Что мы знаем о снеге?
Когда на землю выпадает первый снег, и воздушные пушинки укрывают всё вокруг мягким белоснежным ковром, создаётся впечатление, будто нет ничего невесомее крохотной и маленькой снежинки: весит она около миллиграмма и редко достигает трёх.
Не может не удивлять, как за считанные часы белоснежным осадкам удаётся накрыть огромные пространства суши толстым пушистым одеялом, которое оказывается настолько тяжёлым, что непосредственно влияет на скорость вращения нашей планеты. Например, снег летом, в августе, покрывает лишь 8,7% всей поверхности Земли, при этом вес его составляет 7,4 млрд. тонн, а к концу зимы, перед началом весны, его масса увеличивается в два раза.
Белоснежный покров планеты
Снег – это разновидность атмосферных осадков, которые состоят из мелких ледяных кристалликов, выпадающих на поверхность нашей планеты из слоисто-дождевых облаков в зимнее время года, создавая снежный покров, постоянно или с незначительными перерывами укрывающий земную поверхность до прихода весны.
В регионе, где выпал снег, устанавливается минусовая температура, удерживающая осадки в кристаллической форме.
Когда температурные показатели становятся выше нуля, снег тает, а если этот процесс происходит в начале весны, это символизирует об окончании холодного периода. Выпадают ледяные кристаллики не везде: со снегом незнакомы люди, обитающие в странах, что расположены в экваториальных широтах (в Африке, Австралии, Южной Америке, Юго-Восточной Азии, Новой Зеландии и некоторых странах Центральной Азии).
Снежинки летят на землю из слоисто-дождевых облаков после того, как капельки воды прилипают к находящимся в тучах конденсационным зёрнам, мельчайшим частицам пыли. Если температура в верхних слоях атмосферы составляет от -10°С до -15°С, осадки выпадают смешанного типа, поскольку состоят из капель и ледяных кристаллов (в этом случае, выпадет дождь со снегом или мокрый снег), а если ниже -15°С – будут состоять лишь из ледяных кристалликов.
Когда образовавшиеся кристаллики начинают передвигаться вверх-вниз по облаку, они постепенно увеличиваются за счёт прилипающих к ним капель (они частично таят и кристаллизуются заново). В результате льдинки приобретают шестиконечные формы пластинок или звёздочек, лучи которых находятся или под углом 60 или 120 градусов. После этого к вершинам лучей начинают прилипать новые кристаллы, к которым также примерзают капли, в результате чего снежинки приобретают самые разнообразные формы.
Кристаллики обычно белого цвета, который они приобретают благодаря оказавшемуся внутри них воздуху: после того, как выпал снег, солнечные лучи, отбиваясь от воздуха и граничных поверхностей снежинки, рассеиваются и придают ей белоснежный вид. Стоит заметить, что любая снежинка на 95% состоит из воздуха, а потому характеризуется низкой плотностью и медленной скоростью падения (около 0,9 км/ч).
Существуют следующие виды ледяных осадков:
- Кристаллы – диаметр их составляет несколько миллиметров, являют собой кристаллы в основном шестигранной формы;
- Снежинки – каждая содержит около ста скрепленных между собой кристалликов, которые в случае мокрых осадков могут достигать больших размеров (до 10 см в диаметре);
- Иней – чрезвычайно холодные и маленькие капельки (например, туман);
- Град – этот снег летом выпадает обычно в виде крупных твёрдых льдинок и образуется, когда к кристаллику прилипают крупные капли.
Виды снежного покрова
После того как выпал снег в первый раз, приходит климатическая зима (период, когда температурные показатели в течение пяти дней ниже нуля градусов по Цельсию). Если температура в нижних слоях атмосферы в то время, как снежинки будут падать вниз, окажется очень низкой и будет дуть сильный ветер, кристаллики станут сталкиваться друг с другом, ломаться, крошиться и падать на землю в виде обломков.
А вот если ледяные кристаллы начнут лететь на землю при плюсовой температуре, выпадет мокрый снег. Стоит заметить, что если дождь со снегом выпадет из облака при отрицательной температуре, осадки, примерзнув к дороге, образуют гололёд.
Снег на земле постоянно видоизменяется. Как именно будет выглядеть снежный покров, во многом зависит от ветров (они делают его неравномерным), дождей (они его уплотняют), оттепелей, морей (на востоке России ледяных осадков значительно больше, чем в западной Европе: из-за влияния Атлантического океана осадки здесь выпадают в виде дождей).
Различают следующие основные виды снежного покрова:
- Пушистый снег – после того как выпал снег, он какое-то время представляет собой нетронутый пушистый покров. Этот снег зимой примечателен тем, что представляет собой мягкую подушку, а потому падение обычно обходится без травм: рыхлый снег смягчает удары. По нему очень трудно передвигаться, он вполне может скрывать под собой камни, лед, ветки деревьев, а из-за того, что нельзя точно определить глубину снежного покрова, можно неожиданно очутиться по колено в сугробе и даже увязнуть.
- Жёсткий – чем больше люди утаптывают снежный покров, тем жёстче он становится. Если он не раскатанный, то передвигаться значительно легче.
- Наст – корка твёрдого льда, которая накрывает пушистый снег. Формируют её солнце и ветер: тает снег сначала под солнечными лучами, после чего холодный воздух его снова замораживает. Наст может быть мягким, средним и твёрдым: мягкий наст будет проваливаться, по твёрдому насту можно ходить, а если он окажется средним, пешеход будет то скользить, то проваливаться. В горах слабое сцепление наста со снегом может вызвать лавину.
- Лёд являет собой замёрзший мокрый снег, который несколько раз растаял и снова замёрз. Этот тип снежного покрова наиболее неприятный, поскольку очень жёсткий, гладкий, скользкий, и падение чревато серьёзными последствиями, которые могут привести к травме или даже летальным исходам. Передвигаться по нему нужно очень осторожно и если есть возможность, обойти стороной.
- Мокрый снег – после того как температурные показатели воздуха оказываются выше нуля, ледяные кристаллы начинают таять и, наполняясь водой, превращаются в мокрый снег. В результате снежинки начинают слепляться и образовывать комки льда. Ступать по нему довольно опасно: можно промочить ноги, что чревато самыми разнообразными заболеваниями, а если поскользнуться, можно оказаться в холодной воде и промокнуть.
Время выпадения снега
Поскольку в последнее время климат нашей планеты чрезвычайно сильно меняется, учитывая непредсказуемость погоды, довольно сложно предсказать, когда выпадет первый снег. Например, в Якутии, на Чукотке, в Красноярском крае первый снег можно увидеть уже в начале октября, а таяние снегов в некоторых областях происходит лишь в июне.
А вот в Оймяконе (находится южнее полярного круга) невозможно определить, когда появится первый снег. Несмотря на то, что постоянный снежный покров здесь обычно появляется в конце сентября, его можно увидеть и в августе (таяние снегов в этом регионе происходит весной, в конце мая).
Что касается Европы, то первый снег здесь бывает уже в конце октября или в начале ноября (самый первый снег был зафиксирован в семидесятых годах в Москве: он выпал 25 сентября). Выпадает он в основном ночью, когда температура воздуха понижается и даёт снежинкам возможность достигнуть земли.
Лежит первый снег недолго: днём, когда температурные показатели значительно поднимаются, и исчезает уже через несколько часов. А вот после того как устанавливается постоянный, зимний покров, снег лежит долго, до весны: тают снега окончательно в марте или даже апреле.
Что касается южного полушария, то самыми северными точками, где когда-либо выпал снег, в Южной Америке считается Буэнос-Айрес, в Африке – мыс Доброй Надежды, в Австралии – Сидней. Правда, тает он быстро и выпадает нечасто: так, в июле 2007 года в Буэнос-Айресе выпал снег в первый раз за восемьдесят лет (причина – холодный воздух с Арктики). По словам метеорологов, они стали свидетелем редкого события, подобный вид осадков здесь можно наблюдать лишь раз в сто лет.
Таяние
Обычно снег тает весной, когда происходят изменения температурного режима: таяние снегов происходит при температуре, превышающей ноль градусов Цельсия. Нередко бывают ситуации, когда он тает при минусовых температурах (под воздействием солнечных лучей: ледяные кристаллы испаряются, минуя стадию жидкости).
Если снег грязный, то он тает быстрее (поэтому в городе он исчезает намного быстрее, чем в лесу): солнечные лучи нагревают грязь, вызывая таяние снегов.
Также исчезнуть снежному покрову нередко помогает соль, при этом она не топит льдинки, а разрушает кристаллы, которые вначале охлаждаются, а затем возвращаются к температуре окружающей среды в виде солёной воды, создавая впечатление, будто снежинки растаяли.
Во время таяния снегов весной, плотность снежного покрова очень быстро меняется. Сначала она составляет 0,35г/м3, затем – 0,45 г/см3, а в самом конце доходит до своей критической плотности – 0,6 г/см3. Таяние снегов заканчивается, когда мокрый снег достигает плотности 0,99 г/м3 и превращается в воду. После этого наступает долгожданная весна.
Источник
При какой температуре ТАЕТ ❄️ СНЕГ? — Ответ
🌨️ Зима – не зима без снега. Снегу радуются дети и взрослые. Бывает, что на термометре за окном +1-3 градусов, а снег не тает. Хотя из школьной программы известно, что вода замерзает при 0 градусов и тает, когда температура превышает данное значение. Возникает вопрос, когда начинает таять выпавший снег?
Какая температура тающего снега?
В нормальных условиях выпавший снег начинает таять, если температура воздуха становится выше 0 градусов Цельсия. Но это касается верхнего слоя сугроба или снега на деревьях.
Снег преимущественно лежит на земле. А температура почвы ниже, чем воздух. Это и объясняет те случаи, когда термометр показывает +1, а на земле снег продолжает лежать. Как только почва прогревается до +0,2-0,5 градусов, снег начинает превращаться в жидкость.
Почему снега становится меньше без образования воды?
Если объем снега большой, то он будет испаряться даже при отрицательных температурах, не переходя в жидкое состояние. Подобный процесс называют возгонкой. Он активно происходит под воздействием солнца или во время метели.
Интересное о снеге
Факт №1 – Снег преимущественно белый. Но может быть красным, розовым или другого цвета: например, в приполярных зонах Земли и в горах. Необычный оттенок ему придает водоросль хламидомонада.
Факт №2 – Снежинки падают на землю со скоростью 0,9 км/час из-за низкой плотности.
Факт №3 – Не бывает двух снежинок одного узора.
Таким образом, снег на деревьях тает при температуре воздуха выше 0 градусов, а на земле – при температуре почвы выше 0 градусов.
Источник
Как исчезает снег
Кандидат географических наук Марк Софер. Фото Натальи Домриной
Зима ещё хлопочет
И на Весну ворчит…
Ф. И. Тютчев
Какой бы долгой ни была зима, рано или поздно она сменяется весной, а когда именно произойдёт поворот от зимы к весне, точнее всего скажет… снег. Время достижения наибольшей высоты снежного покрова — переломный момент в годовом цикле природы. Зима кончается, как только снежный покров перестаёт расти (кроме тех мест, где он неустойчив или кратковременен). На огромных пространствах северной Европы и Сибири к концу февраля — началу марта, как правило, накапливаются максимальные снегозапасы. Если в это время сделать гигантский «снежный разрез», то по нему можно прочитать «биографию» уходящей зимы, ведь каждый слой — страничка из жизни снега.
Размер кристаллов свидетельствует о возрасте слоя. В самом низу, у более старого снега, кристаллы к марту становятся крупными и прозрачными. Чем выше, тем они мельче, а на самом верху снег совсем не успевает перекристаллизироваться. По числу ледяных прослоек можно установить, сколько было оттепелей. Тёмные, грязные полоски (особенно явные вблизи крупных населённых пунктов) — «справка» о том, что снег долго не выпадал. Каждый последующий слой свидетельствует об очередном снегопаде.
На большей части Евразии в феврале — марте происходит уплотнение и таяние снега. Сначала солнечные лучи только прогревают его толщу. Затем, когда температура во всём слое поднимается до нуля, начинается быстрое таяние. Снег пропитывается водой. Этот процесс напоминает поведение куска сахара в воде. А Сергей Есенин подметил, что:
Снег, словно мёд ноздреватый,
Лёг под прямой частокол.
Действительно, талая вода прокладывает вертикальные ходы в снежном покрове, и он приобретает вот такой «ноздреватый» вид.
Наступает основной период снеготаяния, который длится до схода снега на половине площади. Именно в этот период, очень короткий по сравнению со временем снегонакопления, теряется до 80% зимних снегозапасов.
Обильные северные снега, накопленные природой в течение почти полугода, могут стаять за 20 дней (примерно за такой срок освобождаются от снега Финляндия, Швеция, север России). В средней полосе процесс идёт ещё быстрее — за 8—10 дней. Всего за неделю сходит снег почти во всей Украине и в Поволжье.
Продолжительность снеготаяния имеет исключительное значение. Чем она короче, тем больше в единицу времени стекает талой воды с поверхности почвы. Трудно найти более краткое и точное описание этого периода, чем в знаменитых строках Фёдора Ивановича Тютчева (1836 год):
Ещё в полях белеет снег,
А воды уж весной шумят…
Почти через полвека ленинградский поэт Иван Дементьев написал:
Сугроб уже сутулится
От солнечных лучей,
И побежал по улице
Сверкающий ручей.
И «шум воды» и «бегущий ручей» свидетельствуют о таком бурном таянии, которое не может пройти бесследно. Не каждая речка способна принять в себя гигантский поток талой воды, особенно если она не успела освободиться ото льда после зимней спячки. Именно в период интенсивного снеготаяния возникает угроза катастрофических половодий, сильного разрушения (эрозии) почвы, деформации русел рек.
По данным метеорологов, стаивающий за сутки снег может дать около 30 л воды с 1 м 2 поверхности. При особо благоприятных условиях — до 80 л. Представьте, что столько воды выливается за сутки на 1 м 2 участка — в некоторых регионах страны это соответствует месячной норме осадков.
Но это там, где снега много. Где его мало, таяние заканчивается намного быстрее. В степных районах из-за сухости воздуха и интенсивной солнечной радиации возможно прямое испарение снега, без превращения его в воду. Такое «съедание» снега не угрожает разрушительным половодьем, однако лишает почву живительной влаги под будущий урожай.
Как же узнать, где снега много, а где мало, какой окажется предстоящая весна и какие «сюрпризы» нам преподнесёт природа? Чтобы получить ответы на эти вопросы, метеорологи систематически проводят снегомерную съёмку почти на всей заснеженной площади планеты. Из-за разнообразия климата и рельефа картина распределения снега получается довольно пёстрой.
Как же исчезает снег? Постепенно, почти незаметно. Даже в устойчивую, без единой оттепели морозную зиму снежный покров истончается, так что к весне он оказывается полностью «съеденным». Не успевая растаять, снег испаряется.
Физики называют процесс испарения снега или льда, то есть перехода вещества из твёрдого состояния сразу в газообразное, минуя жидкое, сублимацией или возгонкой. Физические законы (включая термодинамические), по которым происходит испарение и кристаллизация ледяных частиц, достаточно сложны. Количественные характеристики этих процессов зависят как от многообразных свойств снега, так и от условий внешней среды, к которым помимо температуры и влажности воздуха относится и ветер — он иногда становится хозяином снега. Благодаря ветру снег может не только падать вниз, но и взлетать, перемещаться на большие расстояния, рассеиваться, усиленно испаряться.
Учесть все перемещения снега, оценить его потери, определить сроки исчезновения позволяют балансовые методы расчёта. Как в хорошей бухгалтерии, по ним можно проследить каждый этап жизни снега: выпадение, перемещение, отложение, исчезновение.
Если сопоставить массу всех выпадающих из облака снежинок с массой снега, уже достигшего земли, то они не будут равны. Внизу наверняка обнаружится существенная «недостача». Естественным объяснением этого будет «усушка» снега по дороге между небом и землёй. Действительно, количество снега, достигшего земли, гораздо меньше, чем начавшего падать с облака. Но это явление — в рамках законов физики.
Известно, что мелкие капли и ледяные кристаллики испаряются при дефиците влажности воздуха поразительно быстро, буквально на лету. Объясняется это тем, что продолжительность испарения таких частиц приблизительно пропорциональна квадрату их радиуса. Следовательно, при прочих равных условиях частица радиусом 0,1 мм испарится и исчезнет в 100 раз быстрее, чем частица радиусом 1 мм. Чем меньше становится снежинка, тем быстрее она испаряется, а начав «худеть», она уже не может остановиться.
Но для сильного «похудания» нужно время. Хватит ли его снежинке на сравнительно коротком пути к земле? Временем она располагает немалым, ведь срок жизни свободно парящей снежинки составляет десятки минут. Например, при высоте облачного слоя 2 км над поверхностью земли и средней скорости падения снежинок 1 м/с снежинка пройдёт свой путь за 2000 секунд, или 33 минуты. Если воздух достаточно холодный и влажный, то снежинки, не очень «исхудав», успевают долететь до земли и образовать снежный покров. Если же воздух окажется более тёплым и сухим, то снежинки испарятся, не достигнув земли. Ситуация, о которой говорят: «тучи есть, а снега нет».
Знание высоты и продолжительности полёта снега, его способности испаряться в воздухе имеет большое практическое значение. От этих параметров зависят весенние снегозапасы, а следовательно, и водность рек. Установлено, что в одном и том же географическом районе на возвышенностях снега выпадает больше, чем на равнинах. Причина — меньший путь от облаков до земли и соответственно меньшие потери снега на испарение. Балансовые расчёты снега позволяют увидеть многие знакомые явления с новой, неожиданной стороны, дают им научное объяснение.
Например, уже давно замечен интересный факт: после сильной метели количество снега в наметённых сугробах не соответствует убыли снега на обдуваемых полях — оно значительно меньше. Куда же исчезает с поля остальной снег?
Лишь сравнительно недавно удалось экспериментально доказать, что переносимые ветром частицы снега во время своего полёта интенсивно испаряются. Выяснилось, что в сухом воздухе для снежинки среднего размера существует максимальная длина переноса, которая определяет, быть снежинке в сугробе или исчезнуть по дороге. Чем больше скорость ветра, тем меньше время перелёта этого критического расстояния и, следовательно, больше дальность переноса снега.
Какой же путь успевает совершить снежинка до своего исчезновения? Это зависит и от рельефа, и от сухости (влажности) воздуха. Различия в «длине пробега» очень велики. Например, в горных районах на расстояние больше 0,5 км снег не перемещается. На равнинах Западной Сибири снежинки могут улететь за 30—50 км от того места, где их подхватил порыв ветра. Вот почему при сравнительно небольшом количестве зимних осадков снега там всегда вдосталь.
В Приволжье, в степях Казахстана и Западной Сибири потери снега с открытых мест в среднем составляют 50% от выпавших осадков. В условиях малоснежных зим это губительно отражается на урожае. Недаром возникла старинная пословица, фиксирующая эту связь: «снегу надует — хлеба прибудет» (то есть надует на поля).
Многие, возможно, обращали внимание, что падающий без ветра снег старательно повторяет все тонкости местного рельефа. Но уже через несколько часов эти тонкости начинают стираться. Через несколько дней поверхность снежного покрова выравнивается, а к концу сезона приближается к плоской, какой её видел А. И. Полежаев (1835 год):
Вдали, кругом, холодная немая —
Везде одна равнина снеговая;
Везде один безбрежный океан,
Окованный зимою великан!
Снег тщательно сглаживает неровности рельефа. Чем вызвана 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 испарение. Минимально оно с плотной плоской поверхности. Вот почему снежинки стараются «не высовываться», как можно плотнее прижаться друг к другу, а поверхность снежного покрова — принять форму, наиболее устойчивую к ветру. Это либо плоскость, либо очень пологие сугробы.
Те же небольшие скопления снега, что оказались открытыми, незащищёнными, подвергаются сильнейшему воздействию ветра и вынуждены исчезнуть, точнее — превратиться в водяной пар. Самая незавидная участь — у отдельных снежинок. Если они не прикроют своими «телами» друг друга, то, обдуваемые ветром со всех сторон, испаряются в 10—100 раз быстрее, чем в безветрие. Вот почему снег так быстро исчезает с крон деревьев, проводов, шпилей. Иногда он почти полностью рассеивается во время метелей. Происходит процесс, о котором можно сказать: «ветер снег съедает».
Но не только сублимация и ветер определяют судьбу снега. Он испытывает множество других воздействий: давление вышележащих слоёв, колебания температуры в зимние месяцы, оттепели, поверхностное таяние и последующее замерзание воды, просачивающейся вглубь, а также конденсацию — прямой переход воды из газообразного в твёрдое состояние. Известно, что в интервале плотности лежалого снега от 270 до 360 кг/м 3 увеличение температуры всего на 1 градус даёт увеличение плотности на 4 кг/м 3 . Со временем снег настолько уплотняется, что перестаёт быть собственно снегом, превращаясь в фирн, или зернистый лёд. В зависимости от погодных условий плотность фирна колеблется от 360 до 800 кг/м 3 , что в 3—5 раз превышает плотность своего самого первого предшественника. Таким образом, под влиянием погодных факторов снег уплотняется, проседает, высота снежных сугробов заметно уменьшается.
В шутку этот процесс можно назвать «утруской» снега.
Более плотный снег и ледяная корка, в том числе и наст, ничуть не снижают темпов исчезновения некогда обширного белого покрова, а даже увеличивают его из-за повышения плотности и, как следствие, теплопроводности. Температура поверхности при этом будет выше температуры поверхности рыхлого снега, поскольку с увеличением плотности вещества толщина слоя поглощения солнечной радиации уменьшается, что приводит к большему его нагреву.
Лёд испаряется не только при положительных температурах воздуха, но и при самых сильных морозах, тем более что им сопутствует низкая влажность воздуха.
Именно весной, при уже хорошо пригревающем солнце, мы замечаем, что от тающего снега веет холодом. Он ощутим даже при плюсовых температурах воздуха. Недаром говорят, что весеннее тепло обманчиво. Причина известна: в соответствии с законами термодинамики процесс таяния «отбирает» у прилегающих слоёв воздуха тепло и тем самым холодит его.
Перейдя на участок, где снег уже растаял, вы заметите, что стало ощутимо теплее — земля быстро прогревается и подсыхает. Этот процесс также не остался без поэтического отражения. Слова А. К. Толстого (1856 год) лаконичны и точны:
Вот уж снег последний в поле тает.
Тёплый пар восходит от земли.
Эти термодинамические процессы в определённых ситуациях мы успешно используем в своей практической деятельности. Например, «сухое» испарение льда (возгонку), когда вывешиваем зимой на улице мокрое бельё. Казалось бы, как можно высушить его на морозе? Оно же просто замёрзнет! Бельё действительно замерзает, превращаясь в твёрдое несгибаемое полотно, но в таком состоянии оно тоже сохнет — процесс испарения продолжается, но не с поверхности жидкости, а с поверхности льда. Открытое пространство, а тем более ветер способствуют испарению и ускорению сушки.
Поэтому для ускорения схода снега в городах ближе к весне производится сколка уплотнённого снега у поребриков тротуаров, разрушение залежалых снежных скоплений во дворах. И с этой же целью садоводы перелопачивают снег на своих участках. Несколько сухих, а ещё лучше ветреных дней — и все остатки снега бесследно исчезают, даже мокрого места не остаётся. Значит, весна полностью вступила в свои права.
Источник
