Конспект занятия кружка «Снег, лёд и их свойства. Почему снег белый, хотя отдельная снежинка прозрачная? Пропускает ли снег солнечный свет

Вопрос о том, почему снег белый, знаком каждому человеку с детства. Но не все дети, да и взрослые, знают правильный ответ, по какой причине маленькие снежинки именно а не синего или зеленого. Всем известно, что снег - это застывшая вода, точнее лед. Но так как лед является прозрачным и способен пропускать сквозь себя свет, то почему снежные сугробы, которые накрывают землю, далеко непрозрачные, а имеют весьма отчетливый цвет?

В прошлые века, когда еще не было столь развитых технологий, позволяющих изучать все природные процессы, ученые бились над вопросом о том, почему снег белый. Однако ответа так и не находили. Только лишь когда весь процесс сотворения снега от самого начала и до конца стал понятен, появились некоторые догадки о “белоснежном покрове”.

Все начинается с того, что под воздействиями теплого солнечного света вода из рек, озер и морей превращается в пар, и поднимается высоко в атмосферные слои, где преобладает вечная мерзлота. Пар, в свою очередь, обладая свойствами жидкой воды, из-за большой минусовой температуры начинает застывать и превращается в кристаллики льда. Это и есть снежинки, которые со временем готовы выпасть на землю. В большинстве своем, в тех местах, где тепло, льдинки выпадают в виде мокрых осадков, растаяв еще в воздухе.

Как образуется снег, теперь понятно, но почему, когда падает на землю, он вдруг становится белым?

Вопрос уместный, потому как снежинки и правда еще в воздухе обладают теми же пропускными свойствами света сквозь себя, что и лед. Но не следует забывать одно: грани хрусталиков расположены под хаотичными углами, что беспорядочно преломляет солнечный свет, и они не поглощают его, а пропускают дальше. И когда снежинки собираются в “белоснежное покрывало”, лучи солнца, преломляясь от одной снежинки к другой, проходят насквозь весь покров. Многие лучи отражаются в наши глаза, именно поэтому зачастую, когда смотришь на снег, приходится жмуриться. Солнечный свет слишком яркий для восприятия его не защищенными глазами.

Но не совсем правильно задавать вопрос о том, почему снег белый, ведь он не всегда “чистый”. Таким видят его люди лишь тогда, когда лучи солнечного света попадают на него. К примеру, на закате он может окраситься в розоватый оттенок, а в свете желтого фонаря может быть слегка так же как и в пасмурную погоду его оттенок бывает сероватым.

Возможны изменения цвета снега еще и в воздушных слоях, когда снежинки только начинают свое “падениена землю“. К примеру, различная пыльца от деревьев и цветов, пыль с засушливой земли поднимается и встречается с крупицами снега в воздушных потоках. Если такой снег не успевает растаять и сохраняется небольшим покровом, то его цвет обязательно будет с различными оттенками. В данных условиях спрашивать, почему снег белый, неуместно.

Однако снежинки - это не просто летящие хаотично вниз льдинки, которые по непонятным причинам решили накрыть землю “белым покрывалом”.

Главные свойства снега - это уберечь землю от холодов, накрыв толстым покрывалом. Да-да, именно согреть и сохранить урожай и почву от замерзания, казалось бы, парадоксально, но это правда. Он обладает плохой теплопроводностью, позволяющей ему сдерживать тепло, выходящее из земли, и создавать “тепловую подушку”. Не зря же строились иглу жителями крайнего севера. Лед, как и снег, хорошо держит тепло, создавая уникальные благоприятные условия для жизни.

Не стоит упускать из виду и то, что размер снежинок зависит от погодных условий за окном. Если достаточно холодно, то льдинки маленькие, почти незаметные. А если же светит солнышко и воздух не настолько холодный, то размеры снежинки могут достигать нескольких сантиметров. Так, в 1944 году в Москве выпали десятисантиметровые “крупицы льда”.

Когда русского человека просят представить себе зиму, первым делом он видит в своем воображении снег, белоснежный покров, который окутал все кругом. Мы на столько привыкли к цвету снега, что даже не задумываемся, почему снег белого цвета.

Почему снег белый

Все цвета, воспринимаемые нами, зависят от солнечных лучей. Черные предметы полностью поглощают солнечный свет, поэтому и воспринимаются нами черными. А если предмет полностью отражает лучик солнца, то цвет нам будет казаться белым.

Что такое снег, по сути? Это замерзшая вода, шестигранные льдинки. А вода и лед бесцветные. Почему тогда снег белый? Лед остается бесцветным, так как пропускает через себя весь солнечный луч. Да и каждая снежинка пропускала бы через себя весь свет и также не имела бы цвета. Но снежинки обычно падают друг на друга в беспорядочном движении. А уже вместе они становятся непрозрачными, а белыми.

Чтобы разобраться, почему снег белого цвета, почему он отражает лучи солнца, нам надо посмотреть на состав снега. Снег образуется из снежинок, а снежинки - из огромного количества кристаллов. Эти кристаллики не гладкие, а с гранями. В этом-то и кроется ответ на наш вопрос, почему снег белый. Именно от граней отражается солнечный свет.

Вода в атмосфере - это пар, она замерзает, и образуются прозрачные кристаллики. От движения воздуха кристаллы свободно перемещаются то вверх, то вниз.В этом хаотичном движении кристаллы соединяются друг с другом. И когда наконец собирается слишком много кристаллов вместе, тогда они начинают падать на землю уже в виде привычных нам снежинок.

Получается, цвет снега белый, потому что и свет солнца, который он отражает, является белым. Подумайте, если бы луч солнца стал зеленым или желтым, тогда и цвет снега был таким же. Наверняка, многие замечали, что во время восхода или заката, нам кажется, что лучи солнца становятся розоватыми, вот и снег в этот момент видится нам розовым.

Бывает ли снег другого цвета

Кто может дать утвердительный ответ на этот несуразный вопрос?! Не откидывайте сразу эту идею. На самом деле, случалось и такое, что выпадал цветной снег. К примеру, когда-то Чарльз Дарвин описал один подобный случай. Дело было во время одной его экспедиции. Посмотрев на копыта мулов, Ч. Дарвин увидел, что они покрылись красными пятнами. Это случилось, когда мулы прошлись по выпавшему снегу. Оказалось, что красный снег образовался от присутствия в воздухе пыльцы красного цвета в то время, когда начал падать снег.

Дело в том, что каждая снежинка состоит из частичек льда, т.е. множества ледяных кристалликов. Каждый такой кристаллик имеет грани (как драгоценный камень). Солнечный свет отражается от граней кристаллов, делая снег белым.

Но ты спросишь, а как же образуются снежинки? Очень просто. Частицы воды, которые поднимаются вверх в виде пара, замерзают в атмосфере, превращаясь в прозрачные и чистые кристаллы. Эти кристаллы летают вверх и вниз, повинуясь движению воздуха. Беспорядочно двигаясь в атмосфере, кристаллики сталкиваются друг с другом и образуют снежинки.

Также в снежинки попадают и другие мелкие частицы воздуха (например, пыль или грунт, поднявшиеся с земли при помощи ветра). Постепенно снежинки становятся тяжелее и под силой тяжести выпадают на землю в виде снега. Каждая снежинка может содержать в себе от 2 до 200 кристаллов!

Но самое интересное — это форма снежных кристаллов. Они обязательно имеют вид шестиконечной звезды или форму шестиугольника (хотя иногда встречаются кристаллы и другой формы). Причём, каждая из шести граней в точности похожа на остальные, как сёстры-близняшки. И несмотря на то, что кристаллы, из которых состоят снежинки, настолько похожи друг на друга, в природе практически невозможно встретить две одинаковые снежинки. Каждая из них неповторима и уникальна по своей конструкции и форме. Попробуй сам внимательно рассмотреть несколько снежинок, и ты убедишься, что это чистая правда!

Первый. Снежинки на 95% состоят из воздуха. Именно поэтому они падают очень медленно, со скоростью 0,9 км/час.

Второй. Почему снег белый? Как раз потому, что снег имеет в своей структуре воздух. При этом все возможные лучи света попросту отражаются от границы кристаллов льда с воздухом и рассеиваются.

Третий. В истории бывали случаи, когда выпадал снег другого цвета. Например, в Швейцарии в 1969 году выпал чёрный снег, как раз на Рождество, а в 1955 году на Калифорнию обрушился зелёный снегопад.

Четвёртый. В Антарктике и высоких горах встречается снег розового, фиолетового, красного и желтовато-бурого цвета. Этому способствуют существа, которые живут в снегу и называются хламидомонадой снежной.

Это мельчайшая водоросль, которая накапливает в себе пигмент астаксантин. Розоватый или красный снег — нередко можно встретить в горах Кавказа.

Если приподнять верхний слой, то внизу снег будет белым, обыкновенным.

Менять цвет, а точнее цвести, водоросли начинают, когда немного поднимается температура. Если солнце согревает поверхность снега, водоросли, до этого как бы онемевшие в снегу, оживают, начинают активную жизнь, быстро накапливают пигменты. Если растопить снег, то под микроскопом можно увидеть, как быстро носятся в воде красные частицы, — это и есть снежная хламидомонада.

Пятый. Когда снежинка падает в воду, она издаёт высокочастотный звук, который не улавливается человеком, но, по словам учёных, очень не нравится рыбе.

Шестой. Снег в нормальных условиях тает при температуре 0 градусов Цельсия. Однако значительный объём снега может испариться при минусовой температуре, минуя преобразование в жидкую фазу. Этот процесс происходит, когда солнечные лучи попадаютна снег.

Седьмой. В зимнее время года снег отражает от поверхности Земли до 90% солнечных лучей, направляя их снова в космос, тем самым не давая Земле прогреться.

Восьмой. Во время снегопада в 1987 году в Форт-Кое (штат Монтана, США) была найдена снежинка— мировая рекордсменка, диаметром 38 см.

Подготовила Инна БАКАНОВА

При написании статьи были использованы материалы из книги

Масару Эмото «Послания воды, тайные коды кристаллов льда».

Тайны рождения снежинок

Как образуются снежинки? Почему снежинки имеют всегда правильную кристаллическую структуру? На эти вопросы ответит следующий видеоролик.

Хотелось бы обратить ваше внимание на то, что снежинки формируются в высоких слоях атмосферы. Там, высоко над землёй, царят чистота и гармония, на них не влияют негативные человеческие мысли, поэтому все снежинки прекрасны и неповторимы.

Природные явления вызывают огромный интерес у детей. Все мамы сталкиваются с незамысловатыми вопросами маленьких почемучек: «Почему снег белый, а лёд прозрачный?» По логике вещей, снег – это множество спрессованных снежинок, состоящих из воды. Вода, сама по себе – прозрачна, значит и снег должен быть невидимым. Но всё выглядит иначе. Произнося слово снег, сразу всплывает понятие белоснежный. Рассмотрим сточки зрения физики, почему снег белого цвета.

Физическая загадка

Снежинка состоит из кристалликов воды, микроскопического размера. Неужели нам просто кажется, что сугроб белого цвета. Ведь радуга тоже разноцветная, а это всего лишь обман зрения. Снег нам кажется белоснежным, когда на него попадают солнечные лучи. В зависимости от яркости световой волны, цвет снега может быть:

• Голубым;
• Серым;
• Синим;
• Розовым.

Например, когда на улице пасмурно – снег кажется серым или синим, а на закате солнца – розовым.

Верно то утверждение, что снег белый именно из-за свойств воды. прозрачная – снег белый. Сугроб из снега – это миллиарды снежинок, каждая из которых кристаллическое соединение воды. Главное физическое свойство воды – способность к поглощению красного и инфракрасного спектрального луча. Когда лучи проходят через кристаллики, свет от солнца не пропускает тёплые цвета спектра, а холодные – пропускает. Именно поэтому цвет снега становится от голубого до серого.

Если потеря спектральных цветов не происходит, то цвет снега кажется белым.

А как же лёд?

Лёд – это тоже вода, только в другом агрегатном состоянии. Тогда он прозрачен, а не белый? Лёд представляет собой кристаллическое соединение. Кристалл всегда прозрачен и не важно, лёд это или кристаллическая соль. Ледяная глыба – это тоже, своего рода кристалл, только большого размера. Давайте проведём микроскопическое исследование льдинки.

Снежинка под микроскопом на свету прозрачна. Это обусловлено чистотой и отсутствием примесей и воздушных пузырьков. Пропуская солнечные лучи, лёд, как и снежинка будет тоже прозрачный.

А вот снежный сугроб – это множество кристаллических снежинок, которые отражают солнечные лучи. Если бы поверхность снежинок была идеально ровная, то и снег был прозрачным. Но так как в сугроб снежинки ложатся беспорядочно, свет преломляется под разными углами. Это и придаёт сугробу белый цвет. Недаром говорят, что снег, словно слепит белизной. Отражение солнечного света заставляет нас зажмуриваться от ярко белого снега.

Если сравнить огромную льдину и снежный сугроб, то лучи беспрепятственно проходят сквозь лёд, а от снега они преломляются. Если измельчить ледяную глыбу, она станет белой, так как кристаллики воды будут не спрессованы в одно целое.

Лучи будут преломляться и отражаться. Именно это и объясняет физическое явление, снег белый, а лёд прозрачный. Кстати, известны случаи выпадения цветных осадков. Из-за химических примесей, снег приобретает не привычный для нашего глаза оттенок.

Вы когда нибудь задавались вопросом — почему снег белого цвета? Ведь когда снег тает, то он превращается в воду, а вода прозрачная. Почему же снег белый?

Немного о цвете

Разные вещи имеют разные цвета. Видимый свет от Солнца или от любого другого источника света состоит из множества длин волн. Наши глаза воспринимают разные длины волн в виде разных цветов.

Различные объекты имеют разные цвета, потому что отдельные частицы (молекулы и атомы), которые составляют объект, имеют разные частоты колебаний.

Когда свет взаимодействует с объектом, длины волн, которые объект отражает или поглощает, определяют, какой цвет воспринимают наши глаза. Когда объект отражает все длины волн света от Солнца, которые находятся в видимом спектре, то объект выглядит белым.

Когда мы видим пожарный грузовик, то он красного цвета, потому что краска, которой он покрашен, отражает определенные длины волн в красной области видимого спектра и поглощает остальные длины волн.

Если мы смотрим на воду, то она прозрачная. Это означает, что длины волн света проходят через нее, а не отражаются обратно в ваши глаза.

Если взглянуть на отдельную снежинку, то она тоже почти прозрачная. Но когда мы видим снег, то есть большую концентрацию снежинок, то весь свет отражается, а не проходит сквозь них. И мы видим снег в белом цвете.

Ключевым фактором здесь является способ, которым свет взаимодействует с массой снежинок сложной формы и воздухом, которые и составляют снег. Снежинки имеют сложную и разнообразную форму. Когда свет попадает на снежинку (кристаллик льда), он встречает изгиб и попадает на другой кристаллик льда, затем на другой, и так далее. Процесс продолжается до тех пор, пока свет не отражается от снега, а не проходит прямо через него на землю.

Если в снегу есть грязь, то часть волн поглотиться, и мы увидим эту грязь. Но если снег свежий, то большинство световых волн в конечном счете будут отражены и мы увидим белоснежный снег.

Вы возможно замечали, что иногда снег также может иметь синеватый или голубой оттенок. Снег белый, когда свет отражается кристаллами льда лишь небольшое количество раз, не проникая очень глубоко в снег. Если мы посмотрим на небольшую кучку снега, то она будет белая, потому что почти весь видимый свет отражается.

Другая ситуация для света, который не отражается, а проникает в снег. Когда этот свет проникает в снег, кристаллики льда рассеивают большое количество света. Чем глубже проникает свет, тем больше происходит рассеиваний.

Мы видим свет из верхних слоев (примерно до 1 см), в то время как в нижних слоях свет рассеивается и поглощается. Для света, который проникает глубже, более длинные волны, которые существуют на красном конце светового спектра, поглощаются, оставляя более короткие длины волн на голубой стороне спектра, которые отражаются назад и мы их видим.

Можно сказать, что синий свет легче всего проходит сквозь лед. Тут важно понимать, что спектральный отбор связан с поглощением, а не с отражением, как иногда думают.

В данном случае можно говорить о снеге, как о фильтре, который пропускает или не пропускает разные цвета. Если у нас сантиметровый слой снега, то весь свет проходит через него. Если это метр или более, то только синий свет пройдет через него (рассеивается в нем). Можно провести аналогию с чашкой кофе. Когда мы его только наливаем, то он светлый, чем его больше, тем более темным он становится.