Snehové Vločky: Kryštály, Vznik a Fascinujúca Rozmanitosť

Sneh, padajúci z oblakov, je fascinujúci prírodný jav, ktorý sa prejavuje v mnohých formách. Od jemného prašanu ideálneho na lyžovanie až po ťažký, mokrý sneh, ktorý môže predstavovať lavínové nebezpečenstvo, rozmanitosť snehových typov je ohromujúca. Táto rozmanitosť je výsledkom komplexnej interakcie meteorologických podmienok, najmä teploty a vlhkosti, a procesov premeny snežného pokryvu.

Detailný záber na snehové vločky.

Ako Vzniká Snehová Vločka

Samotný proces vzniku snehovej vločky je fascinujúci. Snehové kryštály sa tvoria, keď je v oblakoch vysoká vlhkosť vzduchu a teplota klesne pod bod mrazu (0 °C). Vznikajú na kondenzačnom jadre, drobných časticiach prachu alebo peľu, okolo ktorých sa z podchladených vodných pár obsiahnutých vo vlhkom vzduchu začne tvoriť ľad. Tento dej, pri ktorom vzniká z vodnej pary ľad, sa nazýva depozícia alebo sublimácia.

Pri svojom vzniku sú snehové kryštály veľmi malé, približne 0,1 mm. Neskôr rastú a ich tvar sa mení v závislosti od teploty a nasýtenia vodných pár v oblaku. Môžu nadobúdať formu hranolov, hviezdic (dendritov), ihlíc alebo platničiek. Aj keď majú rôzny tvar, všetky majú spoločnú pravidelnú šesťuholníkovú (hexagonálnu) mriežku, ktorá vzniká usporiadaním molekúl vody pod uhlom 60° alebo 120°.

Faktory Ovplyvňujúce Tvar Snehových Vločiek

Tvar snehových vločiek je ovplyvnený niekoľkými faktormi:

• Teplota: Teplota vzduchu je jedným z najdôležitejších faktorov. Pri teplotách okolo -2 °C až -4 °C vznikajú jednoduché doskové kryštály. Pri teplotách okolo -5 °C až -10 °C sa najčastejšie tvoria ihličkovité alebo stĺpcové kryštály. Pri teplotách okolo -12 °C až -16 °C sa tvoria zložité hviezdicovité dendrity.
• Vlhkosť: Vyššia vlhkosť vzduchu podporuje tvorbu zložitejších a väčších kryštálov.
• Atmosférický tlak a vietor: Tieto faktory ovplyvňujú rýchlosť rastu kryštálov a ich konečný tvar.
• Znečistenie a prachové častice: Mikroskopické častice v atmosfére slúžia ako jadro pre tvorbu snehových vločiek.

Každý kryštál má svoju vlastnú cestu cez rôzne vzduchové vrstvy s rozdielnou vlhkosťou a teplotou. Vietor navyše môže predĺžiť jeho cestu. Preto má každý kryštál iné podmienky a tým aj tvar. Pri teplotách pod nulou sa kryštály navzájom spájajú (zaháknu) a tvoria spolu snehové vločky.

Rôzne tvary snehových vločiek v závislosti od teploty a vlhkosti.

Rôzne Typy Snehu

V závislosti od meteorologických podmienok a procesov premeny snežného pokryvu sa vytvárajú rôzne typy snehu. Pre lepšiu orientáciu môžeme rozdeliť a porovnať niekoľko hlavných typov:

• Čerstvý práškový (suchý) sneh: Vzniká pri veľmi nízkej teplote a nízkej vlhkosti. Snehové vločky si zachovávajú svoje jemne vetvené, otvorené kryštalické tvary. Je veľmi ľahký a porézny, čo z neho robí ideálny materiál na lyžovanie a snowboardovanie.
• Mokrý (vlhký) sneh: Vzniká pri teplotách blízko bodu mrazu (0 °C) a vysokej vlhkosti vzduchu. Sneh je "nasiaknutý" tekutinou, čo spôsobuje zlepenie vločiek do väčších blokov. Je ťažší a lepkavejší, čo zvyšuje stabilitu v prípade umeleckých a stavebných snehových prvkov, ale zároveň môže prispieť k lavínovej nebezpečnosti, ak sa hromadí v masívnej forme.
• Krustený sneh: Vzniká cyklom topenia a opätovného zamŕzania, najčastejšie počas prechodových období alebo pri intenzívnom slnečnom žiarení. Na povrchu vytvára tvrdú, sklovitú vrstvu - tzv. krustu - kým vnútorná štruktúra môže zostať mäkká. Krusta môže byť pevná, no zároveň veľmi krehká, čo ju robí najmä zradnou pre pešiu turistiku a horské prostredie, pretože neodráža celkovú stabilitu snežného profilu.
• Zrnitý sneh: Vzniká postupnou metamorfózou čerstvého snehu v dôsledku tepelného pôsobenia a mechanického stlačenia počas jeho "žitia" na zemi. Pôvodné väčšie kryštály sa rozpadávajú na malé zrnka, ktoré sú menej definované a jednotné. Má menšiu štrukturálnu pevnosť v porovnaní s práškovým snehom, no často už s vyššou hustotou.
• Veterné dosky: Vznikajú pôsobením vetra, ktorý stláča a rovnomerne rozotrie sneh na otvorených miestach. Sú homogénne a kompaktné, často vyzerajú akoby boli "vytlačené" do dosiek. Zvýšená kompaktnosť môže znamenať vyššiu stabilitu na hladine, ale ak je spodná vrstva slabá, môže zvyšovať lavínové riziko.
• Firn: Vzniká dlhodobou metamorfózou pod vplyvom tlaku a sublimácie, typická pre dlhšie periódy, kedy sneh zostáva na mieste a začína sa meniť smerom k ľadu. Má jemnú štruktúru, kde pôvodné vločky sa postupne sťahujú a menia do homogénnejšieho materiálu blížiaceho sa ľadu. Má vyššiu hustotu v porovnaní s čerstvým snehom, s vlastnosťami, ktoré svedčia o prechode z mäkkého snehu na kompaktný ľad. Ide o medzištádium pred vznikom glaciálu.

Prehľadná tabuľka typov snehu:

Rôzne typy snehu a ich štruktúra.

Premena Snehu na Ľadovec

Premena snehu na ľadovec je dlhodobý proces, ktorý prebieha v niekoľkých fázach:

• Akumulácia snehu: V chladných klimatických podmienkach sa pravidelne ukladá čerstvý sneh. Vďaka nízkym teplotám nevzniká výrazné topenie, a tak sa každoročné návaly snehu budujú do vrstveného pokryvu.
• Premena na firn: Pod tlakom a vplyvom procesov, ako je sintering (spájanie kryštálov), sa postupne vyplňujú medzery medzi kryštálmi. Po niekoľkých rokoch tlaku a sublimácie vzniká tzv. firn - zrnitý prechodný materiál, ktorý má už vyššiu hustotu než čerstvý sneh, ale ešte nedosahuje vlastnosti pevného ľadu.
• Zhutnenie firnu na glaciálny ľad: S pokračujúcim stláčaním a akumuláciou nových vrstiev sa medzery medzi kryštálmi postupne vyplňujú. Dochádza k premenám pomocou tzv. sinteringu, čo znamená, že jednotlivé kryštály "zlepkujú" a vzniká homogénna hmota. Po desiatkach, niekedy aj tisícoch rokov, sa firn úplne premení na glaciálny ľad - hustý, kompaktný materiál, ktorý tvorí jadro ľadovca.
• Dynamika ľadovca: Akonáhle je ľad premenený na glaciálny materiál, vzniká dynamický systém. V rámci tohto procesu sa uplatňuje princíp rovnováhy medzi akumuláciou novej snežnej hmoty a stratou existujúceho ľadu (ablácia, čo môže byť spôsobené tavením, sublimáciou alebo odštiepením časti ľadovca - tzv. kalvingom). V dôsledku gravitačnej sily sa ľadovce postupne posúvajú a podvádzajú vnútornú deformáciu, ktorá formuje krajinu, vytvára ľadovcové údolia a má významný vplyv na hydrologický cyklus.

Vplyv Snehu na Krajinu

Ľadovce majú neuveriteľnú silu tvarovať krajinu a vytvárať jedinečné geomorfologické tvary prostredníctvom erózie, transportu a následného usadzovania sedimentov. Medzi tieto útvary patria:

• Ľadovcové údolia (trogy): Keď ľadovec postupuje dolu po horských svahoch, odstraňuje materiál a rozširuje pôvodné, často riečne tvarované V-údolie do charakteristického tvaru písmene "U".
• Cirky (kary): Na začiatku pohybu ľadovca sa v horách vytvárajú miskovité dutiny. Tieto dutiny vznikajú intenzívnou eróziou na úbočí a môžu byť neskôr naplnené vodou, čím vzniknú malé jazerá, tzv. plesá.
• Morény: Počas pohybu ľadovca sa nielen eroduje pôda, ale aj prepravuje a skladuje sediment. Morény sú hromady týchto usadenín a môžu sa vyskytovať v rôznych formách - bočné morény (pozdĺž bokov ľadovca), terminálne (na jeho konci) alebo aj medzivrstvové.
• Eskery: Sú úzke, vlnité sedimentové formácie, ktoré vznikajú usadením materiálu prenášaného roztápajúcou sa vodou pod ľadovcom.
• Drumliny: Sú jemne oválne alebo kopcovité tvary z glaciálneho prachu a usadenín, ktoré vznikajú pod pohybujúcim sa ľadovcom.

Lavíny

Lavíny sú prírodným javom, ktorý vzniká v zime v horách. Lavínová situácia je závislá od viacerých faktorov, ako sú podklad, sklon svahu, hrúbka snehovej pokrývky, množstvo nového snehu, rýchlosť a smer vetra, teplota a vlhkosť vzduchu a snehu, slnko atď.

• Sklon svahu: Čím strmší svah, tým ľahšie sa uvoľní lavína a tým je nebezpečnejší. Lavínový svah má sklon od 25° do 60°.
• Orientácia svahu: Na južných (slnečných) svahoch sa v zime vplyvom tepla rýchlejšie stabilizuje snehová pokrývka. Južné svahy sú nebezpečné predovšetkým na jar. Na severných (zatienených) svahoch spevňovanie snehovej pokrývky prebieha pomalšie a sú tu priaznivejšie podmienky pre vznik dutinovej a povrchovej inovate.
• Tvar svahu: Vypuklé (konvexné) svahy sú nebezpečnejšie ako vyduté (konkávne). Nebezpečné sú žľaby, kotle, muldy, lieviky lebo je tam viac expozícií a sklon stien je väčší ako sklon svahu a zároveň sa tu ukladá naviaty sneh.
• Podklad terénu: Hladký podklad a hlavne trávnaté svahy sú predpokladom na vznik základových lavín. Riedky les tiež nechráni pred lavínami. Svah porastený kosodrevinou pokiaľ ju snehová pokrývka neprevyšuje je relatívne bezpečný.
• Vietor: Vietor vytvára nerovnomernú snehovú pokrývku a nebezpečné snehové útvary - preveje, kliny, vankúše, ubitý doskový sneh.
• Teplota: Relatívne rovnomerná teplota okolo −3° až −5 °C pôsobí dlhodobo priaznivo na spevňovanie rôznych vrstiev v snehovej pokrývke. Silné oteplenie zvyšuje náhle lavínové nebezpečenstvo aj keď teplota ostane pod nulou. Dlhotrvajúce nízke teploty (pod −10 °C) zachovajú lavínové nebezpečenstvo, napätie v snehovej pokrývke zostane, jednotlivé vrstvy sa zle spoja a môže sa tvoriť dutinová inovať.
• Snehové zrážky: Veľké množstvo nového snehu býva príčinou samovoľného uvoľňovania veľkého počtu veľkých lavín. Už napadnutie viac ako 2 cm snehu za hodinu zvyšuje lavínové nebezpečenstvo.

Typy lavín

• Dosková lavína: Vzniká z naviateho ubitého snehu ktorý umožní veľkoplošný prenos napätia. Kĺže po spodnom mäkkom snehu alebo dutinovej inovaťke, zriedkavejšie vzniká ako základová lavína. Má široký, ostro ohraničený odtrh.
• Bodová lavína: Začína v jednom bode a kuželove sa rozširuje smerom dole. Vzniká keď napadne veľa sypkého snehu pri nízkych teplotách.
• Prachová lavína: Uvoľní sa najčastejšie ako bodová lavína zo suchého, zriedkavejšie zo spevneného snehu. Po dosiahnutí rýchlosti okolo 40 km/h turbulenciou vzduchu sa dvíha sneh nad povrch a postupne sa na svojej dráhe vyvinie k mohutnému oblaku s nesmiernou ničivou silou ako zmes jemného snehu a vzduchu.
• Základová lavína: Vzniká spontánne pri jarných odmäkoch alebo dažďoch, keď kašovitý a mäkký sneh stratí priľnavosť s podkladom, vznikajú predovšetkým firnové lavíny.
• Ľadová lavína: Vzniká odpadnutím masy ľadu od skaly vplyvom tepla alebo z pomaly tečúceho ľadu.

Rôzne typy lavín podľa spôsobu vzniku a charakteru.

Johannes Kepler a Snehová Vločka

Johannes Kepler, významný predstaviteľ vedecko-filozofickej revolúcie 16. a 17. storočia, sa zaoberal aj problematikou snehových vločiek. V diele "O šesťuholníkovej snehovej vločke" sa pokúsil analyzovať a vysvetliť príčinu hexagonálneho tvaru snehových vločiek.

Kepler si (ako platonik a hermetik) celý život kládol otázky týkajúce sa harmónie, symetrie a proporcionality sveta. Bol presvedčený, že svet je obrazom Božskej dokonalej (geometrickej) mysle.

Pôvod hexagonálneho tvaru snehových vločiek sa Kepler pokúšal identifikovať na príkladoch tvarov včelieho plástu, granátového jablka a uhorky. Všimol si, že hoci je každá snehová vločka jedinečná, predsa všetky zachovávajú pevný poriadok a súmernosť. Kepler uvažoval nad troma možnosťami.

Geometria snehových vločiek

Stredová súmernosť vzniká zložením Dvoch osových súmerností určených osami, ktoré sú na seba kolmé a pretínajú sa v strede súmernosti. Nie všetky snehové vločky majú tvar šesťcípej hviezdy. Keď sa bližšie prizriete na niektoré z nich, budete pozorovať rozmanité tvary a formy.

Šesťnásobná súmernosť, ktorú obdivujeme na snehových vločkách, je spôsobená stavbou molekúl vody v štruktúre kryštálu ľadu. Pri jeho raste pozorujeme šesťuholníky, ale kryštál ľadu je trojrozmerný útvar, maličké teleso v priestore, a takým telieskom je aj každá snehová vločka.

Morfogenéza ľadu Transformácia jednoduchého ľadového hranola na komplikovane tvarovanú hviezdicovú vločku so šiestimi členitými ramenami je príkladom fyzikálnej morfogenézy. Je to proces, počas ktorého spontánnou cestou vzniká z neživého beztvarého materiálu útvar zložitého tvaru a formy, keď z počiatočného chaosu vzniká určitá presná zákonitosť a poriadok, štruktúra. Je mnoho príkladov prírodných procesov, na ktorých môžeme tento proces pozorovať: vlny na jazerách, pruhované vzory na snehových závejoch alebo na pieskových dunách, alebo rôzne geometrické vzory na obilných poliach, ktoré vraj vytvorili mimozemšťania. Snehové vločky sú však jedinečným príkladom procesu fyzikálnej morfogenézy pre zdanlivo nekonečnú rozmanitosť svojich tvarov a vzorov.

Rôzne tvary a formy snehových vločiek

Je definovaných 35 rôznych foriem. Dajú sa rozdeliť do ôsmich hlavných skupín podľa základného tvaru: hviezdicovité dendrity; stĺpiky a ihly; stĺpiky s klobúčikmi; papraďovité hviezdicovité dendrity; diamantový kryštálový prach; trojuholníkové kryštály; dvanásťramenné snehové vločky; vločky s inovaťou a krúpy.

• Hviezdicovité dendrity - najčastejšie sa vyskytujúci tvar snehových vločiek je hviezdica tvorená ramenami a bočnými ramenami pripomínajúca tvar stromu ("dendrit" znamená stromovitý). Sú to veľké vločky, ktoré padajú za studeného počasia, keď je teplota okolo -15° C.
• Stĺpiky a ihly - snehové vločky v tvare stĺpikov sa objavujú pri teplote okolo -6° C. Sú pomerne malé, a môžeme ich pozorovať ako malé biele vlásky, padajúce pri slabom snežení. Dlhé tenké stĺpiky nazývame ihlovité kryštály. Niektoré majú kónické diery na oboch koncoch.
• Stĺpiky s klobúčikmi - tieto tvary snehových vločiek nie sú veľmi typické, ale v skutočnosti nie je ťažké objaviť ich, keď viete, čo máte hľadať. Vznikajú, keď vločka rastie počas cesty cez vrstvy rôznej teploty. Stĺpik začne rásť pri teplote asi -6° C, a klobúčiky na jeho koncoch narastú pri teplote -15° C.
• Papraďovité hviezdicovité dendrity - tieto kryštály sa podobajú na hviezdicovité dendrity, ale sú väčšie a majú výraznejšie ramená s mnohými listami. Tvarom pripomínajú listy paprade. Keď sa pozorne pozriete, uvidíte, že bočné ramená sú takmer rovnobežné so susednými hlavnými ramenami. Nie sú celkom symetrické, a bočné ramená sú často nepravidelné. Sú to veľké vločky, s priemerom až 5mm.
• Diamantový kryštálový prach - tieto drobné kryštály ľadu vyzerajú v slnečnom svite ako drobný iskriaci prach. Odtiaľ pochádza aj ich názov. Sú to najmenšie snehové vločky, mnohé majú priemer menší ako priemer ľudského vlasu. Objavujú sa počas ostrého chladného počasia. Základným tvarom je tenký šesťboký hranol, perfektne symetrický tenučký plátok ľadu.
• Trojuholníkové kryštály - nezvyčajné tvary týchto snehových vločiek vznikajú pôsobením aerodynamického efektu. Bývajú to malé, zrezané trojuholníky, niekedy majú výrastky v tvare šesťuholníkov a vytvárajú zvláštne symetrické útvary.
• Dvanásťramenné snehové vločky - keď sa počas pádu na zem zlepia dve šesťramenné snehové vločky, môže vzniknúť dvanásťramenná vločka. Zdalo by sa, že taká kolízia sa vyskytne iba zriedkavo, ale v skutočnosti nie je vôbec ťažké objaviť počas hustého sneženia práve tieto tvary vločiek.
• Vločky s inovaťou a krúpy - kryštály ľadu vznikajúce v mrakoch tvorených kvapôčkami vody sa s týmito kvapkami často zrážajú, a kvapky na ľad primŕzajú. Zmrznuté kvapôčky voláme inovať. Na kryštáloch nemusí byť žiadna inoväť, alebo iba pár kvapôčiek, ba niekedy sú celé pokryté inovaťou. Bublinky inoväte voláme krúpky, či ľadovec.

tags: #snehové #vločky #kryštály #vznik

Populárne príspevky:

• Koláč s Mirabelkami: Recepty, ktoré fungujú
• Aktuality Lietavská Lúčka a Brodzany
• Vstavaná rúra Whirlpool AKP 458 IX: Recenzia
• Prispôsobenie rýb vodnému prostrediu
• Chutný a zdravý dezert: Koláče z rastlinného uhlia