В очень морозную погоду его скрип можно услышать за несколько десятков метров. Чем вызвано это явление? Почему при изменении температуры звуки то усиливаются, то ослабевают? В этой статье мы узнаем, почему снег хрустит под ногами.
Оказывается, скрип — следствие особого строения снега. А при повышении/понижении температуры это строение меняется и звуки образуются уже другие.
Почему снег хрустит и как образуются снежинки
Снег «складывается» из отдельных снежинок — кристаллических образований, состоящих из замёрзшей воды (около 5 %) и воздуха (около 95 %). В частности, состав определяет их хрупкость, лёгкость и чрезвычайно низкую прочность, а преимущественная доля воздуха — белый цвет.
Кстати, учёными подробно изучен процесс образования снежинок. Испаряющаяся с поверхности Земли вода в виде пара поднимается в атмосферу, там охлаждается и концентрируется в капли, образуя дождевые облака.
Но при значительном охлаждении микроскопические капли, соприкасаясь с пылевыми частицами, замерзают. В результате они образуя кристаллы шестиконечной формы.
Пыль, а также частицы дыма, даже насекомые становятся ядром кристаллизации. В частности, исследователь снега А. Д. Заморский рассказывает о снежинке. В ее ядре которой оказалась мелкая мошка — вокруг замёрзшего насекомого вырос кристалл.
Шестиконечность основного кристалла снежинки обусловлена особенностью молекулы воды, из-за которой угол между лучиками может быть лишь 120° или 60°. Но каждый из нас, рассматривая снежинку, видел, насколько сложнее и прекраснее её рисунок, чем обычный шестиугольник. Узорчатость вызвана нарастанием на основных лучах других кристаллов, со своими углами.
Кстати, встречаются и снежинки неправильной формы. Она сформировалась вследствие постоянного движения снега в воздушных слоях, где он то подтаивает, то снова кристаллизуется, наращивая на деформированные части новые лучи.
В середине ХХ века Комиссией снега и льда, которая является отделом Международной ассоциации научной гидрологии, принята как основополагающая Международная классификация снега. Но учёные мужи разделили все снежинки на десять больших групп.
Каждую теперь можно было определить в один из классов:
- звёзд, или дендритов;
- пространственных (сложных) дендритов;
- кристаллов неправильных;
- пластин;
- столбиков;
- столбиков увенчанных;
- игл;
- градин;
- крупки;
- ледяного дождя.
В каждом классе выделены подвиды, например — ломаные кристаллы, сложные частицы из многих кристаллов, частицы в изморози и многие другие.
Недостаток классификации в том, что она не учитывает форму структуру снежных зёрен в снеговом покрове, которая ещё сложнее и разнообразнее.
От чего зависит форма снежного кристалла?
Этим вопросом всю жизнь занимался профессор-исследователь У. Накайя, сотрудник университета Хоккайдо. В начале ХХ века, в 1936 году, в свой крошечной лаборатории ему первому на земле удалось получить искусственную с точки зрения появления снежинку.
В память о «мастере снега» японцами на территории бывшей лаборатории разбили парк, в котором установили монумент.
Профессор выяснил, что форма снежного кристаллика зависит от содержания влаги в воздухе и его температуры. Но самые красивые снежинки — звёзды — образуются в узком интервале от -14°С до -17°С.
Кстати, все данные получены и многократно подтверждены У. Накайя экспериментальным путём. Теоретического обоснования и интерпретации процесс так и не получил и ждёт своего открытия.
Почему снег хрустит (скрипит) под ногами?
Легко догадаться из предшествующих пояснений, что скрип снега — это ломающиеся при нажатии кристаллы. Когда мы наступаем на снежинки, то чрезвычайно непрочные их лучи разламываются.
Между прочем, дополнительный скрип и хруст создаёт трение кристаллов друг о друга. Особенно громко скрипит снег в мороз — 1000–1600 Гц, когда кристаллы приобретают повышенную (для них) твёрдость и хрупкость и лишаются перманентно присутствующей на их поверхности водной смазки — испарения.
С повышением температуры снег подтаивает, испарение усиливается, вода смягчает трение кристаллов, а сами снежинки становятся менее хрупкими — «мягкими». Кстати, при нажатии они ломаются и сминаются. Звук от разрушения «мягких» кристаллов — в диапазоне 250—400 Гц. Но при повышении температуры до −6 °C и выше хруст и скрип заметно ослабевают до полного исчезновения.
Если снег слежался или снежинки сплавились в наст, связи между ними становятся намного прочнее. В результате они будут хрустеть даже при 0°C. Конечно, на скрип это похоже мало, скорее — шорох или специфический шум.
