Физика зимней природы | ТМ 1941-03

Научно-популярная статья Я. Перельмана посвящена свойствам снега и снежинок. Автор объясняет происхождение снежных кристаллов из водяного пара, рассказывает об их размерах, весе и строении, а также рассматривает причины образования снежных хлопьев, инея и морозных узоров. В статье раскрывается природа белого цвета снега, причины появления скрипа под ногами в морозную погоду и различия между сухим и мокрым снегом. Материал содержит интересные физические объяснения привычных зимних явлений и показывает связь между свойствами льда, света и атмосферной влаги.

---

Я. ПЕРЕЛЬМАН, Рисунки М. ИЛЬИНА

Легко разглядеть упавшую на рукав отдельную снежинку, но измерить её трудно. Тем не менее удалось определить величину и даже вес снежинок. В ширину снеговая звёздочка имеет от 0,5 до 1,5 мм. Толщина звёздочки примерно такая же, как у писчей бумаги. Вес её — около 0,1 мг; на 1 г идёт 10 тыс. таких снежинок. Большие хлопья снега, выпадающие нередко в тихую погоду, представляют собою сбившиеся в комок многочисленные снежинки. Такие хлопья достигают иной раз 8—9 см в поперечнике.

---

Каждый знает, что снег — вода в твёрдом виде. Это правильно: снег — скопление мелких ледяных кристалликов.

Ошибочно, однако, распространённое убеждение, будто снежинки образуются из капель воды. Снег получается из водяного пара: на морозе пар непосредственно превращается в ледяные кристаллики, минуя жидкое состояние. Таким образом, снег — это замёрзший водяной пар.

Видеть зарождение снега очень трудно. Это явление наблюдалось однажды в старом Петербурге. На многолюдном собрании в жарко натопленном зале стало душно. Кто-то нечаянно разбил оконное стекло, и снаружи ворвался морозный воздух. Охлаждение влажного воздуха в помещении имело неожиданное следствие: в комнате пошёл густой снег.

Снег — не единственная форма замёрзшего пара: иней, изморозь, морозные узоры на стёклах окон такого же происхождения.

---

Кто не слышал в морозную погоду, как скрипит снег под ногами или под полозьями саней! Такой скрип наблюдается только в морозные дни, когда снежки не лепятся и снег остаётся рыхлым. Это явление объясняется следующим образом. В не очень холодном снеге отдельные снежинки под давлением наших ног отчасти тают, а освобождаясь затем от давления, смерзаются. Всё это происходит беззвучно. Когда же снег очень холоден, давления ног или полозьев недостаточно для плавления снежинок, в таких случаях снежинки крошатся, ломаются, издавая скрипящий звук.

---

Известно, что снежинки — ледяные кристаллики. Если так, то почему же снег белого цвета? Ведь лёд не белый, он бесцветный, иногда зеленоватый и всегда просвечивающийся.

Снег белый оттого, что он раздроблен. Все прозрачные вещества в раздробленном виде перестают быть прозрачными и становятся белыми. Истолките кусок бесцветного прозрачного стекла, и вы получите белый порошок. Лучи света не проходят через такой порошок, потому что они много раз отражаются от граней отдельных частичек; а беспорядочно отражённые лучи, попадая в глаз, порождают ощущение белого цвета.

Замечали ли вы, как меняется вид снега, когда он делается мокрым? Из белого он становится серым, похожим на лёд. Происходит это оттого, что в мокром снеге промежутки между ледяными кристалликами заняты не воздухом, а водой. Вода преломляет лучи света почти так же, как и лёд, поэтому лучи, переходя из ледяного кристалла в воду, не меняют своего направления, не отбрасываются назад и не попадают в глаз наблюдателя.

---

Сколько воды даёт снег, когда он тает? По весу, конечно, от таяния получается столько же воды, сколько весил снег, но по объёму её образуется в несколько раз меньше. Свежевыпавший снег, не успевший слежаться, даёт при таянии объём воды, который в десять-пятнадцать раз меньше объёма снега. Понятно, чем плотнее снег, тем больше объём образующейся воды. Самый плотный снег даёт воды по объёму втрое меньше, чем он сам занимает; наиболее рыхлый снег, какой случалось наблюдать в Ленинграде, давал воды в тридцать четыре раза меньше по объёму, чем было снега. Этот снег был похож на нежный пух и разлетался от малейшего дуновения.