Головна сторінка Фізика природних явищ
можна продемонструвати на багатьох прикладах, Роздрібнити на морозі шматок льоду-і ви отримаєте білий порошок. Погляньте на калюжу, оповиті крижаної скоринкою: вона всюди темна, але там, де під льодом виявився повітряний міхур, вона біла, Прослідкуйте за падаючої сніжинкою. Ось вона впала на вашу долоню і тут же, ще не розтанули, втратила свою білизну - повітряні проміжки між сніжинкою і поверхнею долоні виявилися заповненими талою водою,
Чому сніг з часом темніє? Сніг темніє перш за все тому, що на ньому осідають пил і сажа, наявні в повітрі. Але справа не тільки в цьому, Потемніння снігу означає, що він став менше відбивати сонячних променів і, отже, більше поглинати їх, Відлиги і згадуване раніше рух водяної пари з глибини снігового покриву до його поверхні - все це призводить до заповнення повітряних пір поверхневого шару талою водою і льодом, призводить до ущільнення цього шару і до утворення насту. В результаті зменшується повне внутрішнє віддзеркалення, посилюється проникнення сонячних променів в глиб снігового покриву, зростає поглинання світла всередині покриву - сніг ще більш темніє.
Зауважимо, що навесні зволоження снігу і забруднення його поверхні зменшують частку світла, відбитого сніговим покривом, до 30%. Інакше кажучи, за період з випадання снігу до весняного танення відображає здатність снігового покриву знижується більш ніж в 3 рази.
Чому взимку холодно? Загальновідомо, що снігове покривало
рятує від морозів рослини і диких тварин - адже свіжий сніг завдяки великій кількості в ньому повітряних пір має високі теплоізоляційні властивості. Але, можливо, не всі знають, що той же самий сніг сприяє посиленню зимових холодів, Звичайно, зимовий похолодання (і взагалі зміна пір року) пов'язано насамперед з тим, що вісь обертання Землі нахилена до площини її орбіти. Проте важливу роль в посиленні зимових холодів грає і той факт, що сніговий покрив сильно відбиває сонячні промені, Ми вже говорили, що щойно випав сніг відбиває понад 90% сонячних променів. Для порівняння зазначимо, що вільна від снігу суша відображає тільки 10. 20% світла. Звідси видно, наскільки менше енергії отримує Земля від Сонця завдяки високій відбивної здатності снігового покриву,
Отже, сніг випадає через похолодання, викликаного тим, що щорічно протягом кількох місяців ті чи інші області земної поверхні отримують менше енергії від Сонця. У свою чергу, випадання снігу призводить до ще більшого скорочення одержуваної від Сонця енергії і, отже, сприяє посиленню зимових холодів.
Чому сніг в мороз скрипить під ногами? Скрип снігу - це шум від розчавлює крижинок. Чим сильніше мороз, тим більше твердими й тендітними робляться снігові крижинки і тому більш високим стає тон скрипу. На малюнку 18.4 представлені результати спеціальних акустичних вимірювань - залежність сили звуку скрипучого снігу від частоти звуку. Крива 1 отримана
при температурі -6 ° С (слабкий мороз), а крива 2 при -20 ° С (сильний мороз). Видно, що в слабкий мороз скрип снігу характеризується частотами в інтервалі приблизно 200. 400 Гц. У сильний же мороз, поряд зі збільшенням сили звуку, спостерігається поява максимуму між 1000 і 1500 Гц.
Як утворюється бурулька? Уявімо собі сонячний зимовий день, легкий мороз (температура повітря всього на кілька градусів нижче нуля). Сонячні промені падають майже прямовисно на покритий снігом скат даху і непогано прогрівають його. Під снігом утворюється тала вода, вона стікає по схилу даху і досягає її краю. Там і починають рости бурульки.
Для простоти будемо вважати, що бурулька зростає стрибками, хоча насправді цей процес безперервний. Ось з краю даху починає стікати велика водяна крапля. Вона не може відразу відірватися і полетіти вниз - заважає поверхневий натяг води. Крапля як би знаходиться всередині поверхневої плівки, яка поступово витягується і, поступаючись тяжкості краплі, все більше провисає. А поки це відбувається, крапля замерзає, тепер з краю даху звисає надійно примерзлий до нього шматочок льоду.
має характерну форму (рис. 18.5, а). Наступна крапля швидко стікає по вже замерзлої краплі до найнижчої її точці і, провіснув, завмирає. Ось-ось сила тяжіння здолає силу поверхневого натягу і крапля полетить вниз. Але цього не відбувається - нова крапля, як і попередня, замерзає, так і не відірвавшись від даху (рис. 18.5, б). Така ж доля і наступних крапель. Всі вони послідовно намерзають одна на іншу, в результаті чого і утворюється бурулька (рис. 18.5, в).
Чому сніг затримується на гілках дерев? Спробуйте сипати пісок на гілку дерева, позбавлену листя. Він на- ній практично не затримається і майже цілком просиплется вниз на землю. На відміну від піску, сніг може накопичуватися на голих гілках, утворюючи часом такі важкі шапки, що обламуються гілки.
Снігові нарости на деревах утворюються при снігопаді в тиху погоду, коли температура повітря близька до 0 ° С. У цих умовах досить інтенсивно йдуть різноманітні процеси всередині снігу: подтаіваніе і за-. мерзаніе, випаровування і кристалізація. Вони призводять до утворення зв'язків між впали сне-
Жінко і поверхнею гілок, а також між самими сніжинками. Перші сніжинки підтають і примерзають до гілок, утворюючи на них тонку полій. Наступні сніжинки примерзають вже до цієї криги. Так поступово на гілках наростають великі снігові шапки, здатні утримуватися навіть при поривах вітру (якщо, звичайно, ці пориви не дуже сильні).
Чому покладена на сніг дерев'яна дошка виявляється при відлиги як би на сніжному стовпчику, тоді як металева пластина ще глибше йде в сніг (рис. 18.6)? Зазвичай до весни і сніжний покрив, і довго перебували на ньому різні предмети стають однаково брудними, тому будемо вважати, що всі вони практично однаково відображають (а значить, і поглинають) сонячні промені. Від нагрівається сонячними променями поверхні снігу вглиб, у напрямку до більш холодного земляному грунту буде передаватися теплота. Швидкість її передачі тим вище, чим більше теплопровідність поверхневих шарів сніжного покриву. Теплопровідність злежалого снігу в 5. 8 разів більше теплопровідності дерев'яної дошки, тому навколо дошки сніг буде танути швидше, ніж під дошкою. В результаті дошка через деякий час виявляється лежить на своєрідному сніжному стовпчику, що підноситься над рештою поверхні снігу. Можна сказати, що дошка в даному випадку виступає в ролі доброго утеплювача, вона охороняє знаходиться під нею сніг від швидкого танення. Інша річ, коли на поверхні снігу знаходиться металева пласти-
на. Теплопровідність пластини приблизно в 100 разів більше теплопровідності злежалого снігу, тому сніг під пластиною буде танути швидше, ніж на відкритому місці.
Чому утворюється лунка в снігу біля підніжжя дерева (рис. 18.7)? Подібні лунки утворюються біля підніжжя дерев ранньою весною, а також після короткочасних зимових відлиг. на
