СОЕДИНЕНИЕ НЕБЕСНОГО И ЗЕМНОГО
- Снег идет, снег идет,
- словно падают не хлопья,
- а в заплатанном салопе
- сходит наземь небосвод
Борис Пастернак
Невесомые снежинки — затейливые кристаллики льда, дети облаков и туманов… Каждая — произведение искусства. В неповторимости их форм, сложности и удивительной симметрии — отражение красоты, величия и гармонии мироздания
Во все времена самыми преданными поклонниками, а заодно и исследователями снежинок были дети. Хотя надо признать, разглядеть и потрогать звездочки, падающие с небес, непростая задача. Их неминуемая гибель на теплой ладошке прекрасна и досадна одновременно. Не они ли дарят нам первое в жизни ощущение мимолетности и неуловимости прекрасного…
Почему бесформенный водяной пар превращается в идеально симметричные формы? Не в этих ли совершенных линиях проявляется высший смысл, не они ли отражение основополагающего вселенского порядка? Ответить на эти вопросы пытались величайшие ученые-естествоиспытатели. Среди них – выдающийся немецкий астроном Иоганн Кеплер (1571–1630). Изучая вращение планет вокруг Солнца, он немало времени уделял наблюдению и за таким «ничтожным» объектом, как снежинка. В миниатюре «О шестиугольных снежинках» Киплер размышляет, отчего, «водяные пары, сгустившись от холода в снег, выпадают снежинками на мою одежду все, как одна, шестиугольными, с пушистыми лучами». Снежинка, по Кеплеру, – это точечный очаг восходящего земного тепла, «схваченный» небесным холодом. Тепло здесь побеждено, но даже в поражении «сохраняет свое достоинство». Благодаря широте подхода при рассмотрении причин образования снежинок и замечательным геометрическим обобщениям, труд великого астронома сыграл важную роль в становлении теоретической кристаллографии. Совершенно верно отметив, что снежинки имеют шестиконечную форму и никогда не бывают 4-, 5-, 7- или 8-конечными, Кеплер не смог объяснить этот феномен иначе, как наделив снег формообразующей «геометрической душой». Кстати, исчерпывающее объяснение «шестиугольности» снега не дано и сегодня.
Что мы знаем о снежинках? В облаках и туманах вокруг мельчайших частичек пыли образуются зародышевые кристаллики льда в форме пластинок, столбиков или игл размером не более 0,2 мм. Попадая в слои воздуха, насыщенные водяным паром, зародышевые льдинки начинают интенсивно увеличиваться. Выпуклые участки снежинки – вершины шестиугольников –– растут быстрее и постепенно превращаются в мохнатые лучики. Чем выше абсолютная влажность воздуха, тем тоньше лучи и тем они разветвление.
В воздухе снежинки непрерывно изменяются: подтаивают, ломаются, слипаются, сталкиваются с каплями воды. Многообразие форм зависит от множества факторов. В некоторых коллекциях микрофотографий представлено более 5000 снимков снежинок, среди которых нет двух одинаковых. Даже специалисты имеют лишь приблизительное представление о том, как форма и размер отражают историю жизни маленького геометрического чуда.
Проходя через облако, содержащее переохлажденные капли воды снежные кристаллы, превращаются в снежную крупу. В безветренную погоду они смерзаются или слипаются при столкновении друг с другом, в результате чего образуются хлопья, которые могут достигать 10 см и более. А при низкой температуре и сильном ветре снежинки сталкиваются в воздухе, крошатся и падают на землю в виде обломков –– сверкающей алмазной пыли.
В газете «Санкт-Петербургские ведомости» за 1773 год описан занятный случай. В одном из богатых домов рождественский бал был в полном разгаре. Гостей собралось так много, что от жары и духоты дамы стали падать в обморок. Чтобы поскорее впустить свежий воздух, какой-то галантный кавалер разбил шпагой оконное стекло. Во влажную духоту ворвался морозный воздух, и в зале густыми хлопьями повалил снег, тогда как за окном снега не было!
Снег на Земле
Снежинка средней величины весит около 1 мг, редко – 2-3 мг. Даже если тысяча снежинок упадет на рукав – не почувствуешь. В то же время общий вес покрова грандиозен. Например, в августе, в период наименьшей заснеженности Земли, когда в Северном полушарии еще лето, а в Южном – конец зимы, снегом покрыто около 45 тысяч квадратных километров, а весит такой покров 7400 миллиардов тонн. К концу зимы в Северном полушарии масса сезонного снега (без учета вечных снегов в Арктике, на горных вершинах и др.) достигает 13 500 миллиардов тонн.
Подобно огромному зеркалу, свежевыпавший снег отражает в космос до 90% лучистой энергии Солнца, тогда как свободная от снега суша – лишь 10-20%. Таким образом, от площади, занимаемой снегами зависит количество солнечного тепла, поступающего на Землю, а значит, климат, состояние почв, жизнь растений и животных.
Из-за отражательной способности снега поверхность снежного покрова выхолаживается, что ведет к охлаждению нижних слоев воздуха. Поэтому весной, когда на землю поступает значительное количество солнечного тепла, снег «тормозит» оттаивание почвы и прогревание прилегающего к ней слоя воздуха. Очень медленно, за счет увлажнения и загрязнения поверхности снега, его отражающая способность снижается, и таяние ускоряется. В то же время, создавая воздушную прослойку, снежное покрывало предохраняет почву от чрезмерного выхолаживания и промерзания, защищает растения и животных от морозов. И для природы, и для сельского хозяйства холодная бесснежная зима может стать настоящей катастрофой.
Снег – защищает посевы озимых культур, корневую систему многолетних трав, а также живые сообщества в верхних слоях почвы. Он является бесценным источником влаги, насыщенной кислородом. К тому же снег – отличное удобрение. Дело в том, что в воде, образующейся при таянии снега, содержатся различные соли –– хлориды, сульфаты, гидрокарбонаты, соединения азота, микроэлементы.
Особенно важен снег в засушливых областях. В степной зоне он нередко оказывается основным источником запасов влаги, необходимой для развития растений. Для таких регионов разработаны приемы снегомелиорации – задержания снега на полях. С этой целью высаживают защитные лесные полосы и устанавливают специальные щиты. Распахивая и уплотняя снег, обеспечивают равномерность снежного покрова и предотвращают сток талых вод весной. Как показывает опыт, это позволяет дополнительно получать тонны зерна и другой земледельческой продукции.
Дружить со снегом
Нам, живущим в Украине, где снегом никого не удивишь, трудно представить, что почти половина населения земного шара снег видела, разве что по телевидению. Встреча с настоящим снегом для многих – одно из самых ярких впечатлений в жизни. Жизнь «в вечных снегах» – в холодных регионах планеты с устойчивым снежным покровом также кажется непостижимой. Единственное спасение в такой ситуации – научится «понимать» снег и «приручить» его.
Ключ к «пониманию» снега – опыт многих поколений. Например, эскимосам известны тысячи скрытых от «непосвященных» глаз примет снега, по которым они безошибочно предсказывают изменения погоды, оценивают перспективы охоты или рыбной ловли. Знание помогает им выжить в суровом краю. Неудивительно, что у тех же эскимосов имеются десятки синонимов слова «снег» для обозначения падающего или лежащего на земле, осыпающегося, мягкого или растаявшего, плотного, смерзшегося, хрустящего снега.
Когда средой обитания являются бескрайние глубокие снега, вполне логичным представляется использование этой, казалось бы, ненадежной субстанции для строительства временных зимних жилищ, складских помещений и др. Ведь даже слежавшийся снег обладает малой теплопроводностью.
Умением соорудить снежные хижины – иглу – славятся эскимосы Аляски. Для постройки такого жилища потребуются снег да нож с длинным лезвием. На возведение хижины, вмещающей 10 человек, опытному мастеру достаточно 45 минут!
Кирпичи, вырезанные из плотного снега и обтесанные ножом, укладывают рядами по спирали так, чтобы образовался купол. Когда постройка готова, внутри иглу зажигают лампу или горелку. По мере нагревания воздуха стены отвердевают и покрываются прочной ледяной глазурью. В крыше снежного домика оставляют вентиляционное отверстие, а в стене проделывают окошко и закрывают его прозрачной пластиной льда. Над входным отверстием устраивают «прихожую», которая служит убежищем для ездовых собак, здесь же хранят складские припасы. Стены и пол внутри постройки выстилают шкурами и сукном. Они создают уют, задерживают тепло и предохраняют стены от таяния.
Технологию строительства иглу применяют при постройке хозяйственных сооружений, включая ангары для вертолетов. Следует сказать и об использовании снега в качестве покрытия дорог и взлетно-посадочных полос. В Швеции, например, с помощью специальных машин-виброуплотнителей каждую зиму прокладывают более 30 тысяч километров дешевых снежно-ледяных трасс.
Снежинки, словно маленькие звездочки, падают с небес. Подставьте руку, поймайте свою звезду –– единственную и неповторимую. И пока она тает на вашей ладони, загадайте желание. В новом году оно обязательно сбудется!
Подготовила Татьяна Ткаченко, канд. биол. наук
“Фармацевт Практик”, № 12, 2005
