Российская научно-социальная программа для молодёжи и школьников "Шаг в будущее. Юниор"

V районная экологическая конференция имени Галины Ивановны Кушниковой

"Экология: первые шаги"

Тайны снега и льда

 

Башаев Ахмед Русланбекович,
2 класс, МБОУ "Солнечная СОШ №1",

Ханты - Мансийский автономный округ - Югра,
Сургутский район , с.п.Солнечный

Научный руководитель:
Яблокова Ольга Михайловна,
учитель начальных классов
высшей категории

АННОТАЦИЯ

Данная исследовательская работа посвящена изучению снега и льда. Почему? Ответ очень прост. Я живу в ХМАО Югре, с.п. Солнечный. Первый снег у нас выпадает иной раз и в сентябре, а лежит - порой до конца мая. Почти 9 месяцев в году наблюдаю как идёт снег, как он превращается в лёд. А недавно я задумался ( к этому меня подтолкнули уроки «Окружающего мира»), много ли я знаю о зиме? О снеге, о льде? Почему снег белый, а лёд прозрачный? Почему снежинка тает на моей ладони? Почему не всегда удается слепить снеговика? Почему мама не разрешает мне есть снег и грызть сосульки и говорит, что на снегу нельзя долго сидеть? Почему снег скрипит? И вообще, откуда он берется? Выполняя эту работу, я и получил ответы на все эти вопросы.

 

Вне зависимости от формы снежинок, они все белого цвета. И снег белый-белый, а лёд прозрачный! Почему? Откуда берётся снег?

 

Цель работы: описать природные явления - снег и лёд, исследовать их происхождение и свойства;
Объект исследования: снег и лёд;
Гипотеза: свойства снега и льда обусловлены их родством с водой, снег и лёд связаны с другим природным явлением - круговоротом воды в природе;
Задачи исследования:
1. Изучить, как появляются снег и лёд;
2. Узнать, почему снежинки имеют такую форму и сколько они весят;

 

3.Узнать, почему снег скрипит;
4.Ддоказать, что снег и лёд – это вода в твёрдом состоянии;
5. Изучить свойства снега и льда, опытным путем;

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение ………………………………………………………………..3

 

ГЛАВА 1. ОТКУДА БЕРЕТСЯ СНЕГ?...............................................................4

 

1.2. Научные теоретические подходы к проблеме…………………………..4

 

ГЛАВА 2. Снег и лёд ………………………………………………………...9

 

2.1. Что такое снег? ……………………………………………………………....9 2.1.1. Что такое лёд?...............................................................................................10

 

2.1.2.Почему нельзя есть снег и грызть сосульки……………………………...11

 

2.1.3. В чем сходство и различие снега и льда……………………………… ...11

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………… ...12

 

Список литературы…………………………………………………………... .13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Данная исследовательская работа посвящена изучению снега и льда. Почему? Ответ очень прост. Я живу в ХМАО Югре, с.п. Солнечный. Первый снег у нас выпадает иной раз и в сентябре, а лежит - порой до конца мая. Почти 9 месяцев в году наблюдаю как идёт снег, как он превращается в лёд. А недавно я задумался ( к этому меня подтолкнули уроки «Окружающего мира»), много ли я знаю о зиме? О снеге, о льде? Почему снег белый, а лёд прозрачный? Почему снежинка тает на моей ладони? Почему не всегда удается слепить снеговика? Почему мама не разрешает мне есть снег и грызть сосульки и говорит, что на снегу нельзя долго сидеть? Почему снег скрипит? И вообще, откуда он берется? Выполняя эту работу, я и получил ответы на все эти вопросы.

 

Вне зависимости от формы снежинок, они все белого цвета. И снег белый-белый, а лёд прозрачный! Почему? Откуда берётся снег?

 

Цель работы: описать природные явления - снег и лёд, исследовать их происхождение и свойства;
Объект исследования: снег и лёд;
Гипотеза: свойства снега и льда обусловлены их родством с водой, снег и лёд связаны с другим природным явлением - круговоротом воды в природе;
Задачи исследования:
1. Изучить, как появляются снег и лёд;
2.Узнать, почему снежинки имеют такую форму и сколько они весят; 3. узнать, почему снег скрипит;
4. Доказать, что снег и лёд связаны с другими явлениями природы; 5. доказать, что снег и лёд – это вода в твёрдом состоянии;
6. Изучить свойства снега и льда, опытным путем.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА 1. ОТКУДА БЕРЕТСЯ СНЕГ?

 

1.2. Научные теоретические подходы к проблеме

 

Снег - твердые атмосферные осадки, состоящие из ледяных кристаллов разной формы - снежинок, в основном шестиугольных пластинок и шестилучевых звездочек; выпадает из облаков при температуре воздуха ниже 0 °С. Чудеснейшая особенность нашей планеты. Он образуется на всех континентах в огромных количествах. Ежегодно снегом покрывается до 130 миллионов квадратных километров - четвертая часть всей поверхности Земли вместе с океанами.

 

Снег поразительно изменчив. Такие физические свойства, как плотность, теплопроводность, теплоемкость, пористость, влажность, скорость распространения звука и т. д., для снега принципиально не могут длительно сохраняться, быть неизменными. Меняется, трансформируется решительно все, вплоть до структуры, формы и размеров снежинок, их связности. Достаточно сказать, что плотность снега способна изменяться. При дальнейшем увеличении плотности снег превращается в лед, в корне отличающийся по свойствам от своего предшественника,- утверждает академик наук А.К. Дюнин.

 

По плотности лесной снег отличается от снега на равнине. В сибирской тайге, где не бывает зимних оттепелей, средняя плотность метровой толщи снега местами не превышает 0,10 г/см3. В степях и в тундре метели сильно уплотняют снег, там плотность – в 2...4 раза больше. На Крайнем Севере снег бывает настолько твердым, что топор при ударе по нему звенит, словно ударили по железу. Такой снег шлифует поверхность почвы, ранит растения. А в Антарктиде выпавший 3...4-метровый слой снега за несколько дней становится таким плотным, что его с трудом вспарывает тяжелый нож мощного бульдозера.

 

Чем же объяснить причуды и непостоянство Снежной Королевы? Тем, что колыбель жизни на Земле - вода - существует в уникальных условиях, совсем близко от так называемой тройной точки фазовых переходов, различной для разных веществ.

 

В снежном покрове постоянно происходят весьма сложные процессы переноса массы и тепла. Особенно интересны процессы испарения и кристаллизации. Проще их описать на примере отдельной снежинки. Как же она образуются ? Первоначально вокруг ядер кристаллизации (мельчайших инородных частичек возникают зародышевые ледяные кристаллы. Перемещаясь вверх-вниз, они попадают в слой воздуха с переохлажденными капельками воды. Здесь будущая снежинка начинает интенсивно увеличиваться в размерах за счет сублимации ( перехода водяного пара, содержащегося в воздухе, в снег). При этом выпуклые участки снежинки растут быстрее. Таким образом, из первоначально шестигранной пластинки вырастает шестилучевая звездочка. Множество факторов влияет на образование и рост снежинок, поэтому так велико разнообразие их форм. Если снежинка сталкивается на своем пути с переохлажденными мелкими капельками, то она упрощается по форме. Если столкнется с крупной каплей, то может превратиться в градинку. При низкой температуре и сильном ветре снежинки сталкиваются в воздухе, крошатся и падают на землю в виде обломков. Иногда, если мороз около 40°C, зарождающиеся в атмосфере кристаллики льда выпадают в виде «алмазной пыли». В Якутии в ясную морозную погоду выпадают тоненькие ледяные иголки, образующие на земле слой пушистого снега.

 

Срок жизни свободно парящей снежинки составляет десятки минут. Пусть снежный облачный слой находится на высоте 2 км над поверхностью земли. Средняя скорость падения снежинок равна 1 м/с. Значит, от облака до земли снежинка падает в течение 2000 с, или 33 мин. При низкой температуре снег успевает упасть на землю и образовать снежный покров. При высокой температуре и большом дефиците влажности воздуха снежинки испарятся, не достигнув земли, и в таком случае "тучи есть, а снега нет". В горах расстояние от облаков до земли значительно меньше, чем на равнинах. Это одна из главных причин того, что в горных районах снега выпадает намного больше, чем в равнинных.

 

Упадет снежинка на руку - не почувствуешь. Ведь весит она всего около миллиграмма!Но «пуховое» одеяло снега на поверхности Земли становится похожим на тяжеленные гири, способные повлиять на скорость вращения Земли. В период наименьшей заснеженности Земли снегом бывает покрыто 8,7 процента всей поверхности планеты ( 7 процентов в южном полушарии и 1,7 процента – в северном), а весит такой покров 7400 миллиардов тонн. К концу зимы в северном полушарии масса сезонного снега достигает 13 500 миллиардов тонн. Снег подобен громадному зеркалу, отражающему в космос почти 90 процентов лучистой энергии Солнца. Такой высокой отражательной способностью не обладает больше ни одно естественное тело. Снежное покрывало, которое принято считать теплым и которое спасает от морозов растения и животных, в масштабах всей Земли значительно способствует выхолаживанию планеты: оно надолго изолирует от солнечных лучей обширные территории.

 

Снег скрипит только в мороз, и тональность его скрипа меняется в зависимости от температуры воздуха – чем крепче мороз, тем выше тон скрипа. Есть люди, которые могут оценивать температуру воздуха по воспринимаемым на слух изменениям в характере скрипа снега. Скрип снега – не что иное, как шум от раздавливаемых мельчайших кристалликов снега. В отдельности каждый из них так мал, что, ломаясь, издает звук, недоступный человеческому уху Но когда суммируются мириады таких «голосов», появляется вполне явственный скрип. Акустические измерения показали, что в спектре скрипа снега есть два максимума – в диапазоне 250...400 Гц и 1000...1600 Гц. В большинстве случаев низкочастотный максимум на несколько децибел превышает высокочастотный. Если температура воздуха более минус 6°C, высокочастотный максимум исчезает. Усиление морозов делает ледяные кристаллики более твердыми и хрупкими. При каждом шаге ледяные иглы ломаются, акустический спектр скрипа смещается в область высоких частот. С изменением температуры от минус 8°C до минус 20°C сила звука скрипа снега возрастает на 1 децибел. От того, каков снег в лесу – пушистый, глубокий или покрыт настом, – часто зависит жизнь млекопитающих. Удельное давление на снег – вес тела животного, приходящийся на единицу площади его стопы, – вот что определяет «соотношение сил» в заснеженном поле или лесу Так, у зайцев нагрузка на снег обычно не превышает 30 граммов на кв. см опорной площади конечностей, у лисицы - 40... 50г, у волка – около 10г, у копытных – от 200 до 970г. У хищников значительно меньшая нагрузка на след, чем у их жертв. Поэтому, если снег покрыт настом, копытные глубоко вязнут в снегу, а хищники бегут легко, почти не проваливаясь. Но если снег пушистый и глубокий, тут преимущество у копытных. При глубине снега 50 см волк не может догнать оленя . А при 60 см волк еле пробирается через сугробы. У человека же в зависимости от веса и типа лыж нагрузка на сне изменяется в пределах 10...25 г на кв.см Это означает, что на снегу любой охо Чтобы скользить по снегу – передвигаться на санях, надо затратить в 10 раз меньше энергии, чем при передвижении на колесах. При давлении и трении полозьев саней или лыж поверхностные частички снежного покрова тают, появляющаяся при этом пленка воды служит смазкой. Поэтому «скользкость» зависит от температуры снега и от скорости перемещения. Трение минимально при скольжении по сухому снегу при температуре близкой 0°C. Если снег увлажняется, трение начинает возрастать пропорционально увлажнению При температуре ниже минус 25°C сопротивление снега скольжению с малыми скоростями приближается к величине сопротивления скольжения по сухому песку. Увеличение скорости скольжения приводит к уменьшению трения Высокая скорость бега как бы помогает скольжению и тем самым способствует еще большей скорости. При остановке водяная пленка под полозом замерзает, образуется лед. Чем дольше остановка, тем - прочнее вмерзаешь. Соответственно увеличивается и усилие, требуемое для того, чтобы снова сдвинуться с места. При кратковременной остановке (например, в конце скольжения на лыже, перед очередным толчком) оно минимально. Если прочность смерзания между поверхностью лыжи и снегом окажется больше чем сопротивление снега сдвигу лыжи, то возникает явление знакомое многим – снег налипает на лыжи. И чем чаще останавливаешься передохнуть, тем тяжелее от этого становятся лыжи. Тут может помочь специальная смазка, уменьшающая прочность смерзания и улучшающая скольжение.

 

Таким образом, физические свойства снега и льда таят в себе множество загадок. Их разгадывание представляет собой не только интересную проблему, но и имеет прямое отношение к круговороту влаги на планете Земля. Снег и лед изучает одна и та же наука — гляциология, наука о льдах, которая зародилась в конце 18 века в Альпийских горах. Проблема снега и льда интересна не только для астрономов ,физиков, но и не менее привлекательна для поэтов С.А. Есенина, А.А Фета и многих других. Тонкие ценители прекрасного в природе, японцы сравнивают выпавший снег с лепестками цветов сливы.

 

ГЛАВА 2. Снег и лёд

 

2.1. Что такое снег?

 

Изучая литературу, я узнал о том, что любая снежинка имеет форму шестиконечной звездочки. И эти звездочки не похожи одна на другую, среди миллиардов снежинок нет ни одной одинаковой, а все потому, что каждая из звездочек - снежинок проделывает свой путь к земле.Вне зависимости от формы снежинок, они все белого цвета. И снег белый-белый, а лёд прозрачный! Почему? Я решил провести эксперимент , чтобы доказать, что снег действительно белый, и этим своим свойством очень похож на любое другое сыпучее белое вещество. Я хочу его продемонстрировать вам. Определите, в какой из двух банок снег? Отгадали? И я не смог точно определить, пока не заглянул в банки сверху. В банке, которая повыше – снег, в маленькой банке – мелкая соль. Посмотрите, как похожи эти вещества. Но банка с солью тяжелее банки со снегом. А все потому, что снежинка очень легкая, весит всего около 1 мг, может весить 2-3 мг. Сколько же снежинок в комочке снега, а в сугробе? Примечание:1г=1000мг

 

Можно посчитать, хотя и очень приблизительно. Пакет снега, который я принес с улицы, весит около 400 гр. 400гр*1000мг = 400000. Примерно такое количество снежинок может находиться в моем пакете! А вообще на вопрос, про вес снега, лучше всех могут ответить дворники, которым бывает особенно тяжело в снежные зимы. Я подходил и опрашивал и выяснилось , что снег ни очень то и легкий , когда он немного растает, а в сильный мороз он как пух легкий, я не поверил, решил проверить. Взял большую кастрюлю поставил на весы , кастрюля весит 100 гр, набрал полную кастрюлю снега поставил на весы прибавилось 100гр и теперь вес кастрюлю со снегом 200 гр. , затем я поставил эту же кастрюлю на плиту , снег растаял , я повторно взвесил теперь вес 300гр, а воды совсем мало Почему снег скрипит?

 

Я заметил: чем мороз на улице сильнее, тем громче скрип снега под ногами. Снег скрипит, даже если идёшь по давно утоптанной тропинке. А когда окунаешься в только что образовавшийся пушистый сугроб, то скрип едва слышишь. Снег скрипит потому, что у снежинок ломаются лучики, мельчайшие кристаллики. снега Исследуя свойства снега, я сравнивал его с другим твердым веществом-солью. Снег под воздействием тепла тает, следовательно, снег-это вода в твердом состоянии. Это я доказал, проделав следующий опыт: на одну ладонь насыпала снега, а на другую - соль. Через некоторое время снег превратился в воду, а соль так и осталась в твердом состоянии. Когда снег начал таять, отметил, что он теряет свой белый цвет и становится прозрачным. Выполняя следующий опыт, еще раз убедился, что снег легче воды, так как он при опускании его в воду, плавает на ее поверхности, тает, а соль сразу опускается на дно и долго растворяется….

 

Снег очень холодный, пока я лепил снеговика, у меня замерзли руки, следовательно, зимой у нас холодно еще и потому, что лежит снег, он отдает воздуху свой холод. Вот почему нельзя долго сидеть на снегу, организм может переохладиться. Когда долго сидишь на снегу, то от соприкосновения с теплом тела, снег тает, одежда промокает, человек может замерзнуть. Из книг еще я узнал, что снег, поскольку в снегу между отдельными снежинками имеются большие промежутки воздуха, он плохо проводит тепло. Вот почему снежное "одеяло" может защищать корни растений от морозов. Это же свойство снега используют, строя из него себе жилище – иглу Эскимосы

 

2.1.1. Что такое лёд?

 

Исследуя свойства льда, я сравнивал его с водой. Лед под воздействием тепла тает, следовательно, лед -это та же вода в твердом состоянии. Это я доказал, проделав следующий опыт: на одну ладонь насыпала снега, а на другую – положил лёд. Через некоторое время и снег и лёд превратились в бесцветную воду. Часть воды я налил в формочки для льда, и поставил на улицу , вода превратилась в лёд. Лед в отличие от снега прозрачный, но стоит его растолочь в ступке, то он становится белым. Я выявил сходство и различие льда и снега опытным путём..Я взял лист белой бумаги, поднёс к нему снег. Цвет одинаковый. Взял кусочек льда и листы цветной бумаги. Поднес листы за лёд. Поменял бумагу. Меняется цвет льда. Вывод: снег белый, а лёд бесцветный.

 

2.1.2.Почему нельзя есть снег и грызть сосульки

 

Как все дети, я, конечно, пробовал снег и лизала сосульки, но только сейчас понял, почему взрослые не разрешали этого делать. В этом мне помог опыт на определение чистоты снега. Я взял пробы снега в четырех местах: около забора в парке, в самом парке, во дворе дома и у дороги. Растаял снег и пропустил воду через фильтр, используя ватный диск.

 

Результат эксперимента:

 

№3 - самый чистый кружок-это снег, собранный в парке.
№1 -немного грязнее –снег из при дворового участка, где много деревьев, а если хорошо приглядеться, то в нем увидим семена березы, растает весной снег, и начнет расти новое деревце.
№2- это кружок с пробой снега от дороги, но больше всего удивило, что это самый грязный снег! Ни в коем случае нельзя есть этот снег! А вот в лесу, в тайге снег чистый, я знаю, что охотники зимой его топят и пьют воду.

 

2.1.3. В чем сходство и различие снега и льда

 

После обильного снегопада пройдемся по снегу. На нем мы увидим следы.Пройдемся по ледяной дорожке - следов нет. Возьмем кусочек льда и ударим по нему. Лед раскололся. Вывод: снег рыхлый, а лед плотный, но хрупкий.

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Кажется, что для меня, северянина, нет ничего привычнее снега и льда, но сколько тайн в этом явлении природы! Выполняя исследовательскую работу, я достиг основной цели, исследовал снег и лёд, научился добывать знания не только изучая литературу, но и наблюдая, проводя опыты, научился анализировать опытные данные и делать выводы. А еще я понял, что снег очень грязный! Его есть нельзя! Как интересно быть исследователем! Ведь в этом удивительном мире природы еще столько тайн, а значит, впереди столько открытий!

 

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

  1. Дмитриева Н.Я., Казаков А.Н. Мы и окружающий мир: Учебник для 2 класса.-Самара: Издательство «Учебная литература», 2005

  2. Дитрих А.К., Юрмин Г.А., Кошурникова Р.В. Почемучка.- М. Педагогика-Пресс, 1993.

  3. Справочник школьника,1-4: Русский язык. Математика. Природоведение/Под ред. О.Л.Соболевой.-М.: АСТ-ПРЕСС,2001

  4. h​t​t​p​:​/​/​a​l​l​d​a​y​.​r​u​/​2​0​0​7​/​1​1​/​2​2​/​p​a​g​e​,​1​,​2​,​s​n​e​z​h​i​n​k​i​_​p​o​d​_​m​i​k​r​o​s​k​o​p​o​m​.​h​t​m​l

  5. h​t​t​p​:​/​/​r​u​.​w​i​k​i​p​e​d​i​a​.​o​r​g​/​w​i​k​i​/​Снег

  6. http://n-t.ru/tp/mr/sn.htm

  7. h​t​t​p​:​/​/​w​w​w​.​c​h​e​m​f​i​l​e​s​.​n​a​r​o​d​.​r​u​/​m​e​t​e​o​/​s​n​o​w​/​s​n​o​w​1​.​h​t​m​l

  8. h​t​t​p​:​/​/​f​o​t​k​i​.​y​a​n​d​e​x​.​r​u​/​u​s​e​r​s​/​o​l​g​a​-​s​y​t​i​n​a​/​a​l​b​u​m​/​8​1​4​2​6​/ Фотографии из домашнего архива Фотографии, сделанные во время опытов 2012-2013 гг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Joomla SEF URLs by Artio