Как рождаются снежинки - получение снежинку (снег) искусственным путем

Как рождаются снежинки

Кружатся в хороводе снежинки, как балерины в белых пачках кружатся - тихо, грациозно, изящно. Вращаясь, они опускаются на землю и здесь плотно прижимаются друг к другу, потому что неуютно и страшно им в новой обстановке, потому что тоскливо снежинкам после парения в небесных просторах лежать на стылой земле. Так образуется снег - белая, тёплая перина. После этого снежинки уже кружатся веселее. Ведь внизу они попадают прямо в объятия подружек. От их общей радости и весёлого настроения становится снег пушистым и искристым, как новогодняя игрушка.

А с точки зрения науки снег – это твёрдые атмосферные осадки, выпадающие из облаков в виде снежинок — снежных (ледяных) кристаллов, очень разнообразных по форме, но имеющих в основе шестиугольную пластинку или шестигранный столбик. Диаметр снежинок от долей мм до нескольких мм. При штиле и температуре воздуха около 0 °С снежинки могут при соударении соединяться в крупные хлопья диаметром до нескольких см. Средняя масса отдельных снежинок от 0,0001 до 0,003 г, крупных снежных хлопьев — до 0,2—0,5 г.

Интерес к снегу и снежинкам неслучаен. Зимой 2014 года будет происходить Зимняя Олимпиада в Сочи, российском городе, расположенном в субтропическом климате. Никогда еще в истории Зимних Олимпийских игр, соревнования не проводились в таком теплом климате. Средняя температура января в Сочи достигает +7°C. Зимой в солнечную погоду в Сочи воздух прогревается до +15.17°C. Это подтверждают данные наблюдения за погодой в Сочи за последние 5 лет.

В программу Зимних олимпийских игр входят: многоборье, лыжная гонка, слалом, фристайл, бобслей и многие другие виды спорта. Для всех этих видов необходим снег.

Проблема исследования: как провести зимние олимпийские игры в условиях тёплого климата.

Гипотеза: если отсутствует природный снег или его количество незначительно, то необходимо создать снег искусственным путём.

Цель работы: получить снежинку (снег) искусственным путем.

Задачи:

• посмотреть, как выглядит и из чего получается снежинка;
• узнать, какие снежинки нужны для определенного вида спорта ;
• можно ли получить снежинку опытным путем?;
• сделать вывод о возможности получения искусственной снежинки.

Основная часть

Как выглядит и из чего получается снежинка.

Снежинка — одно из самых прекрасных созданий природы. Нам бы пришлось немало потрудиться, чтобы создать форму, сравнимую по красоте с формой снежинки. В снегопад миллионы снежинок падают на землю, и среди них нет двух одинаковых.

Снег — это просто замерзшая вода. Снег белый оттого, что плоскости снежинки, являющиеся кристалликами льда, отражают свет, поэтому снег и кажется белым. При замерзании воды образуются кристаллы. Это значит, что молекулы выстраиваются особым порядком, образуя геометрическую форму, что мы и называем «кристаллом». Так получилось, что молекула воды состоит из трех частиц — двух атомов водорода и одного атома кислорода. Поэтому при кристаллизации она может образовать трех— или шестиугольную фигуру.

Вода, превращающаяся в снег, есть форма водяного пара в атмосфере. При замерзании кристаллики воды настолько малы, что их не видно. При образовании снега эти кристаллики перемещаются воздушными потоками в атмосфере вверх и вниз. Во время таких перемещений они группируются вокруг мельчайших частичек пыли или капелек воды. Подобная группа кристаллов становится все больше и больше, вокруг одного такого ядра может собраться несколько сотен таких кристаллов. Эта группа становится большой, тяжелой и падает на землю. Мы называем ее «снежинкой». Некоторые снежинки достигают трех сантиметров в диаметре. Размеры снежинок зависят от температуры. Чем ниже температура, тем меньше снежинки.

В некоторых частях планеты выпадал цветной снег: синий, зеленый, красный и даже черный? Это связано с присутствием в воздухе, где образуются снежинки, определенного грибка или пыли. В снежинках сокрыта великая тайна. В самом деле, не волшебно ли это, не удивительно ли: пар из чайника, из лохани с бельем, дым из труб - все это лохматое и бесформенное, поднявшись наверх, в облака, и претерпев какое-то превращение, сыплется к нам обратно не бесформенными комками, не скучной пылью, а в виде кружевных шестиугольных кристаллов.

Как будто сама Природа хочет намекнуть нам, что в основе ее лежит не хаос, не беспорядок, а какие-то очень точные и красивые математические законы.

Чтобы хорошенько рассмотреть настоящие снежинки, нужно как минимум выйти из дома. А за особенно крупными и красивыми экземплярами придётся охотиться по всей стране. Для начала стоит взглянуть на карту осадков и выбрать те места, где часто идёт снег. Точно так же за снегом гоняются горнолыжники, но нам с ними не по пути: на обустроенных горных курортах, как правило, сравнительно тепло, от 0 до –5 градусов. В такую погоду снежинки, подлетая к земле, подтаивают, покрываются инеем, форма их сглаживается или вовсе теряется.

Для хорошего снега необходим хороший мороз — приблизительно пара десятков градусов ниже нуля. Он позволяет снежинкам расти уверенно, до самой земли сохраняя остроту лучей и граней. Однако и здесь важно знать меру: как правило, весь снег выпадает при тех же –20°C, и при дальнейшем понижении температуры воздух остаётся сухим, осадки не образуются. Конечно, в приполярных районах, где температура редко поднимается выше –40°C, а воздух очень сухой, всё равно идёт снег. При этом снежинки представляют собой крохотные шестиугольные призмы с идеально ровными гранями, без малейшего сглаживания углов. Зато в средней полосе России, особенно в Центральной Сибири, иногда выпадают огромные звёзды диаметром до 30 см. Вероятность увидеть крупные снежинки существенно возрастает вблизи водоёмов: испарения с озёр и водохранилищ — это отличный строительный материал. И конечно же, крайне желательно отсутствие сильного ветра, иначе большие снежинки будут сталкиваться друг с другом и ломаться. Поэтому лесной ландшафт предпочтительнее степей и тундр.

Какой снег необходим для различных зимних видов спорта

В программу Зимних олимпийских игр входят: многоборье, лыжная гонка, слалом, фристайл, бобслей и многие другие виды спорта. Для всех этих видов необходим снег.

Плоская снежинка образуется при температуре от -5 Такой вид снега необходим для трасс большого слалома градусов по Цельсию. и прыжков с трамплина, а также в состязаниях по фристайлу.

Подобные продолговатые снежинки образуются строго приТакие снежинки – большие помощники при соревнованиях

- 5 градусах Цельсия. санных видов спорта.

“Треугольные” снежинки очень редкие и образуются при Фигуристы предпочитают лед с такой температурой. В

температуре от -2С до -3С. таком температурном диапазоне лед более мягкий и дает нужное сцепление с коньками.

Сложные древообразные снежинки чаще имеют средний Именно из древообразных снежинок состоит снег, размер - два миллиметра, и их структура хорошо который лучше всего подходит для катания на лыжах различима невооруженным глазом.

Получение снежинки (снега) опытным путём

Оборудование:

1. 1. Черная бархатная бумага;
2. 2. Пульверизатор с водой;
3. 3. Видеокамера.

Необходимые погодные условия: мороз от 20С до 25С

Ход опыта:

Возьмем черную бархатную бумагу (чтобы снежинки зацеплялись своими “лучиками”), из пульверизатора буду брызгать мелкими капельками воды на бумагу. На морозном воздухе (на улице – 22С) капельки должны застывать и превращаться в снежинки. Чтобы капельки успели выкристаллизоваться брызгать на бумагу необходимо на расстоянии полуметра.

Опыт получился и видеоматериал прилагается к работе.

4. Примеры использования искусственного снега.

Принцип получения искусственного снега в нашем опыте лежит в основе промышленного получения искусственного снега. Этот принцип используется в снежных пушках,которые через мельчайшие форсунки выбрасывают водяной пар, одновременно подается воздух той температуры, который необходим для получения типа снега для определенного вида спорта. Замерзая, капельки превращаются в снежинки и получается искусственный снег.

Слой снега для лыжных трасс составляет до метра. Искусственный снег держится длительное время, несмотря на оттепели, если насыпать от 1 до 1,5 метра снега, то кататься можно и при более высокой температуре +8+15 градусов Цельсия.

В подготовке к Зимним Олимпийским играм в Сочи на помощь может прийти опыт некоторых стран, которые в любой момент благодаря высоким технологиям могут «вызывать» зиму. Например, в шведском городе Торсби придумали туннель, в котором создается лыжня. Принцип действия такой «фабрики снега» таков, что вода, которая выбрасывается из устройства и имеет температуру от минус трех градусов до нуля, превращается в снежные хлопья и ровным слоем покрывает площадку для катания на лыжах и для биатлона. Надо сказать, что эта искусственная трасса пользуется большой популярностью у многих национальных сборных, которые ввиду отсутствия снега могут круглый год готовить спортсменов в обстановке, приближенной к «боевой».

Есть еще масса примеров подобного внедрения технологий в современном спорте. В немецком Мюнхене с некоторых пор организовываются соревнования по горным лыжам с использованием аналогичного метода. Жителями и гостями Баварии эта инициатива воспринимается с энтузиазмом, особенно теми, кто увлекается лыжными видами спорта.

Удивительно, но даже арабские шейхи переняли шведскую идею и построили в пустыне Дубая огромный лыжный парк. В пустыне, в которой жара даже в тени достигает 40 градусов, за считанные месяцы вырос современный крытый стадион с искусственным снегом.

В России всегда было много снега, но сейчас даже в середине декабря в европейской части нашей страны нет снежного покрова. Кто знает, может скоро поговорка «придет зима – попросишь снега» приобретет какое-нибудь иное значение. По крайней мере, в век современных технологий не стоит недооценивать преимущества искусственного снега.

Крытые стадионы для биатлона или слалома могут стать такой же привычной вещью, как крытый ледовый дворец, например. Много лет назад и хоккей, и конькобежный спорт тоже проводились на открытом воздухе, но кто об этом вспоминает, сидя в удобных креслах современных стадионов.

Многие лыжники уже перестали пренебрегать искусственными покрытиями. По крайней мере, легендарный итальянский горнолыжник Альберто Томба высказался в их пользу: «Это фантастическое ощущение! Эта прекрасная идея поможет приблизить горнолыжный спорт к тем людям, кто живет там, где нет гор», - признался трехкратный Олимпийский чемпион.

Помимо проблем, возникающих с проведением соревнований, в отсутствие снега дети не смогут научиться ходить на лыжах, и лыжные виды спорта рискуют напросто исчезнуть. Но оптимистическая позиция руководителя мирового чемпионата FIS Гюнтера Худжара, который раньше предвзято относился к искусственному снегу, может дать новый толчок развитию лыжного спорта. Сейчас он уверяет, что технология действительно может помочь. Ну, если это могут в пустыне Дубая, то почему бы во всем остальном мире не внедрить практику проведения соревнований на снеге, сделанном человеком.

Проведение соревнований по зимним видам спорта в теплом климате возможно с применением искусственного снега.