Первые фотографии кристаллов

Первые фотографии кристаллов

Первая фотография (а) сделана сразу после того, как кристалл был помещен на сетку, второй — через 24 час. Ответвления, расположенные с левой стороны вертикальной ветки, откуда поступает тепло, с течением времени утолщаются, их очертания становятся угловатыми, что служит очевидным доказательством конденсации здесь водяного пара. В то же время ответвления с правой стороны становятся тоньше и короче — с их поверхности лед испаряется. На фотографии с показан тот же кристалл еще через 24 час. С правой стороны все ответвления исчезли, а с левой стали более массивными с отчетливо видимыми кристаллическими формами.

Фотографии на правой показывают изменения, происходящие в снежной крупе, помещенной на шелковую сетку при температурном градиенте 0,4 град/см и средней температуре -15° С. Фотография е сделана через 34 час после того, как снег был помещен на сетку, снимок — через 10 суток. Здесь также отчетливо видна конденсация пара на левой стороне и испарение льда на правой. Сравнивая фотографии d и f, легко заметить, что за 10 суток снежная крупа передвинулась в левую сторону на расстояние около 0,7 мм, т. е. скорость передвижения составляла 0,07 мм/сутки. Поскольку первоначальная форма снежной крупы близка к сферической, скорость движения должна приблизительно совпадать с той, которая может быть вычислена с помощью уравнения. Действительно, подставив в уравнение =0,4, получим и = 0,097 мм/сутки. Эта величина довольно близка к наблюдавшейся нами в действительности — 0,07 мм/сутки.

У садка слоев снежного покрова. Компрессионная вязкость снега. Каждый слой снега со временем оседает под действием веса вышележащей толщи, в то же время подвергаясь преобразованиям, о которых шла речь в предыдущих разделах. Ясно, что при оседании слоя плотность снега увеличивается. Если толщину слоя обозначить через h, то произведение не будет меняться со временем и в любом случае сохранится зависимость. Оседание слоев снега, лежащих на разных уровнях в снежном покрове, наблюдалось на Хоккайдо; обнаружено, что под действием веса плотность снега q увеличивается в соответствии со следующим дифференциальным уравнением:

Необходимо отметить, что столь простая связь между представленная уравнением, возможна лишь в том случае, когда преобразование снега имеет характер, показанный. Структура, представленная на фотографиях, может измениться и превратиться в зернистую при возникновении таяния или преобразоваться в глубинный иней в случае значительного понижения температуры. В этих случаях величина л для той же плотности снега будет больше, чем ее значение, вычисленное по уравнению.

Поскольку величина — уравнении представляет собой временной коэффициент в компрессионной деформации снега, следует назвать константой компрессионной вязкости снега.

Левая часть этого равенства получена путем преобразования уравнения и содержит всего одну переменную величину — плотность; при интегрировании она дает следующую функцию:

Значение интеграла может быть также получено методом квадратуры из кривой, характеризующей аккумуляцию снежного покрова. Под кривой аккумуляции здесь подразумевается кривая, показывающая количество снега S(t) в единицах веса, накапливающегося во время снегопада на единице площади грунта за время. Если кривая ОАВ представляет собой кривую аккумуляции, определяется площадью заштрихован-

Из-за перерывов между снегопадами кривая аккумуляции снега идет не плавно, а ступеньками, что усложняет использование ее для интегрирования правых частей уравнений. Поэтому для упрощения вычислений допустим, что снег выпадает непрерывно и аккумуляция происходит постоянно, причем ежедневно добавляется одно и тоже количество снега. В этом случае уравнение кривой аккумуляции напишется так:

Если период времени от первого снегопада до момента максимальной толщины снежного покрова составляет Т суток, то представляет собой среднее за этот период ежесуточное количество осадков, или вес снега в момент, когда его глубина максимальна, разделенный на Т.

Диаграмма показывает изменение со временем глубины снежного покрова, положения слоев снега, накапливающихся в течение каждых 10 суток, и плотности снега. Пунктирные линии, отмеченные десятичными дробями, связывают точки с одинаковой плотностью, а пересекающие их сплошные кривые показывают изменение положения слоев снега, накапливающихся в течение каждых 10 суток. Кривая общей глубины снежного покрова совпадает с изолинией плотности 0,07 г/см3 — такую плотность имеет обычно снег сразу после снегопада.

Вычисленных значений плотности с теми, которые наблюдались в действительности. Линии проведены по вычисленным значениям; черные и светлые кружки показывают действительные величины. Из схемы видно, что вычисленные значения плотности достаточно хорошо совпадают с действительными.

Читайте так же:

Комментарии запрещены.