Реферат на тему снег и лед

Обновлено: 04.07.2024

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Под голубыми небесами,
Великолепными коврами,

Блестя на солнце, снег лежит;
Прозрачный лес один чернеет,
И ель сквозь иней зеленеет,
И речка подо льдом блестит.
А. С. Пушкин.

Много чудес приготовила волшебница – природа. Каждое время года по-своему интересно и красиво. У каждого свои тайны, чудеса и сказки. Но самые волшебные сказки бывают только зимой.

Снег и сказка. У них есть одна удивительная общая черта. И сказка, и снег говорят нам о чудесных превращениях. С приходом зимы понижается температура, выпадает снег — и унылое черное поле превращается, как по волшебству, в великолепный белый ковер, сверкающий на солнце. Преображаются лесные чащи, в белые одежды наряжаются ели, крыши домов. Вода в водоёмах замёрзает. Лёд сковывает реки, озёра, пруды.

Трудно себе представить леса и равнины, величавые горы, да и всю нашу жизнь без снега, без его очарования. Он, пушистый, искрящийся, дарит нам радость, учит прекрасному с самого детства. Да и сам снег! Что может быть более непостоянным, более изменчивым и таинственным? Вот он есть — и вдруг, подобно сказочной Снегурочке, он исчезает, тает. Сейчас он белый и пышный, а завтра осел, стал серым, мокрым. Или иначе — вчера он был пушистым и мягким, а теперь стал твердым, плотным. Полежит еще некоторое время — и превратится в лед. Он родился над землей в виде почти невесомых снежинок, но вот прошло какое-то время — и он поплыл по реке льдинами, пополз с высоких гор ледниками, закачался на волнах океанов айсбергами.

Сказочное чудо произошло и в селе, в котором я живу. Два дня стояла теплая погода, затем в течение двух дней был небольшой мороз. Все эти дни утром и вечером на село опускался густой туман. А на пятый день ударил сильный мороз. Вот тогда я увидела настоящее чудо: все деревья, дома, электрические провода, даже белье, сохнущее на улице, покрылись маленькими искрящимися снежными льдинками. Лужи, дороги и дорожки покрылись ледяной коркой. А когда взошло солнце, все вокруг сияло и переливалось разноцветными красками, словно гора алмазов. Поистине снег — один из удивительнейших феноменов природы. Его изменчивость почти таинственна.
Удивительная изменчивость снега мешает подчас осознать и понять, что же такое снег, а что лёд? Поэтому меня особенно заинтересовал вопрос, какими же свойствами они обладают?

Объект моего исследования: снег и лед.

Предмет данного изучения: физические свойства снега и льда.

Цель: выявить и изучить физические свойства снега и льда путём практических опытов.

В соответствии с проблемой, предметом и целью исследования были поставлены следующие задачи:

выяснить, что такое снег и лед и как они образуется;

провести эксперимент: с помощью опытов изучить физические свойства снега и льда;

проанализировать полученные результаты и сделать выводы по исследованию.

Гипотеза: можно предположить, что снег и лёд - это замёрзшая вода и их родство определено общими физическими свойствами.

Новизна работы в том, что мной открыто много интересного и нового о снеге и льде не только для себя, но и для одноклассников.

Практическое значение: Опыты и исследования, которые я провела, могут использоваться на уроках окружающего мира, во внеклассных мероприятиях, на занятиях кружка. Они интересны и познавательны.

3. анализ полученных результатов путём сравнения, обобщение.

Время выполнения: январь 2018 года.

Место выполнения: с. Чигорак, Борисоглебский городской округ, Воронежская область.

Исследование проходило в несколько этапов:

1 этап (24 – 26 января) - изучение литературы по проблеме.

2 этап (27 – 29 января) - проведение практических опытов.

3 этап (30 – 31 января) - анализ и обобщени6е опытно-экспериментальной работы, оформление исследовательской работы.

II . Методика работы

1. Научные теоретические подходы к проблеме

1.1. Что такое снег и лед?

Я познакомилась с понятиями снег и лед.

В толковом словаре С. И. Ожегова я прочитала, что снег – это атмосферные осадки – белые пушинки, хлопья, представляющие собой кристаллики льда, а также сплошная масса этих осадков, покрывающая землю зимой. [2]

В толковом словаре В. И. Даля снег – это мёрзлые пары, падающие в виде хлопьев, клочьев с облаков; самый рыхлый лёд, заменяющий зимой дождь. [1]

В книге и в интернете я прочитала о том, как образуется снег. Из морей и океанов постоянно испаряется вода. Водяной пар поднимается высоко над землей, где всегда – летом и зимой – очень холодно. Там на высоте пар замерзает. Капельки воды на холоде превращаются в длинные ледяные иголочки, в крохотные ледяные кристаллики. Потом кристаллики соединяются в красивые шестиугольные звёздочки – снежинки. Миллионы снежинок образуют снеговую тучу. Ветер уносит тучу далеко от того места, где в воздухе родились снежные звездочки. Снежные звёздочки медленно опускаются на землю – начинается снегопад. Снег покрывает поверхность земли, крыш и деревьев. [3]

В книге Я.И.Перельмана говорится, что лед-это вода в твердом состоянии. Лед бесцветен, но возможно его окрашивание в синий оттенок при большом скоплении. [4]

Пресная вода превращается в лед при температуре 0° С, а морская лишь при -1, 9°С, это происходит из-за присутствия в морской воде соли.

В природе лед очень распространенное явление. Лед содержится даже в глубинах земной коры и делится на несколько разновидностей, такие как речной, морской, озерный, грунтовый. Там, где снега выпадает больше, чем успевает таять, со временем образуются ледники. Ледники – это большое скопление снега, превратившегося в лед под давлением собственной массы. В леднике содержатся много воды, а его белая поверхность отражает солнечный свет и тепло. Ледники сильно влияют на климат: если они тают, солнечный свет больше нечему отражать, на планете становится теплее, тают всё новые ледники – это замкнутый круг.

1.2. Снег и его роль в жизни человека и природы

Поскольку в снегу между отдельными снежинками имеются большие промежутки, которые заполненывоздухом. Воздух между снежинками плохо проводит холод и тепло и не дает теплу уйти от земли.

Запасы снега существенно влияют на уровень воды в реках, определяют изменения климата на больших территориях.

Снег служит основой зимних дорог и даже аэродромов.

Благодаря снегу мы каждый год любуемся сказочными зимними пейзажами, играем в снежки, строим снежные городки, крепости, катанием на лыжах, санках. В снежном уборе приходит к нам прекрасный новогодний праздник.

1.3. Лёд в жизни человека и природы

Значение льда трудно недооценить. Лёд оказывает большое влияние на условия обитания и жизнедеятельности растений и животных, на разные виды хозяйственной деятельности человека. Покрывая воду сверху, лед играет в природе роль своего рода плавучего экрана, защищающего реки и водоемы от дальнейшего замерзания и сохраняющего жизнь подводному миру. Если бы плотность воды увеличивалась при замерзании, лед оказался бы тяжелее воды и начал тонуть, что привело бы к гибели всех живых существ в реках, озерах и океанах, которые замерзли бы целиком, превратившись в глыбы льда, а Земля стала ледяной пустыней, что неизбежно привело бы к гибели всего живого.

Природный лёд используется для хранения и охлаждения пищевых продуктов, биологических и медицинских препаратов, для чего он специально производится и заготавливается.

Изо льда мастера делают настоящие произведения искусства: ледяные кареты, дворцы, замки.

Лед широко используется людьми в быту, в промышленности и некоторых видах спорта.

Таким образом, физические свойства снега и льда таят в себе множество загадок. Их разгадывание представляет собой не только интересную проблему, но и имеет прямое отношение к круговороту влаги на планете Земля.

2. Опытно-экспериментальная работа по изучению

физических свойств снега и льда

Цель экспериментальной работы: выявить сходство и различие льда и снега с помощью опытов.

Я взяла лист черной бумаги, насыпала на него снег. Видно, что снег белый.

Взяла кусочек льда и листы цветной бумаги. Поместила листы бумаги за лёд. Меняю бумагу. Меняется цвет льда.

Вывод: снег белый, а лёд бесцветный. (Приложение 1)

Взяла чёрную бумагу, поместила её за ком снега - ничего не видно. Взяла пластинку льда и поместила за оранжевый лист бумаги. Видно, как хорошо просматривается цвет.
Вывод: Снег не прозрачный, а лёд прозрачный. (Приложение 2)

Взрыхлила снег палочкой, на нем остались следы. А когда я попыталась взрыхлить лед, то ничего не получилось. Взяла кусочек льда и ударила по нему. Лед раскололся.

Вывод:Снег рыхлый, а лёд плотный, но хрупкий. (Приложение 3)

В емкость с водой бросила снег и лёд. Я заметила, что снег и лёд не тонут.

Вывод: Снег и лёд легче воды. (Приложение 4)

Вот почему лед образуется на поверхности водоемов.

Опыт № 5

Я решила узнать, что же все-таки объединяет снег и лёд.

Взяла кусочек льда и комочек снега, принесла домой, поместила их в два стакана. Через некоторое время в стаканах появилась вода. Обратила внимание, что снег растаял быстрей, чем лед.

Вывод: под воздействием тепла, снег и лед превращаются в воду. (Приложение 5)

III . Выводы

Проанализировав полученные результаты, я сделала следующие выводы по исследованию.

Снег и лед – это замерзшая вода. Снежинки образуются высоко в небе, в облаках. Лед появляется в луже, на реке, на мокрой дороге.

Снег не может пропускать через себя весь солнечный луч и отражать чистейший цвет белого солнечного луча, а лед пропускает солнечный луч и остаётся прозрачным, так как световые лучи проходят ледяную пластинку насквозь, а в слое снега испытывают многократное отражение и выходят обратно. Снег рыхлый, а лёд плотный, но хрупкий. Под воздействием тепла, снег и лед превращаются в воду, они легче воды.

Снег и лёд сохраняют тепло, значит, имеют большое значение для жизни животных и растений. Снег и лёд имеют огромное значение в жизни человека и делают разнообразней её.

В результате проведенных опытов, подтвердилась первоначальная гипотеза, согласно которой снег и лед - это замерзшая вода и их родство доказано физическими свойствами. Снег и лёд – это надёжное укрытие животных и растений от стужи, это досыта напоенная влагой земля весной, это весёлые забавы детей, спорт, отдых, это удивительные и неповторимые явления природы.

Даль В. И. Толковый словарь русского языка. Современная версия. – М.: Из-во Эксмо, 2005.-576с.

Ожегов С.И. Словарь русского языка: Ок. 57000 слов/ Под ред. Чл.-корр. АН СССР Н.Ю. Шведовой. – 19-е изд., спр. – М.: Рус.яз., 1987.-750с.

Краски природы: Кн. для учащихся нач. классов. – М,: Просвящение, 1989. – 160 с./ Авт.-сост. В.А.Корабельников

этой картиной, я вышел в поле, и чудное зрелище представилось глазам моим: все безграничное пространство вокруг меня представляло снежный поток, будто небеса разверзлись, рассыпались снежным пухом и наполнили весь воздух движением и поразительной тишиной. ”

В тот день снег падал хлопьями. Снежинки чередовались одна другой красивее. Снег густо припорошил дороги. Идёшь и с удовольствием вслушиваешься в лёгкое поскрипывание под ногами. Благодаря морозной и безветренной погоде снег лежал пушистым ковром везде: на домах, на земле и даже вся моя одежда была в лёгких хлопьях снега. Я вытянула руку и посмотрела на рукавичку, на ней лежали свежие снежинки. Это была такая необыкновенная красота, такая волшебная тайна, которую мне захотелось разгадать. Я стояла и всматривалась в них, изумляясь такому разнообразию форм. И мне очень захотелось узнать побольше об этом удивительном чуде природы – снеге, и связанных с ним явлениях.

Цель моего реферата раскрыть особенности снега, какие методы исследования проводились по его изучению, строение снежинки, интересные факты, и узнать всё об этой удивительной красоте.

Задачи, которые я перед собой ставила:

1. Сбор материала по теме реферата и его обработка;

2. Выстраивание содержания основной части;

3. Выводы о проделанной работе;

4. Оформление обобщённого материала;

5. Подготовка презентации;

6. Презентация реферата на нучно-практической конференции.

Моя работа состоит из 9 глав. Мною были изучены и обработаны следующие материалы: литературные источники, среди которых учебная, научная, справочная литература, периодические издания и Интернет сайты. Оформлены приложения, в которых содержатся: классификация снежинок, построение снежинки Коха, музей снега и льда, фигуры изо льда.

1. Как рождается снег

Причудливые формы снежинок издавна привлекали внимание человека. Оказалось, что их форма, размер и характер зависят от вида и высоты облаков, в которых они образовались, от температуры тех слоев атмосферы, которые снежинкам пришлось пересечь при падении на землю. По виду (приложение 1) снежинок метеорологи судят о погоде в верхних слоях атмосферы в дни, когда снегопад не позволяет вести наблюдения.

Снежинка рождается, когда мельчайшие капли воды в облаках соединяются с такими же мелкими пылевыми частичками, а затем замерзают. После этого 0,1 миллиметровые кристаллики льда падают вниз и постепенно вырастут вследствие конденсации на них влаги из воздуха. В результате образуются всем нам известные шестиконечные снежинки.
В снежинках из-за особой структуры молекул воды возможны углы лишь в 60° и 120°. Эти кристаллы в процессе формирования неоднократно вертикально перемещаются в атмосфере, частично тают и кристаллизуются заново. Из-за этого нарушается регулярность правильных кристаллов, и образуются смешанные формы. При этом возникает такое геометрическое разнообразие, что практически невозможно встретить две идентичные снежинки. [2]

Основа для формирования снежинки, её крошечное ядро - это ледяные или инородные пылинки в тучах. Молекулы воды, хаотично перемещающиеся в виде водяного пара, проходят через облака, вместе с температурой они теряют и скорость. Все больше и больше шестиугольных молекул воды присоединяется к растущей снежинке в определенных местах, придавая ей отчетливую форму. При этом выпуклые участки снежинки растут быстрее. Так, из первоначально шестигранной пластинки вырастает шестилучевая звездочка. По мнению специалистов в этой области, главная особенность, определяющая форму кристалла, - это крепкая связь между молекулами воды, подобная соединению звеньев в цепи. Кроме того, из-за различного соотношения тепла и влаги кристаллы, которые в принципе должны быть одинаковыми, приобретают различную форму. Сталкиваясь на своем пути с переохлажденными мелкими капельками, снежинка упрощается по форме, сохраняя при этом симметрию. 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. [1]

Ученые из Франции и США установили, что снежинки образуются благодаря бактериям. Ученые под руководством Брента Кристнера из государственного университета Луизианы изучали образцы снега из Франции, Антарктики, Монтаны и Юкона. Их целью был поиск ядер или центров кристаллизации снежинок. Ядро кристаллизации - это то, с чего начинается образование снежинок. Раньше считалось, что в этой роли выступают частицы пыли, на которые намерзает пересыщенный водяной пар.

Исследователи обнаружили, что от 69 до 100 процентов ядер кристаллизации в изученных образцах были органического происхождения. Существенную часть

биологических ядер кристаллизации составляли бактерии.

Больше всего снежинок образуется с участием бактерий во Франции, следом идут Монтана и Юкон. В арктических образцах снега было обнаружено меньше всего бактериальных центров кристаллизации.
Чаще всего "затравкой" будущей снежинки служили бактерии Pseudomonas syringae. Эти палочковидные бактерии способны заражать большое количество видов растений, в том числе, многие важные сельскохозяйственные культуры.
Патогенные бактерии оказались удивительно эффективными триггерами образования снежинок. Лучше всего Pseudomonas syringae "стимулируют" рост кристаллических ледяных структур при температурах от минус семи градусов по Цельсию до нуля.
Для предотвращения заражения сельскохозяйственных растений разработано множество средств, истребляющих Pseudomonas syringae. Новые результаты поднимают вопрос о том, не приведет ли уничтожение вредных бактерий к изменениям климата. [14]

2. Из мира науки

Снежинки не раз становились предметом серьезных научных исследований. Как известно, найти пару совершенно одинаковых снежинок практически невозможно, хотя они могут быть очень похожими между собой. Это одна из тех давних столетних тайн, раскрыть которую поможет процесс компьютерного моделирования. А вот прославленный астроном и математик, один из тех, кто сформулировал законы движения планет, Иоганн Кеплер, живший четыре столетия назад, посвятил снежинке свой знаменитый шутливый трактат "Новогодний подарок, или о шестиугольном снеге". Относясь к работе с достаточной долей юмора, он в то же время скрупулезно, как истинный ученый исследовал многие интересные особенности снежинок. В том числе и вопрос, почему, собственно, снежинки "шестиугольны, пушисты, как перышки с шестью лучами". А спустя три столетия были изданы альбомы, в которых представлены коллекции увеличенных фотографий тысяч снежинок, причем ни одна из них не повторяет другую, тем самым заложив основы кристаллографии.

В 1635 году французский философ и математик Рене Декарт занялся описанием видов снежинок, разглядывая их невооруженным глазом. Он писал, что снежинки похожи на розочки, лилии и колесики с шестью зубцами. Его особенно поразила найденная им в середине снежинки "крошечная белая точка, точно это был след ножки циркуля, которым пользовались, чтобы очертить ее окружность". Декарт также впервые нашел и описал достаточно редкую двенадцатиконечную снежинку. До сих пор двенадцатиконечная снежинка считается большой редкостью, так до конца и неясно, где и при каких условиях она образуется. Считается, что снежинок с 4, 5 и 8 гранями не бывает, а вот с тремя увидеть можно.

В 1665 году Роберт Гук рассматривал снежинки уже под микроскопом, оставив нам свои зарисовки. Первые фотографии снежного кристалла под микроскопом были сделаны в 1885 году американским фермером Уилсоном Бентли. Сфотографировав за свою жизнь свыше пяти тысяч снежных кристаллов, он пришел к выводу, что среди них нет ни одного одинакового. В 1931 году вышла его знаменитая книга "Снежные кристаллы".

Американские исследователи - профессор математики Янко Гравнер из Калифорнийского университета в Девисе и Дэвид Гриффит из Университета Висконсина-Мэдисона - с помощью компьютера научились достоверно моделировать образование реальных трехмерных снежинок - то есть они решили, наконец, задачу, которая до сих пор не поддавалась всем усилиям ученых. Такие моделированные снежинки получили наименование "снежных фальшивок", псевдоснежинок – snowfakes (очевидная игра слов, ведь снежинки по-английски именуются 'snowflakes'). Модель, построенная Гравнером и Гриффитом, учитывает множество коэффициентов и параметров - атмосферное давление, температуру, концентрацию паров и прочее. Варьируя эти коэффициенты (то есть меняя начальные условия образования снежинок), исследователи сумели воспроизвести достаточно обширный ряд естественных форм снежинок. Вместо того, чтобы моделировать поведение каждой молекулы воды, программа просто делит пространство на клетки поперечником в один микрометр. Моделирование одной снежинки занимает на обычном настольном компьютере приблизительно сутки.

Как и в реальном мире, компьютерные снежинки с наибольшей вероятностью отращивали иглы. А классическая шестиконечная "древовидная" или перистая снежинка рождалась относительно редко (также, как в природных условиях). Вообще, в рисунках снежинок встречаются пластинки, пирамиды, столбики, иглы, стрелы, простые и сложные звездочки. Гравнер и Гриффин сумели также получить некоторые необычные новые формы снежинок, вроде "butterflake" - то есть похожие на трех склеенных между собой бабочек. В природе подобные формы не появляются из-за своей исключительной хрупкости и неустойчивости. Некоторой неожиданностью стал тот факт, что компьютерные снежинки сумели обрести и ярко выраженное третье измерение - появились структуры, растущие между двумя пластинами. Эту особенность среди реальных снежинок наблюдать достаточно сложно, однако при особо дотошных исследованиях с участием электронных микроскопов она также была уже отмечена.

Гравнер и Гриффин - это, конечно, не единственные ученые, интересующиеся в наше время снежинками. Очередной шаг в изучении свойств наиболее известных природных кристаллов - снежинок - сделан профессором физики Кеннетом Либбрехтом из Калифорнийского технологического института. В лаборатории профессора Либбрехта снежинки выращиваются искусственно.

"Я пытаюсь выяснить динамику формирования кристаллов на молекулярном уровне, - комментирует профессор. - Это непростая задача, и ледяные кристаллы скрывают множество секретов".

Снежинка - сложная симметричная структура, состоящая из кристалликов льда, собранных вместе. Вариантов "сборки" множество - до сих пор не удалось найти среди снежинок двух одинаковых. Исследования, проведенные в лаборатории Либбрехта, подтверждают этот факт - кристаллические структуры можно вырастить искусственно или наблюдать в природе. Существует даже классификация снежинок, но, несмотря на общие законы построения, снежинки все равно будут чуть-чуть отличаться друг от друга даже в случае относительно простых структур.

Для изучения характеристик снежинок профессор Либбрехт с 2001 год начал делать фотографии образовавшихся естественным образом снежинок и проводить их сравнительную классификацию. Структура и внешний вид снежинок, как выяснилось, зависят от того, где именно их наблюдали. По мнению Либбрехта, самые красивые и сложные по структуре снежинки выпадают там, где климат суровее - к примеру, на Аляске, а вот в Нью-Йорке, где климат мягче, структуры снежных кристалликов гораздо проще.

Для того, чтобы структура снежинки была хорошо видна на фотографии (а это очень важно для изучения ее кристаллического строения), образец подсвечивают специальным образом, и сама снежинка работает как сложная линза. Либбрехт разработал специальную камеру с встроенным микроскопом для полевых исследований. Фотографировать снежинки надо очень быстро - когда снежинка спустилась с неба, ее кристаллики перестают расти и почти сразу же начинают терять четкость граней.

Фотографии позволили ученому выявить нестабильности роста кристаллов у снежинок, что раньше еще никому не удавалось. "Эти нестабильности очень важны для понимания процесса роста кристаллов, но объяснить их с научной точки зрения пока еще сложно", - комментирует ученый.

Уникальные декоративные свойства базы данных профессора Либбрехта уже оценены по достоинству. В октябре 2006 года почтовая служба США выпустила 4 памятных марки с изображением снежинок. При помощи специальных экспериментальных подходов были получены изображения мельчайших частиц льда, образующихся на гидрофобных металлических поверхностях, а теоретическое моделирование позволило рассчитать их структуру. [10]

Изображения ледяных кластеров были получены при температуре 5 градусов Кельвина (- 268 °С). Самые маленькие из них – гексамеры – состоят из шести молекул воды. Это самые элементарные снежинки. Также были визуализированы кластеры из семи, восьми и девяти молекул.
При наблюдении таких объектов возникают вполне понятные трудности – кластеры очень хрупки и легко разрушаются электронами. Поэтому необходимо использовать как можно более слабые токи.
Теоретическое рассмотрение преподнесло ряд неожиданностей. Расчеты показали, что связи между молекулами воды в кластерах могут быть неравноценны – некоторые короче, а некоторые длиннее. Это проясняет тот факт, что молекулы воды образуют водородные связи между собой и при этом могут связываться с поверхностью, которая инициирует зародышеобразование. [18]

Результаты работы позволяют объяснить механизмы образования льда на поверхностях различных материалов, таких как переходные металлы и соли. Также существует возможность обобщения и разработки теории формирования кластеров на любых твердых поверхностях, например, на частицах аэрозолей или пыли, находящихся в атмосфере.

Несмотря на докучливость ученых, снежинка до сих пор не открыла до конца всех своих тайн. Ее история необычайно удивительна и может поведать нам много интересного. К примеру, не многие знают, что древние считали снег благородным минералом. Собственно, и происхождение слова "кристалл" (звучит оно почти одинаково на всех европейских языках) связанно с самой обыкновенной снежинкой. Много веков назад среди вечных снегов в Альпах, на территории современной Швейцарии, нашли очень красивые, совершенно бесцветные кристаллы, очень напоминающие чистый лед. Древние натуралисты так их и назвали - "krystallos ", по-гречески – лед. Слово происходит от греческого "криос", что значит холод или мороз. Дело в том, что за лед принимали тогда горный хрусталь, затвердевший от холода до такой степени, что он уже не плавится. Полагали, что лед, находясь, длительное время в горах, на сильном морозе, окаменевает и теряет способность таять. Один из самых авторитетных античных философов Аристотель писал, что "кристаллос" рождается из воды, когда она полностью утрачивает теплоту". Аналогичный вывод сделали в древности в Китае и Японии - лед и горный хрусталь обозначали там одним и тем же словом. [15]

Атмосфера и погода

Что такое снег?

Мелкие и хрупкие кристаллы заледеневшей воды – это снег. Одна снежинка весит не более 3 мг, однако несмотря на столь небольшие размеры осадки создают огромные сугробы, покрывают собой обширные территории. Толстое и тяжелое снежное покрытие может изменить скорость вращения планеты.

Снег – одна из разновидностей атмосферных осадков. Мелкие кристаллики формируются внутри облаков, опадая на поверхность зимой и в холода. Огромные снежные массы состоят из миллиардов мелких снежинок.

Как образуется снег?

Снег можно назвать замерзшим дождем, выпадающим на землю зимой, холодной осенью и, периодически, весной. Снег может образоваться при температуре менее 0 градуса. Мелкие капли влаги в дождевых облаках застывают, поэтому и образуется данный вид осадков.

Образование снежинки

Мельчайшие частички воды принимают форму шестиугольника, кристаллик льда постепенно превращается в шестигранник. При температуре 15 градусов кристаллики становятся тонкими пластинками, а при 8 превращаются в колонны, полые внутри. При температуре 2,5 градуса они принимают привычную людям форму в виде снежинок.

Снег может формироваться из-за испарения влаги. Подобное явление отчетливо наблюдается во время сушки белья на морозе. Ткань постепенно становится твердой, леденея из-за наличия в ней влаги. После этого начинается процесс испарения, лед начинает отрываться от материи, испаряясь вверх в атмосферу. Испарение льда может длиться несколько дней, после чего ткань становится сухой и вновь мягкой.

Структура снежинки

Снежинки состоят из мельчайших частичек воды. Структура на молекулярном уровне устроена таким образом, что уголки новообразовавшихся снежинок строгих размеров в 120 и 60 градусов. На концах и краешках снежинок формируются небольшие наросты из кристаллов, после чего слои продолжают намерзать. Именно благодаря этим процессам снежинки приобретают столь необычные формы. Однако большая часть образований имеет форму звезды.

Основные формы снежинок

Исследователи выявили основные формы снежинок: в виде иглы, звезды, дендриты, пушистые, столбики, пластинки.

Снежинка в виде иглы

В виде иглы – кристаллы напоминают особое образование в виде ледяной спицы. Они могут быть полыми внутри с разветвленными в несколько сторон наростами.

Снежинки в виде звезды

В виде звезды – кристаллы внешне похожи на переплетения волокон льда. Они могут располагаться произвольно, изгибаясь в различных направлениях.

Интересный факт: снежинки могут быть разнообразных форм и размеров. Всего отмечают 35 устойчивых форм образований. Они меняются в зависимости от температуры и расположения облаков.

Дендриты или древоподобные снежинки

Дендриты – сросшиеся кристаллы снежинок, формирующие собой симметричные и разветвленные наросты, расходящиеся в разные стороны.

Пушистые снежинки

Пушистые снежинки состоят из нескольких наростов, которые постепенно ломались или измельчались. В основном такие снежинки получаются вследствие сильных ветров.

Снежинки столбики

Столбики – крупные уплощенные снежинки. Одна из самых распространенных форм осадков. Выглядят как столбы, заточенный карандаш шестигранной формы.

Снежинки – пластинки

Пластинки в виде лепестков цветов, разделенных на отдельные участки ребрышками.

Интересный факт: снег считают минералом. Данная теория была выдвинута Национальным центром данных по вопросам изучения снегов и льдов. Минерал по определению составляет твердое однородное вещество, которое имеет неорганическое происхождение, состав, расположение частиц. Снег представляет собой замерзшие частички воды. Вода превращена в лед, который образуется при температуре ниже 0. Так как лед однородный и имеет свое уникальное строение, а также образовался неорганическим путем, то он подходит под описание минерала. А если лед можно считать минералом, то и снег тоже.

От чего зависит форма снежинок?

Зависимость формы снежинок от температуры и влажности

Форма снежинок бывает разной. На данный момент различают 48 видов образованных снежинок. Форма может меняться из-за погодных условий. Как правило, чем ниже температура облаков, тем выше они располагаются. Снежинки, появившиеся в облаках температурой от -13 до -16, принимают формы в виде звездочек. По мере приближения к земной поверхности снежинки принимают формы плоских шестиугольников и игл.

Классификация снега

Снег это вид осадков в виде ледяных кристаллов, а не просто замерзшая вода. Благодаря особому месторасположению молекул воды они приобретают форму гексагональной призмы. Падая, замерзшие кристаллы воды создают такие явления как:

Иней
Град
Снегопад
Кристаллы снега.

Снежные хлопья могут быть величиной до 30 см одним из исследователей явления стал Уинсон Бентли, который начал фотографировать кристаллики через микроскоп. Им было сделано более 5,5 тысяч фотографий. Тогда же он обнаружил, что каждая снежинка в природе уникальна и не похожа на другие.

Снег также можно разделять по таким критериям как механизм выпадения, цвет и интенсивность.

По механизму выпадения снег бывает:

Обложной;
Ливневый;
Снежная морось.

Обложной снег

Обложной снег выпадает на обширные территории из облачности однородного типа. Как правило это происходит в период десятибалльной облачности. Снегопад может длиться монотонно долгое время. Обложной снег выглядит как масса плотных мелких кристаллов. В такую погоду плохая видимость. Зимой в основном преобладает именно такой снег.

Ливневый снег

Ливневый снег полная противоположность обложных. В этот период времени снежные массы интенсивно выпадают на землю. Снегопад начинается и кончается резко. Выпадает из больших кучево-дождевых облаков во время, когда атмосфера крайне неустойчива.

Снежная морось

Снежная морось характеризуется кучей мельчайших снежинок, которые создают собой дымку в воздухе. Длится от нескольких часов до нескольких дней.

Снегопад

Время, когда снег выпадает из облака, называют снегопадом. Снегопады обычно очень интенсивны, могут длиться до нескольких дней. По интенсивности отличают:

Слабые снегопады, хлопья которых выпадают редко – менее 10 на один кубический метр воздуха вокруг.
Средние – от 10 до 100 снежинок на кубометр воздуха.
Сильные снегопады с интенсивностью от 100 снежинок на кубометр воздуха.

Метель

Именно количество снежинок определяет основные показатели снегопадов. В период, когда не дует сильный ветер, можно считать снегопады спокойными. Во время сильных ветров снегопады называют верховыми метелями.

Как правило, снегопады прогнозируются метеорологами. Жители местности, в которой предположительно начнется буря, заранее предупреждаются бедствиях. Снегопады могут идти до нескольких дней, они останавливают жизнь даже в крупнейших населенных пунктах. Из-за заносов на дорогах невозможно проехать, линии электропередач перестают функционировать.

Лавины

Когда снега скапливается достаточное количество, могут появляться лавины. Они сходят со склонов, уничтожая все объекты на своем пути. Человек, попавший в лавину, может не выжить вовсе.

После снегопадов следуют человеческие и материальные жертвы. Разрушаются линии электропередач, системы связи. Некоторые города могут быть блокированы от цивилизации. В мире зафиксированы случаи, когда целые столетние города погибали под лавинами. Снежные лавины движутся со скоростью 100 м/с. Объем снежной массы составляет до двух миллионов кубометров. Когда лавина начинает сходить, она неизбежно создает мощные ударные волны из воздуха. Одна такая волна может передвинуть поезд или разрушить небольшое здание.
Если человек будет осведомлен о правилах поведения при обрушении лавин, то он сможет спастись. Во избежание проблем стоит обозначить для себя возможные границы схода.

Интересный факт: каждая снежинка, вопреки распространенному убеждению, не является уникальной. В условиях с одинаковой температурой и внешними факторами удается получать абсолютно одинаковые по внешнему виду и строению кристаллики. В природе такое строение можно встретить очень редко по простой причине – все снежинки деформируются во время падения.

Таяние снега

Самым известным свойством снега можно считать его таяние при температуре выше нуля. Снег тает обычно весной, когда светит теплое солнце. Однако не многие знают, что даже при отрицательных температурах на солнце снег также начинает таять. Ледяные кристаллы испаряются с поверхности минуя процесс превращения в воду.

Когда на улице много грязи, снег тает в разы быстрее – темный цвет поглощает больше тепла. Поэтому неудивительно, что в лесах снег может лежать вплоть до начала лета. Когда лед посыпают солью, его кристаллы начинают постепенно разрушаться. Происходит превращение в жидкое агрегатное состояние. Когда снег начинает таять, он уплотняется и утяжеляется.

Польза от снега

Снег очень полезен: он укрывает поверхность земли на зиму, держит растения и мелких зверьков в тепле, помогая им выжить в тяжелые условия зимы. Если зимой не было снега, то урожаи не вырастут – во время таяния снег насыщает почву столь нужной влагой.

Снег превращается в воду и жизнь начинается снова. Выходят из спячки зверьки, растения вновь пробиваются из земли. Жизнь на Земле развивается циклично за счет постоянных метаморфоз, повторяющихся ежегодно.

Почему снег скрипит под ногами?

Так как снег представляет собой массу кристалликов различной формы, он начинает скрипеть под ногами. Среди миллионов кристалликов есть еще и молекулы воздуха. Когда человек сжимает часть снега, то тот начинает уплотняться, кристаллики ломаются, а воздух вытесняется. Именно поэтому создается звук треска снега. При этом шум ломающихся кристалликов можно услышать не всегда.

Почему в холодную погоду снег скрипит, а в теплую нет?

Когда погода теплая, то некоторая часть снежного слоя подтаивает. Вода начинает подавлять все шумы ломающихся кристалликов, поэтому звук тяжело услышать. Самые отчетливые звуки появляются в сильные морозы. Температура периодически меняется, поэтому небольшое количество воды в пространстве между снежинками промерзает.

Если снег выпал недавно, то плотность прилегания снежинок друг к другу крайне низкая. Старый полежавший снег лежит гораздо плотнее. Старый снег издает более низкий звук при сжатии, больше похожий на шорох.

Почему снег скрипит под ногами?

Всю планету окружают электромагнитные волны, невидимые глазу. Они находятся абсолютно везде и концентрируются на полюсах. Зрение воспринимает в качестве цвета именно эти электромагнитные излучения. Волны электромагнитного излучения дают нам цветовые ощущения. Самым главным источником таких волн считается Солнце.

Солнечные лучи содержат весь спектр оттенков. Когда все цвета сливаются воедино, получается белый. Солнечные лучи как раз-таки белые. Снег и лед полностью отображают солнечный свет. Каждая снежинка – это отдельные частички льда, которые также отражают солнечное свечение. Из-за того, что снежинки ложатся на поверхность в любом порядке, образуют снежные комья и завалы, они не могут полностью пропускать электромагнитные излучения.

Снежинка и свет

Это можно проверить простым способом – достаточно выкопать в снегу небольшую лунку при солнечной погоде. Внутри лунки снег будет казаться более темным, немного желтоватым. В пасмурное время снег и вовсе кажется серо-синим. Таким образом, внешний вид снега напрямую зависит от погоды вокруг.

Когда на улице светит яркой солнце, сугроб отражает полный спектр солнечного света. Это можно заметить даже невооруженным глазом – чистый снег переливается и будто бы блестит. Ближе к полюсам планеты снег принимает красные оттенки. Это происходит из-за особого вида водорослей, которые при размножении окрашивают все в розовый цвет.

Знаменитый Чарльз Дарвин делал пометки о разных цветах снега в своих дневниках. Один раз он отправился в далекие странствия и заметил, что копыта его лошади оставляют красные следы на снегу. Из-за яркого заката снег также может принимать другие цвета, так как отражает красный свет.

Понятие цвета – субъективная вещь. Некоторые люди неспособны различать цвета, некоторые путаются в оттенках, а некоторые придумывают и различают свои, уникальные оттенки.
Три разных человека могут видеть один и тот же объект с разной точки зрения: для кого-то трава будет изумрудной, для кого-то салатовой, а кто-то вообще увидит в ней голубизну бирюзового. Явления цветопередачи пока что не изучены досконально. Известно лишь то, что у каждого человека свое восприятие цвета, отличное от других.

Розовый или арбузный снег

По цвету снег бывает не только белым. Розовый снег попадается не очень часто. Его можно найти в Гренландии, на Северном полюсе и на некоторых горах. Такой снег встречается в весенний и летний периоды. В это время солнце слегка подогревает снежный покров, снег постепенно подмокает. Чем мокрее становится снег, тем его цвет ярче. Красный снег был замечен Аристотелем.

В XIX веке такой снег привезли в Великобританию. Тогда же никто не смог объяснить природу явления. Ботаник из Шотландии Роберт Браун предположил, что этот оттенок снег приобретает из-за водорослей. Он был прав и через столетие ученые выявили жизнедеятельность хламидомонад в снегу. Они начинали интенсивное размножение даже в холоде. Когда до водорослей доходил кислород, они начинали пахнуть арбузами. По словам некоторых очевидцев снег и на вкус напоминает данный плод.

Строение хламидомонады:
1. Жгутики
2. Вакуоли
3. Клеточная стенка
4. Светочувствительный глазок
5. Ядро
6. Хроматофор

Таким образом, белый цвет снега получился из-за того, что его поверхность полностью отражает спектр. А при совмещении всех цветов спектра получается белый. Однако цвет также будет зависеть и от оттенков неба на данный момент.

Снег на других планетах

Часть планет Солнечной системы отличается наличием собственной атмосферы. Она может разниться с атмосферой нашей планеты, однако схожих черт также найдется немало – в любой атмосфере есть свои воздушные потоки. На Марсе есть как привычный нам снег, так и осадки, похожие на снег в виде углекислоты, наиболее известной как сухой лед или сухой снег.

Сухой снег на Марсе

На спутнике Нептуна также есть снег из водорода и смеси различных газов. При этом на Тритоне не привычный нам белый, а розовый снег. Он выглядит так из-за сложных соединений в его составе. Также этот снег формируется под сильным воздействием ультрафиолета. На каждом полюсе данного спутника располагаются толщи снегов, размером до нескольких сотен метров.

Интересное видео о снеге

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

В Солнечной системе лёд встречается на Юпитере, Сатурне, Уране. На Земле лёд покрывает часть дневной поверхности и образует подземные залежи (многолетняя мерзлота). Каждый год 20 % суши укрыто снегом. Снег выпадает даже в Сахаре. Какие свойства имеют снег и лёд, чем отличаются и в чём их сходство, какова их роль, рассмотрим в статье.

Как образуются снег и лёд

Ученики 1 класса уже знают, что снег выпадает из облаков, а лёд покрывает замёрзшую реку. Пора узнать, что происходит в облаке или в воде при образовании снега или льда.

Облако, насыщенное паром, поднимается на несколько километров. Температура внутри облака опускается до –12–15 °С, иногда до –30 °С, но снежинки появляются не всегда. Для роста снежинок нужны крошечные частички пыли, соли, пыльцы. Вокруг них начнётся рост снежинок. Если пар в облаке не содержит твёрдых частиц, снежинки не вырастут. Самые красивые снежные звёздочки формируются при температуре –14–17 °С.

Скорость падения снежинок к земной поверхности зависит от их формы. Самые медленные — снежинки идеальной 6-лучевой формы и тонкие пластинки. Иголочки и столбики опускаются быстрее. Быстрее всего сыпется снежная крупа.

В воде тоже нужны микроскопические частички, которые вызовут переход в твёрдое состояние. В опытах идеально чистую воду охлаждали до –50 °С без признаков замерзания. В природной воде всегда присутствуют примеси песка, глины, кусочков листьев, почвы, поэтому водоёмы покрываются льдом при первых морозах.

Свойства снега и льда

Описание свойств снега и льда удобно представить в виде таблицы.

Поведение при нагревании

Вес по отношению к воде

Легче воды, плавает на поверхности

Поведение под давлением

Становится пластичным, течёт

Сжимается, затем смерзается

Во время ледохода можно убедиться в том, что лёд легче воды.

Рис. 2. Ледоход.

Роль снега и льда

Снег питает водой почву и корни растений, защищает их от промерзания, является убежищем для многих зимующих животных. Лёд покрывает водоёмы, не давая им промёрзнуть до дна. Это спасает зимующих рыб и земноводных.

Ледники планеты поддерживают уровень Мирового океана на современной отметке, влияют на перемещение воздушных масс на планете.

Весной нельзя удаляться далеко от берега реки или выходить на льдины во время ледохода. В горах скопления снега и льда опасны, так как могут вызвать сход снежных лавин или ледопад.

Рис. 3. Снежная лавина.

Что мы узнали?

Снег и лёд формируются в разных условиях, для их образования нужны твёрдые микрочастицы. Для школьников 3 класса полезно рассказать о том, каковые свойства снега и льда, на уроке по окружающему миру. Общие свойства льда и снега — это отсутствие запаха и вкуса, таяние при нагревании. Отличаются они плотностью, цветом и прозрачностью.

Читайте также: