Почему снег скрипит?

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №1 п.Дарасун»

Направление: «Мир естествознания»

Почему снег скрипит?

(исследовательская работа)

Попелышкина Елизавета Олеговна,

4 «б» класс

Научный руководитель: Дроздова Лариса Владимировна,

учитель начальных классов

2017

Оглавление

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-4

§ 1. Снег. Свойства снега. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-7

1.1 Что такое снег?

1.2 Как образуется снег?

1.3Каковы свойства снег?

§ 2.Значение снега для растений, животных и человека.. . . . . . . . . . .7

§ 3. Снежинка. Разнообразие форм снежинок . . . . . . . . . .7-10

3.1. Что такое снежинка?

3.2. Разнообразие форм снежинок

3.3. Тайна рождения снежинок.

§ 4. Почему снег скрипит? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-12

4.1. Почему снег скрипит? (исследование)

Заключение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

Приложение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 15-17

3

Введение

Изменчивость снега почти таинственна. Она интересна для физиков и не менее привлекательна для поэтов и писателей, композиторов и художников. С. Г. Островой как-то сказал, что снег завораживает, притягивает к себе, подобно какому-то волшебному магниту¹. Каждую зиму землю укрывает пуховое одеяло. Люди радуются снегу, порой не задумываясь, из чего это одеяние состоит. Но самым интересным является ответ на проблемный вопрос: почему, когда мы ступаем по снежному покрывалу, то слышим хруст? Это и является актуальностью данного исследования.

Цель: выявление, какими свойствами обладает снег и почему он скрипит.

Достижение цели предполагает ряд следующих задач:

1. узнать, что такое снег, каковы его свойства;

2. познакомиться с формами снежинок;

3. выяснить, какое значение имеет снег для растений, животных и людей;

4. в ходе наблюдений и опыта выяснить, почему скрипит снег.

Гипотеза: если предположить, что снег пушистый и состоит из маленьких снежинок, то возможно выяснить, что при надавливании эти снежинки, соприкасаясь друг с другом, ломаются и издают звук, похожий на скрип.

Для подтверждения гипотезы применялись следующие методы:

анализ литературы и интернет источников, наблюдение, метод эксперимента

4

Теоретической базой исследования являлись следующие научные заметки и книги: Большая энциклопедия школьника; С. А. Веретенникова, А. А. Клыков «Четыре времени года»; А. Брагин. Серия «Всё обо всём», а также интернет - источники: фильм «Почему снежинки разные?»; статья «Откуда берутся и что такое снежинки»

Новизна: проведенные опыты и сравнение скрипа снега со скрипом бумаги в ранее известных источниках не встречаются.

Объект: снег, лежащий на улицах поселка Дарасун

Предмет: свойства снега, отвечающие за скрип

Практическая значимость: данную работу можно использовать на уроках окружающего мира, классных часах.

В результате исследования предполагается достигнуть следующего результата:

- снег пушистый и состоит из маленьких снежинок;

- при надавливании эти снежинки, соприкасаясь друг с другом, ломаются и издают звук, похожий на скрип. Чем меньше температура воздуха на улице, тем звук снега слышен сильнее;

-свежевыпавший снег скрипит сильнее, чем тот, который лежит долго, так как он рыхлый и между снежинками много воздуха.

5

Основное содержание

§ 1.Снег, его свойства, значение для растений, животных и человека

1. Что такое снег?

Снег - признак настоящей зимы. Он образуется при замерзании маленьких дождевых капель. Толстый слой снега согревает землю. Он не подпускает к ней морозный воздух, и сохраняет в глубине почвы положительную температуру. Если говорить научным языком, то «снег - это вид атмосферных осадков. Это означает, что снег падает с неба в виде замёрзшего дождя».²

1.2. Как образуется снег?

Как и дождь, снег падает из туч. Однако образуется он иначе. Высоко над землей парит сильный холод. Туда поднимаются водяные пары, которые превращаются в крохотные льдинки – кристаллики. Каждый такой крошечный шестиугольный кристаллик растет, пока не превратится в белую звездочку- снежинку. Снежинки начинают медленно – медленно опускаться на землю.

1.3. Каковы свойства снега?

Снег — непрозрачный, рыхлый, сыпучий, плавает в воде, под действиемтепла превращается в воду. В снегу приятно барахтаться. Когда лыжник на большойскорости падает в снег, ему не больно. Потому, что снег – это множество снежинок,между которыми находится воздух, почти как огромная перина. Снег – белый. Кто ж поспорит с тем, что снег белый?! Конечно, белый... обычно. Но в арктических и горных регионах ему случается

6

быть розовым, красным, голубым и даже чёрным из-за подкрашивания организмами, бактериями и грибками, живущими между кристаллами, а также пылью, содержащиеся ввоздухе и поглощаемой снежинками, когда те опускаются на земную поверхность³. Один такой случай был описан Чарльзом Дарвином: во время одной своей экспедиции он заметил, что копыта мулов покрывались красными пятнами, после того как они прошлись по выпавшему снегу. Покраснение снега было вызваноприсутствием пыльцы красного цвета, которая находится в воздухе, когда начал падать снег⁴. Снег имеет белый цвет по той же причине, по какой кажется белым толчёное стеклои вообще всякие измельчённые прозрачные вещества. Растолките лед в ступке или наскребите его ножом — и у вас получится порошок белого цвета.(ПРИЛОЖЕНИЕ 1) Цвет этот обусловлен тем, что лучи света, проникая в мелкие кусочки прозрачного льда, не проходят сквозь них, а отражаются внутрь на границах льдинок и воздуха. Поверхность же, беспорядочно рассеивающая во все стороны, падающие на неё лучи, воспринимается глазом как белая.Значит, причина белого цвета снега — его раздробленность. Если промежутки между снежинками заполнить водой, снег утрачивает белый цвет и становится прозрачным. (ПРИЛОЖЕНИЕ 2)

Одно из очень важных для человека свойств снега – это то, что он скользкий⁵. Санный путь и быстр, и легок, и удобен. Чтобы скользить по снегу – передвигаться на санях, надо затратить в 10 раз меньше энергии, чем для передвижения на колесах. Снег скользкий потому, что при давлении и трении полозьев саней или лыж поверхностные частички снежного покрова тают,появляющаяся при этом пленка воды служит как бы смазкой. Поэтому «скользкость» зависит от температуры снега и от скорости перемещения.

7

Ещё одно свойство снега - скрипучесть. Снег скрипит только в мороз: чем крепче мороз, тем громче скрип. Скрип снега – не что иное, как шум отраздавливаемых мельчайших кристалликов снега. При сдавливании снег издаёт звук, напоминающий скрип (хруст). Этот звук возникает при ходьбе по снегу, надавливании на свежий снег полозьями саней, лыжами, при лепке снежков. Основной причиной скрипа (хруста) снега считается именно ломание кристалликов⁶. В снегу между отдельными снежинками имеются большие промежутки,которые заполнены воздухом. Воздух между снежинками плохо проводит холод итепло и не дает теплу уйти от земли. Вот почему снежное «одеяло» может защищать корни растений от морозов

§ 2. Значение снега для растений, животных и человека

Огромное значение имеет снег для нашей Родины. Зимой в нашей стране снег одевает белым покрывалом огромные пространства. На 75% площади нашей страныснег лежит более 4 месяцев, а на севере — до 8—9 месяцев⁷. Снег нужен для защиты посевов от холода. Под снегом почти не бывает большедвух градусов мороза. В.И.Вернадский обратил внимание на то, что снежный покров – не просто теплая покрышка озимых, это живительная покрышка, которая весной дает снеговые воды, насыщенные, а иногда и перенасыщенные кислородом⁸. Весной снег растает и напоит землю влагой. В суровые морозные зимы в снегпрячутся многие птицы: тетерева, рябчики, куропатки, глухари. Прячутся мыши подснегом. Залегают в спячку медведь и барсук. В снегу укрывается в непогоду заяц. На дне глубоких водоемов в зимнее время температура не ниже 4 градусов. Ледянаякрыша надёжно защищает от стужи. Снег – это развлечение для малышей и взрослых.

8

§ 3.Снежинки. Разнообразие форм снежинок

3.1. Что такое снежинка?

Снежинка- это шестиконечная звездочка , состоящая из кристалликов льда⁹. Эти кристаллы чаще всего имеют форму плоской пластинки, но могут также быть в форме иголочек и столбиков. Через увеличительное стекло можно увидеть, что не бывает двух одинаковых снежинок.

3.2. Разнообразие форм снежинок

Даже невооруженным взглядом рассматривая снежинки, можно заметить, что ни одна из них не повторяет другую. Предполагается, что в одном кубическом метре снега находится 350 миллионов снежинок, каждая из которых уникальна¹⁰. Не бывает пятиугольных или семиугольных снежинок, все они имеют строго шестиугольную форму.

В 1951 году Международная Комиссия по Снегу и Льду приняла классификацию твёрдых осадков¹¹. Согласно ей, все снежные кристаллы можно разделить на следующие группы: звёздчатые дендриты, пластинки, столбцы, иглы, пространственные дендриты, столбцы с наконечником и неправильные формы. К ним добавились еще три вида обледеневших осадков: мелкая снежная крупка, ледяная крупка и град.(ПРИЛОЖЕНИЕ 3)

Звёздчатые дендриты - кристалл или другое образование, имеющее древовидную, ветвящуюся структуру. Они имеют шесть симметричных основных веток и множество расположенных в произвольном порядке ответвлений. Их размер - 5 мм и более в диаметре, как правило, они плоские и тонкие - всего 0.1 мм.

9

Пластинки - множество ледяных ребер как будто делят лопасти снежинок на сектора. Как и звёздчатые дендриты, они плоские и тонкие.

Столбики. Хотя плоские, пластинчатые снежинки больше притягивают взгляд, тем не менее, самой распространенной формой снежных кристаллов является столбик или колонна. Такие полые столбики могут быть шестигранными, в виде карандаша, заостренные на концах в виде конуса.

Иглы - столбчатые кристаллы, выросшие длинными и тонкими. Иногда внутри них сохраняются полости, а иногда концы расщепляются на несколько веточек.

Пространственные дендриты. Очень интересные конфигурации получаются, когда плоские или столбчатые кристаллики срастаются или спрессовываются, образуя объемные структуры, где каждая веточка расположена в своей плоскости.

Столбики с наконечниками. Изначально такие кристаллы имеют столбчатую форму, но в результате некоторых процессов меняют направление роста, превращаясь в пластинки. Такое может произойти, если, кристалл заносит ветром в зону с другой температурой.

Кристаллы неправильной формы. На долю снежинки может выпасть немало приключений, она может попасть в зону турбулентности и потерять в ней некоторые из своих веточек или разломаться совсем. Обычно таких "покалеченных" снежинок много в сыром снеге, т.е. при относительновысокой температуре, особенно при сильном ветре.

3.3. Тайна рождения снежинки

10

Разгадана тайна рождения снежинок. Снег никогда не родится из капелек воды. Капельки воды могут стать градинками, комочками непрозрачного льда, который идет иногда летом вместе с дождем или во время грозы. Но капельки воды никогда не превращаются в снежинки — красивые шестиугольные звездочки. Все бывает совсем по-другому. Водяные пары поднимаются очень высоко над землей, где царит сильный холод, и здесь сразу же из водяных паров образуются крохотные льдинки-хрусталики. Это еще не те снежинки, которые падают на землю, они очень малы. Но шестиугольный кристаллик все время растет, завивается и, наконец, становитсяудивительно красивой звездочкой. Снежинки медленно-медленно опускаются, они собираются хлопьями и падают на землю.

§ 4.Почему снег скрипит?

Пробеги по снегу в ясный морозный день. Слышишь, как он скрипит под ногами?Знаешь, почему? Это потрескивают и поскрипывают маленькие лучи холодных звездочек, которые ломаются у тебя под ногами. Этот звук производят ломающиеся снежинки. Снег состоит из ледяных кристаллов — снежинок. Между ними много воздуха. Под давлением снег уплотняется, воздух из него выдавливается, снежинки трутся друг о друга и ломаются, издавая при этом звуки, которые воспринимаются как скрип. Но звуки слышны не всегда. Когда мороз не очень сильный, поверхность снежинок покрыта тончайшим слоем жидкой воды. При температуре около −10 °C его толщина составляет всего один молекулярный слой, а при −1 °C она в сотни раз больше. Вода глушит звук ломающихся кристаллов, поэтому громкий скрип слышен только в морозную погоду¹². Часто ошибочно полагают, будто вода на снежинках образуется из-за снижения температуры плавления, когда

11

снег сдавливают. Расчеты, однако, показывают, что этот эффект слишком мал для того, чтобы заглушить скрип снега при слабом морозе. Постоянное же присутствие меняющегося по толщине жидкого слоя на поверхности снежинок приводит еще и к тому, что они смерзаются. У свежевыпавшего пушистого снега связи между кристаллами слабые, а у слежавшегося наста прочные. Их разрушение тоже порождает звуки, но более низкие. Они воспринимаются не как скрип, а скорее как шорох и хруст, и слышны даже при температуре, близкой к нулевой.

4.1.Почему снег скрипит? (опыты и наблюдения)

В ходе наблюдения выяснено, что снег состоит из множества маленьких снежинок. (ПРИЛОЖЕНИЕ 4). Даже невооруженным глазом видно, что снег состоит из снежинок.

Рассмотрев снег, можно увидеть эти снежинки. Между ними много воздуха. Под давлением снег уплотняется, воздух из него выдавливается, снежинки трутся друг о друга и ломаются, издавая при этом звуки, которые воспринимаются как скрип. Раздавив один кристаллик, ничего не услышишь, потому что такие тонкие звуки человеческое ухо не может уловить. Но объединяясь, эти снежинки создают сильный музыкальный фон – скрип. Потерев снег в руках, услышишь скрип. А если походить по снегу, то давление на снег будет выше, и соответственно звук скрипа сильнее. (ПРИЛОЖЕНИЕ 5)

В результате дальнейшего исследования, было замечено, что чем сильнее холод, тем выше тон скрипа. В сильный холод ледяные кристаллики становятся более твердыми и хрупкими, а тональность скрипа меняется в зависимости от температуры. Снег скрипит лишь в мороз, то есть если

12

температура воздуха выше минус 6°C, скрип исчезает. Это наблюдение занесено в таблицу.

*скрип снега

**скрип сильнее

***скрип ее сильнее

****самый сильный скрип

Когда снег лежит долго, он уже не скрипит – ледяные звездочки постепенно врастают друг в друга, и со временем между ними уже не остается свободных промежутков, для того, чтобы они могли рушиться. Это можно увидеть, походив по снегу, выпавшему давно и по снегу, выпавшему недавно.

Был проведен опыт с бумагой. (ПРИЛОЖЕНИЕ 6). Смятая бумага напоминает сугроб, где много снежинок и много воздуха, а будет ли бумага издавать скрип? Смяв несколько листиков бумаги и надавив на получившийся «сугроб», слышим звук, похожий на скрип снега.

13

Заключение

Опираясь на свои наблюдения и проведенные опыты, можно сделать следующие выводы:

- предположение, что снег пушистый и состоит из маленьких снежинок, подтвердилось и что при надавливании эти снежинки, соприкасаясь друг с другом, ломаются и издают звук, похожий на скрип. Чем меньше температура воздуха на улице, тем звук снега слышен сильнее;

-свежевыпавший снег скрипит сильнее, чем тот, который лежит долго, так как он рыхлый и между снежинками много воздуха. А у снега, который лежит долго, ледяные звездочки постепенно врастают друг в друга, и со временем между ними уже не остается свободных промежутков;

-в наших широтах снегопады бывают и в январе, и в феврале, и даже в марте. Поэтому музыку снега можно услышать не только зимой, но и в первый месяц весны.

14

Список литературы

1. Большая энциклопедия школьника. «Планета Земля». «Издательство Росмэн-Пресс», 2001.- 657 с.: А. Ю Бирюкова.

2. В чем главная неповторимость каждой снежинки? [Электронный ресурс]. Режим доступа https://otvet.mail.ru/

3. ЗАО «Планета детства», ООО«ИздательствоАстрель», АСТ, 2001 г.,

4. Классификация снежинок [Электронный ресурс]. Режим доступа /article/krie/klaccifikacia_cneginok.htm

5. Почему снег белый, а сосульки прозрачные? [Электронный ресурс]. Режим доступа https://otvet.mail.ru/

6. Почему снег скользкий? [Электронный ресурс]. Режим доступа http:/ shkolazhizni.ru/

7. Почему снег скрипит под ногами? [Электронный ресурс]. Режим доступа http://sunna.press/article/pochemu-sneg-skripit-pod-nogami/

8. Снег и лавины. Снег. [Электронный ресурс]. Режим доступа http://enciklopediya1.ru/

9. Снег. Самая снежная страна [Электронный ресурс]. Режим доступа http://mirznanii.com/

10. Скрип (хруст)снега[Электронный ресурс]. Режим доступа http://fikr.uz/blog/skrip-hrust-snega.html

11. Удивительные свойства снега. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://yandex.ru/search/

12. Что такое снег? [Электронный ресурс]. Режим доступа http://ya-uznayu.ru/

15

Приложение

1. 2.

3.

16

4.

5.

17

6.

1^Удивительные свойства снега. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://yandex.ru/search/?lr

2^ Что такое снег? [Электронный ресурс]. Режим доступа http://ya-uznayu.ru/

3^ Что такое снег? [Электронный ресурс]. Режим доступа http://ya-uznayu.ru/

4^ ЗАО «Планета детства», ООО«ИздательствоАстрель», АСТ, 2001 г.,

5^Почему снег скользкий? [Электронный ресурс]. Режим доступа http:/ shkolazhizni.ru/

6^Скрип (хруст)снега[Электронный ресурс]. Режим доступа http://fikr.uz/blog/skrip-hrust-snega.html

7^ Снег и лавины.Снег. [Электронный ресурс]. Режим доступа http://enciklopediya1.ru/

8^ Снег.Самая снежная страна [Электронный ресурс]. Режим доступа http://mirznanii.com/

9^ Почему снег белый, а сосульки прозрачные? [Электронный ресурс]. Режим доступа https://otvet.mail.ru/

10^ В чем главная неповторимость каждой снежинки? [Электронный ресурс]. Режим доступа https://otvet.mail.ru/

11^ Классификация снежинок [Электронный ресурс]. Режим доступа /article/krie/klaccifikacia_cneginok.htm

12^ Почему снег скрипит под ногами? [Электронный ресурс]. Режим доступа http://sunna.press/article/pochemu-sneg-skripit-pod-nogami/