Miksi lumivalkoinen ja rapea. Miksi lumi rapistelee jalkojen alla - mistä "runsastuksen" ääni tulee? Kuinka lumi syntyy

18.10.2019

Miten lumi syntyy?

Lumi on paljon kauniita kimaltelevia lumihiutaleita, jotka putoavat korkealta maahan.

Talvella tuuli ajaa pilviä maallemme lämpimien valtamerten ja merien puolelta. Maan yläpuolella pilvien jäähtyessä niihin muodostuu pieniä kiteitä, joiden pinnalle laskeutuu ja jäähtyy uusia höyryhiukkasia, jotka muuttuvat uusiksi jääkiteiksi. Tämä kuusikulmainen kristalli kasvaa, kehittyy koko ajan ja lopulta siitä tulee hämmästyttävän kaunis lumihiutale, jota ihailemme lumisateen aikana.

Miksi lunta valkoinen väri?

Jos katsomme lumihiutaletta, tätä pientä tähteä, jonka läpi auringonvalo kulkee, huomaamme, että se on väritön. Miksi sitten lumi on valkoista, jos se koostuu lumihiutaleista? Sillä kun lumi sataa, lumihiutaleet putoavat satunnaisesti päällekkäin, makaavat homogeenisessa massassa ja muuttuvat läpinäkymättömiksi, koska ne eivät pääse täysin läpi auringonsäteitä. Auringonsäde on valkoinen, joten näemme lumen häikäisevän valkoisena.

Miksi lumi narisee jalkojen alla kylmällä säällä?

Tosiasia on, että jokainen lumihiutale on pieni kide. Kun astut lumen päälle, näiden kiteiden massa kutistuu, hankaa toisiaan vasten ja murtuu. Kun pakkanen on pieni, niin lumelle astuessa lumihiutalekiteet kutistuvat, mutta samalla osa lumihiutaleista sulaa ja muuttuu vedeksi. Vedestä tulee eräänlainen voiteluaine muille kiteille, eivätkä ne narise. Mutta sisään kovaa pakkasta lumihiutaleita ei sula ja kuuluu lumen narinaa - murskattujen lumikiteiden ääntä. Lisäksi mitä voimakkaampi pakkanen on, sitä korkeampi ääni.

("The First Encyclopedia of Little Whys")

Postikortti lumihiutaleilla

Ja nyt, ystäväni, tehdään kortti lumihiutaleella ja annetaan se mummolle.

Äiti voi leikata lumihiutaleen itse,

ja vauva - liimaa työkappaleeseen.

Valmis!

Hyvää toista adventtisunnuntaita ystävät!

Christina,
klubi "Developing Houses"

Talvea ajatellen se näyttää mielikuvituksessa aina valkoiselta. lumipeite, peittää kaiken ympärillä, kun taas harvoin kukaan ajattelee, miksi se on valkoinen.

Ilmakehässä olevat vesipisarat jäätyvät pakkasessa ja muuttuvat jääksi ja putoavat maahan lumen muodossa. Jää on vettä kiinteässä tilassa, se on itsessään läpinäkyvää. Miksi sitten on lumivalkoinen?

Lumihiutaleilla ei myöskään ole väriä, mutta jos katsot niitä suurennuslasin läpi, voit nähdä, että ne näyttävät kiteiltä, jotka muistuttavat säännöllistä kuusikulmiota, jonka reunat ovat muodoltaan. Lumisateen aikana lumihiutaleiden reunat heijastavat valonsäteitä, jotka antavat lumelle sen tavanomaisen valkoisen värin.

Maan päällä lumipeite on lumihiutalerypäle, joka sijaitsee erittäin tiiviisti toistensa kanssa kaoottisella tavalla. Yhdessä ne heijastavat valoa voimakkaammin, joten jopa yöllä, kun aurinko ei valaise pintaa, näemme lumen valkoisena. Valosäteiden lähde yöllä ovat kuu, tähdet, lyhdyt.

Syy lumipeitteen "valkoisuuteen" ei kuitenkaan piile vain jääkiteiden pintojen kyvyssä heijastaa niille putoavaa valoa, vaan myös niiden pinnan puhtaudessa. Tärkeintä on, että mikään lumihiutale ei voi olla täysin läpinäkyvä. Ilmakehässä vesipisarat sekoittuvat erilaisten hiukkasten (pöly, teollisuuspäästöt ja muut epäpuhtaudet) kanssa, jotka pystyvät absorboimaan heijastamattomia valonsäteitä.

Miksi lumi kiiltää?

Tässä tapauksessa pätee hyvin tunnettu laki: tulokulma yhtä suuri kuin kulma heijastuksia. Miljardit mikrokiteet, joilla on säännöllisen kuusikulmion muoto, imeytyvät auringonsäteet, taittaa ne ja heijastaa sitten eri suuntiin ja alle eri kulmat kuten "auringonsäteet". Siksi näemme kuinka lumihiutaleet kimaltelevat ja hohtavat auringossa.

Miksi lumihiutaleet narisevat ja narisevat jalkojen alla?

Kävellessäsi lumen läpi kuulet usein narinaa tai narinaa jalkojesi alla. Tällainen ääni saadaan, koska lumihiutalekiteet hankaavat toisiaan vasten mekaanisen paineen alaisena ja rikkoutuvat. Tätä ilmiötä ei kuitenkaan voida aina havaita, vaan vain tietyssä ilman lämpötilassa.

Tosiasia on, että lumi narisee vain 2 - 20 asteen pakkasessa, ja eri lämpötila-alueilla narinaan ja narisemiseen liittyy erityinen ääni. Tämä selittyy sillä, että kovassa pakkasessa lumihiutalekiteet tihenevät ja vahvistuvat, ja vähintään 0 ° C:n lämpötilassa lumipeite menettää vahvuutensa ja alkaa sulaa.

Itse asiassa jopa yhden pienen lumihiutaleen katkeamiseen liittyy ääntä. Mutta tämä ääni on niin heikko, että ihmisen kuuloelimet eivät yksinkertaisesti huomaa sitä. Triljoonien lumihiutaleiden murtuessa ääni voimistuu paljon ja ihminen kuulee selvästi lumelle ominaisen rätisevän.

Lapset osaavat hämmentää vanhempia ja muita aikuisia kysymyksillä: "Miksi taivas yllämme on sininen?", "Miksi aurinko paistaa?", "Miksi joki virtaa?" ... Talvella suosikki vauva kysymys: "Miksi lumi on valkoinen, narisee ja narisee jalkojen alla?" Ja tähän kiinnostukseen kannattaa ryhtyä heti, sillä nykyinen talvi ei ole viimeinen, ja jos nyt hiljennät asian, niin se on vanhempien edessä vasta vuoden kuluttua.

Lumen väri

Miksi lumi narisee jalkojen alla, selvitämme sen hieman myöhemmin, päätämme ensin kysymyksen ensimmäisen osan. Siihen kypsät lapset tietävät jo, että lumi on jäätynyttä vettä, eli jäätä. Jää on läpinäkyvää, siksi väritöntä, joten miksi on lumivalkoinen?

Jos otat lumihiutaleen kiinni ja katsot sitä tarkasti, on helppo nähdä, että se on myös enimmäkseen läpinäkyvä. Se saa väriä vain, kun sen reunat heijastavat valoa - ei ole väliä onko se aurinkoinen vai keinotekoinen. Ja jos lumihiutaleet olisi pinottu siististi, ne näyttäisivät läpinäkyviltä, paitsi että reunat olisi maalattu - taivaan tai lähimmän mainostaulun väriin. Lunta sataa kuitenkin satunnaisesti, reunat altistuvat auringolle eri kulmissa, heijastavat ja taittavat sitä, jälleen kaoottisesti. Seurauksena on, että silmät näkevät juuri hyökänneen lumiköntön täydellisen valkoisena (tietysti, jos taivaalla ei ole pilveä).

Kun lumi roiskee

Nyt on vielä selvitettävä, miksi lumi narisee jalkojen alla. Kun otetaan huomioon, että lumihiutaleet ovat jäälauttoja, vastaus tähän kysymykseen ei ole liian vaikea antaa. Niiden jääkiteet ovat melko hauraita, vaikkakin kovia. Niihin kohdistuvalla paineella (esimerkiksi lumessa kävelevän ihmisen massan alla) lumihiutaleet tuhoutuvat aiheuttaen tuskin kuuluvan rysäyksen. Siihen liittyy samaa lähes (mutta vain melkein!) äänetöntä narinaa pienten jääpalojen kitkasta toisiaan vastaan. Jos vain yksi lumihiutale rikkoutuisi, ihmiskorva ei pystyisi kuulemaan näin pientä ääntä. Niitä on kuitenkin kymmeniä tuhansia ja jopa miljoonia - ja narina ja narina kuuluu. Lisäksi yksittäisten lumihiutaleiden väliin ilmestyy erittäin ohuita yhteyksiä-siltoja pakkasesta lumikuossa, silmälle näkymättömissä, mutta lisäävät sävelään meluun.

Kun lumi ei narise

Jälkeläiset eivät aina ole tyytyväisiä vastaukseen: joko he pitävät sitä käsittämättömänä tai se ei sovi yhteen heidän maailmankuvansa kanssa. Seuraavat kysymykset heräävät kuitenkin paljon useammin esiin selityksistäsi loogisesti: "Miksi sitten lumi rapistelee jalkojen alla pakkasessa, ja kun ei ole kovin kylmää, niin ei?" Ensinnäkin, koska lumihiutaleet muuttuvat joustavammiksi, elastisemmiksi eivätkä rikkoudu heti lievän kylmän alla - monilla on aikaa sulaa paineen alaisena. Yksittäisten kiteiden välillä ei myöskään ole kitkaa - se "voidellaan" vedellä, jolla ei ole aikaa jäätyä. Ja kerrosten välisiä siltoja ei myöskään muodostu, joten ei ole mitään räjähtää. Vastaavasti lähellä kävelevässä lapsessa ei esiinny kysymystä: "Miksi lumi rypistää jalkojen alla". Totta, vain seuraavaan kylmään asti!

Vanhempien, jotka selittivät, miksi lumi narisee heidän jalkojensa alla, ja pyyhkivät hikeä otsaltaan helpottuneena, ei kuitenkaan pitäisi rentoutua. Hyvin pian heidän lapsensa miellyttää heitä seuraavalla kysymyksellä - ja kuka tietää, kuinka onnistuneesti siihen on mahdollista vastata.

Lumi narisee. Erittäin pakkasella sen narinaa kuuluu useiden kymmenien metrien päähän. Mikä tämän ilmiön aiheutti? Miksi äänet kovenevat ja heikkenevät lämpötilan muuttuessa?

Osoittautuu, että narina on seuraus erityinen rakenne lunta, ja kun lämpötila nousee / laskee, tämä rakenne muuttuu ja äänet muodostuvat jo erilaisia.

Lumihiutaleet: koulutus ja rakenne

Lumi "koostuu" yksittäisistä lumihiutaleista - kiteisistä muodostelmista, jotka koostuvat jäätyneestä vedestä (noin 5%) ja ilmasta (noin 95%). Koostumus määrittää niiden hauraus, keveys ja erittäin alhainen lujuus, ja hallitseva osuus ilman -.

Tiedemiehet ovat tutkineet yksityiskohtaisesti lumihiutaleiden muodostumisprosessia. Maan pinnalta höyryn muodossa haihtuva vesi nousee ilmakehään, jossa se jäähtyy ja keskittyy pisaroiksi muodostaen sadepilvet.

Merkittävällä jäähdytyksellä mikroskooppiset pisarat, jotka ovat kosketuksissa pölyhiukkasten kanssa, jäätyvät muodostaen kuusipisteisiä kiteitä.

Pölystä, samoin kuin savuhiukkasista, jopa hyönteisistä tulee kiteytymisen ydin. Lumitutkija A. D. Zamorsky puhuu lumihiutaleesta, jonka ytimessä oli pieni kääpiö- jäätyneen hyönteisen ympärille on kasvanut kristalli.

Lumihiutaleen pääkiteen kuusikärkisyys johtuu vesimolekyylin erikoisuudesta, jonka vuoksi säteiden välinen kulma voi olla vain 120 ° tai 60 °. Mutta jokainen meistä katsoessaan lumihiutaletta näki kuinka paljon monimutkaisempi ja kauniimpi sen kuvio on kuin tavallinen kuusikulmio. Kuvioituminen johtuu muiden kiteiden kasvusta pääpalkeissa, omilla kulmillaan.

Siellä on myös epäsäännöllisen muotoisia lumihiutaleita. Se muodostui lumen jatkuvan liikkeen seurauksena ilmakerroksissa, jossa se joko sulaa tai kiteytyy uudelleen muodostaen uusia säteitä epämuodostuneiden osien päälle.

1900-luvun puolivälissä Snow and Ice Commission, joka on osasto Kansainvälinen liitto tieteellinen hydrologia, joka on hyväksytty kansainväliseksi perusluokitukseksi. Asiantuntijat ovat jakaneet kaikki lumihiutaleet kymmeneen suuria ryhmiä. Jokainen voidaan nyt määritellä johonkin luokista:

- tähdet tai dendriitit;

- spatiaaliset (kompleksiset) dendriitit;

- epäsäännölliset kiteet;

- lautaset;

- sarakkeet;

- kruunatut pylväät;

- rakeita;

- jyviä;

— jäätävä sade.

Jokaisessa luokassa erotetaan alalajit, esimerkiksi rikkoutuneet kiteet, monimutkaiset hiukkaset monista kiteistä, pakkashiukkasista ja monista muista.

Luokituksen haittana on, että siinä ei oteta huomioon lumipeitteen lumijyvien rakenteen muotoa, joka on vieläkin monimutkaisempi ja monipuolisempi.

Mikä määrittää lumikiteen muodon?

Professori-tutkija U. Nakaya, Hokkaidon yliopiston työntekijä, on käsitellyt tätä asiaa koko ikänsä. 1900-luvun alussa, vuonna 1936, hän sai pienessä laboratoriossaan ensimmäisenä maan päällä ulkonäöltään keinolumihiutaleen.

Alueella olevien japanilaisten "lumimestarin" muistoksi entinen laboratorio perustettiin puisto, johon muistomerkki pystytettiin.

Professori selvitti, että lumikiteen muoto riippuu ilman kosteuspitoisuudesta ja sen lämpötilasta. Joten kauneimmat lumihiutaleet - tähdet - muodostuvat kapealla alueella -14 ° С - -17 ° С.

U. Nakaya hankki ja vahvisti toistuvasti kaikki tiedot kokeellisesti. Prosessi ei ole saanut teoreettista perustetta ja tulkintaa ja odottaa löytämistään.

Lumen kitisemisen syyt (crunch)

Edellisistä selityksistä on helppo arvata, että lumen narina on kiteitä, jotka katkeavat painettaessa. Kun astumme lumihiutaleille, niiden erittäin hauraat säteet katkeavat.

Kiteiden kitka toisiaan vasten aiheuttaa ylimääräistä narinaa. Lumi narisee erityisen kovaa pakkasella - 1000-1600 Hz, kun kiteet saavuttavat (niille) lisääntyneen kovuuden ja haurauden ja jäävät ilman pinnalla pysyvästi olevaa vesivoiteluainetta - haihtumista.

Lämpötilan noustessa lumi sulaa, haihtuminen lisääntyy, vesi pehmentää kiteiden kitkaa ja itse lumihiutaleet muuttuvat vähemmän hauraiksi - "pehmeiksi". Painettaessa ne murtuvat ja murenevat. "Pehmeiden" kiteiden tuhoutumisesta aiheutuva ääni on alueella 250-400 Hz. Kun lämpötila kohoaa -6 °C:seen tai sen yläpuolelle, rypistys ja narina heikkenevät huomattavasti täydellinen katoaminen.

Jos lumi paakkuuntuu tai lumihiutaleet sulavat kuoreksi, niiden väliset sidokset vahvistuvat paljon ja ne pystyvät murenemaan jopa 0 °C:ssa. Totta, se näyttää hieman narinalta, pikemminkin kahinalta tai tietyltä ääneltä.

Lumi on yksi sadetyypeistä, joita esiintyy tietyn vuoden aikana. Se muodostuu korkealle pilviin. Pienet vesihiukkaset kerääntyvät mikroskooppisten pölyhiukkasten ympärille ja jäätyvät sitten. Syntyvät mikrojäät eivät aluksi ole halkaisijaltaan yli 0,1 mm. Pudotessaan alas ne kasvavat ja rakentavat kehoaan osiinsa tiivistyneen ilman ja kosteuden vuoksi. Putoavien lumihiutaleiden koko ja pitsi riippuvat sen pilven korkeudesta ja lämpötilasta, josta ne muodostuivat. Mutta miksi sisään kylmä sää lumi narisee jalkojesi alla?

Ymmärtääksesi miksi lumi narisee jalkojen alla, sinun on aluksi ymmärrettävä lumihiutaleen rakenne.

Lumihiutale rakenne

Veden molekyylirakenne on järjestetty siten, että lumihiutaleen muodostuksessa kulmat voivat olla vain 120 ja 60 astetta. Lumihiutaleen reunoihin ja latvoihin muodostuu uusia kiteisiä kasvaimia, joiden päälle jäätyvät seuraavat kerrokset. Näiden prosessien seurauksena syntyy erilaisia hämmästyttäviä muotoja, mutta melkein kaikki muistuttavat tähden muotoa.

Aiheeseen liittyvät materiaalit:

Miksi lumi sulaa kaupungissa nopeammin kuin kaupungin ulkopuolella?

Lumihiutaleiden perusmuodot

Tutkijat ovat tunnistaneet useita lumihiutaleiden perusmuotoja:

Neula - kide, joka muistuttaa pitkää jäästä valmistettua neulaa, joskus ne ovat onttoja ja päät haarautuvat useiksi kasvatuksiksi;
Tähti - muodostus muistuttaa jääkuitujen kudontarakennetta. Kuidut on yleensä järjestetty mielivaltaiseen haarautumiseen;
Dendriitit - muodostuvat lumihiutalekiteiden fuusion aikana muodostaen symmetrisiä haarautuneita kasvuja;
Pörröinen - lumihiutaleet, jotka menettivät joitain osia matkan varrella tai rikkoutuivat kokonaan. Tämä tapahtuu useista syistä, joista yksi on voimakas tuuli;
Pylväs - suuret litteät lumihiutaleet, ovat yleisimpiä, muistuttavat pylvään tai kynän muotoa, yleensä kuusikulmainen, kärjessä;
Levy - tulee terälehden muodossa, joka on jaettu sektoreihin jääkylkien avulla.

Mikä määrittää lumihiutaleiden muodon?

Näistä ryhmistä on 48 monenlaisia lumihiutaleen muodostuminen. Lumihiutaleiden muoto riippuu suoraan ympäristön olosuhteista, jossa se muodostuu. Ensinnäkin lämpötila vaikuttaa lumihiutaleen siluettiin, pilvi on kylmempää mitä korkeampi se on. Jos pilven lämpötila on suhteellisen korkea - 30 - 0, lumihiutaleen muodostuminen muistuttaa kuusikulmiota, jossa on litteä runko. -5 - -3 asteen lämpötilassa lumihiutaleet muistuttavat neulan muotoisia kiteitä. -8 - -12, muoto muistuttaa jälleen litteää kuusikulmiota, ja lämpötiloissa -13 - -16 lumihiutaleet muodostuvat kiteisten tähtien muodossa.