Snehové vločky: Fascinujúce kryštály prírody

Bez sneženia si na Slovensku zimu predstaviť nevieme. Snehové vločky sú samé o sebe nádherným až fascinujúcim javom, ktorý pracuje s predstavivosťou. Snehové vločky sú komplexné štruktúry tvorené vodou. Nič iné k tomu netreba, hoci snehová vločka môže byť nositeľom nečistôt. V tomto článku vám odhalíme tajomstvá snehových vločiek - ako sa rodia, aké majú tvary a čo všetko ich robí takými výnimočnými.

Ako vzniká snehová vločka?

Snehová vločka sa zrodí vysoko v oblakoch, kde je veľmi chladno. Všetko začína maličkou kvapôčkou vody, ktorá zamrzne na drobnom kúsku prachu alebo inej častice. Keď je v oblakoch dostatok studeného vzduchu, na túto kvapôčku sa začnú pridávať ďalšie a ďalšie kryštáliky ľadu. Základným chemickým procesom, ktorým prechádzajú, je kryštalizácia. Snehová vločka začne vznikať v oblačnom prostredí, a teda bez pevného základu, keď sa drobná čiastočka vlhkosti zmrazí na jeden pevný mikroskopický bod. Prípadne môže ísť o zrniečko nečistoty, ktoré ľad obalí a postupne sa na drobnej mikroskopickej guľôčke tvoria ramená.

„Okolo kondenzačného jadra, ktorým môže byť napríklad malá prachová čiastočka, začnú pri vhodných teplotných podmienkach zamŕzať molekuly vody a vytvárajú sa ľadové kryštáliky,“ opisujú vznik snehovej vločky meteorológovia v knihe Počasie ako ho nepoznáš. Snehová vločka je ľadový kryštál, ktorý dosiahol dostatočnú veľkosť a zlúčil sa s ostatnými. Padá cez zemskú atmosféru a dopadne na zem ako sneh. Každá vločka vzniká okolo prachovej častice vo vzduchových masách tak, že pritiahne kvapôčky podchladenej mrakovej vody. Tá potom zamŕza a zhlukuje sa v kryštalickej forme.

Kryštál snehu sa začína tvoriť tak, že sa vytvorí malá šesťuholníková základňa a keď sa kryštál zväčšuje, z každého zo šiestich krajov vyrastajú konáre. Tvar výsledného snehového kryštálu je určený presnou cestou, ktorou prešiel cez oblaky. Ale aj všetkých šesť ramien sa vydalo rovnakou cestou, a tak každé z nich zažilo rovnaké zmeny v rovnakom čase. Šesť ramien tak rastie synchrónne, čo vedie ku komplexnému, ale symetrickému tvaru.

Šesťnásobná súmernosť, ktorú vidíte v snehových kryštáloch, vyplýva z usporiadania molekúl vody v mriežke ľadových kryštálov. Keď sa tento model ľadových kryštálov točí okolo, v štruktúre môžete vidieť šesťuholníky.

Na vznik jednej snehovej vločky treba asi milión ľadových kryštálov. Počas svojho pádu podlieha snehová vločka ustavičnej premene. Mení sa aj po dopade na zem. Okamžite po dopadnutí je tvárnou masou.

Sneh je pevné skupenstvo vody. Snehové kryštály vznikajú z podchladených vodných kvapôčiek obsiahnutých vo vlhkom vzduchu pri nízkej teplote a menia sa na ľad. Dej, pri ktorom vzniká z vodnej pary ľad, sa nazýva depozícia. Snehové kryštály rastú ako prizmy, hviezdy, paličky, platničky alebo stĺpy, vždy zo šesťuholníkovej základnej formy von. Tento tvar vzniká usporiadaním molekúl, keď dosiahnu pevné skupenstvo a tvoria ľad.

Ľadové kryštály sa stále menia od ich vzniku až do roztopenia. Počas padania rastú za podpory vodnej pary v atmosfére a vzniká kryštalická teplota, ktorá sa musí odvádzať a tým ľadové kryštály stále rastú. Pri chladnom počasí majú počas padania na to dosť času. Kryštál má tvar pravidelnej hexagonálnej mriežky. Teplo môže najlepšie pôsobiť na rohy šesťhranu a preto tu rastú kryštály najrýchlejšie. Čím je vyššia vlhkosť vzduchu a 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. Vietor navyše môže predĺžiť jeho cestu. Tak vzniká nekonečné množstvo striedaní podmienok a preto má každý kryštál iné podmienky a tým aj tvar. Pri teplotách pod nulou sa kryštály navzájom spájajú (zaháknu) a tvoria spolu snehové vločky. Geometria pre zaháknutie kryštálov je niekedy priaznivá, niekedy menej. V prípade, že sa do snehovej vločky dostanú kvapôčky hmly, tieto vločky zamrznú a padajú vo forme drobných krúp. Na zem dopadajú kryštály, vločky alebo krúpy.

Veľkosť snehových vločiek a faktory, ktoré ju ovplyvňujú

Snehové vločky pri snežení môžu dosahovať rôzne veľkosti. Snehová vločka je jednoducho povedané kryštál ľadu, ktorý môže dosahovať rôzne veľkosti. Tento kryštál sa môže postupne spojiť s viacerými kryštálmi a spolu padajú k zemi.

Veľkosť snehovej vločky priamo súvisí so zmenou teploty, ktorou prejde vločka od svojho vzniku až po dopadnutie na zem. Pokiaľ sú teploty záporné, v kryštáloch ľadu nie je prítomná kvapalná voda. Naopak, keď je teplota blízka nule alebo slabo nad nulou, vo vločkách je prítomná voda. Tá vo vločkách následne funguje ako lepidlo a vločky sa spájajú. Pre vznik početných zrážok je dôležitá aj vlhká vzduchová hmota.

Pokiaľ je teplota v celom vertikálnom teplotnom profile troposféry záporná, vločky sa nezoskupujú a pozorujeme vtedy len malé vločky. Pokiaľ je teplota vo vyšších vrstvách záporná, no postupne s klesajúcou nadmorskou výškou sa teplota priblíži k 0°C, resp. vtedy sa spájajú.

Vplyv na veľkosť vločiek má aj vietor. Pri prítomnom vetre sa nedokážu vytvoriť veľké zhluky, keďže ich vietor rozfúka. Najvhodnejšie prostredie pre obrovské vločky je záporná teplota vo výškach, ktorá je potrebná pre vznik snehových vločiek a následne v čo najväčšej časti vertikálneho teplotného profilu teplota okolo 0°C (prioritne pod bodom mrazu).

Najväčšie vločky, aké kedy boli zaznamenané na Zemi, padali 28. januára v roku 1887 počas snehovej búrky v americkej Montane. Obrovské vločky sme zaznamenali aj 30. januára 2015 v oblasti Bratislavy. V priemere dosahovali aj okolo 7 až 10 centimetrov. Intenzívne sneženie tu behom niekoľkých hodín spôsobilo kalamitu.

Rôzne tvary snehových vločiek

Snehové vločky nám ponúkajú pohľad na fascinujúci svet mikroskopických krás, ktoré nás obklopujú počas zimných mesiacov. Každá snehová vločka je jedinečná, pretože podmienky, v ktorých rastie, sa stále menia. Niekedy je v oblakoch viac vlhkosti, inokedy menej, alebo sa zmení teplota. Tieto rozdiely spôsobujú, že vločky majú rôzne tvary - niektoré vyzerajú ako hviezdičky, iné ako malé dosky alebo ihličky.

Snehové vločky sú známe pre svoju nesmiernu variabilitu tvarov. Každá vločka je akoby malým umeleckým dielom prírody. Tvarová diverzita spočíva v rôznych atmosférických podmienkach, ktorým sú vystavené počas svojej cesty k zemi.

Pomenovaním snehová vločka v skutočnosti nazývame kryštál ľadu. Molekuly zamrznutej vody sú navzájom pospájané v presnom hexagonálnom usporiadaní, ktoré je viditeľné v typickom tvare vyznačujúcom sa osovou súmernosťou podľa šiestich rôznych osí so spoločným bodom v strede útvaru, podľa ktorého je celý útvar stredovo súmerný. Snehová vločka je však aj všeobecné pomenovanie akéhokoľvek chuchvalca snehu, ktorý v zime padá z mrakov. Často sú to zlepence stoviek kryštálikov ľadu, ktoré sa spoja počas svojho pádu na zem vplyvom rôznych faktorov.

Šesťnásobná súmernosť, ktorú obdivujeme na snehových vločkách, je spôsobená stavbou molekúl vody v štruktúre kryštálu ľadu. Pri jeho raste pozorujeme šesťuholníky, ale kryštál ľadu je trojrozmerný útvar, maličké teleso v priestore, a takým telieskom je aj každá snehová vločka.

Hviezdicové snehové vločky sú tenučké plátky ľadu. Takými však nie sú všetky vločky, ktoré padajú v zime na zem z mrakov počas sneženia. Najjednoduchšími snehovými vločkami sú šesťboké hranoly, ktoré majú dve šesťuholníkové základne a šesť bočných stien v tvare obdĺžnikov. Môžu mať rôzne rozmery, sú dlhé a tenké, alebo nízke a tučné, alebo čokoľvek medzi tým. Sú výsledkom pomalého zamŕzania, kryštalizácie a rastu ľadového kryštálu, a sú zvyčajne veľmi malých rozmerov.

Transformácia jednoduchého ľadového hranola na komplikovane tvarovanú hviezdicovú vločku so šiestimi členitými ramenami je príkladom fyzikálnej morfogenézy. Je to proces, počas ktorého spontánnou cestou vzniká z neživého beztvarého materiálu útvar zložitého tvaru a formy, keď z počiatočného chaosu vzniká určitá presná zákonitosť a poriadok, štruktúra. Je mnoho príkladov prírodných procesov, na ktorých môžeme tento proces pozorovať: vlny na jazerách, pruhované vzory na snehových závejoch alebo na pieskových dunách, alebo rôzne geometrické vzory na obilných poliach. Snehové vločky sú však jedinečným príkladom procesu fyzikálnej morfogenézy pre zdanlivo nekonečnú rozmanitosť svojich tvarov a vzorov.

Šesť vrcholov ľadového kryštálu rastie o niečo rýchlejšie, pretože viac vyčnievajú do vlhkého vzduchu v priestore. Tak začínajú rásť zárodky ramien. Ako kryštál postupne rastie, zárodky sa zväčšujú a na ich vrcholoch opäť vyrastajú bočné zárodky ďalších ramien. Stálym opakovaním tohto procesu napokon vzniká zložitý komplexný tvar snehovej vločky. Čím rýchlejšie kryštál narastá, tým zložitejší je jeho tvar. Väčšie snehové vločky sú viac rozvetvené, ich tvar je zložitejší a vzory sú obdivuhodnejšie.

Formovanie bočných ramien je často chaotické. Keď kryštál ľadu narastie mimoriadne rýchlo, bočné ramená sú náhodne umiestnené, niekedy nie sú vôbec symetrické, a nesymetrické sú aj ramená samotné. Oboje, chaos aj poriadok hrajú svoju úlohu pri raste snehových vločiek, preto sú ich vzory také nezvyčajné a zaujímavé. Šesťboká hranolová stavba kryštálov ľadu je prírodným zákonom kryštalizácie. Tento je chaoticky narúšaný rýchlosťou rastu, ktorá spôsobuje členitosť ramien a zložitosť ich štruktúry. Tieto dve prírodné sily spolu vytvárajú krá... Snehové vločky pripomínajú svojou zložitou formou fraktály.

Typy snehových vločiek

Je definovaných 35 rôznych foriem. Dajú sa rozdeliť do ôsmich hlavných skupín podľa základného tvaru:

• Hviezdicovité dendrity
• Stĺpiky a ihly
• Stĺpiky s klobúčikmi
• Papraďovité hviezdicovité dendrity
• Diamantový kryštálový prach
• Trojuholníkové kryštály
• Dvanásťramenné snehové vločky
• Vločky s inovaťou a krúpy

Hviezdicovité dendrity - najčastejšie sa vyskytujúci tvar snehových vločiek je hviezdica tvorená ramenami a bočnými ramenami pripomínajúca tvar stromu („dendrit“ znamená stromovitý). Sú to veľké vločky, ktoré padajú za studeného počasia, keď je teplota okolo -15° C.

Stĺpiky a ihly - snehové vločky v tvare stĺpikov sa objavujú pri teplote okolo -6° C. Sú pomerne malé, a môžeme ich pozorovať ako malé biele vlásky, padajúce pri slabom snežení. Dlhé tenké stĺpiky nazývame ihlovité kryštály. Niektoré majú kónické diery na oboch koncoch.

Stĺpiky s klobúčikmi - tieto tvary snehových vločiek nie sú veľmi typické, ale v skutočnosti nie je ťažké objaviť ich, keď viete, čo máte hľadať. Vznikajú, keď vločka rastie počas cesty cez vrstvy rôznej teploty. Stĺpik začne rásť pri teplote asi -6° C, a klobúčiky na jeho koncoch narastú pri teplote -15° C.

Papraďovité hviezdicovité dendrity - tieto kryštály sa podobajú na hviezdicovité dendrity, ale sú väčšie a majú výraznejšie ramená s mnohými listami. Tvarom pripomínajú listy paprade. Keď sa pozorne pozriete, uvidíte, že bočné ramená sú takmer rovnobežné so susednými hlavnými ramenami. Nie sú celkom symetrické, a bočné ramená sú často nepravidelné. Sú to veľké vločky, s priemerom až 5mm.

Diamantový kryštálový prach - tieto drobné kryštály ľadu vyzerajú v slnečnom svite ako drobný iskriaci prach. Odtiaľ pochádza aj ich názov. Sú to najmenšie snehové vločky, mnohé majú priemer menší ako priemer ľudského vlasu. Objavujú sa počas ostrého chladného počasia. Základným tvarom je tenký šesťboký hranol, perfektne symetrický tenučký plátok ľadu.

Trojuholníkové kryštály - nezvyčajné tvary týchto snehových vločiek vznikajú pôsobením aerodynamického efektu. Bývajú to malé, zrezané trojuholníky, niekedy majú výrastky v tvare šesťuholníkov a vytvárajú zvláštne symetrické útvary.

Dvanásťramenné snehové vločky - keď sa počas pádu na zem zlepia dve šesťramenné snehové vločky, môže vzniknúť dvanásťramenná vločka. Zdalo by sa, že taká kolízia sa vyskytne iba zriedkavo, ale v skutočnosti nie je vôbec ťažké objaviť počas hustého sneženia práve tieto tvary vločiek.

Vločky s inovaťou a krúpy - kryštály ľadu vznikajúce v mrakoch tvorených kvapôčkami vody sa s týmito kvapkami často zrážajú, a kvapky na ľad primŕzajú. Zmrznuté kvapôčky voláme inovať. Na kryštáloch nemusí byť žiadna inoväť, alebo iba pár kvapôčiek, ba niekedy sú celé pokryté inovaťou. Bublinky inoväte voláme krúpky, či ľadovec.

Jedinečnosť snehových vločiek

„Áno aj nie! Žiadne dve snehové vločky nie sú úplne rovnaké. Rozoznávame však iba niekoľko základných foriem a tvarov. Vznikajú za istých podmienok pri kryštalizácii vodnej pary a drobných kvapiek vody, a pri istej teplote. Zákonitý šesťuholníkový súmerný tvar je chaoticky narušovaný vplyvom fyzikálnych podmienok,“ uviedla doc. RNDr. Daniela Velichová, CSc. na tému Snehové vločky - je skutočne každá z nich jedinečná?

Presný tvar vločky určuje teplota, za ktoré vznikajú. Napríklad pri teplote -2°C sa tvoria vločky neobvyklého trojuholníkového tvaru. Jeden takýto kryštál tvorí asi miliarda molekúl vody.

Dlho sa hovorilo, že nikdy nespadnú dve rovnaké vločky, ale nie je fyzikálny dôvod, prečo by to nemohlo nastať. Na druhej strane, presný tvar vločky určuje teplota, za ktoré vznikajú.

Prvým známym fotografom snehových vločiek bol Američan Wilson Alwyn „Vločka“ Bentley. Vločky chytal na čierny zamat a fotografoval ich ešte než boli zničené roztavením alebo sublimáciou. Prvú vločku nasnímal 15. januára 1885 a tento snímok je považovaný za prvú fotografiu snehovej vločky vôbec. Za svoj život zachytil viac ako 5000 obrázkov kryštálov. Bentley poeticky popisoval snežné vločky ako „maličké zázraky krásy“ a snežné kryštály ako „ľadové kvety“. Presne tak, každá vločka je unikátna. Aj keď sú vločky približne symetrické, detaily každého ramena sa vždy menia.

Vločky sú teda malé zázraky prírody - výsledok kombinácie molekulovej vedy, atmosférickej dynamiky a jedinečných okolností každého oblaku. Aj keď by ste hľadali celý život, nenájdete dve úplne rovnaké.

Snehové vločky sú dôkazom, že aj tie najmenšie veci na svete môžu byť neuveriteľne krásne. Každá vločka je unikátny kryštál vody, ktorý vzniká v oblakoch pri špecifických teplotách a vlhkosti, a práve tieto podmienky určujú jej tvar a štruktúru.

Na zem dopadajú kryštály, vločky alebo krúpy. Vrstvy sa ukladajú na seba a tak vzniká snehová pokrývka. Krúpy majú dobrú priľnavosť, pri menšom množstve robia pokrývku pevnejšiu, pri väčšom množstve obrusujú kryštály a spojenie je menej pevné. Kryštály neskôr viac uľahnú a vytvárajú nebezpečnú ľadovú vrstvu.

Pri snežení sa každá nová snehová pokrývka pokúsi spojiť so starou. Biela snehová pokrývka vyzerá len zdanlivo pokojná. 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 buď vytvárajú stabilnú snehovú pokrývku alebo naopak vedú 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.

Sneh patrí k najkrajším prejavom zimy a snehové vločky k jej najjemnejším zázrakom. Každá vločka je jedinečný kryštál vody, ktorý vzniká v oblakoch pri špecifických teplotách a vlhkosti, a práve tieto podmienky určujú jej tvar a štruktúru.

Snehová vločka sa začína ako malá čiastočka prachu alebo mikroskopický kryštál ľadu, ktorý funguje ako jadro kondenzácie. V oblakoch sa naň postupne usádza vodná para, ktorá sa pri nízkych teplotách premieňa na ľad. Tvar vločky však nie je určený len hexagónovou štruktúrou. V dôsledku toho sa každý kryštál vyvíja inak. Jedna vločka môže mať jemné, zložité ramienka, iná je kompaktná a hviezdicovitá, ďalšia pripomína ihličky či šupiny. Práve tento nekonečný počet kombinácií spôsobuje, že pravdepodobnosť, že by dve vločky mali presne rovnakú molekulárnu štruktúru a zároveň úplne rovnaký tvar ramien, je prakticky nulová.

Symbolika snehových vločiek

Snehové vločky majú v našej kultúre veľmi pozitívne konotácie. Symbolizujú:

• Krehkosť - Snehová vločka predstavuje dokonalý príklad krehkosti a pominuteľnosti. Jemné pristátie vločky na vašej ruke z nej spraví malé jazierko vody. Čím krehkejšie niečo je, tým viac sme opatrní a láskyplní.
• Pominuteľnosť - Pominuteľnosť môže byť dobrá aj zlá. Tak ako vločka, sme na tejto zemi len krátky čas, a tak by sme si ho mali užiť naplno. Tieto malé radostné chvíľky s vami ostanú navždy.
• Kúzla - Kto z nás nebol očarený tými krásnymi zábermi na krajinu pokrytú snehom? Sme obklopovaní toľkými krásami a úžasnými javmi. Jedna z tých najkúzelnejších chvíľ zimy je pád prvej vločky z neba.
• Individualita a jedinečnosť - Tak ako naše otlačky prstov, sa každá snehová vločka líši od tej druhej. Aj keby ste hľadali celý život, nenájdete dve rovnaké vločky.
• Komplexnosť - Štruktúrovanosť snehovej vločky je nesmierne komplexná. Ak si ju prehliadnete pod mikroskopom, spozorujete zložitú štruktúru a ucelenú prepletenosť. Môžeme to prirovnávať k samotnej komplexnosti života.
• Zmena - Snehová vločka sa v ekosystéme prírody neustále mení a transformuje. Nikdy už nestretnete tú istú vločku, neustále sa premieňa a vyvíja sa v novú a novú vločku. Kolobeh vody v prírode je nepretržitý.
• Nové začiatky - So zmenou úzko súvisia aj nové začiatky. Keď chcete začať novú kapitolu svojho života, nevybrali by ste si lepší symbol ako snežnú vločku.
• Pokoj, mier a nádej - Snehové vločky sú symbolom, ktorý je úzko spätý s Vianocami, obdobím mieru a pokoja. Symbolizujú rodinu, lásku, pokoj, nádej a šťastie počas Vianočného obdobia.
• Radosť - Snehová vločka vám jednoznačne pripomenie detské chvíle nevinnosti a zábavy. Radosť a Vianoce idú vždy ruka v ruke.

Snehové vločky sú malinké zázraky nekonečnej krásy. Na svete s najväčšou pravdepodobnosťou nenájdete dve úplne rovnaké.

tags: #snehove #vlocky #pozadie