Снијег

Из Википедије, слободне енциклопедије
Снег
CargoNet Di 12 Euro 4000 Lønsdal - Bolna.jpg
Норвешки воз пролази кроз снег
Физичке особине
Густина (ρ) 0,1 – 0,8 g/cm3
Механичка својства
Затезна чврстоћаt) 1,5 – 3,5 kPa[1]
Компресивна јачина (σc) 3 – 7 MPa[1]
Термална својства
Тачка топљења (Tm) 0 °C
Топлотна проводљивост (k) За густине 0,1 до 0,5 g/cm3 0,05 – 0,7 W K−1 m−1
Електрична својства
Диелектрична константа (εr) За суви снег густине 0,1 од 0,9 g/cm3 1 – 3,2
Физичка својства снега знатно варирају од догађаја до догађаја, од узорка до узорка, и током вемена.
Пахуљице (Вилсон Бентли, 1902.)

Снег (или снијег) је падавина у облику ледених кристала воде, која се састоји од мноштва пахуљица. Иако се састоји од малих, неправилних делова, снег је у ствари зрнасти материјал.[2] Има отворену и меку структуру, док се не нађе под спољашњим притиском. Снег се формира када водена пара сублимира високо у атмосфери на температури мањој од 0°C (32°F), и након тога падне на земљу. Снег такође може бити вештачки направљен коришћењем сњежних топова, који уствари праве ситна зрна сличнија крупи.

Снег се задржава у облику замрзнуте кристалне воде током свог животног циклуса, почевши од времена кад се под подесним условима кристали леда формирају у атмосфери, увећају до милиметарске величине, преципитирају и акумулирају на површини, затим долази до метаморфозе у месту, и ултимативно до топљења, склизавања или сублимације. Мећавe се формирају и развијају хранећи се на изворима атмосферске влаге и хладног ваздуха. Пахуљице нуклеирају око честица у атмосфери привлачењем потхлађених водених капљица, које се смрзавају у кристале хексагоналног облика. Пахуљице попримају мноштво облика, основни међу којима су плочице, игле, стубићи и иње. При акумулацији снега могу се формирати снежни наноси. Током времена, долази до метаморфозе акумулираног снега, путем синтерисања, сублимације и замрзавања-одмрзавања. Док је клима довољно хладна за акумулацију из године у годину, може доћи до формирања ледника. У супротном, снег се обично сезонски топи, узрокујући одлив у потоке и реке и обнављање подземних вода.

Главне области подложне снежним падавинама обухватају поларне регионе, горње делове северне хемисфере и планинске регионе широм света са довољним количинама влаге и ниским температурама. На јужној хемисфери, снег је углавном ограничен на планинске области, изузев Антарктика.[3]

Снег утиче на људске активности као што је транспортација: креирајући потребу за чишћењем путева, колосека и аеродрома; пољопривреда: пружајући воду за усеве и стварајући потребу за заштитом стоке; на спортове као што је скијање, сноубординг, вожња снегохода; и ратовање: отежавајући циљне аквизиције, деградирајући перформансе бораца и материјала, те ограничавајући мобилност. Снег утиче на екосистеме, тако што пружа изолациони слог током зиме под којим биљке и животиње могу да преживе хладноћу.[1]

Појава[уреди]

Сњежне падавине зависе од доба године и локације, која укључује географску ширину, надморску висину и друге факторе који уопштено утичу на временске прилике.

Неке планине, од којих и неке близу екватора, имају стални сњежни покривач на врху, укључујући Килиманџаро у Танзанији. Обрнуто, многи дијелови Арктика и Антарктика имају малу количину сњежних падавина, упркос великој хладноћи.

Највеће укупне падавине на свету су измерене на планини Маунт Бејкер (Вашингтон, САД) током сезоне 1998-1999. када су износиле 28 метара, а највећа количина дневних падавина је измерена на Сребрном језеру (Колорадо, САД) 1921. године и износи 1,93 метара.

Рекреација[уреди]

Врсте рекреације за које је неопходан снег:

На местима гдје је довољно хладно, али нема падавина, могуће је користити сњежне топове за довољну количину снега за зимске спортове.

Снег компресован у блокове се у неким деловима света користи као материјал за градњу објеката, нпр. иглу (сњежне куће).

Преципитација[уреди]

Појављивање снежних падавина у свету. Снег на надморским висинама (метри): :
  Испод 500: годишње.
  Испод 500: годишње, али не на целој територији.
  500: изнад годишње, испод повремено.
  Above 500: годишње.
  Above 2,000: годишње.
  Било која елевација: одсуство.
Снежне падавине.

Снег се развија у облацима који су сами део ширег временског система. Физика развоја снежних кристала у облацима произилази из комплексног сета променљивих међу којима су садржај влаге и температура. Резултирајући облици падајућих и палих кристала се могу класификовати у бројне основне облаке и њихове комбинације. Понекад, неке плочасте, дендритске и звездано обликоване пахуље могу да се формирају под чистим небом при веома ниским температурама.[4]

Формирање облака[уреди]

Снежни облаци се обично јављају у контексту већих временских система, најважнији од којих су области ниског притиска, које типично инкорпорирају топле и хладне фронтове као део њихове циркулације. Два додатна и локално продуктивна извора снега су олује услед ефекта језера (такође ефекта мора) и ефекат елевације, посебно у планинама.

Области ниског притиска[уреди]

Екстратропска циклонска снежна олуја, 24 фебруар 2007.

Циклони средње географске ширине су области ниског притиска које имају способност продукције свега од облачности и благих снежних олуја до јаких близарда.[5] Током јесени, зиме, и пролећа дате хемисфере, атмосфера над континентима може да буде довољно хладна кроз дубину тропосфере да узрокује снежне падавине. На северној хемисфери, северна страна области ниског притиска производи највше снега.[6] За јужне средње географске ширине, страна циклона која производеи највише снега је јужна страна.

Фронтови[уреди]

Фронтални снежни талас се креће према Бостону у Масачусетсу Сједињене Државе.

Хладни фронт, водећи руб хладније ваздушне масе, може да произведе фронталне снежне олује — интензивне фронталне конвективне линије (слично кишном појасу), кад је температура близо тачке смрзавања на површини. Јака конвекција која се развија има довољно влаге да произведе побељавајуће услове на местима преко којих линија прелази док ветар узрокује интензиван снег.[7] Овај тип снежних олуја генерално траје мање од 30 минута у било којој тачки дуж пута фронта, док кретање линије може да покрије велика растојања. Фронталне олује се могу формирати на кратким растојањима испред површине хладног фронта или иза њега где се може јавити продубљавајући систем ниског притиска или серија коритастих линија које делују слично традиционалним хладним фронталним пролазима. У ситуацијама где се олује развију постфронтално, није необично да се јаве два или три линеарна олујна појаса који пролазе у брзом следу раздвојени растојањем од само 40 километара тако да сваки пролази дату тачку око 30 минута након претходног. У случајевима где постоји велика количина вертикалног раста и мешања, олуја може да развије угњеждене кумулонимбусне облаке што доводи појава муња и грмљавине које се називају снежним грмљавинама.

Топли фронт може да произведе снег током једног периода, док се топао, влажан ваздух испиње испод смрзавајућег ваздуха чиме се креира преципитација у граничним зонама. Често долаза до прелаза снега у кишу у топлим секторима иза фронта.[7]

Утицаји језера и океана[уреди]

Хладан северноисточни ветар преко језера Супериор и Мичиген креира снежне падавине услед језерског ефекта.

Снег језерског ефекта се формира током током хладнијих атмосферских услова кад се хладна ваздушна маса креће преко великих пространстава топлије језерске воде. Долази до загревања нижег слога ваздуха који преузима водену пару из језера и подиже се кроз хладнији горње слојеве ваздуха, смрзава и бива депонован на обалама лоцираним у смеру ветра.[8][9]

Исти ефекат се јавља преко тела слане воде, и тад се назива океанским ефектом или заливским снежним ефектом. Ефекат је појачан кад се покретна ваздушна маса подиже под орографским утицајем виших надморских висина на обале под ударом ветра. Ово подизање може да произведе уске али веома интензивне појасе преципитације, који сваким сатом полажу слој од неколико центиметара снега, што често резултира у великој количини укупних снежних падавина.[10]

Области које су под утицајем снежног ефекта језера се називају снежни појаси. Овим су обухваћене области источно од Великих језера, западне обале северног Јапана, Камчатско полуострво у Русији, и области у близини Великог сланог језера, Црног мора, Каспијског мора, Балтичког мора, и делова северног Атланског океана.[11]

Утицаји планина[уреди]

Орографске или рељефске снежне падавине се формирају кад су ваздушне масе потиснуте ветром присиљене да се крећу уз стране нагнутих копнених формација, као што су велике планине. Подизање ваздуха уз обронке планина или венаца доводи до адијабатског хлађења, и ултимативно кондензације и преципитације. Влага се уклања орографским подизањем, остављајући сув, топлији ваздух на силазној, заветринској страни.[12] Резултирајућа повећана количина снежних падавина[13] и пад температуре са елевацијом[14] значе да се дубина снега и сезонска истрајност снежног наноса повећава са порастом елевације у подручјима подложним снегу.[1][15]

Физика облака[уреди]

Свеж нанос снежних пахуљица.

Снешна пахуљица се састоји од око 1019 молекула воде, који су додати на своју основу различитим брзинама и у различитим обрасцима, у зависности од премене температуре и влажности унутар атмосфере корз коју пахуљица пада на свом путу до земље. Као резултат тога, снежне пахучице међусобно варирају, мада следе сличне обрасце.[16][17][18]

Снежни кристали се формирају кад се сићушне потхлађене капљице у облацима (око 10 μm у пречнику) замрзну. Ове капљице имају способност задржавања у течном стању на температурама нижим од −18 °C (0 °F), пошто да би се замрзле, неколико молекула у капљици морају да путем случајног сусрета формирају аранжман сличан оном у ледној решетки. Затим се капљица замрзава око овог „језгра”. У топлијим облацима, аеросолна честица или „ледено језгро” мора бити присутно у (или у контакту са) капљицом и да делује као језгро. Ледена језгра су веома ретка у поређењу са кондензационим језгрима облака на којима се формирају капљице течности. Глина, пустињска прашина и биолошке честице могу да служе као језгра.[19] Вештачка језгра обухватају честице сребро јодида и сувог леда, и она се користе за симулирање пертурбација осемењавања облака.[20]

Кад је једном капљица замрзнута, она расте у суперзасићеном окружењу — оном у коме је ваздух засићен релативно на лед кад је температура испод тачке замрзавања. Капљице затим расту путем дифузије молекула воде у ваздуху (пари) на површину ледених кристала где се се они сакушљају. Пошто су водене капљице знатно бројније од кристала због њиховог изузетног обиља, кристали имају способност раста до стотина микрометара или милиметара на рачун водених капљица путем Вегенер–Бергерон–Финдејсеновог процеса. Кореспондирајуће исцрпљивање водене паре узрокује да кристали леда расту на рачун капљица. Ови велики кристали су ефикасан извор преципитације, пошто они падају кроз атмосферу услед њихове масе, и може доћи до судара и спајања у кластере, или агрегације. Ови агрегати су снежне пахуљице, и они су обично тип ледених честица који пада на земљу.[21] Мада је лед програчан, расипање светлости на кристалним странама и шупљинама/imperfeкciјама узрокује да су кристали обично бели услед дифузне рефлекције целог спектра светлости на малим честицама леда.[22]

Класификација снежних пахуљица[уреди]

Рана класификација снежних пахуљица по Израел Перкинс Ворену.[23]

Микрографија хиљада снежних пахуљица од 1885 на овамо, почевши од Вилсона Алвина Бентлија, открила је широку разноликост пахуља унутар класификованог скупа шаблона.[24] Запажени су блиско слични кристали снега.[25]

Накаја је развио дијаграм кристалне морфологије, који се односи на кристалне облике груписане према температури и степену влаге под којима су формирани, што је сумирано у следећој табели.[1]

Морфологија кристалних структра као функција температуре и водене засићености
Temperaturни опсег Опсег засићења Типови снежних кристала
°C °F g/m3 oz/cu yd испод засићења изнад засићења
0 — −3,5 32—26 0,0—0,5 0,000—0,013 Чврсте плоче Танке плоче

Дендрити

−3,5 — −10 26—14 0,5—1,2 0,013—0,032 Чврсте призме

Шупље призме

Шупље призме

Игле

−10 — −22 14 — −8 1,2—1,4 0,032—0,038 Танке плоче

Чврсте плоче

Секторске плоче

Дендрити

−22 — −40 −8 — −40 1,2—0,1 0,0324—0,0027 Танке плоче

Чврсте плоче

Стубови

Призме

Накаја је открио да облик такође зависи од тога да ли превалентна влага изнад или испод нивоа засићења. Форме испод прага засићења су у већој мери чврсте и компактне. Кристали који су формирани у суперзасићеном ваздуху су углавном осетљиви, деликатни и украшени. Многи компликованији обрасци раста су такође формирани као бочне равни, розете метака и други планарни типови у зависности од услова и ледених језгара.[26][27][28] Ако кристал почне да се формира у режиму стубног раста, на око −5 °C (23 °F), и затим западне у топлији равни сличан режим, онда изничу плоче или дендритски кристали на крајевима стуба, производећи такозван „затворене стубов”.[21]

Магоно и Ли су произвели класификацију слободно формираних снежних кристала која обухвата 80 дистинктних облика. Они су документовали сваки од њих микрографијама.[29]

Референце[уреди]

  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 Michael P. Bishop; Helgi Björnsson; Wilfried Haeberli; Johannes Oerlemans; John F. Shroder; Martyn Tranter (2011), Singh, Vijay P.; Singh, Pratap; Haritashya, Umesh K., ур., Encyclopedia of Snow, Ice and Glaciers, Springer Science & Business Media, стр. 1253, ISBN 9789048126415, Приступљено 25. 11. 2016 
  2. Hobbs, Peter V. (2010). Ice Physics. Oxford: Oxford University Press. стр. 856. ISBN 978-0199587711. 
  3. Rees, W. Gareth (2005). Remote Sensing of Snow and Ice. CRC Press. стр. 312. ISBN 9781420023749. Приступљено 9. 12. 2016. 
  4. Fierz, C.; Armstrong, R.L.; Durand, Y.; Etchevers, P.; Greene, E.; et al. (2009), The International Classification for Seasonal Snow on the Ground (PDF), IHP-VII Technical Documents in Hydrology, 83, Paris: UNESCO, стр. 80, Приступљено 25. 11. 2016 
  5. DeCaria (7. 12. 2005). „ESCI 241 – Meteorology; Lesson 16 – Extratropical Cyclones”. Department of Earth Sciences, Millersville University. Архивирано из оригинала на датум 8. 2. 2008. Приступљено 21. 6. 2009. 
  6. Tolme, Paul (децембар 2004). „Weather 101: How to track and bag the big storms”. Ski Magazine. Skimag.com. 69 (4): 298. ISSN 0037-6159. Приступљено 27. 11. 2016. 
  7. 7,0 7,1 Meteorological Service of Canada (8. 9. 2010). „Snow”. Winter Hazards. Environment Canada. Приступљено 4. 10. 2010. 
  8. „NOAA - National Oceanic and Atmospheric Administration - Monitoring & Understanding Our Changing Planet”. 
  9. „Fetch”. Архивирано из оригинала на датум 15. 5. 2008. 
  10. Mass, Cliff (2008). The Weather of the Pacific Northwest. University of Washington Press. стр. 60. ISBN 978-0-295-98847-4. 
  11. Thomas W. Schmidlin. Climatic Summary of Snowfall and Snow Depth in the Ohio Snowbelt at Chardon. Retrieved on March 1, 2008.
  12. Physical Geography. CHAPTER 8: Introduction to the Hydrosphere (e). Cloud Formation Processes. Archived December 20, 2008, at the Wayback Machine. Retrieved on January 1, 2009.
  13. Stoelinga, Mark T.; Stewart, Ronald E.; Thompson, Gregory; Theriault, Julie M. (2012), „Micrographic processes within winter orographic cloud and precipitation systems”, Ур.: Chow, Fotini K.; et al., Mountain Weather Research and Forecasting: Recent Progress and Current Challenges, Springer Atmospheric Sciences, Springer Science & Business Media, стр. 750, Приступљено 27. 11. 2016 
  14. Mark Zachary Jacobson (2005). Fundamentals of Atmospheric Modeling (2nd изд.). Cambridge University Press. ISBN 0-521-83970-X. 
  15. P., Singh (2001). Snow and Glacier Hydrology. Water Science and Technology Library. 37. Springer Science & Business Media. стр. 756. ISBN 9780792367673. Приступљено 27. 11. 2016. 
  16. John Roach (13. 2. 2007). „"No Two Snowflakes the Same" Likely True, Research Reveals”. National Geographic News. Приступљено 14. 7. 2009. 
  17. Jon Nelson (26. 9. 2008). „Origin of diversity in falling snow” (PDF). Atmospheric Chemistry and Physics. 8: 5669—5682. doi:10.5194/acp-8-5669-2008. Приступљено 30. 8. 2011. 
  18. Kenneth Libbrecht (2004). „Snowflake Science” (PDF). American Educator. Архивирано из оригинала (PDF) на датум 28. 11. 2008. Приступљено 14. 7. 2009. 
  19. Brent Q Christner; Cindy E Morris; Christine M Foreman; Rongman Cai; David C Sands (2008). „Ubiquity of Biological Ice Nucleators in Snowfall”. Science. 319 (5867): 1214. Bibcode:2008Sci...319.1214C. PMID 18309078. doi:10.1126/science.1149757. 
  20. Glossary of Meteorology (2009). „Cloud seeding”. American Meteorological Society. Приступљено 28. 6. 2009. 
  21. 21,0 21,1 M. Klesius (2007). „The Mystery of Snowflakes”. National Geographic. 211 (1): 20. ISSN 0027-9358. 
  22. Jennifer E. Lawson (2001). Hands-on Science: Light, Physical Science (matter) – Chapter 5: The Colors of Light. Portage & Main Press. стр. 39. ISBN 978-1-894110-63-1. Приступљено 28. 6. 2009. 
  23. Warren, Israel Perkins (1863). Snowflakes: a chapter from the book of nature. Boston: American Tract Society. стр. 164. Приступљено 25. 11. 2016. 
  24. Chris V. Thangham (7. 12. 2008). „No two snowflakes are alike”. Digital Journal. Приступљено 14. 7. 2009. 
  25. Randolph E. Schmid (15. 6. 1988). „Identical snowflakes cause flurry”. The Boston Globe. Associated Press. Приступљено 27. 11. 2008. »But there the two crystals were, side by side, on a glass slide exposed in a cloud on a research flight over Wausau, Wis.« 
  26. Matthew Bailey; John Hallett (2004). „Growth rates and habits of ice crystals between −20 and −70C”. Journal of the Atmospheric Sciences. 61 (5): 514—544. Bibcode:2004JAtS...61..514B. doi:10.1175/1520-0469(2004)061<0514:GRAHOI>2.0.CO;2. 
  27. Kenneth G. Libbrecht (23. 10. 2006). „A Snowflake Primer”. California Institute of Technology. Приступљено 28. 6. 2009. 
  28. Kenneth G. Libbrecht (2007). „The Formation of Snow Crystals”. American Scientist. 95 (1): 52—59. doi:10.1511/2007.63.52. 
  29. Magono, Choji; Lee, Chung Woo (1966), „Meteorological Classification of Natural Snow Crystals”, Journal of the Faculty of Science, 7 (на језику: енглески) (Geophysics изд.), Hokkaido: Hokkaido University, 3 (4): 321—335, Приступљено 25. 11. 2016 

Спољашње везе[уреди]