вторник, 11 декабря 2012 г.

Новый Год и физика

Какой новогодний праздник без красавицы - елки, фейерверков, боя кремлевских курантов и подарков? Мы, южане, всегда мечтаем  встретить Новый Год на фоне белоснежного, скрипучего снега и маленьких, каждая из которых не похожа на другую, "посланниц небес" - снежинок!

Светло-пушистая,
Снежинка белая,
Какая чистая,
Какая смелая!..
Под ветром веющим
Дрожит, взметается,
На нем, лелеющем,
Светло качается -

   так красиво написал К. Бальмонт о снегопаде - физическом явлении, которое в преддверии праздника ожидаемо и детьми, и взрослыми. Итак, физика ... снега:


Начнем с формы: ученые утверждают, что снежные кристаллы бывают четырех основных типов по форме. Простейшая форма — длинные игольчатые кристаллы. Все остальные типы кристаллов шестиугольные или гексагональные. Встречаются снежинки  октагональные, у которых восемь сторон. Бывают снежинки, похожие по форме на пустотелые длинные столбики, напоминающие шестиугольную призму, есть плоские шестиугольные снежинки. И наконец, существуют снежинки очень причудливой формы, в основе которой лежит шестиконечная звезда.
Физики отвечают  на "детский" вопрос: "Почему снежинки разные?" так: Доказано, что форма снежинки зависит от температуры, при которой снежинка образуется. Так, при температуре в снежном облаке от -30 С до 00 С – образуются плоские шестиугольники; при температурах от – 50 С до -30 С получаются кристаллы игольчатые; а при температурах от – 160 С до – 120 С возникают снежинки звездчатой формы. Если же температура в облаке еще ниже, то образуются снежинки всех типов.

Теперь, рассматривая выпавший снег,  Вы будете знать: если на земле лежит слой очень пушистого снега, состоящего из ледяных тонких иголочек, значит, снежинки образовались из мелких ледяных кристаллов при низких температурах (ниже —30°С)  и выпали в виде "алмазной пыли".  Физикам известно, что в процессе своего движения в облаке ледяные кристаллики  растут за счет непосредственного перехода водяного пара в твердую фазу ( это процесс десублимации). Как происходит этот рост, зависит от внешних условий  (температуры и влажности воздуха), характер этой зависимости понятен, но объяснить его ученые пока не могут!  Может быть, сумеете Вы?
Известно, что не все снежинки попадают на землю, в воздухе  порхающую "снежную красавицу" подстерегают опасности. Оказавшись в более теплых воздушных слоях, они могут растаять, во время полета происходит постепенное испарение снежинки ( быстрее испаряются мелкие снежинки: сначала исчезают ее выпуклости и ее острые концы), снежинка приобретает округлую форму. 
Знаете, что скорость испарения увеличивается в ветреную погоду и зависит от относительной влажности воздуха? Заметили, что в ветреную погоду часто выпадают мелкие снежинки круглой формы - снежная крупа?  Дело вот в чем: чем дольше снежинка падает, тем более круглой становится ее форма, и "рисунок" стирается.  Если снежинка при падении к Земле вращается, как волчок, то ее форма идеально симметрична. Если же она падает боком или как-то иначе, то и форма ее будет несимметричной. Падающие кристаллы могут  слипаться, образуя снежные хлопья, в каждой такой крупной снежинке может находиться от 2 до 200 снежных кристаллов.
Посмотрите коллаж из снежинок, которые запечатлел для Вас Ярослав Гнатюк.


Попробуй теперь дать ответ на вопрос: почему в горах всегда снега больше, чем на равнине?
Теперь, надеюсь, Вы сможете ответить на вопрос: почему снежинки разные?

3 комментария:

  1. И. Крутянский16 декабря 2012 г., 22:19

    В горах всегда снега больше потому,
    что путь снежинки до поверхности горы всегда короче, и опасностей на этом пути её подстерегает меньше. Вот их и долетает их больше. Да и температура воздуха в верхних слоях атмосферы всегда ниже. А снежинки всегда разные потому, что форма их формируется в разных условиях - температура воздуха, влажность, скорость ветра меняется в пути и редко совпадает.

    ОтветитьУдалить
  2. Илья, твой комментарий к статье, как всегда, показывает, что физика в твоей жизни всерьёз и надолго. Я желаю успехов в изучении всех интересующих тебя наук и новых побед!

    ОтветитьУдалить
  3. Снежинки рассмотрели с дочкой очень внимательно и статья познавательная. Ждем первого снега в городе, чтобы продолжить изучение, как Вы написали, физики снега.

    ОтветитьУдалить