ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
5.8 Задача о ледяных сосульках
Случалось ли вам задумываться над тем, как образуются ледяные сосульки, которые мы часто ви-
дим свешивающимися с крыш?
В какую погоду образовались сосульки: в оттепель или в мороз? Если в оттепель, то, как могла за-
мерзнуть вода при температуре выше нуля? Если в мороз, то откуда могла взяться вода на крыше?
Вы видите, что задача не так проста, как кажется сначала. Чтобы могли образоваться ледяные со-
сульки, нужно в одно и то же время иметь две температуры: для таяния – выше нуля и для замерзания
– ниже нуля.
На самом деле так и есть: снег на склоне крыши тает, потому что солнечные лучи нагревают его до
температуры выше нуля, а стекающие капли воды у края крыши замерзают, потому что здесь темпера-
тура ниже нуля.
(Конечно, мы говорим не о том случае образования сосулек, который обусловлен теплотой отапли-
ваемого под крышей помещения.)
Рис. 6 Солнечные лучи греют наклонную крышу сильнее,
чем горизонтальную поверхность земли
Представьте такую картину. Ясный день; мороз всего в один-два градуса. Солнце заливает все
своими лучами; однако же эти косые лучи не нагревают землю настолько, чтобы снег мог таять. Но на
склон крыши, обращенный к Солнцу, лучи падают не полого, как на землю, а круче, под углом, более
близким к прямому. Известно, что освещение и нагревание лучами тем больше, чем больший угол со-
ставляют лучи с плоскостью, на которую они падают. (Действие лучей пропорционально синусу этого
угла; для случая, изображенного на рис. 6, снег на крыше получает тепла в 2,5 раза больше, нежели рав-
ная площадь снега на горизонтальной поверхности, потому что синус 60° больше синуса 20° в 2,5 раза.)
Вот почему скат крыши нагревается сильнее и снег на нем может таять. Оттаявшая вода стекает и кап-
лями свисает с края крыши. Но под крышей температура ниже нуля, и капля, охлаждаемая к тому же
испарением, замерзает. На замерзшую каплю натекает следующая, также замерзающая; затем третья
капля, и т. д.; постепенно образуется маленький ледяной бугорок. В другой раз при такой же погоде эти
ледяные наплывы еще удлиняются, и в результате образуются сосульки, вырастающие наподобие из-
вестковых сталактитов в подземных пещерах. Так возникают сосульки на крышах сараев и вообще не-
отапливаемых помещений.
Та же причина вызывает на наших глазах и более грандиозные явления: ведь различие в климатиче-
ских поясах и временах года обусловлено в значительной степени изменением угла падения солнечных
лучей. Солнце от нас зимой почти на таком же расстоянии, как и летом; оно одинаково удалено от по-
люсов и экватора (различия в расстоянии настолько ничтожны, что не имеют значения). Но наклон сол-
нечных лучей к поверхности Земли близ экватора больше, чем у полюсов; летом этот угол больше, чем
зимой. Это вызывает заметные различия в температуре дня и, следовательно, в жизни всей природы.
5.9 Безнаказанное хищение
На линии Петербург – Москва каждую зиму пропадает совершенно бесследно несколько сотен мет-
ров дорогой телефонной и телеграфной проволоки, и никто этим не обеспокоен, хотя виновник исчез-
новения хорошо известен. Конечно, и вы знаете его: похититель этот – мороз. То, что мы говорили о
рельсах, вполне применимо и к проводам, с той лишь разницей, что медная телефонная проволока уд-
линяется от теплоты в 1,5 раза больше, чем сталь. Но здесь уже нет никаких пустых промежутков, и по-
тому мы без всяких оговорок можем утверждать, что телефонная линия Петербург – Москва зимой
метров на 500 короче, нежели летом. Мороз безнаказанно каждую зиму похищает чуть не полкиломет-
