Образование снега

Снежный покров - это огромный запас влаги, столь необходимый земле, в то же время это своеобразное гигантское одеяло, защищающее поверхность земли от холодных ветров. В. И. Вернадский подчеркивал, что снежный покров - «не  просто теплая покрышка озимых, это живительная покрышка», весной он дает талые воды, насыщенные кислородом. Известно, что количество азотистых соединений летом в почве пропорционально высоте сошедшего снежного покрова. Недаром снежная мелиорация рассматривается сегодня как одно из важнейших условий получения высоких и устойчивых урожаев. Кроме того, снег является хорошим строительным материалом для различных построек на севере — от иглу (жилищ эскимосов) до больших складских помещений. Он служит основой зимних дорог и даже аэродромов. Запасы снега существенно влияют на уровень воды в реках, определяют изменения климата на больших территориях
Снег состоит из снежинок. Если положить снежинку под микроскоп, то можно убедиться, что она построена из маленьких льдинок. Так что обычный снег — это, строго говоря, уже лед. Его можно было бы назвать «размельченным» льдом. Со временем при соответствующих условиях исчезнут пустоты между льдинками снежинок — и снег превратится в обычный лед.
Поистине снег (он же лед) — один из удивительнейших феноменов природы. Его изменчивость почти таинственна.
Снежинки развиваются из мелких ледяных кристалликов, имеющих форму шестигранников. Во время очень сильных морозов (при температуре ниже -30°С) ледяные кристаллики выпадают в виде «алмазной пыли» — в этом случае на поверхности земли образуется слой очень пушистого снега, состоящего из тоненьких ледяных иголочек. Обычно же в процессе своего движения внутри ледяного облака ледяные кристаллики растут за счет непосредственного перехода водяного пара в твердую фазу. Как именно происходит этот рост, зависит от внешних условий, в частности от температуры и влажности воздуха. Характер зависимости ученые в общих чертах выявили, однако объяснить его пока не смогли.
В одних условиях ледяные шестигранники усиленно растут вдоль своей оси, и тогда образуются снежинки вытянутой формы — снежинки-столбики, снежинки-иглы. В других условиях шестигранники растут преимущественно в направлениях, перпендикулярных к их оси, и тогда образуются снежинки в виде шестиугольных пластинок или шестиугольных звездочек.   К падающей снежинке может примерзнуть капелька воды — в результате образуются снежинки неправильной формы. Мы видим, таким образом, что распространенное мнение, будто снежинки обязательно имеют вид шестиугольных звездочек, является ошибочным. Формы снежинок оказываются весьма разнообразными. Существуют коллекции микрофотографий, насчитывающие более пяти тысяч снимков снежинок, отличающихся по форме друг от друга. При определенных условиях (требуется, в частности, чтобы не было ветра) падающие снежинки сцепляются друг с другом, образуя огромные снежные хлопья. Хлопья могут быть диаметром до 10 см и даже больше.
Движение снежинки от облака до поверхности земли лишь условно можно назвать падением. Потоки воздуха подхватывают ее, кружат, сносят в сторону, поднимают вверх.
Порхающую в воздухе снежинку подстерегают две опасности. Во-первых, она может растаять, оказавшись в более теплых воздушных слоях. Во-вторых, во время полета происходит постепенно испарение снежинки, усиливающееся в ветреную погоду и при уменьшении относительной влажности воздуха. Заметим, что чем мельче снежинка, тем быстрее она испаряется.
Таким образом, выпадение снежинок из облака не обязательно заканчивается снегопадом. Снегопад может обернуться дождиком, а может случиться так, что не будет ни дождика, ни снега — все снежинки испарятся, не достигнув поверхности земли. В ветреную погоду часто выпадают мелкие снежинки почти круглой формы — снежная крупа.
Сразу после выпадения в тихую погоду снег имеет  плотность  30...60 кг/м3 (0,03...0,06 г/см3). Плотность свежего снега, выпавшего во время метели, в несколько раз выше: 100...200 кг/м3. У слежавшегося снега плотность возрастает до 300 кг/м3, а у снега, подвергавшегося длительное время действию ветра, она достигает 400...500 кг/м3. При оттепелях снег оседает и еще более уплотняется. Совместное действие оттепелей и ветров, а также давление постепенно нарастающих слоев снега на нижние слои может привести к образованию так называемого снежника (фирна), имеющего плотность от 500 до 800 кг/м3.
В зависимости от температуры, влажности воздуха, силы ветра существенно изменяются, наряду с плотностью, также и другие свойства снега.
По мере уплотнения снега уменьшается его способность отражать свет (снег утрачивает свою первоначальную белизну), ухудшаются его теплоизоляционные свойства (снег начинает лучше проводить теплоту).
Снежинки на земле. Падающие в тихую погоду снежинки представляют собой звездочки, иглы, столбики - ледяные образования с острыми концами и выступами. Когда множество таких снежинок накапливается на холодной земной поверхности, возникает довольно ажурная, или, лучше сказать, довольно рыхлая «постройка», пронизанная воздушными промежутками. Рыхлость этой постройки как раз и объясняет, почему так низка плотность свежевыпавшего снега и почему он так плохо проводит тепло,— в таком снеге очень много воздуха.
Если же погода вовсе не тихая, а ветреная, то, как мы уже знаем, в этом случае приземляющиеся снежинки больше походят на шарообразные крупинки. Упав на землю, крупинки образуют достаточно плотную упаковку. Теперь внутри только что выпавшего снега значительно меньше воздуха (по сравнению со снегом, выпавшим в тихую погоду). Отсюда его более высокая плотность и более хорошая теплопроводность.
Мириады снежинок, упавших на землю, совсем не похожи на слой песчинок или, скажем, опилок. В отличие от песчинок или опилок, снежинки, оказавшись вместе, начинают довольно активно взаимодействовать друг с другом. Именно поэтому свойства снега изменяются с течением времени.
Как только снежный покров стал расти, в нем начинаются довольно сложные процессы. Так, внутри этого покрова происходит испарение льда, причем в первую очередь испаряются острые концы снежинок, острые выступы, более мелкие снежинки (еще раз подчеркнем, что испарение идет более интенсивно с более выпуклых поверхностей). Пар в воздушных промежутках между снежинками довольно быстро становится насыщенным, в результате активизируется обратный процесс — переход пара  в твердое (или жидкое) состояние. Существенно, что этот процесс активнее идет на менее выпуклых, а еще лучше на вогнутых поверхностях. В целом же получается такая картина: исчезают острые концы у снежинок, зато нарастает лед в центре снежинок; исчезают мелкие снежинки, зато еще более укрупняются большие снежинки. При этом между снежинками возникают многочисленные ледяные мостики.
Общий характер изменения таков. Частицы снега постепенно укрупняются и все более утрачивают свою индивидуальность. Воздушные промежутки в снежной постройке уменьшаются. В итоге снег делается плотнее и прочнее, как говорят, снег твердеет. Рыхлый свежий снег постепенно превращается в слежавшийся, затем в уплотненный снег и, наконец, может стать фирном — очень плотным крупнозернистым снегом, состоящим из спрессованных ледяных зерен;
Рассмотренные процессы будут неизбежно происходить в снежном покрове — лишь бы он пролежал достаточно долго. Эти процессы ускоряются кратковременными оттепелями, на них, разумеется, влияют ветры.
Тот или иной снежный покров формируется не в один день. Уже отсюда следует, что он должен иметь слоистую структуру: сверху слои более свежего снега, внизу слои слежавшегося снега. При этом существенно, что снежные слои нельзя рассматривать изолированно друг от друга — между ними происходит обмен водяными парами, талые воды из верхних слоев стекают в нижние, верхние слои давят на нижние. В целом картина физических процессов оказывается очень сложной.
Обычно температура снежного покрова уменьшается в направлении снизу вверх: вблизи грунта она выше, чем у поверхности снега. Как известно, давление паров воды, насыщающих воздух, тем больше, чем выше температура, в данном случае давление водяных паров внутри снежного покрова будет расти с глубиной. Поэтому возникает движение пара снизу вверх. Из нижних слоев снежного покрова водяной пар будет непрерывно удаляться, там образуется рыхлый слой глубинного инея. Кристаллизация поднявшихся вверх водяных паров приводит к уплотнению верхних слоев; возникающий у поверхности слой уплотненного снега называют снежной доской. Под действием солнечных лучей происходит кратковременное таяние самого верхнего тонкого слоя снега, сменяющееся замерзанием образовавшейся воды, и в результате на поверхности снежного покрова нарастает ледяная корочка, называемая настом.
Мы видим, таким образом, что плотность снежного покрова повышается в направлении снизу вверх — от рыхлого глубинного инея к уплотненной снежной доске, прикрытой сверху коркой наста. При этом важно, чтобы общая толщина снежного покрова была не слишком большой; в противном случае станет существенным давление верхних слоев на нижние, способствующие уплотнению нижних  слоев.  

(8.3 KiB, 42 downloads)

© Размещение материала на других электронных ресурсах только в сопровождении активной ссылки

Вы можете заказать оригинальную авторскую работу на эту и любую другую тему.

Контрольные работы в Магнитогорске, контрольную работу купить, курсовые работы по праву, купить курсовую работу по праву, курсовые работы в РАНХиГС, курсовые работы по праву в РАНХиГС, дипломные работы по праву в Магнитогорске, дипломы по праву в МИЭП, дипломы и курсовые работы в ВГУ, контрольные работы в СГА, магистерские диссертации по праву в Челгу.

Здесь вы можете написать комментарий

* Обязательные для заполнения поля
Все отзывы проходят модерацию.
Навигация
Связаться с нами
Наши контакты

vadimmax1976@mail.ru

8-908-07-32-118

О сайте

Magref.ru - один из немногих образовательных сайтов рунета, поставивший перед собой цель не только продавать, но делиться информацией. Мы готовы к активному сотрудничеству!