Почему снежинки такие лёгкие?

Снежинки легче дождевых капель, поскольку состоят из кристаллов. Однако снежные хлопья не такие лёгкие, как кажутся. Если бы это было так, они не падали бы на землю, а оставались бы в облаках. Они падают потому, что состоят из кристаллов льда, ставших слишком тяжёлыми, чтобы удерживаться в облаках. Снежинки порхают, поскольку кристаллы велики и, как парашюты, опираются на воздух в полёте. Если рассмотреть их в лупу, можно увидеть переплетающиеся кристаллы. Кристаллы очень разнообразны, и их форма тем сложнее и красивее, чем холоднее погода. Среди миллиардов кристаллов, которые образуют снежинки, все шестилучевые и с геометрически правильным рисунком, но двух одинаковых снежинок в мире нет. 

 Но, соединяясь в огромных количествах вместе, снежные кристаллы могут остановить поезд, образовав снежные завалы; а снежные лавины и ледники могут сдвигать и сокрушать скалы. [5]

Прикоснитесь пальцем к снежинке, и она мгновенно растает от тепла руки. Сбросьте снежинку с рукава пальто – вы, конечно, не услышите, как она упала, а может быть, и сломалась. Но прислушайтесь, как скрепит у вас под ногами свежевыпавший снег. Что это за скрип! Это трещат и ломаются миллионы снежных кристаллов. В ясную погоду снег мерцает и искрится, «играет» на солнце. Это, как от множества крохотных зеркал, отражаются лучи солнца от плоских граней кристалликов снега.

                                 «Мелькает, вьётся первый снег,

                                 Звездами падая на берег»

- говорит А.С.Пушкин. Звездами? Конечно, ведь каждая снежинка – шестилучевая звёздочка, изредка – шестиугольная пластинка.

На снежинках легче всего убедится в том, что форма кристаллов правильна и симметрична. Американский натуралист Бентлей больше пятидесяти лет занимался фотографированием снежинок под микроскопом. Он составил атлас нескольких тысяч фотографий снежинок, и все эти снежинки различны, вы не найдёте там ни одной пары одинаковых. Но всё–таки наверняка можно сказать, что в этом атласе собраны отнюдь не все формы снежинок; можно снять ещё много тысяч таких фотографий и всё же не исчерпать колоссального разнообразия форм кристаллов снега.

Удивительно разнообразны формы звёздочек – снежинок, но симметрия их всегда одинакова: только шесть лучей. Почему? Такова симметрия атомной структуры кристаллов снега. Это относится не только к снегу. Формы кристаллов могут быть весьма разнообразными, но симметрия этих форм для каждого вещества одна, её определяет симметрия и закономерность атомного строения данного вещества. Снежинка может быть только шестилучевой – такова симметрия строения кристаллов снега.

Но снег интересовал ученых не только как вид атмосферных осадков - изучая ледяные крупинки, они познавали, прежде всего, саму природу кристаллов. [3]

Хотя в целом климат на Земле довольно тёплый, в отдельных местах – на полюсах и высоко в горах – лёд лежит круглый год. Ледники бывают очень разные по толщине и протяжённости. Есть среди них и «крошки» в десятки и сотни метров толщиной. А есть гиганты, занимающие огромные пространства. Их толщина измеряется в тысячах метров. Ледники редко бываю неподвижными. Под влиянием собственной тяжести лёд медленно сползает вниз, сокрушая скалы и создавая новые формы рельефа.

Менее 10 000 лет назад на Земле было значительно холоднее, чем в наши дни. Ледники занимали большую часть Европы, Азии и Северной Америки, а толщина ледниковых щитов в Гренландии и Антарктиде достигала невероятных размеров. Даже там, где гораздо теплее – в Африке, Южной Америке и Новой Зеландии, - высоко в горах образовались громадные ледники. Эти ледники сильно изменили рельеф местности и создали такие географические объекты, как Великие озёра и долины Северной Америке. [1]

Виды ледников

Ледники,скопления льда, которые медленно движутся по земной поверхности. Ледники очень сильно различаются по размерам и форме.

Самые крупные ледники мира расположены в Антарктиде и Гренландии, где земля покрыта толстым ледяным панцирем. Такие ледники называют материковыми, или покровными. Особенности рельефа земной поверхности никак не отражаются на гладкой поверхности ледника.

Все остальные ледники гораздо меньше. Это в основном горные ледники, среди которых выделяют кальдерные (в кратерах потухших вулканов), звездообразные (спускающиеся с вершин гор) и долинные.

Ледники часто сравнивают с ледяными реками. Хотя лёд твёрдый, под действием силы тяжести он становится пластичным и начинает стекать вниз. С громадных щитов полярных ледников по понижающемуся подлёдному рельефу к морю медленно сползают гигантские ледяные потоки.

Все ледники образуются из снега. В условиях полярного холода снег тает очень медленно. Приблизительно за год снег, слёживаясь и оплавляясь на солнце, превращается в плотную массу ледяных зёрен – фирн. Под тяжестью нового снега фирн уплотняется, его зёрна увеличиваются, и образуется лёд.

Изначально практически вся громадная вершина горы Килиманджаро была покрыта снежной шапкой глубиной более 100 метров! Ледники тянулись вниз по склонам, формируя горные хребты морен (отложения, накопленные непосредственно ледниками при их движении), которые хорошо было видно на южных склонах горы на высоте 4000 м. Сегодня в этих местах осталась лишь незначительная часть от этого ледника. Через 50 лет на Килиманджаро может вовсе не остаться никаких ледников! По последним оценкам ученых, с 1912 года Килиманджаро потеряло 75% массы своего ледяного покрова. [1]

Работа льда

От постоянного замерзания и оттаивания, лежащих на поверхности камнях образуются трещины. Просачивающаяся в трещины вода, замерзая и превращаясь в лёд, расширяет их ещё больше.

В зимние морозы на поверхности почвы появляются узкие трещинки. Со временем в этих трещинках развиваются подпочвенные ледяные клинья шириной до 3 метров и длиной до 15 метров. Когда они тают, в образованных ими впадинах начинают постепенно собираются осадочные породы.

Отличительной особенностью рельефа местности в зоне вечной мерзлоты являются сопки, небольшие конические холмы высотой 100 метров. Они образуются, когда грунтовые воды собираются непосредственно под поверхностью земли. Замерзая, эти воды выталкивают землю наверх, и образуется небольшой купол. Когда лёд тает, в образовавшихся полостях скапливается ещё больше воды. В конце концов, лёд прорывается сквозь почву и тает. А в земле остаются круглые впадины похожие на кратеры. Это называется термокарстовым рельефом. [1]

Лавины

Снег, выпадающий в горах, не тает и накапливается на склонах. Совершенно непредсказуемо эта масса снега может обрушиться вниз по склону. Учёные, изучающие снег, установили шкалу риска схода снежных лавин. Если снежный покров стабилен, то риск обвала невелик, хотя снег может быть смещён случайно, например лыжником. Риск оценивается как более существенный, если снежный покров не стабилен, и особенно, если снега много. Риск схода лавин увеличивается, когда идут проливные дожди или наступает период таяния снегов. [1]

 

Град

Град образуется лишь в кучево-дождевых облаках. Внутри этих облаков возникают мощные вертикальные потоки воздуха. Они то поднимают, то опускают образующиеся там капли. В верхней части облака очень холодно, и капли замерзают. Когда они опускаются, их обволакивает вода, снова замерзающая наверху, так что с каждым разом они становятся всё больше и больше. Так может повторяться много раз, пока на землю не выпадают ледяные шарики - град.

Если разрезать градину пополам, будут отчётливо видны ледяные слои. Крупный град приносит огромный ущерб. [1]

 

Интересные факты

 

Снег имеет не чисто-белый, а слегка голубоватый оттенок, известно давно. На картине И. Левитана «Март» тени от деревьев на снегу — не черные, а голубые: их подсвечивает синее весеннее небо. Но снег и сам по себе способен окрашиваться в синий цвет. Чтобы увидеть эту окраску, нужно проделать в чистом снегу узкое отверстие глубиной около метра. Свет, пробившийся через толщу снега возле края этой ямки, будет казаться желтоватым, глубже он становится желтовато-зеленым, голубовато-зеленоватым и, наконец, ярко синим. Отсвет голубого неба здесь ни при чем, и чтобы убедиться в этом, можно провести опыт в пасмурную погоду или заглянуть в отверстие через картонную трубку.

Симметричные неповторяющиеся формы снежинок сильно зависят от температуры. Кстати, сам снег бывает не только белым. В арктических и горных регионах розовый или даже красный снег – обычное явление. Дело в том, что живущие между его кристаллов водоросли окрашивают целые участки снега. Но известны случаи, когда снег падал с неба уже окрашенный в голубой, зеленый, серый и черный цвета. Так, на Рождество 1969 года в Швеции выпал черный снег. Скорее всего, это произошло из-за того, что снег при падении впитал из атмосферы копоть и промышленные загрязнения. Во всяком случае, лабораторная проверка проб воздуха выявила в черном снеге присутствие инсектицида ДДТ.

В 1955 году около Даны, штат Калифорния, выпал фосфоресцирующий зеленый снег. Жители, рискнувшие попробовать на язык его хлопья, вскоре скончались, а у людей, бравших снег в руки, появились сыпь и сильный зуд. Возникло предположение, что подобные ядовитые осадки явились результатом атомных испытаний в штате Невада. Однако комиссия по расследованию этого происшествия данное предположение отвергла. По сей день происхождение зеленых хлопьев остается тайной.

Цвет льда зависит от его возраста и может быть использован для оценки его прочности. Океанический лед в первый год своей жизни белый, потому что он насыщен воздушными пузырьками, от стенок которых свет отражается сразу же, не успев поглотиться. Летом поверхность льда тает, теряет прочность, и под тяжестью ложащихся сверху новых слоев пузырьки воздуха сжимаются и исчезают совсем. Свет внутри льда проходит больший путь, чем прежде, и выходит наружу, имея голубовато-зеленый оттенок. Голубой лед старше, плотнее и прочнее белого «пенистого», насыщенного воздухом. Полярные исследователи это знают и выбирают для своих плавучих баз, научных станций и ледовых аэродромов надежные голубые и зеленые льдины.

Бывают черные айсберги. Первое сообщение в печати о них появилось в 1773 г. Черный цвет айсбергов вызван деятельностью вулканов - лёд покрыт толстым слоем вулканической пыли, которая не смывается даже морской водой. [7]

 

Лед неодинаково холоден. Есть очень холодный лед, с температурой около минус 60 градусов, это лед некоторых антарктических ледников. Намного теплее лед гренландских ледников. Его температура равна примерно минус 28 градусам. Совсем "теплые льды" (с температурой около 0 градусов) лежат на вершинах Альп и Скандинавских гор. [1]

 Не приходилось ли вам видеть, как в комнате идёт снег? Если зимой в морозную погоду внезапно распахнуть дверь или приоткрыть окно на улице из сырого и очень жарко натопленного помещения, то в тех местах, куда врывается холодный воздух, начинает падать снег.

Такой случай описан даже в Санкт- Петербургских ведомостях за 1773г. В зимний вечер в одном из богатых домов Санкт-Петербурга происходила ассамблей (вечер-бал). В помещении скопилось очень много народа, и стало так жарко и душно, что присутствующие начали падать в обморок. Форточек в окнах тогда ещё не делали. Поэтому одному из присутствующих пришлось шпагой выбить стекло в окне. От ворвавшегося морозного воздуха во всём помещении пошёл хлопьями густой снег.

А причина была в том, что от дыхания собравшихся в зале людей скопилось множество водяных паров; когда через выбитое окно внезапно ворвался холодный воздух, эти пары очень быстро охладились и затвердели, образовав кристаллики снега.

Поэтому же на сильном морозе «пар идёт изо рта». Это кристаллизуются белым инеем пары, выдыхаемые человеком. Ресницы, усы, бороды людей на морозе покрываются инеем: это – тоже налёт снежных кристаллов. [3]