Снег: описание, причины выпадения осадков, разновидности (рисунок)

Белоснежный покров планеты

Снег – это вид атмосферных осадков, который состоит из мелких кристалликов льда, выпадающих на поверхность нашей планеты из слоисто-дождевых облаков в зимний сезон, создавая снежный покров, постоянно или с небольшими перерывами покрывающий земную поверхность до прихода весны.

В районе выпадения снега устанавливаются минусовые температуры, которые сохраняют осадки в кристаллической форме.

Когда температура становится выше нуля, снег тает, а если этот процесс происходит ранней весной, то это символизирует окончание холодного периода. Кристаллы льда выпадают не везде: люди, живущие в странах, расположенных в экваториальных широтах (в Африке, Австралии, Южной Америке, Юго-Восточной Азии, Новой Зеландии и некоторых странах Центральной Азии), не знакомы со снегом).

Снежинки летят на землю из слоисто-дождевых облаков после того, как капельки воды прикрепляются к зернам конденсата в облаках, мельчайшим частицам пыли. При температуре в верхних слоях атмосферы от -10°С до -15°С осадки носят смешанный характер, так как состоят из капель и кристаллов льда (в этом случае идет дождь в виде снега или мокрого снега), а если ниже -15°С — будет состоять только из кристалликов льда.

По мере того, как образовавшиеся кристаллы начинают двигаться в облаке вверх и вниз, они постепенно увеличиваются в размерах за счет налипших на них капель (частично плавятся и перекристаллизовываются). В результате лед приобретает шестиконечные формы пластин или звезд, лучи которых находятся либо под углом 60, либо 120 градусов. После этого к вершине струй начинают прикрепляться новые кристаллы, к которым также примерзают капельки, в результате чего снежинки приобретают самые разнообразные формы.

Кристаллы обычно белого цвета, который они получают из-за воздуха внутри них: после выпадения снега солнечные лучи рассеиваются, отражаясь от воздуха и поверхностей снежинки, придавая ей белоснежный вид. Стоит отметить, что любая снежинка на 95% состоит из воздуха, а потому отличается малой плотностью и медленной скоростью падения (около 0,9 км/ч).

Различают следующие виды ледяных осадков:

• Кристаллы – их диаметр составляет несколько миллиметров, это кристаллы преимущественно шестиугольной формы;
• Снежинки – каждая содержит около сотни скрепленных между собой кристаллов, которые в случае влажных осадков могут достигать больших размеров (до 10 см в диаметре);
• Мороз – сильный холод и мелкие капли (например, туман);
• Град – этот снег обычно выпадает летом в виде крупных твердых хлопьев льда и образуется при налипании на кристалл крупных капель.

Что теплее – снег или воздух?

Температура снежного покрова зависит как от толщины и температуры воздуха над ним, так и от температуры земли. Земля, накапливая летом тепло, с наступлением холодов медленно остывает. Снег, как отличный теплоизолятор, укрывая землю, сохраняет это тепло даже в самые сильные морозы. Поэтому температура снега зависит от толщины снежного «расстила» и температуры воздуха над ним. Если снег прикрыл землю на 10-15 см, температура и температура воздуха будут почти одинаковыми.

В случае выпадения снега на глубину 120 — 150 см перепад температур может изменяться как непосредственно в самом снежном покрове, так и по отношению к температуре воздуха. Снег на вершине будет холоднее, чем на поверхности Земли, так как он забирает у него тепло, начинает сам согреваться.

В то же время морозный воздух воздействует на поверхность снега и охлаждает его. Поэтому на глубине примерно 45-50 см температура будет выше, чем на поверхности примерно на 1,5 — 2 грамма, а у земли — на 4-6 грамм. В этом случае температура воздуха на расстоянии до 1 м будет такой же, как и температура снежного покрова. В то же время на высоте 1,50 м и выше этот показатель будет значительно ниже.

По опыту ученых, температура воздуха, как и снега, зависит еще и от времени суток. Наблюдая за исследованиями, они пришли к выводу, что самая высокая температура снега (-0,5 градуса) наблюдается днем ​​с 13:00 до 15:00, а самая низкая (-10) с 02:00 до 03:00. В этот же период температура воздуха днем ​​поднималась до +6 градусов, а ночью опускалась до -15 градусов.

Таким образом, можно сделать вывод, что температура снега контролируется тремя показателями — температурой воздуха, высотой снежного покрова и температурой почвы. Изучив эти показатели, можно делать прогнозы во многих отраслях народного хозяйства.

Виды снежного покрова

После того, как выпадает первый снег, наступает климатическая зима (период, когда температура в течение пяти дней держится ниже нуля градусов по Цельсию). Если температура в нижних слоях атмосферы в момент падения снежинок очень низкая и дует сильный ветер, кристаллы будут сталкиваться друг с другом, разбиваться, рассыпаться и падать на землю в виде обломков.

Но если при плюсовой температуре на землю начнут лететь кристаллы льда, выпадет мокрый снег. Стоит отметить, что если дождь со снегом выпадает из облака при отрицательной температуре, осадки, примерзающие к дороге, образуют лед.

Снег на земле постоянно меняется. То, как будет выглядеть снежный покров, в значительной степени зависит от ветров (они делают его неравномерным), дождей (они его уплотняют), оттепелей, морей (на востоке России ледяных осадков гораздо больше, чем на западе Европы: из-за влияния Атлантического океана, осадки здесь выпадают в виде дождя).

Различают следующие основные типы снежного покрова:

• Пушистый снег — после выпадения снега некоторое время остается нетронутый пушистый покров. Этот снег зимой замечателен тем, что представляет собой мягкую подушку, и поэтому падение обычно обходится без травм: рыхлый снег смягчает удары. По нему очень сложно передвигаться, он вполне может скрывать под собой камни, лед, ветки, а из-за того, что невозможно точно определить глубину снежного покрова, можно внезапно оказаться по колено в сугроб и даже застрять.
• Тяжело – чем больше людей утаптывает снежный покров, тем тяжелее становится. Если он не выкатывается, то передвигаться намного легче.
• Наст представляет собой корку твердого льда, покрывающую пушистый снег. Его формируют солнце и ветер: снег сначала тает под солнечными лучами, после чего холодный воздух снова замораживает его. Наст может быть мягким, средним и твердым: мягкий наст провалится, по твердому можно ходить, а если он окажется средним, то пешеход либо поскользнется, либо провалится. В горах слабое сцепление земной коры со снегом может вызвать лавину.
• Лед – это замерзший мокрый снег, который несколько раз таял, а затем снова замерзал. Этот вид снежного покрова самый хлопотный, так как он очень твердый, скользкий, скользкий и падение чревато тяжелыми последствиями, которые могут привести к травмам или даже смерти. Двигаться по нему нужно очень осторожно и по возможности объезжать его.
• Мокрый снег — после того, как температура воздуха становится плюсовой, кристаллы льда начинают таять и, наполнившись водой, превращаются в мокрый снег. В результате снежинки начинают слипаться и образовывать льдины. Ходить по нему довольно опасно: можно намочить ноги, которые полны различных болезней, а если поскользнуться, то можно оказаться в холодной воде и промокнуть.

Свойства воды

Прежде чем говорить о температуре таяния льда, стоит рассмотреть основные свойства этой уникальной жидкости.

Итак, вода обладает следующими свойствами:

• Отсутствие цвета.
• Отсутствие запаха.
• Отсутствие вкуса (однако качественная питьевая вода имеет приятный вкус).
• прозрачность.
• Текучесть.
• Способность растворять различные вещества (например, соли, щелочи и так далее).
• Вода не имеет своей постоянной формы и способна принимать форму сосуда, в который она входит.
• Возможность очистки фильтрацией.
• Вода расширяется при нагревании и сжимается при охлаждении.
• Вода может испаряться в пар и замерзать, образуя кристаллический лед.

В этом списке представлены основные свойства воды. Выясним теперь, каковы свойства твердого агрегатного состояния этого вещества, и при какой температуре плавится лед.

Классификация

Снег – это не просто замерзшая вода, а осадки в виде кристаллов льда. Благодаря особому строению молекул воды кристаллы при замерзании принимают форму шестиугольной призмы. Падая, образовавшиеся кристаллы образуют явления следующих типов:

• кристаллы снега
• снежинки
• мороз
• град

Иногда чешуйки могут достигать 30 см. Одним из первых, кто заинтересовался происхождением снега, был Уинсон Бентли. С 1880 года он фотографировал снежинки через микроскоп. Он сделал более 5,5 тысяч снимков. К его удивлению, все снежинки оказались разными, и найти хотя бы одну одинаковую пару было невозможно.

Помимо формы, снег можно классифицировать по различным признакам. По механизму потерь он бывает следующих видов:

1. Покрытый снегом. Выпадение из равномерной облачности на большой площади. Облачность в это время обычно достигает 10 баллов. Имеет монотонный и продолжительный характер, без перерыва на несколько часов. Осаждается в виде твердых мелких кристаллов. Видимость значительно падает. Эта зима характеризуется большим количеством снега.
2. Сильный снег противоположен жесткому снегу и представляет собой интенсивное выпадение снежных масс. У него неожиданное начало и конец. Падают из кучево-дождевых облаков, если атмосфера нестабильна.
3. Морось – это мелкие хлопья снега, которые создают туман в воздухе. Морось может продолжаться несколько дней.

Если классифицировать снег по цветовому критерию, то помимо белого бывает розовый снег (его еще называют кровавым или арбузным). 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 немного прогревает густой снежный покров. Чем сильнее намокает снег, тем светлее становится цвет, который становится больше похожим на выходящую изнутри кровь.

Явление кровавого снега впервые встречается в трудах Аристотеля. А в 1818 году английский капитан привез этот снег из Гренландии на родину. Большинству ученых не удалось определить причину необычного цвета отложений, и только предположение шотландского ботаника Роберта Брауна оказалось верным. Браун считал, что некоторые водоросли окрашивают снег в красный цвет. Каким бы невероятным ни звучало его предположение, оно оказалось верным.

Спустя сто лет ученые с помощью микроскопа определили, что розовый цвет обусловлен жизнедеятельностью мелкой одноклеточной водоросли хламидомонады (Chlamydomonas nivalis). Несмотря на низкую температуру, эти водоросли интенсивно размножаются. При контакте с кислородом водоросли издают приятный аромат арбуза. Некоторые утверждают, что вкус такого снега похож на арбузный.

Снег, выпадающий из облаков, — это снегопад. Такое природное явление отличается интенсивностью, продолжительностью и скоростью падения снежинки.

По интенсивности различают следующие виды снегопада:

• слабый – менее 10 хлопьев на 1 м3 воздуха;
• средний – 10-100 хлопьев на 1 м3 воздуха;
• сильные (густые) — от сотни до нескольких тысяч снежинок.

Продолжительность, интенсивность и скорость снегопада определяют количество выпавшего снега. Если нет ветра, снегопад считается штилевым. Снегопад в ветреную погоду называют «верховой метелью».

Хотя обычно прогнозируется снегопад и предупреждаются жители районов потенциального бедствия, чрезвычайная ситуация часто неизбежна.

Снегопад может продолжаться несколько дней. Жизнь замирает даже в самых больших городах. На дорогах и в селах образуются сугробы, прекращается подача электроэнергии. Снегопад может привести к травмам.

Скопление снега в горах приводит к образованию лавин. Движущийся оползень ловит камни, сносит все на своем пути.

Последствия снегопада – человеческие жертвы и разрушение коммуникаций. На Кавказе и в Швейцарии были случаи, когда во время схода лавин полностью разрушались многовековые деревни. Объем лавины может достигать двух миллионов кубических метров, а скорость — 100 метров в секунду. Ударная воздушная волна при сходе лавины способна отбросить железнодорожный вагон и снести здание.

Знание маршрутов и мест остановки потенциальной лавины поможет защитить вашу жизнь. Во избежание катастрофических последствий на карте и на местности необходимо обозначить границу лавиноопасной территории.

Время выпадения снега

Поскольку в последнее время климат нашей планеты сильно изменился, учитывая непредсказуемость погоды, довольно сложно предугадать, когда выпадет первый снег. Например, в Якутии, на Чукотке, в Красноярском крае первый снег можно увидеть уже в начале октября, а снеготаяние в некоторых районах происходит только в июне.

А вот в Оймяконе (расположенном южнее Полярного круга) невозможно определить, когда выпадет первый снег. Несмотря на то, что постоянный снежный покров здесь обычно появляется в конце сентября, его можно увидеть и в августе (таяние снега в этом районе происходит весной, в конце мая).

Что касается Европы, то здесь первый снег уже в конце октября или в начале ноября (самый первый снег был зафиксирован в семидесятых годах в Москве: он выпал 25 сентября). Он выпадает в основном ночью, когда температура воздуха падает и дает возможность снежинкам добраться до земли.

Первый снег держится недолго: днем, когда температура значительно повышается, и сходит через несколько часов. Но после установления постоянного зимнего покрова снег остается еще долго, до весны: окончательно снег тает в марте или даже в апреле.

Что касается Южного полушария, то самыми северными точками, где когда-либо выпадал снег, являются Буэнос-Айрес в Южной Америке, мыс Доброй Надежды в Африке и Сидней в Австралии. Правда, тает он быстро и выпадает редко: например, в июле 2007 года в Буэнос-Айресе впервые за восемьдесят лет выпал снег (причина — холодный воздух с Арктики). По словам метеорологов, они стали свидетелями редкого события, подобный тип осадков здесь можно наблюдать лишь раз в сто лет.

Читайте также: Как постирать постельное белье в стиральной машине: температура, режим

Снег и лед

Лед представляет собой твердое кристаллическое вещество, имеющее довольно неустойчивую структуру. Она, как и вода, прозрачна, бесцветна и не имеет запаха. Лед также обладает такими свойствами, как хрусткость и гладкость; он холодный на ощупь.

Снег — это тоже замерзшая вода, но имеет рыхлую структуру и белый цвет. Снег идет каждый год в большинстве стран мира.

И снег, и лед — крайне неустойчивые вещества. Чтобы растопить лед, нужно не так много. Когда он начинает таять?

SGround.ru

Сайт о фундаментах, их основаниях и морозном пучении грунтов

Плавление льда

В природе твердый лед существует только при температуре 0 °C и ниже. Если температура окружающей среды поднимается выше 0°С, лед начинает таять.

При температуре плавления льда, при 0°С, происходит другой процесс – замерзание или кристаллизация жидкой воды.

Этот процесс могут наблюдать все жители умеренно-континентального климата. Зимой, когда температура на улице опускается ниже 0°С, часто выпадает снег и не тает. А жидкая вода, которая была на улице, замерзает и превращается в твердый снег или лед. Весной можно наблюдать обратный процесс. Температура окружающей среды повышается, поэтому лед и снег тают, образуя множество луж и грязи, что можно считать единственным недостатком весеннего потепления.

Таким образом, можно сделать вывод, что при какой температуре начинает таять лед, при той же температуре начинается процесс замерзания воды.

Количество тепла

В такой науке, как физика, часто используется понятие количества теплоты. Эта величина показывает количество энергии, необходимое для нагревания, плавления, кристаллизации, кипения, испарения или конденсации различных веществ. При этом каждый из этих процессов имеет свои особенности. Поговорим о том, сколько тепла требуется для нагревания льда в обычных условиях.

Чтобы нагреть лед, его нужно сначала растопить. Это требует количества тепла, необходимого для плавления твердого тела. Теплота равна произведению массы льда на удельную теплоту его плавления (330-345 тыс. Дж/кг) и выражается в джоулях. Предположим, мы получили 2 кг твердого льда. Следовательно, чтобы его расплавить, нам потребуется: 2 кг * 340 кДж/кг = 680 кДж.

После этого нам нужно нагреть полученную воду. Количество теплоты для этого процесса рассчитать будет немного сложнее. Для этого необходимо знать начальную и конечную температуры нагретой воды.

Итак, допустим, нам нужно нагреть воду в результате таяния льда на 50°С. То есть разница между начальной и конечной температурой = 50°С (начальная температура воды — 0°С). Затем умножьте разницу температур на массу воды и ее удельную теплоемкость, которая равна 4200 Дж*кг/°С. То есть количество теплоты, необходимое для нагрева воды = 2 кг * 50°С * 4200 Дж* кг/°С = 420 кДж.

Тогда получаем, что для плавления льда и последующего нагревания полученной воды нам потребуется: 680 000 Дж + 420 000 Дж = 1 100 000 Дж, или 1,1 МДж.

Зная температуру, при которой тает лед, можно решить множество сложных задач по физике или химии.

Как образуется

Снег падает с неба в виде замерзшего дождя чаще всего в зимнее время года.

Снегообразование происходит при температуре не выше 0 ºС. Маленькие капельки воды, образующие дождевое облако, замерзают. Это основная причина образования данного вида осадков. Молекулы воды принимают шестиугольную форму, а кристалл льда по мере своего роста становится шестиугольником. При 15 градусах Цельсия кристалл льда превращается в тонкую пластинку. При 8 градусах образуются пустотелые колонны. При 2,5 градусах получается то, что все считают классической снежинкой.

Снег также образуется в результате испарения. Это явление можно наблюдать на примере сушки мокрой тряпки на морозе. Сначала ткань замерзает и быстро затвердевает – вода в ткани превратилась в лед. Затем лед начинает испаряться — мельчайшие кусочки льда отрываются от вещества и поднимаются в атмосферу. Процесс испарения занимает несколько дней. Когда лед полностью испаряется и отлетает в виде снежинок, вещество становится мягким.

Глубина и скорость промерзания грунта и их влияние на процессы пучения

 

Связь между высотой и скоростью, глубиной промерзания

1. Введение

Одним из наиболее существенных факторов, определяющих величину подъема дневной поверхности (степень пучения) при промерзании грунта, является глубина и скорость промерзания.

Земная поверхность — это жаргонный термин в структурной геологии, обозначающий поверхность современных форм рельефа. Можно заменить терминами: поверхность земли, уровень земли. Если рассматриваемая область является или будет планироваться (свая или выемка), поверхность следует называть «уровнем планирования»

Глубина и скорость промерзания почвы зависят от большого количества факторов: значений отрицательной температуры наружного воздуха зимой, продолжительности зимнего периода, толщины и плотности снежного покрова и динамики изменения этих показателей в течение года зима, теплопроводность грунта, наличие теплоизоляционных покрытий (как естественных, таких как слой мха или торфа, так и искусственных), интенсивность воздействия солнечной радиации на конкретный участок поверхности, от смены холодов до оттаивания и от положения уровня грунтовых вод.

2. Скорость промерзания грунта

увеличение объема почвы и величина подъема поверхности почвы зависят от скорости промерзания, а скорость, в свою очередь, зависит от значений отрицательной температуры наружного воздуха и тепловых свойств почвы.

Опытным путем установлено, что чем меньше скорость промерзания, тем больше пучение, и, наоборот, при больших скоростях промерзания грунт меньше увеличивается в объеме.

На величину вздутия также влияет коэффициент фильтрации глинистого грунта, определяющий приток капиллярной влаги к фронту промерзания. В образцах, промерзающих с большой скоростью промерзания, образование ледяных включений в виде промежуточных слоев и линз визуально не наблюдается, поэтому при оттаивании грунт несколько ухудшает свои физические свойства.

При быстром промерзании в почве влага, поступающая по капиллярам, ​​не успевает накапливаться, поэтому ВИЧ проявляется меньше

При слабом промерзании грунта ледяная текстура образуется за счет постоянного притока влаги по капиллярам из нижележащих слоев талого грунта, сопровождающегося повышенным накоплением в нем ледяных включений. Такие почвы резко ухудшают свои физические свойства при оттаивании. Иногда грунт, имевший до замерзания твердую или пластичную консистенцию, после замерзания и оттаивания переходит в жидкое состояние.

Наибольшее количество льда в грунтах природного состава скапливается при промерзании грунта на глубину 1-1,2 м, так как на эти глубины больше влияют колебания отрицательной температуры наружного воздуха, например, при смене холодов оттепелями, что позволяет накапливать больше влаги в структуре почвы в виде льда