За исключением юго-западных и крайних южных штатов, зима в Соединенных Штатах означает, по крайней мере, небольшой снегопад. Снег, который приветствуют дети и любители зимних видов спорта, также означает проблемы с дорожным движением и расчистку тротуаров. Метели могут остановить все и привести к человеческим жертвам и материальному ущербу. Образование снега имеет много общего с образованием дождя и начинается с капель воды. Они превращаются в различные формы снежных кристаллов в зависимости от температуры и атмосферных условий.
Основные условия
Зимняя метель возникает, когда масса теплого влажного воздуха поднимается с поверхности Земли в более холодные слои атмосферы. Возможны несколько сценариев: теплая влажная воздушная масса может столкнуться с холодной воздушной массой, вытесняя теплый воздух над холодным. Теплый воздух также можно охладить, путешествуя по горному склону. Третий механизм называется «снег с эффектом озера» и возникает, когда холодный сухой воздух движется над озером и выталкивает теплый водяной пар вверх. Поднимающийся теплый воздух, содержащий водяной пар, образует облако.
Образование капель воды
Облака образуются, когда водяной пар превращается обратно в жидкую воду в результате конденсации. Для возникновения конденсации необходима твердая частица или поверхность. Представьте, что на траве образуется роса. Капли воды в охлаждающей воздушной массе конденсируются вокруг мельчайших частиц в атмосфере, таких как сажа, пыльца, пыль или грязь. Когда облако, содержащее капли воды, поднимается в более высокие, более прохладные слои атмосферы, или когда более прохладный воздух движется внутрь, чтобы понизить температуру, капли воды замерзают, превращаясь в лед, и образуются кристаллы снега.
Формирование снежного кристалла
Температуры верхних слоев атмосферы, где появляются капли воды, должны быть холодными для образования кристаллов. Кристаллы льда начинают формироваться, когда температура облаков достигает примерно -10 градусов по Цельсию (14 градусов по Фаренгейту) или ниже. Отдельные снежные кристаллы растут, сталкиваясь друг с другом, образуя более крупные симметричные снежные кристаллы, которые падают, когда становятся тяжелыми. Температура воздуха от 0 до 2 градусов по Цельсию (от 32 до 35 градусов по Фаренгейту) обычно приносит самые сильные снегопады. Кристаллы меняют свою форму при падении в зависимости от температуры, с которой они сталкиваются, но они сохраняют шестигранную форму с одинаковыми плечами, потому что каждое плечо сталкивается с одинаковыми условиями. Температура земли также важна для образования снега, при этом снег образуется только тогда, когда температура земли ниже 5 градусов по Цельсию (41 градус по Фаренгейту).
Вариации снежных кристаллов
Форма снежных кристаллов зависит от температуры. При температуре от 0 до -4 градусов по Цельсию (от 32 до 25 градусов по Фаренгейту) образуются тонкие шестиугольные пластины. Иглы образуют температуру от -4 до -6 градусов по Цельсию (от 25 до 21 градуса по Фаренгейту), а полые столбцы образуются при температуре от -6 до -10 градусов по Цельсию (от 21 до 14 градусов по Фаренгейту). Секторные пластины, напоминающие 6-лепестковые цветы, образуются при температуре от -10 до -12 градусов по Цельсию (от 14 до 10 градусов по Фаренгейту). Знакомые шестирукие дендриты встречаются при температуре от -12 до -16 градусов по Цельсию (от 10 до 3 градусов по Фаренгейту). Многие снежные кристаллы могут группироваться в одну снежинку. Большинство снежинок имеют диаметр 1,3 см или меньше, но некоторые крупные хлопья имеют ширину около 5 см (2 дюйма).