Kemija snežinke - odgovori na pogosta vprašanja

Pri nizkih temperaturah nastanejo zapletene oblike snežink. Edward Kinsman, Getty Images

Ste kdaj pogledali snežinko in se spraševali, kako je nastala ali zakaj je videti drugačna od drugega snega, ki ste ga morda videli? Snežinke so posebna oblika vodnega ledu. V oblakih nastajajo snežinke, ki sestoji iz vodne pare . Ko je temperatura 32° F (0° C) ali nižja, se voda iz tekoče oblike spremeni v led. Na nastanek snežink vpliva več dejavnikov. Temperatura, zračni tokovi in ​​vlaga vplivajo na obliko in velikost. Delci umazanije in prahu se lahko zmešajo z vodo in vplivajo na težo in vzdržljivost kristala. Delci umazanije otežijo snežinko in lahko povzročijo razpoke in zlome v kristalu ter olajšajo taljenje. Nastajanje snežinke je dinamičen proces. Snežinka se lahko sooči z različnimi okoljskimi pogoji, ki jo včasih stopijo, včasih povzročijo rast in vedno spremenijo njeno strukturo.

Ključni zaključki: vprašanja o snežinkah

• Snežinke so vodni kristali, ki padejo kot padavine, ko je zunaj hladno. Vendar pa včasih sneg zapade, ko je nekoliko nad lediščem vode, drugič pa leden dež, ko je temperatura pod lediščem.
• Snežinke so različnih oblik. Oblika je odvisna od temperature.
• Dve snežinki sta lahko s prostim očesom videti enaki, vendar se bosta razlikovali na molekularni ravni.
• Sneg je videti bel, ker kosmiči razpršijo svetlobo. Pri šibki svetlobi je sneg videti bledo moder, kar je barva velike količine vode.

Kakšne so običajne oblike snežink?

Če narišete snežinko, boste verjetno narisali znano šeststransko obliko. Vendar imajo snežinke dejansko različne oblike, odvisno od temperature in mesta, kjer so nastale. Na splošno so šeststrani šesterokotni kristali oblikovani v visokih oblakih; iglice ali ploščati šeststrani kristali so oblikovani v srednje visokih oblakih in a širok izbor šeststranskih oblik nastanejo v nizki oblačnosti. Nizje temperature proizvajajo snežinke z ostrejšimi konicami na straneh kristalov in lahko povzročijo razvejanje rok snežinke (dendriti). Snežinke, ki rastejo v toplejših razmerah, rastejo počasneje, zaradi česar so bolj gladke in manj zapletene oblike.

• 32-25° F - Tanke šesterokotne plošče
• 25-21° F - iglice
• 21–14° F – votli stebri
• 14-10° F - Sektorske plošče (šestokotniki z vdolbinami)
• 10-3° F – Dendriti (čipkaste šesterokotne oblike)

Oblika snežinke je odvisna od temperature, pri kateri je nastala. 221A / Getty Images

Zakaj so snežinke simetrične (enake na vseh straneh)?

Prvič, niso vse snežinke enake na vseh straneh. Neenakomerne temperature, prisotnost umazanije in drugi dejavniki lahko povzročijo, da je snežinka nagnjena. Vendar je res toliko snežink so simetrične in zapletene. To je zato, ker oblika snežinke odraža notranji red molekul vode. Molekule vode v trdnem stanju, kot na primer v ledu in snegu, tvorijo šibke vezi (imenovane vodikove vezi ) drug z drugim. Rezultat te urejene ureditve je simetrična šesterokotna oblika snežinke. Med kristalizacijo se molekule vode poravnajo, da povečajo privlačne sile in zmanjšajo odbojne sile. Posledično se molekule vode razporedijo v vnaprej določene prostore in v določeno razporeditev. Molekule vode se enostavno uredijo tako, da se prilegajo prostorom in ohranjajo simetrijo.

Ali je res, da dve enaki snežinki nista enaki?

Da in ne. Ni dveh snežink točno enaka, vse do natančnega števila molekul vode, spin elektronov , številčnost izotopov vodika in kisika itd. Po drugi strani pa je možno, da sta dve snežinki popolnoma enaki in katera koli snežinka se je verjetno dobro ujemala na neki točki v zgodovini. Ker na strukturo snežinke vpliva toliko dejavnikov in ker se struktura snežinke nenehno spreminja glede na okoljske razmere, je malo verjetno, da bi kdo videl dve enaki snežinki.

Če sta voda in led čista, zakaj je potem sneg videti bel?

Kratek odgovor je, da imajo snežinke toliko površin, ki odbijajo svetlobo, da razpršijo svetlobo v vse njene barve, torej sneg se zdi bel . Daljši odgovor je povezan z načinom, kako človeško oko zaznava barve. Čeprav vir svetlobe morda ni resnično 'bela' svetloba (npr. sončna svetloba, fluorescentne in žarnice imajo vse določeno barvo),človeški možganikompenzira vir svetlobe. Torej, čeprav je sončna svetloba rumena in razpršena svetloba snega rumena, možgani vidijo sneg kot bel, ker ima celotna slika, ki jo možgani sprejmejo, rumen odtenek, ki se samodejno odšteje.

Viri

Bailey, M.; John Hallett, J. (2004). 'Stopnje rasti in navade ledenih kristalov med -20 in -70C'. Journal of the Atmospheric Sciences . 61 (5): 514–544. doi: 10.1175/1520-0469(2004)0612.0.CO;2

Klesius, M. (2007). 'Skrivnost snežink'. National Geographic . 211 (1): 20. ISSN 0027-9358

Knight, C.; Vitez, N. (1973). 'Snežni kristali'. Scientific American , vol. 228, št. 1, str. 100-107.

Smalley, I.J. (1963). 'Simetrija snežnih kristalov'. Nature 198, Springer Nature Publishing AG.