Чому сніг рипить під ногами
Сніг скрипить. У дуже морозну погоду його скрип можна почути за кілька десятків метрів. Чим викликано це явище? Чому при зміні температури звуки то посилюються, то слабшають?
Виявляється, скрип - наслідок особливого будови снігу, а при підвищенні / зниженні температури ця будова змінюється і звуки утворюються вже інші.
Сніжинки: освіта і будова
Сніг «складається» з окремих сніжинок - кристалічних утворень, що складаються з замерзлої води (близько 5%) і повітря (близько 95%). Склад визначає їх крихкість, легкість і надзвичайно низьку міцність, а переважна частка повітря - білий колір.
Вченими детально вивчений процес утворення сніжинок. Що випаровується з поверхні Землі вода у вигляді пари піднімається в атмосферу, там охолоджується і концентрується в краплі, утворюючи дощові хмари.
При значному охолодженні мікроскопічні краплі, стикаючись з пиловими частинками, замерзають, утворюючи кристали шестикутної форми.
Пил, а також частки диму, навіть комахи стають ядром кристалізації. Дослідник снігу А. Д. Заморський розповідає про снежинке, в ядрі якої виявилася дрібна мошка - навколо замерзлого комахи виріс кристал.
Шестикутна основного кристала сніжинки обумовлена особливістю молекули води, через яку кут між промінчиками може бути лише 120 ° або 60 °. Але кожен з нас, розглядаючи сніжинку, бачив, наскільки складніше і прекрасніше її малюнок, ніж звичайний шестикутник. Узорчастість викликана наростанням на основних променях інших кристалів, зі своїми кутами.
Зустрічаються і сніжинки неправильної форми. Вона сформувалася внаслідок постійного руху снігу в повітряних шарах, де він то тане, то знову кристалізується, нарощуючи на деформовані частини нові промені.
В середині ХХ століття Комісією снігу і льоду, яка є відділом Міжнародної асоціації наукової гідрології, прийнята як основна Міжнародна класифікація снігу. Вчені мужі розділили всі сніжинки на десять великих груп. Кожну тепер можна було визначити в один з класів:
- зірок, або дендритів;
- просторових (складних) дендритів;
- кристалів неправильних;
- стовпчиків увінчаних;
- крижаного дощу.
У кожному класі виділені підвиди, наприклад - ламані кристали, складні частинки з багатьох кристалів, частки в паморозі та багато інших.
Недолік класифікації в тому, що вона не враховує форму структуру снігових зерен в сніговому покриві, яка ще складніше і різноманітніше.
Від чого залежить форма снігового кристала?
Цим питанням все життя займався професор-дослідник У. Накайя, співробітник університету Хоккайдо. На початку ХХ століття, в 1936 році, в свій крихітної лабораторії йому першому на землі вдалося отримати штучну з точки зору появи сніжинку.
На згадку про «майстра снігу» японцями на території колишньої лабораторії розбитий парк, в якому встановлено монумент.
Професор з'ясував, що форма снігового кришталика залежить від вмісту вологи в повітрі і його температури. Так, найкрасивіші сніжинки - зірки - утворюються в вузькому інтервалі від -14 ° С до -17 ° С.
Всі дані отримані і багаторазово підтверджені У. Накайя експериментальним шляхом. Теоретичного обґрунтування та інтерпретації процес так і не отримав і чекає свого відкриття.
Причини снігового скрипу (хрускоту)
Легко здогадатися з попередніх пояснень, що скрип снігу - це ламаються при натисканні кристали. Коли ми наступаємо на сніжинки, то надзвичайно неміцні їх промені розламуються.
Додатковий скрип і хрускіт створює тертя кристалів одна об одну. Особливо голосно скрипить сніг в мороз - 1000-1600 Гц, коли кристали набувають підвищену (для них) твердість і крихкість і позбавляються перманентно присутня на їх поверхні водної мастила - випаровування.
З підвищенням температури сніг тане, випаровування посилюється, вода пом'якшує тертя кристалів, а самі сніжинки стають менш крихкими - «м'якими». При натисканні вони ламаються і мнуть. Звук від руйнування «м'яких» кристалів - в діапазоні 250-400 Гц. При підвищенні температури до -6 ° C і вище хрест і скрип помітно слабшають до повного зникнення.
Якщо сніг злежався або сніжинки сплавилися в наст, зв'язку між ними стають набагато міцніше, і вони здатні хрустіти навіть при 0 ° C. Правда, на скрип це схоже мало, скоріше - шерех або специфічний шум.