Образование и форма снега

Мельчайшие матово-белые кристаллики льда - снег - являются са­мыми обычными видами твердых осадков, возникающих в свободной ат­мосфере в результате сублимации водяного пара внутри переохлажден­ного воздуха (рис.1).

Водяной пар + Ледяные ядра + Облачные капли

                                                 (при t° ниже 0°С)

сублимация

Снежные кристаллы

заиневение                                                                 коагуляция

сублимация

кристаллы инея,                                                     снежные хлопья

        крупа

Пластинчатые   Столбчатые

при t° до -20...-25°С при t° ниже -25°С

Рис. 1. Схема образования «снежных» осадков.

Образованию кристаллов способствуют и ядра кристаллизации, среди которых лучшими являются вещества, кристаллическая решетка которых геометрически подобна решетке льда. Японский гляциолог У. Накайя, исследуя снежинки под электронным микроскопом, всегда об­наруживай в их центрах включения размером 0,5 - 0,8 мк (преимущественно частицы каолина, глины, угля, а также микроорганиз­мы).

Кристаллы льда имеют тригональную форму. Они всегда развива­ются попарно и создают шестиугольный кристалл. Кристаллографических осей 4: из них 3 лежат в одной плоскости, образуя друг с другом углы в 120°, четвертая (главная) ось направлена перпендикулярно к этой плос­кости и является осью симметрии.

Множество факторов влияет на образование и рост снежинок, по­тому так велико разнообразие их форм. В коллекции микрофотографий американского метеоролога Уилсона Бентли, изданного в 1931 году, на­считывается свыше 5 тысяч Микрофотографий снежинок, отличных друг от друга.

Наиболее совершенные классификации кристаллов снега принад­лежат У.Накайя и А.Д.Заморскому. Последний по генетическим признакам выделил 9 основных форм, а в них 48 видов, являющихся вариантами, комбинациями и усложнениями основных форм.

Обобщая это великое разнообразие форм снежинок, можно гово­рить о двух основных типах (по В.М.Котлякову). 1 - пластинчатые кри­сталлы, образующиеся при температурах -20...-25°С; 2 - столбчатые кри­сталлы, образующиеся при более низких температурах. К основным фор­мам первого типа относятся:

Пластинка - самая простая по форме снежинка, тонкая шестиуголь­ная, реже треугольная ледяная пластинка размером от 0,1 до 4 мм. Все ее стороны (или через одну) одинаковы по форме и длине.

Звездчатый кристалл - пожалуй, самая красивая снежинка (ее изо­бражение стало символом снега) - тонкий, плоский кристалл, имеет цен­тральную шестиугольную пластинку, из углов которой растут тонкие лучи. Обычно лучей шесть, но может быть 3 или 12 или другие усложненные формы. Средний размер кристаллов колеблется от 2 до 7 мм. До нас дошли зарисовки этого вида снежинки, датируемые 1555 годом.

Пушинка - пластинка или звезда до 9 мм по горизонтали, покрытая обычно с одной стороны плоскими кристаллами, выросшими под разными направлениями и углами. Пушинки когда-то слыли «заиндевелым сне­гом».

Среди столбчатых кристаллов самой распространенной формой является столбик. Это шестигранная или полая призма длиной менее 1см с плоскими пирамидальными или усеченными концами. Она очень часто встречается при температурах ниже -20°С и имеет много усложненных разновидностей.

Вытянутые тончайшие снежные кристаллы известны как иглы. Сложный снежный кристалл - еж - представляет собой несколько пласти­нок, лучей или призм, растущих в разных направлениях из одного центра. Снежный покров в основном состоит из пластинчатых ежей и звезд (около 30%), звездчатых пушинок (около 10%), снежной крупы и других форм.

Рис. 2. Международная классификация снежинок

В зависимости от погодных условий в разных местностях выпадает «свой» снег. В Прибалтике и в центральных областях часто идет снег в виде крупных, сложных снежинок или беспорядочно сросшихся кристал­лов - мохнатых хлопьев. В 1944 году в Москве выпали снежные хлопья до 10 см в поперечнике. Максимальный зарегистрированный диаметр хлопь­ев свыше 30 см, вес - свыше 500 г. При низких температурах и сильном ветре выпадают тонкие ледяные иголки, а также обломки столбиков или других форм. В Якутии такой снег называют «алмазной пылью». На земле он образует слой пушистого снега.

Кроме осадков, выпадающих из атмосферы, зимой наблюдаются и

нарастающие осадки, образующиеся на поверхности Земли, снежного покрова или различных предметов. Это - иней, изморозь и гололед.

Помимо этих первичных форм осадков в снежном покрове в соот­ветствии го структурой и физическими свойствами выделяют 3 типа (по классификации Г. К. Тушинского, 1968):

1) Свежий снег - свежевыпавший или свежеотложенный, образовавшийся при метели или поземке.

2)Старый снег - уплотненный или фирнизированный снег с разновидностями мелко- средне- или крупнозернистого, а также снег-плывун или     глубинная изморозь (рыхлый снег, состоящий из полых бокаловидных кристаллов, мало связанных, подвижных).

3) Фирн - переходная форма от снега ко льду. Различают инфильтрационный фирн, возникающий при повторном замерзании воды в снеге, и рекристаллизационный, образующийся в результате метаморфизма снега без участия жидкой воды. По величине зерен фирн может быть мелкозернистым (менее 1 мм), среднезернистым (1-3 мм) и крупнозернистым (более 3 мм).