• «
• 1 of 2
• »

Kakva se znanost krije iza snijega? Po čemu se snijeg razlikuje od kiše i leda, kako nastaje jedna snježna pahulja i kako se topi? Premda je zakasnio, snijeg je ponovo nad gradom. Kao gost koji rijetko dolazi u posjet, njegova iznenadna pojava u sivom, hladnom danu, umije u prvi mah izazvati priličnu radost. Zbog ponovnog susreta sa starim prijateljem, oni koji ga dočekuju izađu na prozore, na trenutak ostave svoje uobičajene životne nevolje i svakodnevne obveze.

Nažalost, snježno zadovoljstvo brzo prolazi. Snijeg ubrzo postaje gost koji remeti svakodnevicu, otežava kretanje, predugo se zadržava i ne mari previše za ustaljene navike, izaziva isprva tiho gunđanje, nervozu, a potom i otvorenu netrpeljivost.

Što je snijeg zapravo?

Što je to što su djeca uzaludno iščekivala cijele zime i što je najednom, krajem siječnja, ponovo došlo?

Kakva se znanost krije iza snijega? Što je nekoliko dana padalo iznad grada, po čemu se razlikuje od kiše i leda, kako nastaje jedna snježna pahulja i koliko će raznih meteoroloških okolnosti ponovo morati uskladiti da bi se u oblacima formira pahulja?

Snijeg je oblik vode u krutom stanju čija se kristalizacija odvija u atmosferi, pa iako je njegova kemijska formula H20, ista kao kod vode ili leda, snijeg se prilično razlikuje od susnježice i ledene kiše.Kišne kapi, nastale kondenzacijom vodene pare u oblacima, mogu se zbog niske temperature tijekom pada zamrznuti i pretvoriti u susnježicu i led, ali tako nastale zaleđene čestice nisu snijeg i razlikuju se od snježnih pahulja po svom obliku i strukturi.

Ključni razlog za to je što pahulje nastaju već u oblacima, gdje se snježni kristali formiraju izravno iz vodene pare. Pahulje mogu biti sačinjene od jednog ili više spojenih kristala, dok se pri višim temperaturama grade od velikog broja kristala i na zemlju padaju u snježnim grudicama.

Svaki snježni kristal je zapravo kristal leda, tako njegovu geometriju određuje geometrija molekula vode koji je sastavljen od jednog atoma kisika i dva atoma vodika, međusobno razmaknuta za 105 stupnjeva.

U ledu se molekule vode vezuju u nizove pravilnih šesterokutnih prstenova, pa led ima heksagonalnu kristalnu rešetku. Elementarna ćelija kristala leda u obliku šesterostrane prizme, geometrijskog tijela sa dva šesterokuta u osnovama i šest pravokutnika u omotaču, u čijim se tjemenima nalaze molekule vode.

Rast snježnog kristala počinje u oblaku super zasićene vodene pare tako što se molekule vode kondenziraju oko sićušne čestice prašine i stvaraju šestostranu prizmu na koju se dodaju novi slojevi molekula. Isprva, dok je kristal malih dimenzija, on raste sporo i čitava rešetka zadržava isti oblik.

Kako snježni kristal postaje sve veći, njegovih šest uglova bivaju sve više razmaknuti i sve više okruženi superzasićenim zrakom, tako da kutovi počinju rasti za nijansu brže od ostatka kristala.

Zbog ove male razlike u brzini na uglovima, heksagonalni kristal počinje se granati u šest krakova. Okolni atmosferski uvjeti su praktično isti za sve krakove, tako oni rastu približno na isti način i istom brzinom. Zato sve snježne pahulje imaju šest međusobno identičnih krakova.

Jedinstvena simetrija

Rast snježnog kristala i konačan oblik pahulje prije svega ovise o koncentraciji vlage u oblaku i temperature zraka.

U laboratorijskim eksperimentima s kontroliranim uvjetima utvrđeno je da pri različitim temperaturama, u intervalu od -3 do -20 ° C, nastaju pahulje koje se međusobno drastično razlikuju. Na -5 ° C obično nastaju pahulje sa najdužim kracima, dok se između -20 ° C i -15 ° C formiraju pahulje u obliku ravnih šestokrakih kristala.

Tijekom oblikovanja svaka pahulja neprestano preživljava dramatične izmjene u okruženju, bude nošena na razne strane oblaka, podnosi različiti tlak i vlažnost, ali se te promjene jednako odražavaju na sve krakove u jednoj pahulji, što bez obzira na složenost konačno dobivene strukture, osigurava njihovu simetriju. Zbog ove simetrije, sve pahuljice na prvi pogled izgledaju slično.

Međutim, nikada iz oblaka na tlo neće pasti dvije potpuno iste snježne pahulje. Vjerojatnost da nastanu dvije indentične pahuljice skoro da je jednaka nuli, upravo zbog prilično nestalnih uvjeta u kojima pojedine pahulje nastaju, ali i zbog molekularne strukture leda. Uslijed postojanja više izotopa vodika i kisika, svakih 5000 molekula vode javlja se jedan koji se razlikuje od ostalih.

Omanji snježni kristal sadrži nekoliko tisuća milijuna milijardi molekula vode, što znači da u njemu ima oko milijun milijardi molekula koje se razlikuju od ostalih. Oni su nasumično raspoređeni po kristalnoj rešetki, čineći svaki snježni kristal jedinstvenim.

Kada bi u svakoj godini nastalo milijun milijardi pahulja, vjerojatnost da se čak i tijekom razdoblja od 15 milijardi godina, koliko iznosi starost svemira, formiraju dvije do tri molekule indentične pahuljice i dalje je praktički nula.

Boja snijega

Snježna pahulja promatrana iz neposredne blizine nije bijela, već je bezbojna i prozirna, što je logično, jer su pahulje sačinjene od kristala leda. Bijela boja snijega je svojevrsna iluzija - optička varka koja nastaje refleksijom svjetlosti. Raspršeni na više snježnih kristala, svjetlost odbijena od snijega izgleda bijela, što je mješavina svih boja u vidljivom spektru svjetlosti.

LJudsko oko na neki način uspijeva da razluči i vidi bijelu boju snijega čak i kada na njega pada dolazeća svjetlost koja nije mješavina svih boja, već pripada užem dijelu spektra. Međutim, za razliku od ljudskog oka, fotografije snimljene pod fluorescentnom svjetlošću prikazuju snijeg zelene boje.

Inače, pored prepoznatljivog bijelog, postoji i takozvani crveni snijeg. To su snježne površine krvavo crvene boje koja nastaje zbog toga što u snijegu žive kolonije algi Chlamydomonas, Raphidonema i Diatoma.

Ove alge su najpoznatiji i najrasprostanjenija pripadnici "snježne flore". Kada ima malo sunčeve svjetlosti, a temperature postanu izuzetno niske, ove alge uspijevaju preživjeti jer se njihov metabolizam usporava i one postaju neaktivne.

S druge strane, upravo takvi uvjeti u polarnim područjima ili na visokim planinama omogućuju zamrzavanje nižih slojeva snijega, zbog čega dolazi do trajnog taloženja snježnog pokrivača i nastanka ledenjaka. U ovim krajevima refleksija svjetlosti od snježnog pokrivača bitno snižava temperaturu i važna je za globalni klimatski sustav, pošto se izvjestan dio Sunčeve radijacije zbog odbijanja vraća natrag u atmosferu i ne dolazi do zagrijavanja tla.

Razni planetarni modeli klime pokazuju da površina snježnog pokrivača ima vrlo značajnu ulogu tijekom ledenih doba. Tada uvećana površina pokrivena snijegom odbija sunčevu svjetlost i planeta se dodatno hladi, što dovodi do pojačanih snježnih padalina, još većeg odbijanja zračenja i daljnjeg hlađenja planeta.

Kada je površina snježnog pokrivača i suviše velika, ovaj proces postaje nepovratan i planeta trajno zamrzava. Ako se snježni pokrivač ne proširi dovoljno, uobičajeni ciklus hlađenja i zagrijavanja planete se nastavlja, tako se ledeno doba završava. Ledenjaci se povlače na sjever i jug, a klimatski sustav se stabilizira na više tisuća ili milijuna godina.

Zvuci na snijegu

Snijeg danas privremeno ili stalno pokriva oko 23 posto površine Zemlje. Uobičajeno, snijeg pada sjeverno od 35 ° i južno od 35 ° zemljopisne širine, a bliže ekvatoru se javlja vrlo rijetko i to na nadmorskim visinama iznad 5000 metara.

Osim za klimu, snježni pokrivač je značajan za mnoge biljne i životinjske vrste. Slaba vodljivost topline štiti pojedine vrste od smrzavanja tijekom zime, dok otapanje snijega navodnjava zemljište. Kada se dovoljno nataloži i s vremenom postane gušći, više nije tako dobar apsorber zvuka.

Međutim, tada se javlja jedna pojava omiljena kod ljudi koji uživaju u šetnjama po snijegu. Sabijeni snježni kristali na dovoljno niskoj temperaturi, umjesto da se tope, pucaju pod nogama, što izaziva efekt škripanja. Kada se temperatura podigne, kristali se počinju topiti pod koracima i zvuk nestaje, tako da se škripanje snijega najčešće javlja noću i u hladnim jutrima.

A.P.