Более половины населения земного шара никогда не видело снега, разве только на фотографиях..Кто ж поспорит с тем, что снег белый?! Конечно, белый... обычно. Но в арктических и горных регионах ему случается быть розовым или даже красным. В некоторых высокогорных районах, например калифорнийском хребте Сьерра-Невада, летом можно увидеть арбузный снег. Он розового цвета и обладает запахом и вкусом арбуза…
Феномен “арбузного снега” обусловлен присутствием в снеге водорослей Chlamydomonas nivalis, содержащих красный пигмент астаксантин. Данные водоросли служат также пищей для некоторых организмов, среди которых ледяные черви. Они могут жить только в ледниках при низких температурах, а при нагревании хотя бы до 5 °C распадаются и погибают.
Снежинки являются минералами
По мере того, как замерзают капельки воды, окружающий их водяной пар конденсируется на их поверхности. Из-за V-образного угла между кислородом и двумя атомами водорода в каждой молекуле воды, молекулы прикрепляются друг к другу в шестигранной форме. Поэтому снежинки вначале образуются в виде гексагональных призматических кристаллов, которые по размеру походят на точку в предложении.
Призматические кристаллы могут быть стройными колоннами, как деревянные карандаши, плоскими, как шестисторонние пластины из стекла или что-нибудь между ними. По мере того, как к ним прикрепляется всё больше водяного пара, колонны расширяются или становятся игольчатыми, в то время как пластины развивают шесть ветвей, которые сами дают ответвления, в конечном счете формируя знакомую, похожую на папоротник форму снежинок. В типичной снежинке содержится 180 миллиардов молекул воды.
Структура каждой снежинки зависит от имеющейся в наличии воды и температуры, с которой она взаимодействует. Даже снежинки рядом друг с другом формируются в разные формы. Именно поэтому фактически не существует двух одинаковых снежинок.
Статистически этот знаменитый факт звучит сомнительно. Каждую зиму с неба падает в среднем один септильон (это 1 с 24 нулями) снежинок. Если брать в расчёт все зимы в прошлом, вполне логично предположить, что две снежинки должны были быть идентичными. Однако сложность снежинки настолько велика, что их разнообразие почти бесконечно. И если рассматривать их атомарно, их сложность вырастет ещё больше. Примерно 1 из 3000 атомов водорода обладает нейтроном в ядре, что делает его тяжелым водородом. Эти изменения в водороде распределяются по-разному в каждой снежинке и сводят шансы образования двух одинаковых снежинок практически к нулю.
Несмотря на их различия, снежинки одинаковы в том, что их молекулы принимают упорядоченную структуру кристаллической решётки. А поскольку они являются твёрдыми, естественными и неорганическими, снег ставится в неожиданную классификацию: минералы. Именно так, снег находится в том же классе, что и алмазы, сапфиры и рубины. Если вы не против держать руку в морозильной камере, то его, вероятно, можно инкрустировать в кольцо.
Снежинки начинают свою жизнь в форме песчинок
Влага, безусловно, является необходимым ингредиентом снега. Однако вода находится в атмосфере повсюду в виде пара и мелких капелек и лишь часть этой влаги становится снегом.
Катализатором этого процесса является ядро конденсации. Эти ядра могут быть чем угодно, от определённого загрязнения воздуха до пепла от лесных пожаров или извержений вулканов либо радиоактивных частиц от ядерных взрывов. Они также могут быть морской солью, метеоритной пылью из космоса, пылью с Земли или же пыльцой.
Когда атмосфера слишком горячая или сухая, пыль и вода остаются разделёнными. Пыль создаёт атмосферный туман, который иногда можно увидеть висящим над большими городами в летнее время. Капельки воды не замерзают мгновенно, когда температура воздуха опускается до 0 градусов по Цельсию и могут оставаться в переохлажденном состоянии вплоть до -40 градусов по Цельсию.
Однако, когда капельки вступают в контакт с твёрдой поверхностью частицы пыли, они замерзают при гораздо более высоких температурах, в некоторых случаях при температурах выше -6 градусов по Цельсию. Поскольку каждая частица пыли отличается о других, капельки замерзают при различных температурах.
Крупа: падающие снежные шарики
Снежинки довольно маленькие и когда атмосфера холодная и сухая, такими они и остаются. Сухой снег очень раздражает тех, кто любит играть в снежки, потому что в нём недостаточно влаги для того, чтобы снег склеивался в снежки.
Но когда тропосфера полностью или частично тёплая, снежинки немного подтаивают, в результате чего образуется влажная плёнка на их внешней стороне. Когда другая снежинка врезается в неё, они слипаются, образуя большую снежинку. Затем снежинка растёт всё больше и больше, сталкиваясь с другими снежинками.
Если присутствует лишь слабый ветер, эти снежинки остаются вместе по пути на землю, достигая размера серебряного доллара или больше. Самая крупная снежинка в мире, согласно книге рекордов Гиннесса, упала на ранчо в Форт-Кео (Fort Keogh), штат Монтана в январе 1887 года. Владелец ранчо измерил её и увидел, что её диаметр составлял 38 сантиметров, это приблизительно размер тарелки для игры в фрисби.
Снежинки также могут образовывать крупу, отдельный тип осадков. Не удивляйтесь, если вы никогда о них не слышали, потому что его часто ошибочно принимают за град или мокрый снег. Град обычно ассоциируется с грозами, а не с метелями. Кроме того, для его формирования требуются восходящие потоки ветра, дующие со скоростью 100 километров в час и более.
Капля осадков замерзает и восходящий поток воздуха отправляет её ввысь, где она сталкивается с большим количеством воды, которая образует на ней ещё один слой. Таким образом, град растёт в размере, пока не становится слишком тяжёлым для того, чтобы его уносило потоком воздуха вверх. Он может стать настолько большим, как мяч для гольфа. Если его разрезать, то можно увидеть кольца, указывающие на слои льда. Другим названием мокрого снега является ледяная крупа, дождь, который замерзает прямо перед тем как он падает на землю.
Крупа, с другой стороны, начинает свою жизнь как снежинка. По мере того как снежинка падает, она проходит через облако с переохлажденными каплями, диаметром приблизительно 10 миллиметров. Капля прилипает к снежинке и замерзает. На изображении выше самая настоящая дендритная снежинка. К её центру прикреплён большой бугристый шар. Эти крупинки, как правило, остаются маленькими и намного более мягкими, чем ледяная поверхность града. Они представляют собой крошечные снежки, которые подходят только для игры в снежки между лилипутами Джонатана Свифта.
Снег не всегда белый
Снег кажется белым из-за того, что сложная структура снежинок даёт ему многочисленные поверхности для отражения света по всему цветовому спектру. То немногое количество солнечного света, которое поглощает снежинка, также распространяется равномерно.
Поскольку спектр видимого света является белым, снег кажется нам белым. На самом деле, именно поэтому мы видим большинство белых веществ белыми. Это происходит из-за необычного способа, при помощи которого они рассеивают свет. Без своей сложной структуры снежинки являются жидкой водой или чистым льдом, который прозрачный, а не белый.
Снежинкам также не обязательно быть белыми. Голубой снег является альтернативным результатом рассеивания и поглощения света. Голубой цвет сложнее впитывается, чем другие цвета и, если мы посмотрим на снег издалека, мы сможем увидеть голубые оттенки среди белых.
Фотосинтетические водоросли также могут придать снегу красный, оранжевый, фиолетовый, коричневый или зелёный оттенок. Самым распространённым цветом является красный или розовый и его обычно называют «арбузный снег» из-за его цвета и сладкого вкуса (хотя его не рекомендуется кушать). Снег, как известно, выпадает разных цветов, как правило, из-за загрязнения воздуха. В 2007 году в Сибири выпал оранжевый дурно пахнущий и маслянистый снег.
Смертоносный снег
Ежегодно в США происходит приблизительно 105 снежных бурь и в ходе каждого шторма может выпасть 39 миллионов тонн снега. Это равносильно 11 000 зданиям Эмпайр-стейт-билдинг снега, выпадающим ежегодно на головы американцам. Стоит ли удивляться, что снежные бури могут стать причиной остановки функционирования инфраструктуры в целых городах?
Исследование, проведённое в 2010 году, показало, что местные экономики могут понести ущерб в 300 – 700 миллионов долларов из-за однодневного простоя инфраструктуры. И это не считая потерянных налоговых доходов. Это также не отражает затраты на очистку снега. Штат Миссури потратил 1,2 миллионов долларов на то, чтобы посыпать свои дороги солью во время одной февральской снежной бури в 2011 году.
Кроме того, существует расплата в виде жизней. Начиная с 1936 года снежные бури ежегодно приводят к 200 смертям. Приблизительно 70 процентов из этих смертей обусловлены автомобильными авариями. Ещё 25 процентов являются результатом перенапряжения из-за сгребания снега или толкания автомобилей. Остальные 5 процентов происходят из-за обрушения кровли, домашних пожаров, отравления угарным газом в застрявших автомобилях или от удара электрическим током из-за лопнувших линий электропередач.
И это даже не считая метели, которые зависят не от снегопада, а от постоянного (три часа или более) ветра, дующего со скоростью не менее 56 километров в час. Метели происходят не так часто и не являются настолько смертоносными как другие экстремальные погодные явления, такие как ураганы или торнадо, но не все ураганы или торнадо уносят человеческие жизни. В отличие от почти каждой метели, которая приводит к гибели людей.
В феврале 1972 года Иран перенёс метель, которая длилась неделю. За это время несколько деревень покрылось 8-метровым слоем снега, из-за которого погибли все жители. Количество смертей достигло 4 000. Для сравнения самый смертельный торнадо в истории, произошедший в Бангладеше в 1989 году, унёс жизни 1 300 человек.
Снежная баба гигантского размера
Большинство из нас не может создавать настоящие снежные скульптуры. Лучшее, что у нас получается это три больших шара, установленных друг на друга с морковкой вместо носа и угольками вместо глаз. Отступая назад, чтоб полюбоваться своим творением, мы часто задумываемся над тем, у кого бы получилось лучше. А вот и ответ на ваш вопрос.
Самой большой в мире снежной бабой стала «Олимпия» (Olympia), высотой в 37,2 метра согласно книге рекордов Гиннеса. Её так назвали в честь пожилого сенатора штата Мэн того времени (Олимпии Сноу (Olympia Snowe) и жители городка Бэтел (Bethel) потратили месяц, вылепив снежную бабу в 2008 году.
Её ресницы были сделаны из лыж, а её глаза сделаны из гигантских венков, её губы были сделаны из старых шин, выкрашенных в красный цвет. Руками снежной бабы были две 8,2-метровые сосны. Для придания ей стиля, на неё был накинут 30,5 метровый шарф, были закреплены автомобильные шины в виде пуговиц, а на шею ей был повешен 2-метровый кулон.
В то время как ей, вполне возможно, не хочется это признавать, её вес составляет 6 миллионов килограммов.
Искусственный снег
Люди прикрепляли деревянные дощечки к ногам и спускались с гор последние 4 000 лет, однако только лишь в 1800-ых годах катание на лыжах было признано развлекательным и спортивным событием…
Прошло ещё 50 лет прежде чем была запатентована первая машина, изготовляющая снег. В марте 1949 года Уэйн Пирс (Wayne Pierce), Арт Хант (Art Hunt) и Дэйв Ричи (Dave Richey) прикрепили содовый шланг к компрессору для краски в баллончике. Они продемонстрировали как вода, выталкиваемая через носик, распыляется на туман, что позволяет ей застыть и при более высоких температурах.
В 1961 году Олден Хэнсон (Alden Hanson) запатентовал снегомашину в которой использовался вентилятор для стрельбы снежинками на большие расстояния. В 1975 году аспирант Висконсинского университета обнаружил ещё лучший нуклеирующий агент: биоразлагаемый белок, который помогает воде образовать кристаллы льда. Другими словами: грязи. Так же как в случае песка и естественного снега, она была катализатором для того, чтобы вода замерзала в тёплую погоду. На сегодняшний день снегомашины («пушки») делают снег почти так же, как это делает Матушка-природа.
Когда зимние Олимпийские игры 2014 года проводились на пляжном курорте в Сочи, организаторы приготовили 500 снегогенераторов, чтобы убедиться в том, что будет достаточно снега. Средняя температура февраля в Сочи составляет 4,4 градуса по Цельсию. Поэтому, на всякий случай, Олимпийский комитет запасся 710 000 кубическими метрами снега, взятыми с Кавказских гор прошлой зимой.
В ходе подготовки к Летним Олимпийским Играм 2008 года в Пекине китайские учёные заявили, что они вызвали первый искусственный снегопад над Тибетским нагорьем. В 2007 году они выстреливали палочками йодистого серебра размером с сигарету в облака, благодаря чему выпал 1 сантиметр снега. Молекулярная решётка посеребрённого йода сходна с водой и связывается с ней, действуя как песок в отношении естественного снега и замораживая воду.
Китай использовал его снова в 2009 году, надеясь облегчить засуху вокруг Пекина. Непонятно, работает ли засев облаков, в основном потому, что трудно доказать, собирался ли снег в любом случае пойти из надвигавшейся тучи.
Конечно, иногда людям очень нужно, чтобы снег шёл внутри помещений. Для этого необходим искусственный снег. Одним из самых простых способов его создания является добавление холодной воды в полиакрилат натрия. Это приводит к образованию кристаллов, которые выглядят как настоящий снег и напоминают его на ощупь. Ну, а где же найти полиакрилат натрия? В одноразовых подгузниках. Вы не ослушались: каждый раз, когда ребёнок мочится в подгузник, он также делает тёплый, жёлтый снег.
Снег также идёт на двух планетах, являющихся нашими соседями в солнечной системе
На Марсе наблюдаются дикие колебания температуры. Если бы вы стояли на марсианском экваторе, вы могли бы выскользнуть из ваших ботинок, но вам всё равно потребовалась бы шляпа. Причина заключается в том, что температура у ваших ног будет равна 21 градусу по Цельсию, а на уровне груди 0 градуса Цельсия. Вот почему вы смогли бы видеть снег на своих плечах, который бы исчезал прежде, чем он попадал пальцы. В 2008 году Mars Lander наблюдал за марсианским снегопадом, который испарялся, прежде чем снег падал на землю.
Однако марсианский снег на самом деле достигает поверхности, особенно вокруг полюсов. На фотографии выше показан Северный полюс Марса. Этот снег – не вода. Это замороженный углекислый газ. Кристаллы являются микроскопическими, вероятно размером с красные кровяные тельца. Они выпадают как туман. Сухие и порошкообразные частицы не склеиваются в снежный ком, но это была бы мечта лыжника. В редких случаях, вода-лёд всё же выпадает и на Марсе.
Снег также выпадает на Венере и он гораздо более странный, чем марсианский снег. Он не состоит из воды или углекислого газа. Венерианский снег сделан из металла.
Низины Венеры (Venus’s lowlands) усеяны минералами пирита. Наряду с сильнейшим атмосферным давлением и температурами до 480 градусов по Цельсию, минералы испаряются, поднимаются в атмосферу, состоящую из диоксида углерода. На более высоких и холодных высотах на вершине огромных венерианских гор, металлический туман окутывает склоны сульфидом висмута и сульфидом свинца, более известными как висмутин и галенит.
Науке неизвестно, выпадает ли настоящий снег на Венере, но дождь был замечен на её поверхности. Опять же, дождь на Венере очень отличается от дождя на Земле. Он состоит из серной кислоты.
