Расширение собственных знаний о снеге и его свойствах

Снежинки развиваются из мелких ледяных кристаллов, имеющих форму шестигранников. Во время очень сильных морозов при температуре ниже -300 ледяные кристаллики выпадают в виде «алмазной пыли» - в этом случае на поверхности земли образуется слой очень пушистого снега, состоящего из тоненьких ледяных иголочек. Обычно, в процессе своего движения внутри ледяного облака ледяные кристаллики растут за счет непосредственного перехода водяного пара в твердую фазу. Как именно происходит этот рост, зависит от внешних условий, в частности от температуры и влажности воздуха. Характер зависимости ученые объяснить не могут. В одних условиях ледяные шестигранники усиленно растут вдоль своей оси, и, тогда образуются снежинки вытянутой формы – снежинки столбики, снежинки иглы. В других условиях шестигранники растут преимущественно в направлениях, перпендикулярных к их оси, и, тогда образуются снежинки в виде шестиугольных пластинок или шестиугольных звездочек. К падающей снежинке может примерзнуть капелька воды, в результате образуются снежинки неправильной формы. Снежинки не обязательно имеют форму шестиугольных звездочек. Формы их разнообразны, но всегда симметричны относительно оси.

Существуют коллекции микрофотографий, насчитывающие более пяти тысяч снимков снежинок, отличающихся друг от друга по форме.

При определенных условиях, без ветра, падающие снежинки слепляются друг с другом, образуя снежные хлопья. Некоторые хлопья могут быть диаметром до десяти сантиметров.

Порхающую в воздухе снежинку подстерегают две опасности: во-первых, она может растаять, оказавшись в более теплых воздушных слоях, во-вторых, во время полета происходит постепенное испарение снежинки, усиливающееся в ветреную погоду и при уменьшении относительной влажности воздуха.

В первую очередь испаряются выпуклости и выступы снежинки и, прежде всего ее острые концы. Отсюда следует, чем дольше падает снежинка, тем более круглой становится ее форма. Таким образом, выпадение снежинок из облака не обязательно заканчивается снегопадом. Снегопад может обернуться дождиком, а может случиться, что не будет ни дождика, ни снега, все снежинки испарятся до того, как долетят до поверхности земли.

В ветреную погоду часто выпадают мелкие снежинки почти круглой формы - снежная «крупа». Это происходит потому, что, падая с высоты, снежинка подвергалась взаимодействиям с другими снежинками, ее хрупкие кончики попросту обламывались при трении снежинок друг о друга. Сильный ветер может изменить вертикальное падение снежинок до почти горизонтального и, тогда мы наблюдаем не просто снегопад, а метель или вьюгу. Состояние снежинок и их формы абсолютно разные в ветреную погоду и в спокойное безветрие.

Если сравнивать количество выпадающего снега на равнинной местности и в горах, то можно сказать следующее: в горах расстояние снеговых облаков до земли значительно меньше, чем на равнине, отсюда, меньше, при прочих равных условиях, вероятность того, что снежинка растает или испарится, не долетев до поверхности земли. Именно поэтому в горных районах выпадает значительно больше снега, чем на равнинах.

Снега в нашей местности тоже бывает очень много. Я много раз замечал, как падает снег «хлопьями», его движение плавное, можно сравнить с тем как падает птичий пух. Он мягко ложится на поверхность земли. Такой снег бывает в теплую погоду. Когда на улице холодно снег идет более «жесткий», он похож на мелкие крупинки, которые, попадая на лицо, колют его, особенно если дует ветер. Иногда на поверхности сугробов образуется твердая корочка- наст. Я понял, наблюдая за состоянием снега и погодой, что наст образуется после оттепели, когда на улице легкий морозец.

Я несколько раз пробовал разломать наст и заглянуть под него. Иногда там я обнаруживал мягкий, липкий снег, из которого легко слепить снежок. А иногда там видел жесткие, крупные кристаллики снега больше похожие на лед. Из них никогда мне не удавалось слепить снежок, такой как из мягкого снега.

Наблюдать за снегом очень интересно, можно узнать много нового.

Наблюдение за таянием снега проведено в лабораторных условиях (в школе).

Мною проведены опыты по таянию снега при комнатной температуре.

Описание опыта №1:

Цель: Обнаружить различие в таянии рыхлого и плотного снега, взятого из одного сугроба, при одинаковой температуре.

Гипотеза: Рыхлый снег должен таять медленнее, чем плотный.

Рыхлый снег был принесен в емкости в комнату. В качестве емкости бралась глубокая тарелка. Этот снег был положен на два одинаковых фарфоровых блюдца, причем на одно в виде плотного «снежка», на другое в рассыпчатом виде. Массы снега, помещенного на блюдца, были взяты примерно одинаковые.

На пригоршню ладоней я брал снег и один раз лепил из него снежок, а другой раз просто пересыпал на блюдце. Затем при комнатной температуре я наблюдал за состоянием снега в обоих блюдцах, фиксируя время.

Я заметил, что рыхлый снег через некоторое время стал «оседать», первоначальная горка снега пропитывалась водой, через 22 минуты полностью снег превратился в воду. Плотный снежок за это время тоже таял, но не растаял полностью.

Наблюдая за таянием снега в комнате, я вспомнил, что не раз видел на улице такую картину: на пешеходной дорожке, где ходит много людей снег утаптывается очень плотно. Там образуется что-то похожее на плотный «снежок». Когда снег на дорожке начинает таять, то в первую очередь он тает по бокам этой плотно утоптанной дорожки, а она еще некоторое время сохраняется и тает позднее.

Мне кажется, что мой опыт очень похож на то, что я видел на улице. Значит рыхлый и плотный снег при одинаковой температуре ведут себя по- разному.

Я думаю, что объяснить это явление можно так: теплый воздух легко приникает в пространства между снежинками рыхлого снега и греет его как бы изнутри, а в плотный снег тепло проникает плохо и таяние происходит медленнее. Таким образом, снег в разных состояниях обладает различными свойствами.

Описание опыта №2:

Цель: Обнаружить различия (или сходство) в таянии снега, взятого из разных частей одного сугроба ( верхний, средний, нижний слой).

Гипотеза: Снег со дна сугроба растает быстрее потому, что в нем уже есть вода и его объем меньше, при равной массе снега из разных частей сугроба.

Снег из разных частей сугроба я поместил в металлические стаканы от калориметров одинакового объема. Измерил первоначальную температуру в каждом сосуде, определил массу снега. Снега я взял по 60 граммов из разных частей сугроба.

1стакан - со снегом с самого низа сугроба.

2стакан - со снегом с середины сугроба.

3стакан - со снегом с самого верха сугроба.

Наблюдая за снегом в стаканах, я заметил, что снег, взятый с самого верха сугроба, быстро оседает и сжимается. Снег, взятый с середины сугроба, тоже быстро сжимается, но медленнее, чем снег в 3 стакане. Снег, взятый с самого низа сугроба, практически не оседает, потому, что вода, уже содержащаяся в снегу, мешает сжатию.

Первоначальная температура снега была (-1) - (-1,5 ) 0 С. Во время опыта я заметил, что снег отходит от стенок, как бы уплотняется к центру стакана, в серединке появляется углубление, снег «проседает». Я догадался, что стенки нагреваются и снег тает. В 1 стакане в самой середине вода появилась через 30 минут. Во 2 стакане вода появилась через 35 минут. В 3 стакане вода появилась через 37 минут, а через 40 минут появилась вода еще и с боков стакана. Температура в стаканах поднялась до 0 0 С. Через 45 минут в 1 стакане тоже вода появилась по бокам. Снег во втором стакане весь пропитался водой.

В 3 стакане снег полностью растаял - через 95 минут.

В 1 стакане снег растаял – через 115 минут.

Во 2 стакане снег растаял – через 127 минут.

Я сделал вывод, что быстрее всего тает тот снег, который уже пропитан водой. Таким оказался снег, взятый с самого низа сугроба, а также снег, взятый с верхней части сугроба и «прогретый солнцем». А вот снег из середины, оказался меньше всего пропитанным водой. Он сразу был более рыхлым, содержал больше воздуха, который является плохим проводником тепла и препятствует прогреванию всей массы снега.

Исходя из задач данной работы, я провел наблюдения за состоянием снега при различной погоде, измерял температуру, определял, хрустит или нет снег под ногами, пытался лепить снежки утром и днем. Я также провел опыты, в результате которых получил подтверждение своей гипотезе. Я предполагал, что свойства снега связаны с температурным режимом и погодными условиями и от этого зависят вид и форма снежинок. В результате своих наблюдений и опытов я в этом убедился.

Действительно, мое предположение оказалось верным.

Кроме наблюдений и опытов мне пришлось проделать большую работу по изучению литературы о снеге. Я узнал много нового, интересного. Оказывается, снег можно изучать не только с точки зрения связи с погодными условиями, но и с точки зрения физических процессов, почему снег ложится в виде сугробов, почему около деревьев весной снег тает быстрее, и образуются лунки. Также можно найти связь между количеством снега и урожаем. Я думаю, что тема «Свойства снега» очень обширна, и в своей работе я затронул лишь небольшую ее часть.