Как образуется снег физика кратко

Как образуется снег

Все воспринимают снег, как простой атмосферный осадок. На самом деле, это мельчайшие кристаллики льда, которые образовались из водяного пара. Мы привыкли видеть снег в форме снежинок или их групп (хлопьев). Механизм его образования довольно прост: капли воды, которые сконцентрированы в облаках, замерзают при низких температурах. В итоге образуются маленькие кристаллы льда, которые в процессе падения наращивают массу и поддаются воздействию ветра. Это и объясняет их форму.
Форма одного кристалла обладает шестью концами. Стоит отметить, что углы между каждыми концами всегда правильные и равняются 60 или 120 градусам. Этому способствуют конструкция молекулы воды. Многообразие снежинок просто поражает. В мире невозможно найти две идентичные снежинки. А вот хруст при сдавливании, который издает снег, происходит за счет их излома, точнее кристаллов, из которых они образованы.

Как образуется иней

Образуется этот вид осадков вследствие процесса десублимации, то есть перехода водяного пара (газообразного вещества) в твёрдое состояние. Содержится пар в атмосферном воздухе. Иней оседает на поверхность растений, почвы, предметы, которые расположены на земле, а также на снежный покров. Сам процесс объясняется достаточно просто: в результате оттепелей происходит испарение, которое при снижении атмосферных температур равномерно замерзает. При этом на многих поверхностях образуются красивые узоры и рисунки.
Для инея самым подходящим местом расположения выступает шероховатая поверхность, что имеют низкую проводимость тепла (к примеру, открытая почва или деревянная лавочка). Обычно он образовывается в безветренные ночи. Если же погода через-чур ветреная, то образование инея не произойдет, так как мощный поток ветра препятствует данному процессу. А вот легкий ветерок, наоборот, формирует отличные условия для образования инея. Именно благодаря активному движению воздушных масс, влага, которая испаряется, соприкасается с другими поверхностями.

Как образуется роса

Увидеть это природное явление можно ранним утром. Лучше всего наблюдать при первых лучах солнца. В жаркое время испаряется достаточно большое количество влаги, которая остается в увлажненном воздухе. Ночные температуры помогают собрать влагу в конденсат, который в дальнейшем опускается на поверхность. С самого утра эту влагу можно заметить повсеместно.
Роса появляется лишь при теплых температурах. В разных регионах – разная интенсивность возникновения росы. Чаще всего ее можно наблюдать в местах с тропическим климатом.

Как образуется дождь

На самом деле, объяснить образование дождя довольно просто. Когда, нагретые от высоких температур, воздушные потоки несут водяной пар вверх к облакам, низкие температуры, находящиеся там, превращают пар в ледяные кристаллики. Вследствие формирования кристалликов, значительно возрастает их вес, что приводит к падению их на землю. Во время полета, на замороженные кристаллики воздействуют теплые потоки воздуха, которые способствуют их переходу из твердого состояния в жидкое. Именно так, капли воды достигают поверхности земли. Эти осадки называются дождем.
При воздействии воздушных потоков, тучи переносятся на значительные расстояния, иногда преодолевая тысячи км. В процессе столкновения между собой, они объединяются. А когда масса их становится более высокой, капли опадают на землю.
Интересным является то, что они имеют идентичную форму. Варьируется лишь размер, он может достигать 6 мм в диаметре. Такие капли называют морось. При столкновении с земной поверхностью большие капли разбиваются, образуя множество мелких. Интенсивные дожди можно наблюдать в уголках планеты, где больше всего происходит испарение. При жарком климате испарение происходит быстрее, поверхность нагревается, что и способствуют превращению пара в дождь.

Источник

Как образовывается дождь, снег, град, роса и иней: физика процессов

В метеорологии осадками называется вода, которая падает на поверхность земли из атмосферы в жидкой или твердой формах под действием силы тяжести. Поэтому такие явления, как дождь, снег, град, — это осадки. Рассмотрим вопрос о том, как образовывается дождь, снег, град, а также роса и иней.

Что представляют собой облака и тучи?

Перед тем как разобрать вопрос, как образовывается дождь и другие типы осадков, рассмотрим такие природные объекты, как облака и тучи, с точки зрения физики, поскольку они играют важную роль в процессе появления осадков.

Облака и тучи представляют собой скопление небольших капелек или кристалликов воды, которые находятся во взвешенном состоянии в атмосфере. Состоит ли данное облако из кристалликов или мелких капелек воды, зависит от высоты над поверхностью земли этого облака и температуры. Образуются облака в результате того, что теплые и влажные массы у поверхности воды в морях и океанах поднимаются, охлаждаются и конденсируются в мелкие капли. Эти капли настолько маленькие, что не видны невооруженным глазом. Их совокупность и образует облака и тучи. Если эти капли по той или иной причине станут увеличиваться в размерах, то они упадут на землю.

Образование дождя

Чтобы понять, как образовывается дождь, следует обратить внимание на размер взвешенных в атмосфере капель воды, которые составляют облако. Когда эти капли начнут сталкиваться и соединяться друг с другом, то при определенном критическом размере сила тяжести заставит их падать вниз, на землю. При этом они приобретают скорость от 4 до 8 м/с.

Дождевая капля имеет размер порядка 1 мм (от 0,7 мм до 5 мм). Чтобы достигнуть этого размера, капельки облака должны увеличить свою массу в миллионы раз. В связи с этим толщина облака должна быть больше некоторого размера. Некоторые облака могут достигать в толщину 12 км, при этом они способны приводить к образованию мощных и продолжительных ливней, а в некоторых случаях даже града.

Большая толщина облаков и туч позволяет капелькам подниматься в их толще вверх, соединяясь при этом с другими капельками. В результате этого процесса образуются крупные капли, которые и падают в виде дождя. Еще один механизм, который объясняет, как образовывается дождь, заключается в следующем: поднимаясь в толще тучи, мелкая капелька охлаждается и кристаллизуется. Эти кристаллики падают на землю, при падении они нагреваются и превращаются в воду.

Феномен вирга

Вирга — это дождь, который идет в атмосфере, но поверхности земли не достигает. Этот природный феномен можно объяснить, если рассмотреть вопрос с точки зрения физики. Как образуется дождь такого рода? Дело в том, что между большой тучей, способной к образованию осадков, и поверхностью земли могут существовать слои воздушных масс, которые будут сильно разогретыми и сухими. В таком случае падающие из толщи тучи капли воды при попадании в эти горячие и сухие воздушные массы будут просто-напросто испаряться снова и никогда не достигнут поверхности земли.

Образование снега

Продолжим разбирать вопрос, как образуется дождь, роса и снег. Теперь остановимся на процессе образования твердых осадков — снега.

Снег — это твердая форма существования воды, которая падает на поверхность земли в виде снежинок. Снежинки образуются, когда маленькие капельки воды в тучах охлаждаются до температур ниже 0 °C и кристаллизуются. Для того чтобы образовывался снег, недостаточно низких температур, еще должен существовать некоторый уровень влажности в атмосфере. Существуют места на земле, которые являются достаточно холодными, но из-за сухого воздуха снег в них практически не идет.

Образование града

Исследуя вопрос, как образуется роса, иней, дождь и снег, нельзя не упомянуть про град. В отличие от снега, которому достаточно для образования небольших низких температур, град образуется тогда, когда температура ниже -15 °C. Поскольку температура в атмосфере уменьшается с увеличением высоты, град образуется в верхней части толстых облаков, где температуры опускаются до -50 °C. Такие облака называются кучево-дождевыми. В их нижней части вода находится в виде маленьких жидких капелек, а в верхней части — в виде кристалликов льда. Эти кристаллики постепенно растут благодаря капелькам воды, поднимающимся из нижней части тучи из-за восходящих воздушных потоков. Когда кристаллик достигает критического размера, он падает на землю. Отметим, что не все кристаллики льда достигают поверхности земли, поскольку они тают в процессе падения.

Роса и иней

Завершим рассмотрение вопроса, как образуется дождь, снег, роса и иней, физическим объяснением двух последних явлений, то есть образования росы и инея.

Оба этих явления связаны с суточными колебаниями температур в атмосфере. Для их понимания следует знать, что растворимость воды в газообразном виде в атмосфере зависит от температуры. Чем больше температура воздуха, тем больше воды в виде пара может в нем раствориться. Днем солнце разогревает воздух и приводит к испарению воды и повышению влажности в атмосфере. Ночью воздух охлаждается, растворимость водяного пара в нем снижается, лишняя вода конденсируется в виде маленьких капелек, которые выпадают в форме росы.

Иней образуется аналогичным образом, только в этом случае либо температура воздуха опускается ниже нуля, что приводит к замерзанию капелек воды в атмосфере, либо поверхность земли является достаточно холодной, и выпавшая на нее роса кристаллизуется.

Источник

Как образуется снег физика кратко

Присутствующий всегда в атмосфере водяной пар постепенно поднимается и образует облака. В верхних слоях атмосферы очень холодно. Крохотные капли воды, находящиеся в облаках, притягиваются к частичкам пыли и замерзают. Образованные кристаллы льда сначала обладают крайне небольшими размерами — не более 1/10 мм в диаметре, причем имеют форму правильного шестиугольника.

На вершины этих кристалликов внутри облака впоследствии осаждаются новые кристаллы, причем это происходит непрерывно. Возникают более крупные и тяжелые образования — снежинки. Когда снежинка становится тяжелее, чем воздух, она падает на землю и в холодный период года не успевает растаять при полете. Именно поэтому идет снег.

Снежинки всегда имеют виды звезд с шестью лучами. Их формы бесконечно разнообразны. Невозможно найти две одинаковые снежинки. Однако углы между соседними их лучами всегда составляют 60°, что объясняется строением молекулы воды: кристалл льда имеет форму правильного шестиугольника. Самые распространенные формы кристаллов — пластинки, звездочки, иглы и столбцы с наконечником.

ЛЮБОПЫТНЫЕ ФАКТЫ

Самая большая снежинка была найдена в далеком 1887 г. в США в одном из городов штата Монтана. Ее диаметр составлял примерно 38 см, а вес — несколько граммов. Однажды в Швейцарии выпал черный снег, а в США — зеленый. На Южном полюсе Земли — в Антарктиде — встречается снег розового и фиолетового оттенков. Такой цвет снегу придают обитающие в нем микроорганизмы.

ЕСТЬ ЛИ СНЕГ НА ДРУГИХ НЕБЕСНЫХ ОБЪЕКТАХ?

Снег на Марсе существует (обычный и из сухого льда, то есть замерзшего углекислого газа). На спутнике Сатурна Титане снежный покров состоит из превратившегося в лед газа метана, а на спутнике Нептуна Тритоне снег представляет собой смесь нескольких замерзших газов. Космический зонд New Horizons в 2015 г. обнаружил на Плутоне участки с водяным льдом.

Источник

Как образуется снег физика кратко

Снег – хрупкие кристаллики воды. Вес одной снежинки не превышает 1-3 мг. Несмотря на малый размер, снежные осадки легко накрывают огромные территории толстым мягким слоем. Вес этого снежного покрытия способен оказать влияние на скорость вращения Земли.

Описание явления

Снег относится к одному из видов атмосферных осадков, состоит из крошечных ледяных кристаллов, появляется внутри облака и выпадает на земную поверхность из слоисто-дождевых облаков в холодное время года. Он состоит из отдельных снежинок в форме шестиугольников.

Как образуется

Снег падает с неба в виде замёрзшего дождя чаще всего в зимний период года.

Образование снега происходит при температуре не выше 0 ºС. Крошечные капельки воды, образующие дождевое облако, замерзают. Такова основная причина образования данного вида осадков. Молекулы воды принимают шестиугольную форму, а ледяной кристаллик по мере роста становится шестигранником. При 15 градусах по Цельсию кристаллик льда превращается в тонкую пластину. При 8 градусах образуются полые колонны. При 2,5 градусах получается то, что в представлении каждого является классической снежинкой.

Также снег формируется путём испарения. Наблюдать это явление можно на примере высыхания мокрой ткани на морозе. Сначала ткань замерзает и быстро становится твёрдой – вода в ткани превратилась в лёд. Потом лёд начинает испаряться – крошечные льдинки отрываются от ткани и поднимаются к атмосфере. Процесс испарения занимает несколько дней. Когда лёд полностью испарится и улетит в виде снежинок, ткань становится мягкой.

Классификация

Снег – это не просто замёрзшая вода, а осадки в виде кристаллов льда. Из-за особого строения молекул воды кристаллы при замерзании приобретают форму гексагональной призмы. Падая, сформированные кристаллы образуют следующие виды явления:

Иногда хлопья могут достигать 30 см. Одним из первых людей, которых заинтересовало происхождение снега, был Уинсон Бентли. Начиная с 1880 года он фотографировал снежинки через микроскоп. Он сделал больше 5,5 тысяч фотографий. К его удивлению все снежинки были разные и нельзя было найти хотя бы пару идентичных.

Помимо формы снег можно классифицировать по разным критериям. По механизму выпадения он бывает следующих типов:

Обложной снег. Выпадает из однородной облачности на большой территории. Облачность в это время достигает обычно 10 баллов. Имеет монотонный и длительный характер, не прерываясь по нескольку часов. Выпадает в виде твёрдых крошечных кристаллов. Видимость значительно падает. Настоящая зима характеризуется именно обложным снегом.
Ливневый снег противопоставляется обложному и представляет собой интенсивное выпадение снежных масс. Характеризуется неожиданным началом и концом. Выпадает из кучево-дождевых облаков, если атмосфера неустойчива.
Морось – крошечные снежинки, создающие в воздухе дымку. Морось может продолжаться несколько дней.

Если классифицировать снег по критерию цвета, то помимо белого встречается розовый снег (также его называют кровавый или арбузный). Наблюдать такое уникальное явление с запахом арбуза можно в Гренландии и Сьерра Неваде, а также в Альпах, Арктике, на Кавказе и Северном Урале. Арбузный снег можно увидеть только весной и летом, когда солнце чуть пригревает толстый снежный покров. Чем больше снег подмокает, тем ярче его окраска, которая становится похожа больше на кровь, проступающую изнутри.

Феномен кровавого снега впервые встречается в работах Аристотеля. А в 1818 году один английский капитан привёз этот снег из Гренландии к себе на родину. Большинство учёных не смогли определить причину необычного цвета осадков, и только предположение шотландского ботаника Роберта Брауна оказалось верным. Браун полагал, что некие водоросли вызывают покраснение снега. Как бы невероятно не звучало его предположение, оно оказалось верным. Спустя сто лет учёные с помощью микроскопа определили, что розовый цвет вызван жизнедеятельностью крошечных одноклеточных водорослей хламидомонады (Chlamydomonas nivalis). Несмотря на низкую температуру эти водоросли интенсивно размножаются. При контакте с кислородом водоросли источают приятный аромат арбуза. Некоторые утверждают, что и вкус такого снега похож на арбуз.

Выпадение снега из облаков – это снегопад. Такое явление природы отличается интенсивностью и продолжительностью и скоростью падения снежных хлопьев.

По интенсивности различают следующие виды снегопадов:

слабый – менее 10 хлопьев на 1 м 3 воздуха;
средний – 10-100 хлопьев на 1 м 3 воздуха;
сильный (густой) – от ста до нескольких тысяч снежных хлопьев.

Длительность, интенсивность и скорость снегопада определяют количество выпадающего снега. Если ветра нет, снегопад считается спокойным. Снегопад в ветреную погоду носит название «верховая метель».

Несмотря на то, что снегопады обычно прогнозируются, а жителей районов возможного бедствия предупреждают, чрезвычайная ситуация зачастую неминуема.

Длительность снегопадов может составлять несколько дней. Жизнь замирает даже в самых больших городах. На дорогах и в населённых пунктах образуются заносы, прекращается энергоснабжение. Снегопады могут приводить к жертвам.

Скопление снега в горах приводит к формированию лавин. Движущаяся лавина захватывает камни, сносит всё на своём пути.

Последствия снегопада – это человеческие жертвы и разрушения коммуникаций. На Кавказе и в Швейцарии были случаи, когда при сходе лавин полностью разрушались вековые селения. Объём лавины может составлять два миллиона кубометров, а скорость – 100 метров в секунду. Ударная воздушная волна при сходе лавины способна сбросить железнодорожный вагон и снести здание.

Знание путей прохождения и мест остановки потенциальной снежной лавины поможет защитить свою жизнь. Чтобы избежать катастрофических последствий на карте и на местности необходимо обозначить границу территории с опасностью схода лавины.

Таяние снега

Одним из свойств снега является его таяние при температуре выше 0 о С. Обычно это происходит с наступлением весны. Под воздействием солнечных лучей снег может таять и при отрицательных температурах. В этом случае происходит испарение ледяных кристаллов без превращения в воду.

Если на улице грязно, таяние снега происходит быстрее. Поэтому в лесу данный вид осадков сохраняется дольше, чем на улицах города. Под воздействием соли снег тает быстрее – его кристаллы разрушаются, а затем превращаются в воду.

При таянии меняется и плотность снега – он становится плотнее. Когда его плотность достигает 0,99 т на куб. метр, он превращается в воду.

Роль снега невозможно переоценить. Укрывая землю, снежный покров держит тепло и позволяет растениям и мелким зверькам пережить зиму. Без снега не выживут озимые зерновые, не вырастет урожай. За его счёт растения при пробуждении получают необходимую влагу.

Природа всегда разумна – зимний снег весной превращается в воду, давая жизнь флоре и фауне. Жизнь на Земле существует за счёт превращений, которые происходят с водой в течение года.

Источник