לשלג יש צורות שונות, התלויות גם בטמפרטורה, בכמות המים, ובסביבת ההיווצרות באטמוספירה. צורות מסוימות קשורות בתופעות אופטיות. כאמור עד ל-40 מע' מתחת לאפס, ניתן לשמור מים בקירור יתר. מעל 8 ק"מ באטמוספירה, כל העננים עשויים קרח בלבד. לחץ על רוויה של קרח נמוכה יותר משל מים. כלומר לחץ אדים של 100% עבור מים, יהיה על רוויה עבור קרח, ובמצב כזה ייווצר קרח. אם מופיעים גבישי קרח בענן, הם יספחו אליהם את הטיפות. לגבישי קרח קשה מאוד להיווצר ללא גרעיני קרח (IN-Ice Nuclei). על מבנה הסריג של הקרח להיות דומה למבנה של הקרח, כך למשל NaCl אינו מתאים, לעומת יודיד הכסף AgI.
יצירת קרח בענן.
ייתכנו מספר אפשרויות ליצירת קרח בענן קר (ענן המכיל פאזת קרח בנוסף לפאזה הנוזלית, בניגוד לענן חם):
מנגנונים שניוניים של יצירת קרח.
קיים ריכוז נמוך יחסית של גרעיני קרח באטמוספירה, ולכן לא ברור מדוע ישנה כמות רבה של קרח
באטמוספירה. הסבר אחד הוא, כאמור, שגבישי קרח נשברים לחלקיקים רבים שמהווים גרעיני
קרח.
ריכוז גרעיני הקרח הפעילים תלוי בטמפרטורה (חלקם נעשים אפקטיביים רק בטמפרטורה מסוימת),
ובמבנה הכימי והפיזיקלי של האירוסול – בהגדרתו, לגרעין קרח יש מבנה סריגי דומה לזה
של קרח. לחלק מגרעיני הקרח יש גם תכונות של גרעיני התעבות, וכך טיפה יכולה לקפוא
בשלב מאוחר יותר. לעיתים נדירות בלבד יש יותר מ-10 גרעיני קרח לליטר. חלק גדול מגרעיני
קרח הם חומרים אורגניים.
ריכוז גרעיני הקרח בענן נע בין 0 ל-100 חלקיקים בליטר. כמו כן, לרוב יש הבדל של כ-4 סדרי גודל בין ריכוז גרעיני הקרח וריכוז גבישי הקרח ולכן מסתבר שיש ריבוי כלשהו בכמות הגבישים.
גידול גבישים באמצעות דיפוזיה.
לא פשוט לחשב את מידת הגידול של גבישי הקרח מאחר שצורתם אינה כדורית, ולפיכך שטף האדים אינו איזוטרופי.
אוויר הנחשב רווי עבור מים, נמצא במצב של על-רוויה עבור קרח, במיוחד בטמפרטורות הנמוכות מאפס. ב-15 מע' מתחת לאפס, על-רוויה של קרח היא כ-10%. לכן, אם גביש קרח נוצר באזור, או נופל לאזור שבו יש טיפות מים רבות המצויות בקירור-על, האדים יהיו בעל-רוויה עבור גבישי הקרח, ואלה יגדלו במהרה (תהליך ברגרון - Bergeron). כאשר גבישי הקרח גדלים, הם מורידים את רמת העל-רוויה מתחת לרמה הדרושה להיווצרות טיפות מים, וכתוצאה מכך יפסידו הטיפות אדים לטובת גבישי הקרח. מאחר שגבישי קרח גדלים מהר, זהו תהליך חשוב מאוד ביצירת גשם.
מקסימום הגידול הדיפוסיבי מתרחש בין -10 ל-(-20) מעלות צלזיוס. הצורות של גבישי הקרח תלויות בטמפרטורה ובלחץ האדים. במדידות שנעשו באמצעות מטוסים בענני צירוס בגבהים שונים נמצא כי יש שלושה גדלים של גבישי קרח בכל גובה. לצורות שונות יש תכונות אופטיות שונות, ואלה גורמות לתופעות
אופטיות. מהירות הנפילה של גבישי קרח נקבעת לפי קוטר הטיפה המתאימה לכל גביש ועוד שני קבועים המתאימים לכל צורת גביש.
המהירות נתונה בנוסחה: formula_1
כאשר D הוא קוטר טיפת המים האקוויוולנטית לפתית השלג. עבור דנטריטים (פתיתי שלג בצורת כוכב) k=160 ו-n=0.3. עבור פתיתים עמודיים (columns) או שטוחים (plates), k=234, n=0.3. היחס בין הקוטר והמסה של גבישים שונים נתון בנוסחה formula_2.
התהליך העיקרי בהתפתחות גשם הוא התלכדות גבישי קרח עם טיפות בקירור יתר. תוצאת התהליך היא קפיאה מיידית של הטיפות – בתהליך המכונה באנגלית Riming (מהמילה rime, כפור). רמת הקפיאה תקבע את צפיפות החלקיק. קפיאה מהירה תביא לגראופל (ברד רך), וקפיאה איטית תביא לברד. התנגשויות בין גבישי
קרח נקראת אגרגציה (באנגלית: aggregation. מילולית: הצטברות, היאספות).
במהלך התנגשויות בין טיפות בקירור יתר ובין גראופל, רוב החום הכמוס המשוחרר מועבר לחתיכות הגראופל. אם ההתנגשויות אינטנסיביות, שחרור החום הכמוס עשוי לגרום להפשרת הגראופל או להמראתו.
השפעות אקולוגיות.
לשלג יש כושר בידוד גבוה, הנובע מכמות האוויר הרבה הכלואה בתוכו – משקלו הסגולי הוא רק עשירית משל מים. פעמים רבות קרה, שאנשים שהיו קבורים שעות בשלג לאחר מפולת נשארו בחיים בזכות שמירת חום הגוף. מעטה השלג מבודד את הקרקע ומונע בריחת חום.
לובן השלג גורם להחזרת כ-80% מקרינת השמש אל החלל, אפקט אלבדו התורם להתקררות כדור הארץ. ההתחממות של כדור הארץ עלולה לגרום להמסת שלגים ויצירת תגובת שרשרת, פחות שלג - יותר חום, יותר חום - פחות שלג וכך הלאה, התחממות גדלה והולכת. בעבר היה חשש מתהליך הפוך - ב-1976, הקלימטולוג לוואל פונטה פיתח, בספר "התקררות: האם התחיל עידן הקרח הבא?" (The Cooling: Has the Next Ice Age Already Begun?), שהיה לרב מכר, תאוריה שעל פיה התרחבות האזורים המכוסים בשלג עלולה לגרום לתחילתו של עידן קרח חדש. על פי התאוריה, די היה בחמישה חורפים קשים רצופים לשם כך. ההיסטוריון הצבאי דאגלס אורגיל וחוקר האקלים והאסטרופיזיקאי ג'ון גריבין, שניהם מהחברה הגאוגרפית המלכותית, כתבו את המותחן "החורף השישי", שנושאו עתיד אפשרי, המגיע לאחר רצף של חמישה חורפים קשים וראשיתו של עידן קרח חדש. הספר תורגם לעברית והופיע בישראל בכתר הוצאה לאור. בהמשך הופק גם סרט קולנוע בשם "היום שאחרי מחר", עם שינויים מסוימים. השינויים האקלימיים מאז לא אששו את ההנחה והוגה התאוריה חזר בו.
השלג משפיע על החי ועל הצומח ומאלץ אותם להסתגל לנוכחותו. רובד השלג, המכסה את הקרקע תקופה ארוכה יחסית, חונק את הצמחייה שמתחתיו, עומס השלג על ענפי העצים גורם לשבירת ענפים ואף להתמוטטות העצים. רק בעלי חיים מעטים מסוגלים למצוא את מזונם מתחת למעטה השלג, לכן עוברים האחרים לאסטרטגיות הישרדות שונות, כמו נדידת בעלי חיים ועופות לאזורים חמים יותר או תרדמת חורף. עם הפשרת השלגים ולבלוב הצמחייה החדשה שבים הנודדים ומקיצים הישנים.
באזורים בהם מתקיים השלג לאורך כל השנה, בעלי החיים התפתחו להיות מותאמים לסביבה מושלגת, דוגמת דוב הקוטב, שועל השלג ואחרים. חלק מבעלי החיים באזורים מושלגים ניזונים מדגים, שכן אלה מתקיימים במי נהרות ואגמים, סביבה המושפעת פחות משינויי האקלים.
סוגי שלג.
אם הטמפרטורות נמוכות דיין, נערם השלג על הקרקע, לעיתים עד לגובה של מטרים אחדים. המשקע מורכב בעיקר מאוויר, ועד עשרה אחוזים ממנו הם מים. לכן כשמודדים כמות שנתית מצטברת לא מודדים את השלג בהיותו קפוא, אלא רק כשהוא הופך שוב למים. הצטברות שלג, שלא הותך במלואו בעונה החמה, מוסיפה כל שנה רבדים נוספים הלוחצים על הרבדים שתחתם, מצופפים אותם ויוצרים קרחונים.
כאשר הטמפרטורה עולה מעל לנקודת הקיפאון של המים, השלג מפשיר והופך למים.
באזורים שבהם השלג שכיח יש גם תרבות שלג שבאה לידי ביטוי גם במבחר המילים המתארות את סוגי השלג השונים. סוגי השלג השונים נבדלים ביניהם על פי צפיפות השלג, גבשושיוּתו, רטיבותו, צורת הצטברותו ועוד.
השלג יורד מהעננים בכמה צורות:
סוגי שלג שונים על הקרקע:
בנוסף לשלג הטבעי, היורד מהעננים, קיים גם שלג מלאכותי המיוצר בעיקר לצורך חיפוי קטעים חשופים של מסלולי סקי.
החיים בסביבה מושלגת.
תפוצת השלג ושימושיו.
השלג נפוץ הרבה פחות מן הגשם (אך רוב הגשמים הם שלגים שהותכו לפני הגעתם לקרקע), והוא יורד רק בכשליש משטח כדור הארץ, בעיקר באזורים הכלולים בין קו רוחב 35° צפון לקוטב הצפוני ובין קו רוחב 35° דרום לקוטב הדרומי. השלג נדיר באזורים הטרופיים והסובטרופיים, אך יש מקומות גבוהים שבהם עשוי לרדת שלג בכל עונה, וקיימים גם מקומות רבים שבהם השלג אינו מפשיר במהלך כל השנה (שלג עד). דוגמה להר מושלג באזור טרופי הוא הר קניה, שפסגתו מרוחקת רק 50 ק"מ מקו המשווה ואפילו על קו המשווה עצמו נערם שלג על הקרקע, בנקודה הגבוהה ביותר על קו המשווה - בגובה 4,690 מטרים על המדרונות הדרומיים של הר הגעש קאימבה (Cayambe גובה הפסגה 5,790 מטרים) שבאקוודור.
תושבי המקומות שבהם השלג שכיח למדו להשתמש בו לצרכיהם ולנקוט באמצעים הדרושים כדי להתגונן מפני נזקיו. מהשלג אפשר לבנות בתים, שהודות לתכונות הבידוד של השלג, מגינים על יושביהם מפני הקור והרוחות. בית שלג הבנוי מלוחות שלג חצובים נקרא איגלו ובית שלג הבנוי משלג מהודק נקרא קוינזי. בנוסף לצורות המסורתיות של בתי שלג, בתקופה המודרנית יצר האדם גם מלונות קרח, בעיקר למטרות תיירותיות. גם הבתים הרגילים מושפעים מנוכחות השלג, העלול להצטבר בכמויות גדולות על הגגות. כמות גדולה של שלג יכולה לגרום להתמוטטות הגג, לכן נהוג לבנות גגות משופעים באזורים שיש בהם שלג רב.
השלגים הם מאגרי מי שתייה זמינים לכל דורש. ההפשרה האיטית בעונת האביב מביאה להשקיה טובה של השדות, ברכה לחקלאים. התחממות מהירה מדי של מזג האוויר, לאחר הצטברות כמויות גדולות של שלג במהלך החורף, יכולה לגרום לשיטפונות ולהצפות במקומות הנמוכים.
צורות בילוי בסביבה מושלגת.
תעשיית הפנאי מנצלת היטב את היתרונות של הסביבה המושלגת ומציעה צורות בילוי מגוונות. הבילויים העממיים ביותר הם מלחמות כדורי שלג, יצירת בובות שלג והחלקה במזחלות מאולתרות. צורות בילוי אלה לא מצריכות ציוד מיוחד ואפשר להוציאן לפועל בסביבה ביתית.
אתרי סקי מציעים לנופשים מתקנים, ציוד ומסלולים לשם לימוד ובילוי. האתרים ממוקמים באזורים הרריים, שם ישנו שיפוע לצורכי גלישת שלג, והשלג זמין יותר.
תעבורה בסביבה מושלגת.
הנסיעה במכונית בכבישים מושלגים קשה ומסוכנת. לשלג יש מקדם חיכוך נמוך מזה של אספלט הכבישים, וההחלקה יכולה לגרום לסטיית כלי רכב ממסלולם ואף להתנגשויות. לעיתים נוצרת אף שכבת קרח על פני השלג והיא חלקה אף יותר. פתיתי השלג הנופלים פוגעים גם בשדה הראייה של הנהגים.