Miks lumi külmaga jalge all krõbiseb? Mis on lumi ja miks see on valge? Mis määrab lumekristalli kuju

18.10.2019

Lumi kriuksub. Väga pakase ilmaga on selle kriuksumist kuulda mitmekümne meetri kaugusele. Mis selle nähtuse põhjustas? Miks muutuvad helid temperatuuri muutudes valjemaks ja nõrgemaks?

Selgub, et kriuks on tagajärg eriline struktuur lund ja kui temperatuur tõuseb / langeb, muutub see struktuur ja helid tekivad juba erinevad.

Lumehelbed: haridus ja struktuur

Lumi "koosneb" üksikutest lumehelvestest - kristallilistest moodustistest, mis koosnevad külmunud veest (umbes 5%) ja õhust (umbes 95%). Koostis määrab nende hapruse, kerguse ja ülimadala tugevuse ning õhu valdava osakaalu -.

Teadlased on lumehelveste moodustumise protsessi üksikasjalikult uurinud. Maa pinnalt aurustuv vesi tõuseb auruna atmosfääri, kus see jahtub ja kontsentreerub tilkadeks, moodustades vihmapilvi.

Olulise jahutamise korral külmuvad mikroskoopilised tilgad, mis puutuvad kokku tolmuosakestega, moodustades kuueharulisi kristalle.

Tolm, aga ka suitsuosakesed, isegi putukad muutuvad kristalliseerumise tuumaks. Lumeuurija A. D. Zamorsky räägib lumehelbest, mille tuumas oli väike kääbus- külmunud putuka ümber on kasvanud kristall.

Lumehelbe põhikristalli kuueotsulisus tuleneb veemolekuli eripärast, mille tõttu võib kiirte vaheline nurk olla vaid 120° või 60°. Kuid igaüks meist nägi lumehelvest vaadates, kui palju keerulisem ja ilusam on selle muster kui tavalisel kuusnurgal. Mustrit põhjustab teiste kristallide kasv põhitaladele, millel on oma nurgad.

Samuti on ebakorrapärase kujuga lumehelbed. See tekkis lume pideva liikumise tulemusena õhukihtides, kus see kas sulab või kristalliseerub uuesti, tekitades deformeerunud osadele uusi kiiri.

Kahekümnenda sajandi keskel lume- ja jääkomisjon, mis on osakond Rahvusvaheline Assotsiatsioon teaduslik hüdroloogia, mis võeti vastu rahvusvahelise lume klassifikatsioonina. Punditsid on kõik lumehelbed kümneks jaganud suured rühmad. Igaüks neist saab nüüd määratleda ühes järgmistest klassidest:

- tähed või dendriidid;

- ruumilised (komplekssed) dendriidid;

- ebakorrapärased kristallid;

- taldrikud;

- veerud;

- kroonitud sambad;

- rahe;

- terad;

— külm vihm.

Igas klassis eristatakse alamliike, näiteks purustatud kristalle, komplekssed osakesed paljudest kristallidest, pakaseosakestest ja paljudest teistest.

Klassifikatsiooni puuduseks on see, et see ei võta arvesse lumeterade struktuuri kuju lumekattes, mis on veelgi keerulisem ja mitmekesisem.

Mis määrab lumekristalli kuju?

Hokkaido ülikooli töötaja professor-teadur U. Nakaya on selle teemaga tegelenud kogu oma elu. 20. sajandi alguses, 1936. aastal sai ta oma tillukeses laboris esimesena maamunal väljanägemise poolest kunstliku lumehelbe.

Territooriumil jaapanlaste "lumemeistri" mälestuseks endine labor rajati park, kuhu monument püstitati.

Professor selgitas välja, et lumekristalli kuju sõltub õhu niiskusesisaldusest ja selle temperatuurist. Niisiis, kõige ilusamad lumehelbed - tähed - moodustuvad kitsas vahemikus -14 ° С kuni -17 ° С.

Kõik andmed hankis ja kinnitas korduvalt U. Nakaya eksperimentaalselt. Protsess ei ole saanud teoreetilist põhjendust ja tõlgendust ning ootab oma avastamist.

Lume krigisemise põhjused

Eelnevatest selgitustest on lihtne aimata, et lume kriuksumine on vajutamisel purunevad kristallid. Kui astume lumehelvestele, purunevad nende ülimalt haprad kiired.

Täiendav kriuks ja krõks tekib kristallide üksteise vastu hõõrdumisel. Lumi kriuksub eriti valjult pakasega - 1000–1600 Hz, kui kristallid omandavad (nende jaoks) suurenenud kareduse ja rabeduse ning jäävad ilma nende pinnal püsivalt olevast vesimäärdeainest - aurustumisest.

Temperatuuri tõustes lumi sulab, aurustumine suureneb, vesi pehmendab kristallide hõõrdumist ja lumehelbed ise muutuvad vähem hapraks - "pehmeks". Vajutades need purunevad ja murenevad. "Pehmete" kristallide hävitamisest tekkiv heli on vahemikus 250-400 Hz. Kui temperatuur tõuseb -6 ° C-ni ja kõrgemale, nõrgeneb krigistamine ja kriuksus märgatavalt täielik kadumine.

Kui lumi on paakunud või lumehelbed koorikuks sulanud, muutuvad nendevahelised sidemed palju tugevamaks ja nad võivad isegi 0 °C juures krõmpsuda. Tõsi, see meenutab veidi kriuksumist, pigem kahinat või spetsiifilist müra.

Lastele meeldib küsida erinevaid küsimusi, millele võib olla raske vastata. Saime juba teada, miks sadanud lumi valge värv. Esmapilgul on vastus sellele küsimusele väga lihtne. Aga tegelikult ei ole. Seekord räägime taas lumest, selgitame välja, miks see miinuskraadidel iseloomulikku häält teeb, krõbin või kriuksub.

Sellele küsimusele, miks lumi jalge all krõbiseb, vastamiseks peate esmalt aru saama, millega on tegu – lumega. Kõrgel maapinnast pilvede vahel vesi külmub ja muutub väikesteks kristallideks. Neid kristalle nimetatakse lumehelbeteks. Need on alati kuusnurga kujulised.

Pärast külmumist alustavad nad oma teekonda maapinnale ja selle käigus külmub üha rohkem kristalle igasse kuuesse nurka. See juhtub mõnda aega juhuslikult, seega on kahe identse lumehelbe leidmise tõenäosus äärmiselt väike. Igal lumehelves on oma ainulaadne suurus ja kuju.

Miks lumehelbed peale astudes krõmpsuvad?

See on väga lihtne – lumele vajutades puruneb palju kristalle üksteise vastu. Eriti huvitav on see, et krõbina tugevus sõltub õhutemperatuurist – mida külmem on, seda valjemini lumehelbed murduvad.

Seda seetõttu, et temperatuuri langedes muutuvad kristallid aina kõvemaks ja need purunevad kergemini. On veel üks hüpotees – krõmps tekib seetõttu, et lumehelbed hõõruvad üksteise vastu.

Aga kui me ühe lumehelbe kätte võtame ja ära murrame, siis ei kuule me mingit heli. Ta on väga vaikne ja keegi maailmas ei suuda teda eristada. Krõmpsuv efekt ilmneb ainult siis, kui korraga puruneb tohutu hulk jääkristalle. Seda heli kuuleme sellepärast, et korraga murdub nii palju lumehelbeid.

Kui temperatuur tõuseb, hakkavad kristallid muutuma veeks, neid on raskem purustada ja heli kaob.

Lumi on märk tõeline talv. See tekib väikeste vihmapiiskade külmumisel. Kohev valge lumi- tõeline ime. Lapsed teevad sellest lumememme, mängivad nendega lumepalle ja põhjapoolsed rahvad ehitada oma majad lumest. Paks lumekiht soojendab maad. See ei lase härmas õhku ligi ja hoiab mulla sügavuses positiivset temperatuuri.

Mis on lumi ja kuidas see tekib?

Kui rääkida teaduskeel siis lumi on vaade sademed. See tähendab, et taevast langeb lund jäätunud vihmana. Lumi on külm, valge ja kohev. See koosneb üksikutest lumehelvestest, mis näevad välja nagu kuueharulised tähed. Huvitav, kuidas lumi tekib?

Lume ilmumise esimene tingimus on külm. Temperatuur, mille juures vesi muutub jääks, on 0ºC. Kui väljas läheb külmaks, kattub vesi lompides ja järvedes jääga (külmub). Taevas sel ajal külmuda vihmapilved. Vihmapiisad muutuvad lumeks.

Teist lume tekkimise viisi nimetatakse teaduslikult aurustumiseks. Kuulake, kuidas läheb. Kui pesete riideid ja riputate need talvel õue, külmub märg lina kõigepealt ära ja muutub kõvaks. Mõne päeva pärast muutub leht pehmeks kuivaks lapiks. Mis juhtus? Esiteks muutus vesi linas jääks. See juhtus üsna kiiresti. Seejärel hakkas jää aurustuma: väikesed mikroskoopilised jäätükid murdusid lindist ja tõusid taevasse. Need jäätükid olid nii väikesed, et kuivavat lehte vaadates me nende lendu ei märganud.

Miks sajab lund?

Taevakõrgustes leidub palju väikseid jäätükke. Seal kogunevad nad lumepilve. Pilves on nii palju lumehelbeid, et nad ühinevad mitmeks tükiks. Mõned väikesed jäätähed moodustavad suure lumehelbe, mis muutub liiga raskeks ja kukub alla. Nii hakkab lund sadama.

Suure lumepilve moodustamiseks ühest märjast linast ei piisa. Jäätunud järvest, lombist või jõest kerkib taevasse palju pisikesi jäätükke. Sinna kogunevad nad suurtesse lumepilvedesse.

Tuul võib sellise pilve kaugele kanda. Näiteks seal, kus pole härmatist. Tänu tuulele võib lund sadada ka kohtades, kus järved ja jõed pole veel jäätunud.

Kuidas tekivad lumehelbed?

Kas olete kunagi näinud lumehelvest mikroskoobi all? See näeb välja nagu kuueharuline täht. Iga tärni ots koosneb valgest oksast, millel kasvavad väikesed valged oksad.

Neid harusid nimetatakse teaduslikult kristallideks. Need ristuvad lumetähe keskel. Iga lumehelves hakkab kasvama keskelt – lumeokste ristumiskohast. Lumehelbe kasv sarnaneb puu kasvuga: keskelt kasvab kuus tüve, millest igaühel hakkavad kasvama oksad. Tähed võivad olla erinevate okstega (pikad või lühikesed, jämedad või peenikesed), kuid lumetähel kasvab alati ainult 6 suurt oksa.

Kui vesi jões või lombis külmub, tekib jää. Jääl asuvad tähed lähestikku. Kui udu või pilv jäätub, asuvad tähed üksteisest teatud kaugusel. Kui tähti on liiga palju, on need mitmeks tükiks ühendatud ja kukuvad alla. Nii langeb lumi pilvedest välja ja katab teed, majad ja põllud. Kukkuvaid lumehelbeid kutsuvad täiskasvanud lumesadu.

Miks lumi jalge all krigiseb?

Kui tänaval on kerge pakane (-2 või -3 ºС), siis on sadanud lumes palju vett. Sellise lume kohta öeldakse, et see on “märg”. Märjast lumest on lihtne teha lumepalle ja lumememm, ehitada "kindlusi".

Kui pakane tugevneb (õhutemperatuur langeb -5 või -10 ºC), külmub lumi tugevamini ja muutub kuivaks. Kuivast lumest lumememme teha pole võimalik, aga ta kriuksub kõvasti jalge all. Miks kuiv lumi kriuksub?

Iga lumehelves on nagu väike täht. Kui astume lumele, murduvad jäistes lumehelvestes oksad. Nii et paljude lumehelveste purustamisel tekib krõks ja kriuks.

Lumi krigiseb igasuguse survega:

kui sellele peale astuti;
läks suuskadele;
sõitis kelkudel.

Lumi lakkab kriuksuma alles siis, kui see muutub peaaegu soojaks (õhutemperatuur läheneb 0ºC). Või kui ta oli tugevalt rulli keeratud (see juhtub küngastel, kus lumi veereb ja muutub jääks).

Kui lumi krigiseb väga valjult?

Lumi võib piiksuda valjemini või vaiksemalt. Millal läheb lume pring väga valjuks?

See juhtub äärmise külma korral. Näiteks edasi kaugel põhjas-50ºC juures muutub lume prõks nii tugevaks, et seda on kuulda ka kõrvaltänavas.

Soojenemisel, kui õhutemperatuur läheneb 0ºC, kaob krõmps täielikult. Lumehelbed muutuvad pehmeks, nende jäistele okstele tekivad veepiisad, mis ei lase jäistel tähtedel kriuksuma.

Teadlased viivad läbi uudishimulikke katseid külmunud veega. Selgub, et vesi kuuleb meid ja reageerib õrnadele ja ebaviisakatele sõnadele erinevalt. Sellest räägib järgmine video.

Kuidas lumi sünnib?

Lumi on palju ilusaid sädelevaid lumehelbeid, mis kukuvad kõrgelt maapinnale.

Talvel ajab tuul pilved meie maale soojade ookeanide ja merede poolt. Maapinna kohal tekivad pilvede jahtumisel neisse väikesed kristallid, mille pinnale settivad ja jahtuvad uued auruosakesed, mis muutuvad uuteks jääkristallideks. See kuusnurkne kristall kasvab, areneb kogu aeg ja lõpuks muutub hämmastavalt kauniks lumehelbeks, mida me lumesaju ajal imetleme.

Miks on lumivalge?

Kui vaatame lumehelvest, siis seda väikest tähte, mille kaudu Päikesekiir, siis märkame, et see on värvitu. Miks on siis lumivalge, kui see koosneb lumehelvestest? Sest lumesaju ajal langevad lumehelbed juhuslikult üksteise peale, lamavad homogeenses massis ja muutuvad läbipaistmatuks, kuna nad ei saa päikesekiirt täielikult läbi lasta. Päikesekiir on valge, seega näeme lund pimestavalt valgena.

Miks lumi külmal ajal jalge all krigiseb?

Fakt on see, et iga lumehelves on väike kristall. Lumele astudes nende kristallide mass kahaneb, hõõrdub üksteise vastu ja puruneb. Kui pakane on väike, siis lumele astudes tõmbuvad lumehelbed-kristallid kokku, aga samas osa lumehelbeid sulab ja muutub veeks. Vesi muutub ülejäänud kristallidele omamoodi määrdeaineks ja need ei krigise. Aga sisse kõva pakane lumehelveste sulamist ei toimu ja lume kriuksumist on kuulda - purustatud lumekristallide müra. Veelgi enam, mida tugevam on pakane, seda kõrgem on heli.

("Esimesest väikeste põhjuste entsüklopeediast")