¿Por qué nieva en el cielo?
La precipitación en la atmósfera que cae sobre la superficie terrestre en forma sólida se denomina precipitación atmosférica sólida. La nieve es una de las formas más extendidas, comunes y dominantes de precipitación sólida atmosférica. Hay muchos tipos de precipitaciones sólidas en la atmósfera, incluidos hermosos copos de nieve, granizo que puede causar grandes daños y partículas de nieve y hielo que no vemos a menudo.
Debido a las diferencias en las condiciones meteorológicas y los entornos de crecimiento en el cielo, se provocan diversas precipitaciones atmosféricas sólidas. Los nombres de estas precipitaciones sólidas atmosféricas varían de un lugar a otro y de persona a persona, y son variados y extremadamente inconsistentes. Por razones de conveniencia, la Comisión Internacional de Nieve y Hielo de la Asociación Hidrológica Internacional convocó una conferencia internacional especial en 1949, previa consulta a expertos de varios países, para presentar una propuesta para una "Clasificación concisa de la precipitación sólida atmosférica". fue adoptado. Esta concisa clasificación divide la precipitación atmosférica sólida en diez tipos: copos de nieve, copos de nieve en forma de estrella, cristales de nieve columnares, cristales de nieve en forma de aguja, cristales de nieve ramificados, cristales de nieve axiales, cristales de nieve irregulares, graupel, partículas de hielo y granizo. Los primeros siete tipos se denominan colectivamente nieve. ¿Por qué no se puede llamar nieve a los tres últimos? Resulta que existen dos procesos para que el vapor de agua gaseoso se convierta en agua sólida. Una es que el vapor de agua primero se convierte en agua y luego el agua se condensa en cristales de hielo. También existe un método en el que el vapor de agua se convierte directamente en cristales de hielo sin pasar por el agua. Este proceso se llama condensación del agua. Por tanto, la nieve es una precipitación sólida formada por la condensación del vapor de agua en el cielo. (La imagen de la derecha es un diagrama esquemático de diez tipos de precipitación sólida atmosférica, de arriba a abajo: copos de nieve, copos de nieve en forma de estrella, cristales de nieve columnares, cristales de nieve en forma de agujas, cristales de nieve multiramificados, nieve axial cristales, cristales de nieve irregulares, graupel, partículas de hielo, granizo).
La familia cercana de la nieve
En verano, en las zonas de alta montaña, a menudo hay muchas gotas de agua sobreenfriada congeladas alrededor del núcleo de cristal en el cielo, formando un círculo blanco y oscuro. En meteorología, este tipo de cosas se llaman graupel, y en muchos lugares se llama nieve o graupel de nieve. Generalmente, el diámetro del graupel está entre 0,3 y 2,5 mm, que es relativamente quebradizo y se rompe fácilmente. El polonio no pertenece a la categoría de nieve, pero también es un tipo de precipitación sólida atmosférica.
Partículas de hielo y granizo
En verano, en las llanuras del norte se encuentran a menudo otros dos tipos de precipitaciones sólidas atmosféricas: partículas de hielo y granizo. Las partículas de hielo y el granizo son perlas de hielo translúcidas relativamente grandes formadas por gotas de agua que fluyen y se congelan capa por capa alrededor del núcleo de condensación. En meteorología, las partículas de menos de 5 mm se denominan partículas de hielo y las partículas de más de 5 mm, granizo. El granizo causa enormes daños a la producción agrícola. Según los registros, el granizo más grande del mundo mide más de un puño, mide más de 10 centímetros de diámetro y pesa más de 1 kilogramo.
Escarcha, escarcha y escarcha Además de la precipitación sólida atmosférica, a menudo aparece en el suelo otra precipitación sólida de "tipo que crece en el suelo", que es la escarcha, la escarcha y la escarcha.
Aunque estas precipitaciones sólidas no son precipitaciones sólidas atmosféricas, únicamente se forman por la condensación, cristalización y congelación del vapor de agua superficial. Pero estas precipitaciones sólidas también tienen un gran impacto en las actividades productivas humanas. Todo el mundo está familiarizado con las heladas, que a menudo reducen la producción agrícola. Para evitar daños por congelación, la gente trabajó duro. La escarcha y la escarcha no son muy amigables con los humanos y generalmente aparecen en las altas montañas. En climas muy fríos, se forma escarcha y escarcha en superficies muy enfriadas cuando pequeñas gotas de lluvia o niebla las golpean.
La intensidad y escala de esta precipitación sólida es a veces asombrosa. A menudo, en uno o dos días, se puede acumular una capa de hielo de más de un metro de espesor en el lado de barlovento del objeto. El paisaje es muy mágico, como la concepción artística de un cuento de hadas.
¿Cómo se forman los copos de nieve?
¿Cómo el vapor de agua del 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 inferior al 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 de baile 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 clásico trabajo 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 liberan hermosas lengüetas laterales como Suhua, algunos son redondos, algunos tienen forma de flecha o de zigzag, algunos están completos y otros tienen forma de rejilla, 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 "donde la vegetación está llena de vegetación". flores, 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 cerca de 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 las cámaras frigoríficas de un laboratorio de la Universidad de Hokkaido, en los campos nevados del norte de Japón. Sin embargo, se fotografiaron y estudiaron decenas de miles de copos de nieve. formas, permanecieron iguales, lo que permitió 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 los copos de nieve, y las otras cinco son solo el desarrollo. , transformación o combinación de estas dos formas básicas.