Snehové vločky vo fonte informácie
Snehové vločky sú jedným z najkrajších prírodných úkazov, ktoré fascinujú ľudí po celom svete. Snehová vločka je symbolom zimy, chladu a využívaným symbolom v meteorológii. Používajú ju chladničky a mrazničky opäť vo svojej symbolike a v technickom ovládaní. Každá vločka je unikátna a jej tvar závisí od mnohých faktorov. V tomto článku sa pozrieme na to, čo ovplyvňuje tvar snehových vločiek a prečo sú také rozmanité a zároveň veľmi podobné.
Snehové vločky pod mikroskopom
Vznik snehových vločiek
Vznik ľadových kryštálikov alebo snehových vločiek (zhluky kryštálikov) je jedným z najkrajších javov prebiehajúcich v atmosfére. Variácií snehových vločiek je obrovské množstvo, najmä vďaka citlivej podstate ich vzniku.
Snehové vločky sa tvoria v oblakoch, kde sa vodná para sublimuje priamo na ľadové kryštáliky. Tento proces začína na mikroskopických časticiach prachu alebo peľu, ktoré slúžia ako jadro pre kryštalizáciu, tzv. kondenzačné jadro. Snehové vločky sú komplexné štruktúry tvorené vodou. Nič iné k tomu netreba, hoci snehová vločka môže byť nositeľom nečistôt. Podľa najnovších výskumov môže byť jej súčasťou aj mikroplast.
RNDr. Ingrid Damborská, CSc. z Fakulty matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komenského v Bratislave (Katedra astronómie, fyziky Zeme a meteorológie) vysvetľuje, že vodná para môže v atmosfére bezprostredne prechádzať do pevného skupenstva. Prechod vodnej pary do tuhého stavu odborníci nazývajú sublimáciou. „K rastu ľadových kryštálov môže dochádzať dvojakým spôsobom: 1. priamym usadzovaním molekúl vodnej pary na zárodkoch (prachová častica alebo peľové zrnko) alebo kryštáloch sublimáciou; 2. mrznutím prechladených kvapiek vody. Proces sublimácie sa v plnej miere uplatňuje pri viazaní molekúl vodnej pary priamo na kryštálikoch ľadu, k čomu sú vytvorené zvlášť priaznivé podmienky v zmiešaných oblakoch.
Ľadové kryštály majú podľa odborníčky pravidelnú šesťuholníkovú kryštálovú mriežku. Podľa teploty okolia vzniku sa tvoria kryštály rôzneho tvaru, napr. Podľa vlhkostných pomerov v atmosfére sa tieto tvary môžu navzájom kombinovať. Bolo popísaných viac ako 21-tisíc rôznych tvarov snehových kryštálov, zaoberá sa nimi jeden vedný odbor - kryštalografia snehu.
Snehová vločka slúži aj ako pomenovanie pre chumáč snehu, ktorý sa v priebehu dopadu z mrakov, spája s inými krištáľmi ľadu.
Jednotlivé molekuly vody sa pri zmrazovaní organizujú do šesťuholníkových (hexagonálnych) štruktúr. Táto symetria je výsledkom tvaru molekúl vody a spôsobu, akým sa spájajú. Aj keď majú rôzny tvar, majú rovnakú pravidelnú šesťuholníkovú (hexagonálnu) mriežku. Tento tvar vzniká usporiadaním molekúl vody, ktoré majú uhol 60° prípadne 120°.
Faktory ovplyvňujúce tvar snehových vločiek
Snehové vločky sú mimoriadne citlivé na zmenu teploty. Veľkosť snehovej vločky priamo súvisí so zmenou teploty, ktorou prejde vločka od svojho vzniku až po dopadnutie na zem. Pokiaľ sú teploty záporné, v kryštáloch ľadu nie je prítomná kvapalná voda. Naopak, keď je teplota blízka nule alebo slabo nad nulou, vo vločkách je prítomná voda. Tá vo vločkách následne funguje ako lepidlo a vločky sa spájajú. Pre vznik početných zrážok je dôležitá aj vlhká vzduchová hmota.
Teplota vzduchu je jedným z najdôležitejších faktorov, ktoré ovplyvňujú tvar snehových vločiek. 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 stĺpové kryštály. Pri teplotách okolo -12 °C až -16 °C sa tvoria zložité hviezdicovité dendrity.
Pokiaľ je teplota v celom vertikálnom teplotnom profile troposféry záporná, vločky sa nezoskupujú a pozorujeme vtedy len malé vločky. Pokiaľ je teplota vo vyšších vrstvách záporná, no postupne s klesajúcou nadmorskou výškou sa teplota priblíži k 0°C, resp. Najvhodnejšie prostredie pre obrovské vločky je záporná teplota vo výškach, ktorá je potrebná pre vznik snehových vločiek a následne v čo najväčšej časti vertikálneho teplotného profilu teplota okolo 0°C (prioritne pod bodom mrazu).
Vplyv na veľkosť vločiek má aj vietor. Pri prítomnom vetre sa nedokážu vytvoriť veľké zhluky, keďže ich vietor rozfúka.
Obsah vlhkosti vo vzduchu tiež hrá významnú úlohu. Vyššia vlhkosť podporuje tvorbu zložitejších a väčších kryštálov. Atmosférický tlak a vietor ovplyvňujú rýchlosť rastu kryštálov a ich konečný tvar. Mikroskopické častice v atmosfére, ako sú prach a peľ, slúžia ako jadro pre tvorbu snehových vločiek.
Každá snehová vločka je jedinečná kvôli neustále sa meniacim podmienkam v atmosfére. Počas svojho pádu prechádza vločka rôznymi vrstvami vzduchu s odlišnými teplotami a vlhkosťou, čo ovplyvňuje jej rast a konečný tvar.
Pri nízkych teplotách vzduchu, napr. -30 °C, v dôsledku väčšieho presýtenia atmosféry vodnou parou vzhľadom k ľadu, dochádza k rýchlemu narastaniu kryštálikov, kedy sa nový plošný zárodok vytvorí skôr, ako sa ukončí rast predchádzajúcej plochy, vysvetľuje odborníčka. „Plocha kryštálu pritom narastá od okraja smerom do stredu v dôsledku pôsobenia elektrostatických síl, ktorými sú viazané molekuly vody v mriežke ľadu. Preto je najväčšia časť molekúl viazaná na hranách a rohoch kryštálu, kde sú prichádzajúce molekuly najmenej rušené susednými molekulami. Nakoniec sa viažu molekuly uprostred plochy, kde je väzba najsilnejšia.
Zvyšovanie teploty a pokles tlaku vodnej pary nad ľadom vedie k spomaleniu rastu kryštálov. „Vtedy plochy kryštálu narastú skôr, než sa vytvorí nový plošný zárodok a vzniknuté kryštály majú jednoduchý kompaktný tvar (pri teplotách -20 °C až -30 °C). Ďalším zvyšovaním teploty vzduchu bude dochádzať k zosilneniu difúzie molekúl vodnej pary k povrchu kryštálu, ktorý bude v dôsledku toho rýchlejšie narastať do strán.“ Vytvorené doštičky tak budú pomaly prechádzať do zložitejších hviezdičiek, ktoré odborníci nazývajú dendrity (obr. 5). Pri teplote okolo 0 °C nadobúdajú kryštáliky ľadu v atmosfére ihlicovitý tvar.
Ľadové kryštáliky vzniknuté zmrznutím kvapiek vody a narastajúce sublimáciou vodnej pary sa môžu ďalej zväčšovať pri padaní v atmosfére. Pritom sa predovšetkým uplatňuje koagulácia (spájanie menších kryštálikov do väčších), ktorá môže podľa RNDr. Ingrid Damborskej, CSc. nastať:
- pri padaní kryštálikov nerovnakou rýchlosťou (gravitačná koagulácia)
- molekulárno-kinetickým (Brownovským) pohybom
- elektrostatickými silami
- atmosférickou turbulenciou
„Ak je pri zemskom povrchu záporná teplota, snehové vločky padajú na Zem vo forme snehu alebo snehových (ľadových) krúpok a môžu zostať ležať na zemskom povrchu v podobe snehovej pokrývky. Od svojho vzniku až do úplného roztopenia sa sneh stále mení. V podstate odborníci rozoznávajú tri druhy premeny snehu (obr. V týchto fázach premeny snehu sa už nehovorí o snehových kryštáloch, ale o snehových zrnách, lebo kryštálová mriežka sa viac-menej stráca. V závislosti od priebehu počasia sa môžu jednotlivé fázy premeny rôzne kombinovať, prípadne aj preskočiť a vynechať (obr. 7 - obr. 12), podotkla RNDr.
Tabuľka tvarov kryštálov podľa teploty
| Teplota | Tvar kryštálov |
|---|---|
| Okolo -2 °C až -4 °C | Jednoduché doskové kryštály |
| Okolo -5 °C až -10 °C | Ihličkovité alebo stĺpové kryštály |
| Okolo -12 °C až -16 °C | Zložité hviezdicovité dendrity |
Ako vzniká snehová vločka - UNIKÁTNE INFORMÁCIE ep. 72
Rôzne tvary a formy snehových vločiek
Nie všetky snehové vločky majú tvar šesťcípej hviezdy. Keď sa bližšie prizriete na niektoré z nich, budete pozorovať rozmanité tvary a formy.
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.
Rôzne tvary snehových vločiek
Zaujímavosti o snehových vločkách
V priemere jeden septilión snehových vločiek spadne každú zimu. V prírode sa občas môže vyskytnúť okrem bieleho snehu aj sneh rôznej farby - oranžový, červený, zelený či dokonca fialový. Pokiaľ sa totiž vo vzduchu nachádzajú znečisťujúce látky (piesok, smog), tieto sa premietnu do farby snehových vločiek. Oranžový sneh napadal v roku 2007 na Sibíri vďaka vysokej koncentrácii piesku v ovzduší počas snehovej búrky. V ruskom Krasnodare zase riasy, rastúce v snehu či ľade v polárnych a alpských oblastiach, spôsobili ružovú farbu snehovej pokrývky. A niektoré časti Londýna, ktorý je vyhlásený za smogom najznečistenejšie mesto Európy, pokrýva sneh šedo - čierny. Obyvatelia Uralu boli prekvapení, keď im napadol zelený sneh.
Najväčšie vločky aká kedy boli zaznamenané na Zemi padali 28. januára v roku 1887 počas snehovej búrky v americkej Montane. Obrovské vločky sme zaznamenali aj 30. januára 2015 v oblasti Bratislavy. V priemere dosahovali aj okolo 7 až 10 centimetrov. Intenzívne sneženie tu behom niekoľkých hodín spôsobilo kalamitu.
Podľa Guinessovej knihy rekordov mala najväčšia snehová vločka priemer 38,1 cm a hrúbku 20,3 cm.
Prvá zmienka o súmernom šesťuholníkovom tvare snehových vločiek bola už z roku 135 p. n. l., učenec Han Yin „Kvety rastlín a stromov sú väčšinou päťcípe, ale kvety snehu, ktoré nazývame ying, sú vždy šesťcípe.“ Ďalšie mená spomínajúce snehovú vločku a jej tvar: biskup Olaus Magnus (r. 1555) , astronóm Thomas Harriot (r. 1591), filozof a matematik René Descartes (r. 1637), polyhistor Johannes Kepler (r. 1611), Wilson Bentley (r. 1885) ako 15 ročný fotografoval snehové vločky, fyzik Ukichiro Nakaya (r. 1930), expert Kenneth G.
Morfogenéza ľadu: Transformácia jednoduchého ľadového hranola na komplikovanejšiu hviezdicovú vločku, a teda, keď z počiatočného chaosu vzniká určitá presná zákonitosť a poriadok, štruktúra.
Proces rastu snehových vločiek
tags: #snehove #vlocky #vo #fonte #informacie
