náhled|Zasněžená krajina Sníh je specifická forma ledu, pevného skupenství vody. Je tvořen ledovými krystalky seskupenými do sněhových vloček. V přírodě vzniká přirozeně za vhodných klimatických podmínek v oblacích na převážně biologickém podkladu jako jsou bakterie,http://www.sciencemag.org/content/319/5867/1214 - Ubiquity of Biological Ice Nucleators in Snowfall odkud se snáší k zemi. Tento děj se nazývá sněžení. Sníh nahromaděný ve větším množství na dostatečně prochladlém zemském povrchu se nazývá sněhová pokrývka. Na rozdíl od dešťové vody z místa dopadu ihned neodtéká, představuje tak důležitý prvek v koloběhu vody v přírodě. Významná je také jeho tepelně izolační schopnost, která umožňuje mnoha rostlinným i živočišným druhům přečkat mrazy.
vpravo|náhled|Sněhové vločky (Wilson Bentley, 1902) náhled|Čerstvý sníh na tenké větvičce náhled|Kostel v horách ve sněhu
Sněhová vločka
Za podmínek panujících obvykle v oblacích krystalizuje voda ve fázi ledu Ih v šesterečné krystalografické soustavě. To určuje šesterečnou symetrii vloček. Krystalky jsou formovány v podmínkách nízké prostorové koncentrace molekul vody. Proto nevzniká celistvá masa, jak lze běžně pozorovat při přechodu vody do pevného skupenství na zemském povrchu. Jejich tvar je dán lokální kombinací teploty, tlaku a koncentrace molekul vody (vlhkosti). Sněhové vločky vznikají akrecí ledových krystalků. Při ní je obvykle symetrie mírně porušena. Při sestupu k povrchu se mohou ještě slučovat do větších shluků opět v závislosti na klimatických podmínkách.
Dalším faktorem ovlivňujícím tvar a velikost vločky je čas. Jevy akrece i agregace vyžadují fyzické přemisťování ledových krystalků, jsou proto relativně pomalé. Při napodobování tvorby sněhu pomocí sněžných děl jsou vločky formovány v omezeném čase, proto jsou obecně menší. V důsledku toho je technický sníh od přírodního rozpoznatelný, je hutnější.
Přítomnost symetrických krystalků v mracích může při vhodné poloze Slunce vyvolat halové jevy.
Fyzikální vlastnosti Molekulární síly si při formování sněhové vločky vynutí její skoro dokonalou šesterečnou symetrii. Mezi jednotlivými vločkami jsou ale vzdálenosti již příliš veliké, takže jsou vločky při snášení se k povrchu (rychlostí 0,3–1 m·s−1)Král, V. a kol, Malý encyklopedický slovník A–Ž, Praha: Academia 1972. orientovány chaoticky a sněhová pokrývka tak představuje soubor neuspořádaně nakupených vloček. Proto je základní vlastností sněhu jeho izotropie. Pokud by byl způsob jak vločky srovnat, většina níže uvedených vlastností by se změnila. Čerstvě napadaný sníh je tvořen jen ze 3 % ledovými krystalky, 97 % připadá na vzduchové mezery mezi krystaly. Jeho hustota se pak pohybuje okolo 100 kg/m3.MATTHEW R. BENNETT a NEIL F. GLASSER, Glacial geology: Ice Sheets and Landforms, kapitola Mass Balance and the Mechanisms of Ice Flow, strana 42.
Mechanické Hustota čerstvě napadaného sněhu značně závisí na vlhkosti - začíná na 30 kg·m−3 a u mokrého se zvyšuje zhruba na 600 kg·m−3, při silných deštích může vzrůstat až k hustotě vody.
Tepelné Velmi dobrý tepelný izolant. Čerstvě napadaný sníh má součinitel tepelné vodivosti asi 0,03 W·m−1·K−1, mokrý uleželý asi dvacetinásobně vyššíChyský, J. a kol., Technický průvodce - Větrání a klimatizace, Praha: 1993.. Tato vlastnost je zásadní pro přežití některých rostlinných a živočišných druhů. Nebezpečná situace, kdy mrzne bez sněhové pokrývky, se označuje jako holomráz. Malá tepelná vodivost sněhu umožňuje vhodně postavené iglú vytopit relativně malým zdrojem tepla. Téže vlastnosti lze využít i v našich podmínkách. Při neočekávané potřebě přečkat noc v přírodě lze vybudovat sněhový záhrabVosátko, Mirko: Tábornická encyklopedie, Praha: Mladá fronta, 1985., který může výrazně omezit tepelné ztráty.
Akustické Sníh je dobře zvukově izolační materiál. Deseticentimetrová vrstva čerstvě napadaného sněhu pohltí 45 % energie na frekvenci 125 Hz a více než 90 % pro všechny lidskému uchu slyšitelné frekvence nad 500 HzBrož, J., Roskovec, V., Valouch, M.: Fyzikální a matematické tabulky. Praha: SNTL, 1980..
Optické Jednotlivé sněhové vločky jsou stejně jako např. kostka ledu průhledné ve viditelné oblasti spektra. Výsledná bílá barva sněhu je dána tím, že vidíme mnoho vloček najednou, vlastně obrovské množství hran ledových krystalků, na nichž se odráží a láme světlo. Oko a mozek pak výsledek vyhodnotí jako bílou barvu. Často uváděnou analogií tohoto jevu je efektivní zbělení automobilového skla, které se po nárazu roztříští na mnoho drobných střípků s mnoha hranami.
Čerstvě napadaný sníh odráží asi 90 % dopadajícího světla ve viditelné oblasti spektra (albedo = 0,9), u staršího sněhu odrazivost klesá. Sníh tedy vykazuje při odtávání kladnou zpětnou vazbu – sníh v důsledku dopadajícího světla na povrchu nataje, tím klesne jeho odrazivost, pohlcuje více světla a odtává stále rychleji. V blízké infračervené oblasti spektra klesá jeho odrazivost k nule v blízkosti vlnové délky 1,5 µm, kde je světlo dobře pohlcováno vodou. V blízké ultrafialové oblasti je odrazivost čerstvě napadaného sněhu vysoká, protože z mikroskopického pohledu je k dispozici velké množství rovinných stěn ledových krystalů, které dobře odrazí krátkovlnné záření.
Barva sněhu může být zásadně ovlivněna příměsemi přítomnými v oblacích. Jemný písek z pouštních oblastí může sníh zbarvit do žluta nebo oranžova, průmyslové znečištění pak prakticky jakkoli. Pro sníh ve městech je typické, že rozbředlý sníh nejprve přijme hnědou barvu (sněhová břečka) a později při nakupení do postupně odtávajících kup na povrchu černá v důsledku usazování prachových částic. Prach ale způsobuje ztmavnutí sněhu i ve vzdálených oblastech.
Měření a klasifikace sněhové pokrývky Sněhová pokrývka se dá klasifikovat podle rozličných charakteristik (hustota, vlhkost, typ zrn atd.) Užívána je zejména Mezinárodní klasifikace sezónní sněhové pokrývky, která je revidovanou verzí stejnojmenné mezinárodní klasifikace z roku 1990.Kořízek, V., Alpy4000.cz Tato klasifikace třídí sněhovou pokrývku do typů dle následujících charakteristik:
Tvar sněhových zrn Dle tvaru jsou sněhová zrna sezónní sněhové pokrývky členěna do devíti základních typů, které jde pak dále členit do řady dalších subtypů. Základními typy jsou: Srážkové částice (nový sníh): sněhová zrna mají zachovalou podobu, v jaké vznikly v atmosféře. Dle rozličných fyzikálních charakteristik (zejména teploty a nasycení/přesycení vodní parou) vznikají v atmosféře různé typy sněhových krystalů: sloupečky, jehličky, destičky, hvězdice (dendrity), nepravidelné krystaly, kroupy, krupky, ledová zrnka, jíní. Fyzikální poměry v atmosféře, za kterých srážkové částice vznikly, se obvykle výrazně liší od fyzikálních poměrů ve sněhové pokrývce. Zatímco přesycení vodní parou vzhledem k ledu dosahuje ve sněhové pokrývce obvykle hodnot mezi 0 a 1 %, v atmosféře při tvorbě srážkových částic dosahuje zpravidla hodnot mnohem vyšších, od 0 do 50 % i více. Z toho plyne, že srážkové částice ve sněhové pokrývce obvykle nemají dlouhého trvání a rychle prochází metamorfózou. Čím podobnější byly podmínky při vzniku srážkové částice podmínkám ve sněhové pokrývce, tím trvalejší je obvykle daný subtyp srážkové částice. zlomkový (plstnatý sníh): vzniká prvotní přeměnou srážkových částic, zejména jejich fragmentací působením větru. Zrna již mohou nést stopy zaoblování. Vzhledem k tomu, že se jednotlivá sněhová zrna do sebe zakliňují a vznikají mezi nimi můstky, dochází k rychlému nárůstu soudržnosti sněhové pokrývky. náhled|vpravo|Bortící přeměna sněhového krystalu za vzniku okrouhlozrnitého sněhu okrouhlozrnitý sníh: dochází k zaoblování sněhových zrn. Jde o důsledek procesu, který je v české literatuře nazýván jako bortící přeměna. V podmínkách mírného tepelného gradientu dochází k sublimaci ledu z exponovaných částí zrn s vysokou povrchovou energií a desublimaci v konkávních částech zrn s nízkou povrchovou energií. Dochází k propojování sněhových zrn a tím i k nárůstu soudržnosti sněhové pokrývky. hranatozrnitý sníh: v podmínkách vysokého tepelného gradientu a velkého tlaku vodní páry v prostoru mezi zrny dochází k výstavbové přeměně sněhových zrn – vznikají na nich rovné plošky s ostrými hranami. Vzhledem k postupnému vzrůstu velikosti krystalů a k zanikání můstků mezi zrny dochází ke snižování soudržnosti sněhové pokrývky. pohárkové krystaly (dutinová jinovatka) vznikají rychlou výstavbovou přeměnou sněhových zrn za velkého teplotního gradientu a zároveň vysoké teploty. V takových podmínkách vznikají velmi velké krystaly ve tvaru dutých pohárků. Takové podmínky se vyskytují obvykle ve spodní části sněhového profilu (vysoká teplota) v arktickém nebo kontinentálním podnebí (velký teplotní gradient v rámci sněhové pokrývky). Dutinová jinovatka je anizotropní – zatímco ve vertikálním směru se vyznačuje vysokou pevností, ve směru horizontálním je značně nesoudržná a i díky obvykle špatné vazbě na okolní sněhové vrstvy dochází k vzniku značně nestabilní sněhové pokrývky. Jde o častou kritickou vrstvu deskových lavin. Vzhledem k poloze uvnitř sněhového profilu jde o špatně odhalitelné riziko, které je navíc časově velmi trvanlivé – v místech, kde pohárkové krystaly vzniknou, obvykle vydrží celou zimu. povrchová jinovatka: Vzniká za nízkých teplot na povrchu sněhové pokrývky vlivem radiačního ochlazování vyzařováním dlouhovlnného záření ze sněhové pokrývky. V takové situaci dojde nad sněhem ke vzniku mělké, ale velmi výrazné teplotní inverze, dojde přesycení vzduchu vodní parou vůči ledu a vysrážení krystalů povrchové jinovatky. Ta je anizotropní, má velmi malou soudržnost ve střihu. Pokud dojde k jejímu pozdějším zasněžení, tvoří „ideální“ kritickou vrstvu deskových lavin. tavné formy, firn: Do této třídy se řadí jednak sníh s makroskopicky rozpoznatelným množstvím vody v tekutém skupenství a jednak sněhové krusty vzniklé opakovaným střídáním cyklů tání a mrazu. Částice této třídy vznikají tavnou přeměnou sněhových zrn jiných typů. Soudržnost klesá se vzrůstajícím podílem tekuté vody, velmi mokrý sníh může být zdrojem břečkových lavin (břečkotoků), které se mohou vyskytovat na vůbec nejmírnějších svazích (od 5° výš). Sněhové krusty bývají velmi soudržné (soudržnost roste s počtem cyklů teplo/mráz), nicméně mohou vytvářet bariéru pro pohyb vodní páry ve sněhovém profilu, díky čemuž může docházet ke vzniku nestabilních typů sněhu (hranatorznitý, pohárkové krystaly) pod a nad sněhovou krustou. kompaktní led: ledové krusty nejrůznější tloušťky a původu. Mohou vytvářet bariéru pohybu vodní páry v profilu nebo po nich může stékat tavná voda. umělý sníh: sníh vzniklý činností sněžných děl. Jde o velmi malé, sférické částice.
Průměrná velikost zrn velmi jemný sníh: pod 0,2 mm jemný sníh: 0,2–0,5 mm sníh střední hrubosti: 0,5–1 mm hrubý sníh: 1–2 mm velmi hrubý sníh: 2–5 mm extrémně hrubý sníh: 5 a více mm
Obsah tekuté vody suchý sníh: 0 % tekuté vody. Sněhová zrna mají malou tendenci se k sobě pod tlakem vázat (špatně se dělá sněhová koule). vlhký: 0–3 % tekuté vody. Ta není pozorovatelná ani při desetinásobném zvětšení. Při tlaku se však na sebe sněhová zrna snadno vážnou (sníh dobře vytváří sněhové koule). mokrý: 3–8 % tekuté vody. Ta je již makroskopicky pozorovatelná, nelze ji však ještě ze sněhu vymačkat. velmi mokrý: 8–15 % tekuté vody, kterou jde ze sněhu vymačkat. V pórech mezi zrny však stále zůstává určitý objem vzduchu. promoklý: více než 15 % tekuté vody. Podíl vzduchu klesá na 20–40 %.
Tvrdost sněhu Tvrdostí je v této klasifikaci myšlena odolnost vůči průniku předmětu do sněhu. V rámci terénního měření se tradičně tvrdost sněhu určuje ručním měřením tvrdosti za pomoci rukou, tužky a nože. Pro přesnější a objektivnější určení tvrdosti se používá švýcarské kladivové sondy, u které se určuje R hodnota odrazu v newtonech. Kategorie tvrdosti sněhu jsou: velmi měkký sníh – lze snadno probořit zaťatou pěst. Odpovídající R hodnoty švýcarské kladivové sondy jsou v rozmezí 0–50 N.