Delo - Marjetka Conradi: Številni fiziki in matematiki se že od 17. stoletja ukvarjajo s snežno raznolikostjo in poskušajo pojasniti snežne kristale
Polet, četrtek, 10.01.2008 - Bližnja srečanja tretje vrste
Številni fiziki in matematiki se že od 17. stoletja ukvarjajo s snežno raznolikostjo in poskušajo pojasniti snežne kristale.
Ples snežink
Snežinke s svojimi čarobnimi in raznolikimi oblikami že od nekdaj privlačijo človeško radovednost. So nekakšni praprotasti snežni kristalčki z osnovno obliko pravilnega šestkotnika. Pravijo pa, da niti dve snežinki nista povsem enaki in da je verjetnost, da bi v štirih milijardah let Zemljine zgodovine padli dve enaki, zelo majhna. Vsaka snežinka je zgodba zase, »pismo z neba«, kot pravi raziskovalec snega Ukičiro Nakaja, zmes pravilnih vzorcev in naključnosti, zmes čistih oblik in neurejene nametanosti.
Številni fiziki in matematiki se že od 17. stoletja ukvarjajo s snežno raznolikostjo in poskušajo pojasniti lastnosti snežnih kristalov. Tako je danes poznanih (in dokumentiranih) na tisoče različnih oblik snežink, ki so že bile opažene v naravi. Na podlagi opažanj so ugotovili, da so snežinke iz ledu in da je njihova struktura iz kristalov pravilnih oblik, ki imajo šesterokotno simetrijo.
Za prepoznavanje snežinkinih lastnosti se od leta 1951 najpogosteje uporablja klasifikacija Mednarodne komisije za sneg in led, ki je predlagala sedem glavnih oblik snežnih kristalov: ploščati, zvezdasti, stolpičasti, igličasti kristali, prostorski dendriti, stolpci s krajci in nepravilne oblike. Dodali so še tri zvrsti zmrznjenih padavin: mehka toča, sodra (babje pšeno) in toča.
Zgodba snežinkinega »rojstva« se začne z izparevanjem vlage, vode iz oceanov, rek, jezer ... v zrak. Če vzamemo »delček« takšnega vlažnega zraka in ga ohladimo, postane prenasičeno vlažen in presežek vodne pare se začne kondenzirati. Za kondenzacijo potrebujemo še kondenzacijska jedra. To so ponavadi prašni delci, okrog katerih se lahko naberejo molekule vode. Tako nastanejo vodne kapljice, npr. jutranja rosa ali dežne kapljice. Tudi oblaki, bodisi deževni bodisi snežni, niso nič drugega kot ogromna zbirka takšnih vodnih kapljic, razpršenih v zraku. Pozimi, ko temperatura zraka začne padati pod temperaturo ledišča vode (0 stopinj C), začnejo vodne kapljice v oblakih pri približno minus 10 stopinjah zmrzovati. V nastajajočem kristalu ledu začnejo takrat na kondenzacijskih jedrih zmrzovati prve molekule vode, ki gradijo strukturo s šesterokotno simetrijo. Najpreprostejša snežinka dobi svojo obliko, ko ledeni kristali zrastejo do oblike pravilne šesterokotne prizme, velike nekaj milijonink metra.
Rast snežink je močno odvisna od temperature v oblaku in prenasičenosti zraka, torej od količine vodne pare, ki se lahko kondenzira na kondenzacijskih jedrih. Ker so snežni kristali tako majhni, so atmosferske razmere (temperatura in vlažnost) v njihovi neposredni okolici na vseh šestih stranicah prizme skoraj povsem enake, kar vpliva na enakomerno rast kristalov v vseh smereh in ohranjanje pravilne, šesterokotne simetrije snežink. Posamezni snežni kristali se pogosto združijo v rahlo povezane kosme, v snežinke milimetrskih velikosti. Kadar pa je sneg moker in lepljiv, se snežni kristali nato povežejo v velike snežinke, ki lahko dosežejo velikost tudi do nekaj centimetrov v premeru.
Največ snežnih padavin se zgodi pri temperaturah okrog ledišča, to je okrog nič stopinj C. Kot je znano, je količina vlage v zraku eden najpomembnejših vzrokov za pojav padavin. Iz vsakdanjih izkušenj pa vemo, da je toplejši zrak bolj vlažen od hladnega, kar pomeni, da vsebuje več vodne pare, ki je ključnega pomena tudi za rast snežnih kristalov. Zato je Antarktika zaradi izredno nizkih temperatur poznana kot najbolj sušen kontinent.
Naj bo torej zrak dovolj vlažen, naj ne bo preveč mrzlo in naj že zapade težko pričakovani letošnji sneg. Takrat vzemite lupo in se prepustite igri oblik!
Dr. Marjetka Conradi,
Institut Jožef Stefan