Płatek śniegu pod mikroskopem. Fot. Alexey Kljatov.
Śnieg to nic innego, jak połączone ze sobą kryształki lodowe, które wyglądem przypominają sześcioramienne gwiazdki. Aby mógł powstać śnieg, najpierw w powietrzu muszą się znaleźć krople wody. Te są naturalnym skutkiem procesu parowania.
Są one w stanie pozostawać w stanie ciekłym nawet do temperatury minus 42 stopni, mimo, że woda zwykle zamarza w temperaturze zera. Jak to możliwe?
Dzieje się tak dlatego, że kropla wody nie zmieni się w kryształ lodowy, jeśli nie osadzi się na jądrze kondensacji, a więc na jakiejś drobinie. Może to być pyłek, ziarenko piasku, a nawet mikrometeor pochodzący z przestrzeni kosmicznej.
Płatek śniegu pod mikroskopem.
Jeśli kropla wody połączy się z nim, wówczas natychmiast zachodzi proces jej zamarzania. Dlatego tak ważne jest, aby atmosfera nie była sterylna, bo w takiej sytuacji nie dochodziłoby do opadów.
Kryształki lodowe łączą się ze sobą tworząc z czasem większą strukturę, która nazywana jest płatkiem śniegu. Ten opada z chmur ze średnią prędkością 5 km/h. Oczywiście to jak szybko śnieg spadnie na ziemię uzależnione jest od wielu czynników, m.in. prędkości wiatru i rozmiarów płatka, a więc jego wodności.
Im większy płatek, tym spada szybciej, ale nawet największym płatkom droga z chmur na ziemię zajmuje co najmniej kilkanaście minut. Przy okazji padający śnieg może wytworzyć hałas rzędu 30 dB (decybeli), a więc większy niż wywołuje szeptanie.
Jedno z pierwszych zdjęć płatków śniegu wykonane w 1880 roku. Fot. Wilson A. Bentley.
Płatki śniegu różnią się między sobą wyglądem i konsystencją. Jeśli temperatura powietrza jest dodania, to prószące płatki są bogate w wodę, mają wyraźne struktury krystaliczne i idealnie się lepią. Z powodu dużej puszystości takiego śniegu, pokrywa którą tworzy, jest znaczna, nawet pomimo niedużej sumy opadu.
W temperaturze ujemnej płatki zaczynają się wysuszać, stają się mniejsze i lepią się gorzej. Im większy jest mróz, tym śnieg bardziej przypomina pył. Przy minus 10 stopniach płatki mają mniej niż 3-procentową zawartość wody, a sześcioramienne gwiazdki zmieniają się w nieregularne bryłki.
Tak wygląda struktura suchego śniegu w dużym przybliżeniu.
Nawet przy większych opadach, pokrywa śnieżna zwiększa się w niewielkim stopniu. Gdy będziemy próbować ulepić z nich śnieżki, to rozsypią się nam one w rękach. Wystarczy tylko podmuch wiatru, aby śnieg rozsypał się niczym pył diamentowy. Natomiast spadły śnieg przy silnym mrozie zamarza do tego stopnia, że zachowuje się jak beton.
Przy dużym mrozie śnieg staje się suchy i sypki, nie nadając się do lepienia bałwana.
Unoszące się w powietrzu drobinki sadzy, emitowanej przez służące do ogrzewania piece węglowe, barwi śnieg na kolor szary, tym samym zmniejszając jego zdolność do odbijania światła. Część słonecznych promieni zostaje pochłonięta przez maleńkie czarne drobiny węgla i zamieniona na energię cieplną. Szary śnieg ulega szybszemu topnieniu, nawet jeśli temperatura powietrza jest ujemna.
Z powodu zanieczyszczenia śniegu przez sadzę, aerosole i mikroorganizmy, a także niebezpieczne węglowodory aromatyczne, takie jak benzen, toluen, ksylen i etylobenzen, nie powinniśmy go jeść. W przeciwnym razie możemy się nabawić biegunki, a nawet poważnych schorzeń.
Śnieg jest obok deszczu zjawiskiem, które towarzyszy nam od narodzin. Aż strach pomyśleć, że nadal zdarzają się tacy, którzy nie wiedzą jak on wygląda. Co więcej, gafy zdarzają się nie tylko zwykłym zjadaczom chleba, lecz również naukowcom.
Wielką wpadkę zaliczyli eksperci, którzy przygotowali próbny egzamin dla gimnazjalistów! W jednym z pytań pojawia się bowiem rysunek pięciokątnego płatka śniegu, a pytanie brzmi, czy płatek ma 5 osi symetrii czy środek symetrii.
Patrząc na rysunek odpowiedź brzmi pięć, jednak w rzeczywistości takie płatki śniegu w przyrodzie w ogóle nie występują. Dlaczego? Jeśli zbliżymy płatek śniegu pod mikroskopem zobaczymy, że nie posiada on ani czterech, ani też pięciu i ośmiu ramion, czyli tylu ile mają płatki na przykład malowane przez dzieci.
W tygodniku "Nature" znalazł się artykuł Thomasa Koopa z Uniwersytetu w Bielefeld w Niemczech, który szczegółowo wyjaśnił jak wygląda budowa śnieżynek. Naukowiec odkrył błędnie przedstawiane płatki śniegu nawet na łamach pism naukowych, w tym także w prestiżowych "Nature" i "Science".
Płatki zbudowane są oczywiście z cząsteczek wody, które łączą się ze sobą za pomocą wiązań wodorowych. Najbardziej efektywne jest łączenie się cząsteczek wody w heksagonalną sieć krystaliczną. Dlatego też zamiast popularnie przedstawianych ośmiu ramion, tak naprawdę płatki mają sześć.
Płatek śniegu pod mikroskopem. Fot. Alexey Kljatov.
Kształt heksagonalny przyjmują wszystkie struktury wody w temperaturze ujemnej. Podobnie jest w przypadku szronu i szadzi. Jednocześnie trzeba podkreślić, że malowane w ulotkach reklamowych gwiazdki wszystkie są takie same. Tymczasem w przyrodzie nigdy nie można spotkać śnieżynek o takim samym kształcie.
Dzieje się tak dlatego, że każdy płatek podczas tworzenia się doświadcza innej temperatury i wilgotności powietrza. Chociaż czasem różnice w kształtach nie są duże, to jednak jak w kalejdoskopie się nie powtarzają
Jedno z pierwszych zdjęć płatków śniegu wykonane w 1880 roku. Fot. Wilson A. Bentley.
Od kiedy wiemy, ile ramion mają kryształki lodowe tworzące płatki śniegu? Pierwszą osobą na świecie, która zobaczyła na własne oczy płatki śniegu w dużym powiększeniu, był 19-letni Wilson A. Bentley. Wszystko to miało miejsce pod koniec dziewiętnastego wieku na farmie w amerykańskim stanie Vermont.
#reklama#
Aby wykonać swoje nowatorskie fotografie Bentley połączył kamerę z mikroskopem. Dzięki temu mógł zbliżyć pojedynczy płatek śniegu i uwiecznić wszystkie jego szczegóły. Aby spotęgować jakość zdjęcia Bentley na fotografowanej powierzchni położył kroplę ropy na którą następnie opadł płatek śniegu. Wówczas biel kryształu była bardziej intensywna.
Bentley szybko został okrzyknięty "Panem Śnieżynką", ale przez dziesiątki lat jego odkrycie uważano za coś zupełnie niegodnego uwagi. Teraz wiemy, że to, co wówczas ukazał światu, zmieniło tok myślenia dwudziestowiecznych naukowców.
Płatek śniegu pod mikroskopem. Fot. Alexey Kljatov.
W 1925 roku Bentley wypowiedział smutne słowa: "Pod mikroskopem odkryłem, że śnieg jest niezwykle piękny. Szkoda, że tego piękna nie dostrzegają i nie doceniają inni". Po wykonaniu aż 5 tysięcy fotografii Bentley dokonał kolejnego historycznego odkrycia na podstawie którego powstały powiedzonka. Okazało się, że każdy sześcioramienny płatek jest inny i nigdy się nie powtarza.
Bentley dokładnie przeanalizował tysiące zdjęć i stwierdził: "Każdy kryształ jest arcydziełem konstrukcyjnym i w dodatku nigdy się nie powtarza. Gdy płatek śniegu się roztapia, piękno i mistrzostwo wykonania zostają na zawsze utracone"...
Źródło: 