Свойства снега и его слипаемость¶

Снег — форма атмосферных осадков, состоящая из ледяных кристаллов (снежинок), выпадающих из облаков при отрицательной температуре воздуха. Свойства снега определяются его кристаллической структурой, температурой, влажностью и возрастом снежного покрова. Слипаемость снега — способность отдельных снежинок и снежных зёрен сцепляться друг с другом, образуя агрегаты (комки, снежки, снежные шары), — является одним из ключевых физико-механических свойств, влияющих на формирование снежного покрова, лавинную опасность и хозяйственную деятельность человека.

¶Физические свойства снега

¶Структура и плотность

Снежинки представляют собой шестилучевые кристаллы льда, форма которых зависит от температуры и влажности воздуха при их образовании. Свежевыпавший снег имеет плотность от 50 до 120 кг/м³, однако со временем под действием собственного веса, ветра и перепадов температур снежный покров уплотняется. К концу зимы плотность снега в средней полосе России может достигать 250–350 кг/м³, а в настах и фирновых зонах — 400–600 кг/м³.

¶Температурный режим

Снежный покров обладает низкой теплопроводностью благодаря большому количеству воздуха, заключённого между кристаллами. Температура на поверхности снега близка к температуре воздуха, но на глубине 20–30 см она стабилизируется и в течение зимы редко опускается ниже −5…−8 °C даже при сильных морозах. Это свойство обеспечивает выживание растений и животных под снегом.

¶Альбедо и отражательная способность

Свежий снег отражает до 80–95 % солнечного излучения, что делает его важнейшим элементом климатической системы Земли. Высокое альбедо снежного покрова способствует сохранению низких температур в полярных регионах и высокогорьях. По мере загрязнения и таяния снега альбедо снижается, ускоряя его дальнейшее таяние.

¶Слипаемость снега

¶Механизм слипаемости

Слипаемость обусловлена наличием на поверхности кристаллов тонкой плёнки жидкой воды, образующейся при температуре, близкой к точке таяния (0 °C), а также при трении и давлении. При сжатии снега в руках или под ногами происходит локальное подтаивание кристаллов в местах контакта, после чего вода при замерзании образует ледяные мостики, скрепляющие снежинки. Этот процесс называется режеляцией — замерзанием воды под давлением с выделением тепла.

¶Зависимость от температуры

Слипаемость резко возрастает при температуре воздуха выше −5 °C. При морозе ниже −10 °C снег становится «сухим» и рассыпчатым — плёнка жидкой воды практически отсутствует, и кристаллы не сцепляются. Оптимальная температура для лепки снежков — от 0 до −3 °C, когда снег содержит достаточное количество влаги, но ещё сохраняет форму.

¶Влияние влажности и ветра

Мокрый снег, выпадающий при температуре около 0 °C, обладает максимальной слипаемостью. Ветер, уплотняя снег и обламывая лучи кристаллов, способствует увеличению контактов между зёрнами, что усиливает слипаемость. Однако ветровой перенос также приводит к образованию метелевого снега с высокой плотностью и пониженной слипаемостью из-за окатанности частиц.

¶Виды снега по слипаемости

В гляциологии и снеговедении выделяют несколько категорий:

• Сухой снег — при температуре ниже −10 °C, не слипается, скрипит под ногами (скрип обусловлен разрушением кристаллов).
• Влажный снег — при температуре от −5 до 0 °C, хорошо слипается, пригоден для лепки и строительства снежных сооружений.
• Мокрый снег — при температуре около 0 °C и выше, содержит значительное количество жидкой воды, слипается в плотные комки, опасен сходом лавин.
• Фирн — перекристаллизованный, зернистый снег, образовавшийся в результате многократного подтаивания и замерзания; слипаемость низкая, но при замерзании образует прочный ледяной пласт.

¶Практическое значение

Слипаемость снега учитывается при прогнозировании лавинной опасности: мокрый снег, обладающий высокой слипаемостью и весом, способен формировать плотные лавины. В строительстве и транспорте слипаемость влияет на налипание снега на провода, крыши и дорожное покрытие. Для зимних видов спорта и рекреации (строительство снежных крепостей, лепка снеговиков) оптимальной считается температура около −2 °C. В сельском хозяйстве слипаемость снега определяет формирование снежного покрова, защищающего озимые культуры от вымерзания.

¶Источники

• Котляков В. М. «Гляциологический словарь». — Л.: Гидрометеоиздат, 1984.
• Войтковский К. Ф. «Механические свойства снега». — М.: Наука, 1977.
• Кузьмин П. П. «Физика снежного покрова». — Л.: Гидрометеоиздат, 1957.
• ГОСТ Р 52982-2008 «Снег. Термины и определения».