Chémia snehových vločiek – odpovede na bežné otázky

Pri nízkych teplotách sa vytvárajú zložité tvary snehových vločiek. Edward Kinsman, Getty Images

Pozreli ste sa niekedy na snehovú vločku a premýšľali ste, ako vznikla alebo prečo vyzerá inak ako iný sneh, ktorý ste mohli vidieť? Snehové vločky sú zvláštnou formou vodného ľadu. V oblakoch sa tvoria snehové vločky, ktoré pozostávajú z vodnej pary . Keď je teplota 32 ° F (0 ° C) alebo nižšia, voda sa mení z tekutej formy na ľad. Na tvorbu snehových vločiek vplýva viacero faktorov. Teplota, prúdenie vzduchu a vlhkosť ovplyvňujú tvar a veľkosť. Nečistoty a prachové častice sa môžu vo vode premiešať a ovplyvniť hmotnosť a životnosť kryštálov. Častice nečistôt spôsobujú, že snehová vločka je ťažšia a môžu spôsobiť praskliny a zlomy v kryštáli a uľahčiť ich roztavenie. Tvorba snehových vločiek je dynamický proces. Snehová vločka sa môže stretnúť s mnohými rôznymi podmienkami prostredia, niekedy sa roztopí, niekedy spôsobí rast a vždy zmení svoju štruktúru.

Kľúčové poznatky: Otázky týkajúce sa snehových vločiek

• Snehové vločky sú vodné kryštály, ktoré padajú ako zrážky, keď je vonku chladno. Niekedy však padá sneh, keď je mierne nad bodom mrazu vody a inokedy mrznúci dážď, keď je teplota pod bodom mrazu.
• Snehové vločky prichádzajú v rôznych tvaroch. Tvar závisí od teploty.
• Dve snehové vločky môžu voľným okom vyzerať rovnako, ale na molekulárnej úrovni sa budú líšiť.
• Sneh vyzerá ako biely, pretože vločky rozptyľujú svetlo. Pri slabom svetle sa sneh javí ako bledomodrý, čo je farba veľkého objemu vody.

Aké sú bežné tvary snehových vločiek?

Ak nakreslíte snehovú vločku, pravdepodobne nakreslíte známy šesťhranný tvar. Snehové vločky však v skutočnosti nadobúdajú rôzne tvary v závislosti od teploty a miesta, kde sa vytvorili. Vo všeobecnosti sú šesťhranné šesťuholníkové kryštály tvarované vo vysokých oblakoch; ihličky alebo ploché šesťhranné kryštály sú tvarované v oblakoch strednej výšky a a široká škála šesťhranných tvarov sa tvoria v nízkej oblačnosti. Nižšie teploty vytvárajú snehové vločky s ostrejšími špičkami na stranách kryštálov a môžu viesť k vetveniu z ramien snehových vločiek (dendrity). Snehové vločky, ktoré rastú v teplejších podmienkach, rastú pomalšie, výsledkom čoho sú hladšie a menej zložité tvary.

• 32-25° F - Tenké šesťhranné dosky
• 25-21° F - Ihly
• 21-14° F - Duté stĺpy
• 14-10° F - Sektorové dosky (šesťuholníky s vrúbkovaním)
• 10-3° F - Dendrity (čipkované šesťhranné tvary)

Tvar snehovej vločky závisí od teploty, pri ktorej sa vytvorila. 221A / Getty Images

Prečo sú snehové vločky symetrické (rovnaké na všetkých stranách)?

Po prvé, nie všetky snehové vločky sú na všetkých stranách rovnaké. Nerovnomerné teploty, prítomnosť nečistôt a iné faktory môžu spôsobiť, že snehová vločka bude naklonená. A predsa je to pravda toľko snehových vločiek sú symetrické a zložité. Je to preto, že tvar snehovej vločky odráža vnútorné usporiadanie molekúl vody. Molekuly vody v pevnom stave, napríklad v ľade a snehu, tvoria slabé väzby (tzv vodíkové väzby ) navzájom. Výsledkom týchto usporiadaných usporiadaní je symetrický šesťuholníkový tvar snehovej vločky. Počas kryštalizácie sa molekuly vody vyrovnávajú, aby maximalizovali príťažlivé sily a minimalizovali odpudivé sily. V dôsledku toho sa molekuly vody usporiadajú vo vopred určených priestoroch a v špecifickom usporiadaní. Molekuly vody sa jednoducho usporiadajú tak, aby sa zmestili do priestorov a zachovali si symetriu.

Je pravda, že žiadne dve snehové vločky nie sú identické?

Áno a nie. Žiadne dve snehové vločky neexistujú presne tak identické až do presného počtu molekúl vody, spin elektrónov , množstvo izotopov vodíka a kyslíka atď. Na druhej strane je dve snehové vločky môžu vyzerať úplne rovnako a každá daná snehová vločka sa pravdepodobne niekedy v histórii dobre zhodovala. Keďže štruktúru snehovej vločky ovplyvňuje toľko faktorov a keďže štruktúra snehovej vločky sa neustále mení v závislosti od podmienok prostredia, je nepravdepodobné, že by niekto videl dve rovnaké snehové vločky.

Ak sú voda a ľad čisté, prečo sneh vyzerá bielo?

Krátka odpoveď je, že snehové vločky majú toľko povrchov odrážajúcich svetlo, že rozptyľujú svetlo do všetkých jeho farieb, takže sneh sa javí ako biely . Dlhšia odpoveď súvisí so spôsobom, akým ľudské oko vníma farby. Aj keď zdroj svetla nemusí byť skutočne „biele“ svetlo (napr. slnečné svetlo, žiarivka a žiarovka majú konkrétnu farbu),ľudský mozogkompenzuje zdroj svetla. Aj keď je slnečné svetlo žlté a svetlo rozptýlené snehom žlté, mozog vidí sneh ako biely, pretože celý obraz prijatý mozgom má žltý odtieň, ktorý sa automaticky odpočítava.

Zdroje

Bailey, M.; John Hallett, J. (2004). „Rýchlosť rastu a zvyky ľadových kryštálov medzi -20 a -70 °C“. Journal of the Atmospheric Sciences . 61 (5): 514–544. doi: 10.1175/1520-0469(2004)0612.0.CO;2

Klesius, M. (2007). „Tajomstvo snehových vločiek“. National Geographic . 211 (1): 20. ISSN 0027-9358

Knight, C.; Knight, N. (1973). „Snehové kryštály“. Scientific American , zv. 228, č. 1, str. 100-107.

Smalley, I.J. (1963). „Symetria snehových kryštálov“. Nature 198, Springer Nature Publishing AG.