Защо е снежно бяла физиката. Защо снегът е бял, въпреки че отделна снежинка е прозрачна? Възможно ли е да се яде сняг

Марина Шкерина
Изследователски проект „Защо снегът е бял?“

Проектът е изпълнен съвместно с детето.

Въведение

Дойде зимата. Навън стана студено. Цялата земя, всички дървета бяха покрити с бяло пухкаво одеяло. Бели снежинки падат, лежат по земята, по покривите на къщите, по дърветата, по хората. Снежинките приличат на бели звезди. Тихо падат на земята.

Много обичам да гледам снежинки. Много са красиви. Като дантела, всяка различна. Понякога се слепват и падат на земята на големи люспи. Понякога студен вятър разбива белите звезди, превръщайки ги в фин снежен прах и тогава е много трудно да ги видите.

Една сутрин се събудих и погледнах през прозореца. Видях, че всичко наоколо: земята, дърветата, покривите на къщите станаха бели. Беше първият сняг. Помислих си: „Защо снегът е бял?“ И реших да проуча този проблем.

Този проблем ни позволи да формулираме темата на изследването: „Защо снегът е бял?“

След като реших темата, си поставих за цел: да проуча и проведа експерименти, за да отговоря на въпроса „Защо снегът е бял?“

За постигането на тази цел е необходимо да се решат следните задачи:

1. Проучете литература, в която се говори за сняг.

2. Докажете експериментално „Защо снегът е бял?“

3. Обобщете получените знания.

Обект на изследване:сняг.

Предмет на изследване:снежен състав

Хипотеза:Да приемем, че белият цвят на снега се дължи на отразяването на светлината.

Изследователски методи:

1. Изучаване на литература по темата

2. Наблюдение на обекта на изследване

3. Провеждане на експерименти

4. Анализ на резултатите и изводи от изследването

Глава I. Теоретична обосновка на експерименталната работа.

1.1 Какво е сняг?

Какво е сняг? Това са много, много красиви снежинки; падат и падат от високо на земята, на дърветата, на покривите на къщите – чисти, крехки, искрящи. И тогава падна този невероятен сняг. Той легна с „великолепни килими“ и покри земята с бял саван. Падналият сняг запълни всички дупки и канавки, изравни хълмовете - напълно преобрази равнината. Гората се е променила още повече. Снегът се пръсна на бели кичури по клоните на дърветата, покри с бяла пелена падналите на земята листа и клонки и се утаи във високи снежни преспи в храстите. Той разкри на внимателното око много тайни на горския живот - всичко, което се случи, се отпечата върху снежната покривка, оставяйки следи в снега.

Открих значението на думата „сняг“ в „Модерно тълковен речник" Снегът е твърд валежи, състоящ се от малки ледени кристали, падащи от облаци при температури под 0C. Снегът се образува, когато водната пара в атмосферата замръзне. Първо се появяват малки кристали. Следвайки въздушните течения, те се движат във всички посоки. Постепенно кристалите се „залепват“ един за друг, докато станат сто или повече от тях. Когато размерът на замръзналите ледени късове се окаже достатъчно голям, те започват да потъват на земята. Ние наричаме тези натрупвания от ледени късове снежинки.

1.2 Откъде идват снежинките?

Снежинката е замръзнал воден кристал с форма на шестоъгълен полиедър.

Водните пари се издигат високо над земята. На върха е много студено и от него се образуват ледени кристали. Те са много малки. Това още не са снежинки. Докато падат, кристалите бързо се увеличават по размер. Това се случва, защото във въздуха има много водна пара, която се утаява на повърхността им и замръзва. Ето как едно кристално парче лед се превръща в красива, нежна снежинка.

Има толкова много снежинки и всички те са различни - нито една не е една и съща.

Най-голямата регистрирана някога снежинка е с диаметър 12 см. Обикновено снежинките са с диаметър около 5 мм и тежат 0,004 г.

Кристалите, от които се състоят снежинките, имат определена форма. Това е или шестолъчна звезда, или тънка плоча с форма на шестоъгълник. Факт е, че основният воден кристал има формата на правилен шестоъгълник в равнината.

През 1885 г. американският фермер Уилсън Бентли прави първата успешна снимка на снежинка под микроскоп. Прави това в продължение на 46 години и прави повече от 5000 уникални снимки. Въз основа на работата му е доказано, че няма две еднакви снежинки.

При различни температуриобразуват се кристали с различна форма

Най-красивите снежинки падат там, където климатът е по-суров - например на север.

Зависи от метеорологични условия„Собственият“ сняг пада на различни места.

За образуването на големи люспи от снежинки е необходимо пълно спокойствие; колкото по-дълго пътуват снежинките, толкова повече се сблъскват и прилепват една към друга.

При ниски температури и силен вятърснежинките се сблъскват във въздуха, разпадат се и падат на земята под формата на фрагменти - „диамантен прах“.

1.3 Класификация на снежинките.

призми- има както 6-ъгълни плочи, така и тънки колони с 6-ъгълно напречно сечение. Призмите са малки по размер и почти невидими с просто око. Ръбовете на призмата често са украсени с различни сложни шарки.

Игли- тънки и дълги снежни кристали, образуват се при температура около -5 градуса.

При преглед изглеждат като малки светли косми.

Дендрити- или дървовидни, имат ясно изразени разклонени тънки лъчи. Най-често това са големи кристали и се виждат с просто око. Максимален размерДендритът може да достигне 30 cm в диаметър.

12-върхи снежинки- понякога се оформят колони с върхове, като плочите са завъртяни една спрямо друга на 30 градуса. Когато от всяка пластина растат лъчи, се получава кристал с 12 лъча.

Кухи стълбове- понякога се образуват кухини вътре в колони с шестоъгълно напречно сечение. Интересното е, че формата на кухините е симетрична спрямо центъра на кристала. Необходимо голямо увеличениеда види половината от малките снежинки.

Папратоподобни дендрити- този тип е един от най-големите. Клоните на звездообразните дендрити стават тънки и много чести, в резултат на което снежинката започва да прилича на папрат.

Кристали с неправилна форма- снежните кристали често са малки, асиметрични и слети един с друг. За да получите красиви симетрични кристали, имате нужда от успешна комбинация от много метеорологични обстоятелства.

Триъгълни кристали- такива снежинки се образуват при температура около -2 градуса. Всъщност това са шестоъгълни призми, някои от страните на които са много по-къси от други. Но по краищата им могат да растат лъчи.

Гнезда за куршуми- понякога, когато се образуват кристали, те могат да растат заедно и да растат в произволни посоки. Такива образувания лесно се разпадат на отделни кристали, подобни на куршуми. Оттук и необичайното име.

1.4 Защо снегът е бял?

Когато руснак е помолен да си представи зимата, първото нещо, което вижда във въображението си, е сняг, снежнобяла покривка, която покрива всичко наоколо. Толкова сме свикнали с цвета на снега, че дори не се замисляме защо има сняг. бяло. Оказва се, че всички цветове, които възприемаме, зависят от слънчеви лъчи. Черните предмети напълно абсорбират слънчевата светлина, поради което ги възприемаме като черни. И ако обект напълно отразява слънчев лъч, тогава цветът ще ни се стори бял.

Снегът е замръзнала вода, а както знаем, ледът е безцветен. Защо снегът е бял? От интернет и детската енциклопедия „Всичко за всичко“ научих, че снежинките са 95% въздух. Кристалите на снежинките не са гладки, а имат ръбове. Отражението на светлината от повърхностите на тези кристали прави снега бял. Ледът остава безцветен, защото пропуска целия слънчев лъч през него. И всяка снежинка би пропуснала цялата светлина през себе си и също нямаше да има цвят. Но снежинките обикновено падат една върху друга в произволно движение. И вече заедно те стават непрозрачни, но бели. За да разберем защо снегът е бял, защо отразява слънчевите лъчи, трябва да разгледаме състава на снега. Снегът се образува от снежинки, а снежинките се образуват от огромен брой кристали. Тези кристали не са гладки, но имат ръбове. Това е отговорът на въпроса ни защо снегът е бял? Именно от ръбовете се отразява слънчевата светлина. Водата в атмосферата е пара, тя замръзва и се образуват прозрачни кристали. Благодарение на движението на въздуха, кристалите се движат свободно нагоре и надолу. В това хаотично движение кристалите се свързват един с друг. И когато накрая се съберат твърде много кристали, те започват да падат на земята под формата на познати ни снежинки. Оказва се, че цветът на снега е бял, защото слънчевата светлина, която отразява, е бяла. Помислете, че ако слънчевият лъч стане зелен или жълт, тогава цветът на снега ще бъде същият. Със сигурност мнозина са забелязали, че по време на изгрев или залез ни се струва, че слънчевите лъчи стават розови, така че в този момент снегът ни изглежда розов.

Интересни факти:

#1: Знаете ли, че снегът не винаги е бял? В много региони на света хората са го виждали в червено, зелено, синьо и дори черно! Причината за това разнообразие от цветове са малки бактерии, гъбички и прах, съдържащи се във въздуха и погълнати от снежинките, когато падат на земната повърхност.

Заключение по глава I

1. Научих, че снегът е твърд валеж, състоящ се от малки ледени кристали.

2. Всяка снежинка е колекция от малки парчета лед.

3. Снегът се образува от снежинки, а снежинките се образуват от огромен брой кристали.

Глава II. Организация на експерименталната работа

по проблема „Защо снегът е бял?“

От моите наблюдения, докато изучавах литература, научих, че всяка снежинка има формата на шестолъчна звезда. Независимо от формата на снежинките, всички те са бели. А снегът е бял, бял, и слънцето грее, става ослепително бял. Защо? Снежинката се състои от кристали от лед и въздух; светлината, падаща върху лъчите на снежинката, се отразява от тях, разпръсква се и се възприема от нас като бяла. И когато слънчев лъч попадне върху кристалите, той се отразява от него и заслепява очите ни.

Реших да проведа експерименти, за да докажа, че снегът наистина е бял.

2.1 Провеждане на експерименти за отговор на въпроса „Защо снегът е бял?“

Как проведох експериментите

Опит No1

Сложих сняг върху червен картон и го сравних с бял лист хартия. Извод: Снегът е бял.

Опит No2

Взех прозрачна найлонова торбичка. Нарязвам го на ситно. Всяко парче е "снежинка". Сложих всички парчета в прозрачна чаша. Те бяха позиционирани по различен начин.

Резултат: “сняг” в бяла чаша.

Опит No3

Налях вода в чаша и я сложих във фризера. Водата се превърна в прозрачен лед. Мама натроши леда на малки парченца. Той побеля.

Заключение

Парчета найлонов плики парчетата лед са индивидуално прозрачни. Светлината преминава през тях и не се отразява. Когато парчетата от опаковката лежат хаотично (по различни начини те отразяват светлината в различни посоки.

Заключение

Снегът е бял, защото всяка снежинка отразява светлината в различни посоки. На научен език - „светлината се разсейва“. Това прави снега бял.

Въпросът защо снегът е бял е познат на всеки човек от детството. Но не всички деца и дори възрастни знаят правилния отговор защо малките снежинки са сини или зелени. Всеки знае, че снегът е замръзнала вода или по-скоро лед. Но тъй като ледът е прозрачен и може да пропуска светлина през него, защо снежните преспи, които покриват земята, далеч не са непрозрачни, а имат много отчетлив цвят?

В миналите векове, когато не е имало толкова напреднали технологии, които дават възможност да се изучава всичко естествени процеси, учените се бориха с въпроса защо снегът е бял. Отговорът обаче така и не беше намерен. Едва когато стана ясен целият процес на създаване на сняг от самото начало до края, се появиха някои предположения за „снежнобялата покривка“.

Всичко започва с факта, че под въздействието на топлата слънчева светлина водата от реките, езерата и моретата се превръща в пара и се издига високо в атмосферните слоеве, където вечна замръзналост. Парата от своя страна притежава свойствата течна вода, поради високата минусова температура, започва да замръзва и се превръща в ледени кристали. Това са снежинки, които след време са готови да паднат на земята. В по-голямата си част на места, където е топло, парчетата лед падат под формата на мокри валежи, топящи се още във въздуха.

Как се образува снегът вече е ясно, но защо, когато падне на земята, изведнъж побелява?

Въпросът е уместен, тъй като снежинките, докато са във въздуха, имат същите свойства да пропускат светлина през себе си като леда. Но не трябва да се забравя едно нещо: краищата на лещите са разположени под хаотични ъгли, което хаотично пречупва слънчевата светлина и те не я абсорбират, а я предават по-нататък. И когато снежинките се събират в „снежнобяло одеяло“, слънчевите лъчи, пречупвайки се от една снежинка в друга, преминават през цялата покривка. Много лъчи се отразяват в очите ни, поради което често, когато гледате снега, трябва да присвиете очи. слънчева светлинатвърде ярка, за да се възприеме от незащитени очи.

Но не е съвсем правилно да се задава въпросът защо снегът е бял, защото не винаги е „чист“. Хората го виждат такъв само когато слънчевите лъчи падат върху него. Например, при залез слънце може да стане розово, а на светлината на жълт фенер може да бъде леко сивкаво, точно както при облачно време.

Промени в цвета на снега са възможни и във въздушните слоеве, когато снежинките едва започват да „падат на земята“. Например различни полени от дървета и цветя, прах от суха земясе издига и среща снежни зърна във въздушните течения. Ако такъв сняг няма време да се стопи и е запазен от малко покритие, тогава цветът му със сигурност ще има различни нюанси. При тези условия въпросът защо снегът е бял е неуместен.

Снежинките обаче не са просто парчета лед, летящи хаотично надолу, които по неизвестни причини са решили да покрият земята с „бяло одеяло“.

Основните свойства на снега са да предпазва земята от студа, като я покрива с дебело одеяло. Да, да, изглежда парадоксално да се затопли и предпази реколтата и почвата от замръзване, но е вярно. Той има лоша топлопроводимост, което му позволява да задържи топлината, изтичаща от земята, и да създаде „топлинна възглавница“. Не е за нищо, че иглута са построени от жители на далечния север. Ледът, подобно на снега, запазва топлината добре, създавайки уникални благоприятни условия за живот.

Не трябва да изпускате от поглед факта, че размерът на снежинките зависи от метеорологичните условия извън прозореца. Ако е достатъчно студено, ледените люспи са малки, почти невидими. Но ако слънцето грее и въздухът не е толкова студен, тогава размерът на снежинката може да достигне няколко сантиметра. Така през 1944 г. в Москва паднаха десетсантиметрови „ледени зърна“.

Когато мислим за зимата, винаги си представяме снежнобяло одеяло, което обгръща всичко наоколо, но рядко някой се замисля защо е бяло.

При минусови температури капките вода в атмосферата замръзват и се превръщат в лед, падайки на земята като сняг. Ледът е вода в твърдо състояние и сам по себе си е прозрачен. Тогава защо снегът е бял?

Снежинките също нямат цвят, но ако ги погледнете през лупа, ще забележите, че приличат на кристали, напомнящи правилен шестоъгълник с ръбове във формата им. По време на снеговалеж ръбовете на снежинките са тези, които отразяват светлинните лъчи, които придават на снега белия цвят, който познаваме.

На земята снежната покривка е струпване на снежинки, разположени много близо една до друга по хаотичен начин. Заедно те отразяват светлината с по-голяма сила, така че дори през нощта, когато повърхността не е осветена от слънцето, ние виждаме снега като бял. Източник на светлинни лъчи през нощта са луната, звездите и фенерите.

Причината за „белотата“ на снежната покривка обаче се крие не само в способността на краищата на ледените кристали да отразяват падащата върху тях светлина, но и в чистотата на повърхността им. Въпросът е, че нито една снежинка не може да бъде идеално прозрачна. В атмосферата водните капки се смесват с различни частици (прах, промишлени емисии и други замърсители), които са способни да абсорбират неотразени светлинни лъчи.

Защо снегът блести?

В този случай се прилага добре познатият закон: ъгълът на падане е равен на ъгъла на отражение. Милиарди микрокристали, оформени като правилен шестоъгълник, поглъщат слънчевите лъчи, пречупват ги и след това ги отразяват в различни посоки и под различни ъгли, като " слънчеви лъчи" Ето защо виждаме как снежинките блестят и блестят на слънце.

Защо снежинките хрущят и скърцат под краката?

Докато вървите в снега, често можете да чуете хрущене или скърцане под краката си. Този звук се получава, защото кристалите на снежинката се търкат един в друг при механичен натиск и се чупят. Това явление обаче не винаги може да се наблюдава, а само при определена температура на въздуха.

Факт е, че снегът скърца само при температури от 2 до 20 градуса под нулата, а в различни температурни диапазони скърцането и хрущенето са придружени от особен звук. Това се обяснява с факта, че при силен студ кристалите на снежинките стават по-плътни и по-здрави, а при температури от 0 ° C и по-високи снежната покривка губи силата си и започва да се топи.

Всъщност дори разчупването на една малка снежинка е съпроводено със звук. Но този звук е толкова слаб, че човешките слухови органи просто не го възприемат. Тъй като трилиони снежинки се разбиват, звукът става много по-силен и човек ясно чува характерното пращене на сняг.

Факт е, че всяка снежинка се състои от ледени частици, т.е. много ледени кристали. Всеки такъв кристал има ръбове (като скъпоценен камък). Слънчевата светлина се отразява от краищата на кристалите, превръщайки снега в бял.

Но може да попитате как се образуват снежинките? Много просто. Водните частици, които се издигат нагоре под формата на пара, замръзват в атмосферата, превръщайки се в чисти и чисти кристали. Тези кристали летят нагоре и надолу, подчинявайки се на движението на въздуха. Движейки се произволно в атмосферата, кристалите се сблъскват един с друг и образуват снежинки.

Освен това други малки въздушни частици (например прах или почва, повдигнати от земята от вятъра) попадат в снежинките. Постепенно снежинките натежават и под силата на гравитацията падат на земята под формата на сняг. Всяка снежинка може да съдържа от 2 до 200 кристала!

Но най-интересното е формата на снежните кристали. Те винаги имат вид на шестолъчна звезда или шестоъгълна форма (въпреки че понякога се срещат кристали с други форми). Освен това всяко от шестте лица е точно подобно на останалите, като сестри близначки. И въпреки факта, че кристалите, които изграждат снежинките, са толкова сходни един с друг, в природата е почти невъзможно да се намерят две еднакви снежинки. Всеки от тях е уникален и неповторим по своя дизайн и форма. Опитайте се сами да разгледате внимателно няколко снежинки и ще видите, че това е абсолютно вярно!

Първо.Снежинките са 95% въздух. Ето защо те падат много бавно, със скорост 0,9 км/час.

Второ.Защо снегът е бял? Просто защото снегът има въздух в структурата си. В този случай всички възможни лъчи светлина просто се отразяват от границата на ледените кристали с въздуха и се разпръскват.

трето.В историята е имало случаи, когато пада сняг с различен цвят. Например черен сняг падна в Швейцария през 1969 г., точно навреме за Коледа, а през 1955 г. зелен сняг падна в Калифорния.

Четвърто.В Антарктика и високите планини се среща сняг от розови, лилави, червени и жълтеникаво-кафяви цветове. Това се улеснява от същества, които живеят в снега и се наричат ​​хламидомонаден сняг.

Това е най-малкото водорасло, което натрупва пигмента астаксантин. Розов или червен сняг често може да се намери в планините на Кавказ.

Ако повдигнете горен слой, тогава снегът отдолу ще бъде бял, обикновен.

Водораслите започват да променят цвета си или по-скоро да цъфтят, когато температурата леко се повиши. Ако слънцето затопли повърхността на снега, водораслите, които преди това са били вцепенени в снега, оживяват, започват активен живот и бързо натрупват пигменти. Ако разтопите снега, тогава под микроскоп можете да видите колко бързо червените частици се втурват във водата - това е снежна хламидомонада.

Пето.Когато снежинка падне във водата, тя издава високочестотен звук, който не се улавя от хората, но според учените рибите наистина не го харесват.

Шесто.Сняг вътре нормални условиятопи се при 0 градуса по Целзий. Значително количество сняг обаче може да се изпари при минусови температури, без да се превърне в течна фаза. Този процес се случва, когато слънчевите лъчи ударят снега.

Седмо. IN зимно времевсяка година снегът отразява до 90% от слънчевите лъчи от повърхността на Земята, насочвайки ги обратно в космоса, като по този начин предотвратява затоплянето на Земята.

осмо.По време на снеговалеж през 1987 г. във Форт Кой (Монтана, САЩ) е открита световна рекордна снежинка с диаметър 38 см.

Изготви Инна БАКАНОВА

При написването на тази статия са използвани материали от книгата

Масару Емото "Съобщения от вода, тайни кодове на ледени кристали."

Тайните на раждането на снежинките

Как се образуват снежинките? Защо снежинките винаги имат правилната кристална структура? Следващият видеоклип ще отговори на тези въпроси.

Искам да обърна внимание, че снежинките се образуват във високите слоеве на атмосферата. Там, високо над земята, цари чистота и хармония, те не се влияят от негативните човешки мисли, затова всички снежинки са красиви и уникални.

Чудили ли сте се защо снегът е бял? В крайна сметка, когато снегът се топи, той се превръща във вода, а водата е бистра. Защо снегът е бял?

Малко за цвета

Различните неща имат различни цветове. Видимата светлина от Слънцето или друг източник на светлина се състои от много дължини на вълната. Очите ни възприемат различните дължини на вълните като различни цветове.

Различните обекти имат различни цветове, тъй като отделните частици (молекули и атоми), които изграждат обекта, имат различни вибрационни честоти.

Когато светлината взаимодейства с обект, дължините на вълните, които обектът отразява или поглъща, определят какъв цвят възприемат очите ни. Когато даден обект отразява всички дължини на вълната на светлината от Слънцето, които са във видимия спектър, обектът изглежда бял.

Когато видим пожарна кола, тя е червена, защото боята върху нея отразява определени дължини на вълните в червената област на видимия спектър и поглъща други дължини на вълните.

Ако погледнем водата, тя е прозрачна. Това означава, че дължината на вълната на светлината преминава през него, вместо да се отразява обратно в очите ви.

Ако погледнете отделна снежинка, тя също е почти прозрачна. Но когато видим сняг, тоест голяма концентрация на снежинки, тогава цялата светлина се отразява и не преминава през тях. И виждаме сняг в бяло.

Ключовият фактор тук е начинът, по който светлината взаимодейства с масата от сложни снежинки и въздух, които изграждат снега. Снежинките имат комплекс и различни форми. Когато светлината удари снежинка (леден кристал), тя среща завой и удря друг леден кристал, след това друг и т.н. Процесът продължава, докато светлината се отрази от снега, вместо да премине направо през него към земята.

Ако в снега има мръсотия, тогава част от вълните ще бъдат погълнати и ние ще видим тази мръсотия. Но ако снегът е пресен, тогава повечето от светлинните вълни в крайна сметка ще бъдат отразени и ще видим снежнобял сняг.

Може би сте забелязали, че понякога снегът може да има и синкав или син оттенък. Снегът е бял, когато светлината се отразява само леко от ледени кристали голям бройпъти, без да прониква много дълбоко в снега. Ако погледнем малка купчина сняг, тя ще изглежда бяла, защото почти цялата видима светлина се отразява.

Друго е положението при светлина, която не се отразява, а прониква в снега. Когато тази светлина проникне през снега, ледените кристали разпръскват голямо количество светлина. Колкото по-дълбоко прониква светлината, толкова повече се получава разсейване.

Виждаме светлина от горните слоеве (до около 1 см), докато в долните слоеве светлината се разсейва и поглъща. За светлината, която прониква по-дълбоко, по-дългите дължини на вълните, които съществуват в червения край на светлинния спектър, се абсорбират, оставяйки по-къси дължини на вълните в синия край на спектъра, които се отразяват обратно, за да ги видим.

Може да се каже, че синята светлина преминава най-лесно през лед. Тук е важно да се разбере, че спектралната селекция е свързана с абсорбцията, а не с отражението, както понякога се смята.

В този случай можем да говорим за снега като филтър, който позволява или не пропуска различни цветове. Ако имаме слой сняг от сантиметър, тогава цялата светлина преминава през него. Ако е метър или повече, тогава през него ще премине (разпръсне се в него) само синя светлина. Може да се направи аналогия с чаша кафе. Когато го излеем за първи път, то е светло, колкото повече, толкова по-тъмно става.