Ako funguje tvorba snehových vločiek a ich fotografovanie

Snehová vločka je v skutočnosti kryštál ľadu, ktorý vzniká z nasýtenej vodnej pary v atmosfére a následne spája menšie kryštály dohromady do zložitých tvarov. Molekuly vody sú navzájom pospájané v presnom hexagonálnom usporiadaní, čo zo šesťuholníkovej štruktúry vyplýva a udáva stredovú súmernosť celej vločky. Základom je vždy malé jadro, okolo ktorého sa postupne vyvíjajú ramienka až vznikne kompletný tvar.

Fyzikálne základy a vznik snehovej vločky

Snehová vločka formálne vzniká ako zhluk ľadových kryštálikov, ktorý sa na seba nalepí počas pádu z mrakov. Rast šesťramenného kryštálu prebieha cez nástup zárodkov ramien, ktoré sa na vrcholoch rozrastajú ďalšími ramienkami a vytvárajú tak zložitý a častokrát veľmi symetrický tvar. Čím rýchlejšie kryštál narastá, tým zložitejší je jeho tvar.

Šesťuholníková symetria vyplýva z usporiadania molekúl vody v mriežke ľadu. Keď kryštál rastie, plošné zárodky na hranách zaostrujú rast a na rohoch sa vyvíjajú ďalšie konáre. Napriek všeobecnej predstave sa ani všetky vločky nevyvinú do dokonalej hviezdice; tvar môže byť chaotický, ak sú podmienky rýchle a nestabilné.

Proces kryštalizácie môže byť klasifikovaný ako morfogenéza - z neživého materiálu spontánne vzniká útvar s určitým poriadkom a zákonitosťou. Tieto procesy sa odohrávajú v rôznych prostrediach, či už na hladinách voľných vrstiev vzduchu alebo pri spontánnom raste na prvom zárodku v oblakoch.

Druhy a tvary snehových vločiek

• Hviezdicovité dendrity - najčastejší tvar, ramená a bočné ramená pripomínajú strom; vznikajú, keď difúzia molekúl pary je vyššia po bokoch kryštálu.
• Stĺpiky a ihly - tvary pri teplote okolo -6 °C; malé, biele vlásky padajúce v slabom snežení.
• Stĺpiky s klobúčikmi - vznikajú pri prechode vločky cez vrstvy s rôznymi teplotami a vlhkosťami.
• Paprďovité hviezdicovité dendrity - väčšie a s výraznejšími ramenami, pripomínajú listy paprade.
• Diamantový kryštálový prach - najmenšie vločky, v slnečnom svite vyzerajú ako iskry.
• Trojuholníkové kryštály - vznikajú aerodynamickým efektom počas letu.
• Dvanásťramenné vločky - vznikajú spojením dvoch šestuholníkových vločiek počas pádu.
• Inovať a krúpy - kvapôčky podchladené na začiatku mraku môžu primŕznuť na kryštál, čo vedie k lepidlu a väčšej štruktúre.

Podľa teploty okolia sa tvoria kryštály rôznych tvarov: pri okolo -30 °C rastú rýchlo a tvoria zložité štruktúry, pri -20 °C až -30 °C vznikajú jednoduché tvary ako doštičky a hranoly, okolo -12 °C je optimálna teplota pre počiatočnú tvorbu snehu, pri -6 °C sa objavujú stĺpiky a ihly a v blízkosti nulovej teploty sa tvoria ihlice. Pri mokrom snehu, kde sa objavuje kvapalná voda, sa vločky spájajú do väčších zhlukov.

Metamorfóza snehu zahŕňa premeny od jemného prašného snehu až po zľadovatený sneh; postupne sa menia ramienka a štruktúry, kým vločky padajú a menia sa na vrstvy s rôznymi vlastnosťami. Vplyv na veľkosť vločiek má vietor a vlhkosť vzduchu, teplota v rámci vertikálneho teplotného profilu a prítomnosť kvapalnej vody počas rastu tiež hrajú kľúčovú úlohu.

Fotografovanie snehových vločiek

Najprv je potrebné mať pripravené prostredie: snehové vločky padajúce na studenú podložku, ktorá zabraňuje ich roztopeniu, a nízke teploty na zachytenie detailov. Prvá významná fotografia snehovej vločky patrí Wilsonovi Bentleyovi, ktorý v 19. storočí zachytil prvú fotografiu vločky ešte pred jej roztopením. Odvtedy sa fotografia snehových vločiek vyvinula do makroobrazu a detailných štúdií.

Moderní fotografi sú známi pre svoje makro snímky vločiek. Alexey Kljatov, ruský fotograf, aktívny od roku 2008, zverejňuje makro zábery s reálnymi vločkami a používa pri tom jednoduché postupy. Používa podklad, často vlnenú tkaninu alebo sklo, a ak je treba, presúva vločky jemným štetcom na presný rámec. Pri fotografovaní sa často snaží aj minimalizovať rušivé prvky, aby bol výsledný záber čo najostrejší a čo najdetailnejší.

Jednoduchý a zároveň efektívny spôsob získania detailných makro záberov je otočenie objektívu Helios 44M-5 a spojenie s fotoaparátom Canon Powershot A650is pri maximálnom zväčšení a bez výrazného zhoršenia chromatickej aberácie. Takéto nastavenie umožňuje veľké zväčšenia a zreteľné detaily s minimálnou vplyvom rohov obrazu.

Ďalšie praktické tipy: udržiavať čisté pozadie, ktoré nie je rušené guľôčkami a zvyšky ľadu, a mať pripravený fotoaparát a plne nabité batérie, pretože pri nízkych teplotách kapacita batérií klesá. Ak je potrebné, vločky je možné premiestňovať na novú podložku s jemným štetcom; týmto spôsobom je možné získať viac ostrých a detailných záberov v krátkom čase.

Laboratórne a skúmanie vločiek

Laboratórne zariadenia na tvorbu vločiek zahŕňajú difúzne komory a obdobné zariadenia, ktoré simulujú podmienky v hornej atmosfére. Kenneth Libbrecht z Technologického inštitútu v Pasadena vytvoril „vločkostrпoj“, difúznu komoru s vodnou parou a chladným podkladom na pozorovanie rastu vločiek pod mikroskopom. Ukichiro Nakaya vyvinul systém na pestovanie vločiek s 41 kategóriami, ktoré rozdelil podľa tvarov.

Fotografie vločiek majú pre meteorológiu význam: každá vločka pôsobí ako malé sklo, odráža a láme svetlo v oblaku, čo pomáha pochopiť odrazivosť mrakov a zlepšiť predpovede počasia. V niektorých oblastiach sveta sa sledujú extrémne veľké vločky - napríklad v roku 1887 v Montane, kde padali vločky až do 38 centimetrov, alebo v Bratislave v roku 2015.

Záverečné poznámky a zaujímavosti

Sneh nie je biely, ale priehľadný; snehové vločky sú transparentné a ich biela farba vzniká reflexiou a rozptylom svetla. Vplyv znečistenia vzduchu môže vločkám vniesť farby ako oranžovú, ružovú či zelenú. Sneh je z 90 % vzduch; aj pri každom kroku pod nohami dochádza k tlakovým javom a zvukovým efektom zo zlomov kryštálikov. Najväčšie vločky sú historicky aj moderné veľkosti, ktoré sa dajú pozorovať na zemi počas studených a vlhkých dní.

V laboratóriách sa snažia vytvárať umelé vločky a skúmať ich rast; difúzne komory a iné metódy umožňujú sledovať vznik vločiek z vodnej pary a kvapôčok vody. Každá vločka padá inak, a aj keď sa tvrdenie „žiadne dve vločky nie sú rovnaké“ tradične pripisovalo Bentleyovi, existuje aj teoretická možnosť na identifikáciu spoločných vzorov a foriem v rámci obmedzeného počtu základných tvarov.

Na záver: snehové vločky predstavujú nádherný príklad fyzikálnej morfogenézy a šesťuholníkovej symetrie, ktoré vznikajú zo štvorca teploty, vlhkosti a prúdenia v atmosfére. Ich jedinečnosť je daná zložitou trajektóriou vývoja v oblakoch, a aj keď existujú určité spoločné formy, každá vločka je originálne umelecké dielo prírody.

tags: #obrazok #snehovej #vlocky #nena #gify