Во што снегулките се разликуваат од дождот и мразот и како се формира снегулка?

Како гостин кој ретко доаѓа во посета, неговото ненадејно појавување во сив, студен ден може да предизвика значителна радост. Како средба со стар пријател, го поздравуваме, излегуваме на прозорците, за момент ги оставаме вообичаените животни неволји и секојдневните обврски, а понекогаш и телефонски ги известуваме блиските за неочекуваниот посетител.

За жал, снежното задоволство брзо поминува. Снегот набрзо станува гостин кој го нарушува секојдневието, го отежнува движењето ако предолго се задржи на патот, па предизвикува најпрвин тивко негодување, нервоза, а потоа и нервозни реакции. Но, што точно е снегот?

Која наука се крие зад снегот? Како се разликува од дождот и мразот, како се формира снегулка и колку различни метеоролошки околности ќе треба повторно да се прилагодат за да се формираат снегулки во облаците?

Снежни кристали

Снегот е форма на цврста вода чија кристализација се одвива во атмосферата, па иако неговата хемиска формула е H20, иста како и кај водата или мразот, снегот е сосема различен од лапавицата и ледениот дожд.

Капките дожд, формирани со кондензација на водена пареа во облаците, можат да се замрзнат и да се претворат во лапавица и мраз поради ниската температура за време на есента, но добиените замрзнати честички не се снег и се разликуваат од снегулките по нивната форма и структура.

Клучната причина за тоа е што снегулките се формираат во облаците, каде што снежните кристали се формираат директно од водената пареа. Снегулките можат да се направат од еден или повеќе споени кристали, додека на повисоки температури се градат од голем број кристали и паѓаат на земја како покрупни снегулки.

Секој снежен кристал е всушност леден кристал, па неговата геометрија се одредува според геометријата на молекулата на водата составена од еден атом на кислород и два атома на водород, распоредени под агол од 105 степени.

Во мразот, молекулите на водата се врзуваат во редови на правилни шестоаголни прстени, така што мразот има хексагонална кристална решетка. Елементарната клетка на ледените кристали е во облик на шестоаголна призма, геометриско тело со два шестоаголника во основите и шест правоаголници во обвивката, во чии темиња се молекули на вода.

Растењето на снежниот кристал започнува во облак од презаситена водена пареа од молекули на вода кои се кондензираат околу ситна честичка прашина и формираат хексагонална призма во која се додаваат нови слоеви на молекули. На почетокот, додека кристалот е мал по големина, тој полека расте и целата решетка ја задржува истата форма.

Како што снежниот кристал расте, неговите шест агли стануваат се повеќе оддалечени и опкружени со презаситен воздух, така што аглите почнуваат да растат за нијанса побрзо од остатокот од кристалот.

Поради оваа мала разлика во брзината на аглите, шестоаголниот кристал почнува да се разгранува на шест краци. Околните атмосферски услови се практично исти за сите гранки, така што тие растат приближно на ист начин и со иста брзина. Затоа сите снегулки имаат шест идентични гранки.

Уникатна симетрија

Растот на снежниот кристал и конечниот облик на снегулката првенствено зависат од концентрацијата на влага во облакот и температурата на воздухот.

Во лабораториски експерименти со контролирани услови, утврдено е дека на различни температури, во интервал од -3 до -20°C, се формираат снегулки кои драстично се разликуваат една од друга. На -5°C, обично се формираат снегулки со најдолги краци, додека помеѓу -20°C и -15°C, снегулките се формираат во форма на рамни кристали со шест краци.

За време на обликувањето, секоја снегулка постојано преживува драматични промени во околината, се носи на различни страни на облакот, страда од различен притисок и влажност, но овие промени подеднакво се рефлектираат на сите краци во една снегулка, што ја обезбедува нивната симетрија, без оглед на комплексноста на конечната структура. Поради оваа симетрија, сите снегулки изгледаат слично на прв поглед.

Сепак, две сосема исти снегулки никогаш нема да паднат од облаците на земја. Веројатноста да се формираат две идентични снегулки е речиси еднаква на нула, токму поради прилично нестабилните услови во кои се формираат поединечните снегулки, но и поради молекуларната структура на мразот. Поради постоењето на неколку изотопи на водород и кислород, една од секои 5.000 молекули вода се разликува од другите.

Малиот снежен кристал содржи неколку илјади милиони милијарди молекули вода, што значи дека содржи околу милион милијарди молекули кои се разликуваат од другите. Тие се по случаен избор наредени на кристална решетка, што го прави секој снежен кристал уникатен.

Ако секоја година се формирале милион милијарди снегулки, веројатноста дека дури и во периодот од 15 милијарди години, што е старост на целиот универзум, да се формираат две, до молекулa идентични снегулки, сè уште е практично нула.

Бојата на снегот

Снегулката забележана одблиску не е бела, туку безбојна и проѕирна, што е логично, бидејќи снегулките се направени од ледени кристали. Белата боја на снегот е еден вид илузија – оптичка илузија создадена од рефлексијата на светлината. Расфрлана на неколку снежни кристали, светлината што се рефлектира од снегот изгледа бело, што е мешавина од сите бои во видливиот спектар на светлина.

На некој начин, човечкото око успева да ја разликува и да ја види белата боја на снегот, дури и кога на него паѓа влезната светлина, која не е мешавина од сите бои, туку припаѓа на потесен дел од спектарот. Меѓутоа, за разлика од човечкото око, фотографиите направени под флуоресцентна светлина покажуваат зелен снег.

Покрај препознатливиот бел, тука е и таканаречениот црвен снег. Станува збор за крваво црвени снежни површини кои се формираат затоа што во снегот живеат колонии на алги Chlamydomonas, Raphidonema и дијатоми.

Овие алги се најпознатите и најраспространети членови на „снежната флора“. Кога има малку сончева светлина, а температурите стануваат екстремно ниски, овие алги успеваат да преживеат бидејќи нивниот метаболизам се забавува и тие стануваат неактивни.

Од друга страна, ваквите услови во поларните предели или на високите планини овозможуваат замрзнување на пониските слоеви снег, поради што доаѓа до трајно таложење на снежна покривка и формирање на глечери. Во овие делови, одразот на светлината од снежната покривка значително ја намалува температурата и е важен за глобалниот климатски систем, бидејќи одреден дел од сончевото зрачење се враќа во атмосферата поради рефлексија и не ја загрева почвата.

Различни модели на планетарна клима покажуваат дека површината на снежната покривка игра многу важна улога за време на ледените доба. Потоа зголемената површина покриена со снег ја рефлектира сончевата светлина и планетата дополнително се лади, што доведува до зголемени снежни врнежи, уште поголем одраз на зрачењето и дополнително ладење на планетата.

Кога површината на снежната покривка е преголема, овој процес станува неповратен и планетата трајно замрзнува. Доколку снежната покривка не се прошири доволно, продолжува вообичаениот циклус на ладење и затоплување на планетата, така што леденото доба завршува. Глечерите се повлекуваат на север и на југ, а климатскиот систем се стабилизира илјадници или милиони години.

Звуците на снегот

Денес снегот привремено или трајно покрива околу 23 отсто од површината на Земјата. Обично, снег паѓа северно од 35° и јужно од 35° географска широчина, а поблиску до екваторот се случува многу ретко и тоа на надморска височина над 5000 метри.

Освен за климата, снежната покривка е важна за многу растителни и животински видови. Лошата топлинска спроводливост заштитува одредени видови од смрзнување во текот на зимата, додека топењето на снегот ја наводнува почвата.

Интересно е што снегот освен што лошо ја спроведува топлината, лошо го спроведува и звукот. Бидејќи е „лабав“, слично на материјалите што се користат во градежништвото за звучна изолација, снежната покривка добро го апсорбира амбиенталниот звук, што резултира со добро познатата тишина, тишина по снежна бура. Кога доволно се таложи и станува погуст со текот на времето, веќе не е толку добар апсорбер на звук.

Сепак, тогаш постои еден омилен феномен меѓу луѓето кои уживаат во одење по снег. Набиените снежни кристали на доволно ниска температура, наместо да се стопат, пукаат под нозете, што предизвикува ефект на крцкање. Кога температурата се зголемува, кристалите почнуваат да се топат под чекорите и звукот исчезнува, така што чкрипењето на снегот најчесто се случува ноќе и при студени утра.

Како и да се, снегулките секогаш во хаотичен лет се спуштаат на земјата и создаваат снежна покривка која во белината, го разубавува секој пејсаж, ги разубавува сцените на валканиот град и го покрива грдиот смет по улиците.

Поддржете ја нашата работа: