Чому рипить сніг під ногами?
© Михайло Самарін
Всі ми добре знаємо, що при ходінні по снігу, він видає звуки у вигляді скрипу. За рахунок чого це відбувається і чому за різної температури тональність звуку різна? Давайте в цьому розберемося.
Сніговий покрив складається з великої кількості сніжинок різноманітної конфігурації і приблизно 90% всього обсягу снігу займає повітря. При різному навантаженні (наприклад, ходіння людини або їзда авто), повітря з нього вичавлюється, сніжинки труться одна з одною і ламаються, видаючи при цьому звуки, які сприймаються як скрип. Зазвичай скрип снігу виразно чутний при температурі нижче -5...-2 °C. Вище за цю температуру скрип відсутній. Існує три основні причини виникнення звуків:
- Руйнування кристаликів снігу;
- Ковзання (зміщення та тертя) кристаликів один з одним під тиском;
- Деформація кристалічної решітки.
Основною причиною скрипу (хрускоті) снігу вважається саме перша (руйнування кристаликів).
Також читайте
В акустичному спектрі скрипу снігу є два максимуми: у частотному діапазоні 250 – 400 Гц та 1000 – 1600 Гц. Характер звуків, що видаються, залежить від температури снігу. На початку ХХ століття метеорологи навіть пропонували оцінювати температуру снігу за характером скрипу. Руйнування крижаних бурульок і зламування льоду криголамом дають схожий розподіл частот (125 - 200 Гц і 1250 - 2000 Гц), проте у разі льоду максимуми більш чітко виражені та відокремлені один від одного. Посилення морозів робить кристалики більш твердими, але водночас і більш крихкими. Внаслідок цього зростає високочастотна складова (1000 – 1600 Гц) – скрип сухого, морозного снігу, який іноді нагадує свист. Якщо мороз слабшає, і температура стає вище -6 ° C, то високочастотний максимум згладжується, а потім і майже повністю зникає.
Танення снігу впливає і на характер тертя сніжинок одна з одною: змочені (змащені водою) кристалики видають звук, відмінний від звуку тертя сухих сніжинок, а вище за деяку температуру сніг взагалі перестає скрипіти. Це пов'язано з тим, що при певній температурі сніжинки при стисканні не стільки ламаються, скільки починають підтаювати, енергія здавлювання витрачається не на злам кристаликів, а на танення сніжинок, вода, що виділяється, змочує сніжинки, і замість сухого тертя виникає «ковзання сніжинок по змоченій поверхні».
Наявність різного за товщиною рідкого шару на поверхні сніжинок призводить ще й до того, що вони змерзають. У пухнастого свіжого снігу зв'язки між кристалами слабкі, а у старого, що злежався, міцні. Їхнє руйнування теж породжує звукові хвилі, але більш низькі. Вони сприймаються вже не як скрип, а скоріше, як шарудіння та хрускіт, і чути навіть при температурі, близькій до нульової. Напевно, ви помічали такі звуки на дорогах і тротуарах, де тривалий час не прибирався сніг.
На характер звуку впливає також форма сніжинок. Вона залежить вже від температурно-вологісних умов в атмосфері в момент снігопаду і може бути дуже різноманітною: від паличок, голок та стовпчиків, до пластинок та шестикутних кристалів.
Підготував Ігор Кібальчич, кандидат географічних наук, синоптик.
