Слайд 2Десять вопросов – десять ответов о снеге
О необъятная страна,
Необозримая страна.
И для тебя
![Десять вопросов – десять ответов о снеге О необъятная страна, Необозримая страна.](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/335002/slide-1.jpg)
нашлась одежда,
Никем не сшитая она,
Как бы безбрежный дивный сон
Вдруг успокоенной земли –
Вокруг на десять тысяч ли
Невиданная белизна.
Цюй Цюбо, «Снега России»
Слайд 3Наблюдая каждой зимой заснеженные поля, леса, городские улицы, площади, скверы, мы поневоле
![Наблюдая каждой зимой заснеженные поля, леса, городские улицы, площади, скверы, мы поневоле](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/335002/slide-2.jpg)
привыкаем к снегу и начинаем воспринимать его как нечто хорошо знакомое. Но так ли уж хорошо мы с ним знакомы?
Слайд 4Чему равна масса снежинки и масса всего снега?
Вопрос 1
![Чему равна масса снежинки и масса всего снега? Вопрос 1](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/335002/slide-3.jpg)
Слайд 5Отдельная снежинка имеет маленькую массу — порядка миллиграмма.
Однако масса всего «пухового
![Отдельная снежинка имеет маленькую массу — порядка миллиграмма. Однако масса всего «пухового](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/335002/slide-4.jpg)
одеяла» которое образуют упавшие на землю мириады снежинок, оказывается весьма солидной.
Когда в Северном полушарии зима подходит к концу, общая площадь земного снежного покрова достигает 108 км2 (20% поверхности земного шара).
Масса этого покрова равна примерно 1,35 ∙1016 кг (13500 млрд. т).
Слайд 6Вопрос 2
Почему свежевыпавший снег белый?
![Вопрос 2 Почему свежевыпавший снег белый?](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/335002/slide-5.jpg)
Слайд 7Свет, падающий на какое-либо вещество, частью поглощается в нём, а частью отражается.
![Свет, падающий на какое-либо вещество, частью поглощается в нём, а частью отражается.](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/335002/slide-6.jpg)
Кроме того, свет может частично проходить сквозь вещество (если оно в какой-то мере прозрачно).
Как правило, поглощение света различными веществами сильно зависит от длины волны, именно поэтому мы видим все вокруг в цвете.
Предположим, например, что рассматриваемый объект поглощает почти весь оптический диапазон длин волн и отражает лишь красные лучи; ясно, что такой объект освещаемый солнечным светом, будет представляться нам красным.
Если объект поглощает лучи всех длин волн и практически ничего не отражает, то он выглядит чёрным.
Если же, наоборот, объект практически все лучи отражает, он выглядит белым. Именно таков свежевыпавший снег; он отражает более 90% падающих на него солнечных лучей.
Слайд 8Падая на поверхность снега, солнечные лучи сравнительно легко проникают внутрь снеговых льдинок,
![Падая на поверхность снега, солнечные лучи сравнительно легко проникают внутрь снеговых льдинок,](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/335002/slide-7.jpg)
находящихся вблизи поверхности. Проникнуть глубже в снег лучам не даёт полное внутреннее отражение от многочисленных поверхностей, отделяющих льдинки от воздуха, который заполняет внутренние поры в снегу.
Когда эти поры исчезают (при образовании монолитного льда или в результате заполнения талой водой), отражение света существенно уменьшается в этом случае значительная часть солнечных лучей проникает достаточно глубоко внутрь покрова и там поглощается.
Слайд 9Связь белизны с явлением полного внутреннего отражения света можно видеть на многих
![Связь белизны с явлением полного внутреннего отражения света можно видеть на многих](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/335002/slide-8.jpg)
примерах.
Раздробите на морозе кусок льда— и вы получите белый порошок.
Взгляните на лужу, подернутую ледяной корочкой: она везде темная, но там, где подо льдом оказался воздушный пузырь, она белая.
Проследите за падающей снежинкой. Вот она упала на вашу ладонь и тут же, еще не растаяв, утратила свою белизну — воздушные промежутки между снежинкой и поверхностью ладони оказались заполненными талой водой.
Слайд 10Вопрос 3
Почему снег со временем темнеет?
![Вопрос 3 Почему снег со временем темнеет?](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/335002/slide-9.jpg)
Слайд 11Снег темнеет прежде всего потому, что на нем осаждаются пыль и сажа,
![Снег темнеет прежде всего потому, что на нем осаждаются пыль и сажа,](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/335002/slide-10.jpg)
имеющиеся в воздухе.
Но дело не только в этом. Потемнение снега означает, что он стал меньше отражать солнечных лучей и, значит, больше поглощать их. Оттепели и движение водяных паров из глубины снежного покрова к его поверхности — всё это приводит к заполнению воздушных пор поверхностного слоя талой водой и льдом, приводит к уплотнению этого слоя и к образованию наста. В результате усиливается проникновение солнечных лучей в глубь снежного покрова, возрастает поглощение света внутри покрова — снег ещё более темнеет.
Весной увлажнение снега и загрязнение его поверхности уменьшают долю света, отражаемого снежным покровом, до 30%. То есть, за период с выпадения снега до весеннего таяния отражающая способность снежного покрова снижается более чем в З раза.
Слайд 13Снег выпадает из-за похолодания, вызванного тем, что ежегодно в течение нескольких месяцев
![Снег выпадает из-за похолодания, вызванного тем, что ежегодно в течение нескольких месяцев](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/335002/slide-12.jpg)
те или иные области земной поверхности получают меньше энергии от Солнца. В свою очередь, выпадение снега приводит к еще большему сокращению получаемой от Солнца энергии и, следовательно, способствует усилению зимних холодов.
Свежевыпавший снег отражает более 90% солнечных лучей, а свободная от снега суша отражает только 10-20% солнечного света. Отсюда видно, насколько меньше энергии получает Земля от Солнца благодаря высокой отражающей способности снежного покрова.
Снежное покрывало спасает от морозов растения и диких животных, свежий снег благодаря обилию в нем воздушных пор обладает высокими теплоизоляционными свойствами.
Слайд 14Вопрос 5
Почему снег в мороз скрипит под ногами?
![Вопрос 5 Почему снег в мороз скрипит под ногами?](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/335002/slide-13.jpg)
Слайд 15Скрип снега - это шум от раздавливаемых льдинок. Чем сильнее мороз, тем
![Скрип снега - это шум от раздавливаемых льдинок. Чем сильнее мороз, тем](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/335002/slide-14.jpg)
более твердыми и хрупкими делаются снеговые льдинки и поэтому более высоким становится тон скрипа.
Проводились специальные акустические измерения при 6°С (слабый мороз) и при -20° С (сильный мороз). В слабый мороз скрип снега характеризуется частотами в интервале примерно 200-400 Гц. В сильный же мороз, наряду с увеличением силы звука, наиболее «сильный» звук возникает при частоте 1000-1500 Гц.
Слайд 16Вопрос 6
Как образуется сосулька?
![Вопрос 6 Как образуется сосулька?](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/335002/slide-15.jpg)
Слайд 17Представим себе солнечный зимний день, лёгкий мороз (температура воздуха всего на несколько
![Представим себе солнечный зимний день, лёгкий мороз (температура воздуха всего на несколько](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/335002/slide-16.jpg)
градусов ниже нуля). Солнечные лучи падают почти отвесно на покрытый снегом скат крыши и неплохо прогревают его.
Под снегом образуется талая вода, она стекает по скату крыши и достигает ее края. Там и начинают расти сосульки.
Для простоты будем считать, что сосулька растёт скачками хотя на самом деле этот процесс непрерывен.
Вот с края крыши начинает стекать крупная водяная капля. Она не может сразу оторваться и полететь вниз - мешает поверхностное натяжение воды.
Слайд 18Капля как бы находится внутри поверхностной пленки, которая постепенно вытягивается и, уступая
![Капля как бы находится внутри поверхностной пленки, которая постепенно вытягивается и, уступая](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/335002/slide-17.jpg)
тяжести капли, все более провисает. А пока это происходит капля замерзает, теперь с края крыши свешивается надежно примерзший к нему кусочек льда, имеющий характерную форму.
Следующая капля быстро стекает по уже замерзшей капле к самой нижней её точке и, провиснув, замирает. Вот-вот сила тяжести одолеет силу поверхностного натяжения и капля полетит вниз, но этого не происходит. Новая капля, как и предыдущая, замерзает, так и не оторвавшись от крыши.
Такова же судьба и последующих капель. Все они последовательно намерзают одна на другую, в результате чего и образуется сосулька
Слайд 19Вопрос 7
Почему снег задерживается на ветвях деревьев?
![Вопрос 7 Почему снег задерживается на ветвях деревьев?](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/335002/slide-18.jpg)
Слайд 20Попробуйте сыпать песок на ветку дерева, лишённую листьев. Он на ней практически
![Попробуйте сыпать песок на ветку дерева, лишённую листьев. Он на ней практически](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/335002/slide-19.jpg)
не задержится и почти целиком просыплется вниз на землю.
В отличие от песка, снег может накапливаться на голых ветвях, образуя подчас такие тяжёлые шапки, что обламываются ветви. Снеговые наросты на деревьях образуются при снегопаде в тихую погоду, когда температура воздуха близка к 0° С.
Слайд 21В этих условиях довольно интенсивно идут разнообразные процессы внутри снега: подтаивание и
![В этих условиях довольно интенсивно идут разнообразные процессы внутри снега: подтаивание и](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/335002/slide-20.jpg)
замерзание, испарение и кристаллизация. Они приводят к образованию связей между упавшими снежинками и поверхностью ветвей, а также между самими снежинками.
Первые снежинки подтаивают и примерзают к ветвям, образуя на них тонкую наледь. Последующие снежинки примерзают уже к этой наледи.
Так постепенно на ветвях нарастают большие снежные шапки, способные удерживаться даже при несильных порывах ветра
Слайд 22Вопрос 8
Почему положенная на снег деревянная доска оказывается при оттепели как
![Вопрос 8 Почему положенная на снег деревянная доска оказывается при оттепели как](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/335002/slide-21.jpg)
бы на снежном столбике, тогда как металлическая пластина еще глубже уходит в снег?
Слайд 23Обычно к весне и снежный покров, и долго находившиеся на нём различные
![Обычно к весне и снежный покров, и долго находившиеся на нём различные](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/335002/slide-22.jpg)
предметы становятся одинаково грязными, поэтому все они практически одинаково отражают (а значит, и поглощают) солнечные лучи. От нагреваемой солнечными лучами поверхности снега вглубь, по направлению к более холодному земляному грунту будет передаваться теплота. Скорость ее передачи тем выше, чем больше теплопроводность поверхностных слоев снежного покрова.
Теплопроводность слежавшегося снега в 5-8 раз больше теплопроводности деревянной доски, поэтому вокруг доски снег будет таять быстрее, чем под доской. В результате доска через некоторое время оказывается лежащей на своеобразном снежном столбике, возвышающемся над остальной поверхностью снега. Можно сказать, что доска в данном случае выступает в роли хорошего теплоизолятора, она предохраняет находящийся под ней снег от быстрого таяния.
Иное дело, когда на поверхности снега находится металлическая пластина. Теплопроводность пластины примерно в 100 раз больше теплопроводности слежавшегося снега, поэтому снег под пластиной будет таять быстрее, чем на открытом месте.
Слайд 24Вопрос 9
Почему образуется лунка в снегу у подножия дерева?
![Вопрос 9 Почему образуется лунка в снегу у подножия дерева?](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/335002/slide-23.jpg)
Слайд 25Подобные лунки образуются у подножия деревьев ранней весной, а также после кратковременных
![Подобные лунки образуются у подножия деревьев ранней весной, а также после кратковременных](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/335002/slide-24.jpg)
зимних оттепелей.
На первый взгляд причина их возникновения очень проста. В течение погожего весеннего или зимнего дня солнечные лучи хорошо прогревают ствол дерева, чему способствует тёмный цвет его поверхности и то, что лучи низко стоящего солнца падают на поверхность ствола почти перпендикулярно.
Теплопроводность дерева очень низкая, поэтому оно относительно медленно отдает теплоту. Примыкающие к стволу участки снежного покрова под действием этой теплоты постепенно подтаивают, и в результате формируется снежная лунка.
С южной стороны, где ствол дерева получает больше солнечного света (в Северном полушарии) глубина лунки обычно больше — ведь южная сторона дерева прогревается сильнее.
Слайд 26Является ли приведённое объяснение исчерпывающим?
Оно не объясняет, почему у подножия деревянных
![Является ли приведённое объяснение исчерпывающим? Оно не объясняет, почему у подножия деревянных](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/335002/slide-25.jpg)
столбов снежные лунки, как правило, меньше или вообще отсутствуют.
Дело в том, что весной и во время зимних оттепелей дерево как бы «просыпается» — от его корней к ветвям начинают свое движение внутренние соки. Вместе с ними ствол дерева и ветви получают теплоту от подземных слоев, пронизанных корнями. Таким образом, ствол дерева нагревается не только извне (за счет поглощения энергии солнечных лучей), но и изнутри (благодаря подъему соков по капиллярам внутри ствола).
Слайд 27Вопрос 10
Как слепить прочный снежок?
![Вопрос 10 Как слепить прочный снежок?](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/335002/slide-26.jpg)
Слайд 28Надо взять горсть снега и покрепче сжать её в ладонях.
Ну, а
![Надо взять горсть снега и покрепче сжать её в ладонях. Ну, а](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/335002/slide-27.jpg)
почему же при этом образуется снежок?
И на этот вопрос готов ответ: при сжатии снег уплотняется.
Почему же в таком случае не удается слепить снежок в морозный день? Если термометр показывает, скажем, -10 °С, то как бы сильно вы ни сжимали горсть снега, она не превратится в плотный снежок. В чем же дело?
Многие правильно отвечают, что снег должен быть мокрым, для чего необходимо, чтобы его температура была близка к 0 °С. Когда мы сжимаем такой снег, образуется некоторое количество воды. Вода заполняет воздушные промежутки внутри снега и, подмерзая, образует довольно прочные ледяные связи.
Нам остается выяснить, почему же при сжимании в ладонях не слишком холодного снега образуется вода. На это часто отвечают так: снег под давлением тает.
Слайд 29Действительно, температура плавления льда с увеличением давления понижается. В этом проявляется одна
![Действительно, температура плавления льда с увеличением давления понижается. В этом проявляется одна](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/335002/slide-28.jpg)
из особенностей льда - ведь у большинства веществ температура плавления понижается не с увеличением давления, а с уменьшением его.
Однако роль указанного эффекта невелика: повышение давления на одну атмосферу понижает температуру плавления льда (иначе говоря, температуру таяния снега) лишь на 0,0075 0° С. Чтобы эта температура понизилась всего на один градус, требуется давление более 130 атм.
Такого давления при помощи ладоней не создать. Так что одного только таяния снега под давлением в данном случае недостаточно.
Слайд 30Причин образования воды в сжимаемом ладонями снежке может быть несколько.
Когда мы
![Причин образования воды в сжимаемом ладонями снежке может быть несколько. Когда мы](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/335002/slide-29.jpg)
сжимаем в голых руках снежок, то происходит передача теплоты от наших ладоней к снежку. При сжимании снежка уменьшается общий объем внутренних пор, и часть насыщенных водяных паров, заполнявших эти поры, конденсируется.
Наконец, может играть определённую роль тот факт, что при сжимании снежка трутся друг о друга и о наши ладони льдинки, образующие снег, при этом выделяется теплота.
Как видите, слепить прочный снежок нетрудно, но зато не так-то просто объяснить физику происходящих при этом процессов.
Слайд 31Физика тепловых явлений в вопросах
… Пора узнать, что в мирозданьи,
Куда ни обратись,
![Физика тепловых явлений в вопросах … Пора узнать, что в мирозданьи, Куда](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/335002/slide-30.jpg)
- вопрос, а не ответ.
А. А. Фет
Слайд 32Почему ледяные узоры на стекле похожи на тропический лес или перья диковинных
![Почему ледяные узоры на стекле похожи на тропический лес или перья диковинных птиц?](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/335002/slide-31.jpg)
птиц?
Слайд 33С какой скоростью растёт толщина льда? Сможете ли вы оценить время становления
![С какой скоростью растёт толщина льда? Сможете ли вы оценить время становления льда на ближайшем водоёме?](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/335002/slide-32.jpg)
льда на ближайшем водоёме?
Слайд 34Трещины на льду или стекле?
Пронаблюдайте, как ведёт себя лёд при ударе.
![Трещины на льду или стекле? Пронаблюдайте, как ведёт себя лёд при ударе.](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/335002/slide-33.jpg)
Слайд 35Что делают вороны на льду в сильные морозы?
![Что делают вороны на льду в сильные морозы?](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/335002/slide-34.jpg)
Слайд 36Температура воздуха зимой на улице ниже, чем в комнате. Почему же в
![Температура воздуха зимой на улице ниже, чем в комнате. Почему же в](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/335002/slide-35.jpg)
некоторых старых домах стены обмерзают со стороны комнаты, а не улицы?
Слайд 37Влияет ли ветер на показания термометра?
Почему киты не замерзают?
Почему море начинает замерзать
![Влияет ли ветер на показания термометра? Почему киты не замерзают? Почему море](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/335002/slide-36.jpg)
от берегов, а молодой морской лёд настолько эластичен, что может изгибаться на волнах?
Почему вода, получаемая при таянии многолетнего полярного льда, пригодна для питья?