Короткий ответ
Ветки часто покрываются инеистым льдом со стороны, откуда дует ветер, потому что ветер приносит к ним переохлаждённые капли тумана или облака. Капли остаются жидкими при температуре ниже нуля, но замерзают при столкновении с холодной веткой. Так на наветренной стороне постепенно нарастает белый зернистый лёд – изморозь, или rime ice. С подветренной стороны капель обычно оседает меньше.
Откуда берутся переохлаждённые капли
В тумане и облаках находятся крошечные капли воды. Иногда они сохраняются жидкими при температуре ниже 0 °C, если в них нет частиц, на которых сразу образовались бы кристаллы льда. Такие капли называют переохлаждёнными. Они могут переноситься ветром и сталкиваться с деревьями, проводами, мачтами и другими холодными объектами.
После удара о поверхность капля быстро замерзает. Новые капли оседают рядом и поверх уже образовавшегося льда. Так слой нарастает преимущественно с наветренной стороны, то есть со стороны, обращённой к потоку влажного воздуха. На ветках тонкие ледяные наросты могут вытягиваться по направлению ветра, словно маленькие белые флажки.
Чем изморозь отличается от инея и гололёда
В быту словом «иней» называют многие белые ледяные отложения, но метеорологи различают несколько процессов. Иней обычно образуется, когда водяной пар оседает на поверхности и превращается в кристаллы льда. Изморозь возникает из переохлаждённых капель, которые замерзают при столкновении. Она часто имеет зернистую, матовую структуру и заметно нарастает с наветренной стороны.
Гололёдная корка чаще получается из сравнительно крупных капель или дождя, которые замерзают на холодной поверхности. Вода может растекаться, образуя гладкий прозрачный слой. Изморозь обычно более белая и рыхлая, потому что между отдельными замёрзшими каплями остаются воздушные промежутки. Реальная картина зависит от температуры, скорости ветра, размера капель и длительности обледенения.
Почему лёд появляется неравномерно
Ветер заставляет воздух и капли двигаться к ветке, но за препятствием возникает область слабого потока. Поэтому на стороне, встречающей влажный ветер, оседает больше капель. Если ветер меняет направление, отложения могут появиться на другой стороне. На толстом стволе распределение будет отличаться от тонкой веточки: значение имеют форма, размер и скорость обдува.
Изморозь чаще формируется в холодном тумане или облаке, когда присутствуют переохлаждённые капли. При сухом морозе без тумана для неё может не быть источника жидкой воды. И наоборот, сильный ветер без достаточной влажности не создаст ледяного слоя. Нужны сразу три условия: холодная поверхность, капельная влага и её перенос к объекту.
Почему ветки иногда выглядят односторонне опушёнными
Лёгкие белые наросты заметнее всего на тонких ветках, листьях и проводах. Капли замерзают не строго в один слой: они могут обтекать поверхность, дробиться и накапливаться в выступах. Поэтому край отложения бывает пушистым и неровным. При очень низкой температуре лёд часто белее, а при меньшем морозе и более крупных каплях структура может быть плотнее.
Положение дерева относительно дороги или поля даёт подсказку о преобладавшем ветре, но не всегда точно показывает его направление. Порывы могли менять курс, а местный рельеф перенаправлять поток. Снег и лёд на поверхности также меняют вид после потепления. О снежных условиях и липкости мокрого снега рассказывает материал «Почему мокрый снег липнет к проводам, а сухой почти нет?».
Чем обледенение опасно
Даже лёгкий лёд увеличивает массу веток и кабелей. Если слой толстый, а затем усиливается ветер, нагрузка может привести к поломкам и обрывам. Гладкая ледяная корка на дороге или ступенях снижает сцепление, хотя это уже чаще связано с замерзающей водой или гололёдом, а не с пушистой изморозью на ветке.
Не следует сбивать лёд с проводов или подходить к оборванным линиям. Они могут оставаться под напряжением, даже если лежат на земле. При опасном обледенении деревьев лучше не стоять под крупными ветвями. Это практические меры предосторожности: сам факт небольшого налёта на ветке обычно не означает немедленной угрозы.
Главное
Односторонний ледяной нарост появляется, когда ветер приносит переохлаждённые капли тумана или облака, а те мгновенно замерзают при ударе о холодную ветку. Со стороны ветра оседает больше влаги, поэтому слой растёт неравномерно. Это отличается от инея из водяного пара и от гладкого гололёда из крупных капель.
Как ветер задаёт направление нароста
Представьте поток влажного воздуха, который встречает тонкую ветку. Часть потока огибает её, но капли по инерции продолжают двигаться почти прямо и сталкиваются с передней стороной. Чем сильнее и устойчивее ветер, тем больше капель может достигнуть поверхности за единицу времени. Позади ветки возникает аэродинамическая тень, где поток и концентрация ударяющихся капель ниже. Поэтому слой часто кажется «расчёсанным» в одну сторону.
Если ветка тонкая и открытая, направление налёта заметно лучше. В густой кроне ветер замедляется и вихрится, а разные ветви могут находиться в отдельных локальных потоках. Там лёд нарастает с нескольких сторон. На мачтах и проводах обледенение также может быть неравномерным, потому что их сечение и ориентация меняют то, как капли попадают на поверхность.
Почему не всякий туман замораживает ветки
Обычный туман состоит из жидких капель, но при температуре выше нуля они не образуют ледяной корки. Даже при морозе важны размер капель, их переохлаждение и длительность контакта. Если объект теплее нуля, первые капли могут охладить его, но замерзание начнётся позже. Солнечный свет, тепло земли и близость водоёма тоже меняют условия.
Синоптики оценивают обледенение по сочетанию температуры, облачности, влажности и ветра. Одного значения температуры недостаточно, чтобы предсказать изморозь. Снежная крошка, кристаллы инея и замёрзший дождь оставляют разные структуры, хотя после нескольких часов они могут слиться в общий слой.
