Snehové vločky sú jedným z najkrajších a najfascinujúcejších prírodných úkazov, ktoré obdivujú ľudia na celom svete. V tomto článku sa ponoríme do sveta snehových vločiek, preskúmame ich rôznorodé tvary, proces vzniku a faktory, ktoré ich ovplyvňujú. Zameriame sa najmä na dendritické, hviezdicovité tvary, ktoré sú pre snehové vločky typické.
Ako vznikajú snehové vločky?
Snehové vločky sa tvoria v oblakoch, kde 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. Jednotlivé molekuly vody sa pri zmrazovaní organizujú do šesťuholníkových (hexagonálnych) štruktúr. Táto symetria je výsledkom tvaru molekúl vody a spôsobu, akým sa spájajú.
Dej, pri ktorom vzniká z vodnej pary ľad, sa nazýva depozícia. Snehové kryštály pri svojom vzniku sú malé, približne 0,1 mm, neskôr v závislosti od teploty rastú a menia sa na hranoly, hviezdice (dendrity), ihlice alebo platničky. Ich tvar ovplyvňuje nasýtenie vodných pár v oblaku. Aj keď majú rôzny tvar, majú rovnakú pravidelnú šesťuholníkovú (hexagonálnu) mriežku. Tento tvar vzniká usporiadaním molekúl vody, ktoré majú uhol 60° prípadne 120°.
Snehová vločka slúži aj ako pomenovanie pre chumáč snehu, ktorý sa v priebehu dopadu z mrakov, spája s inými krištáľmi ľadu.
Faktory ovplyvňujúce tvar snehových vločiek
Tvar snehových vločiek je ovplyvnený viacerými faktormi, ktoré sa neustále menia počas ich pádu cez atmosféru. Medzi najdôležitejšie patria:
Prečítajte si tiež: Dokonalá sladkosť: snehové pusinky
- Teplota: 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.
- Vlhkosť: Obsah vlhkosti vo vzduchu tiež hrá významnú úlohu. Vyššia vlhkosť podporuje tvorbu zložitejších a väčších kryštálov.
- Atmosférický tlak a vietor: Tieto faktory ovplyvňujú rýchlosť rastu kryštálov a ich konečný tvar. Vietor navyše môže predĺžiť cestu kryštálu cez rôzne vrstvy atmosféry.
- Znečistenie a prachové častice: 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.
Dendrity: Hviezdicovité tvary snehových vločiek
Pri teplotách okolo -12 °C až -16 °C sa tvoria zložité hviezdicovité dendrity. Slovo "dendrit" pochádza z gréckeho slova "dendron", čo znamená strom. Tieto vločky sa vyznačujú zložitými, vetviacimi sa štruktúrami, ktoré pripomínajú konáre stromov.
Teplo môže najlepšie pôsobiť na rohy šesťhranu a preto tu rastú kryštály najrýchlejšie. Čím je vyššia vlhkosť vzduchu, čím bližšie je teplota blízko nuly o to jemnejšie a rozvetvenejšie sú kryštály. Každý kryštál má svoju vlastnú cestu cez rôzne vzduchové vrstvy s rozdielnou vlhkosťou a teplotou. Tak vzniká nekonečné množstvo striedaní podmienok a preto má každý kryštál iné podmienky a tým aj tvar.
Unikátnosť snehových vločiek: Mýtus a realita
Jeden z najväčších mýtov o snehových vločkách je, že žiadne dve snehové vločky nie sú rovnaké. Tento mýtus vznikol kvôli obrovskej rozmanitosti tvarov a vzorov, ktoré snehové vločky môžu mať. Hoci je pravda, že šanca nájsť dve úplne identické snehové vločky je veľmi malá, nie je to nemožné. Zákonitý šesťuholníkový súmerný tvar je chaoticky narušovaný vplyvom fyzikálnych podmienok.
História štúdia snehových vločiek
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.“ Neskôr v 6. storočí autor Hsiao Tung uviedol: „Červené mraky plávajú po troch štvrtinách blankytnej oblohy.“
Prečítajte si tiež: Snehové Rezy pre každú príležitosť
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.
Extrémy: Najväčšia snehová vločka a farby snehu
Podľa Guinessovej knihy rekordov mala najväčšia snehová vločka priemer 38,1 cm a hrúbku 20,3 cm. Sneh môže byť aj iných farieb ako biely.
Morfogenéza ľadu: Od chaosu k poriadku
Morfogenéza ľadu predstavuje transformáciu jednoduchého ľadového hranola na komplikovanejšiu hviezdicovú vločku, a teda, keď z počiatočného chaosu vzniká určitá presná zákonitosť a poriadok, štruktúra.
Metamorfóza snehu: Zmeny v snehovej pokrývke
Snehové kryštály sa stále menia od ich vzniku až do roztopenia. Počas padania rastú za podpory vodnej pary v atmosfére, vzniká kryštalická teplota, ktorá sa musí odvádzať a tým ľadové kryštály stále rastú. Pri chladnom počasí majú kryštály počas padania dosť času na svoj rast.
Premena kryštalickej štruktúry začína už v atmosfére a intenzívne pokračuje po dopade na zem. Mení sa tvar a veľkosť snehových kryštálov čo má vplyv na hustotu a štruktúru snehovej pokrývky a tým aj na jej napätie a pevnosť v jednotlivých vrstvách. To má priamy vplyv na vznik lavín. V závislosti od priebehu počasia sa môžu jednotlivé fázy rôzne kombinovať, prípadne preskočiť alebo vynechať.
Prečítajte si tiež: Sviatočné snehové venceky
Typy metamorfózy snehu:
- Deštruktívna metamorfóza: Nastáva vplyvom vetra už vo vzduchu a pokračuje bezprostredne po dopade na zem. Zložitá štruktúra sa mení na malé guľaté kryštály. Zmenšuje sa aj objem vzduchu medzi kryštálmi a snehová pokrývka sadá. Zvýšený tlak vo vnútri snehovej pokrývky tiež prispieva k premene. Čím sú teploty bližšie k 0 °C, tým rýchlejšie prebieha premena.
- Konštruktívna metamorfóza: Vznikajú pri nej nové formy kryštálov. Teplota snehu pri zemi je okolo 0 °C. V prípade dlhodobo nízkych teplôt (pod −10 °C) a hrúbke snehovej pokrývky nad pol metra nastáva veľký rozdiel teplôt na povrchu a na spodku snehovej pokrývky. Vodná para obsiahnutá v spodných vrstvách snehovej pokrývky vplyvom tepla začne stúpať. Dochádza k premene plynného skupenstva na pevné (depozícia) a vznikajú ľadové kryštály hranatého tvaru - pohyblivý sneh.
- Metamorfóza topením: Prebieha keď teplota snehovej pokrývky stúpne nad 0 °C napr. oteplením, slnečným žiarením alebo fénovým vetrom. Keď sa snehové kryštály začnú topiť sadá a spevňuje sa snehová pokrývka. Rovnako môže k metamorfóze dochádzať vplyvom vlhkosti počas dažďa.
Stabilita snehovej pokrývky a lavíny
Pri snežení sa nová snehová pokrývka viac alebo menej dobre spája so starou. V jej vnútri sa vplyvom gravitácie a zmeny teploty dejú permanentné zmeny. Opakovaným snežením sa vytvárajú nové vrstvy s rôznou hrúbkou, s rozdielnymi vlastnosťami a rozdielnou súdržnosťou. Rozdielne tepelné podmienky vo vrstvách menia kryštály snehu. Vločky sa lámu, topia, sublimujú, spojujú sa navzájom. Tieto zmeny sa nazývajú metamorfóza snehu a tá buď vytvára stabilnú snehovú pokrývku, alebo naopak vedie k jej nestabilite.
Čím sú vlastnosti jednotlivých vrstiev (tvrdosť, vlhkosť, druhy kryštálov) podobnejšie tým je medzi nimi pevnejšia väzba. Pri rôznych vlastnostiach vrstiev vznikajú v snehovej pokrývke rôzne druhy napätia. Rozdielna priľnavosť snehových vrstiev má hlavný vplyv na vznik lavín. Na metamorfózu pôsobia aj vonkajšie činitele, napr.
Tak ako všetky látky má aj sneh svoju pevnosť. Ako dochádza k premenám v snehovej pokrývke, dochádza aj k zmene jej pevnosti. vzniká pôsobením gravitačných síl, v dôsledku váhy snehu. Prejavuje sa ubúdaním výšky snehu.