Tak wygląda płatek śniegu pod lupą. Poznaj najbardziej niesamowite fakty o białym puchu

Śnieg to nic innego, jak połączone ze sobą kryształki lodowe, które wyglądem przypominają sześcioramienne gwiazdki. Aby mógł powstać taki kryształ, para wodna musi zacząć krystalizować. Dzieje się to podczas procesu resublimacji, a więc przemiany gazu (pary wodnej) w ciało stałe (kryształ lodowy) z pominięciem stanu ciekłego.

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 opada szybciej, ale nawet największym płatkom droga z chmur na ziemię zajmuje co najmniej kilkanaście minut. Zazwyczaj płatki mają mniej niż milimetr średnicy, a te największe 1,5 cm. Jednak zdarzają się wyjątki.

Płatek śniegu pod mikroskopem. Fot. Twitter.

Największy udokumentowany płatek śniegu miał średnicę aż 38 cm. Zaobserwował go farmer w osadzie wojskowej Fort Keogh w amerykańskim stanie Montana 28 stycznia 1887 roku. Płatek, aby zachować swoje rozmiary, musiał opadać przy niemal bezwietrznej aurze, w dodatku wilgotność powietrza musiała być na tyle duża, aby po drodze kryształy lodowe nieustannie się ze sobą łączyły.

Choć nie zrobiono mu zdjęcia, to jednak pewne jest, że tak powszechne łączenie się kryształów lodowych ze sobą, miało znaczący wpływ na strukturę płatka, który nie przypominał sześcioramiennej gwiazdki, lecz miał nieregularny kształt. Nie był tak piękny, jak moglibyśmy to sobie wyobrazić.

Choć wydaje się, że gdy prószy śnieg, zapada wyjątkowa cisza, to jednak może on wytworzyć hałas rzędu 30 dB (decybeli), a więc większy niż wówczas, gdy szepczemy. Padający śnieg tłumi wszelkie dźwięki, dlatego atmosfera staje się wtedy tak wyjątkowa.

Płatki śniegu różnią się między sobą wyglądem i konsystencją. Jeśli temperatura powietrza jest dodatnia, 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.

Tak wygląda struktura suchego śniegu w dużym przybliżeniu. Fot. Twitter.

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.

Nawet przy większych opadach, pokrywa śnieżna zwiększa się wtedy 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 śnieg spadły 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. Fot. Twitter.

Płatki śniegu rzadko kiedy są perfekcyjnie uformowane. Dzieje się tak dlatego, że podczas opadania, łączą się ze sobą, jednocześnie uszkadzając swoją strukturę. Nie bez znaczenia są też panujące temperatury, które sprawiają, że jeszcze w powietrzu roztapiają się, czasem także wielokrotnie roztapiają i zamarzną, zmieniając się w lodowe bryłki.

Badanie płatków śniegu ujawnia przed nami to, co dzieje się wysoko w chmurach, a więc jaka panuje tam temperatura i wilgotność. Naukowcy są zdania, że to, jak wygląda płatek śniegu, jest krótką historią tego, przez co przeszedł w drodze do powierzchni ziemi. Jeśli w pełni zrozumiemy ten proces, to udoskonalimy prognozy opadów śniegu.

Płatek śniegu pod mikroskopem. Fot. Alexey Kljatov.

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, mikroorganizmy i zwierzęta, a także niebezpieczne węglowodory aromatyczne, takie jak benzen, toluen, ksylen i etylobenzen, nie powinniśmy go jeść, nawet daleko poza obszarami miejskimi, gdzie wydawałoby się jest czyściej. W przeciwnym razie możemy się nabawić biegunki, a w najgorszym przypadku poważnych schorzeń.

Płatek śniegu pod mikroskopem. Fot. Alexey Kljatov.

Jednak to właśnie śnieg uratował życie niejednemu odwodnionemu polarnikowi. Żeby przynajmniej w części go oczyścić, należy go roztopić, a następnie pozostałą po nim wodę przegotować. Nie będzie to w pełni bezpieczne, ale dzięki temu można uniknąć odwodnienia, które może się skończyć śmiercią.

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.

Jedno z zadań w próbnym egzaminie dla gimnazjalistów. Fot. Ministerstwo Edukacji Narodowej.

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.

Płatek śniegu pod mikroskopem. Fot. Alexey Kljatov.

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.

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 nigdy się nie powtarzają.

Płatek śniegu pod mikroskopem. Fot. Alexey Kljatov.

Tego ile ramion mają kryształki lodowe tworzące płatki śniegu, dowiedzieliśmy się od 19-letniego Wilsona A. Bentley'a, który pod koniec dziewiętnastego wieku na swojej farmie w amerykańskim stanie Vermont, był pierwszą osobą na świecie, która zobaczyła na własne oczy płatki śniegu w dużym powiększeniu.

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.

Pierwsze zdjęcia płatków śniegu wykonane w 1880 roku. Fot. Wilson A. Bentley.

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.

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: TwojaPogoda.pl