Всем привет! Сегодня продолжим серию зимних текстов и наконец-то расскажем, как образуется снег!
Три фазы воды
Вода на Земле может быть жидкой, твёрдой и газообразной. Причём в одно и то же время и в одном и том же месте. На поверхности земли это видели все, кто бывал в умеренных и полярных широтах.
В атмосфере вода тоже бывает во всех трёх состояниях. Если температура облака лежит между -20°C и -10°C, то в нём будут одновременно присутствовать и капельки жидкой воды, и кристаллики льда. А водяной пар (газ) в воздухе присутствует всегда. Именно такая ситуация нам нужна, чтобы пошёл снег.
Состав облака в зависимости от температуры. Примерно до -10°C оно состоит только из капель воды, между -20°C и -10°C — из капель воды и кристаллов льда, а ниже -20°C — только из кристаллов льда.
Рождение снежинки
Многие знают про школьный эксперимент с замораживанием дистиллированной (не содержащей примесей) воды. Даже после нескольких часов в морозилке она будет жидкой. Но стоит опустить в неё какой-то предмет или встряхнуть, она мгновенно станет льдом.
Что-то похожее происходит и в облаках. Там при отрицательной температуре летают капельки жидкой воды, которую называют переохлаждённой. Они замёрзнут, если встретятся с аэрозолями — крохотными частицами пыли или дыма, песчинками, кристаллами солей, микроорганизмами или выбросами с производств. В результате образуется кристаллик льда — основа будущей снежинки.
Снежинка взрослеет
Дальше крохотные кристаллики начинают расти в размерах. Это происходит благодаря бержероновскому процессу. Вот как он работает.
Большинство капелек воды всё-таки не замерзают, а остаются жидкими. Вода с них непрерывно испаряется — так же, как из кружки или лужи на асфальте. Часть испарившейся воды остаётся газом, часть осаждается обратно на каплю, но часть прилипает к кристалликам льда. И с них уйти она уже не может. Такое вот облачное преступление: кристаллики льда отбирают влагу у беззащитных капелек.
Чаще всего из кристалликов вырастают плоские снежинки с шестью лучами, которые мы все видели с детства на картинках. Это связано с особенностями строения молекул воды.
Снегопад
Какое-то время снежинки висят в облаке, набирая влагу и вырастая в размерах. Чем сильнее восходящие потоки воздуха и чем больше в облаке влаги, тем крупнее успеют стать снежинки. А когда облако уже не сможет их держать, снежинки упадут на поверхность. Пошёл снег!
Если температура не слишком низкая (выше -5°C), снежинки будут слипаться друг с другом. Самая большая снежинка в истории была в диаметре почти 40 см!
Снег среди ясного неба
Многие видели, как снег идёт при безоблачной погоде. Это не совсем снегопад, а зимний аналог тумана. Он не бывает сильным и образуется, если в район с очень холодной погодой придёт более тёплый воздух, насыщенный водяным паром. Воздух начнёт охлаждаться, достигнет состояния насыщения, и водяной пар выделится из него в виде небольших снежинок или ледяных игл. Кстати, с ледяными иглами связано красивое явление — световые столбы.
Чем плох искусственный снег
Любителям зимних видов спорта знаком искусственный снег, которым покрывают лыжные трассы и горнолыжные склоны. Его наносят на склон специальными снежными пушками.
Теперь понятно, чем такой снег отличается от настоящего: снежные пушки просто не способны воссоздать все этапы роста снежинок в атмосфере. Искусственный снег — это просто капельки замёрзшей воды, у них нет объёма и структуры, которые есть у снежинок. Отсюда и вся разница в свойствах.
Бонус! Снежинки правда не бывают одинаковыми?
Да, правда! Говорят, что в мире никогда не выпадало двух одинаковых снежинок. А число возможных форм больше, чем число атомов во вселенной. Снежинки настолько разнообразны, что даже классификацию их форм составить очень сложно.
Тут есть только одно небольшое “но”: бывают снежинки очень простых форм. Например, снежинки-призмы, образующиеся при очень низкой влажности. На первый взгляд они будут совершенно одинаковыми, но даже у них микроскопические особенности всегда будут различаться.