ما هو الثلج؟ من أين يأتي الثلج وما هو مكونه؟ كيف تتشكل الثلوج

في الخريف ، ينتظر الأطفال والكبار بفارغ الصبر ظهور الثلج ، الذي سيغطي الأوساخ والطرق الوعرة بزحافات ثلجية كثيفة. سيكون من الممكن نحت رجال الثلج طوال اليوم ورمي كرات الثلج! لكن الربيع سيأتي وعاجلاً أم آجلاً سوف يذوب الثلج - أولاً في المدينة ، ثم في الغابة. لماذا يذوب الثلج ولماذا يذوب بشكل غير متساو؟

ما هو الثلج

الثلج هو نوع من هطول الأمطار ، بلورة ثلجية صغيرة تتشكل في الهواء. يتشكل الثلج عندما تنجذب قطرات الماء الصغيرة في السحب تحت تأثير درجات الحرارة المنخفضة إلى جزيئات الغبار وتتجمد إلى بلورات متماثلة معقدة ، تسقط وتنمو بسبب استمرار الرطوبة في التكثيف عليها. هل لاحظت أن رقاقات الثلج لها دائمًا شكل سداسي الرؤوس؟ ويرجع ذلك إلى حقيقة أن بنية جزيئات الماء يمكن أن تشكل بلورات فقط مع وجود أشعة بزاوية 60 درجة أو 120 درجة لبعضها البعض. إن البلورة الرئيسية في شكل مسدس مملوءة بسداسي صغير ، وكذلك الثلج الذي نسميه ببساطة الثلج.

عندما يبدأ الثلج في الذوبان

من دورة مدرسة الفيزياء ، نعلم جميعًا درجة حرارة ذوبان الثلج: يبدأ الثلج في الذوبان عندما ترتفع درجة حرارة الهواء عن 0 درجة مئوية. ولكن في الطبيعة ، يمكن أن يتبخر الثلج حتى في درجات الحرارة السلبية. عندما تتحول المياه من الحالة الصلبة إلى غازية ، متجاوزة المرحلة السائلة ، يطلق عليها التسامي ، ويزداد احتمال حدوث هذه الظاهرة تحت تأثير أشعة الشمس الساطعة. هل تعرف أي نوع من الثلج يذوب بشكل أسرع؟ الثلوج القذرة تذوب أسرع من النظيفة. الأوساخ تقلل من الخصائص العاكسة للثلوج وتسخن تحت تأثير أشعة الشمس ، مما تسبب في ذوبان الثلوج. هذا هو السبب في ذوبان المدينة للثلوج بشكل أسرع من الحقل. في الحقل ، يذوب الثلج بشكل أسرع من الغابة. هذا يرجع إلى حقيقة أن الشمس في الغابة تتكسر من خلال تيجان الأشجار أقل ، وبالتالي فإن درجة الحرارة في الغابة أقل مما كانت عليه في الحقل ، ويمكن للثلج أن يكذب دون ذوبان لفترة طويلة.

هل سيذوب الملح الثلج؟ في الواقع ، الملح لا يسخن الثلج ، إنه يدمر الجليد. عندما ينتشر الملح على الجليد ، ينتشر ، خلال هذه العملية ، يبرد الجليد أولاً ثم يعود إلى درجة الحرارة المحيطة ، ولكنه يتحول في الوقت نفسه إلى ماء مالح. في الوقت نفسه ، يبدو كما لو أن الملح يتناول الجليد. وهكذا ، اتضح أن هذا مجرد وهم. في الختام ، يمكننا أن نقول أنه في الطبيعة يذوب الثلج بشكل أساسي لأنه مع تغير الفصول ، هناك تغير في درجة الحرارة.

في كل مرة مع وصول فصل الشتاء وتساقط الثلوج ، نشهد نوعًا من الغضب العاطفي. لن يترك الحجاب الأبيض الذي غطّى المدينة ، والأقواس ، والحقول التي لا نهاية لها ، والأنهار الواسعة والأشجار الملفوفة بملابس فظيعة تتلألأ تحت أشعة الشمس ، غير مبال سواء بالطفل أو البالغ. كطفل ، كان بإمكاننا الجلوس بجانب النافذة لساعات ونراقب كيف ، ندور ببطء ، ونطير الثلج الماضي ونغرق بهدوء على الأرض ... وكثيراً ما نظرنا إلى بنيتها ، في محاولة للعثور على اثنين متطابقين ، لم نفاجأ أبدًا بجمال هذا التعقيد السحري.

يملأ فصل الشتاء الثلجي دائمًا روح الطفل بشعور من الفرح والبهجة التي لا يمكن تفسيرها. بمرور الوقت ، عندما ينضج الطفل ، يصبح هذا الشعور باهتًا ، ولكن كل نفس الشيء ، في مكان ما في أعماقه ، يتوقف كل شيء ، ونستمتع بالجمال النائم تحت ستار الطبيعة الأبيض. كثيرا ما يسأل الأطفال آباءهم: "ما هو الثلج؟" يستجيب البالغون عادة في أحاديات المقطع ، قائلين إنه مياه مجمدة. في مقالتنا ، سنحاول فهم ليس فقط مسألة ماهية الثلج ، ولكن أيضًا النظر في خواصه ، سواء من العلم أو من الشعر.

ماذا تقول الموسوعات؟

يجيب قاموس Dahl على السؤال عن ماهية الثلج ، على النحو التالي: هذه هي بخار الماء المتجمد الذي يقع في شكل رقائق ، بقع من السحب ؛ جليد سائب يحل محل المطر في الشتاء. كما ترون ، التفسير يعني إلى حد ما. ويكيبيديا التي تعرف جميعها هي أيضًا عبارة عن ثغرات ، فهي تقول إن الثلج هو شكل من أشكال هطول الأمطار ، والذي يتكون من بلورات ثلجية صغيرة. يوضح القاموس الموسوعي ما يلي: الثلج صلب يتكون من بلورات الجليد ، ويختلف في أشكال مختلفة ؛ غالبًا ما يكون الثلج على شكل لوحات سداسية أو نجوم ؛ تسقط عندما تنخفض درجة حرارة الهواء أقل من الصفر درجة مئوية. اتضح أن جميع القواميس والموسوعات تقول نفس الشيء ، لكنها لا تضفي وضوحًا على السؤال حول ماهية الثلج. في هذه الحالة ، ننتقل إلى العلوم الدقيقة.

الخلفية التاريخية

من أين يأتي الثلج؟ ما هو مصنوع من؟ ما هي درجة حرارته؟ هذه والعديد من القضايا الأخرى المتعلقة بهذه الظاهرة الطبيعية ، يهتم العلماء في جميع أنحاء العالم لفترة طويلة جدًا. لذلك ، في وقت مبكر من عام 1611 ، نشر عالم الفلك وعلم الفلك كبلر أطروحة علمية بعنوان "على الثلج سداسية". قام المؤلف بدراسة عملية بلورات الثلج بشكل عملي إلى أقصى حد من الهندسة. شكل عمله أساس علم مثل علم البلورات النظري. شخصية أخرى مشهورة في القرن السابع عشر ، عالم الرياضيات والفيلسوف الفرنسي رينيه ديكارت ، كما درس شكل الثلج. وقد كتب في عام 1635 نقشًا ، والذي تم تضمينه لاحقًا في العمل The Essay on Meteors. في المستقبل ، قام العلماء في جميع أنحاء العالم بفحص مسألة ما الذي يصنع منه الثلج مرات عديدة.

وهل يدرس العلماء الحديثون هذه الظاهرة؟

واليوم ، حتى في رياض الأطفال ، يتم إخبار الأطفال بأن رقاقات الثلج لها شكل السداسي ، وأن نمطها فريد وأنه لا توجد رقاقات ثلجية مماثلة. يبدو أن كل شيء معروف بالفعل: في أي درجة حرارة يذوب الثلج ، وفي أي درجة حرارة يذهب ، وأيضًا أكثر من ذلك بكثير. ومع ذلك ، لم يفقد العلماء اهتمامهم بمعجزة الطبيعة هذه وما زالوا يدرسون عمليات تشكيل رقاقات الثلج. اتضح أنها تتشكل حول ما يسمى نوى التبلور ، والأكثر إثارة للاهتمام ، أنها يمكن أن تكون أصغر جزيئات الغبار والسخام وحبوب اللقاح وحتى الجراثيم.

جودة الثلج تغنى بها الشعراء

صرير هو تأثير مثير للاهتمام. يمكن سماعه فقط في الطقس شديد البرودة. لذلك ، إذا كان يومًا دافئًا نسبيًا ، فسيكون غطاء الثلج صامتًا. وبشكل مختلف تمامًا ، يتصرف أثناء البرد الشتوي الحقيقي. لقد لاحظ الناس منذ فترة طويلة: كلما انخفضت درجة حرارة الثلج والهواء ، كلما ارتفعت درجة حرارة الصرير. تمكن العلماء من معرفة أن هذا التأثير ناتج عن سحق بلورات الجليد المجهرية. عندما تنخفض درجة حرارة الثلج ، تصبح هذه البلورات أكثر هشاشة وصعوبة ، لذلك فإنها تصدر صوتًا صريرًا ، وتكسر تحت عجلات السيارات وأقدامنا. إذا كنت تسحق بلورة من هذا القبيل ، فلن نسمع أي شيء بسبب صغر حجمها. هذه الأصوات خفية الأذن البشرية ليست قادرة على اللحاق. لكن معًا ، تستطيع البلورات إنشاء موسيقى خلفية استثنائية. هذا هو الصرير والشعراء يغنون في أعمالهم.

لماذا هو الثلج يتساقط أو تمطر؟

يرتبط هطول الأمطار بخلل (استقرار) الكتل السحابية ، والذي يتكون من العديد من العناصر ذات الهياكل والأحجام المختلفة. كلما كانت هذه التركيبة أكثر تجانسًا ، كانت السحابة أكثر استقرارًا ، وبالتالي ، لن تتساقط الأمطار. في أي شكل يسقط على الأرض يعتمد على درجة حرارة كتلة الهواء في الطبقة السحابية الفرعية ، وكذلك ارتفاع وهيكل السحابة نفسها (كقاعدة عامة ، يتم خلطها ، أي أنها تتكون من قطرات من الماء المثلج وبلورات الجليد). سوف نفهم ما يلي من هذا. عند سقوطه من السحابة ، يمر هذا الخليط في طريقه إلى سطح الكوكب عبر الكتل السحابية الفرعية. إذا كانت درجة الحرارة مرتفعة بدرجة كافية ، فإن ذرات البلورات الجليدية تذوب وتتحول إلى أمطار عادية مع انخفاض درجة الحرارة الإيجابية. في بعض الأحيان ، في ظل ارتفاع قليل من الغيوم ، قد لا يكون للثلوج الوقت الكافي لإذابة الجليد تمامًا ، وفي هذه الحالة ، يسقط الصقيع. هذا هو السبب قد يحدث هطول الأمطار مختلطة خلال فترات غير موسمها. إذا كانت درجة حرارة الكتلة السحابية الفرعية سالبة ، فهناك ثلوج بسيطة في هذه الحالة.

لماذا تساقط الثلوج في بعض الأحيان في الصيف والمطر في فصل الشتاء؟

تفرقنا في درجة حرارة كان الثلج يتساقط ، وفي درجة الحرارة كانت السماء تمطر. ومع ذلك ، في بعض الأحيان هناك ظواهر لا تصدق ، على سبيل المثال ، في الصيف قد تساقط الثلوج ، وفي فصل الشتاء - للمطر. ما الذي يفسر مثل هذه الكوارث؟ دعونا نحاول أن نفهم لماذا يحدث هذا. يفسر العلماء هذه الظاهرة على أنها انحراف عن المسار الطبيعي لتطور العمليات في الغلاف الجوي. لذلك ، في فصل الشتاء ، يمكن أن تصل كتل الهواء الدافئ الغني بالرطوبة ، والتي تتحرك من أحواض البحار الجنوبية الدافئة ، إلى خطوط العرض الوسطى. نتيجة لذلك ، تبدأ الذوبان ، والتي تتجلى في ذوبان الثلوج ، وكذلك هطول الأمطار في شكل مطر. في فصل الصيف ، يمكننا أن نلاحظ الموقف المعاكس ، أي أن البرد من القطب الشمالي يمكن أن يصل إلى الجنوب. أثناء تراجع الجبهة الدافئة ، تتشكل غيوم كثيفة جدًا ، ويكون هطول الأمطار على الخط الفاصل لكتلتين جويتين بدرجات حرارة مختلفة وفيرًا للغاية. أولاً ، على شكل مطر ، وبعد ذلك ، مع التبريد اللاحق وعلى حالة السحب المنخفضة ، في شكل ثلوج بسيطة أو رطبة. في المناطق الجنوبية ، نادراً ما يحدث هذا ، في حين أن درجة الحرارة على سطح الأرض لا تزال إيجابية.

لفات الثلج - ما هو هذا الشذوذ؟

عندما ترى معجزة الطبيعة لأول مرة ، فإنك تقرر أن هذا عمل من الأيدي البشرية. في الواقع ، يتم تدوير هذه المسارات أو لفات الطبيعة نفسها. هذا أمر نادر الحدوث ، فلفات الثلج تخلق رياحًا تدحرجها الثلوج حتى تكتسب الوزن والحجم. عادة ما تكون هذه الأشكال على شكل أسطوانات ، ولكن هناك استثناءات. لا يمكن ملاحظة هذه الظاهرة إلا في المناطق ذات الرياح القوية والثلج الرطب الخفيف وفقط في المناطق المفتوحة. لفات الثلج لفة عبر السهوب مثل البراميل الفارغة. يمكن أن يصل حجمها إلى 30 سم وقطرها 30 سم. في الواقع ، يمكن أن تحدث المئات من القوائم الفردية في وقت واحد في حقل مغطى بالثلوج. يتم ترك كل منهم مع تتبع - نوع من المسار يشير إلى مسار المسار الذي تم نقله. غالبًا ما تتشكل لفائف الثلج أثناء مرور العواصف الشتوية ، عندما تكون الرياح قوية والثلوج جديدة. يجب أن تكون درجة حرارة الهواء قريبة من الصفر.

تشكيل لفات الثلج

يحدث هذا على النحو التالي: يجب تغطية سطح الأرض بقشرة جليدية أرضية ، أو بثلج قديم معبأ ، وفي هذه الحالة يكون لسحب الثلج المتساقط مع الطبقة الأساسية جرًا خفيفًا. في هذه الحالة ، يجب أن يكون للطبقة السفلى درجة حرارة سالبة ، ويجب أن يكون للطبقة العليا درجة حرارة موجبة (أعلى بقليل من درجة الصفر). ثم الثلج الطازج سوف يكون "الالتصاق" عالية. درجة الحرارة المثلى هي ناقص درجتين للطبقة السفلى واثنين زائد للطبقة العليا. يجب أن تصل سرعة الرياح القوية إلى أكثر من 12 م / ث. سيبدأ تشكيل اللف عندما تنثر الريح قطعة من الثلج. علاوة على ذلك ، يتم تشكيل كتل صغيرة ، تتدحرج عبر الحقل تحت تأثير الرياح ، وتجمع مع كل متر طبقة متزايدة من الثلج الرطب. عندما تصبح لفة ثقيلة جدا ، فإنه يتوقف. لذلك حجمها يعتمد مباشرة على سرعة تدفق الهواء.

1. ندفة الثلج هو 95 ٪ الهواء. بسبب هذا ، فإنه يقع ببطء شديد ، بسرعة 0.9 كم / ساعة.

2. يفسر اللون الأبيض للثلوج بوجود الهواء في بنيته. في هذه الحالة ، تنعكس أشعة الضوء من حدود البلورة الجليدية بالهواء والمبعثرة.

3. في تاريخ الحالات المسجلة للثلوج الملونة. هكذا ، في عام 1969 سقط الثلج الأسود في سويسرا ، والأخضر في عام 1955 في ولاية كاليفورنيا.

4. في الجبال العالية والقطب الجنوبي ، يمكن العثور على غطاء ثلجي من الألوان الوردي والأحمر والبنفسجي والأصفر والبني. هذا يساهم في المخلوق - Chlamydomonas snow ، الذي يعيش في الثلج.

5. عندما يسقط ندفة الثلج في الماء ، فإنه يجعل صوت قوي عالية التردد. الأذن البشرية غير قادرة على الإمساك بها ، لكن السمكة يمكنها ، وإذا اعتقد العلماء أنها لا تحبها كثيرًا.

6. في ظل الظروف العادية ، يذوب الثلج عند صفر درجة مئوية. ومع ذلك ، عندما تتعرض لأشعة الشمس ، يمكن أن تتبخر في درجات حرارة منخفضة ، مع تجاوز شكل السائل.

7. في فصل الشتاء ، ينعكس الثلج من سطح الأرض إلى 90٪ من أشعة الشمس ، وبالتالي يمنعه من الاحماء.

8. في عام 1987 ، سجلت Fort Coe (الولايات المتحدة الأمريكية) أكبر ندفة ثلج في العالم. قطرها 38 سم.

في الختام

لذلك قمنا بتفكيكها ، والتي تم وصفها بشكل ضئيل للغاية الموسوعات والقواميس. الآن نحن نعرف درجة حرارة ذوبان الثلوج ، وفيه ، وكيف ومتى ولماذا تنشأ لفائف الثلج وأكثر ارتباطًا بكثير مع هذا الرسول الجميل ورفيق الشتاء.

يتشكل الثلج في درجات حرارة منخفضة ورطوبة على شكل بلورات جليدية صغيرة في الجو.

عندما تصطدم هذه البلورات الصغيرة ، فإنها تتواصل مع بعضها البعض في السحب وتتحول إلى رقاقات الثلج. إذا كانت هناك بلورات كافية متصلة ببعضها البعض ، فإنها تصبح ثقيلة وتسقط على الأرض.

في أي درجة حرارة تتشكل الثلوج؟

يسقط هطول الأمطار كالثلج عندما تكون درجة حرارة الهواء أقل من 2 درجة مئوية. هناك أسطورة أنه لتكوين الثلج يجب أن تكون درجة الحرارة أقل من الصفر. في الواقع ، تسقط أثقل الثلج حتى عند درجات حرارة تتراوح بين 0 و 2 درجة مئوية. تبدأ الثلوج المتساقطة في الذوبان عندما ترتفع درجة الحرارة عن 0 درجة مئوية ، ولكن بمجرد حدوث عملية الذوبان ، تبدأ درجة حرارة الهواء في المنطقة التي تسقط فيها الثلوج في الانخفاض.

إذا كانت درجة الحرارة أعلى من درجتين مئويتين ، فستبدأ رقاقات الثلج في الذوبان والهبوط ، على الأرجح في شكل ثلج مبلل ، وليس في شكل ثلوج منتظمة. وإذا لم تنخفض درجة الحرارة مطلقًا ، فستمطر بدلاً من الثلج.

الصقيع ضد الثلج الجاف

يعتمد حجم وشكل رقاقات الثلج على عدد البلورات التي تم تجميعها معًا ، وهذا بدوره يتحدد حسب درجة حرارة الهواء. ستكون الثلج المتساقط ، الذي يمر خلال سقوط الهواء البارد الجاف ، بمثابة تساقط ثلوج صغير غير متماسك ولا يلتصق ببعضه البعض. مثل الثلج الجاف مثالي لممارسة الرياضات الشتوية ، ولكن في الطقس العاصف ، من المرجح أن تنزلق.

عندما تكون درجة الحرارة أعلى قليلاً من 0 درجة مئوية ، تبدأ رقاقات الثلج في الذوبان حول الحواف ، وبالتالي تلتصق ببعضها وتتحول إلى رقائق ثلجية كبيرة ثقيلة. هذا شكل الصقيع ، والتي تلتصق بسهولة والتي يمكنك من صنع ثلج.

الثلج

الثلج عبارة عن العديد من بلورات الجليد التي يمكن أن تكون ذات أشكال وأنواع مختلفة ، بما في ذلك المنشورات والألواح السداسية والنجوم. كل ندفة ثلجية فريدة من نوعها ، ولكن نظرًا لأنها مرتبطة ببعضها البعض في بنية سداسية ، فإنها دائمًا بها ستة جوانب.

في درجات الحرارة المنخفضة ، تتشكل رقاقات ثلجية صغيرة ذات بنية بسيطة. في درجات الحرارة المرتفعة ، يمكن تشكيل كل ندفة ثلج من عدد كبير من البلورات (مثل الثلج على شكل نجوم) ، ويمكن أن يبلغ قطرها عدة سنتيمترات.