Исследовательская работа "Как появляются снежинки"

МБОУ « Киргинская основная общеобразовательная школа»
Как появляются
снежинки
Автор: ученик 4 класса
Шамарданов Станислав
Руководитель: Шакирова С.Н.
2013 г. Кирга
2
Оглавление
1. Введение.
2.Основное содержание работы:
2.1.Как образуются снежинки.
2.2.Строение снежинок и влияние температуры на формообразование снежинок.
2.3.Образование снежинок.
2.4.Формы снежинок.
2.5. От чего снежинки белые?
2.6. Скрип снега.
2.7.Интересные факты из жизни снежинок.
3. Выводы.
4. Использованная литература.
3
Введение.
Зима! Какое прекрасное время года. Играть в снежки, кататься на лыжах, на
санках. Какое огромное значение имеет снег для нашей Родины. Зимой в нашей
стране снег одевает белым покрывалом огромные пространства . На ¾ площади
нашей Родины снег лежит более 4 месяцев, а на севере- до 8-9 месяцев. У зимы
есть и свои негативные стороны, потому что иногда бывает так много снега, что
заметает дороги, деревни и города. Для того чтобы побольше узнать о снежинках
я познакомился с различной литературой, наблюдал природные явления
связанные со снегом и пришел к определённым выводам. В ходе своего
исследования узнал много интересного о снежинках.
Что такое снег? Это много, очень много красивых снежинок. А что такое
одна снежинка? Откуда она берется, где рождается снежинка, какую форму
имеют снежинки? Одинаковые ли они, - эти прекрасные чистые сверкающие
белые звездочки.
Какие же главные слова зимы? Снег, лёд, холод, мороз, пурга… Самым
главным словом зимы является слово снег, потому что с него и начинается это
время года.
Белый снег пушистый
В воздухе кружится.
И на землю тихо
Падает, ложится.
О зиме можно рассказать очень много. Поэты написали о ней красивые стихи.
Поёт зима – аукает,
Мохнатый лес баюкает
Стозвоном сосняка.
Сергей Есенин.
Художники заменили слова красками, а композиторы написали музыку,
например Георгий Свиридов написал кантату “Памяти С.Есенина”вторая часть
“Поет зима, аукает…” (Кантата – это музыкальное произведение, написанное для
симфонического оркестра, смешанного хора и солистов).
4
Фотографы сделали прекрасные фотографии. Стихи, картины, музыка,
фотографии – всё это может создать весёлое зимнее настроение.
Из словаря русского языка я узнал лексическое значение слова.
Снег – это осадки, выпадающие в виде кристалликов. Всего у слова 42
однокоренных слова.
Снег – это замёрзшая вода, а как мы знаем, лёд бесцветный.
Для изучения мы поставили следующую цель: выяснить, как
появляются снежинки.
Для достижения цели поставили конкретные задачи:
1) Узнать при каких условиях образуются снежинки.
2) Понаблюдать за снежинками.
3) Попробовать получить снежинки в домашних условиях.
4) Выяснить, все ли снежинки одинаковы.
Гипотеза:

думаю, что в природе не существуют одинаковые по форме
снежинки.
Методы исследования:
1. Опрос, анкетирование.
2. Беседа с учительницей, с родителями.
3. Наблюдение за снежинками в природе.
4. Изучение литературы о снежинках.
5. Выполнение творческих работ(лепка, рисование, конструирование).
6. Интернет-ресурсы.
Объектом исследования является снег. Предметом исследования является
снежинка.
5
2.1. Как образуются снежинки
Снежные кристаллы образуются в холодных облаках высоко над землёй. На
очень больших высотах, где температура доходит до минус 40 градусов Цельсия,
водяной пар, занесённый туда ветром, замерзает, формируясь в кристаллики льда.
Температура при этом конечно должна быть ниже 0 градусов Цельсия. Хоть мы и
думаем, что снег «чистый», но на самом деле большинство снежинок
формируются вокруг мелких частиц грунта, поднятых ветром вверх. Водяной
пар может замерзать так же вокруг частиц дыма. Используя очень мощные
микроскопы, ученые смогли разглядеть частицы, спрятанные в сердцевине
снежинки. При просмотре серии снежных кристаллов обнаружили, что около 3/4
снежинок содержали в центре мельчайшие частицы глины. Так что снежинки —
это кусочки почвы, может быть даже с нашего огорода, только покрытые
льдом.
В одной снежинке содержится от 2 до 200 отдельных снежных кристаллов.
Для выявления интереса учащихся по данной теме мы провели опрос среди
учащихся 1и 3-их классах по следующим вопросам:
-Что такое снежинка?
-Как и откуда они появляются?
-Почему снежинки такие разные?
В анкетировании приняло участие 20 учеников, из которых 10 учеников сказали,
что
снежинка- это замёрзшая капелька воды. Это 50% от общего числа опрошенных.
4 человека ответили, что снежинка- это кристаллик льда. Это- 8%
6 человек(12%) сказали, что снежинка-это явление природы.
Оказывается, большинство школьников интересуются природными явлениями.
В то же время все заметили, что снежинки на воротниках, перчатках, если на них
подышать превращаются в капельки воды. Также убедились, если внимательно
посмотреть на снежинки, то они имеют различные формы.
6
2.2 Строение снежинок и влияние температуры на формообразование
снежинок
Основная форма снежинки зависит от температуры, при которой снежинка
образуется.
Чем выше облако, тем оно холоднее. Выше самых высоких облаков воздух
постепенно переходит в вечно холодное безвоздушное пространство космоса.
Высокие перистые облака, дрейфующие при температурах ниже минус 35
градусов Цельсия, состоят из кристалликов-призм, которые выглядят, как
блестящие подвески люстр, сверкающие в лучах солнца.
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.
Учёные утверждают, что снежные кристаллы бывают девяти основных форм:
пластинка, звезда, столбик, игла, пушинка, ёж, запонка, оледенелая снежинка,
круповидная снежинка.
В этих девяти группах различают 48 видов, являющихся вариантами, комбинациями и
усложнениями основных форм. Основная форма снежинки зависит от температуры,
при которой она образуется. Чем выше облако, тем оно холоднее. Если температура в
облаке
от минус 3 до 0 градусов, то образуются плоские шестиугольники;
от -5 до -3°С формируются игольчатые кристаллы;
от -8 до -5°С образуются столбики-призмы;
от -12 до -8°С вновь появляются плоские шестиугольники;
от -16 до -12°С возникают первые звездчатые снежинки.
При дальнейшем снижении температуры образуются снежинки всех типов.
Кристаллы-столбики, образующиеся в холодных облаках высоко над землёй при очень
низких температурах, падают на грунт сквозь более теплые облака, при этом на концах
могут вырасти звёздочки. По мере того, как снежинка растёт, она становится тяжелее и
падает на землю, при этом форма её изменяется. Если снежинка при падении
7
вращается, как волчок, то её форма идеально симметрична, если же она падает боком
или иначе, то форма будет несимметричной.
Снежинка - очень нежное, капризное создание. Малейшее изменение температуры,
ветра или влажности влияет на ее размер и «телосложение». Например, если дует
влажный ветер, снежинки слегка подтаивают по концам и слепляются при полете в
хлопья.
В снежинках сокрыта великая тайна. В самом деле, не волшебно ли это, не удивительно
ли: пар из чайника, 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.
Таким образом, форма снежинки – это естественная запись её маршрута по разным
облакам с различной температурой.
2.3 Образование снежинок.
Снежинка начинает свою жизнь в облаке, когда вокруг маленькой пылинки
образуется кристаллик льда. Кристаллы льда имеют форму шестигранника.
Именно из-за этого большинство снежинок имеют форму шестиконечной звезды.
Дальше этот кристаллик начинает расти. У него могут начать расти лучи, или у
этих лучей начинают появляться отростки, или — наоборот, снежинка начинает
расти в толщину. Как именно в данный момент будет расти снежинка зависит от
текущих условий вокруг снежинки: влажность, температура, давление, форма
снежинки. И даже самые минимальные изменения этих параметров могут
изменить ход роста снежинки.
8
Условия постоянно меняются. И получается, что снежинка то растет в ширину, то
у нее отрастают лучи. В холодную и сухую погоду снежинки вообще растут в
высоту, а не в ширину, и получаются шестиугольные столбики.
Направления роста изменений снежинки всегда обусловлены тем, что кристаллы
льда шестиугольные. Два кристаллика не могут соединиться углом, они всегда
присоединяются друг к другу гранью. Поэтому лучи всегда растут в шесть сторон.
9
Поскольку каждая снежинка живет своей жизнью и внешние условия у них у всех
хотя бы минимально, но отличаются, то все снежинки разные. Не бывает
абсолютно одинаковых снежинок — каждая из них проходит через разные
сочетания влажности, давления и температуры.
10
2.4 Формы снежинок
Даже невооруженным взглядом рассматривая снежинки, можно заметить, что ни
одна из них не повторяет другую. Говорят, что каждая снежинка уникальна.
Учёные соглашаются с этим только отчасти.
Они утверждают, что есть всего девять основных форм снежинки: пластинка,
звезда, столбик, игла, пушинка, ёж, запонка, оледенелая снежинка и круповидная.
Предполагается, что в одном кубическом метре снега находится 350 миллионов
снежинок, каждая из которых уникальна. Не бывает пятиугольных или
семиугольных снежинок, все они имеют строго шестиугольную форму.
11
2.5 От чего снежинки белые?
Белый цвет снежинкам придаёт заключённый в них воздух. Свет отражается на
границах между кристаллами и воздухом и рассеивается, становится белым. В каждой
снежинке содержится до
95% воздуха. Поэтому они очень лёгкие и имеют сравнительно медленную скорость
падения (0,9 км/ч).
2.6 Скрип (хруст) снега
При сдавливании снег издаёт звук, напоминающий скрип (хруст). Этот звук
возникает при ходьбе по снегу, надавливании на свежий снег полозьями саней,
лыжами, при лепке снежков, и т. п.
Скрип снега слышен при температуре ниже −2 ° (по другим данным, ниже −5 °).
Выше этой температуры скрип не слышен.
Считается, что есть две основных причины возникновения звуков:

ломанье кристалликов снега;

скольжение (смещение и трение) кристалликов снега друг о друга под
давлением.
Основной причиной скрипа (хруста) снега считается именно первая (ломанье
кристалликов). Характер издаваемых звуков зависит от температуры снега. В
начале XX века метеорологи даже предлагали оценивать температуру снега по
характеру скрипа. Усиление морозов делает кристаллики более твёрдыми, но
12
более хрупкими. Если же мороз ослабевает, и температура становится выше −6
°C, то высокочастотный максимум сглаживается, а затем и почти полностью
исчезает.
Подтаивание снега влияет и на характер трения снежинок друг о друга:
смоченные (смазанные водой) кристаллики издают звук, отличный от звука
трения сухих снежинок, а при температуре выше некоторой снег вообще
перестаёт скрипеть. Это связано с тем, что при определённой температуре
снежинки при сдавливании не столько ломаются, сколько начинают подтаивать,
энергия сдавливания расходуется не на слом кристалликов, а на таяние снежинок,
выделяющаяся вода смачивает снежинки и вместо сухого трения возникает
«скольжение снежинок по смоченной поверхности». На характер звука влияет
также и форма снежинок.
2.7 Интересные факты из жизни снежинок.
 То, что одна снежинка практически невесома, любой из нас
прекрасно знает: достаточно подставить ладошку под падающий снежок.
Обычная снежинка весит около миллиграмма (очень редко 2-3 миллиграмма, хотя
бывают и исключения - самые крупные снежинки выпали 30 апреля 1944 года в
Москве. Пойманные на ладонь, они закрывали её почти всю целиком и
напоминали страусиные перья).
 Миллиарды "невесомых" снежинок способны повлиять даже на
скорость вращения Земли. Только в августе, в период наименьшей заснеженности
Земли, когда снегом бывает покрыто 8,7% всей поверхности планеты, снежный
покров весит 7400 миллиардов тонн. А к концу зимы в северном полушарии масса
сезонного снега достигает 13.500 миллиардов тонн. Но снег оказывает влияние на
Землю не только своим весом. Снежный покров отражает в космос почти 90%
лучистой энергии Солнца. Свободная от снега суша отражает только 10,
максимум 20%.
 Кстати, сам снег бывает не только белым. В арктических и горных
регионах розовый или даже красный снег – обычное явление. Дело в том, что
живущие между его кристаллов водоросли окрашивают целые участки снега. Но
известны случаи, когда снег падал с неба уже окрашенный – в голубой, зеленый,
13
серый и черный цвета. Так, на Рождество 1969 года в Швеции выпал черный снег.
Скорее всего, это произошло из-за того, что снег при падении впитал из
атмосферы копоть и промышленные загрязнения. В 1955 году около Даны, штат
Калифорния, выпал фосфоресцирующий зеленый снег. Жители, рискнувшие
попробовать на язык его хлопья, вскоре скончались, а у людей, бравших снег в
руки, появились сыпь и сильный зуд. Возникло предположение, что подобные
ядовитые осадки явились результатом атомных испытаний в штате Невада.
Однако комиссия по расследованию этого происшествия данное предположение
отвергла. По сей день происхождение зеленых хлопьев остается тайной.
 Скрип снега – это всего лишь шум от раздавливаемых
кристалликов. Разумеется, человеческое ухо не может воспринять звук одной
"сломанной" снежинки. Но мириады раздавленных кристалликов создают вполне
явственный скрип. Скрипит снег лишь в мороз, а тональность скрипа меняется в
зависимости от температуры воздуха – чем крепче мороз, тем выше тон скрипа.
 26 400 000 $ американские ученые потратили на выяснение того
факта, что снежинки образуются непосредственно из пара, минуя стадию дождя.
 Японский ученый Накая Укитиро называл снег "письмом с небес,
написанным тайными иероглифами". Он первым создал классификацию
снежинок. Именем Накая назван единственный в мире музей снежинок,
расположенный на острове Хоккайдо.
14
3. Заключение
Получается, что наша гипотеза, о том, что в природе не существуют одинаковые по
форме снежинки подтвердилась. Работая над этим проектом, я узнала, что снежинка
образуется из кристаллов, кристаллы из молекул воды, сгруппировавшихся вокруг
какой- нибудь пылинки.
Каждая снежинка имеет шесть граней и формы их не повторяются. Изучая формы
снежинок можно сделать вывод, о неодинаковых температурах тех слоёв воздуха, через
которые они пролетели, падая на землю.
Самая крупная снежинка была засвидетельствована 28 января 1887 года во время
снегопада в США; она имела диаметр около 38 см. Обычно же снежинки имеют
около 5 мм в диаметре при массе 0,004 г.
снежинок, выделяющаяся вода смачивает снежинки и вместо сухого трения
возникает «скольжение снежинок по смоченной поверхности». На характер звука
влияет также и форма снежинок.
15
4. Использованная литература:
1. Бирюкова А.А., Синицына Е.И. Справочник школьника для начальных
классов.- М., 2008.
2. Кеплер Иоганн. О шестигранных снежинках