Типы снежинок
Этот вопрос нам задают очень часто. Каждый раз, когда столбик термометра падает ниже нуля и прогнозируется снег, он действительно выпадает. Теоретически ответ – нет, а практически – да. Например, не может быть ситуации, когда снег падает, условно говоря, при температуре –6 °C, а при похолодании он внезапно заканчивается. Нет такой температурной точки, при которой снег бы резко начинал или переставал падать.
Вы запутались? Давайте разбираться.
Снежинки образуются в той части облака, где температура ниже нуля. Чтобы снег стал падать на поверхность, воздух между нею и облаком тоже должен иметь температуру ниже нуля, иначе все растает. При этом температура воздуха просто должна быть ниже точки замерзания – теоретически не имеет значения, насколько именно. Однако значение имеет влажность – количество влаги, необходимое для образования снежинок. Чем холоднее воздух, тем меньше влаги он может удержать, и тем меньше образуется снежинок. Таким образом, правильный вопрос должен звучать так: «Бывает ли слишком сухо для снега?»
Прекрасное доказательство этой теории можно найти в том месте, в котором, как вы, возможно, полагали, снег должен идти постоянно – в Антарктиде. Этот пустынный, холодный, ветреный и ледяной континент кажется снежным и белым. Формально он классифицируется как пустыня. В Антарктиде так холодно, что в атмосфере над ней содержится очень мало водяного пара, так что и осадков выпадает крайне мало. Но когда снег все-таки идет, он ложится на ледяной покров и накапливается там десятками и сотнями лет.
Снег очень важен для жизни на Земле, и это несмотря на то, что слишком сильный снегопад может спровоцировать транспортный коллапс, закрытие школ и всеобщий хаос. В наших городах он, возможно, не так уж и нужен, но где-то его наличие точно необходимо. К счастью, каждый год на полюсах и на вершинах гор снега в изобилии – около 46 млн квадратных километров. Поскольку снег кажется белым, он служит отличным зеркалом. Это важно, поскольку он отражает большую часть энергии Солнца обратно в космос. В метеорологии это свойство называется альбедо. Альбедо белых поверхностей равно единице, а черных – нулю. Снег может отражать до 90 % поступающих солнечных лучей. Хотя его количество в течение года может быть разным, особенно в Северном полушарии, снег регулирует температуру Земли, охлаждая планету и держа под контролем ее среднюю температуру. Это одна из причин проблем, вызванных глобальным потеплением: тает больше снега, и Земля отражает меньше солнечного излучения.
Снег играет большую роль и в локальном масштабе: он важен для местных сообществ и экосистем. Люди, живущие в гористых районах, рассчитывают на весеннее и летнее таяние снегов как на источник питьевой воды и орошения посевов. А многим растениям и животным снежный покров обеспечивает защиту зимой, изолируя почву и сохраняя ее тепло, подобно одеялу.
Лед
Если вы вдруг сомневались, то лед – это вода в твердом агрегатном состоянии. В большинстве случаев лед образуется, когда вода замерзает до 0 °C и ниже. Мы говорим «в большинстве случаев», поскольку, как уже упоминалось, вода может оставаться жидкостью и при температуре ниже 0 °C – это так называемая переохлажденная вода.
Она замерзает, когда молекулы водорода и кислорода (H2O) становятся такими холодными, что замедляются и слипаются друг с другом, образуя твердый кристалл. Одна из самых интересных характеристик льда заключается в том, что он, хотя и твердый, на самом деле менее плотный, чем жидкая вода. Мы не будем вдаваться в подробности, но на молекулярном уровне во льду больше воздушных карманов между связанными водородом и кислородом, чем в жидкой воде. Вот почему лед плавает в воде и не тонет. Представьте себе, что было бы, если бы молекулярная структура льда была такова, что он бы не плавал, а шел ко дну сразу после образования. Условия жизни в океанах были бы совершенно иными, не появлялось бы полярных льдов и айсбергов. Планета выглядела бы совершенно иначе, а тех форм жизни, которые населяют ее сейчас, вероятнее всего, просто не существовало бы.
Совокупность замороженной воды на всем земном шаре называется криосферой. Этот термин охватывает все запасы льда на суше и на море, включая Антарктиду, Арктику, ледники, ледовые шапки, айсберги, вечную мерзлоту и замерзшие реки и озера. В течение года общее количество льда на Земле меняется со сменой сезонов. Наибольшим изменениям подвергается количество морского льда в Арктике и Антарктике: летом лед там активно тает. В Арктике зимой площадь ледяного покрова достигает 14–16 млн квадратных километров, а летом – только 7 миллионов. В Антарктике колебания еще более значительны: зимой это 17–20 миллионов, летом – 2–4 млн квадратных километров морского льда. Конечно, значительные запасы льда сосредоточены и на суше: в Антарктиде, например, ледяной покров простирается приблизительно на 14 млн квадратных километров, в Гренландии – 1,7 миллиона, а ледники в остальном мире занимают приблизительно 726 тысяч квадратных километров. Стоит отметить, что на Антарктиду и Гренландию приходится около 68 % мировых запасов пресной воды.