Почему снег белый? Исследовательский проект на тему: "Почему снег белый" Снег белый или черный
При мысли о зиме всегда в воображении предстает белоснежный покров, окутавший все вокруг, при этом редко кто задумывается над тем, почему он белого цвета.
Капельки воды, находящиеся в атмосфере, при минусовой температуре замерзают и превращаются в лед, выпадая на землю в виде снега. Лед - это вода в твердом состоянии, сам по себе он прозрачен. Тогда почему снег белый?
Снежинки также не имеют цвета, однако если рассмотреть их через увеличительное стекло, можно заметить, что они похожи на кристаллы, напоминающие своей формой правильный шестиугольник с гранями. Во время снегопада именно грани снежинок, отражающие световые лучи, придают снегу привычный нам белый цвет.
На земле снежный покров представляет собой скопление снежинок, расположенных очень плотно друг к другу в хаотичном порядке. Все вместе они отражают свет с большей силой, поэтому даже ночью, когда поверхность не освещается солнцем, мы видим снег белым. Источником световых лучей в ночное время являются луна, звезды, фонари.
Однако причина «белизны» снежного покрова заключается не только в способности граней кристалликов льда отражать попадающий на них свет, а и от чистоты их поверхности. Суть в том, что ни одна снежинка не может быть идеально прозрачной. В атмосфере капли воды смешиваются с разными частичками (пылью, промышленными выбросами и другими загрязнителями), которые способны поглощать не отраженные лучи света.
Почему снег блестит?
В этом случае действует всем известный закон: угол падения равен углу отражения. Миллиарды микрокристаллов, имеющих форму правильного шестиугольника, поглощают солнечные лучи, преломляют их, а затем отражают в разных направлениях и под разными углами, подобно «солнечным зайчикам». Поэтому мы видим, как снежинки искрятся и переливаются на солнце.
Почему снежинки под ногами хрустят и скрипят?
Прогуливаясь по снегу, нередко можно услышать хруст или скрип под ногами. Такой звук получается потому, что кристаллы снежинок под механическим давлением трутся между собой и ломаются. Однако такое явление можно наблюдать не всегда, а только при определенной температуре воздуха.
Дело в том, что снег скрипит только при температуре от 2 до 20 градусов ниже нуля, причем в разных температурных интервалах скрип и хруст сопровождаются особенным звуком. Это объясняется тем, что в сильный мороз кристаллы снежинок становятся более плотными и крепкими, а при температуре 0 °С и выше снежный покров теряет свою прочность и начинает таять.
На самом деле, даже излом одной маленькой снежинки сопровождается звуком. Но этот звук настолько слабый, что органы слуха человека его просто не воспринимают. В то время, как ломаются триллионы снежинок, звук становится гораздо сильнее и человек отчетливо слышит характерное потрескивание снега.
Зима – это не только период похолодания, но и время выпадения обильных осадков в виде снега. Белые снежинки, падающие с неба, на земле образуют обильный снежный покров. Каждый человек любит наблюдать это явление, но не каждый задается вопросом: «почему снег белый?». И для того, чтобы ответить на него, для начала определим; что собою представляет снег, и как он образуется, перед тем как попасть на поверхность земли.
Формирование снега начинается, когда мельчайшие капли воды в облаках соединяются с пылевыми частицами и замерзают. Образовавшиеся при этом кристаллики льда имеют шестиконечную форму, которая определена структурой молекулы воды (угол между лучами кристалла составляет шестьдесят градусов). Микроскопические льдинки притягиваются друг к другу и образуют хорошо нам известную снежинку. Размер каждой из них будет зависеть от температуры воздуха: чем теплее погода, тем крупнее будут хлопья снега (кстати, хочется отметить, что самая крупная снежинка была зарегистрирована в Монтане, США; она имела диаметр около 38 сантиметров). Вот теперь мы и узнали некоторые особенности образования этих белых атмосферных осадков.
А теперь рассмотрим вопрос о цвете снега. Его белизна – это неоспоримый факт. Для объяснения этого факта обратимся к такой точной науке, как физика. Из раздела оптики известно, что абсолютно белое тело – это материал, у которого коэффициент отражения лучей света равен единице. Так как снег имеет белую окраску, то согласно предыдущему утверждению, рассматриваемый нами объект исследования должен отражать электромагнитные волны света (интересно, что свет имеет как свойства электромагнитной волны, так и свойства элементарной частицы, названной в двадцатом веке «фотоном»). Но мы выяснили, что отдельная снежинка состоит из множества мельчайших кристаллов льда. Лед, в свою очередь, является прозрачным, так как превосходно пропускает через себя лучи света. Получается, что и снежинка должна быть прозрачной, но это на самом деле не так. Объяснение этому является тот факт, что снежинка представляет собой огромный набор прозрачных кристаллов льда, которые вместе дают такую способность, как отражение света всевозможных частот. Он отражается на границах раздела поверхностей между кристалликами льда и воздуха. Электромагнитные волны (свет), отразившись от снежинки, вызывает в наших глазах белое светоощущение. Вот так и объясняется тот факт, что снег имеет белую окраску.
Как выяснилось, объяснить белый цвет снега оказалось не так уж и сложно, достаточно было лишь знать некоторые законы из физики и химии, которые легко помогли нам понять строение снежинки, и суть света. Это в совокупности и дало нам ясное представление о сущности цветовой гаммы снега.
Думаю, у каждого был такой случай в жизни, когда, выйдя из мало освещенного помещения на улицу, приходилось щуриться, глядя на обильный покров белого снега. Так вот не забывайте, что он имеет способность отражать свет и его рассеивать, тем самым ослепляя нас.
МБОУ средняя школа № 1 г. Сычёвки Смоленской области
Исследовательский проект на тему
«Почему снег белый»
ПРОЕКТАНТ:
ученица 2-В класса
Николаева Виолетта
Руководитель проекта:
учитель начальных классов
Байкова Яна Викторовна
2015/2016 уч.год
Содержание работы
Актуальность…………………………………………………3
Введение……………………………………………………...4
Основная часть
Теоретическая часть…………………………………………….4
Практическая часть……………………………………………..6
Заключение…………………………………………………...7
Источники информации……………………………………..8
Актуальность
Белый снег пушистый
В воздухе кружится
И на землю тихо
Падает, ложится.
А под утро снегом
Поле забелело,
Точно пеленою
Все его одело.
Однажды холодным воскресным зимним утром я проснулась от того, что в комнате было много света. Я выглянула в окно и увидела, что
все вокруг
: земля, деревья, крыши домов,
дорога, стоящие машины.. –
всё
стало белым. Это выпал первый снег.
И от него было
столько света
, что казалось вокруг стоит
прозрачная звенящая тишина
. Он был белым, пушистым и чистым.
Я задумалась: «А почему снег белый?»
Введение
Цель проекта:
изучение и проведение опытов для ответа на вопрос
«Почему снег белый?»
Задачи проекта:
1. Изучить литературу, информацию в интернете, которая рассказывает о снеге.
2. Доказать экспериментальным путем «Почему снег белый?»
Объект исследования: снег.
Гипотеза: предположим, что белый цвет снега связан с отражением света.
Методы исследования: 1. Изучение литературы по теме.
2. Наблюдение за объектом исследования.
3. Проведение опытов.
4. Анализ результатов и выводы по проведенному исследованию.
Основная часть
Теоретическая часть
Раньше считали, что снег - это замерзшие капельки воды.
Тайна рождения снежинок была разгадана совсем недавно. Снег никогда не родится из капелек воды. Капельки воды могут стать градинками, комочками непрозрачного льда, который идёт иногда летом вместе с дождём.
На самом деле, это водяные пары поднимаются высоко над землёй туда, где царит сильный холод. Там сразу же из водяных паров образуются крохотные шестиугольные льдинки-кристаллики, которые всё время растут, развиваются и, наконец, становятся удивительной красоты звёздочкой-снежинкой.
Любая снежинка имеет форму шестиконечной звездочки, но найти 2 совершенно одинаковые снежинки невозможно, так как они индивидуальны по форме.
Итак, я выяснила, что снежинка – это превратившиеся в ледяные кристаллики водяные пары.
А какого цвета лед? Вы будете правы, если скажите, что никакого. Он пропускает через себя весь солнечный луч и остается бесцветным. Каждая снежинка в отдельности тоже свободно пропускала бы через себя луч солнца и тоже была бы бесцветной, как лед. Но снежинки медленно опускаются, собираются в хлопья и в беспорядке падают друг на друга. Все вместе они становятся непрозрачными, не пропускают через себя лучи, а наоборот, отражают их в глаза. И поэтому снег видится нам белым.
Вне зависимости от формы снежинок, они все белого цвета. И снег белый-белый, а если светит солнце, то он становится ослепительно белым. Почему? Снежинка состоит из кристалликов льда и воздуха, свет, попадая на лучики снежинки, отражается от них, рассеивается и воспринимается нами как белый. А когда на кристаллики попадает солнечный луч, то он отражается от него и слепит наши глаза, и снег кажется нам ослепительно белым.
Я решила провести опыты, чтобы доказать, что снег действительно белый.
Практическая часть
Опыт №1.
Я
взяла прозрачный полиэтиленовый пакет. Нарезала его на мелкие кусочки. Представила, что каждый кусочек – это «снежинка».
Сложила все кусочки в прозрачный стакан. Они расположились по-разному. Результат: так называемый «снег» в стакане - белого цвета.
Опыт №2.
Н
алила воду в стакан и поставила в морозильную камеру. Вода превратилась в прозрачный лёд.
М
ама разбила лёд на мелкие кусочки. Он стал белым.
В результате опытов я увидела, что кусочки полиэтиленового пакета и кусочки льда по отдельности прозрачные. Свет проходит через них и не отражается. Когда кусочки пакета и льда лежат хаотично, то есть по-разному, в беспорядке, то они отражают свет в разных направлениях и кажутся нам белыми.
Заключение
Теперь я могу с уверенностью ответить на свой вопрос - снег белый, потому что каждая снежинка отражает свет в разные стороны. Научным языком – «свет рассеивается». От этого снег воспринимается нами как белый.
Источники информации
1.Детская энциклопедия. «Я познаю мир». – М.: ООО «Издательство АСТ», 2001.-557 с.: В. А. Маркин. 2. Фотографии из домашнего архива, сделанные во время опытов - 2014 год
Откуда берётся снег?
Зимой снег падает с неба в виде кристаллов льда.
Водный пар перемещается от земли до уровня атмосферы, образуя облака. Облака образуются в течение всего года, независимо от температуры.
Снег — это тот водяной пар, который в атмосфере замерзает в кристаллы льда. Иногда бывает, что одну снежинку формирует целых 200 крошечных кристаллов льда, сложенные вместе, они образуют снег.
Почему идёт снег зимой?
Когда в воздухе имеется минимальное количество влаги, а температура воздуха становится ниже температуры замерзания (0 градусов Цельсия или 32 градуса по Фаренгейту) и температура земли устойчиво находится ниже нуля, конечно же, на землю падает снег: не тяжёлые водяные капли дождя, а лёгкий белый снег снег достигнет земли.
Почему снег белый?
Снег фактически бесцветен. Видимый солнечный свет белый. Большинство натуральных материалов поглощают некоторый спектр солнечного света, это и придаёт им цвет. Из-за поглощающей способности. каждая вещь имеет свой цвет. Однако снег отражает большую часть солнечного света. Сложная структура снежных кристаллов приводит к бесчисленным крошечным поверхностям, которые эффективно отражают видимый свет. Мало солнечного света поглощается снегом (и поглощается равномерно по длинам волн видимого света), тем самым придавая снегу его белый цвет.
Какой формы кристаллы-снежинки?
Снег приходит в разных кристаллических формах. Часто снежинки изображаются как звёздные дентиты. Однако, снег имеет различные формы: это могут быть простые призмы, простые треугольники, полые колонны или похожие на папоротник веточки-кристаллы. Форма снежного кристалла часто слишком мала, чтобы увидеть невооруженным глазом. Исследователи используют фотомикроскоп для снежинок, чтобы задокументировать разные формы и типы снежинок.
Первым человеком, который успешно сфотографировал снежинки, был фермер Уилсон Бентли из штата Вермонт (США). Его так и прозвали Снежинка Бентли. После нескольких лет экспериментов с подключением микроскопов к сильфонной камере, в 1885 году Уилсону Бентли удалось захватить первую фотографию снежинки. Всего он сфотографировал более 5000 драгоценных снежинок.
Снег. Это сезонное , когда холода сковывают землю и замерзшие кристаллики воды выпадают в виде отдельных снежинок. И все окутывает белый ковер.
Поневоле возникает вопрос, а почему именно белый. Ведь как известно, вода отличается своей прозрачностью и лед в принципе тоже должен быть таким. Объяснение этому достаточно простое.
Белый снег
Говорят, что каждая индивидуальна. Нет двух похожих красавиц зимы. И это действительно так. Состоят они из замерзшей воды, но замерзшей не просто так. В составе снежинок огромное количество мельчайших ледяных кристалликов. И они совсем не гладкие, как можно себе представить, а обладают многочисленными гранями. А затем в дело вступает уже обычный солнечный свет. Он не может пройти снежинку насквозь, а постоянно отражается от граней, что и делает снег белым. Возникает некий оптический эффект, благодаря которому нам и известно выражение «белая зима».
Если приглядеться, можно различить десятки оттенков "белого" снега.
Сами мельчайшие кристаллы воды – это просто замерзший водяной пар, который содержится в облаках. Если забраться высоко в горы, можно оказаться в сыром тумане. Это то самое облако, из которого при охлаждении получаются . Мелкие кристаллы подчиняются воздушным потокам, двигаясь вверх и вниз. По ходу такого движения они сталкиваются с другими кристалликами, соединяются вместе и образуют те самые снежинки, которые уже достигают конечного пункта назначения – земли.
Форма кристаллов может быть различна, но чаще всего – это либо шестиконечная звезда, либо пластинка в виде шестиугольника. Удивительно, но каждая такая грань в точности повторяет соседние. Так и образуется хорошо известный белый снег.
Разноцветный снег
Вопреки сложившемуся мнению, снег бывает далеко не только белым. Известны случаи выпадения цветных осадков. Это очень известные случаи, один из которых был описан самим Чарльзом Дарвином. В ходе одного из своих научных путешествий, он обратил внимание, что на копытах вьючных животных появились красные пятна, но это была не кровь. В ходе исследования оказалось, что это просто пыльца местного растения, которая осела на только что выпавший снег.
Снег может быть всех цветов радуги, обычно в результате случайности или влияния человека.
На изменение цвета снега могут влиять и другие факторы. К примеру, расположение в заснеженной области крупного химического комбината или предприятия. Так выбросы серы могут дать желтый цвет снега, а марганца – красны. Жителям промышленных районов этот эффект известен и разноцветию снега они уже давно не удивляются.