Снег

                                            Снег

Что может быть легче снежинки? Упадёт на руку - даже не почувствуешь. Обычная снежинка весит  не более 2 – 3 мг. Чтобы покрыть метровым слоем 1 метр квадратный, нужно  несколько миллиардов снежинок.

Самый снежный период в годовом цикле Земли – это март – апрель , когда заканчивается весна в северном полушарии .К этому времени площадь снежного одеяла достигает 95 млн. км квадратных , а его масса – 13 500 млрд. т.

Снег тает удивительно быстро. Огромные территории за считанные недели  освобождаются от белого покрывала. Почва пропитывается водой, бегут ручьи, вскрываются реки…

Всем известно , что снег образуется не на земной поверхности , он – детище огромных слоёв атмосферы. Облака состоят из мелких кристалликов льда и переохлаждённых капель воды, поэтому дожди могут иметь своим прямым предшественников атмосферный снег.

Всерьёз изучать снег начали в конце прошлого столетия  по инициативе известного климатолога А. И. Воейкова. Первые наблюдения за снегом в России начались в 1890 г., и вели их очень малочисленные в то время метеорологические станции. Именно А. И. Воейков показал важную роль снежного покрова в жизни природы, его влияние на климат и природу, наметил способы его исследования, заложил теоретические и методические основы новой отрасли геофизики и географии – снеговедения.

                                         От снежинки до льда

Такие известные физические свойства, как плотность, скорость распространения звука и т.  п ., для снега не могут быть однозначными или неизменными, они принципиально не могут длительно сохраняться.

Снег – детище зимы – один из лучших естественных теплоизоляторов.        

Конечно, теплоизоляционные свойства снега в этом отношении почти  не уступает таким традиционным строительным материалом , как дерево и асбест.

Именно это свойство снега позволяет использовать его как строительный материал. По мере уплотнения снега воздушных пор в нём становится всё меньше , а когда он превращается в лёд - уже ничто не напоминает о его теплоизоляционных свойствах. Ещё один недостаток этого дешевого строительного материала – повышенная реакция на изменения температуры . При нагревании или охлаждении снега в его толще происходят серьёзные  изменения  в системе лёд - вода – пар . Нагревание сопровождается испарением или таянием , охлаждающим среду , а охлаждение , наоборот  - замерзанием или конденсацией с выделение теплоты фазовых переходов.        

                                                         Об «усушке» снега.      

Как же испаряется снег ? Физические законы , по которым происходит испарение и кристаллизация   ледяных частиц , достаточно сложны. После сильной метели количество снега в наметенных сугробах не соответствует убыли снега на обдуваемых полях , оно значительно меньше . Куда же исчезает с поля  остальной снег ? Переносимые метелью частицы снега во время своего полёта  интенсивно испаряются , т.е. в сухом воздухе для  среднего размера  снежинки существует максимальная длинна переноса , которая определяет , быть снежинке в сугробе  или исчезнуть по дороге. Чем больше скорость метели, тем меньше время перелета этого критического расстояния и, следовательно , больше дальность переноса снега.    

Снег тщательно сглаживает все неровности рельефа, заполняет все  щели и отверстия, как бы пытается изолировать себя от внешней среды. Чем вызвано такая «самонивелировка» ?

Дело в том что испарение снежных частиц зависит от площади их внешней поверхности и происходит с любой стороны, куда есть доступ воздуху, а тем более ветру. Чем больше открытой поверхности, тем больше испарения.

Те же небольшие скопления снега, что оказались открытыми, незащищёнными, подвергаются сильнейшему воздействию ветра и вынуждены исчезнуть, точнее, превратиться в водяной пар.

«О шестиугольном снеге»

   Самое удивительное свойство снега – ошеломляющее разнообразие форм снежинок и кристаллов . Почти все они подчиняются  «закону шестигранности » , или гексагональности .

Неустойчивость формы снежинок , их хрупкость , кратковременность существования , зависимость от температуры   и влажности и прочие «слабости  » долгое время не позволяли даже приступить к их классификации . Лишь в 1954 году была разработана Международная классификация снега .

 Кристаллы в виде столбиков образуются при низкой температуре ( - 20 градусов и ниже ) , пластинки – при температуре от – 10 до -20 градусов , а иглы – при температуре  всего лишь на несколько градусов ниже 0.              

Множество факторов влияет на образование и рост снежинок, потому так велико разнообразие их форм и все они не «идеальны». В лучших коллекциях макрофотографий  насчитывается более 5000 снимков снежинок, отличных друг от  друга. Самые крупные выпадают при температуре -5 градусов …-7 градусов.  
Весной 1944 г. в Москве выпали хлопья размером до 10 см. они были похожи на небольшие блюдца и при падении медленно кружились. Снег падающий и снег  выпавший- два разных снега. Если атмосферные снежинки отличаются тонкостью и изящной форм, то их земные подруги- разнообразием и размером. Дело в том что, оказавшись на земле, красавицы- снежинки падают во власть конкретных погодных условий: силы и направления метелевого ветра, температуры и влажности воздуха высоты состояния и яркости солнца. Чем дольше снежинки лежат в сугробах, тем заметнее в них происходит перекристаллизация, иногда меняющая их форму до неузнаваемости.        
                                                             
                                       
                                                                 « Словно пух лебяжий….»        
Плотность – одна из важнейших характеристик снега, с которой мы сталкиваемся в быту.  Какой должна быть плотность снега, чтобы не провалиться? Для пешехода без лыж – достаточно 320-350 кг/м, снег плотностью 400 кг/м  способен выдержать лошадь.
Измерения плотности снега производятся по стандартным методикам на стационарных участках метеорогических станций.  Регулярность наблюдения позволяет  в дальнейшем сравнить между собой различные характеристики снежного покрова: плотность, высоту, запас воды и т.п                        
Плотность снега – очень капризная характеристика. Она меняется изо дня в день и зависит от метеорологических условий, но и от « возврата» снега,  особенно к концу его существования. За короткий период весеннего снеготаянья его плотность увеличивается от 350 кг/м в начале до 500-600 кг/ м в конце.  
Весенний талый снег, пропитанный водой , имеет относительно большую плотность  ( до 500 кг/м ). Однако всегда структурные связи между кристаллами настолько ослаблены, что прочность их незначительна. Прочным бывает замерший снег.

Уплотненные на морозе снежные  кристаллы смерзаются в такую трудноразделимую массу, что разрушить её можно только очень большим усилием  .

На Крайнем  Севере « мягкий » , в обычном нашем представлении , снег в действительности  такой твёрдый , что топор при ударе снег здесь не уступает плавиковому шпату ( горной породе , имеющей 4- ую категорию твёрдости ) . Против  арктического снега иногда бессильно даже железо . За несколько  дней свежевыпавший  3 – 4 – метровый слой снега делается таким плотным , что его с трудом вспарывает тяжёлый нож мощного бульдозерного  трактора .

                                                                            Скрип снега.

Все вы знаете, что зимой , особенно в сильные морозы, снег скрипит. И , наверное , заметили, что тональность скрипа изменяется в зависимости от температуры воздуха: чем крепче мороз, тем выше, звонче тон. На этом основании некоторые метеорологи в начале века предлагали даже оценивать температуру по воспринимаемым на слух изменениям в характере скрипа снега. Собственно, что же такое скрип? Да не что иное как звук, возникающий раздавливании мельчайших кристалликов снега. Каждый из них  так мал, что, ломаясь,  издаёт звук, практически  недоступный  человеческому  уху . Но когда  ломаются  мириады таких кристалликов, появляются вполне явственный звук.

При понижении температуры кристаллы становятся более упругими плотность снежного  покров в целом -  более хрупким. Поэтому и звук скрипа становится всё более высоким. Учёные полагают, что зависимость силы и высоты звука скрипа от температуры снега отражает определённые изменения, происходящие в структуре снежного покрова.

Но снег не только скрипит. В Якутии, где находится полюс холода, в тихую морозную погоду при температуре ниже- 49 градусов возникает особый шуршащий звук , напоминающий звук пересыпаемого зерна. Это сталкиваются кристаллики льда,  образующиеся при выходе на морозном воздухе . « Шуршат » все – и люди , и животные . Якуты это  явление называют « шёпотом звёзд» .

           Какого цвета снег ….

Снег обладает замечательным свойством – быть самым белым веществом на свете .  Чистый снег обладает наибольшей отражательной способностью. Однако по мере таяния и загрязнения блестящее зеркало снега постепенно мутнеет, и к концу весны оно способно отражать лишь 30 – 40 % падающих на него лучей. Только что выпавший снег – вовсе не белый, т . е. он « белый » , но только по отношению к коротковолновой радиации. Относительная излучательная способность снега приближается к единице. Это означает что снег излучает почти так же, как …абсолютно черное. Снег как бы сопротивляется таянию , отражая большую долю солнечной энергии и усиленно излучает в пространство свою собственную. Самое сильное впечатление о снеге – это его блеск. Снег отражает солнечные лучи не как зеркало , расположенное горизонтально , а как матовое поверхность, равномерно рассеивающая свет во все стороны. 3% всех кристалликов-снежинок случайно оказываются расположенными почти горизонтально. Только они отражают лучи зеркально, вызывая всем знакомый эффект искристости снега :видны крупные блёстки, отливающие всеми цветами радуги. Отсюда и красочная палитра снега, его неповторимая красота.

                                                                                                            Снежная карта Земли

Снег- обычное природное  явления, но не каждый житель планеты  знаком с ним. Для нескольких миллиардов людей этот природный  феномен совершенно неизвестен, а если  им удаётся  столкнуться с ним, то это событие остается в памяти на долго. Ни когда не видели снега целые поколения жителей Индии Южного Китая, Центральной Африки, Бразилии и соседних с ней стран. Редчайшее  событии снега в Израиле, Египет, Ливии, на юге США. Не каждый год восхищаются  белизной снега жителей Испании, Греции, юга Италии, Турции.

        Нигде влияние снежного покрова так не велико,  как в  России, так как нигде нет равнины настолько обширной, отдаленной от морей и покровы снегом зимой.

Продолжительность залегания снега в  России чрезвычайно различны: от нескольких  дней на южных границах до 9 – 10 месяцев на Крайнем Севере.

Зима кончается,  как только снежные снежный покров перестаёт расти.

Продолжительность снеготаяния имеет исключительно важное значение. Чем она короче, чем больше в единицу времени стекает талой воды с поверхности почвы. Интенсивное таяние не проходит бесследно.

По данным метеорологов, стаивающий за стуки снег может дать около 30 л. Воды 1 кв.м поверхности. При особо благоприятных условиях-до 80 л!
                                                               Вдоль по улице  метелица метет …
При увеличении скорости ветра количество переносимого снега быстро возрастает, кажется, что по полю стелется густая ватная масса.
Как показали исследования, преобладающая масса снега (более 90%) проносится очень невысоко над землей( до 20 см). Эти тонкие, непрерывно меняющиеся струйки снега обычно называют поземкой.
При дальнейшем усилении ветра снег вздымается все выше – нередко на высоту нескольких метров, даль затягивается снежной дымкой, в которой, извиваясь, движутся небольшие снежные вихри. Такое явление получило название низовой метели.

   Упавшей снежинки не в состоянии снова взлететь и остаются на месте. Так часто бывает, например , при выпадении мокрого снега, который даже при сильном ветре ложится ровным слоем. Такая метель без переноса ветром  упавших на землю частиц снега называют верховой.

   Во время средней по интенсивности метели через один погодный метр дороги ежеминутно проносятся 8 – 10 кг снега.

 При переносе ветром снежной частицы подвергаются сильным изменениям . Их разламывает ветер, они ударяются друг о друга, трутся  о снежный покров и измельчаются.

                                                           Снег на полях.

Около 100 лет назад известный русский климатолог  А. И. Воейков обратил внимание, что снежный покров влияет не только на климат и погоду, но и на почву, ее влагозапасы , всю систему земледелия.

  На снежный покров не только чрезвычайно ёмкое временное водохранилище, но  и гигантское одеяло. Выпавший снег создает совершенно необычную прослойку между поверхностью земли и атмосферой. Даже тонкий слой снега нарушает тепло – и газообмен между ними, создавая своеобразный «Подснежный» климат. Видимо, не зря дозором обходил свои владения мороз –воевода.

                                                                                     Почему снег скользкий.

    Трудно представить более важное для человека свойство снега, чем его скользкость. Сочетание твердости и скользкости снега обеспечивает возможность сравнительно быстрых помещений по его поверхности. Сила, которую нужно затратить по снегу на санях, примерно в 10 раз меньше силы, требуемой для передвижения на колёсах.

   Вспомните, когда лучше всего скользят лыжи? Очевидно, рано утром , после ночного морозца. Дело в том что в снежном покрове всегда существует перенос водяных паров от более теплых слоев к более холодным, в которых влага сгущается и кристаллизуется – «леденеет». Такой процесс и происходит в снеге после морозной ночи, когда перенос пара идет снизу вверх – к охлажденной, а потому твердеющей поверхности снега.

    А когда скольжение ухудшается? Верно, в оттепель.

    Легкость и быстрота скольжения на лыжах – результат относительно низкого коэффициента трение поверхности лыж и снега.

    Традиционность скользкость определяется тем, что при движении и трении полозьев саней или лыж поверхностные частички снежного покрова тает, а появляющаяся при этом пленка воды обеспечивает как бы смазку.