XII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Загадки снега
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Снег на деревьях, полях, крышах домов.
Лед сковал реки, озера, пруды. Что здесь необычного? Просто наступила зима.
Снег - наиболее яркий признак зимы. Каковы же основные свойства снега? Почему снег белого цвета?
На эти и другие вопросы я постараюсь ответить в своей исследовательской работе, которая посвящена изучению снега.
Объект исследования:
Снег.
Предмет исследования:
Свойства снега.
Цель исследования:
Изучение экспериментальным путем свойств снега.
Задачи исследования:
Выяснить, что такое снег.
Узнать, как образуется снег.
Определить, почему скрипит снег.
Узнать, почему снег белый.
Определить чистоту снега.
Гипотеза:
Некоторые свойства снега зависят от строения снежинок. Снег белого цвета, скрипит под ногами, сохраняет тепло - это постоянные признаки снега.
Методы исследования:
Эмпирический (эксперимент).
Теоретические (анализ и обобщение).
Где и как рождается снег?
В ясный солнечный день шел снег, я подставила руку в варежке и стала рассматривать снежинки. Они были маленькие и очень красивые. Дома я нашла в интернете фотографии снежинок увеличенных во много раз. Некоторые из них имеют игольчатую форму, другие — плоскую, однако в любом случае у каждой из них оказывается 6 граней. Любопытно, что устройство снежинок совершенно одинаково. Однако в то же время нельзя найти две снежинки с абсолютно одинаковым узором.
Что такое снег? Это много, очень много красивых снежинок. Раньше думали, что снег – это замёрзшие капельки воды.
Чтобы доказать или опровергнуть это утверждение проведем следующие опыты:
Опыт 1.
- Я набрала стакан снега, занесла его домой и поставила в теплое место. Через некоторое время снег превратился в воду.
Вывод: Значит снег – это вода.
Опыт 2.
Я решила проверить, получится ли из снежной воды снег? Я поставила стакан с водой на холод, через некоторое время вода в стакане замерзла и превратилась в лед, но снега не получилось.
Вывод: Значит снег – это не просто застывшая вода.
Таким образом, утверждение, что снег – это замёрзшие капельки воды, не верно. Это мы доказали экспериментальным путем.
Оказывается, что капельки воды могут стать градинками – комочками непрозрачного льда, которые иногда выпадают летом вместе с дождем. Но они никогда не превращаются в снежинки – шестиугольные звездочки. Всё происходит по-другому.
Водяные пары поднимаются высоко над землёй, туда, где очень холодно. И там сразу же из водяных паров (а не из капелек воды) образуются крохотные льдинки – шестиугольные кристаллики. Но это ещё не те снежинки, что падают на землю. Они ещё очень малы. Но кристаллик всё время увеличивается и становится красивой звёздочкой. Снежинки медленно-медленно опускаются. Они собираются хлопьями и падают на землю.
В толком словаре Ожегова я прочитала, что:
Снег - атмосферные осадки - белые пушинки, хлопья, представляющие собой кристаллики льда, а также сплошная масса этих осадков, покрывающая землю зимой.
В Википедии:
Снег — форма атмосферных осадков, состоящая из мелких кристаллов льда. Относится к обложным осадкам, выпадающим на земную поверхность
Почему снежинки шестиугольные?
Снежинки всегда шестиугольные. А почему?
Снежинка – это твёрдое тело. А каждое твёрдое тело состоит из мельчайших частиц, которые как бы держатся друг за друга, соблюдая строгий порядок в своём расположении.
Как же ведут себя частицы водяных паров, прежде чем стать снежинками?
Представим наш класс на перемене. Все бегают по коридору туда-сюда. Так же ведут себя и частицы водяных паров в облаке. Но вот Светлана Владимировна говорит: «Второй класс! По порядку становись!» По команде мы сбегаемся и образуем ровный и правильный строй.
В облаке командует мороз. При охлаждении частички водяного пара перестают «бегать» и по строгим правилам природы начинают притягиваться и присоединяться друг к другу.
Они собираются в шестиугольные многоугольники, образуя снежинку.
Если частица не успела присоединиться к одному из многоугольников, она ищет себе другой. Такие шестиугольники могут наращивать свои лучики в шесть сторон, присоединяя всё новые и новые частицы. Так в небе и рождаются шестиугольные снежинки.
Считается, что двух одинаковых снежинок не существует. И это действительно так.
В наши дни изучение снежинок превратилось в науку. Еще в 1555 году швейцарским исследователем Мангусом были сделаны зарисовки форм снежинок. В 1955 году русский ученый А. Заморский разделил снежинки на — пластинки, иглы, звезды, ежи, столбики, пушинки, запонки, призмы (Рис.1).
Рис. 1. Формы снежинок.
Почему снег белый?
Снег – белый. Кто же поспорит с тем, что снег белый? Но почему снег белый?
Чтобы ответить на поставленный вопрос, проведем следующие опыты.
Опыт 3.
Д ля опыта взяла лист полиэтилена (мешочек). Целый кусок полиэтилена прозрачен (рис.2).
Рис. 2. Подготовка к эксперименту.
Нарезала его на мелкие кусочки. Каждый кусочек – это модель снежинки.
Сложили все «снежинки» в прозрачный стакан.
Посмотрим, какого цвета получился «снег» в стакане. «Снег» в стакане белого цвета (Рис.3).
Рис.3. Результат опыта – «снег» в стакане.
Опыт 4.
Налила воду в стакан и поставила в морозильник.
Через некоторое время вода замёрзла и превратилась в прозрачный лёд.
Я разбила его на мелкие кусочки и поместила в стакан. В стакане лед стал белого цвета (Рис.4).
Рис.4. Проведение опыта со льдом.
Из опытов я поняла: и полиэтилен, и кусок льда – прозрачны. Свет через них проходит не отражаясь. А вот кусочки полиэтилена и льда в стакане лежат по – разному и отражают свет в разных направлениях.
Итак, снег белый потому, что каждая снежинка – это на самом деле прозрачная льдинка, которая отражает свет. Лежат снежинки все по-разному, и свет отражается в разные стороны. Ученые говорят: «Свет рассеивается». Вот так и получается белый цвет. Причина белого цвета снега – его раздробленность.
Чистота снега.
Не секрет, что дети просто обожают попробовать снежок на вкус. Он такой сладкий, свежий - как удержаться?! Теперь, наверное, не буду. Потому что результаты опытов по определению чистоты снега были неутешительными.
Опыт 5.
Я взяла чистую баночку и наполнила ее только, что выпавшим снегом из сугроба возле дома во дворе и у дороги (Рис.5).
Рис.5. Пробы снега.
Я дождалась, пока оба кома снега растают и превратятся в воду. А потом сравнила чистоту этой воды. Ответ оказался очевидным.
Снег со двора был чистым, а вот у дороги в нем оказалось много грязи (Рис.6).
Рис.6. Талая вода.
Я решила профильтровать талую воду через химический фильтр (Рис.7,8).
Рис.7. Воронка из фильтровальной бумаги.
Рис.8. Фильтруем талую воду.
В ода проходит через такой фильтр очень медленно, наливать ее надо малюсенькими порциями. Но зато можно быть уверенным, что ни одна пылинка не скроется от наших глаз. В результате фильтрации стало видно, что, конечно, снег у дороги очень грязный. Но и во дворе снег тоже не идеален (Рис.9). Так что есть ни тот, ни тот не рекомендуется!
Рис.9.Результаты фильтрации талой воды.
А откуда же в снеге грязь? Судя по тому, что у дороги он грязнее, можно сказать, что грязь попадает в него из воздуха. На снег оседают частички пыли, поднятые машинами, попадают мельчайшие капли от их колес и т.п. Во дворе у нас тихо, чисто, машин нет. Грязи из воздуха здесь падает гораздо меньше. Но все равно она есть - с тех же деревьев, например.
Снежинки очищают воздух от пыли и гари, поэтому во время снегопада легко дышится.
Почему снег под ногами скрипит?
Зима. На земле лежит снег. Ты идешь по улице. Скрип, скрип, скрип… Скрипит снег. Почему?
Для этого проведем еще один эксперимент.
Опыт 7.
Сейчас мы будем использовать модель (бумагу). Нарежем ее на мелкие кусочки - «снежинки» (рис.10).
Насыплем их на стол и ладошкой надавим на этот «сугроб». Раздался хруст (скрип).
Рис.10. Подготовка и проведение опыта.
Когда мы сминаем «снежинки», каждая из них шуршит и потрескивает. Основной причиной скрипа снега считается ломание кристалликов.
Вывод: во время перелома этих кристаллов и слышен скрипящий или хрустящий звук.
Какой снег скрипит сильнее?
В энциклопедии я прочитала, что скрип снега возникает от раздавливания мельчайших кристалликов снега. В сильный холод ледяные кристаллики становятся более твердыми и хрупкими, вот они-то и скрипят, ломаясь под нашими ногами и колёсами автомобилей. Раздавив один кристаллик, звука мы не услышим, в силу мизерной величины снежинки, и того, что такие тонкие звуки человеческое ухо уловить не в состоянии. Но, объединяясь, кристаллики создают исключительный музыкальный фон - скрип.
Интереснейший эффект - скрип снега, слышен исключительно в морозную погоду. В довольно тёплый зимний денек снежный покров безмолвствует. Что интересно, чем сильнее холод, тем выше тон скрипа.
Этот факт я также решила проверить опытным путем.
Опыт 8.
Проведем опыт на бумажной модели снежинки. Нам потребуется стакан с водой и 2 листа бумаги – «снежинки».
Первый листок – это модель мокрой снежинки, такой она бывает в теплую погоду. Опустим листок в стакан с водой и оставим намокать.
Второй листок – это модель сухой снежинки, такой она бывает в морозную погоду. Разорвем листочек и послушаем звук.
Вытащим «мокрую снежинку» из стакана с водой, разорвем ее и послушаем звук, раздавшийся при этом.
Вывод 1: сухой листок рвется с более громким звуком, мокрый листок разорвался с тихим звуком.
Вывод 2: сухой снег в морозную погоду скрипит под ногами громко, мокрый снег в теплую погоду скрипит под ногами очень тихо.
Докажем это практически. Понаблюдаем за скрипучестью снега при разных замерах температуры.
|
№ |
Температура |
Хрупкость |
Звук |
|
1 |
-150 |
Высокая |
скрипящий |
|
2 |
-50 |
Средняя |
повизгивающий |
|
3 |
00 |
Небольшая |
Не скрипит, звук исчез |
|
4 |
+10 |
Небольшая |
Не скрипит |
Вывод: чем ниже температура, тем тверже становятся снежные кристаллы, тем выше становится хрупкость. При повышении температуры (выше 50) скрип пропадает.
Почему снег сохраняет тепло?
Действительно ли снег «согревает» все живое в морозы?
Я проделала следующий опыт.
Опыт 9.
В два стакана налила холодной воды. Вынесла их на улицу.
Температура воздуха была - 8ºС.
Один стакан с водой я оставила на воздухе, второй накрыла крышкой и закопала в снег.
Вывод: Снег не дал замерзнуть воде, значит, он защищает окружающий мир от мороза, хоть сам холодный.
Но почему это происходит?
Если внимательно рассмотреть снежинки на ладошке, то можно заметить, что между отдельными снежинками имеются большие промежутки, которые заполнены воздухом. Воздух между снежинками плохо проводит тепло и не дает теплу уйти от земли.
Ч тобы проверить это, мы раскопали снег лопатой. Под снегом увидели маленькие ростки травы. Снежное одеяло защищает растения от морозов (Рис.11).
Рис.11. Растения под снежным одеялом.
Вывод: снег сохраняет тепло за счет воздуха между снежинками.
Заключение
В результате исследовательской работы я узнала много нового и интересного о снеге. С помощью различных источников я находила нужную информацию и дополнила работу результатами поставленных экспериментов.
Я узнала, что:
Снег – это чудеснейшая особенность нашей планеты.
Снег – это красивый спутник зимнего пейзажа.
Снег – это высокие, устойчивые урожаи.
Он пушистый, искрящийся, дарит нам радость.
Проведенные исследования подтвердили, что цвет снега, хруст снега обусловлены строением снежинок.
Если бы не было зимы, то мы бы не смогли увидеть красоты, которую дарит нам это чудесное время года.
Выполняя данную работу, я не переставала удивляться - как все-таки совершенна природа. Каждый кристаллик имеет шесть граней, не пять, не семь, а именно шесть. Как будто там, наверху сидит мастер и виртуозно создает эти мельчайшие частицы, чтобы потом собрать из них снежинки неописуемой красоты. А мы здесь, на земле ловим их, пытаясь разгадать сказочную суть этого неповторимого волшебства.
Список литературы.
Ермакович Д.И., Чайка Е.С. Первая энциклопедия для мальчиков [Текст] / Ермакович Д.И., Чайка Е.С. – М: «Росмэн- Пресс», 2011.- 231 с.
Маркин В. А. Детская энциклопедия. «Я познаю мир» [Текст] / Маркин В. А. – М.: ООО «АСТ», 2001. – 468 с.
Бирюкова А. Ю. Большая энциклопедия школьника. «Планета Земля» [Текст] / Бирюкова А. Ю. – М: «Росмэн- Пресс», 2001. – 360 с.
ru.wikipedia.org
dic.academic.ru
class-fizika.narod.ru
sbiblio.com