Атмосферный лед

Лёд в атмосфере

Масса атмосферного льда на Земле равна 1,68·10¹² т – это около 18% массы всего водяного пара и 0,03% массы атмосферы.

Атмосферный лёд образуется в воздухе или на разных поверхностях из воздуха. Такие атмосферные осадки называются твёрдыми и подразделяются на выпадающие, образованные путем конденсации и сублимации в воздухе, – это снег, крупа, ледяной дождь, град, и нарастающие, к которым относятся иней, изморозь, гололёд, а также обледенение самолетов (Гляциологический словарь, 1984).

Очень часто зимой образуется иней – тонкий слой кристаллического льда на поверхности почвы, травы, снежного покрова и на верхних частях предметов, возникающий в результате сублимации водяного пара из воздуха при радиационном охлаждении поверхностей до отрицательных температур, более низких, чем температура воздуха. Иней чаще всего образуется в ясные тихие ночи на шероховатых поверхностях. А на внутренней стороне окон в результате конденсации влаги на поверхности охлаждённых стёкол нередко возникают морозные узоры.

В морозную туманную погоду на ветвях деревьев, проводах, выступах предметов появляется изморозь – рыхлые отложения ледяных кристаллов, придающие зимнему убранству неповторимую красоту. Иногда с наветренной стороны таких выступов вырастают длинные и острые снежные стрелы.

При повышении температуры возникает гололёд – слой плотного льда, нарастающий на поверхности земли и на предметах в результате намерзания капель переохлаждённого дождя, мороси и тумана. Чаще всего он образуется при температурах от 0 до –3 °С, но случается и при больших морозах, до –16 °С. Корки намёрзшего льда достигают нескольких сантиметров, и если гололёд сопровождается сильным ветром, обламываются целые деревья, рушатся мачты электропередачи, обрываются высоковольтные линии.

Гололедицей (в отличие от гололёда) называют слой замёрзшей на почве талой или дождевой воды. Это бич сельского хозяйства; она вызывает выпревание хлебов, гибель от бескормицы скота, находящегося на подножном корму. Иногда слой льда, образующийся от таяния снега во время оттепелей, смерзается с почвой, разрастается до толщины 15–20 см. Формируется так называемая притёртая корка – враг озимых культур. Смерзаясь с кристаллами льда в верхнем слое почвы, она разрушает узлы кущения озимых, снижает их урожай.

Массовое образование нарастающих осадков приводит к обледенению, т.е. образованию корки плотного льда на поверхности наземных предметов, кораблях и самолётах. Мощное обледенение судов в портах Туапсе и Новороссийска вызывается внезапным возникновением новороссийской боры – сильного и холодного ветра, дующего с гор. Не менее опасно обледенение самолетов, попадающих в переохлаждённые облака или в зону переохлаждённого дождя при температурах от 0 до –10 °С: снижается скорость самолёта, теряется его подъёмная сила.

Осенью и весной, когда температура воздуха всего на несколько градусов выше нуля, из кучево-дождевых облаков вместо дождя, а иногда вместе с дождём выпадает ледяная крупа – мелкие частички плотного льда диаметром до 5 мм. В сравнительно тёплую погоду иногда идёт ледяной дождь – падают прозрачные ледяные частицы неправильной или округлой формы поперечником 1–3 мм. Они образуются от замерзания капель дождя, когда те при падении к земле пересекают слой воздуха с отрицательной температурой. Единственный вид твёрдых осадков, выпадающих летом, – град. Он всегда наблюдается при грозе, обычно вместе с ливневым дождём, случается внезапно и исключительно опасен, так как выпадает в периоды цветения, плодоношения, созревания сельскохозяйственных культур.

В сильные морозы небольшое количество влаги в воздухе кристаллизуется, не образуя облаков. Возникает ледяная дымка, при которой видимость снижается до нескольких километров; постепенно она переходит в ледяной туман, когда уже невозможно рассмотреть окрестности и на расстоянии в сотню метров. Ледяные туманы – обычное явление в Сибири при температурах ниже –30 °С. В Якутске они иногда сохраняются в течение месяца без перерыва.

В солнечную погоду при сильных морозах в воздухе искрятся мириады мелких ледяных иголочек; они тихо опускаются к земле, ярко сверкая в лучах солнца. Это явление в Арктике и Антарктиде называют алмазная пыль. В искрящейся дымке иногда появляются ложные солнца, столбы и другие причудливые видения. Но когда приходит тёплый воздух и наплывают слоистые облака, снежная равнина сливается с небом, пропадает горизонт и возникает «белая мгла». Двигаясь по снежной целине в такую погоду, люди нередко уходят совсем в другую сторону, а лётчики в полёте сбиваются с курса и теряют поверхность земли. «Белая мгла» крайне опасна для путешествий.

Прохождение атмосферного фронта, тёплого или холодного, приносит перемену погоды. Зимой это приводит к снегопаду. К земле устремляются снежные кристаллы – пластинки, звёздочки, столбики, иглы, пушинки, ежи, а в тёплую безветренную погоду они слепляются в снежные хлопья, достигающие многих сантиметров. Разнообразие снежинок бесконечно. На эту особенность снега обратили внимание ещё несколько веков назад, а в ХХ в. в разных странах было составлено несколько атласов выпадающих снежинок

В зависимости от температуры бывают два основных типа роста кристаллов: пластинчатый при температуре выше –20, –25 °С и столбчатый при более низких температурах. Пластинчатые кристаллы, пока они ещё не разломаны ветром, выглядят как шестигранные пластинки или симметричные звёздочки с лучами нескольких порядков. Столбчатые кристаллы имеют вид удлинённых призм и кубков с множеством внутренних пузырьков, вытянутых в том же направлении, что и сам кристалл.