Что такое снег, откуда берется и почему он белый, а не прозрачный

Что такое снег Какой бывает Уникальные условия некоторых стран Откуда берется Форма снежинок Что на нее влияет Зачем нужен снег Как выпадает Почему он белый Можно ли есть Интересные факты о снеге

Снег — это особый вид осадков, выпадающий в виде ледяных кристаллов. Он образуется при температуре воздуха ниже нуля и условиях достаточной влажности.  Когда водяной пар замерзает, формируются мельчайшие кристаллы, собранные в снежные комья. На поверхность земли они оседают, если температура остается достаточно низкой для того, чтобы они не растаяли. Ежегодно на Землю выпадает целый септиллион снежинок: 1024 , или 1 000 000 000 000 000 000 000 000. 

В холодных местах нашей планеты, например в Сибири, или Гренландии, снег выпадает и сохраняется на протяжении долгих месяцев. Тем не менее большая часть жителей Земли никогда не видела снега. Для них его неожиданное появление становится грандиозным событием. 

Образуются снежинки из мельчайших капель, которые притягивают к себе частицы пыли и оледеневают. Что интересно, изначальный размер снежинок микроскопичен — не более 0,1 миллиметра в диаметре, но по ходу опускания они обрастают новыми кристаллами — это капельки влаги, которые парят в воздухе и слипаются. Поэтому можно сказать, что расти умеют не только сугробы, но и сами снежинки.

Вес снежинок ничтожно мал, но в конгломерате они намного увесистее, чем может показаться на первый взгляд. Так, если снег сантиметровым слоем покроет территорию площадью 1 гектар, в пересчете на жидкость это будет около 30 кубометров воды. Это примерно месяц активного использования воды с купанием, мытьем посуды, уборками и приготовлением пищи семьи из шесть человек, целый 28-метровый бассейн или 2,5 месяца активного полива дачных 6 соток. 

В основе каждой снежинки — молекулы воды, соединяющиеся в сложную кристаллическую решетку. Но из воды снежинки состоят лишь на 5%, все остальное — это воздух. Чистый снег может быть абсолютно прозрачным, но обычно снежинки захватывают в атмосферных слоях и другие мельчайшие частицы. В основном это:

Сухой снег представляет собой легкие, рыхлые кристаллы, которые легко разлетаются при соприкосновении. Фото: PedroMatos/Shutterstock/FOTODOMМокрый снег — тяжелый и липкий, легко слеживается. Фото: JJFarq/Shutterstock/FOTODOMПушистый снег можно найти на Дальнем Востоке России, а также в Сибири. Фото: Ondrej Prosicky/Shutterstock/FOTODOMАрбузный снег. Фото: Dene' Miles/Shutterstock/FOTODOMТакие снежные покровы можно найти в Антарктиде, на Аляске, а также в высоких горах, например, в Гималаях и Андахе. Фото: Steve Allen/Shutterstock/FOTODOMНаст — это плотный слой снега, образующийся после частичного таяния и вследствие замерзания поверхности снежного покрова. Наст часто встречается в лесах и на полях средней полосы России, а также в северных странах, таких как Швеция и Финляндия. Фото: Tatiana Gasich/Shutterstock/FOTODOM

Снег, казалось бы, обычное явление, но его разнообразие буквально потрясает. Тип снега зависит от внешних факторов: температуры, влажности атмосферы, ветра, высоты над уровнем моря, а также микроскопических частиц, вокруг которых вращаются кристаллы. Различные виды снега встречаются в определенных регионах и климатических условиях, знание их свойств помогает понимать процессы, происходящие в атмосфере. Различают отдельные виды, типы снега и конфигурации снежинок. 

Сухой снег представляет собой легкие, рыхлые кристаллы, которые легко разлетаются при соприкосновении. Он получается при низкой температуре (обычно ниже -10 °C) и низкой влажности. Частицы сухого снега имеют четкие края, так как замерзают почти мгновенно, не успевая раствориться и слежаться.

Такой тип снега часто встречается в северных регионах России, например, в Якутии. В этих местах зимой поддерживается стабильная температура, воздух сухой. В Якутии, например, зима длится до 7 месяцев в году, средняя температура может достигать -30°C, что идеально для образования сухого снега.

Мокрый снег — тяжелый и липкий, легко слеживается. Он выпадает при температуре около 0 °C, когда кристаллы снега начинают частично плавиться, но еще остаются замерзшими. Мокрый снег легко лепится и отлично подходит для создания снежных фигурок.

Мокрый снег характерен для умеренных широт, например, для Центральной России и Северной Европы. В Москве и Санкт-Петербурге в зимние месяцы температура часто колеблется около нуля, из-за чего выпадает именно мокрый снег. В Японии, особенно на острове Хоккайдо, также выпадает много мокрого снега, который формирует знаменитые снежные наслоения в горных районах.

Пушистый снег образуется при легких морозах (от -5 °C до -10 °C) и высоком уровне влажности. Его кристаллы крупные, напоминают «звездочки» и легко накапливаются друг на друге, образуя мягкую, почти воздушную оболочку.

Пушистый снег можно найти на Дальнем Востоке России, а также в Сибири, например горнолыжный курорт Шерегеш известен именно им. Также пухляк нередок в Вашингтоне, на Аляске, а также в горных регионах Швейцарии и Франции, Италии. В городах центральной России пушистый снег часто выпадает в начале зимы, когда температура еще не слишком высока.

Снежная крупа — это мелкие круглые кристаллы, соединенные в шарики, которые образуются при падении кристаллов через слой теплого влажного воздуха, где они частично плавятся, а затем возвращаются обратно в холодный слой и застывают. Такая структура придает крупе особую легкость и хрупкость.

Снежная крупа выпадает при температуре около -5 °C и чаще встречается в горных регионах или на прибрежных территориях, где теплый воздух может чередоваться с холодным. Например, снежная крупа характерна для западного побережья Канады и США, таких городов как Ванкувер или Сиэтл, где зима не всегда холодная, а теплые массы воздуха часто образуют осадки в виде круп. 

Хлопья — крупные, пушистые снежинки, состоят в основном из звездообразных кристаллов и могут достигать нескольких сантиметров в диаметре. Часто встречаются в условиях слабого ветра и умеренной влажности. Во время оттепели, а также в процессе ливневых дождей могут достигать особенно больших размеров. 

Наст — это плотный слой снега, образующийся после частичного таяния и вследствие замерзания поверхности снежного покрова. Наст обычно возникает после оттепели, когда солнечные лучи прогревают верхний слой снега, а затем температура снова падает, и этот слой замерзает, образуя корку.

Наст часто встречается в лесах и на полях средней полосы России, а также в северных странах, таких как Швеция и Финляндия. В Сибири наст наблюдается весной, когда солнечные лучи становятся более интенсивными. В Альпах этот вид снега является опасным фактором, поскольку увеличивает риск схода лавин. В городах он тоже приносит дискомфорт, считается опасным для передвижения, так как может порезать ноги в невысокой обуви и скрывать под собой ледяную скользкую корку, которая возникла раньше из-за перепадов температуры. 

Фирн — старый снег, претерпевший несколько циклов замерзания и таяния. Он менее плотный, чем лед, но значительно прочнее свежего снега. Фирн чаще встречается в высокогорных районах и на ледниках, где снег никогда полностью не тает, а со временем уплотняется.

Фирновый снег характерен для ледников Антарктиды, Гренландии и горных районов Альп и Гималаев. Например, в швейцарских Альпах старый снег образует многослойные «чехлы», которые затем превращаются в плотный глетчерный лед. 

Глетчерный снег — это многолетний уплотненный снег, который под давлением и новый слоев превращается в лед. Глетчерный снег имеет плотную и однородную структуру, из-за чего более устойчив к таянию.

Такие снежные покровы можно найти в Антарктиде, на Аляске, а также в высоких горах, например, в Гималаях и Андахе. В Антарктиде лед может перемещаться на несколько километров, средний слой глетчерного снега медленно смещается к океану, образуя айсберги. 

Пак — это многослойный полярный снег, слежавшийся в ледяные гигантские глыбы, толщиной три метра и больше, о уже прошел более двух циклов летнего сезонного таяния и превратился в ледяные поля. 

Хотя встречается пак в основном на морских побережьях, но практически полностью опреснен. Имеет выраженный голубой цвет. 

Преимущественно увидеть его можно в зонах Арктики и таких морях, как Чукотское, Гренландское, Восточно-Сибирское и в проливах Канадского Арктического архипелага, куда попадают дрейфующие льды. Причем они могут быть настолько огромными, что на них обустраивают дрейфующие научные станции, которые передвигаются естественным образом по ходу движения льдины.

Алмазный снег — это мелкие, сверкающие кристаллы, которые образуются в условиях очень низких температур и высоких атмосферных давлений. Часто выпадает в ясную морозную погоду, когда происходит постепенная кристаллизация влаги из воздуха.

Алмазный снег можно увидеть в условиях экстремальных холодов, например, в Антарктиде или в северных районах Канады и Сибири. В Якутии такие явления особенно яркие в зимние ночи при температуре ниже -40 °C, когда воздух насыщен мельчайшими кристаллами льда, сверкающими в свете лун или уличных фонарей.

Арбузный снег — это уникальное явление, его можно встретить на высокогорных вершинах и только весной и летом, когда слой снега немного подтаивает изнутри. Со стороны кажется, что горы начинают кровоточить. Первым о кровавом снеге упомянул еще Аристотель, а первые пробы были взяты в Гренландии лишь в 1818 году, благодаря экспедиции капитана Джона Росса. Тогда пришли к выводу, что снег окрасили частицы горных пород и почвы. 

Шотландский ботаник Роберт Браун выдвинул другую версию — о частицах водорослей, которые попали в атмосферу и затем выпали в виде снега. Спустя век эта догадка подтвердилась. Через микроскоп удалось разглядеть частицы водорослей. Красный пигмент с тех пор назвали снежной хламидомонадой. Арбузным такой снег называют не только из-за цвета, но и специфического аромата, который источают активированные солнцем водоросли. Чаще это явление можно встретить на горных склонах Сьерра Невады.

Формирование снега начинается с подъема влаги в более холодные слои атмосферы, где она замерзает. Превращение водяного пара в снежные кристаллы происходит через несколько этапов:

Плоские шестилучевые звезды . Фото: Alexey Kljatov/Shutterstock/FOTODOMИглы. Фото: Lukas Jonaitis/Shutterstock/FOTODOMСтолбики – это небольшие удлиненные кристаллы, похожие на короткие, толстые столбики. Фото: Alexey Kljatov/Shutterstock/FOTODOMПластинки и тонкие диски . Фото: Kichigin/Shutterstock/FOTODOM

Самые большие снежинки и рекорды: Снежинки в среднем имеют диаметр от 1 до 5 миллиметров. Однако в некоторых условиях могут образовываться гораздо более крупные кристаллы. Рекордные снежные хлопья были зафиксированы в Монтане в 1887 году — их диаметр достигал 38 см!

Иглы — это длинные тонкие кристаллы, которые образуются при температуре около -2 °C. При такой температуре кристаллы имеют вытянутую форму и могут расти, как «иголки», похожие на миниатюрные сосульки. Такие снежинки часто падают в виде мелкого снега или кристаллов, которые быстро уплотняются и сохраняют рыхлую снежную массу.

Плоские звезды, или «звездчатые» снежинки, образуются при температуре примерно от -12°C до -16°C. Это одна из самых известных и симметричных форм снежинок, состоящая из шести лучей с ветвящимися структурами. В этих условиях водяной пар быстро замерзает на гранях кристаллов, образуя ветвящиеся лучи. Чаще всего именно такие снежинки рисуют на иллюстрациях и в декорациях, потому что выглядят они как классические «снежинки».

При температуре -12°C и высокой влажности образуются дендритные снежинки с длинными ветвящимися структурами. Это одни из самых больших снежинок, их диаметр может достигать почти сантиметра. Чем выше влажность, тем сильнее разветвление краев кристаллов, так как молекулы воды быстрее замерзают, достраивая снежинки.  Они создают пушистый снег, который мягко падает на землю и часто сохраняет свою форму при падении.

Столбики или шестигранные призмы появляются при температуре около -5 °C. Это небольшие удлиненные кристаллы, похожие на короткие, толстые столбики. Они формируются, когда молекулы воды замерзают, выстраиваясь в шестигранную форму, но не расширяются по бокам, как это происходит у звездчатых снежинок. Снежные призмы создают плотный и гладкий снежный покров.

Плоские пластинки обрабатываются при температуре от -10 °C до -20 °C и низкой влажности. В отличие от звезд, они имеют более простую форму — тонкие, почти гладкие. Когда пластинки падают, они прикрывают поверхность плотным слоем. В условиях низкой влажности имеют минимальные ветвления и выглядят как ровные шестиугольники.

Колонны — это форма, представляющая собой полые или сплошные колонны с шестиугольными гранями. Они развиваются при температуре от -3 °C до -5 °C. При этом внутренняя часть столбика не подвергается кристаллизации, в то время как внешние границы затвердевают. 

Каждый кристалл уникален, и их структура может существенно меняться в зависимости от условий. В целом, снежинки зависят от определенных атмосферных явлений, главным образом от температуры и уровня влажности, определяющих их форму и размеры.

Основной фактор, влияющий на форму и размер снежинок, — это температура, при которой они формируются. При повышении или понижении температуры молекулы воды замерзают с разной скоростью и по-разному кристаллизуются, что влияет на форму каждого кристалла. Например, при температуре -2°С образуются игольчатые кристаллы, а при -15°С — шестилучевые звезды с красивыми узорами.

Высокая влажность способствует образованию сложных, разветвленных структур, таких как дендритные кристаллы. При попадании влаги снежинки приобретают более простые формы, такие как шестигранные пластинки. Чем выше содержание водяного пара, тем более плотной становится структура снежинки, поскольку дополнительные молекулы воды создают ветвистые узоры.

Давление и скорость подъема воздуха воздействуют на форму и размер снежинок, так как при более высоких скоростях молекулы воды соединяются быстрее, образуя более плотные кристаллы. Например, при интенсивных восходящих потоках воздуха, как это бывает в снежных бурях, снежинки приобретают большие размеры и сложную структуру.

В зависимости от высоты снежные кристаллы встречаются в разных формах. На большой высоте температура и влажность могут быть очень низкими, поэтому снежинки превращаются в простые шестигранные пластинки. На меньших высотах, где температура выше, возможны сложные формы, такие как дендриты или большие звезды.

Снежинки, образующиеся при медленной кристаллизации, обычно имеют более сложную форму, потому что они могут расти в течение более длительного времени. Быстрое охлаждение приводит к образованию простых и симметричных структур. 

Значимость снега среди всех видов осадков сильно недооценена. Он сыграл чуть ли не самую важную роль в биологическом развитии нашей планеты. Если бы снега не охладили много миллионов лет назад Землю, еще не известно, возможна ли была на ней жизнь. В период Земли-снежка, 720—635 млн лет назад, наже на экваторе был лед и условия были сопоставимы с современной Антарктидой. Зато потом, при потеплении, в бурный рост пошли сначала цианобактерии, а потом случился Кембрийский взрыв. Без ледникового перида Земля могла остаться необитаемой горячей планетой наподобие Венеры. 

Снег и продолжает играть важную роль в экосистемах и климате. Его четыре основные функции: 

Здесь тоже имеются различия. В зависимости от механизма выпадения снега он бывает:  

Обложной снег — это тип снега, который выпадает при длительных холодных циклических процессах. Обычно такой снег опускается в виде мягкого, ровного слоя, который закрывает землю без сильных порывов ветра. Это характерно для регионов, где наблюдаются продолжительные и обильные снегопады. Такой снег может образовываться в процессе устойчивых температурных условий, когда холодный воздух способствует снегопаду в течение нескольких дней.

Особенности обложного снега:

В северных регионах России, таких как Карелия и Вологодская область, в зимний период часто выпадает обложной снег, который покрывает землю плотным слоем, создавая красивые снежные пейзажи.

Ливневый снег выпадает интенсивно в коротком промежутке времени, что сопровождается сильным ветром и бурей. Ливневые снегопады могут быть очень мощными, при этом снег выпадает крупными хлопьями, и может приводить к затруднениям передвижения автомобилей и пешеходов. Это типичный снег для регионов, где распространяются активные атмосферные фронты, часто с сильными ветрами.

Особенности ливневого снега:

Ливневые снегопады часто бывают в горах Японии и северных регионах США, где сильные зимние бури обрушиваются в течение нескольких часов, образуя огромные снежные массы.

Снежная морось — это тип снега, когда осадки выпадают в виде мелких снежинок, которые быстро тают при падении. Такая форма снега напоминает дождь, только это водянистые капли, они превращаются в снежинки прямо в воздухе. Снежная морось часто бывает в условиях, когда температура близка к нулю, или в переходный период между дождем и снегом.

Особенности снежной мороси:

Снежная морось характерна для прибрежных районов с умеренным климатом, таких как западная часть Европы, например, Великобритания, или в районе Черного моря, где температура редко опускается ниже 0°С.

Белый цвет снега проявляется преломлением и отражением света внутри кристаллов льда. Рядом воздушные промежутки между кристаллами заставляют свет многократно преломляться и рассеиваться. Каждый кристалл по отдельности прозрачен, но в массиве они становятся белыми. 

Это спектральное явление ученый-физик Кеннет Либбрехт, который многие годы изучал структуру, формы и свойства кристаллов снега, объяснил так: при большой концентрации снежинок, свет проходит многократное преломление от кристаллов, в результате чего не поглощается, а отражается. Это и воспринимается человеческим зрением как белый цвет. Похожая история с цветом шерсти белого медведя.

А вот в массивных глыбах льда снег имеет синеватый оттенок, так как именно синий цвет отражается активнее других в спектре. Тут мы рассказывали, почему айсберги не только белые.

Теоретически снег съедобен, но не всегда безопасен. Снег — это замерзшая вода, и если она не загрязнена, ее можно употреблять. Однако важно учитывать, что снег, который выпадает вблизи населенных пунктов или промышленной зоны, может содержать в себе различные загрязнители — пыль, сажу, копоть, выхлопные газы, тяжелые металлы и другие вредные вещества, которые впитывают в себя снежинки. 

Питьевое использование снега имеет смысл только в том случае, если снег находится в месте, где нет загрязнений. Например, в высокогорных регионах или в Антарктиде снег достаточно чистый для того, чтобы его можно было использовать в качестве источника воды. Однако перед применением следует растопить снег, так как в его твердой форме не содержится достаточного количества воды для нормальной гидратации организма.

Что такое гроза и чем она опасна

Что такое молния и как она образуется

Самые необычные осадки