Почему снег белый а вода прозрачная. Исследовательский проект «Почему снег белый? Как я проводила опыты
При мысли о зиме всегда в воображении предстает белоснежный покров, окутавший все вокруг, при этом редко кто задумывается над тем, почему он белого цвета.
Капельки воды, находящиеся в атмосфере, при минусовой температуре замерзают и превращаются в лед, выпадая на землю в виде снега. Лед - это вода в твердом состоянии, сам по себе он прозрачен. Тогда почему снег белый?
Снежинки также не имеют цвета, однако если рассмотреть их через увеличительное стекло, можно заметить, что они похожи на кристаллы, напоминающие своей формой правильный шестиугольник с гранями. Во время снегопада именно грани снежинок, отражающие световые лучи, придают снегу привычный нам белый цвет.
На земле снежный покров представляет собой скопление снежинок, расположенных очень плотно друг к другу в хаотичном порядке. Все вместе они отражают свет с большей силой, поэтому даже ночью, когда поверхность не освещается солнцем, мы видим снег белым. Источником световых лучей в ночное время являются луна, звезды, фонари.
Однако причина «белизны» снежного покрова заключается не только в способности граней кристалликов льда отражать попадающий на них свет, а и от чистоты их поверхности. Суть в том, что ни одна снежинка не может быть идеально прозрачной. В атмосфере капли воды смешиваются с разными частичками (пылью, промышленными выбросами и другими загрязнителями), которые способны поглощать не отраженные лучи света.
Почему снег блестит?
В этом случае действует всем известный закон: угол падения равен углу отражения. Миллиарды микрокристаллов, имеющих форму правильного шестиугольника, поглощают солнечные лучи, преломляют их, а затем отражают в разных направлениях и под разными углами, подобно «солнечным зайчикам». Поэтому мы видим, как снежинки искрятся и переливаются на солнце.
Почему снежинки под ногами хрустят и скрипят?
Прогуливаясь по снегу, нередко можно услышать хруст или скрип под ногами. Такой звук получается потому, что кристаллы снежинок под механическим давлением трутся между собой и ломаются. Однако такое явление можно наблюдать не всегда, а только при определенной температуре воздуха.
Дело в том, что снег скрипит только при температуре от 2 до 20 градусов ниже нуля, причем в разных температурных интервалах скрип и хруст сопровождаются особенным звуком. Это объясняется тем, что в сильный мороз кристаллы снежинок становятся более плотными и крепкими, а при температуре 0 °С и выше снежный покров теряет свою прочность и начинает таять.
На самом деле, даже излом одной маленькой снежинки сопровождается звуком. Но этот звук настолько слабый, что органы слуха человека его просто не воспринимают. В то время, как ломаются триллионы снежинок, звук становится гораздо сильнее и человек отчетливо слышит характерное потрескивание снега.
Дело в том, что каждая снежинка состоит из частичек льда, т.е. множества ледяных кристалликов. Каждый такой кристаллик имеет грани (как драгоценный камень). Солнечный свет отражается от граней кристаллов, делая снег белым.
Но ты спросишь, а как же образуются снежинки? Очень просто. Частицы воды, которые поднимаются вверх в виде пара, замерзают в атмосфере, превращаясь в прозрачные и чистые кристаллы. Эти кристаллы летают вверх и вниз, повинуясь движению воздуха. Беспорядочно двигаясь в атмосфере, кристаллики сталкиваются друг с другом и образуют снежинки.
Также в снежинки попадают и другие мелкие частицы воздуха (например, пыль или грунт, поднявшиеся с земли при помощи ветра). Постепенно снежинки становятся тяжелее и под силой тяжести выпадают на землю в виде снега. Каждая снежинка может содержать в себе от 2 до 200 кристаллов!
Но самое интересное — это форма снежных кристаллов. Они обязательно имеют вид шестиконечной звезды или форму шестиугольника (хотя иногда встречаются кристаллы и другой формы). Причём, каждая из шести граней в точности похожа на остальные, как сёстры-близняшки. И несмотря на то, что кристаллы, из которых состоят снежинки, настолько похожи друг на друга, в природе практически невозможно встретить две одинаковые снежинки. Каждая из них неповторима и уникальна по своей конструкции и форме. Попробуй сам внимательно рассмотреть несколько снежинок, и ты убедишься, что это чистая правда!
Первый.
Снежинки на 95% состоят из воздуха. Именно поэтому они падают очень медленно, со скоростью 0,9 км/час.
Второй. Почему снег белый? Как раз потому, что снег имеет в своей структуре воздух. При этом все возможные лучи света попросту отражаются от границы кристаллов льда с воздухом и рассеиваются.
Третий. В истории бывали случаи, когда выпадал снег другого цвета. Например, в Швейцарии в 1969 году выпал чёрный снег, как раз на Рождество, а в 1955 году на Калифорнию обрушился зелёный снегопад.
Четвёртый. В Антарктике и высоких горах встречается снег розового, фиолетового, красного и желтовато-бурого цвета. Этому способствуют существа, которые живут в снегу и называются хламидомонадой снежной.
Это мельчайшая водоросль, которая накапливает в себе пигмент астаксантин. Розоватый или красный снег — нередко можно встретить в горах Кавказа.
Если приподнять верхний слой, то внизу снег будет белым, обыкновенным.
Менять цвет, а точнее цвести, водоросли начинают, когда немного поднимается температура. Если солнце согревает поверхность снега, водоросли, до этого как бы онемевшие в снегу, оживают, начинают активную жизнь, быстро накапливают пигменты. Если растопить снег, то под микроскопом можно увидеть, как быстро носятся в воде красные частицы, — это и есть снежная хламидомонада.
Пятый. Когда снежинка падает в воду, она издаёт высокочастотный звук, который не улавливается человеком, но, по словам учёных, очень не нравится рыбе.
Шестой.
Снег в нормальных условиях тает при температуре 0 градусов Цельсия. Однако значительный объём снега может испариться при минусовой температуре, минуя преобразование в жидкую фазу. Этот процесс происходит, когда солнечные лучи попадаютна снег.
Седьмой. В зимнее время года снег отражает от поверхности Земли до 90% солнечных лучей, направляя их снова в космос, тем самым не давая Земле прогреться.
Восьмой. Во время снегопада в 1987 году в Форт-Кое (штат Монтана, США) была найдена снежинка— мировая рекордсменка, диаметром 38 см.
Подготовила Инна БАКАНОВА
При написании статьи были использованы материалы из книги
Масару Эмото «Послания воды, тайные коды кристаллов льда».
Тайны рождения снежинок
Как образуются снежинки? Почему снежинки имеют всегда правильную кристаллическую структуру? На эти вопросы ответит следующий видеоролик.
Хотелось бы обратить ваше внимание на то, что снежинки формируются в высоких слоях атмосферы. Там, высоко над землёй, царят чистота и гармония, на них не влияют негативные человеческие мысли, поэтому все снежинки прекрасны и неповторимы.
Снег делает зиму белой, он будто скрывает темноту и грязь осени, поэтому приносит столько радости. Особенно его любят дети. Для них снег - одна из главных зимних забав. Из него детвора делает крепости и снеговиков, катается по нему на лыжах и санках или без видимой цели просто барахтается в нём часами. Немудрено, что наступает момент, когда малыши начинают интересоваться у родителей, почему снег белый.
Природа света и его роль
Чтобы ответить на этот вопрос исчерпывающе и доступно, взрослые должны владеть определёнными знаниями о свете, восприятии цвета и снеге. Но начать нужно с видимого света. Всё вокруг пронизано электромагнитными волнами, однако люди способны видеть лишь их мизерную долю. Видимая часть спектра состоит из волн длиной от 550 до 630 нанометров.
Все, что находится вне этого узкого спектра, остается невидимым для человеческого глаза. Правда, волны могут ощущаться иными органами чувств, например, ультрафиолет невозможно увидеть, но он греет кожу и даже может обжечь ее, если долго находиться на солнечном пляже.
Зрение - бесценный дар природы , благодаря которому у людей есть возможность создавать устойчивую картину бытия и познавать мир. Однако без света человеческое зрение превращается в бесполезный инструмент. Это легко показать ребёнку, зайдя в комнату, где нет окон, например, в ванную комнату. Пока горит свет, предметы вокруг видны, их цвета различимы. Но стоит лампочке погаснуть, комната погружается в непроглядную тьму, все вещи и цвета перестают существовать для зрения, пока их снова не осветит солнце, живой огонь или электрическая лампочка.
Природные явления вызывают огромный интерес у детей. Все мамы сталкиваются с незамысловатыми вопросами маленьких почемучек: «Почему снег белый, а лёд прозрачный?» По логике вещей, снег – это множество спрессованных снежинок, состоящих из воды. Вода, сама по себе – прозрачна, значит и снег должен быть невидимым. Но всё выглядит иначе. Произнося слово снег, сразу всплывает понятие белоснежный. Рассмотрим сточки зрения физики, почему снег белого цвета.
Физическая загадка
Снежинка состоит из кристалликов воды, микроскопического размера. Неужели нам просто кажется, что сугроб белого цвета. Ведь радуга тоже разноцветная, а это всего лишь обман зрения. Снег нам кажется белоснежным, когда на него попадают солнечные лучи. В зависимости от яркости световой волны, цвет снега может быть:
- Голубым;
- Серым;
- Синим;
- Розовым.
Например, когда на улице пасмурно – снег кажется серым или синим, а на закате солнца – розовым.
Верно то утверждение, что снег белый именно из-за свойств воды. прозрачная – снег белый. Сугроб из снега – это миллиарды снежинок, каждая из которых кристаллическое соединение воды. Главное физическое свойство воды – способность к поглощению красного и инфракрасного спектрального луча. Когда лучи проходят через кристаллики, свет от солнца не пропускает тёплые цвета спектра, а холодные – пропускает. Именно поэтому цвет снега становится от голубого до серого.
Если потеря спектральных цветов не происходит, то цвет снега кажется белым.
А как же лёд?
Лёд – это тоже вода, только в другом агрегатном состоянии. Тогда он прозрачен, а не белый? Лёд представляет собой кристаллическое соединение. Кристалл всегда прозрачен и не важно, лёд это или кристаллическая соль. Ледяная глыба – это тоже, своего рода кристалл, только большого размера. Давайте проведём микроскопическое исследование льдинки.
Снежинка под микроскопом на свету прозрачна. Это обусловлено чистотой и отсутствием примесей и воздушных пузырьков. Пропуская солнечные лучи, лёд, как и снежинка будет тоже прозрачный.
А вот снежный сугроб – это множество кристаллических снежинок, которые отражают солнечные лучи. Если бы поверхность снежинок была идеально ровная, то и снег был прозрачным. Но так как в сугроб снежинки ложатся беспорядочно, свет преломляется под разными углами. Это и придаёт сугробу белый цвет. Недаром говорят, что снег, словно слепит белизной. Отражение солнечного света заставляет нас зажмуриваться от ярко белого снега.
Если сравнить огромную льдину и снежный сугроб, то лучи беспрепятственно проходят сквозь лёд, а от снега они преломляются. Если измельчить ледяную глыбу, она станет белой, так как кристаллики воды будут не спрессованы в одно целое.
Лучи будут преломляться и отражаться. Именно это и объясняет физическое явление, снег белый, а лёд прозрачный. Кстати, известны случаи выпадения цветных осадков. Из-за химических примесей, снег приобретает не привычный для нашего глаза оттенок.
Ольга Чертова
Конспект занятия кружка «Снег, лёд и их свойства»
На занятиях кружка "Юный эколог" мы с детьми старшей группы продолжаем экспериментировать. На этот раз опытным путём изучаем свойства снега и льда .
ЦЕЛЬ : Формировать представление о снеге , льде и их свойствах .
Познакомить детей с физическими свойствами снега и льда .
ЗАДАЧИ :
Образовательная. Помочь детям понять, почему при изменении температуры снег и лёд изменяют свои свойства .
Закрепить знания о свойствах снега и льда .
Учить детей анализировать, делать выводы в процессе экспериментирования.
Развивающая. Развивать мышление, умение выражать свои мысли последовательно, интерес к зимним явлениям природы.
Воспитательная. Вызвать радость от открытий, полученных в результате опытов.
Предварительная работа : Наблюдение за снегом , рассматривание снежинок, характеристики снега : сухой (мокрый, рыхлый (плотный, холодный, глубокий, искрящийся, рассыпчатый, игры со снегом , опыты, чтение рассказа “Первый снег” Е . Трутневой.
Материалы и оборудование : одноразовые тарелочки для снега (на каждом столе по глубокой и плоской тарелке, снег , лупы по количеству детей, по половине разрезанного яблочка на салфетке, ложка одноразовая, три емкости воды, кружочки разного цвета , наглядные модели снежинок и льдинок с обозначением свойств снега и льда , салфетки и полотенце.
Ребята, о каком времени года говорится в этой загадке :
Снег на полях ,
Лёд на реках,
Вьюга гуляет –
Когда это бывает? (Зимой)
А в следующих загадках говорится о явлениях неживой природы зимы. Отгадайте их.
Он пушистый, серебристый,
Но рукой его не тронь,
Станет капелькою чистой,
Как поймаешь на ладонь. (снег )
Прозрачен, как стекло,
А не вставишь в окно. (Лёд)
Покружилась звездочка
В воздухе немножко,
Села и растаяла
На моей ладошке. (Снежинка)
Воспитатель обращает внимание детей на искусственные снежинки. Настоящие ли они? Когда и где можно увидеть настоящие снежинки?
Послушайте, как интересно рассказывает о снежинках писатель
В. Архангельский. (Детям зачитывается о том, как образуются снежинки) .
Каким бывает снег ? Оказывается, снег бывает разный . В очень морозные дни он хрустящий и рассыпается. А вот если немного потеплеет на улице и наступит легкий, небольшой морозец, то снег станет липким , и мы сможем тогда и вылепить снежную бабу, построить снежную крепость, и поиграть в снежки.
А когда бывает снег и лёд (Ответы) .
Раз снег и лёд бывают только зимой, то они наверное чем-то похожи между собой. Как вы думаете? (Ответы) . Сегодня мы с вами проведём опыты и узнаем, чем похожи между собой снег и лёд и чем они отличаются.
Опыт – это практические действия с предметами для узнавания их свойств .
Я вчера набрала снег и лед и разложила его по тарелочкам, а интересно, что с ним произошло? Я предлагаю отправиться в снежную лабораторию, но вход в нее непростой (проходя через дугу, дети отвечают на вопрос "Где живет снежинка?")
Теперь мы с вами ученые-исследователи, будем выяснять, какие они снег и лёд и каковы их свойства . А помощником нашим будет специальный прибор для исследования. Найдите его на своих столах, как этот прибор называется? (лупа) . А что такое лупа? (увеличительное стекло) .
Ребята, а что же стало со снегом ? (растаял) Почему?
Значит, снег и лёд образуются из воды под действием мороза и тают в тепле.
(на доску крепится снежинка с изображением 1 свойства , на снежинке нарисована капелька воды : снег тает в тепле ).
Давайте внимательно рассмотрим растаявший снег . Что вы видите? (вода грязная) . Ребята, я видела, что некоторые дети едят снег . Правильно ли они поступают? А какой снег на ощупь ? (холодный) . Можно ли есть снег ? (нет, снег холодный и может быть грязным) .
Опыт №1. «Определение цвета» .
Сравним : какого цвета вода, снег и лёд (снег белый , вода и лёд бесцветные) А что еще бывает белым? (крепится 2 снежинка : снег белый - в центре снежинки вата, лёд бесцветный).
Какого цвета снег ? (белый)
Какого цвета лёд? (бесцветный)
Опыт №2. «Определение прозрачности» .
Проведем эксперимент. У вас под тарелочками лежат геометрические фигуры, назовите их (круги) . Какого они цвета? Положите один круг на пустую тарелочку, наверх мы положим снег , другой опустите в воду, третий круг положим под льдинку. Где круг видно, а где нет? Почему? (на доску крепится 3 снежинка : снег непрозрачный - нарисован закрытый глаз, лёд прозрачный – открытый глаз).
Опыт № 3. «Определение запаха» .
Ребята, а как узнать, снег и лёд пахнут ? (надо понюхать) . Понюхаем сначала яблоко, какое яблоко? (ароматное, душистое) . А теперь снег (у снега нет запаха ) (крепится 4 снежинка : снег и лёд не имеют запаха - на снежинке нарисован нос).
Давайте попробуем воткнуть в снег палочку , что произошло? А можно ли воткнуть палочку в лёд? Можно сделать вывод, что снег рыхлый , а лед твёрдый.
Взять горсть снега и высыпать её . Как можно назвать это свойство снега ? (Сыпучий) . А лёд? Я «случайно» уронила лёд, что с ним случилось? (он раскололся, он - хрупкий) .
Физкульминутка :
Снег пушистый все летает , (поднимают руки вверх и медленно опускают)
А метель все завывает.
Сколько снегу намело , (показывают сугробы)
Все тропинки занесло!
Мы дорожки разгребем (имитируют действия)
И в снежки играть пойдем. (шагают)
Снег сегодня белый , белый, (поднимают руки вверх и опускают)
От него кругом светло.
Рукавички мы наденем, (надевают рукавички)
и перчатки мы наденем, (одевают каждый пальчик)
Каждый пальчик мы оденем,
Будет вы шубах нам тепло.
Молодцы! Вы мне столько опытов показали, а сейчас я хочу вам показать, садитесь удобнее. Смотрите : у меня три баночки. В одну наливаем воду (приглашается ребенок проверить температуру воды, (холодная) . Во вторую нальем теплую, но как нам получить теплую воду, какую воду нужно налить сначала : горячую или холодную, почему? (холодную, затем горячую) . В третью баночку я налью горячую. В три баночки я буду опускать снег одновременно . Где снег растаял быстрее , а где медленнее? (чем теплее вода, тем быстрее растаял снег , быстрота таяния снега зависит от температуры воды).
Ребята, а теперь давайте вспомним, какими свойствами обладают снег и лёд ? (по окончанию каждого опыта на доску крепились снежинки со свойствами снега и льда ). Обращается внимание детей на то, что снег и лёд - это замерзшая вода.
Давайте теперь объединим всё, что мы узнали о снеге и льде .
Снег – белый , непрозрачный, рыхлый, сыпучий, под действием тепла превращается в воду.
А лёд – бесцветный, прозрачный, твёрдый, хрупкий, под действием тепла превращается в воду.
А теперь, когда мы с вами познакомились со свойствами снега , давайте попробуем сами вырезать снежинки и посмотрим, какие они у нас получатся. (Дети вырезают снежинки) .
Подведение итогов занятия : Как много мы сегодня узнали о снеге , пора возвращаться назад. Вам понравилось наше занятие ? Что запомнилось больше всего?
