубометров. Когда лавина начинает сходить, она неизбежно создает мощные ударные волны из воздуха. Одна такая волна может передвинуть поезд или разрушить небольшое здание.
Если человек будет осведомлен о правилах поведения при обрушении лавин, то он сможет спастись. Во избежание проблем стоит обозначить для себя возможные границы схода.

Интересный факт: каждая снежинка, вопреки распространенному убеждению, не является уникальной. В условиях с одинаковой температурой и внешними факторами удается получать абсолютно одинаковые по внешнему виду и строению кристаллики. В природе такое строение можно встретить очень редко по простой причине – все снежинки деформируются во время падения.

Таяние снега

Самым известным свойством снега можно считать его таяние при температуре выше нуля. Снег тает обычно весной, когда светит теплое солнце. Однако не многие знают, что даже при отрицательных температурах на солнце снег также начинает таять. Ледяные кристаллы испаряются с поверхности минуя процесс превращения в воду.

Когда на улице много грязи, снег тает в разы быстрее – темный цвет поглощает больше тепла. Поэтому неудивительно, что в лесах снег может лежать вплоть до начала лета. Когда лед посыпают солью, его кристаллы начинают постепенно разрушаться. Происходит превращение в жидкое агрегатное состояние. Когда снег начинает таять, он уплотняется и утяжеляется.

Польза от снега

Снег очень полезен: он укрывает поверхность земли на зиму, держит растения и мелких зверьков в тепле, помогая им выжить в тяжелые условия зимы. Если зимой не было снега, то урожаи не вырастут – во время таяния снег насыщает почву столь нужной влагой.

Снег превращается в воду и жизнь начинается снова. Выходят из спячки зверьки, растения вновь пробиваются из земли. Жизнь на Земле развивается циклично за счет постоянных метаморфоз, повторяющихся ежегодно.

Почему снег скрипит под ногами?

Так как снег представляет собой массу кристалликов различной формы, он начинает скрипеть под ногами. Среди миллионов кристалликов есть еще и молекулы воздуха. Когда человек сжимает часть снега, то тот начинает уплотняться, кристаллики ломаются, а воздух вытесняется. Именно поэтому создается звук треска снега. При этом шум ломающихся кристалликов можно услышать не всегда.

Почему в холодную погоду снег скрипит, а в теплую нет?

Когда погода теплая, то некоторая часть снежного слоя подтаивает. Вода начинает подавлять все шумы ломающихся кристалликов, поэтому звук тяжело услышать. Самые отчетливые звуки появляются в сильные морозы. Температура периодически меняется, поэтому небольшое количество воды в пространстве между снежинками промерзает.

Если снег выпал недавно, то плотность прилегания снежинок друг к другу крайне низкая. Старый полежавший снег лежит гораздо плотнее. Старый снег издает более низкий звук при сжатии, больше похожий на шорох.

Почему снег белый?

Всю планету окружают электромагнитные волны, невидимые глазу. Они находятся абсолютно везде и концентрируются на полюсах. Зрение воспринимает в качестве цвета именно эти электромагнитные излучения. Волны электромагнитного излучения дают нам цветовые ощущения. Самым главным источником таких волн считается Солнце.

Солнечные лучи содержат весь спектр оттенков. Когда все цвета сливаются воедино, получается белый. Солнечные лучи как раз-таки белые. Снег и лед полностью отображают солнечный свет. Каждая снежинка – это отдельные частички льда, которые также отражают солнечное свечение. Из-за того, что снежинки ложатся на поверхность в любом порядке, образуют снежные комья и завалы, они не могут полностью пропускать электромагнитные излучения.

Это можно проверить простым способом – достаточно выкопать в снегу небольшую лунку при солнечной погоде. Внутри лунки снег будет казаться более темным, немного желтоватым. В пасмурное время снег и вовсе кажется серо-синим. Таким образом, внешний вид снега напрямую зависит от погоды вокруг.

Когда на улице светит яркой солнце, сугроб отражает полный спектр солнечного света. Это можно заметить даже невооруженным глазом – чистый снег переливается и будто бы блестит. Ближе к полюсам планеты снег принимает красные оттенки. Это происходит из-за особого вида водорослей, которые при размножении окрашивают все в розовый цвет.

Знаменитый Чарльз Дарвин делал пометки о разных цветах снега в своих дневниках. Один раз он отправился в далекие странствия и заметил, что копыта его лошади оставляют красные следы на снегу. Из-за яркого заката снег также может принимать другие цвета, так как отражает красный свет.

Понятие цвета – субъективная вещь. Некоторые люди неспособны различать цвета, некоторые путаются в оттенках, а некоторые придумывают и различают свои, уникальные оттенки.
Три разных человека могут видеть один и тот же объект с разной точки зрения: для кого-то трава будет изумрудной, для кого-то салатовой, а кто-то вообще увидит в ней голубизну бирюзового. Явления цветопередачи пока что не изучены досконально. Известно лишь то, что у каждого человека свое восприятие цвета, отличное от других.

Розовый или арбузный снег

По цвету снег бывает не только белым. Розовый снег попадается не очень часто. Его можно найти в Гренландии, на Северном полюсе и на некоторых горах. Такой снег встречается в весенний и летний периоды. В это время солнце слегка подогревает снежный покров, снег постепенно подмокает. Чем мокрее становится снег, тем его цвет ярче. Красный снег был замечен Аристотелем.

В XIX веке такой снег привезли в Великобританию. Тогда же никто не смог объяснить природу явления. Ботаник из Шотландии Роберт Браун предположил, что этот оттенок снег приобретает из-за водорослей. Он был прав и через столетие ученые выявили жизнедеятельность хламидомонад в снегу. Они начинали интенсивное размножение даже в холоде. Когда до водорослей доходил кислород, они начинали пахнуть арбузами. По словам некоторых очевидцев снег и на вкус напоминает данный плод.

Таким образом, белый цвет снега получился из-за того, что его поверхность полностью отражает спектр. А при совмещении всех цветов спектра получается белый. Однако цвет также будет зависеть и от оттенков неба на данный момент.

Снег на других планетах

Часть планет Солнечной системы отличается наличием собственной атмосферы. Она может разниться с атмосферой нашей планеты, однако схожих черт также найдется немало – в любой атмосфере есть свои воздушные потоки. На Марсе есть как привычный нам снег, так и осадки, похожие на снег в виде углекислоты, наиболее известной как сухой лед или сухой снег.

На спутнике Нептуна также есть снег из водорода и смеси различных газов. При этом на Тритоне не привычный нам белый, а розовый снег. Он выглядит так из-за сложных соединений в его составе. Также этот снег формируется под сильным воздействием ультрафиолета. На каждом полюсе данного спутника располагаются толщи снегов, размером до нескольких сотен метров.

Интересное видео о снеге

У этого термина существуют и другие значения, см. Снег (значения).

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

Образование кристаллов[править | править код]

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 почти идентичных условиях, и поэтому особенности формы лучей снежинки получаются столь же идентичны.

Снежинки[править | править код]

Белый цвет снега возникает благодаря заключённому в снежинке воздуху. Свет всевозможных длин волн отражается на граничных поверхностях между кристаллами льда и воздухом и рассеивается, однако в зависимости от химического состава снег может приобретать различные цвета^[2].

Снежинки состоят на 95 % из воздуха, что обуславливает их низкую плотность (100—400 кг/м³) и сравнительно медленную скорость падения (0,9 км/ч).

Самые крупные снежинки наблюдались 28 января 1887 года во время снегопада в Форт-Кьоу  (англ.) (рус., штат Монтана, США; одна из них имела размеры в 15×8 дюймов (около 38×20 см)^[3][4][5]. В Братске в 1971 году зафиксированы снежинки размером 20×30 см^[4]. Обычно же снежинки имеют около 5 мм в диаметре при массе около 0,004 г.

Разнообразие снежинок[править | править код]

Существует такое многообразие снежинок, что обычно считается, что не бывает двух одинаковых. Например, Кеннет Либбрехт — автор самой большой и разнообразной коллекции снежинок — говорит: «Все снежинки разные, и их размещение по группам (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 в Киото, больше, чем атомов в наблюдаемой Вселенной^[6].

Снег как погодное явление[править | править код]

Снегопад и снежный покров являются одними из непременных атрибутов зимы в полярных и умеренных широтах.

Снежинки падают на землю из слоисто-дождевых облаков после того, как капельки воды прилипают к находящимся в них конденсационным зёрнам, мельчайшим частицам пыли. Если температура в верхних слоях атмосферы составляет от −10°С до −15°С, то осадки выпадают смешанного типа (дождь со снегом или мокрый снег), а если она ниже −15°С — то осадки будут состоять лишь из ледяных кристалликов (снег)^[7].

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. В высоких полярных широтах и в высоких горах снежный покров сохраняется круглый год в связи с устойчивыми низкими температурами в этих местах. В горах снежный покров является постоянным выше так называемой снеговой линии, высота которой зависит от широты местности. Установление снежного покрова осенью и начало разрушения весной происходит при переходе среднесуточной температуры воздуха через −5°С. Максимальную площадь на Земле снежный покров занимает в феврале — около 99 млн км² (19,2%), минимальную — в августе — около 47 млн км² (9,2%). В северном полушарии Земли площадь снежного покрова в течение года варьирует в 7,2 раза, а в южном полушарии — менее чем вдвое. Масса всего снежного покрова Земли в августе составляет 7,4 млрд т, а к концу зимы, перед началом весны, его масса увеличивается в два раза^[8]. При этом с 1980 по 2018 год средняя масса сезонного снежного покрова в Северном полушарии снизилась примерно на 1,5% (влияние глобального потепления)^[9].

В экваториальном и субэкваториальном климатических поясах такое погодное явление, как снег, отсутствует вообще. В тропическом поясе снег крайне редко (раз в несколько десятилетий) может выпасть на границе с субтропическим поясом. В субтропиках на границе с умеренным поясом снег зимой — регулярное явление.

В России постоянный снежный покров устанавливается почти на всей территории страны, за исключением Краснодарского края, Республики Крым и равнины северо-кавказских республик. 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 конце сентября и держится местами до начала июня.

В Оймяконе осадки могут выпадать в виде снега и образование временного снежного покрова возможно в любой месяц года; средняя дата образования постоянного снежного покрова в Оймяконе — 24 сентября, незадолго после дня осеннего равноденствия, но постоянный снежный покров в Оймяконе может образоваться и на месяц ранее, 24 августа. Тает снег в Оймяконе, в среднем, с 17 мая по 31 мая; средняя продолжительность лежания устойчивого снежного покрова в селе — 237 суток, но возможно и 282 суток. В Хатанге устойчивый плотный постоянный снежный покров отмечается не менее 256 суток в году, с 23 сентября по 5 июня. В Норильске снежный покров лежит, в среднем, 244 суток в году, но может лежать и 277 суток. На мысе Челюскин снежный покров присутствует чуть более одиннадцати с половиной месяцев в году. На некоторых арктических островах России он может присутствовать весь год, где средняя температура самого тёплого месяца в году в некоторых местах составляет -1,2°C. В июне на острове Визе высота снежного покрова может составить 50 см. В средней полосе России первый снег обычно выпадает в конце октября — начале ноября, постоянный 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, да и то не везде. Самая ранняя дата установления временного и постоянного снежного покрова в Москве за 1946–2013 годы — 25 сентября (1976 год) и 24 октября (1993 год), соответственно. В 1993 году в Москве временный снежный покров образовался 29 сентября.

Снег характеризуется разнообразными параметрами: толщиной покрова, количеством в нём воды, рассыпчатостью и т. д.

Типы снега[править | править код]

Типы снега можно обозначить через форму хлопьев, скорость накопления, толщину покрова, количество в нем воды, рассыпчатость 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^[10][11].

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^[12], формируя высокие сугробы или снежные ямы глубиной в несколько метров^[13].

Снегозащитные заграждения созданы, чтобы управлять снегом, дрейфующим около дорог, повышая безопасность дорожного движения^[14].

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^[15].

Интенсивность снегопада определяется по видимости. Когда видимость составляет более 1 км, снег считается лёгким. Как «умеренный снег» описывается снегопад, ограничивающий видимость расстоянием в 0,5—1 км. Сильным снегопад называют, когда видимость составляет менее 0,5 км^[16]. Устойчивый снег значительной интенсивности часто называют «метелью» (снежный шторм)^[17].

Осадки в виде снега или мокрого снега, выпадающие из кучево-дождевых облаков (Cb), большой интенсивности, но мало продолжительные, описываются как «ливневый снег»^[18].

История исследований[править | править код]

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» — 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 по прозвищу «Снежинка» получил первую удачную фотографию снежинки под микроскопом. Он занимался этим сорок шесть лет, сделав более 5 000 уникальных снимков. На основе его работ было доказано, что не существует двух абсолютно одинаковых снежинок (что впоследствии существенно дополнило теорию кристалла).

В 1889 году в Санкт-Петербурге действительным членом Русского Географического Общества бароном Николаем Васильевичем Каульбарсом впервые были обнаружены снежинки довольно необычной формы.

Из заметки барона Н. В. Каульбарса^[19]:

Утром 28 февраля, совершая свою обычную прогулку в Юсуповом саду в С.-Петербурге, я был поражён необыкновенным наружным видом снежинок, падавших на моё пальто.

Они состояли по большей части из небольших столбиков, в два миллиметра длины, фиг. 2, на обоих концах которых и в плоскости, перпендикулярной к их оси, прикреплены были диски, диаметром около 1 миллиметра. Такой оригинальной формы снежинок мне ранее не доводилось видеть, а потому, вооружившись лупою, я стал ближе рассматривать все подробности их строения, которое и старался выразить на фиг. 1. Столбик а из белого непрозрачного льда казался мне цилиндрическим без внутренней пустоты. Все столбики были одинаковых размеров, около 2 миллиметров длины и около ¹⁄₄ миллиметра ширины. Быть может и даже вероятно, что столбики эти были шестигранные призмы; но на рисунке я не решился этого сделать, так как, при внимательном наблюдении в лупу нескольких десятков снежинок, столбики казались мне цилиндрическими.

То же самое скажу и о двух прозрачных ледяных дисках, прикреплённых к обоим концам столбика. Они также для глаза и в лупу казались совершенно правильными кружками б б, хотя основанием их формы, вероятно, был шестигранник, на что указывает число спиц, расположенных радиально внутри кружков и колебавшееся почти всегда между числами 6 или 12. Только в одном случае насчитал я таких спиц 24. Внутри кружка виднелось круглое основание столбика, образ которого представлял небольшую непрозрачную точку, окружённую весьма тонкой радиальной шрафировкой, упиравшейся как будто в край столбика. Число этих миниатюрных лучей невозможно было сосчитать, но, по-видимому, оно соответствовало числу спиц кружка. Эти последние мне казались трёхгранными, удлинёнными пирамидами (фиг. 3) из совершенно прозрачного льду, упиравшимися основанием на край обреза столбика, а вершиной в край диска. Пространство между этими пирамидами было выполнено весьма нежными перистыми образованиями формы, изображённой на фиг. 4.

Особенно поразило меня в этих снежинках оригинальное образование на наружном крае дисков, украшенных рядом игл, вертикально стоявших на самом наружном крае диска. Число этих игл, которые казались мне также трёхгранными пирамидами, всегда строго соответствовало числу спиц диска, и притом на каждую спицу приходилось по 4 иглы с.

У разных авторов я нашёл рисунок этого весьма редкого вида снежинок, но везде только в самых общих чертах, без подробностей. Ни на одном, например, не показаны спицы внутри дисков и иглы, расположенные на их наружном крае.

Вместе с описываемыми снежинками падали и снежинки обыкновенной шестигранной формы, но в весьма ограниченном числе.

Погода была пасмурная, при слабом 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.

В настоящее время снег изучает раздел гляциологии — снеговедение.

Влияние снега на жизнь людей[править | править код]

Снег предохраняет посевы от вымерзания, но при чрезмерно большой мощности снежного покрова возможно выпревание озимых культур.

Нагрузку снега на крыши зданий учитывают при их проектировании.

На снегоуборочные работы в городах и на дорогах за пределами населенных пунктов расходуются большие средства. При этом сильный снегопад и гололёдные явления могут создать ситуацию транспортного коллапса. В процессе зимней уборки магистралей города требуется вывоз сотен тысяч кубических метров загрязнённого снега и их утилизация^[8].

Загрязнённость снежного покрова отражает степень воздействия человека на окружающую среду. Источниками загрязнения снега в городах являются выбросы автомобильного транспорта, промышленности, противогололедные средства. Нежелательно накопление на газонах сугробов из убранного с дорог снега, поскольку он загрязнён хлоридами, используемыми в качестве противогололедных реагентов, которые пагубно действуют на зелёные насаждения^[20].

Снег в строительстве[править | править код]

Снег относительно высокой плотности используется в строительстве иглу.

Снег, особенно свежевыпавший, — неплохой теплоизолятор. У свежевыпавшего снега с плотностью 0,12… 0,20 г/см³ Коэффициент теплопроводности К_тп = 0,1—0,15 Вт/м·К (на уровне хороших утеплителей). Однако по мере слёживания до плотности 0,40… 0,56 г/см³ коэффициент теплопроводности вырастает до 0,5 и даже до 0,6–0,7 Вт/м·К^[21]. Теплоёмкость снега при этом почти не изменяется (2090… 2100 Дж/кг·К)^[21].

Скрип (хруст) снега[править | править код]

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°C^[22] (по другим данным, ниже −5°C^[23]). Выше этой температуры скрип не слышен.

Считается, что есть три основных причины возникновения звуков:

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

Основной причиной скрипа (хруста) снега считается именно первая (ломание 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^[24]. 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^[25].

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^[26].

Подтаивание снега влияет и на характер трения снежинок друг о друга: смоченные (смазанные водой) кристаллики издают звук, отличный от звука трения сухих снежинок, а выше некоторой температуры 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.

Таяние и возгонка[править | править код]

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^[27]. В толще выпавшего снега процессы возгонки и обратной кристаллизации идут одновременно, что приводит постепенному огрублению формы снежинок (потере ими характерной структуры, начиная с самых тонких деталей) и постепенному спеканию их во всё более монолитный слой. Внешне это выглядит как «оседание снега». Если этому процессу не препятствует сезонное таяние (в горах, например), то в конце концов в результате может образоваться сплошной лёд. Так образуются ледники.

Снег на других планетах и спутниках[править | править код]

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^[28].

Мифы и предания о снеге[править | править код]

«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).

Существует городская легенда о том, что количество слов для обозначения различных видов снега чрезвычайно велико у эскимосов. В эвенкийском языке существует 30 слов для обозначения снега^[29]; в частности, русско—эвенкийский словарь выделяет отдельными терминами «первый пушистый снег», «первый мокрый снег», «зернистый снег на поверхности наста» и другие^[30].

«Страна Снегов» — поэтическое самоназвание Тибета.

Спорт[править | править код]

С 2012 года по инициативе Международной федерации лыжного спорта (FIS) в предпоследнее воскресенье января отмечается «Всемирный день снега».

Примечания[править | править код]

Литература[править | править код]

• Формозов А. Н. Снежный покров как фактор среды, его значение в жизни млекопитающих и птиц СССР. — М., 1990.
• Известия Императорского Исторического Общества. Том XXV. 1889. С-Петербург.

Ссылки[править | править код]

• Наука о снежинках.
• Снежинки, какими вы их ещё ни разу не видели.
• Текст миниатюры И. Кеплера «О шестиугольных снежинках» (недоступная ссылка с 21-05-2013 [3651 день] — история, копия).
• Вячеслав Шевченко. Сценография Кеплера.
• Справочник по кристаллографии НРЦГИТ СО РАН.
• Коллекция снежинок Уилсона Бентли (англ.)
• О снежинках (англ.)
• Журнал «Лёд и снег»

ВикиЧтение

Мир вокруг нас
Ситников Виталий Павлович