1.2.Свойства снега.

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ГОРОДА КОСТРОМЫ
"СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 1"
КОМИТЕТ ОБРАЗОВАНИЯ, КУЛЬТУРЫ, СПОРТА И РАБОТЫ С МОЛОДЕЖЬЮ
АДМИНИСТРАЦИЯ ГОРОДА КОСТРОМЫ
СНЕЖНЫЕ
ИССЛЕДОВАНИЯ
Подготовил: Торохов Никита, ученик 2 «А» класса
Руководитель: Голубева Т. В.
2014
Введение …………………………………………………………………… 2
1. Что такое снег?................................................................................3
1.1.Виды снега…………………………………………………………….3-4
1.2.Свойства снега………………………………………………………..4-6
2. Что такое снежинка?........................................................................6
2.1. Классификация снежинок…………………………………………...7-8
3. Снег как строительный материал……………………………….…….8-9
4. Интересные факты о снеге………………………………………...….9-10
5. Результаты исследовательской работы…………………………..…11-16
6. Выводы исследовательской работы……………………………………..16
1
Актуальность исследовательского проекта:
Что такое снег и снежинки? Сейчас этот вопрос невероятно актуален. Вы
спросите почему? Да как почему, зима же! Для меня слово "снег" всегда
ассоциировалось с Новым годом, сказкой, снежками, ну и, конечно, зимним
лакомством. Как устоять перед комом снега или сосулькой и не съесть их?
Объект исследования: снег.
Предмет исследования: физические свойства.
Цель исследовательской работы: выяснить, что такое снег, изучить его
свойства.
Задачи исследовательской работы:
- изучить внешний вид и свойства снега;
- изучить формы снежинок;
- определить чистоту снега;
- определить на сколько сантиметров промерзла почва.
Методы исследовательской работы:
- изучение литературы по данной теме;
- прямые и косвенные наблюдения;
- проведение опытов;
- анализ полученных результатов путем сравнения.
2
1.Снег — форма атмосферных осадков, состоящая из мелких кристаллов
льда. Относится к обложным осадкам, выпадающим на земную поверхность.
Снег
образуется,
когда
микроскопические
капли
воды
в
облаках
притягиваются к пылевым частицам и замерзают. Появляющиеся при этом
кристаллы льда, не превышающие поначалу 0,1 мм в диаметре, падают вниз и
растут в результате конденсации на них влаги из воздуха. При этом образуются
шестиконечные кристаллические формы. Из-за структуры молекул воды между
лучами кристалла возможны углы лишь в 60° и 120°. Основной кристалл воды
имеет в плоскости форму правильного шестиугольника. На вершинах такого
шестиугольника затем осаждаются новые кристаллы, на них — новые, и так
получаются разнообразные формы звёздочек-снежинок.
Когда эти кристаллы сформированы, они выпадают в одной из ниже
перечисленных форм:
Снежные кристаллы - отдельные ледяные кристаллы, часто с шестигранной
симметрией. Формируются непосредственно из воды, содержащейся в воздухе,
обычно вокруг мелкой пыли и прочих катализаторов. Типичные размеры
кристаллов - несколько миллиметров в диаметре.
Снежинки - наборы снежных кристаллов, свободно сцепленных между собой.
Снежинки могут достигать больших размеров (в некоторых случаях - более 10 см
в диаметре), когда снег особенно влажный и липкий. Снежинка содержит до 100
кристаллов, слепленных вместе.
Иней - очень холодные и маленькие капли воды (обычно, туман), которые быстро
замерзают, прикасаясь к чему-либо. Как пример можно рассматривать иней на
больших снежинках.
Град - большие твердые куски льда.
1.1.Существуют следующие виды снега:
1.2.1. Пухляк - порошок. Это только выпавший, рыхлый, нетронутый снег.
Представляет собой подушку, из-за чего падение смягчается.
3
1.2.2. Жесткий снег. Следующая стадия пухляка, когда он уже укатан и
исполосован множеством бороздок. Это значительно усложняет катание. Но
можно делать больше трюков.
1.2.3. Наст. Это корка твердого снега, накрывающая мягкий снег. Наст
формируется под влиянием солнца и ветра, которые плавят верхний слой пухляка,
а затем холодный воздух замораживает его обратно. Если наст достаточно тверд,
можно кататься по нему, как по льду. Если же наст мягкий, вы будете пробивать
его и разламывать ботинками. Впоследствии, неудачно провалившись, можно так
и остаться по пояс в снегу.
1.2.4. Мокрый снег. Когда температура воздуха становится выше нуля, снег
начинает таять и наполняется водой. Из-за этого отдельные снежные кристаллы
начинают слепляться в комки льда. Движение по такому снегу затруднено.
1.2.5. Лёд. Сноубордисты ненавидят лед так же сильно, как любят пухляк. Этот
тип
поверхности
доставляет
наибольшие
неприятности.
Он
полностью
противоположен мягкому снегу - жесткий, гладкий и мерзкий. На самом деле, Вы
никогда не найдете на склоне настоящий лед. Обычно это твердый снег,
несколько раз растаявший и замерзший вновь. Эта форма очень твердого и
жесткого снега обычно называется льдом.
1.2.Свойства снега.
На поверхности Земли снежинки образуют снежный покров. К концу зимы
он достигает более метра толщины и состоит из отдельных слоев снега, которые
образовались в разное время и при разных условиях. Поэтому эти слои
неодинаковы: плотные и рыхлые, из мелкозернистого либо крупнозернистого
снега.
Под воздействием ветров, оттепелей, солнечной радиации на поверхности
снежного покрова возникает наст, иногда такой прочный, что выдерживает
человека. В то же время внутри снежной толщи нижние слои снега разрыхляются
и на границе с почвой образуют горизонт глубинной изморози, состоящий из
больших (до 5 мм в поперечнике) полых кристаллов. Снег обладает рядом важных
свойств. Снежный покров отражает больше половины лучистой энергии
4
Солнца, а наиболее чистый свежевыпавший сухой снег — до 90%
солнечных лучей. Это охлаждает территории, покрытые снегом. Снежный покров
способен излучать тепловую энергию, и поэтому даже то незначительное тепло,
которым он обладает, быстро уходит в атмосферу. В то же время снежный
покров, плотность которого обычно не превышает 0,3 г/см3, очень мало
теплопроводен. Даже незначительный его слой предохраняет почву от глубокого
промерзания и создает более благоприятные условия для перезимовки растений.
В любое время потоки теплого воздуха могут прорываться в районы, где
господствует зима и лежит снег. Снег нагревается от теплого воздуха, но только
до 0°. Дальше он начинает таять, и температура его не может подняться выше. А
поскольку на таяние нужно во много раз больше тепла, чем на нагревание, то
прогревание многоснежных районов тормозится.
Стоит усилиться ветру, как массы снега поднимаются с поверхности —
возникает метель. Снег переносится на несколько километров и откладывается в
неровностях рельефа — в оврагах и ложбинах, на лесных опушках, на окраинах
поселков. Особенно сильные метели бывают в тундре и в степях, где ветры
местами сдувают весь снег с поверхности и откладывают его порою там, где это
как раз не нужно. Снежные заносы приносят много хлопот на железных дорогах и
автомагистралях нашей страны, они мешают жизни в северных городах,
нарушают работу промышленных предприятий.
Чтобы бороться с этими вредными явлениями, надо знать законы переноса
снега ветром. В нашей стране издавна ведутся исследования метелей, в них
принимал участие и крупнейший аэродинамик Н. Е. Жуковский.
От снежных заносов на дорогах ставят специальные щиты или сажают
лесные полосы. В некоторых местах снегозадерживающие щиты расставляют
прямо на полях, примыкающих к дорогам, это не только предохраняет от
снежных заносов, но и сохраняет влагу в почве. Поэтому часто говорят: «Снег на
полях — урожай в закромах».
Эта пословица существует неспроста. В странах умеренного пояса, и в том
числе на большей части России, весной на реках проходит до половины всего
5
годового стока — вода эта образуется от таяния снежного покрова. Весной талые
воды обеспечивают влагой ноля, и от снега во многом зависит судьба посевов.
Вот почему одна из главных зимних забот земледельцев — провести
снегозадержание, чтобы подольше сохранить на полях влагу. Но чтобы
правильнее использовать снежный покров, надо хорошо знать величину
снегозапасов.
На большей части территории нашей страны снег лежит 4—5 месяцев в
году, а в северных районах — 8—9 месяцев.
Для этого в нашей стране регулярно проводят снегомерные съемки, при
которых на определенных маршрутах через равные расстояния измеряют
толщину и плотность снежного покрова. Чтобы охватить снегосъемками
огромную территорию России, начато измерение снежного покрова с самолета.
2. Снежинка — снежный или ледяной кристалл, чаще всего в форме
шестилучевой по концам звёздочек или шестиугольных пластинок.
Во время очень сильных морозов (при температуре ниже −30 °C) ледяные
кристаллики выпадают в виде «алмазной пыли» — в этом случае на поверхности
земли образуется слой очень пушистого снега, состоящего из тоненьких ледяных
иголочек. Обычно же в процессе своего движения внутри ледяного облака
ледяные кристаллики растут за счет непосредственного перехода водяного пара в
твердую фазу. Как именно происходит этот рост, зависит от внешних условий, в
частности от температуры и влажности воздуха. Характер зависимости ученые в
общих чертах выявили, однако объяснить его пока не смогли. В одних условиях
ледяные шестигранники усиленно растут вдоль своей оси, и тогда образуются
снежинки вытянутой формы — снежинки-столбики, снежинки-иглы. В других
условиях
шестигранники
растут
преимущественно
в
направлениях,
перпендикулярных к их оси, и тогда образуются снежинки в виде шестиугольных
пластинок или шестиугольных звездочек. К падающей снежинке может
примерзнуть капелька воды — в результате образуются снежинки неправильной
формы.
6
2.1. Классификация снежинок.
В 1951 году Международная Комиссия по Снегу и Льду приняла классификацию
твёрдых осадков. Согласно ей все снежные кристаллы можно разделить на
следующие
группы:
звёздчатые
дендриты,
пластинки,
столбцы,
иглы,
пространственные дендриты, столбцы с наконечником и неправильные формы. К
ним добавились еще три вида обледеневших осадков: мелкая снежная крупка,
ледяная крупка и град.
Звёздчатые дендриты - кристалл или другое образование, имеющее
древовидную, ветвящуюся структуру. Они имеют шесть симметричных основных
веток и множество расположенных в произвольном порядке ответвлений. Их
размер - 5 мм и более в диаметре, как правило, они плоские и тонкие - всего 0.1
мм.
Пластинки - множество ледяных ребер как будто делят лопасти снежинок
на сектора. Как и звёздчатые дендриты, они плоские и тонкие.
Столбики. Хотя плоские, пластинчатые снежинки больше притягивают
взгляд, тем не менее самой распространенной формой снежных кристаллов
является
столбик
или
колонна.
Такие
полые
столбики
могут
быть
шестигранными, в виде карандаша, заостренные на концах в виде конуса.
Иглы - столбчатые кристаллы, выросшие длинными и тонкими. Иногда
внутри них сохраняются полости, а иногда концы расщепляются на несколько
веточек.
Пространственные дендриты. Очень интересные конфигурации получаются,
когда плоские или столбчатые кристаллики срастаются или спрессовываются,
образуя объемные структуры, где каждая веточка расположена в своей плоскости.
Столбики
с
наконечниками.
Изначально
такие
кристаллы
имеют
столбчатую форму, но в результате некоторых процессов меняют направление
роста, превращаясь в пластинки. Такое может произойти, если, кристалл заносит
ветром в зону с другой температурой.
Кристаллы неправильной формы. На долю снежинки может выпасть немало
приключений, она может попасть в зону турбулентности и потерять в ней
7
некоторые
из
своих
веточек
или
разломаться
совсем.
Обычно
таких
"покалеченных" снежинок много в сыром снеге, т. е. при относительно высокой
температуре, особенно при сильном ветре.
3. Снег как строительный материал.
Человек не может жить без уютного дома, защищающего его от всех бед
внешнего мира. И везде, где бы он ни был, первым делом человек строит дом.
Каким быть дому зависит от тех природных материалов, которые может найти
вокруг себя человек. В горах дома сделаны из камня и глины, на равнинах из
дерева, есть дома из кирпича, из веток, а из чего делать укрытие от жестоких
ветров среди царства холода, снега и льда?
Да, и в таких суровых условиях тоже живут люди. Есть один северный народ –
эскимосы, который придумал замечательный дом, который можно построить из
материала, в огромном количестве имеющегося на бескрайних снежных
просторах.
Иглу – круглый дом, который строится из обточенных больших кусков плотного
снега. В нем северные хозяйки умудрялись достигать максимум возможного
комфорта
и
уюта.
Раскладывались
меховые
шкуры,
разводился
огонь.
Становилось тепло и светло. Стены от огня не могут растаять, так как суровый
мороз снаружи не дает им такой возможности.
Для строительства стен приготавливались большие снежные плиты. Затем на
снегу размечали круг и выкладывали по нему первый слой. Следующие ряды
укладывались с меленьким наклоном внутрь дома, образуя овальный купол.
Между снежными плитами оставляли промежутки. Не стыковали их вплотную.
Щели потом затирали снегом и скрепляли специальной лампой с тюленьим
жиром. Тепло от горящей лампы растапливало внутреннюю поверхность стен,
холод замораживал воду, образуя ледяную корку.
Дверь в такое жилище делалась (пропиливалась) очень низкой или вообще
выкапывался туннель в снегу. Входное отверстие находилось в полу и
приходилось ползти, чтобы попасть домой.
8
Дома делали совсем небольшими – в максимальной точке купола едва умещался
стоящий человек. Так дома легче было обогревать и сохранять ценное тепло. В
куполе, чтобы поступал необходимый для дыхания воздух, прорезалось
отверстие. Спать обычно семья укладывалась напротив него на лежанках из
снежных блоков, покрытых шкурами.
Таким образом, из снега эскимосы строили целые деревни. Интересно, что даже
коротким прохладным летом плотный снег, из которого состоят стены, не
успевает растаять.
Сейчас, конечно, иглу становится все больше романтикой, чем необходимостью.
Многие современные люди с удовольствием едут на север, чтобы попробовать
переночевать в снежном доме, построенном своими руками.
4. Интересные факты о снеге.
Самая большая снежинка в мире. Снежинки – это скопление множества
маленьких кристаллов льда. Большинство снежинок не больше 1 см в ширину.
Средняя снежинка сделана из 180 млрд молекул воды, но % снеговой воды
зависит от различных факторов. Cогласно Книге Рекордов Гиннеса гигантская
снежинка была найдена в Форт Киу, Монтана, 28 января 1887 г. ее ширина
составляла 38 см, а толщина 20 см.
У снега есть своя терминология. Лыжники придумали свою терминологию
для описания различных видов снега. Например, «пиф-паф», «пюре», «снегшампанское», «цветная капуста», «липкий снег», «пыль».
Цвет снега. Согласно Государственному Центру информации о снеге и
льде, «сложная структура снежных кристаллов преобразовывается в бесчисленное
множество мельчайших поверхностей, от которых отражается свет». Устойчивые
к холоду водоросли – это крошечные фотосинтетические организмы, растущие на
снегу и льду северного полюса и альпийских регионов. Разные виды водорослей
могут окрасить снег в разные оттенки. Если в воздухе находится большое
количество пыли, примесей или песка, то можно увидеть, как падает розовый,
коричневый, оранжевый или красный снег. Оранжевый снег выпал в Сибири в
2007 г, а Краснодар красовался розовым снегом в 2010 г.
9
Самая длинная зимняя дорога в мире. Дорогу «След Вапуск» строят каждый
январь на льду и снегу. Ее длина составляет 700.5 км. Дорога соединяет Гильям,
Манитоба, с Пивануком, Онтарио. У «Следа Вапуска» даже есть сертификат
Книги Рекордов Гиннеса. Такой тип «временных трасс» играет большую роль в
перевозке товаров. Дорога закрывается в марте-апреле.
Человек-снежинка. Человеком, который буквально посвятил свою жизнь
изучению снежинок стал Уилсон А. Бентли. Он первый заснял снежные
кристаллы на пленку. Известный как «Человек-Снежинка», Бентли сделал более
5000 фотографий снежинок. В 19 веке он получил международное признание за
свою работу в сфере микрофотографии. Наследие Бентли включает большую
библиотеку журналов, книг, опубликованных статей, а также более 5000 снимков
«крошечный чудес красоты», как он часто называл снежинки.
Рекорд снегопада. Больше всего снега за год выпадает на горе Бэйкер,
Вашингтон, держит мировой рекорд, здесь в 1998-99 гг выпало 2850 см снега.
Самая большая скульптура из снега. 20 декабря 2007 года на
Международном фестивале снежных и ледяных скульптур в Гарбине команда из
600 умелых скульпторов торжественно открыли самую большую в мире
скульптуру из снега. Источником вдохновения для потрясающей композиции 200
м в длину и 35 м в высоту стали Олимпийские игры. Этот величественный
«пейзаж» стал центральной фигурой на фестивале в провинции Хейлончжанг,
одном из самых холодных мест Китая.
10
5. Результаты исследовательской работы
Наблюдение № 1. Не замерзают ли растения под снегом?
Мы вышли на улицу, раскопали снег и увидели, что трава под снегом
зеленая. Почему такое может быть? У людей от снега руки зябнут, а растениям
тепло, почему растения под снегом не замерзают? А все просто. Снег, особенно
свежевыпавший
не
пропускает
тепло
с
поверхности
почвы,
создавая
своеобразный естественный парник. Такое замечательное свойство снега
обусловлено строением снежинок. Они легкие и рыхлые, потому что лишь на 5%
состоят из воды, а остальные 95% в них составляет воздух (кислород), а воздух
плохо проводит тепло. Благодаря этому, растениям, покрытым снегом, не
страшны суточные перепады температур
Поэтому мы делаем следующий вывод, что снег защищает растения от
вымерзания, а так же недостатка влаги,
уменьшает охлаждение почвы,
уменьшает глубину промерзания почвы. Следовательно, растения под снегом не
только не замерзают, а наоборот, снеговое покрывало защищает их от ветра и
лютого мороза, зимовать под снегом не так опасно, как на открытом воздухе, безо
всякой защиты. В сельском хозяйстве для увеличения на посевных полях запасов
влаги и утепления зимующих озимых культур и многолетних растений, проводят
специальные мероприятия по снегозадержанию и снегонакоплению.
11
Наблюдение № 2. Почему не замерзают растения под снегом?
Мы взяли термометр и измерили температуру воздуха на улице и
температуру воздуха под снегом. Оказалось, что под снегом теплее. Температура
воздуха +2º С, а под снегом - +10º С.
12
Наблюдение № 3 Как тает снег у дерева?
Где тает снег прежде всего? У стволов деревьев потому, что стволы
деревьев темные. Темные цвета поглощают больше солнечных лучей, чем
светлые; предметы темного цвета нагреваются сильнее, чем светлые. Темные
стволы деревьев нагреваются сильнее, чем белые сугробы, поэтому и снег вокруг
деревьев тает быстрее. Грязный снег также тает быстрее, чем чистый.
13
Наблюдение № 4. Почему сугроб как слоёный пирог?
Мы сделали срез сугроба и увидели, что он слоистый и зернистый. На
протяжении зимы снежный покров оседает и уплотняется. Разрезы снежного
покрова
к
концу
зимы
отражают
историю
прошедших
снегопадов
и
сопровождавших их состояний погоды. В этот год сугробы небольшие, так как
выпало очень мало снега. В тот день, когда мы это делали, на улице было тепло,
снег таял и оседал поэтому, когда на улице будет уже минусовая температура на
срезе сугроба мы увидим ледяную прослойку.
14
Опыт № 1. Как промёрзла земля под снегом?
Мы раскопали снег и стали копать землю, она копалась очень тяжело, так
как была замерзшей. Нам пришлось рубить её топором. На расстоянии 20 см
земля была уже мягче и её стало легче копать. Таким способом мы увидели, что
земля промерзла на 20 см. В этот год зима была не холодная, морозы длились не
долго, поэтому глубина промерзания почвы не большая.
А вообще глубина
промерзания почвы в нашем регионе может достигать 1,5-1,8 метра.
15
Глубина промерзания почвы в зимнее время зависит от мощности снежного
покрова. Под снегом почва промерзает на незначительную глубину. Вот почему
снегозадержание проводят не только для накопления влаги в почве, но и для
сохранения тепла.
Опыт № 2. Чистота снега у дороги и в лесу.
Мы набрали снега в две колбы. В колбе № 1 растаявший снег взятый у
дороги и мы увидели, что вода грязная и мутная. В колбе № 2 растаявший снег
взятый в лесу, вода светлая, прозрачная.
16
Мы сделали вывод, что от автомобилей снег загрязняется, а в лесу где нет
автомобилей снег остаётся чистым.
6. Выводы исследовательской работы
Мороз трещит да снег валит. Зато ребятишкам веселье – надели теплые
шубки да шапки и айда в снежки играть или на санках кататься. А вот животным
да растениям тяжко – холодно им зимой и голодно. Но мудрая Природа и о них
позаботилась. Одних в теплые меховые шубки одела, других в норки да берлоги
до самой весны спать уложила. А посевы да травы разные, чтоб не замерзли,
снегом укрыла, так и спят они до весны под теплым снежным покрывалом.
Снежная зима – для всех радость – и животным в норках тепло, и растениям. А
народ наш издавна знает, если зима снежная – летом жди хорошего урожая
озимых, перезимуют они, не вымерзнут под снежным покровом. Снег имеет
большое значение в жизни человека.
17
Рис.1 Виды снежинок
18
Рис. 2 Снежинки на фотографиях Уилсона Бентли
19
Фото 1. Иглу - эскимосское жилище из снега и льда.
Фото 2. Строительство иглу
20
Фото 3. Набираю снег в лесу
Фото 4. Набираю снег у дороги
21
Список использованных источников и литературы
1.
2.
3.
4.
http://www.liveinternet.ru/users/4623230/post205831950/
http://newpix.ru/interesnye-fakty-o-snege
http://www.o8ode.ru/article/krie/klaccifikacia_cneginok.htm
http://www.topsnow.ru/type_snow.html
5. http://ru.wikipedia.org›Снег
6. http://ru.wikipedia.org/wiki/Снежинка
7. http://zemlja.clow.ru/texts/2040.htm
22