Как образуется снег

Снег — это твёрдые атмосферные осадки, состоящие из ледяных кристаллов и их соединений. Он не появляется просто потому, что капля дождя замёрзла по дороге к земле. Настоящие снежные кристаллы начинают расти ещё внутри холодного облака. Чтобы понять, откуда берутся снежинки, нужно проследить путь воды от невидимого водяного пара до ледяного кристалла.

Что должно произойти, чтобы пошёл снег

Для снегопада нужны влага, облако и достаточно низкая температура в той части атмосферы, где растут кристаллы льда. В воздухе всегда присутствует некоторое количество водяного пара. Когда влажный воздух поднимается и охлаждается, может возникнуть облако. В холодной части такого облака находятся ледяные кристаллы, а также очень мелкие переохлаждённые капельки воды.

Переохлаждённой называют жидкую воду, температура которой ниже 0 °C, но которая ещё не превратилась в лёд. В облаках такие капельки встречаются довольно часто. При контакте с ледяными частицами они могут замерзать и помогать кристаллам расти.

Рождение первого ледяного кристалла

Снежинка начинается с очень маленького кристалла льда. Водяному пару легче перейти в твёрдое состояние около микроскопической частицы, которая служит основой для образования льда. После появления кристалла к нему присоединяются новые молекулы воды из окружающего воздуха. Кристалл увеличивается.

Лёд имеет упорядоченное строение. Именно поэтому снежные кристаллы часто обладают шестилучевой симметрией. Это не означает, что каждая снежинка выглядит как идеальная шестиконечная звезда. Формы бывают пластинчатыми, столбчатыми, игольчатыми, разветвлёнными и смешанными, но шестиугольная основа связана со строением кристалла льда.

Почему снежинки получаются разными

Во время роста снежинка перемещается через участки облака с разной температурой и влажностью. Эти условия влияют на то, какие части кристалла растут быстрее. Поэтому одна снежинка может получить длинные ветвящиеся лучи, а другая останется небольшой пластинкой или столбиком.

Путь каждой частицы через облако немного отличается. Из-за этого сложные снежинки редко повторяют друг друга полностью. Но фраза «двух одинаковых снежинок не бывает» — удобное упрощение: для очень простых маленьких кристаллов полное сходство возможно, а вот среди крупных сложных снежинок найти две совершенно одинаковые крайне трудно.

Как кристаллы превращаются в привычные хлопья снега

Отдельный снежный кристалл может столкнуться с другим и прикрепиться к нему. Несколько кристаллов образуют более крупный снежный хлопок. Особенно хорошо они слипаются, когда температура воздуха близка к 0 °C и поверхности кристаллов становятся немного более липкими.

В очень холодную погоду снег часто бывает сухим и рассыпчатым: кристаллы хуже соединяются друг с другом. Поэтому из такого снега трудно слепить снежок. При температуре ближе к нулю снег обычно содержит больше жидкой воды и легче склеивается.

Почему снег иногда выпадает при температуре немного выше 0 °C

Температуру воздуха обычно измеряют примерно на высоте человеческого роста в специальных условиях, но снежинка падает через целый слой атмосферы. Если у земли температура немного выше нуля, а более толстый слой воздуха над ним остаётся холодным, снежинка может не успеть полностью растаять. Поэтому мокрый снег иногда наблюдается при небольшой положительной температуре у поверхности.

Важны не только показания одного термометра, но и температура на разных высотах, влажность воздуха и скорость падения частиц.

Снег, крупа и град — не одно и то же

Зимой и в переходные сезоны с неба могут падать разные виды твёрдых осадков. Их легко перепутать.

• Снег состоит из отдельных ледяных кристаллов или их соединений.
• Снежная крупа образуется, когда переохлаждённые капельки намерзают на снежный кристалл. Частицы обычно белые, матовые и сравнительно легко крошатся.
• Ледяные зёрна могут возникать, когда растаявший снег или дождевые капли снова замерзают в холодном слое воздуха.
• Град связан прежде всего с сильными грозовыми облаками и мощными восходящими потоками, которые удерживают ледяные частицы и позволяют им наращивать слои льда.

Поэтому нельзя считать любой кусочек льда, падающий с неба, обычной снежинкой.

Что происходит со снегом после падения

Если температура поверхности достаточно низкая, снег накапливается и образует снежный покров. Внутри него кристаллы постепенно изменяются: под давлением верхних слоёв и при колебаниях температуры они ломаются, округляются, срастаются и становятся плотнее.

Когда становится теплее, снег тает. Талая вода частично впитывается в почву, частично стекает в ручьи и реки. В горах сезонный снег играет большую роль в питании рек: вода, накопленная зимой, постепенно освобождается весной и летом.

Почему снег кажется белым

Чистый лёд почти прозрачен, однако снег состоит из множества крошечных кристаллов и воздушных промежутков. Свет много раз отражается и рассеивается на границах льда и воздуха. Разные цвета видимого света рассеиваются вместе, поэтому для глаза свежий снег выглядит белым.

На закате или в тени снег может казаться голубоватым, розовым или оранжевым — это связано с освещением и тем, какой свет достигает поверхности и отражается от неё.

Для чего снег нужен природе

Снежный покров — не только красивое зимнее явление. Он влияет на почву, растения, животных и запасы воды. Между снежинками много воздуха, поэтому рыхлый снег плохо проводит тепло и может уменьшать резкое охлаждение почвы. Под снегом температура нередко изменяется медленнее, чем на открытой поверхности.

Весной снег превращается в воду. Для многих районов это важная часть годового водного запаса. Но быстрое таяние большого количества снега, особенно вместе с дождём, способно усилить паводки. Поэтому специалисты наблюдают за толщиной и водностью снежного покрова.

Почему снег скрипит под ногами

В мороз снежные кристаллы становятся твёрдыми и хрупкими. Под весом человека они ломаются и трутся друг о друга. Огромное количество маленьких звуков складывается в знакомый скрип. При более тёплой погоде кристаллы становятся менее хрупкими, между ними появляется больше жидкой воды, и скрип обычно слабее.

Можно ли рассмотреть снежинку

Лучше всего это делать во время спокойного снегопада, когда температура ниже нуля. Тёмная холодная поверхность помогает увидеть форму кристаллов. Если вынести тёплый предмет из помещения, снежинка быстро растает, поэтому поверхность стоит заранее охладить на улице.

Рассматривая снег через лупу, можно заметить, что не все частицы похожи на «звёздочки». Попадаются пластинки, столбики, обломки кристаллов и слипшиеся хлопья. Такое наблюдение показывает, насколько разнообразным бывает снег.

От чего зависит форма снежного кристалла

Температура и влажность внутри облака меняются с высотой и временем. Поэтому растущий кристалл может сначала быть маленькой пластинкой, затем попасть в условия, где быстрее вытягиваются его углы, и получить ветвящиеся лучи. В другом облаке при иной температуре чаще растут столбики или игольчатые формы.

Шесть основных направлений роста сохраняются благодаря кристаллическому строению льда, но детали зависят от окружающей среды. Поэтому снежинка одновременно подчиняется строгим законам физики и получает почти неповторимый рисунок.

Почему снежинки падают медленнее дождевых капель

Снежный кристалл обычно имеет сложную форму и сравнительно небольшую массу. Его большая поверхность взаимодействует с воздухом, поэтому сопротивление воздуха заметно тормозит падение. Плоские и разветвлённые кристаллы могут покачиваться и кружиться.

Дождевые капли плотнее и компактнее, поэтому обычно падают быстрее. Именно поэтому снегопад часто выглядит спокойнее: хлопья медленно перемещаются и легко отклоняются даже слабым ветром.

Почему бывает сухой и мокрый снег

При сильном морозе кристаллы остаются холодными и сухими. Они хуже слипаются, снег легко рассыпается. Когда температура приближается к 0 °C, на поверхности кристаллов может появляться тонкая плёнка жидкой воды. Хлопья становятся крупнее и липче, из такого снега легче лепить.

Мокрый снег тяжелее ложится на ветви и провода. Если его выпадает много, он способен сгибать деревья и создавать дополнительную нагрузку на конструкции. Поэтому для прогноза важна не только высота снежного покрова, но и количество воды, содержащейся в снеге.

Как изучают снежный покров

На метеостанциях и специальных маршрутах измеряют высоту снега, его плотность и запас воды. Высота сама по себе не показывает, сколько воды получится после таяния: десять сантиметров очень пушистого свежего снега и десять сантиметров плотного мокрого снега содержат разное количество воды.

Для рек и водохранилищ это особенно важно. Если зимой в бассейне реки накопилось много воды в виде снега, весной при быстром потеплении сток может резко увеличиться. Поэтому наблюдения за снегом помогают готовиться к паводкам и планировать использование водных ресурсов.

Почему снег сохраняется в тени дольше

На солнечном участке снег получает больше энергии и быстрее нагревается и тает. В тени прямого солнечного света меньше, поэтому снег может лежать дольше. Влияют также ветер, цвет поверхности под снегом, температура воздуха и то, насколько плотным стал снежный покров.

Краткий план доклада

1. Что такое снег.
2. Как в холодном облаке появляется кристалл льда.
3. Почему снежинки имеют разные формы.
4. Как кристаллы соединяются в снежные хлопья.
5. Когда снег долетает до земли, а когда тает.
6. Чем снег отличается от крупы и града.
7. Значение снега для природы и запасов воды.

Вывод

Снег образуется в холодной части облака, где водяной пар превращается в ледяные кристаллы и помогает им расти. Кристаллы меняют форму в зависимости от температуры и влажности, сталкиваются и могут соединяться в хлопья. Если по пути к земле они не проходят через слишком тёплый слой воздуха, выпадает снег. Снежный покров влияет на температуру почвы, жизнь растений и животных и на количество воды, которое поступит в реки после таяния.