Сколько снега нам нужно?

Интересные факты о снеге

1. Снежинка на 95% состоит из воздуха. Благодаря этому она падает очень медленно, со скоростью 0,9 км/ч.

2. Белый цвет снега объясняется наличием в его структуре воздуха. При этом лучи света отражаются от границы ледяного кристалла с воздухом и рассеиваются.

3. В истории зафиксированы случаи выпадения цветного снега. Так, в 1969 году в Швейцарии выпал черный снег, а 1955 году в Калифорнии – зеленый.

4. В высоких горах и Антарктике можно встретить снежный покров розового, красного, фиолетового, желтовато-бурого цветов. Этому способствует существо – хламидомонада снежная, которая проживает в снегу.

5. При падении снежинки в воду она издает сильный высокочастотный звук. Человеческое ухо не способно его уловить, а вот рыбы могут, и, если верить ученым, он им сильно не нравится.

6. В нормальных условиях снег тает при температуре нуль градусов Цельсия. Однако при попадании на него солнечных лучей он может испариться и при минусовой температуре, при этом минуя жидкую форму.

7. В зимний период снег отражает от земной поверхности до 90% солнечных лучей, тем самым не давая ей прогреться.

8. В 1987 году в Форт-Кое (США) зафиксирована самая большая снежинка в мире. Ее диаметр составил 38 см.

Виды снежного покрова

После того как выпал снег в первый раз, приходит климатическая зима (период, когда температурные показатели в течение пяти дней ниже нуля градусов по Цельсию). Если температура в нижних слоях атмосферы в то время, как снежинки будут падать вниз, окажется очень низкой и будет дуть сильный ветер, кристаллики станут сталкиваться друг с другом, ломаться, крошиться и падать на землю в виде обломков.

А вот если ледяные кристаллы начнут лететь на землю при плюсовой температуре, выпадет мокрый снег. Стоит заметить, что если дождь со снегом выпадет из облака при отрицательной температуре, осадки, примерзнув к дороге, образуют гололёд.

Снег на земле постоянно видоизменяется. Как именно будет выглядеть снежный покров, во многом зависит от ветров (они делают его неравномерным), дождей (они его уплотняют), оттепелей, морей (на востоке России ледяных осадков значительно больше, чем в западной Европе: из-за влияния Атлантического океана осадки здесь выпадают в виде дождей).

Различают следующие основные виды снежного покрова:

Пушистый снег – после того как выпал снег, он какое-то время представляет собой нетронутый пушистый покров. Этот снег зимой примечателен тем, что представляет собой мягкую подушку, а потому падение обычно обходится без травм: рыхлый снег смягчает удары. По нему очень трудно передвигаться, он вполне может скрывать под собой камни, лед, ветки деревьев, а из-за того, что нельзя точно определить глубину снежного покрова, можно неожиданно очутиться по колено в сугробе и даже увязнуть.
Жёсткий – чем больше люди утаптывают снежный покров, тем жёстче он становится. Если он не раскатанный, то передвигаться значительно легче.
Наст – корка твёрдого льда, которая накрывает пушистый снег. Формируют её солнце и ветер: тает снег сначала под солнечными лучами, после чего холодный воздух его снова замораживает. Наст может быть мягким, средним и твёрдым: мягкий наст будет проваливаться, по твёрдому насту можно ходить, а если он окажется средним, пешеход будет то скользить, то проваливаться. В горах слабое сцепление наста со снегом может вызвать лавину.
Лёд являет собой замёрзший мокрый снег, который несколько раз растаял и снова замёрз. Этот тип снежного покрова наиболее неприятный, поскольку очень жёсткий, гладкий, скользкий, и падение чревато серьёзными последствиями, которые могут привести к травме или даже летальным исходам

Передвигаться по нему нужно очень осторожно и если есть возможность, обойти стороной.
Мокрый снег – после того как температурные показатели воздуха оказываются выше нуля, ледяные кристаллы начинают таять и, наполняясь водой, превращаются в мокрый снег. В результате снежинки начинают слепляться и образовывать комки льда

Ступать по нему довольно опасно: можно промочить ноги, что чревато самыми разнообразными заболеваниями, а если поскользнуться, можно оказаться в холодной воде и промокнуть.

Снег на других планетах

Часть планет Солнечной системы отличается наличием собственной атмосферы. Она может разниться с атмосферой нашей планеты, однако схожих черт также найдется немало – в любой атмосфере есть свои воздушные потоки. На Марсе есть как привычный нам снег, так и осадки, похожие на снег в виде углекислоты, наиболее известной как сухой лед или сухой снег.

Сухой снег на Марсе

На спутнике Нептуна также есть снег из водорода и смеси различных газов. При этом на Тритоне не привычный нам белый, а розовый снег. Он выглядит так из-за сложных соединений в его составе. Также этот снег формируется под сильным воздействием ультрафиолета. На каждом полюсе данного спутника располагаются толщи снегов, размером до нескольких сотен метров.

Вода на Земле

Нельзя сказать, что водяной пар и лед редко встречаются в повседневной жизни. Однако наиболее распространенным является именно жидкое состояние – обычная вода. Специалисты выяснили, что на нашей планете находится более 1 млрд кубических километров воды. Однако не более 3 млн км3 воды принадлежат пресным водоемам. Достаточно большое количество пресной воды «покоится» в ледниках (около 30 млн кубических километров). Однако растопить лед таких огромных глыб далеко не просто. Остальная же вода соленая, принадлежащая морям Мирового океана.

Вода окружает современного человека повсюду, во время большинства ежедневных процедур. Многие считают, что запасы воды неиссякаемы, и человечество сможет всегда использовать ресурсы гидросферы Земли. Однако это далеко не так. Водные ресурсы нашей планеты постепенно истощаются, и уже через несколько сотен лет пресной воды на Земле может не остаться вовсе. Поэтому абсолютно каждому человеку нужно бережно относиться к пресной воде и экономить ее. Ведь даже в наше время существуют государства, в которых запасы воды катастрофически малы.

Виды снегопадов [ править | править код ]

Снег характеризуется разнообразными параметрами: толщиной покрова, количеством в нём воды, рассыпчатостью и т. д. Кроме типичных, существуют особые снегопады, связанные с внетропическими циклонами, озёрами и горной местностью.

Внетропические циклоны, свойственные в Северном полушарии для Западной Европы, Канады и Гренландии, могут создать экстремальные условия, когда идут проливной дождь и обильный снег при ветре, превышающем 119 км/ч . Полоса осаждения, которая связана с их тёплым фронтом, часто обширна и вызвана слабым восходящим движением воздуха над фронтальной границей; влага конденсируется, когда остывает, и создаёт осадки , формируя полосу слоисто-дождевых облаков . В холодном секторе, по направлению к полюсу и к западу от центра циклона, малые или средние полосы выпадения снега обычно имеют ширину от 32 до 80 км . Эти полосы связаны с областями фронтогенеза циклона, или зонами температурного контраста .

Часто приходящий с циклонами холодный воздух может приводить к эффектам полос выпадения снега над большими водоёмами: крупные озёра эффективно аккумулируют тепло, что приводит к значительной разнице температур (более 13 °C) между поверхностью воды и воздухом выше ; из-за этой разности температур, тепло и влага перемещаются вверх, уплотняясь в вертикально ориентированных облаках, которые производят снег. Чем сильнее понижение температуры с высотой, тем гуще образующиеся облака и интенсивней снегопады .

В горных районах сильные снегопады идут, когда воздух вынужден подниматься в горы и, охлаждаясь, отдавать лишнюю атмосферную влагу, выпадающую в холодных условиях высокогорий на их наветренных склонах в виде снега. Из-за особенностей горного ландшафта прогнозирование сильных снегопадов остаётся здесь серьёзной проблемой .

Смотрю прогноз погоды по нашему городу и удивляюсь: уже не в первый раз показывают температуру воздуха плюс семь градусов по Цельсию, но при этом снегопад.

Может ли такое быть? И вообще, при какой максимальной температуре может идти снег?

Не может идти снег при температуре воздуха +7 градусов. Это слишком высокая температура, чтобы снежинки, которые долетают до земли, не растаяли. Независимо от то, что возникает внутри тучи, осадки на землю обычно достигают в виде дождя, в некоторых случаях может идти град. Мне приходилось видеть падающий снег при температуре воздуха +3 градуса. Это проявлялось при наступлении похолодания. Обычно при температуре +7 градусов при наступлении похолодания начинается ливневый дождь, который затем переходит в снег. Температура при этом уже близка к 0 градусов. Кто сказал, что при температуре воздуха +7 градусов шёл снег, тот прозевал момент прихода похолодания. Если вы видите странный прогноз погоды, то нужно его развернуть и просмотреть подробнее. Дело в том, что погода вечером может значительно отличаться от погоды утром. Градины – это льдинки, падающие с неба. Эти льдинки с неба могут падать во время грозы при температуре воздуха +25 градусов. Это происходит потому что: во-первых, градина быстрее падает, чем капля дождя (обычно у ней больше масса, чем у капли дождя), во-вторых лёд труднее растопить за короткое время, чем снег.

Снег как погодное явление [ править | править код ]

Снег является одним из непременных атрибутов зимы. Несмотря на то, что возможны низкие зимние температуры и при отсутствии снега, одно из основных условий климатической зимы — наличие устойчивого (постоянного) снежного покрова, который лежит в течение всей зимы непрерывно или с небольшими перерывами.

В экваториальном и субэкваториальном климатических поясах такое погодное явление, как снег, отсутствует вообще. В тропическом поясе снег крайне редко (раз в несколько десятилетий) может выпасть на границе с субтропическим поясом. В субтропиках на границе с умеренным поясом снег зимой — регулярное явление.

В России постоянный снежный покров устанавливается почти на всей территории страны, за исключением Краснодарского края и равнины северо-кавказских республик. Сроки его установки варьируют от года к году и от сроков наступления климатической зимы. В северо-восточных районах (Республика Коми, Красноярский край, Чукотка, Якутия), где климат наиболее суров, снег ложится уже в конце сентября и держится местами до начала июня.

В Оймяконе осадки могут выпадать в виде снега и образование временного снежного покрова возможно в любой месяц года; средняя дата образования постоянного снежного покрова в Оймяконе — 24 сентября, незадолго после дня осеннего равноденствия, но постоянный снежный покров в Оймяконе может образоваться и на месяц ранее, 24 августа. Тает снег в Оймяконе, в среднем, с 17 мая по 31 мая; средняя продолжительность лежания устойчивого снежного покрова в селе — 237 суток, но возможно и 282 суток. В Хатанге устойчивый плотный постоянный снежный покров отмечается не менее 256 суток в году, с 23 сентября по 5 июня. В Норильске снежный покров лежит, в среднем, 244 суток в году, но может лежать и 277 суток. На мысе Челюскин снежный покров присутствует чуть более одиннадцати с половиной месяцев в году. На некоторых арктических островах России он может присутствовать весь год, где средняя температура самого тёплого месяца в году в некоторых местах составляет −1,2 градуса. В июне на острове Визе высота снежного покрова может составить 50 сантиметров. В средней полосе России первый снег обычно выпадает в конце октября — начале ноября, постоянный снежный покров устанавливается во второй половине ноября, а сходит полностью в конце марта. В равнинной части южных областей европейской части России (особенно в Причерноморье) долговременный снежный покров (дольше 2—3 недель) устанавливается только в особо суровые зимы, да и то не везде. Самая ранняя дата установления временного и постоянного снежного покрова в Москве за 1946—2013 годы — 25 сентября (1976 год) и 24 октября (1993 год), соответственно. В 1993 году в Москве временный снежный покров образовался 29 сентября.

Как происходит таяние снега с солью?

Для понимания данного процесса можно привести в качестве примера простой эксперимент. Необходимо набрать полстакана снега и еще горсть положить на дощечку, дождаться пока снег на дощечке растает. Если поставить стакан на образовавшуюся воду и замерить температуру внутри него, то она будет близка 0℃.

Остатки солевых смесей на дорогах

Теперь следует всыпать немного соли в стакан, перемешать и сразу снова замерить температуру. Удивительно, но градусник покажет примерно -18℃. Через несколько минут температура начнет повышаться, но дно стакана примерзнет к дощечке. Почему так происходит?

Когда в стакан добавили соль, температура плавления льда резко понизилась. Она может быть равна около -21℃. Для расплавления льда требуется большое количество энергии. Она берется из окружающей среды и смеси. В данном примере быстро замерзла лужа воды на дощечке. Таким образом, понижается температура смеси снега и соли.

Именно это явление используется при гололеде. Когда лед посыпают солью, образуется особый слой. Смесь снега и соли тает, поскольку понижается температура замерзания этого слоя. Постепенно появляется пленка водно-солевого раствора, которая расширяется и расширяется, тем самым увеличивая площадь соприкосновения льда и соли. Этот процесс длится до тех пор, пока не растает весь лед. Энергия берется из окружающего воздуха, поэтому и стоять на образующейся кашице из снега и соли холоднее.

Если рассмотреть этот процесс на более сложном физическом уровне, то лед покрыт тонким слоем квазижидкой воды. Он образуется за счет очень быстрых молекул, отрывающихся от основного кристалла льда. Квазижидкая вода при низкой температуре быстро затвердевает. Соль способствует снижению концентрации данных молекул и не дает воде заледенеть.

Плавление льда

В природе твердый лед существует только при температуре 0 °C и ниже. Если же температура окружающей среды поднимается и становится больше 0 °C, лед начинает таять.

При температуре таяния льда, при 0 °C, происходит и другой процесс – замерзание, или кристаллизация, жидкой воды.

Данный процесс можно наблюдать всем жителям умеренно континентального климата. Зимой, когда температура на улице опускается ниже 0 °C, достаточно часто выпадает снег, который не тает. А жидкая вода, находившаяся на улицах, замерзает, превращаясь в твердый снег или лед. Весной же можно увидеть обратный процесс. Температура окружающей среды поднимается, поэтому лед и снег тают, образуя многочисленные лужи и грязь, которую можно считать единственным минусом весеннего потепления.

Таким образом, можно сделать вывод, что, при какой температуре начинает таять лед, при такой же температуре начинается и процесс замерзания воды.

Количество теплоты

В такой науке, как физика, часто используется понятие количества теплоты. Данная величина показывает количество энергии, необходимой для нагревания, плавления, кристаллизации, кипения, испарения или конденсации различных веществ. Причем каждый из перечисленных процессов имеет свои особенности. Поговорим о том, какое количество теплоты для нагревания льда требуется в обычных условиях.

Чтобы нагреть лед, нужно сначала его растопить. Для этого необходимо количество теплоты, нужное для плавления твердого вещества. Теплота равняется произведению массы льда на удельную теплоту его плавления (330-345 тысяч Джоулей/кг) и выражается в Джоулях. Допустим, что нам дано 2 кг твердого льда. Таким образом, чтобы его растопить, нам понадобится: 2 кг * 340 кДж/кг = 680 кДж.

После этого нам необходимо нагреть образовавшуюся воду. Количество теплоты для данного процесса рассчитать будет немного сложнее. Для этого нужно знать начальную и конечную температуру нагреваемой воды.

Итак, допустим, что нам требуется нагреть получившуюся в результате плавления льда воду на 50 °C. То есть разница начальной и конечной температуры = 50 °C (начальная температура воды – 0 °C). Тогда следует умножить разность температур на массу воды и на ее удельную теплоемкость, которая равняется 4 200 Дж*кг/°C. То есть количество теплоты, необходимое для нагревания воды, = 2 кг * 50 °C * 4 200 Дж*кг/°C = 420 кДж.

Тогда получаем, что для плавления льда и последующего нагревания получившейся воды нам потребуется: 680 000 Дж + 420 000 Дж = 1 100 000 Джоулей, или 1,1 Мегаджоуль.

Зная, при какой температуре тает лед, можно решить множество непростых задач по физике или химии.

Убирать снег с крыш или нет

Необходимо понимать простую вещь – масса снега, лежащего на крыше, при отсутствии снегопадов остается неизменной независимо от плотности!!! То есть то, что снег «стал тяжелее» нагрузку на кровлю не увеличило!!!

Опасность заключается в том, что слой рыхлого снега может впитать в себя, как губка, осадки в виде дождя. Вот тогда общая масса воды в разных своих видах, находящаяся на крыше, резко возрастет — особенно при отсутствии стока, а это очень опасно.

Для корректного ответа на вопрос об уборке снега с крыши необходимо знать, на какую нагрузку она спроектирована и построена. Необходимо знать — какое давление распределенной нагрузки — сколько килограммов на квадратный метр – крыша реально может держать до начала недопустимых деформаций конструкции.

Для объективного ответа на этот вопрос необходимо обследовать крышу, составить новую или подтвердить проектную расчетную схему, выполнить новый расчет или взять результаты старого проектного. Далее следует опытным путем определить плотность снега – для этого вырезается образец, взвешивается и считается его объем, а далее – удельный вес.

Если, к примеру, кровля по расчетам должна выдерживать удельное давление 200 кг/м2, плотность снега, определенная опытным путем составляет 200 кг/м3, то это означает, что снеговые сугробы не должны быть глубиной более 1 м.

Белоснежный покров планеты

Снег – это разновидность атмосферных осадков, которые состоят из мелких ледяных кристалликов, выпадающих на поверхность нашей планеты из слоисто-дождевых облаков в зимнее время года, создавая снежный покров, постоянно или с незначительными перерывами укрывающий земную поверхность до прихода весны.

Когда температурные показатели становятся выше нуля, снег тает, а если этот процесс происходит в начале весны, это символизирует об окончании холодного периода. Выпадают ледяные кристаллики не везде: со снегом незнакомы люди, обитающие в странах, что расположены в экваториальных широтах (в Африке, Австралии, Южной Америке, Юго-Восточной Азии, Новой Зеландии и некоторых странах Центральной Азии).

Снежинки летят на землю из слоисто-дождевых облаков после того, как капельки воды прилипают к находящимся в тучах конденсационным зёрнам, мельчайшим частицам пыли. Если температура в верхних слоях атмосферы составляет от -10°С до -15°С, осадки выпадают смешанного типа, поскольку состоят из капель и ледяных кристаллов (в этом случае, выпадет дождь со снегом или мокрый снег), а если ниже -15°С – будут состоять лишь из ледяных кристалликов.

Когда образовавшиеся кристаллики начинают передвигаться вверх-вниз по облаку, они постепенно увеличиваются за счёт прилипающих к ним капель (они частично таят и кристаллизуются заново). В результате льдинки приобретают шестиконечные формы пластинок или звёздочек, лучи которых находятся или под углом 60 или 120 градусов. После этого к вершинам лучей начинают прилипать новые кристаллы, к которым также примерзают капли, в результате чего снежинки приобретают самые разнообразные формы.

Кристаллики обычно белого цвета, который они приобретают благодаря оказавшемуся внутри них воздуху: после того, как выпал снег, солнечные лучи, отбиваясь от воздуха и граничных поверхностей снежинки, рассеиваются и придают ей белоснежный вид. Стоит заметить, что любая снежинка на 95% состоит из воздуха, а потому характеризуется низкой плотностью и медленной скоростью падения (около 0,9 км/ч).

Существуют следующие виды ледяных осадков:

• Кристаллы – диаметр их составляет несколько миллиметров, являют собой кристаллы в основном шестигранной формы;
• Снежинки – каждая содержит около ста скрепленных между собой кристалликов, которые в случае мокрых осадков могут достигать больших размеров (до 10 см в диаметре);
• Иней – чрезвычайно холодные и маленькие капельки (например, туман);
• Град – этот снег летом выпадает обычно в виде крупных твёрдых льдинок и образуется, когда к кристаллику прилипают крупные капли.

Прогнозы ​по месяцам

Больше всего петербуржцев и будущих гостей северной столицы интересует, будет ли снег в Санкт-Петербурге 31 декабря​. Однозначно ответить на этот вопрос невозможно, есть только прогноз.

В начале месяца ожидаются осадки. Температура воздуха будет достигать -2 градусов днем и -7 — ночью. Однако ближе к концу периода на улице потеплеет. 

В новогодние праздники некоторые синоптики обещают заморозки и обильные осадки. Жителям Питера придется передвигаться по заснеженным улицам города. Но многие из них будут рады такому исходу событий, потому что у всех Новый год ассоциируется с пушистым снегом и большими сугробами, а не с лужами и грязью. 

Снегопады продлятся до 20-х чисел января. Осадки будут сопровождаться ночными заморозками. В дневное время суток температура воздуха в среднем будет достигать -6 градусов. На будущую зиму петербуржцам следует запастись теплой одеждой.

Синоптики не прогнозируют серьезного превышения нормы осадков (снега) на территории Санкт-Петербурга.

Интересно! Когда выпадет снег в 2020 году в Москве

В конце января температура в СПб​ начнет снижаться. Февральские ночи обещают быть холодными. Столбик термометра ночью будет опускаться до -12 градусов

Также в этот период ожидаются сильные метели и гололед, поэтому передвигаться по улицам города необходимо будет с предельной осторожностью. 

До 20 февраля температура воздуха в Санкт-Петербурге будет держаться до -5 °С днем и до -10 — ночью. К концу месяца она начнет постепенно повышаться, но осадки быстро не прекратятся. Легкий снегопад будет сменяться сильным ветром с дождем и небольшим градом. Зима продержится до конца, борясь за свои права. 

Интересно! Лунный посадочный календарь на май 2021 года

Синоптики обещают, что минусовая температура в СПб​ будет наблюдаться и в начале марта. Однако снега в этом месяце ждать не стоит.

В этом году петербуржцам следует подготовиться к переменчивой погоде и скачкам температуры в зимний период. Весна резко сменит зиму. Из теплых шуб и пуховиков люди сразу смогут переодеться в легкие курточки. 

Итоги

По прогнозам синоптиков, в 2020 году зима в Ссеверной столице будет теплой. На снег во время новогодних каникул петербуржцам можно не надеяться. Об этом свидетельствует тенденция повышения температуры в зимний период в течение последних нескольких лет.

Расчет удельного веса

Понятие удельного веса сложнее, чем плотность. Удельный вес – это произведение плотности вещества на ускорение свободного падения. Последний показатель несколько отличается в разных частях планеты, но в большинстве расчетов применяют среднее значение 9,81 м/с2. Результат измеряют в ньютонах на кубометр или в килограмм-силе на кубометр (Н/м3, кгс/м3).

Общая формула расчета удельного веса: y=m*g/v, где y – удельный вес, m – масса, g – ускорение свободного падения, v – объем.

В быту и расчетах, где не обязательна высокая точность, вместо удельного веса достаточно применять плотность. Ее вычисляют по формуле p=m/v.

Иногда применяют относительную плотность. Она указывает на то, во сколько раз нужное вещество тяжелее воды. Относительная плотность снега меньше единицы, так как даже самый плотный снег и лед легче, чем вода.

Дело в крыше

В России этот метод не используется. Традиционные русские северные дома часто высоки, обычно со светелкой и трехскатной крышей. Часто это избы с пристройкой и двускатной крышей или же приземистые дома с плоскими крышами, которые могут включать в себя большие хозяйственные площади. Это обязательно деревянные дома, так как дерево является лучшим строительным материалом для обеспечения нормальной жизни на Русском Севере. В средней полосе России и на Украине часто встречаются четырехскатные крыши.

Однако функционировать и физически существовать такой утеплитель может лишь при отрицательных температурах. То есть температура воздуха на чердаке должна быть ниже ноля. Оптимальной считается температура от ноля до пары градусов мороза на холодном чердаке в зимнее время.

В этом случае при минус 25 на улице в жилой комнате под потолком могут быть комфортные 25 градусов тепла, а теплопотери через крышу будут минимальны благодаря заваленной снегом крыше. Баланс в этой системе возможен в силу «встречи» нескольких факторов — мороза на улице, уровня и слежалости снежного покрова на крыши, толщины слоя утеплителя пола чердака, который является потолком комнаты.

Пол чердака является потолком жилого помещения и для его утепления подойдет слой соломы, опилок, коры, керамзита и т. д. Традиционно крыша в большинстве отечественных северных типов домов предполагает наличие утепленного соломой или другой подстилкой потолка, холодного чердака и непосредственно крыши. Очень простая и одновременно эффективная конструкция.

Важнейшую роль в обеспечении оптимального теплового обмена имеет угол наклона крыши. Стоит присмотреться к преобладающему типу крыш в традиционных поселениях региона — обычно там оптимальные параметры соблюдаются исторически.