Како пада снијег?

0
390

Снијег је поново над градом. Као гост који ријетко долази у посјету, његова изненадна појава у сивом, хладном дану, умије да у први мах изазове приличну радост. Због поновног сусрета са старим пријатељем, они који га дочекују изађу на прозоре, на тренутак оставе своје уобичајене животне невоље и свакодневне обавезе, понеко чак и телефоном обавијести комшије и рођаке о неочекиваном посјетиоцу.

Нажалост, сњежно задовољство брзо пролази. Снијег убрзо постаје гост који ремети свакодневицу, отежава кретање, предуго се задржава и не хаје превише за устаљене навике, тако да изазива испрва тихо гунђање, нервозу, а потом и отворену нетрпељивост. Шта је снијег заправо? Шта је то што су дјеца узалудно ишчекивала цијеле зиме и што је наједном, крајем новембра, поново дошло?

Каква се наука крије иза снијега? Шта је протеклих дана падало изнад града, по чему се разликује од кише и леда, како настаје једна сњежна пахуља и колико ће разних метеоролошких околности поново морати да се усклади да би се у облацима формирала пахуља?

СЊЕЖНИ КРИСТАЛИ

Снијег је облик воде у чврстом стању чија се кристализација одвија у атмосфери, па иако је његова хемијска формула H2O, иста као код воде или леда, снијег се прилично разликује од сусњежице и ледене кише.

Кишне капи, настале кондензовањем водене паре у облацима, могу се због ниске температуре током пада замрзнути и претворити у сусњежицу и лед, али тако настале залеђене честице нису снијег и разликују се од сњежних пахуља по свом облику и структури.

Кључни разлог за то је што пахуље настају већ у облацима, где се сњежни кристали формирају директно из водене паре. Пахуље могу бити сачињене од једног или више спојених кристала, док се при вишим температурама граде од великог броја кристала и на земљу падају у сњежним грудвицама.

Сваки сњежни кристал је заправо кристал леда, тако да његову геометрију одређује геометрија молекула воде који је састављен од једног атома кисеоника и два атома водоника, међусобно размакнута за 105 степени.

У леду се молекули воде везују у низове правилних шестоугаоних прстенова, па лед има хексагоналну кристалну решетку. Елементарна ћелија кристала леда је у облику шестостране призме, геометријског тела са два шестоугла у основама и шест правоугаоника у омотачу, у чијим се тјеменима налазе молекули воде.

Раст сњежног кристала почиње у облаку суперзасићене водене паре тако што се молекули воде кондензују око сићушне честице прашине и образују шестострану призму на коју се додају нови слојеви молекула. Испрва, док је кристал малих димензија, он расте споро и читава решетка задржава исти облик.

Како сњежни кристал постаје све већи, његових шест углова бивају све више размакнути и све више окружени суперзасићеним ваздухом, тако да углови почињу да расту за нијансу брже од остатка кристала.

Због ове мале разлике у брзини на угловима, шестоугаони кристал почиње да се грана у шест кракова. Околни атмосферски услови су практично исти за све краке, тако да они расту приближно на исти начин и истом брзином. Зато све сњежне пахуље имају шест међусобно идентичних кракова.

ЈЕДИНСТВЕНА СИМЕТРИЈА

Раст сњежног кристала и коначан облик пахуље прије свега зависе од концентрације влаге у облаку и температуре ваздуха.

У лабораторијским експериментима са контролисаним условима утврђено је да при различитим температурама, у интервалу од  -3 до -20 °C, настају пахуље које се међусобно драстично разликују. На -5°C обично настају пахуље са најдужим крацима, док се између -20°C и -15°C формирају пахуље у облику равних шестокраких кристала.

Током обликовања свака пахуља непрестано преживљава драматичне измјене у окружењу, бива ношена на разне стране облака, трпи различит притисак и влажност, али се те промјене једнако одражавају на све кракове у једној пахуљи, што без обзира на сложеност коначно добијене структуре, обезбјеђује њихову симетрију. Због ове симетрије, све пахуљице на први поглед изгледају слично.

Међутим, никада из облака на тло неће пасти две потпуно исте сњежне пахуље. Вероватноћа да настану две индентичне пахуљице скоро да је једнака нули, управо због прилично несталних услова у којима поједине пахуље настају, али и због молекуларне структуре леда. Усљед постојања више изотопа водоника и кисеоника, на сваких 5000 молекула воде јавља се један који се разликује од осталих.

Омањи сњежни кристал садржи неколико хиљада милиона милијарди молекула воде, што значи да у њему има око милион милијарди молекула који се разликују од осталих. Они су насумично распоређени по кристалној решетки, чинећи сваки сњежни кристал јединственим.

Када би у свакој години настало милион милијарди пахуља, вјероватноћа да се чак и током периода од 15 милијарди година, колико износи старост цијеле васионе, формирају двије до у молекул индентичне пахуљице и даље је практично нула.

БОЈА СНИЈЕГА

Сњежна пахуља посматрана из непосредне близине није бијела, већ је безбојна и провидна, што је логично, јер су пахуље сачињене од кристала леда. Бијела боја снијега је својеврсна илузија – оптичка варка која настаје рефлексијом свјетлости. Расијана на више сњежних кристала, свјетлост одбијена од снијега изгледа бијела, што је мјешавина свих боја у видљивом спектру свјетлости.

Људско око на неки начин успијева да разлучи и види бијелу боју снијега чак и када на њега пада долазећа свјетлост која није мјешавина свих боја, већ припада ужем дијелу спектра. Међутим, за разлику од људског ока, фотографије снимљене под флуоресцентном свјетлошћу приказују снијег зелене боје.

Иначе, поред препознатљивог бијелог, постоји и такозвани црвени снијег. То су сњежне површине крвавоцрвене боје која настаје због тога што у снијегу живе колоније алги Chlamydomonas, Raphidonema и Diatomi.

Ове алге су најпознатији и најраспростањенији припадници „сњежне флоре“. Када има мало сунчеве свјетлости, а температуре постану изузетно ниске, ове алге успјевају да преживе јер се њихов метаболизам се успорава и оне постају неактивне.

С друге стране, управо такви услови у поларним областима или на високим планинама омогућују замрзавање нижих слојева снијега, због чега долази до трајног таложења сњежног покривача и настанка ледника. У овим крајевима рефлексија свјетлости од сњежног покривача битно снижава температуру и важна је за глобални климатски систем, пошто се извјестан део сунчеве радијације због одбијања враћа назад у атмосферу и не долази до загријавања тла.

Разни планетарни модели климе показују да површина сњежног покривача има врло значајну улогу током ледених доба. Тада увећана површина покривена снијегом одбија сунчеву свјетлост и планета се додатно хлади, што доводи до појачаних сњежних падавина, још већег одбијања зрачења и даљег хлађења планете.

Када је површина сњежног покривача исувише велика, овај процес постаје неповратан и планета се трајно замрзава. Ако се сњежни покривач не прошири довољно, уобичајени циклус хлађења и загревања планете се наставља, тако да се ледено доба завршава. Ледници се повлаче на сјевер и југ, а климатски систем се стабилизује на више хиљада или милиона година.

ЗВУЦИ НА СНИЈЕГУ

Снијег данас привремено или стално покрива око 23 процента површине Земље. Уобичајено, снијег пада северно од 35° и јужно од 35° географске ширине, а ближе екватору се јавља врло ријетко и то на надморским висинама изнад 5000 метара.

Осим за климу, сњежни покривач је значајан за многе биљне и животињске врсте. Слаба проводљивост топлоте штити поједине врсте од смрзавања током зиме, док отопљавање снијега наводњава земљиште.

Занимљиво је да снијег, осим што слабо проводи топлоту, лоше проводи и звук. Будући да је растресит, налик на материјале који се у грађевинарству користе за звучну излоацију, сњежни покривач добро апсорбује амбијентални звук усљед чега настаје добро позната тишина, тајац после сњежне вејавице. Када се довољно наталожи и временом постане гушћи, више није тако добар апсорбер звука.

Међутим, тада се јавља једна појава омиљена код људи који уживају у шетњама по снијегу. Сабијени сњежни кристали на довољно ниској температури, уместо да се топе, пуцају под ногама, што изазива ефекат шкрипања. Када се температура подигне, кристали почињу да се топе под корацима и звук нестаје, тако да се шкрипање снијега најчешће јавља ноћу и у хладним јутрима. Снијег прате и разне друге, донекле необичне појаве, чисто литерарне.

Љубитељи снијега се могу пронаћи у извјесном броју књига о једној врло специфичној чежњи за удаљеним свијетом бјелине, за мистериозним свијетом „Код Хиперборејаца“ или пак у нешто популарнијем „Осећају госпођице Смајл за снијег“. Чаролија снијега је у таквој тежњи несумњива. Пахуље се увек у хаотичном лету спуштају на тло и стварају сњежни покривач који у бјелини, у невиности на коју асоцира, уравнотежује сваки предио, уљепшава призоре прљавог града и укида ружне овдашњости. Изазива тишину.

Услови коментарисања:

Молимо упишите Ваш коментар
Молимо упишите Ваше име