Cond uctivite electrique de

Communication de l'Institut federal pour l'etude de 1a neige et des avalanches

Cond uctivite electrique de la neige au courant continu

Par MARCEL KoPP

WeissfluhjochfDavos, le ler aoilt 1962

Tirc a part du

JOURNAL DE MATHEMATIQUES ET DE PHYSIQUE APPLIQUEES (ZAMP) Vol. XIII, Fase. 5 (1962) BIRKJ-IÄUSRR VERLAG 8A$&1 Pages 431-441

Conductivite electrique de la neige, au courant continu

Par MARCEL KOPP, Weissfluhjoch-Davos^{1 )}

1. Situation du probleme

La structure cristallographique de la glace cst un prototype tres simple d'un solide dont les molecules sont unies par la liaison hydrogene. Le comportement ele trique de la glace a ete specialement etudie: En l'absence d'electrons libres, il est du aux defauts structuraux, soit presents spontanement dans la glace meme la plus pure, soit accompagnant les impuretes naturelles ou artificielles.

Cette etude, appliquee

a

l'architecture compliquee de la neige, doit per- mettre de se rendre compte du mecanisrne de la conduction du courant elec- trique dans la neige, et de s'en faire un modele, le cas echeant. La conductivite de l' eau et de la glace satisfait

a

la loi d' ARRHENIUS:

a

=

A e-E/kT

A la migration des ions dans l'eau se superpose l'echange de protons entre molecules voisines. Dans la glace, une orientation des molecules perrnet aussi l' echange en chaine oriente [2] ^2). Dans les deux cas, c' e t une niigration de l' etat ionique.

La conductivite de la glace <<tres pure» au courant continu, ou son equivalente

a

basse frequence, peut etre exprimee par

a_wc = 0,08 µD-¹/m, E = 0,61 eV [4].

Celle d'une glace contenant 4 x 10-⁵ HF/H₂O (autant de defauts par molecule d'eau, introduits par dotation en acide fluorhydrique):

a_₁₀•c = 210 µD-¹

/m,

E = 0,32 eV [4].

La <<purete>> de la glace depend, outre les impuretes chirniques, de la regu- larite du reseau cristallin.

La conductivite de l' eai-t pi-trifiee (distillee et filtree par un echangeur d'ions en resine) s'exprime par

a₀.c ~ 30 µD-¹

/m,

E

=

0,34 eV.

L'eau idealement pure conduit 25 foi rnoins [2].

1 ) Institut federal pour J'etudc de Ja neige et des avalanches. Adresbe actuellc: Es ex College, A sumption University of \'Vindsor, Wind or, Ontario, Canada.

2) Les chiffres entre crochets renvoicnt

a

Ja Bibliographie, page 440.

432 l\1ARCE.L Kol'l'

2. La conductivite de la neige 2. 1 Mesures

La conductivite electrique de la neige d pend:

- de la temperature,

- du genre de neige, de sa stru turc, - de sa densitc,

- de son humidite,

- de impuretes chimique ,

- de la frequence du champ electrique.

l„AMP

La conductance depend au surplus de fa teur- geometriqucs, et du ontact de electrodes.

Pour limiter le champ

a

un cylindre connu, le e hantillons ont ete recueillis dans une onde de plexiglas, et de electrodes de meme diametre leur ont ete appliquees par legere fonte de la neige, et regel. Des disque de laiton corrodes ont donne les meilleurs resultat .

On n'a pas observe, dans la neige, d'effet de blocage (polari ation aux electrodes), comme il s'en produit dan la glace [3].

On calcula la conductivite

a

partir du courant continu traver ant l'echan- tillon (longueur l = 8 7 18 cm, ection s = 26,4 cm²) oumi

a

une tension de 100 V (champ moyen F

=

8 V/cm). La conductivite ne depend pas de l'inten- site du champ. La faiblesse des courants

a

mesurer (neige fraiche

a -

50°C:

J =

10-¹⁰ A) necessita l'emploi d'un electrometre.

La purete chi11u:que de la neige utilisee a ete me uree comme conductivite de l'eau de fonte. A 0°C, eile vaut environ 3 fois celle de l'eau normalement distillee: <1o•c

=

0,5--;- 2,4 mQ-¹/m. Cette conductivite correspond

a

^{une con-}

centration des impuretes, dans l'eau, d'environ 2 · 10-⁶ valence/molecule H20.

On etudia pour la conductivite, au courant continu, de la neige seclie - la dependance thermique [§ 2.2]

- 1a dependance du genre de neige [§ 2.3]

- l'effet d'une compression de l'echantillon [§ 2.4]

- l'effet d'une metamorphose eo vase clos [§ 2.5]

- cinq echantillons provenant du Groenland [§ 2.6).

ROMAN [1] donne <1

=

0,2--;- 0,4 µ!2-¹/m comme conductivite d'un manteau de neige. SHIMADA [6] indique (J'

=

3,2--;- 11 µQ-¹/m. ^YOSIDA et al. [7] ont recemment publie leurs travaux sur les proprietes dielectriques de la neige (au courant altematif seulement). La constante dielectrique depend fortement de la structure et de l'humidite de la neige.

2.2 La dependance thennique

La conductivite des echantillons presente entre - 50 et - 8°C une depen- dance selon la loi d' ARRHENIUS. Les echelles lineaires de la plupart des gra-

Vol. XITJ, 1062 Con<l11ctivit6 elcdrique de Ja neige, au cr>urant continu 433 phiques sont par consequent log a vs J/T. La pente des droites repre entatives donne l'energie d'activation E.

Au moyen de la (<COnductivitc de base»

a -

10°c ^a-10 et de E, on peut rcconstituer la loi d'ARRHE '!US:

(1 + 10) E(cV)

,.., = ,..,

e ^{2,21T213+1f/100}

V V-lQ ,

En se rapprochant de 0° C, J 'energie d' acti vation augmente: U n autre mecanisme vient se superpo er: une <<fusion>> commence deja vers - 8°C. Dans les mesures sur la glace compacte, on n'avait pas remarque d'effet semblable jusqu'a - 3°C au moins.

2.3 La dependance dii genre de neige

Les graphique montrent que la conductivite a -10°C _{a_ 10} augrnente de 10-⁹ Q-¹/m pour une neige fraiche ou legerement poudreuse,

a 2 · 10-¹ Q-¹/m pour une neige granuleuse.

L'energie d'activation varie notablement de 0,69 eV (neige fraiche) a 0,95 eV (neige croulante).

Pour une neige granuleuse qui s' est transformee sous un gradient de tempera- ture artificiel specialement eleve 45°C/m, l'energie d'activation est plus grande que pour une neige semblable transformee naturellement (0,95 eV vs 0,82 eV;

cf. figures 3,6).

Une neige de neve a une conductivite de base bien inferieure

a

^{celle de la}

neige granuleuse, mais son energie d'activation en est proche (figure 3).

En comparant la conductivite de la neige non comprirnee

a

celle de la glace (figure 7), on constate qu'elle est plus faible que ne l'annonce le rapport des densites,et que l'energie d'activation en est plus elevee. Ce n'est donc pas le meme mecanisme de conduction que dans la glace. C'en est un autre, ou bien il s'y superpose un autre.

2.4 Effet d'une compression de l'echantillon

Par une compression de la neige, on ne change pas l'energie d'activation caracteristique du genre de neige (figures 2,3). Par contre la «conductivite de base>> augmente dan une proportion independante de la temperature, mai differente elon le genre de neige (figure 4, 5).

Par compression, on bri e la tructure de la neige, on augmente laden ite et la surface des contacts entre cri taux. Si Ja re istance de contacts au pa age du courant influait sur la conductivite, eile devrait e manifester par une augmentation, avec la compres ion, de l'energie d'activation E [§ 3.2). Comme ce n'est pa le ca., on pense que le courant coupe court aux contact entre cristaux.

ZA \IP 13/2~

434 ^;\1 AR<"EL 1'.0PP 7.AMP

-50 fem/!WfrHY: t {"CJ

-'1() -30 -20 ·10 0

7 •

(l(t) ,pa1ites !1!neige

i t

L

1000/TN "'] :i'!_ ~ Figure 1

Conductivile en fonction de Ja temperature pour trois qualites de neige de densite appro- chante: b neige fraiche, c neige fraiche apres metamorphose en vase clo (neige granuleuse fine), neige croulante naturelle, a neige crou- lante (metamorphose accentuee en ,·a e clo ).

r-r- T *, ,,

Ci .Y' P

~ (F-:- tr1 .. ,,. ,,,

l

l 100~ "' .,- ....--~

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J!! IJ,JJ!;/ ^1/1

l ./ ^{~ --! -}

granu/euse 1

,.s ·~ '--'---'-rl!'fl~ 1 1 1

200 +m 6IXJ lKJ(J

dellslfty [);Jim'}

Figure 4

Augmentation de Ja conductivite apres com- pression del'echantillon. Leschiffresindiquent

la pression p, en kg/cm²•

1' 7'

l

1

/empel\9tlire t[°C]

-r,o

T ^{·W •30 ·20}

/j{I)

~eige f/\91'!?/

i(comprlmtieJ

1 l

Figure 2

-,o 0

T

Conductivite en fonctiou de Ja temperatm:e:

compres. ion de neige fraich .

T

,o-6,

10, J / .-:;l,-

~ 1

t3

~

-!:!. v-11,.. ).-',

• 1

$! ~/ l/0

~ e _{i 1·} ^I 1 lls

!J

1! 70·8 ¹

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1

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i

^{1/fg ••}

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_t__l:

<.., ~

llX/ ^4l}O 6W 800

d(S)si/ey[tglm3J Figure 5

tConductivite de base•

a

-10°C en fonction de la densite: a neige fraiche cornprimee, b neige granuleuse naturelle comprimee, ^c neige granuleuse (grad T artificiel) comprimee, d neige fraiche metamorphosee en neige g-rann- Jcuse fine, e neige croulante (metamorphose accentuee en vascclos), / neige du Groenland

a

differentes profondcurs (indiquecs en metres).

Vol. XTJT, 1062 Conductivite elcctrique de la neige, au courant continu 435 h!mper8/ure 1 [°C}

-50 -w ·30 -20 ·10 0

j

-r--r ---·• -r-

...

10·•

(l{t) 1 e/ge gr1Jnu/euse

"fi_vmprrmtiJ -f · !~10·¹

r ;,·

I ,

~ ^{, .· 1} i

,,-· I

/ /

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1 '

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. / /1··

,.

, .~/

_~/,

/

Figure 3

} 1 10· "

densitey{kglm3J ; 1

~

M - ~ J

Conductivite en fonction de la temperature:

a compression de neige granuleuse naturelle, b compression de neige granuleuse transforrnee a vec gradien t de tem pera ture artificiel 45 ° C/m, c neige grossiere de neve, d neige fralche metamorphosee en neige granuleuse fine

(figure 1).

temperolure t {°CJ

-4() ·30 0 •20 •40

T T ~

+

""

1 um

~10" • 1

§ ldensile¹ y [kglm 3]

/ + r

„__J_ j j

~¹~

~z

....JP...!! -~~ ^{3.* 42}

Figure 7

Conductivite comparee de l'eau, de Ja glace et de 1a neige, en fonction de Ja temperature:

a neige fraiche, b idem comprimee, c neige fraiche metamorphosee en ne,ige granuleuse fine, neige croulante naturelle, d neige crou- lante transformee en vase clos, e neige gra- nuleuse naturelle (comprimee),; neige de neve, g valeur extremes pour Ja neige du Groenland, A extrapolation [cf. graph. 4] pour la neige fra:lche comprimee

a

y = 917 kg/m^3, Bi.dem pour la neige granuleuse. [Lire: eau purifiee].

Figure 6

Augmentation de Ja conductivite en fonction de la temperature, au-de ou de - 10 C: E encrgic d'activation, a neige fraiche, b neige granulcuse naturelle, c neige croulante naturelle, neige granu- le11~e (grad T artificiel), d neiges frakhe et croulantc apres metamorphose en vase clo~, ,. p<.'ntes

extreme~ pour lt•s echantillons du Groenland.

436 ^ZAMP

Tableau l

,Conducti,·ite de base»

a -

10°( <1_10 .

Energie d'a tivabon E selon le gem-e de neige, sa <l nsil⁵ y, et la gros~eur approximative 0

<les grain. ou branches de grains.

[I+ 101 Efe\l]

O'(I) a_ ₁₀ e ~.21 (27:J,. /)/100

0 neige y 0'- 10 E

111111 kg/1113 10 9 Q-1/m cV

0,1 -:- 0,2/0,5 frafclte 127 0,9 0,69

(aiguill ) 143 1,7

175 ^2,(J

290 13

comprimL'e 390 36 idem

570 550

1

0,5 + 0,7 grani,leuse ¹

{grain·) grad T nalurel 400 160 0,82

comprimee 6 0 750 idem.

grad T arli/iciel 420 280 0,95

comprimce 560 370 idem

660 700

~

1 / 4-:-6

{chaines) neve 560 50 0,90

0,5 7 2 crotilanle 270 4,3 0,95

(gobelets)

transformation en vase clos mitamorphose destructive 0,1-;- 0,2 fraiche-

240 4,5 0,69

0,4-;- 0,5 ➔ grain fin ➔7,3 1,09

metamorphose conslructive

0,7 + 1 croulante 270 4,3 0,95

0,5-;- 2 ➔200 1,09

valeurs extremes des echantillons du Groiinland

o,5+ 1 I 2,5 profondeur 10 111 546 1000 1,44

~ 1/5+ 7 profondeur 20 m 570 7 0,82

(chaines)

La compression (uniaxiale) a ete plus grande que dans la nature, puisque 0,08 kg/cm² (figure 4) represente deja. la charge d'environ 2 m de neige frakhe, et que 4 m de vieille neige donnent une pression d'environ 0,15 kg/cm^2•

11 faut considerer comme imple coincidence (figures 4, 7) le fait que, si l'on extrapole Ja conductivite de la neige pour une densite egale a. celle de la glace

Vol. XIII, 1062 Conductivite 6lcctriquc• de la ncigr, au courant co11tin11 437 (point A), on obtient - pour la neige frakhe - une conductivite

a -

l0°C proche de celle d'un glace Oll le impuretes de l'eau de fonte de Ja neige (environ 10-⁶/molecule H₂O) se retrouveraient toutes sous forme conductrice. D'une part, cette co'incidence ne se retrouve pas pour les autres genres de neige (point B);

d'autr part, il est bien improblable que les impuretes de l'eau de fonte aient toutes servi

a

la conduction dans la neige.

2.5 Effet de la metamcrphose

On a reconstitue une metamorphose en vase clos, sans gradient de tempe- rature, avec alternance journaliere de la temperature entre - 10 et - 1 °C.

Chaque jour la conductivite augmentait, davantage pour une neige croulante, en metamorphose constructive, que pour une neige frakhe plaquee, en meta- morphose destructive (figures 1, 5 e, d). Pour celle-ci, l'energie d'activation augmentait de 0,69

a

^{1,09 eV, alor} que pour la neige croulante cette aug- mentation n'etait que de 0,14 eV (figures 1, 6 a-d, c-d).

2.6 M esure sur cinq echantillons du Groenland

Le carottes ont ete rapportee par l'E.G.I.G. (juillet 1959) de la station Jarl-Jo et (Dumont), ituee au sud-e t du Groenland. Elles ont ete prelevees

a

10, 15, 20, 30 et 40 rn de profondeur. L'echantillon de 30 m contient deux lamelles de glace d'environ 1 cm d'epais eur, qui sernblent ne pas jouer de röle important dans la conduction.

C'est pour l'echantillon de .10 m que la plus grande energie d'activation, mesuree dans la neige, a ete relevee: 1,44 eV.

Malgre l'augmentation de la densite avec la profondeur, on ne remarque pas d'augmentation parallele de la conductivite de base (figure 5). Cependant, de cinq echantillons seulement (dont on ne connait pas les caracteristiques de la couche Oll il ont ete preleve ), on ne peut pas tirer d'autre conclusion qu'une moyenne:

a_₁₀ = 10-⁸ ₇ 10-⁶ Q-¹

/m ,

E = 1,1

±

^{0,2 e \} (figure 7g) . Ces valcur · approchcnt cclle rclcve pour la neige de neve.

3. Discussion 3.1 Proposition d'iin modele

La neige constitue un cchafaudage le cristaux d'orientation differentes, aux contacts nombreux, a grande urface de manteau. i on y applique des el ctrode , une condition nouvell e t introduite. L'echafaudage (figure ) peut

43 ^{MARCEL KOPP ZA~IP} Hre reduit au modele «bloc» (figure 9), micux encore, au modele <<baguettes>>

(figure 10).

Figurc 8 Echafaudage G₁₁ conductance de la glace

Re resistance des contacts R₀ r · istance aux electrodes

r;

meta/~o:, Figure 9 Modele tbloc•

N·

dm1acts

[W

A baguettes

Figure 10 Modele ,baguettcs»

G₅ conductance de manteau

R₅₆resistance du manteau aux clectrodes.

En cherchant

a

introduire dans ces modeles des valeurs mesurables, on obtient des facteurs necessitant une analyse structurale tres detaillee qui, pour la neige compacte du Groenland, a ete faite au prix d'une grande patience [8].

Une autre fa9on de resoudre le probleme serait de creer un echantillon << baguet- teso aux parametres connus.

3.2 L' energie d' activation

En se bornant

a.

la consideration, macroscopique, de l' energie d' activation, on peut deduire que le mecanisme de conduction n'est pas celui de la glace.

Une certaine energie d'activation supplementaire pour que les etats ioniques passent les contacts entre cristaux impliquerait un E plus grand pour la neige que pour la glace (c'est le cas); mais plus faible pour la neige transformee

a.

gros cristaux que pour la fraiche, ce qui n'est pas le cas! Et plus grande pour une structure brisee (plus grande densite des contacts) que pour la structure intacte. Ce n'est pas verifie non plus [§ 2.4].

3.3 La conductivite specifique

Il faut noter que 1a ({Conductivite de la neige>> que nous avons mesuree est toute macroscopique: elle decoule de la conductance G de l'echantillon par la relation a = G l/s, Oll l et s sont la longueur et la section de l'echantillon, non pas 1a longueur effective moyenne l* du trajet des charges electriques, ni la section effective moyennc s* du milieu Oll elles se deplacent. Si on nomme a*

la conductivite specifique du milieu conducteur de la neige, la conductance mesuree est G

=

a* s*/l*.

Apres une grande compres ion, le chemin effectif l* est proche de la distance des electrodes l. Il est sensiblement egal selon le genre de neige, comme l'est

Vol. XIII, 1962 Conductiv1te electriquc de la neig<', au r.ourant continu 439 pour une mcme densite la <<scction de glace>> au-travers de la neige. Par contre,

a

densite egale, la section de mantcau sM des cristaux est inversement propor- tionnelle a leur diametre moyen ^d. Ainsi, le rapport pour deux neiges est:

( 1 nombre de cristaux coupes par un plan perpendiculaire au champ)

car, a densite egale, N;

d7

/4

=

const.

i, pour rcunir les deux conditions precedentes dans un cas pratique, on compare les exemples de la neige fraiche comprimee

a

^{y =} 570 kg/m³ et de la neige granuleuse comprimee

a

y

=

560 kg/m^{3, -} et si l'on admet, pour 1a pre- miere fois ici, une conduction par le manteau des cristaux, puisque la conduc- tion de volume par la glace uniquement a du etre exclue [§ 2.3, 2.4] - les concluctivites des deux echantillons doivent etre dans le rapport d'environ

car et ^d _d 1: _fr

~ =

10

.

A-10°C:

af;.

~

d'ou le rapport de conductivites specifiques: - - = 0,15 . ag,

Ainsi, la neige granuleu e conduit specifiquement mieux que la neige fraiche.

En rai on des energies d'activation differentes, cette situation s'inverse, mais seulement au-dessons de -50° C.

Qu'a - 10°C et

a

densite egale la neige de neve soit moins conductrice que la neige granuleuse, on peut s'y attendre

a

cause de la -urface de manteau moindre de gros cristaux. Qu'en e t-il de la conductivite specifique (du milieu conducteur) ?

A-10° mai ^d„ d '.;;; 10,

gr

d'ou _{10 .}

Etant clonne la valeur approximative de. rapports de diametrcs, on doit ·c borner

a

constater que le. conductivite pecifique de la neige granuleuse, et de celle de neve, sont du mcme ordre de grandeur. Elle surpas ent celle de)a neige fraiche d'un facteur 5 environ.

440

3.4 Lr, conduction de surface

.Mai qu'e t-ce-que cette conduction de surface, ou d manteau, que nous venon d'introduir ?

En vertu de plu ieurs ob ervation , on presume l'existence,

a

la surface de la glace, d'un film proche de J'etat fluide [9]. Il coupe court aux contacts entre cristaux et entre grain . 11 t tre plau ible que ce film soit specifiquement plus conducteur que la glace sou -jacente. Le tats ionique s'y formeraient plus facilement, et ceux qui apparaitraient dan la glace eraient attires vers le film conducteur, qui devient alor-le <<milieu de conduction ».

Ajouton encore que, 'il y a des impuretes dans la glace de neige, celles-ci ont, par l'effet de egregation lors du regel, rejetees dans la couche super- ficielle3). Ceci nous amene

a

penser que la conductivite specifique de la neige granuleu e, ouvent regelee, ou de la neige de ne e, doit etre plu haute que celle de la neig fraiche. C'e t bien ce qui re ort de deux ca cites [§ 3.3].

L'epai eur du film qua i fluide n'a pas encore ete pri e en con ideration.

EJJe est peu connue, est estimee a celle de quelque centaines de couch s moleculaires: environ 0,01 µ. a structure e t distordue par rapport

a

celle de la glace, eile e t cependant ordree de fa<;:on que l'extreme couche exterieure soit formee d'anion OH- (polari ables) formant ecran au champ intense des proton H+ (non polarisables), retranches dan la couche immediatement sous- jacente [9]. L'energie superficielle totale est ainsi reduite

a

son minimum. La contrainte structurale (a. laquelle est soumi e la distorsion du film entre la tructure hexagonale de la glace et la tructure polaire de la double-couche electrique exterieure) ain i que l'energie necessaire

a

la tran ition <<glace -quasi- fluideo, expliqueraient les hautes valeurs de l'energie d'activation mesurees dans laneige. Les variations de E quant au genre de neige peuvent etre motivees par un travail, neces aire

a

accroitre l'epaisseur du film quasi fluide, plus grand dans la neige

a

gros cristaux que dan une neige en aiguilles ou en etoiles,

a

petits rayons de courbure.

Le mecanisme de conduction dan Ja neige pourrait alors etre explique par les proprietes de surface de la glace.

Les remerciements de l'auteur vont

a

.M. M. ^DE Q ERVArn, dirccteur de l'Institut federal pour l'etude de la neige et des avalanches, ou ce travail a pu etre execute. Ce texte est abrege du Rapport internen° 400 de l'Institut.

BIBLIOGR PHIE

[l] I. ROMAN, UGGI, Assoc. internat. d'hydrol. scientif., Bull. 23, 483 {1938).

[2] :M:. EIGEN, L. DE l1AEYER, Proc. Roy. Soc. A, 247, 505 (195 ).

3) Les impuretes adsorbee cootribuent aussi

a

diminuer l'energie superficir-lle. l.e refroidisse- ment par C0₂ solide peut avoir eu ici quel.que influcncc non contrölee.

Vol. XI 11, 1!!6:.>, Conductivite elc,ctriquc· dr- Ja neige, au courant ccmtinu [3)

J.

lRIBARNE, et al., J. de himie-phys., 58,208 (1961).

[4) . }ACCARO, Helv. Phys. Acta 32, 89 (1959).

[5) . TEJNEMANN, Uelv. Phys. Acta 30, 553 (1957).

[6) H. HIMADA, J. Japan. Soc. Snow and lce, 3, 503 (1941).

441

[7) Z. YosmA et al., onlrib. irom the Inst. Low Temp. Sei. Japan /4, 1 (1958).

[ ] A. FucHs, SIPRE Research Report 42, (1959).

[9) W. A. WEYL, J. Colloid. Sei. 6, 389 (1951). - Voir auss1: W. D. KINGERY,

J. Appl. Phys., 31,833 (1960); H. H. G. JELLINEK, J. ,\ppl. Phys. 32, 1793 (1961); . H. FLETCHER, Phil. Mag. 7, 255 (1962).

Summary

The electrical d.c. conductivity, for different kinds of now, is found to satisfy the Arrhenius law between - 50 and about - 8°C:

kind of snow density y basic cond ucti vity 11 _ 10 activation energy E

sofl new snO\, 127 kg/m^{3 l} 10

°

^{Q 1/m 0,7 e\·}

granular now 410 200 0,9

depth hoar 270 200 1,1

neve snow 560 50 0,9

~ure ice 917 0 0,61

pure water 1000 650 0,34

Compressing the sample shows that the activation energy does not change for a particular snow, but that basic conductivity 11 _ 10 c rises exponentially with density. \Ne conclude that the conduction bypasses the contacts between cry tals.

An experiment on enclo ed metamorphosis has been made. lt was destructive for new snow, constructive for depth hoar. The activation energy ri e with the transformation of new snow into fine-grained now. The basic conductivity increa es regularly with the constructive metamorpho is, without change in the activation energy.

Measurements taken on five samples of Greenland snow do not how any depend- ence of the conductivity upon density and depth, but reveal a low conductivity relative to density, similar to that of alpine neve snow.

ln the discussion of the results it become evident that a mechanism of current conduction. different from that of ice, is responsible for the conductivity of snow.

lt is likely that conduction takes place in the quasi-fluid film covering ice. The high activation energy of snow should be due to the urface propertie of ice: among them the thickening of the film, and its strain between the hexagonal tructure of the bulk ice and the polar structure of the extreme outer electric double-layer. The high conduclivily of fine-crystal snow, comparec.1 with that of coarse n<>\\',

can bc atlributed to the !arger total surface of the fine grains.

(R<><'ll: Ir 11 octolll'(' !!!HI.)