Рене Декарт был одним из первых, кто описал некоторые формы снежных кристаллов, в том числе 12-лучевые снежинки. Трактат Иоганна Кеплера «О шестиугольных снежинках» (1611 г), Вернадский назвал первой научной работой по кристаллографии. Англичанин Роберт Гук в 1665 году издал труд «Micrographia». В нём были опубликованы эскизы кристаллов, которые он смог увидеть с помощью изобретенного микроскопа.
Первую микрофотографию кристалла снега в 1885 году получил американский фермер Вильсон Бентли. Он сделал около 5000 фотографий. В 1931 году 2000 из них изданы в его книге «О кристаллах снега».
Японец У. Накайя провёл детальные наблюдения всех типов снеговых осадков и предложил их классификацию. В 1954 году издана его книга «Кристаллы Снега: Естественные и Искусственные». Знаменитая диаграмма зон образования снежинок в зависимости от температуры и относительной влажности воздуха - это итог его большого труда.
Снежный покров.
Снежный покров образуется в результате выпадения твёрдых осадков, а также при конденсации и сублимации наземных осадков. В городах толщина инея может достигать 1 м.
Снежный покров, являясь продуктом климата, сам выступает как мощный климатообразующий фактор из-за высокого альбедо и низкой теплопроводности (Воейков).
Характер залегания снежного покрова зависит от погодных условий, рельефа (микрорельефа), ветрового режима территории. Изучением снежного покрова занимались Рихтер, Воейков, Котляков и д.
Характеристики снежного покрова: высота, плотность, запасы воды в снеге, продолжительность залегания.
Снежный покров, сохраняющийся три декады и более, называется устойчивым. На юге России (Ростовская область, Краснодарский край, Ставропольский край) снежный покров не устойчивый.
Высота снега измеряется в см. Толщина многолетнего снега в Арктике 25-90 см. (Палатка Папанина). На Енисее отмечается максимальная среднегодовая высота снега 100-110 см. В Подмосковье максимальная высота снега отмечается в 3 декаде февраля – 1 декаде марта. Она равна 28-34 см, местами 38-40 см, в Егорьевске – 49 см. Снег лежит в среднем с первой декады ноября по первую декаду апреля. На открытых участках к концу зимы, он на 10-20 см меньше, чем в лесу.
***
Плотность снега измеряется в г/см3. В начале зимы его плотность составляет 0,10 – 0,15 г/ см3, в середине – 0,22-0,25 г/ см3, к моменту снеготаяния может достигать 0-40 г/ см3. В течение зимы происходит фирнизация снега в результате давления массы, испарения и перераспределение влаги. Зернистость снега предваряет сходы лавин. Испарение – главный источник потерь снега зимой (поле – лес). Частицы радиусом 0.1 мм испаряются в 100 раз быстрее чем 1мм.
В результате сильных оттепелей на поверхности снега может возникать ледяная корка. По количеству ледяных корок в слое снега можно судить о числе оттепелей зимой. Наиболее опасная притёртая (на поверхности земли) ледяная корка. Плотность льда 0,7 г/ см3.
Запасы воды в снеге измеряются в т/га или мм слоя воды. В солнечные дни снег тает не на поверхности, а на некоторой глубине под ледяным стеклом. В Сибири такое таяние обеспечивает основной сток снега при отрицательных температурах. Весной в ночные часы снег вымерзает, что снижает уровень весеннего половодья. Фазовые превращения льда в пар могут проходить, минуя жидкую фазу. При давлении насыщенного пара 6 мб, температуре 0° и атмосферном давлении 1013 мб, возможно существования всех трёх фаз (тройная точка воды).
Свойства снега:
1. гексогональность и бесчисленное многообразие форм снежинок;
2. свето-, водо-, воздухопроницаемость;
3. водоудерживающая способность;
4. теплопроводность;
5. теплоизоляция;
6. диэлектрик (сухой снег);
7. излучательная способность (как у черного тела);
8. отражательная способность (альбедо до 90%);
9. индикационные свойства;
10. сыпучесть;
11. твердость;
12. вязкость;
13. пористость;
14. искристость;
15. акустические (при -10° снег скрипит, хруст начинается при -6°);
16. скользкость.
Значение снежного покрова:
1). Климатообразующая роль (альбедо и теплопроводность). Обкладка палатки снежными кирпичами утепляет её на 15 градусов без отопления. При 7-8 свечах из жира в иглу путешественники ходят раздетыми.
2). В сельском хозяйстве благоприятность:
а) условий перезимовки. Для ЕТС 20-30 см – благоприятно, более 60-70 – выпревание, при 5-15 см – гибель. В Сибири и на Алтае из-за суровости климата гибель озимых культур от выпревания не происходит и при высоте 80-100 см.
б) пополнение запасов воды в почве, особенно в южных районах.
3). В строительстве учитывают:
а) максимальную нагрузку снега на крыши (в 2003-2004 г. это привело к гибели людей в Трансвальпарке, Баумановский рынок). Плотность снега в Арктике может удерживать гусеничный трактор.
б) глубину промерзания фундамента.
В 1939-40 г. Средняя температура -20°, высота снежного покрова от 10 см (январь) – 60 см (март), промерзание 60 см; в 1938-39 г. Средняя температура -10°, высота снежного покрова 2-8 см, промерзание 130 см.
4). В гидрологии по высоте и плотности снежного покрова рассчитывают запасы воды в снеге и прогнозируют весенние паводки, питание рек, наполнение водохранилищ.
5). Снег создает проблемы на дорогах, увеличивает расходы коммунальных служб по чистке дорог (Греция, Италия). Крупный тёплый город провоцирует снегопады.
6). Влияние на военные действия (1941-1945 г.,Французы отступили в ноябре 1812 г. без снега).
7). Снежный покров уменьшает абсолютную влажность воздуха, оказывая иссушающее воздействие. Вечные снега в горах сравнивают с громадными губками, пропитанными серной кислотой.
8). В годы с мощным снежным покровом, весна наступает с запозданием и имеет затяжной характер. При сплошном снежном покрове зимние оттепели не продолжительные и не глубокие.
9). Над снегом создаются снежные инверсии.
10). Снежный покров повышает освещенность. Разнообразная ориентация граней снежинок позволяет отражать снег во все стороны. Влияет на психологическое состояние человека.
11). Температура на поверхности снега значительно меньше чем на почве.
12). При скольжении по снегу, человек тратит в 10 раз меньше энергии.
13). Снег - строительный материал.
14). Снег – летопись планеты. В Антарктиде альбедо больше 75%. Если растопить лёд, то он не восстановится.
В снеге можно утонуть и задохнуться. Сильные снегопады в Башкирии привели к гибели детей. Поморы в метель ставили вертикальную палку, периодически раздвигали ею снег.