Каким образом ветки деревьев покрываются слоем льда (см. фото)?
Несколько лет назад на ветках деревьев образовался прозрачный слой льда — как на приведенной фотографии. На тоненькой (миллиметрового диаметра) веточке мог нарасти ледяной цилиндр сантиметрового диаметра и больше! Иногда слой был такой толстый, что даже толстые ветки обламывались. Не удивительно, что город засыпан сломанными ветками — и маленькими, и очень большими, и даже многие деревья упали, не выдержав огромной тяжести. Слой льда был и на проводах. Как он образовался?
Существуют две разновидности дождей способных образовывать слой льда на ветках деревьев, проводах, дорогах, в общем, на всем чего достигают. Это так называемый переохлажденный дождь — обложные осадки в виде капель размером от 0,5 до 5 мм при небольшом морозе от 0 до -10°С. Как правило явление наблюдается в связи с перемещением теплых фронтов. Падающие из облаков снежинки тают верхнем слое теплого воздуха, а затем, проходя холодный нижний слой, переохлаждаются и по достижении земной поверхности и предметов превращаются в слой льда. Зачастую переохлажденные осадки может сопровождать ледяной дождь. Он состоит из частично замерзших капель в виде шариков, внутри которых вода. Когда ледяные шарики разбиваются, переохлажденная вода вытекает и образует гололед.
Кстати, как может ли существовать переохлажденная вода внутри капель, если они покрыты снаружи корочкой льда? Ведь лед является замечательным «центром» кристаллизации и должен вызвать немедленное замерзание переохлажденной воды, если она с ним соприкоснется! Недаром так трудно переохладить воду. — 7 лет назад
Правильно уже ответили, например, Vasil Stryzhak. Для этого явления необходима, во-первых, так называемая температурная инверсия. В «обчычных» условиях в приземном слое температура воздуха выше, чем на высоте (воздух нагревается от поверхности Земли). При инверсии внизу воздух холодный, а выше лежит слой теплого влажного воздуха — как это ему и «полагается» по законам физики (теплый воздух легче холодного, а влажный воздух всегда легче сухого, имеющего ту же температуру). Во-вторых, необходимо, чтобы воздух, через который пролетает капля дождя, был чистый, чтобы капли могли охладиться ниже нуля градусов и при этом не замерзнуть (в экспериментах очень чистую воду в малых количествах удавалось переохладить до минус 70 градусов). Тогда мелкие капли дождя, попадая в зону холодного воздуха (обычно не слишком холодного, на несколько градусов нижу нуля), переохлаждаются. Когда такая капля ударяется о твердую холодную поверхность, она мгновенно замерзает. Теплота кристаллизации рассеивается в воздух и в подложку. В результате все поверхности, на которые попадают такие капли (ветки и стволы деревьев, дороги, крыши и стены домов) покрываются ледяной коркой. Если «ледяной дождь» идет долго слой льда может стать таким толстым, что ломаются ветки и даже деревья, обрываются провода.
А Вы порассуждайте, как именно происходит замерзание падающей капли воды. Помните, как кот Матроскин говорил,»чтобы продать что-то ненужное, нужно сначала купить это ненужное». Ведь чтобы вода замёрзла, она должна отдать своё тепло чему-то. Представим себе падающую каплю воды массой 1 г. Пусть даже температура её 0°С. Удельная теплота плавления льда (замерзания воды) при 0°С 80 кал/г. Удельная теплоемкость воздуха 0,24 кал/г°С (примем для упрощения 0,25 кал/г). Поскольку капля падает быстро, примем, что она успевает нагреть воздух, с которым соприкасается при падении на 1°С. Значит, чтобы капля воды отдала всё своё тепло и замёрзла, она должна передать тепло 320 г воздуха. Допустим, что температура воздуха -10°С. При этой температуре плотность воздуха (сухого) равна 1,342 г/л. Значит для снятия тепла требуется 238 л воздуха.
Для упрощения примем, хоть это и нереально, что капля имеет строго кубическую форму с ребром 1 см., и падает она без вращения, так, что две грани куба остаются горизонтальными. Примем, что капля падает в «трубе» из воздуха сечением 1х1 см, и успевает прогреть стенки трубы на 2 мм. Тогда при падении на 1 м капля проконтактирует примерно со 100 мл воздуха. Значит, чтобы потерять всё тепло и замёрзнуть, капля воды должна пролететь 2380 м. Если учесть, что реальная форма капли ближе к шару, то требуемое расстояние падения будет ещё больше. Поэтому, если дождевую тучу из тёплой области пригнало в холодную, то из тучи идёт жидкий дождь, и он вполне может не успеть замёрзнуть, пока долетит до веток, проводов или земли. Ну а на твёрдой поверхности и масса того, на что упала капля, намного больше, больше и время контакта, поэтому так и получается «ледяной дождь».
«Представим себе падающую каплю воды массой 1 г». Таких капель не бывает. Масса завышена примерно в 40 раз. Поэтому соотношение поверхности к объему совсем другое. Другой и механизм ледяного дождя? капля падает уже не на веточку (ее теплопроводность мала), а уже на образовавшуюся ледяную корку. Механизм хитрее. — 7 лет назад
Неужели Вы не поняли. Всё это было сказано для того, чтобы опровергнуть Ваш вывод «Если внизу минус пять, то капли воды должны замерзнуть еще в воздухе.», чтобы Вы и другие читатели поняли, что если капля ЖИДКОЙ воды падает в морозном воздухе, то она не успеет замерзнуть и долетает до земли, веток, проводов именно в ЖИДКОМ виде, и размер капли не имеет значения, а рассмотрена капля массой в 1 г исключительно для упрощения расчётов и сопоставления объёмов капли и воздуха, необходимого для её охлаждения. Вам было бы легче, если бы я взял более мелкие капли, диаметром например в 2 мм, и массой примерно 1/27 грамма, и все числа пришлось бы перемножать на эту величину? — 7 лет назад
Размер капли ОЧЕНЬ важен: ведь от этого зависит, сколько времени ей нужно, чтобы замерзнуть в воздухе при данной температуре! — 7 лет назад
Источник
Как ухаживать за обледеневшими деревьями
Всего лишь пару дней назад мы любовались деревьями, оказавшимися в хрустальном плену. Это аномальное природное явление называется «ледяной дождь». Метеорологам хорошо известен механизм его возникновения. Обычно такое случается во время перехода осени в зиму, когда в атмосфере идет борьба холодного и теплого воздуха. В обычных условиях температура воздушных масс падает с высотой. Но иногда порядок распределения температур нарушается: вверху скапливается влажный теплый воздух, а внизу — холодный.
Ледяной дождь — это мелкие, размером 1 — 3 мм в диаметре, прозрачные ледяные шарики, выпадающие из облаков. Чаще всего явление наблюдается при температуре от нуля до минус 10 (а иногда и минус 15) градусов. Падая на предметы, шарики разбиваются, вода из них вытекает — и образуется гололед. Не путать с гололедицей, когда из–за перепада температур льдом покрывается поверхность проезжих дорог и пешеходных дорожек.
Ледяная красота обманчива и опасна. Лед, сковавший ветви деревьев, многократно увеличивает давление на них. Побеги деформируются и обламываются. А если вслед за ледяным дождем прошел снегопад, то масштабы бедствия усиливаются.
Снег, скапливающийся на обледенелых ветвях деревьев и кустов, дополнительно давит на них. Больше всего страдают можжевельники, туи, пихты и сосны. Льдом покрывается буквально каждая хвоинка. В результате растения теряют свою правильную колонновидную или шарообразную форму, которую очень трудно вернуть назад. Не меньше страдают и кустарники. Живая изгородь из боярышника, дерена, барбариса или пузыреплодников не в состоянии противостоять тяжелому льду и снегу, буквально расплющивается по земле. Полегают и гибкие кусты сирени, а полые стебли чубушников расщепляются. Ломаются хрупкие гортензии, особенно если осенью не обрезали у них соцветия. Большой ущерб ледяной дождь наносит также плодовым культурам, в первую очередь тем, что изначально были плохо сформированы или давно не обрезались.
Часто садоводы начинают «помогать» растениям, пытаются сколоть, сбить, а то и соскрести чем–то острым лед с веток. Таким манером его уничтожить практически невозможно, а вот механически повредить почки, ветви и даже ствол наверняка получится.
Некоторые особо изобретательные поливают ветки кипятком. Даже при минимальном морозе в минус 10 градусов и температуре воды плюс 40 градусов перепад температур составит 50 градусов. Горячая вода при минусовой температуре как минимум обожжет поверхностные ткани, вызвав некрозы и омертвение.
Надо набраться терпения и дождаться оттепели, которая обязательно наступит после погодных катаклизмов. А вот что касается снега, то его (особенно мокрый) обязательно надо стряхивать.
У изогнутых и развалившихся туй и можжевельников аккуратно поднимите ветви, придав кроне изначальное положение, а затем свяжите их в таком состоянии. Даже если они не сломаны, оставлять крону на зиму в неестественном положении нельзя. Туи и можжевельники, обладая пластичной древесиной, эти изгибы могут зафиксировать навечно. Распрямляйте ветви всех пострадавших от ледяного дождя культур медленно. Сначала свяжите ветви в полуизогнутом состоянии, затем стяните их более тугой обвязкой, чтобы резким движением не сломать древесину, которая зимой становится очень хрупкой. Подвяжите к стволу и крупные побеги, если заметили, что они сильно оттянуты вниз и рискуют обломиться. Незначительные трещины в месте отхождения ветвей весной быстрее зарастут, если сейчас их прочно зафиксировать в нужном положении.
Сильно надломленные ветви сразу же спилите, оставив небольшой пенек. Спил начинайте снизу, чтобы, падая, ветвь не сорвала со ствола кусок коры.
Все садовые посадки к гололеду и снегопадам лучше готовить заранее: это позволит растениям лучше перенести капризы погоды. Желательно, чтобы боковые ветви отходили от центрального ствола под углом не более 45 градусов, а крона не была загущена. Отходящие под острым углом ветви зафиксируйте (но не плотно) при помощи веревки или проволоки, под которую подложите кусок мешковины, привязав второй конец к стволу. Главное, чтобы под тяжестью снега или льда они не отклонялись в стороны. Молодые деревца и только что высаженные саженцы обязательно надежно закрепите кольями и растяжками. У привитых на штамбе форм также должны быть прочные опоры. Хвойные породы обвяжите по спирали бечевкой, сохранив их природную форму.
Шанс пострадать от снегопадов выше у растений, которые смолоду не были грамотно сформированы. Поэтому правильно обрезайте плодовые и декоративные культуры.
Проверьте исправность водосточных желобов на крышах и козырьках строений, чтобы во время оттепелей вода не лилась на посаженные рядом растения.
Под сильно наклоненные ветви плодовых деревьев аккуратно подставьте Т–образные подпорки.
Наталья ТЫШКЕВИЧ, ведущая выпуска «Сад и огород».
Полная перепечатка текста и фотографий запрещена. Частичное цитирование разрешено при наличии гиперссылки.
Источник