Щільність снігу — це відношення маси снігу до його об’єму, включно з порами, заповненими повітрям.
rho_s = m / V
де:
rho_s — щільність снігу, кг/м^3
m — маса снігу, кг
V — об’єм снігу, м^3
Загальні відомості
Сніг є пористим матеріалом, що складається з:
- кристалів льоду
- повітря в порах
- рідкої води (у вологому снігу)
Тому його щільність може змінюватися в широких межах залежно від:
- температури
- вологості
- віку снігу
- вітру
- тиску верхніх шарів
Типові значення щільності снігу
Свіжовипалий сніг
rho_s ≈ 30 – 100 кг/м^3
Приклади:
пухкий, сухий сніг ≈ 30 – 50 кг/м^3
звичайний свіжий ≈ 50 – 100 кг/м^3
Лежалий (ущільнений) сніг
rho_s ≈ 150 – 300 кг/м^3
Злежаний, старий сніг
rho_s ≈ 300 – 500 кг/м^3
Вологий сніг
rho_s ≈ 400 – 700 кг/м^3
Фірн (перехід до льоду)
rho_s ≈ 550 – 830 кг/м^3
Лід (для порівняння)
rho_ice ≈ 917 кг/м^3
Порівняльна таблиця
Тип снігу | Щільність, кг/м^3
----------------------------------------
Свіжий, пухкий | 30 – 50
Свіжий звичайний | 50 – 100
Лежалий | 150 – 300
Злежаний | 300 – 500
Вологий | 400 – 700
Фірн | 550 – 830
Залежність щільності від часу (ущільнення)
У спрощеному вигляді:
rho_s(t) = rho_0 + k * t
де:
rho_0 — початкова щільність
k — коефіцієнт ущільнення
t — час
(модель орієнтовна, реальні процеси складніші)
Практичне значення
Щільність снігу важлива для:
- розрахунку снігових навантажень
- прогнозування лавин
- гідрології (запаси води)
- кліматичних досліджень
- будівництва
Снігове навантаження:
q = rho_s * g * h
де:
q — навантаження, Н/м^2
g — прискорення вільного падіння
h — товщина снігу, м
Щільність снігового покриву змінюється від 30 до 800 кг/м^3, залежно від стану снігу. Чим старіший і вологіший сніг — тим він щільніший, наближаючись за властивостями до льоду.
Щільність шару свіжого снігу, в залежності від форми випалих сніжинок
| стан снігу | Щільність, г / см 3 = т / м 3 |
| пухкий який щойно випав | 0,06 – 0,08 |
| Пухкий свіжий пластівцями | 0,04 – 0,07 |
| Пухкий свіжий середніми сніжинками | 0,08 – 0,12 |
| Пухкий свіжий крупинками | 0,13 |
| Пухкий свіжий дрібними крупинками | 0,08 – 0,16 |
Щільність шару свіжого снігу, в залежності від сили вітру при його випаданні
| Сніг випав | Щільність, г / см 3 = т / м 3 |
| в тиху погоду | 0,04 – 0,07 |
| при легкому вітрі | 0,04 – 0,18 |
| при середньому вітрі | 0,12 – 0,18 |
| при сильному вітрі | 0,15 – 0,28 |
Залежність міцності снігового покриву від його щільності при температурі снігу нижче -3 °
| Щільність снігу | Несуча здатність шару снігу, кг / см 2 |
| 0,10 | 0,02 |
| 0,15 | 0,03 |
| 0,20 | 0,06 |
| 0,25 | 0,10 |
| 0,30 | 0,15 |
| 0,35 | 0,25 |
| 0,40 | 0,30 |