Conocimientos sobre la nieve
La formación de copos de nieve
¿Cómo el vapor de agua en el aire forma nieve en el cielo? ¿Es suficiente la temperatura bajo cero? No, para que el vapor de agua cristalice se deben cumplir dos condiciones para que se forme nieve:
Una condición es que el vapor de agua esté saturado. La cantidad máxima de vapor de agua que el aire puede contener a una determinada temperatura se llama vapor de agua saturado. La temperatura a la que el aire alcanza la saturación se llama punto de rocío. Cuando el aire saturado se enfría a una temperatura por debajo del punto de rocío, el exceso de vapor de agua en el aire se convierte en gotas de agua o cristales de hielo. Dado que el contenido de vapor de agua saturado de la superficie del hielo es menor que el de la superficie del agua, la saturación de vapor de agua requerida para el crecimiento de los cristales de hielo es menor que la de las gotas de agua. Es decir, las gotas de agua sólo pueden crecer cuando la humedad relativa (la humedad relativa se refiere a la relación entre la presión de vapor real en el aire y la presión de vapor saturado del aire a la misma temperatura) no es inferior al 100%; En el caso de los cristales de hielo, a menudo crecen cuando la humedad relativa es inferior al 100% del tiempo. Por ejemplo, cuando la temperatura es de -20°C y la humedad relativa es sólo del 80%, pueden crecer cristales de hielo. Cuanto más fría es la temperatura, menos humedad se necesita para que crezcan los cristales de hielo. Por lo tanto, en ambientes de gran altitud y baja temperatura, es más probable que se generen cristales de hielo que gotas de agua.
Otra condición es que debe haber núcleos de condensación en el aire. Alguien hizo experimentos y descubrió que si no hay núcleos de condensación, el vapor de agua en el aire se condensará en gotas de agua solo cuando la humedad relativa supere el 500%. Pero un fenómeno de sobresaturación tan grande no existe en la atmósfera natural. Entonces, sin núcleos de condensación, sería difícil para nosotros ver lluvia o nieve en la Tierra. Los núcleos de condensación son pequeñas partículas sólidas suspendidas en el aire. Los núcleos de condensación ideales son aquellas partículas que absorben más agua. Los ejemplos incluyen partículas de sal marina, ácido sulfúrico, nitrógeno y otros químicos. Por eso a veces vemos nubes en el cielo, pero no nevadas. En este caso se suele utilizar nieve artificial.
Copos de nieve sin condensación en el cielo
La nieve cae del cielo. ¿Cómo puede haber copos de nieve no condensados en el cielo?
En el invierno de 1773, un periódico de San Petersburgo, Rusia, informó una noticia interesante. Según informes de prensa, en un baile, debido a la gran cantidad de gente y al encendido de cientos de velas, el salón estaba tan caluroso y sofocante que las damas y caballeros con mala salud casi se desmayan frente al Dios de la Alegría. En ese momento, un joven saltó al alféizar de la ventana y rompió el vidrio de un solo puñetazo. Como resultado, ocurrió un milagro inesperado en el salón de baile. Hermosos copos de nieve bailaban en el pasillo con el aire frío afuera de la ventana, cayendo sobre el cabello y las manos de las personas que estaban mareadas por el calor. Alguien salió corriendo del salón de baile con curiosidad para ver si afuera estaba nevando. Sorprendentemente, el cielo está lleno de estrellas y la luna creciente es plateada como el agua.
Entonces, ¿de dónde vienen los copos de nieve del pasillo? Esta es realmente una pregunta desconcertante. ¿Alguien está haciendo algún truco de magia? Pero no importa lo inteligente que sea el mago, no puede jugar con copos de nieve en el pasillo.
Más tarde, los científicos resolvieron el misterio. Resultó que las respiraciones de muchas personas en el salón de baile estaban llenas de vapor de agua y el encendido de velas había dispersado muchos núcleos de condensación. Cuando el aire frío del exterior entra por la ventana, obliga al vapor de agua saturado de la sala a condensarse y cristalizarse inmediatamente, convirtiéndose en copos de nieve. Mientras haya condiciones de nieve, nevará en la casa.
Las formas básicas de los copos de nieve
El paisaje es hermoso cuando nieva, pero lo que los científicos y artistas aprecian son los exquisitos patrones de los copos de nieve. Hace más de cien años, los glaciólogos comenzaron a describir en detalle la forma de los copos de nieve.
Ding Duoer, el creador de la glaciología occidental, describió los copos de nieve que vio en el pico Loza en su obra clásica de glaciología: "Estos copos de nieve... están todos compuestos de pequeños copos de hielo, cada uno de ellos. Cada flor de hielo tiene seis pétalos, algunos sueltan hermosas lengüetas laterales como Suhua, algunos son redondos, algunos tienen forma de flecha o de zigzag, algunos están completos y otros tienen forma de cuadrícula, pero no están más allá. En China, ya en el año 100 a. C., durante la era del emperador Wen de la dinastía Han Occidental, había un poeta llamado Han Ying. Escribió una "Biografía de Han Shi", que señalaba claramente que "dónde están la vegetación y los cinco". las flores florecen, solo hay seis copos de nieve. ”
La forma básica de los copos de nieve es hexagonal, pero casi no hay dos copos de nieve idénticos en la naturaleza, al igual que no hay dos personas idénticas en la Tierra. Muchos estudiosos han observado miles de ellos con microscopios. miles de copos de nieve. Estos estudios demuestran en última instancia que es imposible formar copos de nieve en la naturaleza que sean completamente simétricos en forma y tamaño.
Entre los copos de nieve que se han observado, también los hay regularmente simétricos. deformidades. ¿Por qué se deforman los copos de nieve? Porque el contenido de vapor de agua en la atmósfera alrededor del copo de nieve no puede ser el mismo en todas las direcciones, mientras haya una ligera diferencia, el lado con más vapor de agua siempre crecerá más rápido.
Hay muchos coleccionistas de patrones de copos de nieve. Coleccionan varias fotografías de copos de nieve como coleccionistas de sellos. Un fotógrafo estadounidense llamado Bentley tomó casi 6.000 fotografías de copos de nieve a lo largo de su vida. Sus fascinantes obras se utilizan a menudo como modelos para patrones estructurales. Los artistas industriales. El japonés Yujiro Nakatani y sus colegas trabajaron durante 20 años en una cámara fría de un laboratorio de la Universidad de Hokkaido, en los campos nevados del norte de Japón. Dentro de la tienda, se fotografiaron y estudiaron miles de copos de nieve.
Sin embargo, a pesar de la variedad de formas de los copos de nieve, siguen siendo las mismas, lo que permite a los científicos clasificarlos en las siete formas mencionadas anteriormente. Entre estas siete formas, los copos de nieve hexagonales y los copos de nieve con prismas hexagonales son las formas más básicas de copos de nieve, y las otras cinco son solo el desarrollo, transformación o combinación de estas dos formas básicas.
El impacto de la nieve en la salud humana
En invierno se producen fuertes nevadas, que no tienen límites. Cuando la gente aprecia Yushu y Qionghua, a menudo ignoran el papel de la nieve. La nieve tiene muchos beneficios para la salud humana. El "Compendio de Materia Médica" constata desde hace tiempo que el agua de nieve puede desintoxicar y curar la peste. Existe un remedio popular para tratar quemaduras por incendio y congelación con agua de nieve.
Bañarse frecuentemente con agua de nieve no solo puede mejorar la resistencia entre la piel y el cuerpo y reducir enfermedades, sino que también promueve la circulación sanguínea y mejora la condición física. Beber agua limpia de nieve durante mucho tiempo puede ayudarle a vivir más tiempo. Este es uno de los "secretos" de quienes han vivido durante mucho tiempo en montañas y bosques profundos.
¿Por qué la nieve tiene funciones tan extrañas? Porque el agua de nieve contiene 1/4 menos de agua pesada que el agua corriente. El agua pesada puede inhibir seriamente los procesos biológicos de la vida. Después de las pruebas, los peces morirán rápidamente en agua que contenga entre un 30 y un 50 % de agua pesada. La condición más básica para la formación de lluvia y nieve es la existencia de "núcleos de condensación" en la atmósfera. Las impurezas sólidas como el polvo, las partículas de carbón y los minerales en la atmósfera son los núcleos de condensación ideales. Si el vapor de agua, la temperatura y otros factores meteorológicos del aire alcanzan determinadas condiciones, el vapor de agua se condensará en copos de nieve alrededor de estos núcleos de condensación. Por tanto, los copos de nieve pueden limpiar el aire de una gran cantidad de contaminantes. Así, cada vez que cae una fuerte nevada, el aire es especialmente fresco.
Según las mediciones, la densidad de la nieve nueva es generalmente de 0,05 a 0,10 g por centímetro cúbico. Por lo tanto, la reflectividad de la nieve en el suelo a las ondas sonoras es extremadamente baja y puede absorber una gran cantidad de ondas sonoras, lo que ayuda a reducir el ruido.
La función aislante térmica de la nieve
La nieve es como una maravillosa alfombra que cubre la tierra para que la temperatura del suelo no baje demasiado debido al frío del invierno. El efecto aislante térmico de la nieve es inseparable de sus propias características.
Como todos sabemos, llevar una chaqueta acolchada de algodón en invierno abriga mucho. ¿Por qué usar una chaqueta acolchada de algodón te mantiene abrigado? Esto se debe a que la porosidad del algodón es muy alta. Los poros del algodón están llenos de una gran cantidad de aire y tienen una conductividad térmica deficiente. Esta capa de aire impide que el calor del cuerpo humano se difunda hacia el exterior. La nieve que cubre el pecho de la Tierra es muy parecida al algodón, con una alta porosidad entre las escamas. Es esta capa de aire la que penetra en los poros de la nieve para evitar que la temperatura del suelo baje demasiado. Por supuesto, la función de aislamiento térmico de la nieve cambia con la densidad en cualquier momento. Esto es muy similar a usar una chaqueta acolchada de algodón nueva que es muy cálida, pero una chaqueta acolchada de algodón vieja que no es muy cálida. La densidad de la nieve nueva es baja, contiene mucho aire y el efecto de aislamiento térmico es especialmente fuerte. Chen Xue es como una vieja chaqueta acolchada de algodón, con alta densidad y efecto de aislamiento térmico débil porque hay menos aire almacenado en su interior.
¿Por qué cuanto más aire almacena un objeto, mayor es su efecto de aislamiento térmico?
Esto se debe a que el aire es un mal conductor. Sabemos que cualquier objeto por sí mismo puede transferir calor. Esta propiedad de transferir calor se llama conductividad térmica del objeto. Entre varias sustancias comunes en la naturaleza, el aire tiene la peor conductividad térmica. Por tanto, cuanto más aire contiene un objeto, menos conductor es. Debido a que la cantidad de aire contenida en la nieve varía mucho, la conductividad térmica de la nieve también varía mucho. Generalmente, la nieve recién caída tiene poros dilatados y tiene el mejor efecto de aislamiento térmico. En las últimas etapas del deshielo en primavera, la nieve se empapa de agua y su conductividad térmica es más cercana a la del agua, por lo que el efecto de aislamiento térmico de la nieve tiende a desaparecer.