Изморозь

Изморозь – интереснейший и удивительно красивый вариант атмосферных осадков. Она представляет собой ледяные отложения особой формы на различных поверхностях, таких как линии электропередачи, ветки кустарников и деревьев.

Появляется изморозь как в условиях повышенной влажности и морозной погоды, так и тумана (при отрицательных температурах). Может наблюдаться с поздней осени до начала весны. В некоторых регионах, например, в Архангельской области «изморозными» бывают до 60 дней в году. В 1957 году было установлено, что изморозь как природное явление имеет особую функцию – она обеспечивает подпитку слою векового льда в центральной части Антарктиды и ледников северного острова Новой Земли.

В большом количестве она замечена в Альпах, Гималаях и на Аляске.

Описание явления

Изморозь представляет собой метеорологическое явление, наблюдаемое в холодный сезон, при котором происходит отложение ледяных кристалликов на ветвях, проводах, транспортных средствах.

Возникает при резком и быстром понижении температуры воздуха, сопровождающимся повышенной влажностью и незначительными по силе порывами ветра. Эти факторы и вызывают сублимацию водяного пара. Наблюдается чаще всего при небольшом морозе – от -1 до -5°С, при дожде с сильным туманом. Может появляться и при сильных (до -40°С) и умеренных (до -20°С) морозах, часто образовывается ночью. Может быть сильной, полностью покрывать деревья и линии электропередач.

Чаще всего слои первой изморози не превышают по толщине 1 см, но кристаллы могут нарастать, образуя внушительную бахрому до 1 метра в длину, которая полностью окутывает предметы. Именно такую разновидность некоторые ошибочно называют инеем или льдом.

Многих интересует значение изморози, причем чаще всего отрицательное. В регионах с суровыми климатическими условиями именно это явление нередко становится причиной аварий. Данная проблема особенно актуальна для Сибири, где кристаллический лед повреждает коммуникации, линии электропередач. Изморозь на окнах транспортных средств мешает автолюбителям, именно поэтому они вынуждены наносить на стекло специальные составы, препятствующие обледенению.

Положительным моментом от появления изморози можно считать то, что зимний пейзаж становится похожим на сказочный, что не может не порадовать поэтическую натуру.

Чем изморозь отличается от инея

Изморозь и иней – это различные явления, хотя и имеют схожее происхождение. Их связывает результат, а именно – появление кристаллов льда на поверхности. Различия заключаются в количестве этих кристаллов и причинах их появления.

Иней образовывается на горизонтальных поверхностях – траве, асфальте, листьях, капотах автомобилей, стекле и даже снеге. Появляется он, как правило, под утро в ясные и тихие ночи. Механизм образования следующий – водяной пар, который находится в воздухе, преобразуется из газообразного состояния в твердое. В воздухе конденсируется водяной пар, образуются капли воды, которые при движении воздушных масс соприкасаются с различными холодными поверхностями (температура этих предметов ниже, чем атмосферная). В таких условиях эти капли воды не могут находиться в жидком состоянии. Поэтому они кристаллизуются. Если бы температура окружающих предметов была бы выше нуля, то капли воды не смогли бы кристаллизоваться, и они выпали бы в виде росы. Иней образуется только при температуре ниже нуля.

Слабый ветер способствует процессу появления инея, поскольку приносит новые воздушные массы, содержащие капли воды. Сильный же ветер, наоборот, препятствует. В жилых помещениях на окнах образуется именно иней. Интересно, что он никогда не формируется на тонких ветвях деревьев и на проводах.

Изморозь, в отличие от инея:

• наблюдается исключительно зимой (поэтому говорить «осенняя изморозь» неверно);
• образуется при слабом ветре;
• возникает при наличии тумана или густой дымки;
• для ее появления необходима температура воздуха от -5 до -15°С.

Механизм образования

Изморозь может появляться на проводах. Для этого температура и воздуха, и поверхности должна быть ниже -5°С, причем такое возможно не только на неработающих элементах, но и находящихся под напряжением.

Образование изморози происходит следующим образом. Частицы воды, будучи переохлажденными, соприкасаются с частицами поверхности, температура которых отрицательная. Происходит кристаллизация, образующая красивые твердые частицы. Порывы ветра также регулируют процесс, поскольку приносят частицы воды, которые при отрицательной температуре становятся кристалликами изморози.

Можно наблюдать три агрегатных состояния жидкости: водяной пар в процессе испарения становится водой, которая в дальнейшем под воздействие низких температур кристаллизуется, становясь твердой.

Характер протекания процесса образования изморози напрямую зависит от размеров капель воды:

1. Если они очень мелкие (0,1 мм и даже меньше), то образование атмосферного явления будет происходить мгновенно.
2. Более крупные капли (от 0,1 мм, чаще всего такие наблюдаются при густом тумане, дожде, моросях) растекаются по поверхности, поскольку мгновенно кристаллизоваться не могут. Постепенно образуется гололед. Его толщина может составлять от 5 до 20 мм, в зависимости от климатических условий конкретного региона.

Таким образом, чем меньше размер капель жидкости при отрицательной температуре, тем более легкой, ажурной и красивой будет кристаллическая изморозь.

Аналогичным образом происходит образование явления на деревьях, пожухлой траве и иных поверхностях. Однако, механизм рождения кристалликов изучен учеными не полностью – это очень сложное явление. Чаще всего образование происходит с наветренной стороны на тонких длинных предметах. При этом необходим слабый ветер.

Интересно, что форма и размеры кристалликов могут меняться буквально на глазах, что связано со спецификой строения их решетки. Особенно метаморфозы становятся очевидными при температуре, близкой к 0°С. В этом случае за 10 минут можно будет увидеть практически полную перекристаллизацию рисунка. При более низких температурах перемены практически не заметны.

Виды изморози

Еще более поразительно это удивительное явление природы потому, что представлено несколькими вариациями.

Легкий ажурный узор называется кристаллической изморозью. Как правило, длина такого рисунка не более одного сантиметра (хотя изредка можно встретить и незначительное превышение). Скорость образования составляет до 1 мм/час. Кристаллики невесомые, без проблемы стряхиваются от легкого дуновения ветерка или случайного прикосновения человека.

Наблюдение под лупой за «поведением» кристалликов поможет поверить в то, что они «ожили»: размер начинает меняться на глазах, преобразуется форма, кристаллы уплотняются, лишаясь своей ажурности. Чаще всего именно такой вариант атмосферного явления наблюдается в регионах с умеренно-суровой зимой. Кристаллическая изморозь на деревьях формируется при температуре ниже -15°С, слабых порывах ветра и в определенное время суток – примерно к полуночи. Днем, при свете Солнца, кристаллики постепенно начинают таять, и лишь в тени остается некоторое их количество.

Второй вариант – зернистая изморозь. Она напоминает собой не красивые «пушистые» частицы, а плотные, будто снежные, белые комочки, которые плотно облегают ветки деревьев, травинки, провода.

Механизм образования несколько отличается от ранее описанного. На поверхности деревьев образуются небольшие (до 0,01 мм) капли жидкости. При соответствующей температуре воздуха они практически моментально становятся белыми скоплениями высокой плотности, состоящими из отдельных крупинок. Держится такой вид изморози довольно продолжительное время, она прочна, не разрушается при случайном прикосновении или порыве ветра. Если же капли жидкости очень крупные, то образуется гололед.

К необходимым для возникновения зернистой изморози условиям относятся:

• сильный ветер;
• туман;
• температура воздуха до – 10°С.

Таким образом, в зависимости от условий образования изморозь на траве может принимать разные формы. При низких температурах появляется красивая ажурная разновидность, которую называют «полярной» или «сибирской». Рисунки природы в этом случае удивительно разнообразны – это могут быть листочки, веера, иголочки. Связано это с тем, что условия формирования кристаллов (температура, ветер, влажность) все время изменяются. При более высоких температурах изморозь на деревьях смотрится уже не столь изящно, ажурность рисунка пропадает, сменяясь плотным слоем.

Изморозь – это  красивое, но опасное атмосферное явление, изучение которого играет важную роль в метеорологии и хозяйственной деятельности человека.