XXIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Почему нельзя есть снег
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
Белый, вкусный снег идёт,
Попадает прямо в рот.
Если очень захочу,
Снег весь разом проглочу!
И тогда что будет, братцы —
На санях не покататься,
И сугробов не видать,
И в снежки не поиграть,
И на лыжах не побегать!
Плохо будет всем без снега!
Вот поэтому, друзья,
Снег не съем, пожалуй, я!
М. Дружинина
Каждый год мы ждём зиму, ведь существует много детских зимних развлечений, можно покататься на санках, поиграть в снежки и покататься с горок. Все эти развлечения невозможны без снега. Снег привлекает нас своей белизной, сверкающим блеском, пушистостью и мягкостью. Его так хочется потрогать, скатать снежки, открыть рот и ловить падающие снежинки. Он белый, рыхлый и мягкий, как сахарная вата и холодный как мороженое. Очень хочется его попробовать. Ведь выглядит он очень аппетитно! Но ещё в садике нам говорили: «Не ешьте снег! Он грязный!»
Нам стало интересно, почему взрослые запрещают, есть такой чистый, белый снег? Этот вопрос интересует меня и многих детей, что и определило актуальность проблемы исследования. А может быть, взрослые зря возмущаются и белый снег чист и не хуже мороженого?
Цель работы: выяснить, встречается ли чистый снег, который был бы безопасен для здоровья человека.
Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
- собрать снег в разных местах, где гуляют и развлекаются дети,
- провести опыты для выяснения чистоты снега,
- выяснить сколько одноклассников пробовали снег.
Объект исследования: снег
Предмет исследования: чистота снега
Методы исследования:
-
Опрос
-
Проведение опытов по определению чистоты снега.
-
Анализ полученных результатов.
Наше предположение (гипотеза): даже белый снег не является чистым и его нельзя есть.
Оборудование:
-
контейнеры для забора снега,
-
фильтровальная бумага,
-
USB-микроскоп с программным обеспечением, позволяющим делать фотосъемку,
-
чашки Петри,
-
агар-агар
-
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
-
-
СНЕГ И ЕГО СВОЙСТВА
-
Что такое снег? Мелкие и хрупкие кристаллы заледеневшей воды – это снег. Одна снежинка весит не более 3 мг, однако несмотря на столь небольшие размеры осадки создают огромные сугробы, покрывают собой обширные территории.
Снег – одна из разновидностей атмосферных осадков. Мелкие кристаллики формируются внутри облаков, опадая на поверхность зимой и в холода. Огромные снежные массы состоят из миллиардов мелких снежинок.
Как образуется снег? Снег можно назвать замерзшим дождем, выпадающим на землю зимой, холодной осенью и, периодически, весной. Снег может образоваться при температуре менее 0 градуса. Мелкие капли влаги в дождевых облаках застывают, поэтому и образуется данный вид осадков.
Образование снежинки: мельчайшие частички воды принимают форму шестиугольника, кристаллик льда постепенно превращается в шестигранник.
Рис.1.Образование снежинки
При температуре 15 градусов кристаллики становятся тонкими пластинками, а при 8 превращаются в колонны, полые внутри. При температуре 2,5 градуса они принимают привычную людям форму в виде снежинок. Снег может формироваться из-за испарения влаги. Подобное явление отчетливо наблюдается во время сушки белья на морозе. Ткань постепенно становится твердой, леденея из-за наличия в ней влаги. После этого начинается процесс испарения, лед начинает отрываться от материи, испаряясь вверх в атмосферу. Испарение льда может длиться несколько дней, после чего ткань становится сухой и вновь мягкой.
Снежинки состоят из мельчайших частичек воды. Структура на молекулярном уровне устроена таким образом, что уголки новообразовавшихся снежинок строгих размеров в 120 и 60 градусов. На концах и краешках снежинок формируются небольшие наросты из кристаллов, после чего слои продолжают намерзать. Именно благодаря этим процессам снежинки приобретают столь необычные формы. Однако большая часть образований имеет форму звезды.
Рис.2. Основная форма звезды – 6-ти лучевая
Исследователи выявили основные формы снежинок: в виде иглы, звезды, дендриты, пушистые, столбики, пластинки.
У снежинок в виде иглы кристаллы напоминают особое образование в виде ледяной спицы. Они могут быть полыми внутри с разветвленными в несколько сторон наростами.
Рис.3. Снежинка в виде иглы
Снежинки в виде звезды – кристаллы внешне похожи на переплетения волокон льда. Они могут располагаться произвольно, изгибаясь в различных направлениях. Интересный факт: снежинки могут быть разнообразных форми размеров. Всего отмечают 35 устойчивых форм образований. Они меняются в зависимости от температуры и расположения облаков.
Рис.4.Снежинки в виде звезды
Дендриты или древоподобные снежинки - это сросшиеся кристаллы снежинок, формирующие собой симметричные и разветвленные наросты, расходящиеся в разные стороны.
Рис.5.Снежинки дендриты (древоподобные)
Пушистые снежинки состоят из нескольких наростов, которые постепенно ломались или измельчались. В основном такие снежинки получаются вследствие сильных ветров.
Рис.6.Пушистые снежинки
Снежинки-столбики – крупные уплощенные снежинки. Одна из самых распространенных форм осадков. Выглядят как столбы, заточенный карандаш шестигранной формы.
Рис.7.Снежинки-столбики
Снежинки-пластинки в виде лепестков цветов, разделенных на отдельные участки ребрышками.
Рис.8.Снежинки-пластинки
Форма снежинок бывает разной. На данный момент различают 48 видов образованных снежинок. Форма может меняться из-за погодных условий. Как правило, чем ниже температура облаков, тем выше они располагаются. Снежинки, появившиеся в облаках температурой от -13 до -16, принимают формы в виде звездочек. По мере приближения к земной поверхности снежинки принимают формы плоских шестиугольников и игл.
Классификация снега
Снег - это вид осадков в виде ледяных кристаллов, а не просто замерзшая вода. Благодаря особому месторасположению молекул воды они приобретают форму гексагональной призмы. Падая, замерзшие кристаллы воды создают такие явления как:
-Иней,
- Град,
- Снегопад,
- Кристаллы снега.
Снежные хлопья могут быть величиной до 30 см. Исследователь Уинсон Бентли начал фотографировать кристаллики через микроскоп. Им было сделано более 5,5 тысяч фотографий. Тогда же он обнаружил, что каждая снежинка в природе уникальна и не похожа на другие.
Однако каждая снежинка, вопреки распространенному убеждению, не является уникальной. В условиях с одинаковой температурой и внешними факторами удается получать абсолютно одинаковые по внешнему виду и строению кристаллики. В природе такое строение можно встретить очень редко по простой причине – все снежинки деформируются во время падения.
Снег также можно разделять по таким критериям как
- механизм выпадения,
- цвет
- и интенсивность.
По механизму выпадения снег бывает:
-
Обложной;
-
Ливневый;
-
Снежная морось.
Обложной снег выпадает на обширные территории из облачности однородного типа. Как правило это происходит в период десятибалльной облачности. Снегопад может длиться монотонно долгое время. Обложной снег выглядит как масса плотных мелких кристаллов. В такую погоду плохая видимость. Зимой в основном преобладает именно такой снег.
Ливневый снег полная противоположность обложному. В этот период времени снежные массы интенсивно выпадают на землю. Снегопад начинается и кончается резко. Выпадает из больших кучево-дождевых облаков во время, когда атмосфера крайне неустойчива.
Снежная морось характеризуется кучей мельчайших снежинок, которые создают собой дымку в воздухе. Длится от нескольких часов до нескольких дней.
Время, когда снег выпадает из облака, называют снегопадом. Снегопады обычно очень интенсивны, могут длиться до нескольких дней. По интенсивности отличают:
-
Слабые снегопады, хлопья которых выпадают редко – менее 10 на один кубический метр воздуха вокруг.
-
Средние – от 10 до 100 снежинок на кубометр воздуха.
-
Сильные снегопады с интенсивностью от 100 снежинок на кубометр воздуха.
Именно количество снежинок определяет основные показатели снегопадов. В период, когда не дует сильный ветер, можно считать снегопады спокойными. Во время сильных ветров снегопады называют верховыми метелями. Как правило, снегопады прогнозируются метеорологами. Жители местности, в которой предположительно начнется буря, заранее предупреждаются бедствиях. Снегопады могут идти до нескольких дней, они останавливают жизнь даже в крупнейших населенных пунктах. Из-за заносов на дорогах невозможно проехать, линии электропередач перестают функционировать.
Когда снега скапливается достаточное количество, могут появляться лавины. Они сходят со склонов, уничтожая все объекты на своем пути. Человек, попавший в лавину, может не выжить вовсе. После снегопадов следуют человеческие и материальные жертвы. Разрушаются линии электропередач, системы связи. Некоторые города могут быть блокированы от цивилизации. В мире зафиксированы случаи, когда целые столетние города погибали под лавинами. Снежные лавины движутся со скоростью 100 м/с. Объем снежной массы составляет до двух миллионов кубометров. Когда лавина начинает сходить, она неизбежно создает мощные ударные волны из воздуха. Одна такая волна может передвинуть поезд или разрушить небольшое здание. Если человек будет осведомлен о правилах поведения при обрушении лавин, то он сможет спастись.
Таяние снега
Самым известным свойством снега можно считать его таяние при температуре выше нуля. Снег тает обычно весной, когда светит теплое солнце. Однако не многие знают, что даже при отрицательных температурах на солнце снег также начинает таять. Ледяные кристаллы испаряются с поверхности минуя процесс превращения в воду.
Когда на улице много грязи, снег тает в разы быстрее – темный цвет поглощает больше тепла. Поэтому неудивительно, что в лесах снег может лежать вплоть до начала лета. Когда лед посыпают солью, его кристаллы начинают постепенно разрушаться. Происходит превращение в жидкое агрегатное состояние. Когда снег начинает таять, он уплотняется и утяжеляется.
Польза от снега
Снег очень полезен: он укрывает поверхность земли на зиму, держит растения и мелких зверьков в тепле, помогая им выжить в тяжелые условия зимы. Если зимой не было снега, то урожаи не вырастут – во время таяния снег насыщает почву столь нужной влагой. Снег превращается в воду и жизнь начинается снова. Выходят из спячки зверьки, растения вновь пробиваются из земли. Жизнь на Земле развивается циклично за счет постоянных метаморфоз, повторяющихся ежегодно.
Почему снег скрипит под ногами?
Так как снег представляет собой массу кристалликов различной формы, он начинает скрипеть под ногами. Среди миллионов кристалликов есть еще и молекулы воздуха. Когда человек сжимает часть снега, то тот начинает уплотняться, кристаллики ломаются, а воздух вытесняется. Именно поэтому создается звук треска снега. При этом шум ломающихся кристалликов можно услышать не всегда.
Почему в холодную погоду снег скрипит, а в теплую нет?
Когда погода теплая, то некоторая часть снежного слоя подтаивает. Вода начинает подавлять все шумы ломающихся кристалликов, поэтому звук тяжело услышать. Самые отчетливые звуки появляются в сильные морозы. Температура периодически меняется, поэтому небольшое количество воды в пространстве между снежинками промерзает. Если снег выпал недавно, то плотность прилегания снежинок друг к другу крайне низкая. Старый полежавший снег лежит гораздо плотнее. Старый снег издает более низкий звук при сжатии, больше похожий на шорох.
2.1. Почему снег белый?
Всю планету окружают электромагнитные волны, невидимые глазу. Они находятся абсолютно везде и концентрируются на полюсах. Зрение воспринимает в качестве цвета именно эти электромагнитные излучения. Волны электромагнитного излучения дают нам цветовые ощущения. Самым главным источником таких волн считается Солнце. Солнечные лучи содержат весь спектр оттенков. Когда все цвета сливаются воедино, получается белый. Солнечные лучи как раз-таки белые.
Снег и лед полностью отображают солнечный свет. Каждая снежинка – это отдельные частички льда, которые также отражают солнечное свечение. Из-за того, что снежинки ложатся на поверхность в любом порядке, образуют снежные комья и завалы, они не могут полностью пропускать электромагнитные излучения.
Это можно проверить простым способом – достаточно выкопать в снегу небольшую лунку при солнечной погоде. Внутри лунки снег будет казаться более темным, немного желтоватым. В пасмурное время снег и вовсе кажется серо-синим. Таким образом, внешний вид снега напрямую зависит от погоды вокруг. Когда на улице светит ярко солнце, сугроб отражает полный спектр солнечного света. Это можно заметить даже невооруженным глазом – чистый снег переливается и будто бы блестит. Ближе к полюсам планеты снег принимает красные оттенки. Это происходит из-за особого вида водорослей, которые при размножении окрашивают все в розовый цвет. Знаменитый Чарльз Дарвин делал пометки о разных цветах снега в своих дневниках. Один раз он отправился в далекие странствия и заметил, что копыта его лошади оставляют красные следы на снегу. Из-за яркого заката снег также может принимать другие цвета, так как отражает красный свет. Понятие цвета – субъективная вещь. Некоторые люди неспособны различать цвета, некоторые путаются в оттенках, а некоторые придумывают и различают свои, уникальные оттенки. Три разных человека могут видеть один и тот же объект с разной точки зрения: для кого-то трава будет изумрудной, для кого-то салатовой, а кто-то вообще увидит в ней голубизну бирюзового. Явления цветопередачи пока что не изучены досконально. Известно лишь то, что у каждого человека свое восприятие цвета, отличное от других.
По цвету снег бывает не только белым. Розовый снег попадается не очень часто. Его можно найти в Гренландии, на Северном полюсе и на некоторых горах. Такой снег встречается в весенний и летний периоды. В это время солнце слегка подогревает снежный покров, снег постепенно подмокает. Чем мокрее становится снег, тем его цвет ярче. Красный снег был замечен Аристотелем. В XIX веке такой снег привезли в Великобританию. Тогда же никто не смог объяснить природу явления. Ботаник из Шотландии Роберт Браун предположил, что этот оттенок снег приобретает из-за водорослей. Он был прав и через столетие ученые выявили жизнедеятельность хламидомонад в снегу. Они начинали интенсивное размножение даже в холоде. Когда до водорослей доходил кислород, они начинали пахнуть арбузами. По словам некоторых очевидцев снег и на вкус напоминает данный плод.
Таким образом, белый цвет снега получился из-за того, что его поверхность полностью отражает спектр. А при совмещении всех цветов спектра получается белый. Однако цвет также будет зависеть и от оттенков неба на данный момент.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1. ОПРОС ОДНОКЛАССНИКОВ
Мы решили узнать, что думают об снеге ученики нашего класса. Оказалось, что ребята знают, что снег нельзя кушать, если он грязный, но если он выглядит белым и чистым, то его можно и попробовать. И большинство учеников 3В класса пробовали снег или сосульки.
Учащиеся знают, что снег есть нельзя, потому что он грязный и может заболеть живот и потому, что он холодный и может заболеть горло.
2.2. ИССЛЕДОВАНИЯ ЧИСТОТЫ СНЕГА
Мы решили проверить: где наиболее чистый снег?
Взяли пробы снега в трёх разных местах:
Проба № 1 «у крыльца школы»
Проба № 2 « на спортивной площадке школы»
Проба № 3 « в парке Берёзовая роща, далеко от дорожек».
Мы старались брать чистый белый снег, избегая снега загрязненного песком, грязью и т.п. Места забора снега указаны на карте (рис.9)
Рис.9. Места забора проб снега в районе СОШ №38
Кроме этого по дороге домой мы увидели сосульки на козырьке подъезда и решили проверить и их чистоту, так появилась
Проба № 4 « Сосульки»
На первый взгляд снег был очень белый и чистый. Мы решили сравнить его с чистым белым листом бумаги. Все пробы выглядели даже белее листа, а через сосульки можно было даже прочитать текст (рис.10-14).
Рис.10. Проба №1 на листе бумаги
Рис.11. Проба №2 на листе бумаги
Рис.12. Проба №3 на листе бумаги
Рис.13. Проба №4 на листе бумаги
Рис.14. Проба №4 на листе бумаги с текстом
Все взятые образцы в тепле растаяли и превратились в воду. После этого через фильтровальную бумагу мы профильтровали талую воду (рис.15)
|
Проба 1 |
Проба 2 |
Проба 3 |
Проба 4 |
Рис.15. Фильтровальная бумага после фильтрации талой воды
После фильтрования на бумаге обнаружили песчинки, пыль, кусочки коры. Это видно даже невооруженным взглядом!
Далее отфильтрованную воду мы тщательно рассмотрели с использованием микроскопа с увеличением х10 раз. Мы выявили, что снег содержит пыль, песок, частички семян, коры и др., которые при фильтрации не задержались бумагой (рис. 16)
|
Проба 1 |
Проба 2 |
Проба 3 |
Проба 4 |
Рис.16. Талая вода под микроскопом
Под микроскопом даже маленькие частички пыли и грязи выглядели как огромные камни или кляксы (рис.17)
Рис.17. Частицы песка под микроскопом
2.3. ПОСЕВ ТАЛОЙ ВОДЫ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ КОЛОНИЙ БАКТЕРИЙ
Мы предположили, что снег может содержать различные микроорганизмы, которые могут быть возбудителями различных болезней. Для проверки этой гипотезы мы произвели посев талой воды на питательную среду агар-агар для выращивания бактерий.
Колонии бактерий из талой воды выросли примерно через неделю. Они были разные и с каждым днём становились больше (рис.18)
Рис.18. Выросшие колонии бактерий
3. ВЫВОДЫ
В результате исследования выяснили, что 23 одноклассника из 30 пробовали снег или сосульки.
При простом рассмотрении снега и сосулек они кажутся чище белой бумаги, через сосульку можно читать текст.
При фильтровании талой воды всех проб снега на фильтровальной бумаге обнаружили песчинки, части коры, пыль.
При рассмотрении талой воды под микроскопом во всех пробах видны пылинки, ворсинки, частички песка, семян.
Самый грязный снег оказался в Березовой роще, чистого снега мы не обнаружили. Сосулька оказалась ещё грязнее снега.
Кроме видимой под микроскопом грязи в снеге могут быть бактерии, которые могут вызвать различные заболевания у человека.
Посев талой воды доказал, что все пробы содержат бактерии.
Подтверждение предположения (гипотезы): совершенно чистого снега не существует. Нет снега, который можно было бы съесть, не опасаясь, что можешь заболеть!
Литература
-
Алексеев С.В., Беккер А.М., Изучаем экологию экспериментально (практикум по экологической оценке состояния окружающей среды) – СПб: изд-во СПГУПМ, 2003.
-
Алекссев С.В., Груздева Н.В., Гущина Экологический практикум школьника. - Изд. «Учебная литература», 2005г.
интернет-источники
-
Анималов В.С. Снег: что это такое, как образуется, почему белый, откуда берется, фото и видео / Анималов В.С. [Электронный ресурс] // Научно-популярный журнал "Как и почему" : [сайт]. — URL: https://kipmu.ru/vse_sneg/ (дата обращения: 12.01.2025).
-
Снежный покров /[Электронный ресурс] // Википедия : [сайт]. — URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BD%D0%B5%D0%B6%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%BF%D0%BE%D0%BA%D1%80%D0%BE%D0%B2 (дата обращения: 15.02.2025).