Случалось ли вам задумываться над тем, как образуются
ледяные сосульки, которые мы часто видим свешивающимися с крыш?
В какую погоду образовались сосульки: в оттепель или в мороз? Бели
в оттепель, то как могла замерзнуть 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 сосульки, 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 температура
ниже нуля. (Конечно, мы говорим не о том случае образования сосулек,
который обусловлен теплотой отапливаемого под крышей помещения.)
Рис. 87. Лучи Солнца греют наклонную крышу сильнее,
чем горизонтальную земную поверхность
(числа указывают величину углов).
Представьте такую картину. Ясный день; мороз всего
в 1 — 2 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 составляют
лучи с плоскостью, на которую они падают. (Действие лучей пропорционально
синусу этого угла; для случая, изображенного на рис. 87, снег на
крыше получает тепла в 2,5 раза больше, нежели равная 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 каплями 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 известковых сталактитов в подземных пещерах.
Так возникают сосульки на крышах сараев и вообще неотапливаемых
помещений.
Та же причина вызывает на наших глазах и более грандиозные явления:
ведь различие в климатических поясах и временах года обусловлено
в значительной степени [Но не всецело: другая важная причина заключается
в неодинаковой продолжительности дня, т. е. того промежутка времени,
в течение которого Солнце согревает Землю. Обе причины, впрочем,
обусловлены одним астрономическим фактом: наклоном земной оси к
плоскости обращения Земли вокруг Солнца] изменением угла падения
солнечных лучей. Солнце от нас зимой почти на таком же расстоянии,
как и летом; оно одинаково удалено от полюсов и экватора (различия
в расстоянии настолько ничтожны, что не имеют значения). Но наклон
солнечных 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.
Страницы из книги «Занимательная физика», авт. Я.И. Перельман
Глава 6. Книга 1
Тепловые явления
Когда Октябрьская железная дорога длиннее — летом или зимой
Безнаказанное хищение
Высота Эйфелевой башни
От чайного стакана к водомерной трубке
Легенда о сапоге в бане
Как устраивались чудеса
Часы без завода
Поучительная папироса
Лед, не тающий в кипятке
На лед или под лед
Почему дует от закрытого окна
Таинственная вертушка
Греет ли шуба
Какое время года у нас под ногами
Бумажная кастрюля
Почему лед скользкий
Задача о ледяных сосульках
Читаем дальше:
Глава 1. Книга 1. Скорость, сложение движений
Глава 2. Книга 1. Тяжесть, вес, рычаг, давление
Глава 3. Книга 1. Сопротивление среды
Глава 4. Книга 1. Вращение и вечные двигатели
Глава 5. Книга 1. Свойства газов и жидкостей
Глава 6. Книга 1. Тепловые явления
Глава 7. Книга 1. Лучи света
Глава 8. Книга 1. Отражение и преломление света
Глава 9. Книга 1. Зрение одним и двумя глазами
Глава 10. Книга 1. Звук и слух
Глава 7. Книга 2. Тепловые явления
