Cтраница 3
Снежинки развиваются из мелких ледяных кристалликов, имеющих форму шестигранников. Во время очень сильных морозов ( при температуре ниже - 30 С) ледяные кристаллики выпадают в виде алмазной пыли - в этом случае на поверхности земли образуется слой очень пушистого снега, состоящего из тоненьких ледяных иголочек. Обычно же в процессе своего движения внутри ледяного облака ледяные кристаллики растут за счет непосредственного перехода водяного пара в твердую фазу. Как именно происходит этот рост, зависит от внешних условий, в частности от температуры и влажности воздуха. Характер зависимости ученые в общих чертах выявили, однако объяснить его пока не смогли. [31]
Следует отметить, что только в тропиках, где толщина облаков превышает 10 км, путем слияния могут образоваться крупные капли, выпадающие при ливне. В областях умеренного климата таким путем возникает только слабый моросящий дождь; основная же масса атмосферных осадков - обложные дожди и снегопады - образуется за счет особого свойства льда, способного притягивать к себе влагу. В верхних слоях атмосферы даже летом царит мороз, поэтому здесь обычно плавают мелкие ледяные кристаллики. Когда водяные облака достигают слоев атмосферы с ледяными кристалликами, водяной пар начинает сгущаться ( конденсироваться) на поверхности кристалликов, благодаря чему на них возникают снежинки, которые затем выпадают из облаков. В зимнее время снежинки достигают поверхности земли, а летом они на некоторой высоте от земли в теплых слоях воздуха тают и попадают на поверхность земли уже в виде дождя. [32]
Таких механизмов существует более десятка. Среди них дробление больших капель на более мелкие, столкновение водяных капелек с ледяными кристалликами, трение падающих капель о воздух и др. Все это говорит о сложности действительной картины процессов, происходящих в тучах и облаках. [33]
Еще лучше наблюдать это явление, если нагретый кристалл турмалина посыпать порошком из смеси серы и сурика, которые при трении электризуются. Желтая сера и красный сурик разделяются, притягиваясь к двум концам кристалла и показывая тем самым, что электрические заряды на концах противоположны по знаку. Изящным способом демонстрации пиро-эффекта является также охлаждение кристалла в дьюаровском сосуде с жидким азотом; на концах кристалла, вынутого из дыоара, нарастает борода из ледяных кристалликов: водяные пары из воздуха конденсируются на заряженных концах кристалла. [34]
В основном водяной пар содержится в нижней части атмосферы - тропосфере, в ней и сосредоточено подавляющее большинство О. Однако и в стратосфере изредка наблюдаются пористые О. Известны также перламутровые ( на высоте яз 25 км) и серебристые ( на высоте 80 км) О:, к-рые по нек-рым предположениям состоят из ледяных кристалликов. [35]
Следует отметить, что только в тропиках, где толщина облаков превышает 10 км, путем слияния могут образоваться крупные капли, выпадающие при ливне. В областях умеренного климата таким путем возникает только слабый моросящий дождь; основная же масса атмосферных осадков - обложные дожди и снегопады - образуется за счет особого свойства льда, способного притягивать к себе влагу. В верхних слоях атмосферы даже летом царит мороз, поэтому здесь обычно плавают мелкие ледяные кристаллики. Когда водяные облака достигают слоев атмосферы с ледяными кристалликами, водяной пар начинает сгущаться ( конденсироваться) на поверхности кристалликов, благодаря чему на них возникают снежинки, которые затем выпадают из облаков. В зимнее время снежинки достигают поверхности земли, а летом они на некоторой высоте от земли в теплых слоях воздуха тают и попадают на поверхность земли уже в виде дождя. [36]
Ледяные кристаллики, как известно, имеются во многих облаках. Дело в том, что кристаллики в облаках имеют обычно неправильную форму. Подчеркнем, что своей замечательной симметрией гало обязано правильной форме ледяных кристалликов. При этом существенную роль может играть упорядоченная ориентация в пространстве осей кристалликов. Нетрудно показать, как именно возникают те или иные элементы гало в результате преломления и отражения света на ледяных шестигранных призмах. Мы займемся этим позднее, а пока обратим внимание читателя на то, что гало по своей природе родственно радуге. [37]
Нередко мороз производит огромные опустошения среди растений. Для растений, богатых водой, замораживание особенно опасно. В настоящее время можно считать вполне установленным, что сахар, который в особенно больших количествах образуется в растениях из крахмала к зиме, является защитой от холода, вернее от чрезмерного образования льда. Связывая значительную часть воды, понижая точку замерзания, он препятствует опасному для жизни растений накоплению ледяных кристалликов в порах клеточных стенок. Большую роль в борьбе с холодом играет также способность живых коллоидов связывать воду. Чем больше воды физически или химически связывается коллоидом, тем меньше остается свободной воды и меньше образуется ледяных кристалликов. [38]
Снег образуется в облаках при намерзании капелек преохлажденной воды на ледяные кристаллики. В тропосфере, где находятся облака, температура ниже 0 С, но, попадая туда, водяные пары замерзают не сразу. Кристаллики льда появляются там в заметных количествах лишь при - 12 - 16 С, интенсивное кристаллообразование идет при - 22 С, однако еще и при - 41 С в облаках обнаруживали отдельные капли воды. Режим восходящих потоков воздуха, питающих облака влагой, создает большое разнообразие условий для образования и роста ледяных кристалликов. При прохождении сквозь облако кристаллики вырастают до таких размеров, что сила их собственного веса преодолевает подъемную силу восходящего потока воздуха, и они падают на землю в виде снега. [39]
Выполненные исследования позволяют сегодня следующим образом объяснить возникновение серебристых облаков. В летнее время года на средних широтах наблюдаются довольно мощные восходящие потоки воздуха; они доставляют водяной пар в верхнюю область мезосферы, где тот превращается в ледяные кристаллики серебристых облаков. Конечно, на столь больших высотах интенсивность упомянутых восходящих потоков становится незначительной. Однако, благодаря исключительно низкой температуре на высоте около 80 км происходит практически полное вымерзание паров. Это способствует новому притоку пара снизу и постепенному накоплению ледяных кристалликов. На других широтах и в другие сезоны столь высокие восходящие потоки отсутствуют, а на высотах, где температура атмосферы не является минимальной, вымерзание пара оказывается недостаточно полным. [40]
В нем мы читаем: По обе стороны солнца стоят ложные солнца, так что в небе их сразу три. В этой книге Пири рассказывает о своей экспедиции к Северному полюсу, состоявшейся в 1908 г. Мы наблюдали гало - пишет Пири - два отчетливых кольца и восемь ложных лун в южной части неба. Это явление, объясняемое наличием в воздухе ледяных кристалликов, нередко можно наблюдать в Арктике. [41]
Нередко мороз производит огромные опустошения среди растений. Для растений, богатых водой, замораживание особенно опасно. В настоящее время можно считать вполне установленным, что сахар, который в особенно больших количествах образуется в растениях из крахмала к зиме, является защитой от холода, вернее от чрезмерного образования льда. Связывая значительную часть воды, понижая точку замерзания, он препятствует опасному для жизни растений накоплению ледяных кристалликов в порах клеточных стенок. Большую роль в борьбе с холодом играет также способность живых коллоидов связывать воду. Чем больше воды физически или химически связывается коллоидом, тем меньше остается свободной воды и меньше образуется ледяных кристалликов. [42]
В природе венцы наблюдаются вокруг Солнца, Луны и даже планет. Хорошо видимые венцы получаются лишь в том случае, когда в облаке преобладают капельки одинакового диаметра или кристаллики одинаковой толщины. Если капельки или кристаллики льда имеют неодинаковые размеры, то кольца разных цветов налагаются друг на друга и вокруг светила мы видим беловатый круг. Этим обусловливается то обстоятельство, что венцы около Луны особенно часто появляются вечерами ясных дней. В такие вечера происходит слабая конденсация находящегося в воздухе водяного пара в виде маленьких капелек или кристалликов одинакового размера. Иногда венцы наблюдаются при прохождении света от удаленного фонаря через слой тумана или оконное стекло, покрытое тонким слоем ледяных кристалликов или капелек сконденсировавшейся влаги. [43]
Нетрудно понять, почему из слоисто-дождевых облаков выпадает обычно мелкокапельный дождь, тогда как кучево-дожде-вые облака могут давать ливни из относительно крупных капель. Напомним, что кучево-дождевое облако сильно развито в вертикальном направлении ( до 10 км), в нем возникают мощные восходящие потоки воздуха, характеризующиеся скоростями порядка 10 м / с. В этих условиях мелкие капельки просто не могут достичь земли - они либо испаряются по дороге, либо отбрасываются вверх восходящими потоками. В данном случае необходимо, чтобы возникали достаточно крупные капли. Благодаря большой толщине облака такие капли действительно возникают. Ледяные кристаллики из верхней части облака, падая вниз, превращаются сначала в снежные хлопья, а затем в сравнительно крупные капли. [44]
Так же как и другие случаи приспособления к среде, замерзание может быть предотвращено с помощью поведенческих, анатомических, физиологических и биохимических средств. Многие организмы, эндотермные и эктотермные, мигрируют из rex мест, где им угрожает замерзание. Это могут быть широтные миграции протяженностью в тысячи километров или же поиски более теплого микроклимата в пределах обычной для данного организма географической зоны. Например, животные, впадающие в зимнюю спячку, могут зарываться в землю и избегать таким образом крайних температур, возможных на поверхности почвы. Водные животные также иногда мигрируют из областей, где существует опасность замерзнуть. Некоторые морские рыбы, например голец Salvelinus alpinus, на зиму уходят из океана, где температура может упасть ниже точки замерзания для жидкостей тела большинства костистых рыб, и мигрируют в пресноводные реки и озера, в которых температура воды не снизится более чем до 0 С. Определенные виды рыб, обитающих в мелководных участках моря в высоких широтах, зимуют в придонных слоях, чтобы избежать контакта с ледяными кристалликами, которые могли бы инициировать образование льда в жидкостях тела. Таким образом, эти рыбы проводят зиму в переохлажденном состоянии. [45]