Ako vznikajú snehové vločky: proces tvorby a rozmanitosť ich tvarov

Keď sa počas zimného večera pozrieme z okna a uvidíme padajúci sneh, väčšinou nad tým príliš nepremýšľame. Snehové vločky sú dôkazom toho, že aj tie najobyčajnejšie veci môžu byť neuveriteľne zaujímavé. Každá vločka je malým prírodným zázrakom, ktorý vzniká vysoko v oblakoch a počas svojej cesty k zemi prechádza neuveriteľnou premenou. Vznik snehových vločiek sa začína vodnou parou vo vysokej atmosfére, kde sa usadzujú na mikroskopických časticiach a vzniká prvý ľadový kryštál.

Základný vznik a stavba kryštálu

Všetko sa začína vodnou parou, drobnými prachovými časticami a veľmi nízkymi teplotami. Keď teplota klesne pod bod mrazu, vodná para sa začne usádzať na mikroskopických časticiach vo vzduchu. Tak vzniká prvý ľadový kryštál. Molekuly vody sa pri mrznutí prirodzene usporiadavajú do šesťuholníkovej štruktúry, a preto majú snehové vločky typický tvar so šiestimi ramenami. Ak si vločku pozriete pod lupou, tento vzor si môžete všimnúť aj voľným okom.

Rast vločky: cesta oblakom

Po vytvorení malého kryštálu sa začína jeho cesta oblakom. Počas nej sa naň neustále zachytávajú ďalšie molekuly vody. Výsledný tvar ovplyvňujú teplota, vlhkosť vzduchu, prúdenie vzduchu a podmienky v oblaku. Aj malé rozdiely dokážu vytvoriť úplne odlišné tvary. Je pravda, že neexistujú dve rovnaké vločky? Hoci vedci nedokážu na sto percent potvrdiť, že sa nikdy nevytvoria dve identické vločky, pravdepodobnosť je prakticky nulová, pretože počas pádu každá vločka prechádza jedinečnými podmienkami.

Tvary snehových vločiek

Najčastejšie sa objavujú hviezdicové vločky, ihličkovité kryštály, stĺpčekové kryštály, doštičky a dendritické vločky pripomínajúce vetvičky. Nie všetky vločky však majú tvar šesťcípej hviezdy. Pri teplote okolo 0 °C nadobúdajú kryštáliky ihlicovitý tvar, pri nízkych teplotách sa formujú doštičky a dendrity, a pri rôznych kombináciách teploty a vlhkosti vznikajú aj zložitejšie tvary. Objekty sa môžu spájať počas pádu, čo vedie k zhlukom a väčším vločkám.

• Hviezdicové vločky
• Ihličkové kryštály
• Stĺpiky
• Doštičky
• Dendridy (hviezdicové)
• Papraďovité, diamantový kryštálový prach, trojuholníkové kryštály

Podľa teploty a vlhkosti vzduchu sa tvary môžu navzájaj kombinovať. Keďže všetky kryštály majú spoločný šesťuholníkový tvar, tvorí sa typická šesťuholníková súdržnosť, ktorá je spôsobená usporiadaním molekúl vody v kryštalickej mriežke.

Rast ramien a morfogenéza

Transformácia jednoduchého ľadového hranola na komplexnú hviezdicovú vločku je príkladom fyzikálnej morfogenézy - z počiatočného chaosu vzniká poriadok a určité zákonitosti, ktoré v konečnom dôsledku vytvárajú jedinečné vzory. Šesť vrcholov rastie o niečo rýchlejšie, pretože viac vyčnievajú do vlhkého vzduchu. Zárodky ramien sa postupne zväčšujú a na ich vrcholoch opäť vyrastajú bočné zárodky ďalších ramien. Rýchlosť rastu určuje zložitosť výsledného tvaru. Chaotické rozloženie bočných ramien vedie k unikátnym a zaujímavým vzorom.

Prírodné sily, ako sú elektrostatické pôsobenie, difúzia molekúl, gravitačná koagulácia a turbulencia, spoločne tvoria konečný vzhľad vločky. Snehové vločky sa tiež slovenským vedcom vnímajú ako fraktály - ich štruktúra ukazuje samopodobnosť, keď menšie časti pripomínajú menšie verzie celej vločky.

Premeny snehu a farby

Keď vločky padajú na Zem, dochádza k trom druhom premeny snehu. V priebehu rôznych podmienok sa kryštály môžu zmeniť na snehové zrná alebo odísť do roztápajúceho sa snehu. Vznikajúčo farby snehových vločiek sú ovplyvnené znečisťujúcimi látkami v ovzduší - piesok, smog alebo riasy môžu vločkám vdýchnúť oranžovú, ružovú, zelenú či dokonca fialovú farbu. Napríklad oranžový sneh na Sibíri v roku 2007 bol spôsobený vysokou koncentráciou piesku.”

Najväčšia vločka bola historicky zaznamenaná v Montane v USA v roku 1887 a dosahovala približne 38 centimetrov. Priemerné vločky sa pohybujú v rozmedzí niekoľko milimetrov až centimetrov, pričom veľkosť je ovplyvnená teplotou, vlhkosťou a rýchlosťou vetra počas pádu.

Fyzikálne základy a sublimácia

Voda vo vysokých vrstvách atmosféry môže bezprostredne prejsť zo skupenstva plynného do pevného - sublimáciou. Ďalšími spôsobmi rastu kryštálov môžu byť priame usadzovanie molekúl pary na zárodkoch alebo mrznutie prechladených kvapiek vody. Kritickým faktorom je teplota vzduchu a tlak vodnej pary v okolí kryštálu, ktoré určujú počet a typ plošných zárodkov a rýchlosť rastu.

Keď teploty klesajú pod bod mrazu, kvapky vody v oblakoch môžu zamŕzať a vytvoriť veľmi malý kryštál, z ktorého neskôr rastú ďalšie kryštáliky. Všetky kryštály majú spoločný šesťuholníkový tvar, a tak vzniká typická šesťcípa súmernosť. Plošný zárodok predstavuje konfiguráciu molekúl vodnej pary, ktoré sú pevne pripútané k ploche kryštálu a podporujú narastanie novej kryštálovej plochy. Rast kryštálikov je ovplyvnený teplotou, vlhkosťou vzduchu a rýchlosťou turbulencie.

Praktické vyústenie a zvedavosti

Keď si nabudúce zaspomínate na prvé sneženie, zamyslite sa nad tým, ako drobné zmeny teploty, vlhkosti a vzdušného prúdenia vedú k vzniku jedinečných snehových vločiek. Vytvárajú atmosféru zimy a vzbuzujú zvedavosť o tom, ako príroda dokáže pretvoriť bežný vodný pár na neuveriteľne rozmanité kryštály ľadu.

Tabuľka: základné tvary snehových vločiek a ich charakteristiky

tags: #ako #vznikaju #snehove #vlocky