Снег на путях...
Свежевыпавший снег обычно очень рыхлый, снежинки почти не
связаны между собой, и даже небольшой ветер (2...4 метра в секунду) приводит их
в движение. С увеличением скорости ветра количество переносимого снега быстро
возрастает. Основная масса снега (почти 90 процентов) перемещается над землей на
высоте не более 20 сантиметров. Эти тонкие, непрерывно меняющиеся струйки снега
называются «поземкой». Чтобы ее приостановить, не надо создавать высокие
препятствия. Даже оставшаяся в поле стерня хорошо задерживает гаков перенос
снега.
Но если ветер усиливается, снег поднимается выше, до
нескольких метров, начинается так называемая низовая метель. Верхней метелью
называют снегопад, при котором снежинки падают и остаются лежать на месте. Так
бывает, если падает мокрый снег, даже при сильном ветре он ложится ровным слоем,
не разрушаемым ветром.
Чаще всего путь снежинки не заканчивается в том месте, где она
впервые коснулась Земли. Если скорость ветра достаточно велика, упавшая снежинка
вновь поднимается для того. чтобы снова упасть... При этих скачках снежинка
дробится на части, выбивает из поверхностного слоя другие частицы, которые тоже
включаются в движение. Такой тип переноса, когда в воздухе одновременно
находятся и падающие и поднятые с поверхности снежинки, снеговеды называют общей
метелью, или, если скорость ветра и масса переносимого снега очень велики,
пургой. Во время пурги совершенно невозможно разобрать, падает ли снег сверху,
поднимается ли с земли или это смешение тех и других снежинок. При ветре 16...20
метров в секунду поднимается пурга, при которой уже в нескольких метрах
невозможно ничего рассмотреть и совсем легко заблудиться.
Пурга страшна еще тем, что мельчайшие разломанные, перетертые
частички снежинок обладают исключительной проникающей способностью, они
забиваются во все поры одежды, спастись от них можно только в специальном
штормовом снаряжении. Вспомните описание снежных буранов у Пушкина, Аксакова,
Куприна. И обратите внимание на то, что везде речь идет о буранах степной или
лесостепной зоны нашей страны, а не о западных – более снежных районах. И это не
случайно. Мягкий климат, большая влажность воздуха в западных районах
способствуют закреплению снега. Во всей западной части европейской территории
страны серьезные заносы – это редкое, почти исключительное событие, хотя осадков
зимой выпадает немало.
В зоне степей снег отличается сухостью, ветер легко переносит
его на большие расстояния, наметая сугробы, хотя средний снежный покров совсем
невысок.
Метель, буран, пурга – эти природные явления не потеряли
своего грозного смысла ив наши дни, они опасны и для современного транспорта.
Измерения показывают, что во время сильной метели через погонный метр дороги за
минуту проносится 8...10 килограммов снега. Для борьбы с заносами и для
расчистки путей в нашей стране ежегодно затрачиваются десятки миллионов рублей.
Работают снегоуборочные машины различных конструкций, снег разметают, скалывают,
счищают, вывозят. Для защиты железнодорожных и автомобильных путей от снежных
заносов ставят различные виды ограждений, задерживающих снег. До недавнего
времени особенно широко были распространены переносные легкие дощатые щиты, их
устанавливали на зиму вдоль участков, на которых часты метели. Щиты тормозят,
снижают скорость потока ветра и снега, снег перелетает через щит и с
подветренной стороны ложится полосами, которые в 10...15 раз длиннее, чем высота
щита. При сильном ветре через стандартный железнодорожный щит площадью 2 x 2
метра за сутки переносится до 15 тонн снега! Однако этот способ снегозащиты
достаточно дорог (щиты быстро изнашиваются и требуют ремонта) и трудоемок
(перестановка их требует много рабочей силы). Поэтому вместо щитов сейчас почти
всюду вдоль дорог сажают «живые изгороди» – в несколько рядов кустарники и
деревья.
Однако искусственное перераспределение снежного покрова вдоль
дорог имеет и свои отрицательные свойства. В непосредственной близости от
полотна дороги скапливаются огромные массы снега, которые весной приводят к
переувлажнению грунтов, к размыву полотна, к тому, что дорожные откосы оплывают,
оседают, перекашиваются.
Почему снег скользкий!
Одно из очень важных для человека свойств снега – это то, что
он скользкий. Санный путь и быстр, и легок, и удобен. Чтобы скользить по снегу –
передвигаться на санях, надо затратить в 10 раз меньше энергии, чем для
передвижения на колесах.
Снег скользкий потому, что при давлении и трении полозьев
саней или лыж поверхностные частички снежного покрова тают, появляющаяся при
этом пленка воды служит как бы смазкой. Поэтому «скользкость» зависит от
температуры снега и от скорости перемещения.
Известно, что трение минимально при скольжении по сухому снегу
при температуре близкой 0°C. Если снег увлажняется, трение начинает возрастать
пропорционально увлажнению.
Опыты с экспериментальными лыжами из металла, из твердого
пластика показывают, что коэффициент трения увеличивается с понижением
температуры. Для стали – от 0° до минус 25°C – он удваивается, а для меди и
некоторых пластиков возрастает в 3...4 раза. При температуре ниже минус 25°C
сопротивление снега скольжению с малыми скоростями приближается к величине
сопротивления скольжения по сухому пеку.
Но почему же даже в сильные морозы можно встретить лыжников,
получающих удовольствие от катания? Дело в том, что у них, во-первых, полозья
лыж покрыты соответствующей мазью, а во-вторых, они достаточно быстро бегут по
лыжне. Увеличение скорости скольжения приводит к уменьшению трения. Так, если
скорость скольжения возрастает от 0,03 до 5 метров в секунду (скорость классного
лыжника), коэффициент трения уменьшается почти в 10 раз. Вот почему хороший
лыжник при всех прочих равных условиях затрачивает гораздо меньше усилий, чем
начинающий. Высокая скорость бега как бы помогает скольжению и тем самым
способствует еще большей скорости.
Немаловажную роль в скорости передвижения по снегу играет
материал полозьев и структура снега. Коэффициент трения зависит еще и от длины
скользящей поверхности. Так, при испытании стальной лыжи обнаружено, что с
увеличением ее длины от 1,0 до 1,7 метра трение уменьшается на две трети. Чем
длиннее скользящая поверхность, тем продолжительнее трение и тем больше тепла
выделяется на контактах полозьев со снежными зернами, а это улучшает «смазку» и
снижает величину трения. Казалось бы, ясно: лыжи надо делать длинней и скользить
быстрей... Но здесь вступает в свою роль величина давления. Если она
недостаточна, трение о снег может возрасти. Особенно при малых давлениях и
температуре снега около 0°C.
Если же лыжи коротковаты, они глубже погружаются в снег,
следовательно, появляются дополнительные силы сопротивления скольжению.
Мы все время говорили о сопротивлении снега при движении по
нему. Но ведь приходится на снегу останавливаться, а затем вновь трогаться в
путь. Каково в этом случае сопротивление снега (или статическое трение)?
При остановке водяная пленка под полозом замерзает, образуются
ледяные связи. Чем дольше остановка, тем эти связи прочнее. Соответственно
увеличивается и усилие, требуемое для того, чтобы снова сдвинуться с места. При
кратковременной (мгновенной) остановке оно минимально (например, в конце
скольжения на лыже, перед очередным толчком). Если прочность ледяных связей
между поверхностью лыжи и зернами снега окажется больше, чем сопротивление снега
сдвигу, то смещение будет происходить не на контакте «лыжа – снег», а ниже этой
плоскости, в самом снеге. Это явление знакомо многим – снег налипает а, на лыжи,
словно пудовые гири тащишь на ногах, все чаще останавливаешься передохнуть, а
лыжи от этого становятся еще тяжелее. Тут может помочь специальная (гидрофобная)
смазка, уменьшающая прочность смерзания и улучшающая скольжение.
Уборка снега и наледи с крыши
|
