Исследование свойств снега

1. Введение

 Зима удивительно красивое время года. Вся природа в сказочном убранстве: в белом кружеве деревья, в серебристом инее крыши домов, окна в морозных узорах. Кругом тишина и покой, природа отдыхает, спит.

Я очень люблю зиму. Для меня это самое удивительное время года. Я люблю зимой все: удивительной чистоты, запаха и свежести воздух; невероятной красоты снежинки; поскрипывающий снег под ногами, морозец; зимнее солнце, показывающее нам всю эту природную красоту; зимний лес, с мохнатыми шапками снега на соснах и елях; зимние игры в снежки; прогулки на лыжах, катание с горки; лепка фигур из снега; встреча Нового года; зимние каникулы…

Только зимой бывает снег – это удивительнейшее явление природы. Я часто  рассматриваю снежинки, и каждый раз восхищаюсь этой красотой, задаю себе вопросы. Где рождается снег?

Что такое снежинки? Какие они бывают? Как образуются? Какими свойствами обладает снег? Почему снег скрепит под ногами?  

1.1.Актуальность темы исследования.

«Нигде влияние снежного покрова так не велико, как в России, так как нигде нет равнины настолько обширной, отдаленной от морей и покрытой снегом зимой», – писал около 100 лет назад в своей замечательной книге «Климаты земного шара» А.И. Воейков

1.2.Обоснование выбора  темы исследования

Все знают, что наша  страна самая  снежная. Длительность зимы  не меньше  4  месяцев. Но  не каждый  знает  о  свойствах и  образования, у  многих возникают вопросы. Поэтому  я  хочу  рассказать  в  своей  работе  о  свойствах  снега.  

Проблема моей  работы заключается  в  том, что в  результате  анкетирования учеников  9 – 10 классов многим  нравится  зима, они  видят эту  красоту, слышат звуки, но  не  все  знают о  свойствах снега. В  ходе  работы я  постараюсь найти  интересные  факты о  снеге.

Предмет исследования

Образование  снежинки  и  физических свойств  снега.

Методика  исследования

Теоретические: анализ, обобщение, сравнение;

Практические: анкетирование, наблюдение, эксперимент.

Цель исследования:

1. Ознакомление с различными видами снежинок, их особенностями, свойствами и образованием.

 2. Найти информацию, которая поможет ответить на интересующие меня вопросы.

3. Свои наблюдения я отразила в презентации.

Задачи  исследования:

1.Подобрать материал, используя научную литературу.

2.Провести наблюдения  за  снегом  и  снежным  покровом.

3.Объяснить наблюдаемые  явления.

Снег - форма атмосферных осадков, состоящая из мелких кристаллов льда. Относится к обложным осадкам, выпадающим на земную поверхность.

1. Прозрачность, слоистость, твердость

1)   Цель: выявить прозрачность снега.

Ход наблюдения. Разложим на снегу листы цветной бумаги. Насыпаем небольшой слой снега на самый яркий красный лист. Листа не видно, хотя мы стоим совсем  рядом.

Вывод: снег непрозрачный, предмет под снегом не виден и может быть любого цвета.

2)   Цель: изучить слоистость снежного покрова.

Ход эксперимента. Раскопать около школы снег до поверхности земли, рассмотреть слои снега, измерить линейкой их толщину и рассмотреть качественные отличия структуры снега в слоях. 

Результаты эксперимента:

1. В ходе эксперимента обнаружено 5 слоев снега, имеющие разную толщину.

Вывод: снежный покров имеет слоистое строение, слои различаются толщиной и структурой снега, их образующего.

3)   Цель: изучить твердость снега при разной температуре.

Ход эксперимента. Пройти по сухому и подтаявшему снегу и  пронаблюдать глубину погружения в снег.

Вывод: чем рыхлее снег, тем сильнее он деформируется при внешних воздействиях и наоборот; твердость снега зависит от его плотности.

4.Изучение теплоизоляционных свойств снега

Цель: исследовать теплоизоляционные свойства снега, его теплопроводность и зависимости температуры почвы под снегом от толщины снежного покрова

Оборудование: линейка, термометр.

Ход эксперимента (измерения проводились в течение нескольких недель):  

1. Выбираем 3-4 исследуемые точки.

2. Измеряем температуру на поверхности снега.

З. Измеряем толщину снежного покрова.

4. Измеряем температуру на поверхности почвы под снегом.

5. Рассчитываем разность температур.

Результаты эксперимента.

Вывод: С глубиной температура повышается, чем глубже снег, тем больше (при сильных морозах) разность температур на поверхности снега и на поверхности почвы под снегом. Если слой снега невелик (до 20 см), то и разность температур небольшая. С увеличением температуры воздуха, температура на небольшой глубине растет, а на большой глубине (более 50 см) практически не меняется.

5. Исследование водоудерживающей способности и акустических свойств снега

Ход эксперимента. В принесенный с улицы рыхлый сухой снег наливаем воду, охлажденную до 0°С, пока он не станет мокрым. В принесенный с улицы мокрый снег наливаем воду, охлажденную до 0°С, пока он не начнет таять.

Результаты эксперимента:

Сухой рыхлый нег впитал большое количество воды, мокрый – меньше.

Вывод: снег обладает водоудерживающей способностью, которая зависит от его состояния: меньшей плотности соответствует большая водоудерживающая способность.

6)   Цель: исследовать  акустические свойства снега.

Вывод :скрип снега от температуры: слышен при низких температурах (-5°С - -20°С), при температурах больших, чем -2°С, скрип не слышен.

Выводы:

1.Снег – наиболее распространенный  вид твёрдых осадков.

2.Снег имеет  белый  цвет, поэтому  отражает  до 90% солнечных лучей.

3. Снег непрозрачный и  поэтому  проникновение солнечной  радиации ограничивается небольшой  глубиной.

4.Снежный  покров  имеет слоистое  строение.

5. Наличие  влаги существенно увеличивает плотность снега. Плотность тающего снега имеет большое  значение для  прогноза половодья на  реках.

6. Удельная  теплоёмкость снега  равна 2096дж/кг С.Даже  незначительный слой  снега  предохраняет почву  от глубокого промерзания  и  создаёт более  благоприятные  условия для  перезимовки  растений. Снежный  покров высотой  60 см полностью исключает промерзание  почвы.

7.Воздухопроницаемость снега уменьшается по  мере  его уплотнения. Благодаря  движению воздуха через снег возможна перезимовка растений  под снежным  покровом.

8. Снег проявляет  акустические  свойства: скрипит под  ногами  человека, полозьями санок, лыж. В  ходе  исследования  обнаружена  зависимость  скрипа  снега  от температуры.

Кроме наблюдений  и  опытов мне  пришлось  проделать большую работу  по  изучению литературы  о  снеге. Я узнала  много нового и  интересного. Оказывается, снег можно  изучать  только с  точки  зрения связи  с  погодными условиями, но  и  с точки  зрения  физических процессов. Также  можно найти связь между количеством снега  и  урожаем. Снежинка – это волшебство природы, если  любую снежинку  разрезать пополам, то окажется, что половинки  совпадут  между  собой в  точности, учёные называют это симметрией. Они  изучают снежинки  очень давно, впервые  о них написал в  1611 году  учёный Иоганн Кепллер. Сегодня  их изучает  наука кристаллография. Я  думаю, что тема «Исследование  свойств  снега»  очень обширна и  в  своей  работе я  затронула  лишь небольшую её  часть.

Интересное  открытие сделали американские учёные  из Луизианы. Оказывается  снег образуется при  помощи  бактерий. До этого биологи  считали, что ядра конденсации вокруг которых нарастают ледяные кристаллы  состоят из пыли и  взвешенных веществ, находящихся  в  воздухе. Но анализ снега  в Антарктиде, Франции, штате Монтана и  реке Юкон показал, что в  85% случаев кристаллом – затравкой оказалась  бактерия. Наиболее  активная бактерия, участвующая  в  «производстве»  снега – Pseudomonas syringae. Она  известна тем, что поражает такие  сельскохозяйственные культуры как  томаты  и  бобовые. Как сообщил сотрудник из университета  Луизианы Брент Кристнер, в  недалёком  прошлом учёные  собирались уничтожить эту  бактерию, но недавнее  открытие  привело их в замешательство.