Pogoda , meteorologia , klimat

pogoda

[link widoczny dla zalogowanych]
Śnieg składa się z drobnych kryształków lodu i jest najczęstszą formą opadów stałych .
Śnieg powstaje, gdy najdrobniejsze kropelki przechłodzonej wody przyczepiają się do jąder krystalizacji (np. cząstek pyłu) w chmurach i tam zamarzają. Jednak proces ten zaczyna się dopiero w temperaturach poniżej -12°C, przy czym woda może pozostać w stanie ciekłym do -48°C przy braku osadów krystalizacyjnych . Powstałe kryształki lodu, o wielkości mniejszej niż 0,1 mm, opadają wraz ze wzrostem masy i nadal rosną ze względu na różnicę w prężności pary między lodem a przechłodzoną wodą. Również ponownie sublimowany para wodna zawarta w powietrzu zamienia się bezpośrednio w lód i w ten sposób przyczynia się do wzrostu kryształów. Powstają znane kształty sześciokątne. Ze względu na specjalną strukturę cząsteczek wody możliwe są tylko kąty dokładnie 60° lub 120°.

Różne kształty pni kryształków śniegu zależą od temperatury - w niższych temperaturach tworzą się płytki lub pryzmaty, w wyższych dendryty sześcioramienne (gwiazdy lodowe, gwiazdy śnieżne). Wilgotność w powietrzu również wpływa na wzrost kryształów. Gdy tworzą się kryształki śniegu, temperatura w chmurze również wzrasta, ponieważ kryształy wydzielają ciepło podczas zamrażania (ciepło krystalizacji ), podczas gdy pochłaniają ciepło, gdy odparowują.

Jeśli temperatura termiczna jest wysoka , kryształy poruszają się pionowo przez ziemską atmosferę kilka razy , przez co ulegają częściowemu stopieniu i mogą ponownie krystalizować. Przełamuje to regularność kryształów i tworzy złożone mieszane formy podstawowych kształtów. Mają zadziwiająco szeroką gamę kształtów. Wilson A. Bentley sfotografował ponad 5000 różnych kryształów śniegu od 1885 roku. [4] Johann Heinrich Ludwig Flögel jako pierwszy przybył zgodnie z najnowszym statusem1879 fotografie kryształków śniegu. Jest bardzo prawdopodobne, że istnieją i nigdy nie były dwa złożone kryształy śniegu, które byłyby dokładnie takie same. Powodem tego są bardzo duże możliwości kombinatoryczne wielu indywidualnych cech. Płatek śniegu zawiera około 10 18 cząsteczek wody, w tym około 10 14 atomów deuteru . Nawet w zakresie widzialnym mikroskopu świetlnego łatwo rozróżnić sto cech, które mogą powstać w różnych miejscach. W połączeniu istnieje wiele możliwych odmian, dlatego możliwe formy złożonych kryształów są niezwykle liczne, znacznie większe niż liczba atomów w przestrzeni.

Równie niesamowita, jak różnorodność obserwowanych kształtów, jest wyraźna symetria , która nadaje niektórym kryształom śniegu wysoki stopień samopodobieństwa i czyni je preferowanym przykładem geometrii fraktalnej ( krzywa Kocha ). Różne gałęzie rosną niekiedy u osobnika w podobny sposób i najwyraźniej z podobną prędkością, nawet jeśli ich wierzchołki, przy których nadal rosną, często są oddalone od siebie o kilka milimetrów. Jedna z możliwych prób wyjaśnienia, niewymagająca interakcji na tej odległości, polega na wskazaniu, że warunki wzrostu w różnych, porównywalnych miejscach kiełkowania na wierzchołkach w tym samym momencie są czasami dość podobne.[6] Jednak znacznie częściej niż piękne, symetryczne płatki śniegu są asymetryczne i zniekształcone. Regularnie pojawiające się formy są jednak częściej fotografowane i przedstawiane.

Największa złożoność kryształków śniegu ujawnia się, gdy wilgotność powietrza jest wysoka, ponieważ pozwala to na wzrost jeszcze bardziej filigranowych struktur. W bardzo niskich temperaturach kryształki lodu są nie tylko mniejsze i prostsze, ale także pada mniej śniegu niż w temperaturach tuż poniżej zera, ponieważ powietrze prawie nie zawiera wilgoci.