Czym są płatki śniegu, z czego one składają się i jak powstają?

Zima Na zewnątrz nie jest bardzo zimno i pada śnieg. Zamocuj rękaw pod spadającymi płatkami - ile płatków śniegu łączy się ze sobą z ciernistymi krawędziami! A każdy z nich może być rozważany przez długi czas - jego unikalny wzór jest tak piękny i doskonały. W jaki sposób powstają?

Prezent z nieba

Za każdym razem bliskie spojrzenie na zwykły płatek śniegu powoduje zaskoczenie i radość. Poznanie tego zjawiska pogodowego około 400 lat temu, po raz pierwszy naukowo opisano płatki śniegu, niemiecki astronom Johann Kepler w swoim traktacie "Dar noworoczny. O sześciokątnych płatkach śniegu. Następnie wielu naukowców z różnych krajów badało to naturalne zjawisko. Ponad trzysta lat temu płatki śniegu najpierw zbadano pod mikroskopem i naszkicowano. Fotografowie również przyczynili się do poznania tego zimowego cudu. Oryginalna metoda fotografowania płatków śniegu została wymyślona przez rosyjskiego fotografa A. A. Sigsona pod koniec XIX wieku. Ujął na filmie około 200 różnych form płatków śniegu. Jednak amerykański Wilson Bentley zdołał zrobić najwięcej ujęć lodowych gwiazd - około 5000! Jego kolekcja zdjęć płatków śniegu jest nadal najbardziej znana.

Woda stała

Jak takie doskonałe linie formują się w naturze, jakby czerpały z rysunku? Atmosfera Ziemi zawiera dużo wody ze względu na stałe parowanie. Z cieplejszych warstw powietrza porusza się do zimna, z ujemnymi temperaturami i tam się zamarza. Okazuje się, że odpowiedź na pytanie "co to są płatki śniegu" jest bardzo prosta: są to kryształy lodu. Są uformowane wysoko na niebie, gdzie jest bardzo zimno, zamarzniętej pary wodnej i powoli schodzą. W drodze na Ziemię nieustannie dochodzi do złożonej metamorfozy.

Jaka jest tajemnica formy?

Dlaczego kryształy lodu są tak różnorodne? Z czego składa się płatek śniegu i jak zdobywa on swój kształt? Najpierw w chmurze wody tworzą się maleńkie kryształki. Co dziwne, pośrodku każdego z nich jest zwykle najmniejsza cząsteczka kurzu wprowadzona w niebo przez wiatr. Początkowy rozmiar kryształów wynosi około 0,1 mm. Jak płatki śniegu pojawiają się z takiego lodu? Chmura stale się porusza, a temperatura w niej się zmienia. W wyniku tego dochodzi do transformacji kryształu - stale przyciąga te same zamarznięte małe cząstki wody, które "przywierają" do niego. Właśnie dlatego kształt płatków śniegu jest wyjątkowy. Zmienia się wraz z temperaturą otoczenia. Z doświadczenia wiemy, że najczęściej płatki śniegu, składające się z wielu dużych, idealnie nawet błyszczących płatków śniegu, wylewają się z nieba w temperaturze ujemnej od -10 do 0 ^o C. Wynika to z faktu, że wilgotność powietrza wzrasta wraz ze wzrostem temperatury, az coraz większej ilości pływających tam kryształów wodnych zderzają się ze sobą i łączą. Czasem są po prostu gigantyczne płatki śniegu. Największa z nich miała około 38 cm średnicy.

Rozwiązanie do wzoru cząsteczkowego

Każde naturalne zjawisko może zawsze znaleźć proste naukowe wyjaśnienie. Zapamiętajmy lekcje chemii, aby zrozumieć, czym jest płatek śniegu. Formuła wody to H ₂ O, jej cząsteczka składa się z dwóch atomów wodoru i jednego atomu tlenu. Dlatego w stanie stałym woda tworzy kryształy o liczbie ścian od trzech do sześciu, co daje w efekcie sześcioramienne śnieżne kwiaty o zawiłym i niepowtarzalnym wzorze. Sześciokątne węzły sieć krystaliczna pojawiają się nowe połączenia, które stają się coraz bardziej złożone i rosną w tych kierunkach. Promienie lodowe o identycznych wzorach rosną na każdej twarzy, ponieważ wzrost kryształów na jednym płatku śniegu występuje synchronicznie w tych samych warunkach w jednym przedziale czasowym. Kąt między nimi może wynosić 600 lub 1200 stopni. Żaden z płatków śniegu nie powtarza drugiego - to główna tajemnica i atrakcyjność tego lodowatego piękna.

Lekki jak śnieg

Jak wiemy, śnieg jest bardzo lekki. Faktem jest, że podczas formowania się w nich fantazyjnych kryształów śniegu powstaje wiele pustek powietrznych. Czym są płatki śniegu, a raczej ich kryształy? Jest to rodzaj ażurowej siatki, w 95% wypełnionej powietrzem. Płatki śniegu to najlżejszy i najbardziej obszerny rodzaj kryształów śniegu. Zazwyczaj waży około miligrama. Dlatego są bardzo lekkie i cicho zawisają w atmosferze, stopniowo opadając. Trajektoria i prędkość każdego lodowego kryształu są indywidualne. Dzięki temu poruszają się w masach powietrza o różnych temperaturach i zawartości pary wodnej i tworzą unikalne wzory zawierające do 200 oddzielnych kryształów. Płatki śniegu są najlżejszą i najobfitszą ich odmianą.

Również śnieg może być w postaci małych kolczastych pellet śniegu - tam kryształy są ściśnięte bardziej gęsto. Jeden metr sześcienny śniegu zawiera ponad 300 milionów płatków śniegu.

Jak wiemy, woda nie ma koloru. Dlaczego więc płatki śniegu i śnieg są ogólnie białe? Ich twarze odbijają światło słoneczne, a jak wiemy, składa się z spektrum kolorów, w którym rozszczepia się biały kolor. To może tłumaczyć "niesamowite" opady śniegu w różnych kolorach - między kryształami wody, w zależności od różnych przyczyn, różne substancje mogą zamarzać od egzotycznych czerwonych alg do zwykłego pyłu węglowego.

Płatki śniegu naukowo

Okazuje się, że naukowcy badają płatki śniegu, a nawet rozróżniają kilka odmian według metody tworzenia kryształów. Wymyślili dla nich różne klasyfikacje, w których liczba odmian sięga 80. Najprostszy system definicji został zaproponowany w 1951 roku przez Komisję Śniegu i Lodu Międzynarodowego Stowarzyszenia Naukowej Hydrologii.

Zawiera siedem rodzajów kryształów:

• igły - wydłużone i ostre na końcach, naprawdę wyglądają jak igły;
• w kształcie gwiazdy - klasyczne sześciokątne płatki śniegu, które mają długie ostre promienie o zawiłym wzorze;
• płyty - przypominają płaskie sześciokąty;
• kolumny - cienkie rurki wypełnione powietrzem;
• wolumetryczne dendryty - ponownie kilka stopionych i zamrożonych płatków śniegu;
• kolumny ukoronowane - kryształy, podobnie jak płytki, tylko trójwymiarowe;
• nieregularne kryształy ze złamanymi promieniami.

Nie zawsze w zimie płatki śniegu wyglądają jak idealny sześciokątny kwiat. Jak napisaliśmy powyżej, zależy to od wilgotności i temperatury powietrza.

Cud zimnych krawędzi

Jak wiemy, pogoda zależy od pory roku i stopnia oddalenia terenu od zimnych biegunów. Możemy oglądać spadające płatki śniegu zimą tylko w pewnych strefach temperaturowych naszej planety. Kiedy temperatura powietrza w pobliżu powierzchni ziemi jest powyżej zera, śnieg po prostu go nie dosięga, topi się i zamienia w deszcz. Ponieważ mieszkańcy wielu krajów położonych w gorących szerokościach geograficznych, są pozbawieni możliwości obserwowania w rzeczywistości tego naturalnego zjawiska - śniegu. Widzieli go tylko na zdjęciach. Odwrotnie, są miejsca na planecie, gdzie króluje wieczna zima.