Як народжується сніг?
Усупереч поширеному уявленню, сніг – це не просто замерзла вода. Процес його появи починається з водяної пари, яка за низьких температур оминає рідку фазу і перетворюється безпосередньо на лід – це явище називають сублімацією, пише 24 Канал.
Дивіться також Холод – не ваш друг: головні правила експлуатації зарядних станцій та акумуляторів узимку
Для того, щоб народилася сніжинка, молекулам води потрібен фундамент, так зване ядро нуклеації. Такою основою зазвичай стають мікроскопічні частинки пилу, сажі, попелу або навіть специфічні бактерії, як-от Pseudomonas syringae.
Навколо цього ядра починає формуватися крижаний кристал, що поступово збільшується, притягуючи нові молекули пари. Формування однієї сніжинки зазвичай триває від 30 до 45 хвилин і потребує об'єднання близько 100 тисяч дрібних крапель.
Чому вони шестикутні?
Шестикутна структура сніжинок не є випадковою – вона продиктована самою фізикою молекули води. Молекула H2O має специфічну будову, де атоми водню та кисню розташовані під певним кутом, що визначає форму кристалічної решітки. Завдяки водневим зв'язкам під час замерзання молекули групуються в гексагональну (шестигранну) призму.
Це фундаментальна властивість льоду: незалежно від того, чи це мікроскопічний кристал, чи велика сніжинка, вони завжди зберігають цю шестикратну симетрію. Кути шестикутної призми виступають трохи далі у вологе повітря, тому вони ростуть швидше за інші частини, поступово перетворюючись на шість основних гілок.
Як на це впливають навколишні умови?
Форма снігових кристалів критично залежить від навколишнього середовища. Ще у 1930-х роках японський фізик Укітіро Накая виявив чітку залежність між температурою, вологістю та виглядом сніжинок, створивши так звану діаграму Накая. За його словами, сніжинки – це ієрогліфи з небес, за якими можна дізнатися про умови в хмарах. Наприклад:
- При температурі біля мінус 2 градусів Цельсія утворюються тонкі пластинки.
- Від мінус 5 до мінус 10 градусів Цельсія з'являються голки або колони.
- У діапазоні від мінус 12 до мінус 16 градусів Цельсія народжуються класичні зіркоподібні дендрити.
- За температури близько мінус 14 градусів Цельсія та специфічної вологості можуть виникати рідкісні трикутні сніжинки
Дивіться також Гольфстрім наближається до колапсу: вчені виявили нову ознаку майбутньої катастрофи
Чи можливо знайти однакові сніжинки?
Питання про те, чи існують дві однакові сніжинки, десятиліттями цікавить науковців. Імовірність знайти ідентичних близнюків у природі практично дорівнює нулю. Кожна сніжинка під час падіння проходить через унікальні умови: вона постійно рухається, стикається з різними рівнями вологості та мікрозмінами температури.
Оскільки цей шлях для кожного кристала є неповторним, його фінальний візерунок стає своєрідним "записом" цієї подорожі. Навіть у лабораторії створити абсолютно однакові структури майже неможливо, хоча крихітні шестикутні зародки можуть бути дуже схожими.