Зима здається знайомою до дрібниць. Мороз, короткі дні, теплий чай, слизькі тротуари й сніг, який то чарує, то додає клопоту. Проте за цією звичною картинкою ховаються явища, здатні добряче здивувати.
Наприклад, холодна пора настає зовсім не через те, що Земля віддаляється від Сонця. Сніг не завжди падає лише при сильному морозі. А біла пухка ковдра, яку ми бачимо за вікном, може одночасно охолоджувати планету й захищати ґрунт від різкого холоду.
Навіть саме слово «зима» не має одного точного календарного значення. Для метеорологів вона починається 1 грудня, а для астрономів — у день грудневого сонцестояння. Та й це стосується лише Північної півкулі. Коли українці дістають пуховики, в Австралії, Аргентині та Південній Африці триває літо.
Тож ось цікаві факти про зиму без старих міфів і вигаданих сенсацій. Тут є трохи астрономії, метеорології, фізики та звичайних спостережень, які можна перевірити під час наступної прогулянки.
| Зимовий факт | Що відбувається насправді |
|---|---|
| Причина зими | Нахил земної осі, а не велика відстань від Сонця |
| Форма кристала снігу | Має шестикутну основу |
| Колір снігу | Білий через багаторазове розсіювання світла |
| Найнижча офіційна температура | −89,2 °C на станції «Восток» в Антарктиді |
| Снігова ковдра | Відбиває світло й водночас утеплює ґрунт |
| Початок метеорологічної зими | 1 грудня у Північній півкулі |
| Початок астрономічної зими | День зимового сонцестояння |
| Вода у снігу | Її кількість залежить від щільності снігового покриву |
Цікаві факти про зиму: холод залежить не від відстані до Сонця
Один із найпоширеніших міфів звучить логічно: взимку холодно, бо Земля перебуває далі від Сонця. Насправді для Північної півкулі все майже навпаки. На початку січня наша планета проходить перигелій — найближчу до Сонця точку своєї орбіти.
Різниця між найближчою та найдальшою відстанню до Сонця становить приблизно 5,1 мільйона кілометрів. Звучить масштабно, але вона не визначає звичну зміну сезонів. Головну роль відіграє нахил земної осі приблизно на 23,4 градуса.
У грудні Північна півкуля нахилена від Сонця. Його промені падають під меншим кутом, розподіляються по більшій площі й слабше нагрівають поверхню. До того ж день коротшає. Земля отримує менше сонячної енергії — приходить зима.
У Південній півкулі в цей час відбувається протилежне. Вона нахилена до Сонця, тому там літо. Через пів року ситуація міняється місцями.
Дві зими в одному календарі
Метеорологічна зима у Північній півкулі охоплює грудень, січень і лютий. Такий поділ зручний для порівняння температур, опадів та інших кліматичних показників. Кожен сезон складається з трьох повних місяців, а дати не змінюються з року в рік.
Астрономічна зима починається під час грудневого сонцестояння, найчастіше 21 або 22 грудня. Вона триває до весняного рівнодення у березні. Точний момент залежить від руху Землі навколо Сонця та особливостей календаря.
Тому фраза «перший день зими» може означати дві різні дати. І обидві будуть правильними — просто в різних системах.
До речі, сонцестояння — це не ціла доба, а конкретний астрономічний момент. Саме тоді Північна півкуля має найбільший нахил від Сонця. День виходить найкоротшим, а ніч — найдовшою.
Найхолодніший день не завжди приходить під час сонцестояння
Після найкоротшого дня світловий час уже потроху збільшується. Але температура часто продовжує падати ще кілька тижнів. Чому так?
Суша, вода й атмосфера не нагріваються та не охолоджуються миттєво. Після сонцестояння поверхня ще певний час віддає більше тепла, ніж отримує. Виникає сезонне запізнення, трохи схоже на гарячу каструлю: після вимкнення плити вона не стає холодною за секунду.
У багатьох районах Північної півкулі найнижчі середні температури припадають на січень. Біля великих морів та океанів затримка може бути ще помітнішою, бо вода повільно змінює температуру.
Чому сніжинки мають шість променів
Сніжинка починається не як маленька замерзла крапля. У хмарі водяна пара осідає на мікроскопічній частинці — наприклад, на пилу або крихітному аерозолі. Молекули води формують кристал льоду.
Внутрішня будова льоду задає шестикутну симетрію. Тому снігові кристали мають шість основних сторін або променів. Вони можуть нагадувати зірки, голки, пластинки, стовпчики чи дивні розгалужені дерева, але базова геометрія лишається шестикутною.
Форма змінюється протягом польоту крізь хмару. Кристал потрапляє в шари з різною температурою та вологістю, нарощує нові гілочки, іноді зіштовхується з іншими кристалами. Саме тому дві великі розгалужені сніжинки майже напевно матимуть хоча б невелику відмінність.
- температура повітря впливає на тип кристала;
- вологість визначає швидкість росту та кількість відгалужень;
- рух крізь різні шари хмари змінює форму;
- зіткнення з краплями й іншими кристалами залишає сліди;
- вітер і турбулентність створюють для кожної сніжинки власний маршрут.
Цікаві факти про зиму: чому сніг білий, хоча лід прозорий
Окремий кристал льоду майже прозорий. Проте сніговий покрив складається з безлічі кристалів, між якими є повітря. Світло багато разів відбивається й заломлюється на їхніх поверхнях.
Кристали розсіюють усі видимі кольори приблизно однаково. Разом вони сприймаються людським оком як білий колір. Схожий принцип працює з цукром: один великий кристал прозорий, а купа дрібних кристаликів здається білою.
Іноді сніг має блакитний відтінок. Це добре помітно у глибоких шарах, тріщинах льодовика або щільних заметах. Під час довгого проходження крізь сніг червона частина світла поглинається сильніше, а блакитна лишається помітнішою.
Рожевий, червоний або зеленуватий сніг теж існує. Такий колір можуть створювати холодостійкі мікроводорості. А сірий сніг біля доріг зазвичай містить пил, сажу та частинки бруду.
Свіжий сніг допомагає охолоджувати планету
Біла поверхня добре відбиває сонячне випромінювання. Цю властивість називають альбедо. Свіжий чистий сніг може повернути в атмосферу й космос до 90% сонячної енергії, яка на нього потрапляє.
Темний ґрунт, асфальт або вода поглинають значно більше тепла. Тому після танення снігу поверхня починає нагріватися швидше. Це одна з причин, через які зміни площі снігового покриву впливають на клімат.
Старий сніг відбиває менше світла. Його кристали стають більшими й округлішими, між ними накопичується пил. Після відлиги та повторного замерзання поверхня теж змінюється.
Сніг не лише охолоджує, а й утеплює
Звучить суперечливо, але пухкий сніг може працювати як теплоізоляція. Між кристалами затримується повітря, яке погано проводить тепло. Снігова ковдра сповільнює його втрату з ґрунту.
Під глибоким шаром снігу температура землі може бути значно вищою, ніж у повітрі над поверхнею. Це допомагає пережити морози корінню рослин, комахам, дрібним гризунам та іншим тваринам.
Деякі тварини створюють під снігом цілі системи ходів. Там вони шукають їжу й ховаються від вітру та хижаків. Для людини замет — просто купа снігу, а під ним іноді кипить непомітне життя.
Після снігопаду справді стає тихіше
Свіжий пухкий сніг має пористу структуру. Вона поглинає частину звукових хвиль і зменшує відлуння. Через це знайома вулиця після рясного снігопаду може здаватися незвично тихою.
Такий ефект триває не завжди. Коли сніг тане, ущільнюється, а потім замерзає, на поверхні утворюється тверда кірка. Вона вже не поглинає, а відбиває звук. Тоді голоси, кроки й шум транспорту можуть поширюватися досить далеко.
Мокрий і пухкий сніг містять різну кількість води
Правило «десять сантиметрів снігу дорівнюють одному сантиметру води» є лише приблизним орієнтиром. Реальна пропорція сильно змінюється.
Важкий мокрий сніг щільний і містить багато води. Пухкий морозний сніг може складатися переважно з повітря. Однаковий за висотою шар після танення дасть зовсім різний об’єм води.
Метеорологи тому вимірюють не лише глибину снігу, а й водний еквівалент. Він показує, який шар води утворився б після повного танення снігового покриву.
| Поширене твердження | Як насправді |
|---|---|
| Взимку Земля найдалі від Сонця | У Північній півкулі Земля найближча до Сонця на початку січня |
| Усі сніжинки мають форму зірки | Вони бувають пластинками, голками, стовпчиками й розгалуженими кристалами |
| Сніг випадає лише нижче 0 °C | Біля землі температура іноді може бути трохи вищою, коли сніжинки не встигають розтанути |
| Сніг завжди однаково легкий | Його щільність і кількість води дуже різняться |
| Найсильніший мороз має бути в день сонцестояння | Найхолодніший період часто настає пізніше |
| Зима всюди припадає на грудень | У Південній півкулі календарна зима триває з червня до серпня |
| Антарктида отримує багато снігу | Внутрішні райони Антарктиди є дуже сухою полярною пустелею |
Сніг може падати, коли термометр показує плюс
Для утворення снігу важлива температура високо у хмарі та в шарах атмосфери, крізь які він летить. Біля землі повітря іноді прогрівається трохи вище 0 °C, але сніжинки не встигають повністю розтанути.
Тому мокрий сніг може падати при слабкій плюсовій температурі. Великі пластівці часто швидко тануть на асфальті, автомобілях і теплих дахах, хоча трава або холодний ґрунт ненадовго біліють.
Крихітна різниця температур у нижніх шарах атмосфери вирішує, що ми побачимо: сніг, мокрий сніг, крижаний дощ або звичайний дощ. Через це зимові опади важко прогнозувати навіть за кілька годин до події.
Буває гроза зі снігом
Грім і блискавка асоціюються з теплою літньою зливою, проте вони можливі й під час сильного снігопаду. Явище неформально називають сніговою грозою.
Воно виникає, коли в холодній атмосфері розвиваються потужні хмари з інтенсивними вертикальними рухами. Усередині хмари кристали льоду й інші частинки зіштовхуються, розділяючи електричні заряди.
Сніг приглушує звук, тому грім під час такої грози часто чути на меншій відстані. Зате спалах блискавки на тлі білого пейзажу має дуже яскравий вигляд.
- снігова гроза з громом і блискавкою;
- крижаний туман із дрібних завислих кристалів;
- «алмазний пил», який блищить у повітрі при сильному морозі;
- снігові шквали з раптовим погіршенням видимості;
- крижаний дощ, краплі якого замерзають на поверхні;
- паморозь, що наростає на гілках, дротах і огорожах;
- світлові стовпи, створені відбиттям світла у кристалах льоду.
Озера можуть створювати власні снігопади
Коли дуже холодне повітря проходить над відносно теплою незамерзлою водою, воно отримує тепло та вологу. Повітря підіймається, утворюються хмари, а з підвітряного боку озера починається інтенсивний снігопад.
Це називають озерним ефектом. Найвідоміші приклади спостерігають біля Великих озер у Північній Америці. Вузькі смуги хмар можуть приносити сильний сніг в один район, тоді як за кілька кілометрів світитиме сонце.
За сприятливих умов інтенсивність снігопаду сягає кількох сантиметрів за годину. Напрямок вітру вирішує, яка саме територія опиниться під сніговою смугою.
Антарктида — холодна, але дуже суха
Антарктида вкрита величезною кількістю льоду, проте її внутрішні райони отримують мало нових опадів. Холодне повітря містить небагато водяної пари, тому материк вважають полярною пустелею.
Офіційний світовий рекорд найнижчої температури повітря становить −89,2 °C. Його зафіксували 21 липня 1983 року на антарктичній станції «Восток».
На супутникових картах учені знаходили ще холодніші ділянки поверхні снігу. Але температура поверхні, визначена з космосу, і стандартне вимірювання температури повітря на метеостанції — не одне й те саме. Тому офіційний рекорд лишається за станцією «Восток».
У полярних районах зима може минати без сходу сонця
За Полярним колом настає полярна ніч. Сонце не піднімається над горизонтом щонайменше одну добу, а ближче до полюса темний період триває місяцями.
Це не завжди означає повну чорну темряву. Опівдні небо може світлішати, створюючи довгі сині або рожеві сутінки. Місяць, зорі, сніг і полярне сяйво теж дають світло.
На самому Північному полюсі умовно буває один схід і один захід Сонця на рік. Після весняного рівнодення починається багатомісячний день, а після осіннього — багатомісячна ніч.
Сніг є природним запасом води
У горах зимовий сніг накопичує воду на кілька місяців. Навесні й улітку він тане, живить річки, зволожує ґрунт і поповнює водосховища.
Для багатьох регіонів сніговий покрив працює як природний резервуар із відкладеною подачею. Коли сніг тане надто рано, частина води проходить річками ще до періоду найбільшого попиту.
Надто швидке танення разом із дощем може спричинити паводки. Повільне танення, навпаки, довше підтримує річковий стік. Саме тому гідрологи стежать не лише за висотою заметів, а й за щільністю та водним еквівалентом снігу.
Мороз може малювати візерунки без участі снігу
Крижані «квіти» на склі виникають, коли водяна пара переходить у твердий стан і формує кристали на холодній поверхні. Подряпини, пил і нерівності скла задають місця, з яких починається ріст.
Схожим способом утворюється іній. Водяна пара осідає на предметах, температура яких нижча за точку замерзання. А от замерзла роса спочатку була рідкими краплями, які вже потім перетворилися на лід.
Паморозь часто наростає під час туману. Переохолоджені крапельки торкаються гілок, дротів або дорожніх знаків і миттєво замерзають. За вітряної погоди кристали ростуть переважно з одного боку.
- роздивитися сніжинку на темній рукавичці;
- порівняти пухкий і мокрий сніг однакової висоти;
- послухати, як змінюється шум вулиці після снігопаду;
- поспостерігати, де іній зберігається найдовше;
- звернути увагу на довжину тіней опівдні;
- порівняти швидкість танення чистого й забрудненого снігу;
- помітити, як тверда крижана кірка змінює звук кроків.
FAQ
Чому взимку холодно, хоча Земля ближча до Сонця?
Пори року визначає переважно нахил земної осі. Узимку Північна півкуля отримує менш пряме сонячне світло, а дні стають коротшими.
Чи справді не існує двох однакових сніжинок?
Прості кристали можуть бути дуже схожими. Але для двох великих сніжинок із безліччю відгалужень точний збіг форми надзвичайно малоймовірний, бо кожна проходить власний шлях крізь хмару.
Чому сніг скрипить під ногами?
Під тиском кристали ламаються й труться один об одного. У сильний мороз сніг сухіший і твердіший, тому скрип зазвичай чути краще.
Чи може сніг падати при плюсовій температурі?
Так. Коли теплий шар біля землі неглибокий, сніжинки можуть не встигнути повністю розтанути. Часто це мокрий сніг, який швидко зникає на теплих поверхнях.
Чому після снігопаду стає тихо?
Пухкий сніг містить багато повітряних пор і поглинає частину звуку. Після ущільнення або обмерзання цей ефект слабшає.
Де зафіксували найсильніший мороз?
Офіційний світовий рекорд температури повітря становить −89,2 °C. Його зареєстрували на антарктичній станції «Восток» у липні 1983 року.
Чим метеорологічна зима відрізняється від астрономічної?
Метеорологічна зима у Північній півкулі триває з 1 грудня до кінця лютого. Астрономічна починається під час грудневого сонцестояння й завершується весняним рівноденням.
Висновок
Цікаві факти про зиму показують, що холодна пора значно багатша за звичний набір зі снігу, морозу й коротких днів. Вона пов’язана з нахилом Землі, рухом атмосфери, кристалічною будовою льоду та величезним сезонним запасом води.
Сніг теж не такий простий, як здається. Він відбиває сонячне світло, приглушує звуки, утеплює ґрунт і живить річки після танення. Його кристали мають шестикутну основу, але погода перетворює кожен із них на окремий маленький маршрут, записаний у льоді.
Навіть мороз має кілька облич. Він створює іній, паморозь, крижаний туман, світлові стовпи й візерунки на склі. А під час особливих зимових бур можна почути грім та побачити блискавку просто серед снігопаду.
Тож наступного разу, коли за вікном почне сніжити, подивіться трохи уважніше. Можливо, ви помітите шестипроменевий кристал, незвичну тишу або блакитну тінь у заметі. Зима любить дивувати — просто робить це без зайвого шуму.
Залишити відповідь