Sneh patrí k najkrajším prejavom zimy a snehové vločky k jej najjemnejším zázrakom. Každá vločka je unikátny kryštál vody, ktorý vzniká v oblakoch pri špecifických teplotách a vlhkosti, a práve tieto podmienky určujú jej tvar a štruktúru. Už ste sa niekedy zamysleli, ako vlastne vzniká snehová vločka?
Snehová vločka sa zrodí vysoko v oblakoch, kde je veľmi chladno. Všetko začína maličkou kvapôčkou vody, ktorá zamrzne na drobnom kúsku prachu alebo inej častice. Toto "kondenzačné jadro" je základom pre rast ľadového kryštálu. Keď je v oblakoch dostatok studeného vzduchu, na túto kvapôčku sa začnú pridávať ďalšie a ďalšie molekuly vody, ktoré sa menia na ľadové kryštáliky. Tento proces sa nazýva depozícia.
Rast ľadových kryštálikov v oblaku je oveľa zložitejší ako rast vodných kvapiek. Na hrotoch kryštálikov ľadu so šesťuholníkovou štruktúrou je zamŕzanie molekúl vody a rast ľadových kryštálikov najrýchlejší. Molekuly zamrznutej vody sú navzájom pospájané v presnom hexagonálnom usporiadaní, ktoré je viditeľné v typickom tvare vyznačujúcom sa osovou súmernosťou podľa šiestich rôznych osí so spoločným bodom v strede útvaru. Tento šesťuholníkový tvar je základnou stavebnou jednotkou každej snehovej vločky.
Každá snehová vločka je jedinečná, pretože podmienky, v ktorých rastie, sa stále menia. Niekedy je v oblakoch viac vlhkosti, inokedy menej, alebo sa zmení teplota. Tieto rozdiely spôsobujú, že vločky majú rôzne tvary - niektoré vyzerajú ako hviezdičky, iné ako malé dosky alebo ihličky. V dôsledku neustále sa meniacich podmienok sa každý kryštál vyvíja inak. Jedna vločka môže mať jemné, zložité ramienka, iná je kompaktná a hviezdicovitá, ďalšia pripomína ihličky či šupiny. Práve tento nekonečný počet kombinácií spôsobuje, že pravdepodobnosť, že by dve vločky mali presne rovnakú molekulárnu štruktúru a zároveň úplne rovnaký tvar ramien, je prakticky nulová. Aj keď sú vločky približne symetrické, detaily každého ramena sa vždy menia.
Vločky sú teda malé zázraky prírody - výsledok kombinácie molekulovej vedy, atmosférickej dynamiky a jedinečných okolností každého oblaku. Snehová vločka je v skutočnosti pomenovanie pre kryštál ľadu. Pri jeho raste pozorujeme šesťuholníky, ale kryštál ľadu je trojrozmerný útvar. Hviezdicové snehové vločky sú tenučké plátky ľadu. Najjednoduchšími snehovými vločkami sú šesťboké hranoly.
Transformácia jednoduchého ľadového hranola na komplikovane tvarovanú hviezdicovú vločku so šiestimi členitými ramenami je príkladom fyzikálnej morfogenézy. Je to proces, počas ktorého spontánnou cestou vzniká z neživého beztvarého materiálu útvar zložitého tvaru a formy. Šesť vrcholov ľadového kryštálu rastie o niečo rýchlejšie, pretože viac vyčnievajú do vlhkého vzduchu v priestoru. Tak začínajú rásť zárodky ramien. Ako kryštál postupne rastie, zárodky sa zväčšujú a na ich vrcholoch opäť vyrastajú bočné zárodky ďalších ramien. Stálym opakovaním tohto procesu napokon vzniká zložitý komplexný tvar snehovej vločky. Čím rýchlejšie kryštál narastá, tým zložitejší je jeho tvar. Formovanie bočných ramien je často chaotické. Keď kryštál ľadu narastie mimoriadne rýchlo, bočné ramená sú náhodne umiestnené, niekedy nie sú vôbec symetrické, a nesymetrické sú aj ramená samotné. Oboje, chaos aj poriadok hrajú svoju úlohu pri raste snehových vločiek, preto sú ich vzory také nezvyčajné a zaujímavé.
Veľkosť a spájanie snehových vločiek
Snehové vločky sú veľmi malé, väčšina z nich má iba pár milimetrov. Snehová vločka je z 90 % vzduch. Ak sa teplota vzduchu pri zemskom povrchu približuje k 0 °C, snehové vločky sa zvyknú zlepovať a spájať do väčších celkov. Zvyčajne sa to deje vtedy, keď je teplota blízka nule alebo slabo nad nulou, pretože prítomná voda vo vločkách funguje ako lepidlo a spája jednotlivé kryštáliky. Vtedy padajú malé vločky. Ľadové kryštáliky snehových vločiek majú vtedy len veľkosť niekoľko milimetrov. Z takého snehu sa potom zle stavajú snehuliaci, pretože je sypký a vietor ho ľahko rozfúkne.
Zaujímavá je aj veľkosť jednotlivých snehových vločiek, ktoré spájaním ďalej narastajú. Ich rozmery môžu v priaznivých podmienkach dosiahnuť aj niekoľko centimetrov, napríklad 5 cm, a ak nefúka vietor, môže to niekedy byť aj dvojciferné číslo. Najväčšie snehové vločky na svete vraj mali až 38 centimetrov! Najväčšie snehové vločky padali v Montane v USA v januári roku 1887. Boli veľké 38 centimetrov. Obrovské vločky sme zaznamenali aj 30. januára 2015 v oblasti Bratislavy. V priemere dosahovali aj okolo 7 až 10 centimetrov.
Pokiaľ je teplota v celom vertikálnom teplotnom profile troposféry záporná, vločky sa nezoskupujú a pozorujeme vtedy len malé vločky. Pokiaľ je teplota vo vyšších vrstvách záporná, no postupne s klesajúcou nadmorskou výškou sa teplota priblíži k 0°C, resp. Pri teplotách pod nulou sa kryštály navzájom spájajú (zaháknu) a tvoria spolu snehové vločky. Vplyv na veľkosť vločiek má aj vietor. Pri prítomnom vetre sa nedokážu vytvoriť veľké zhluky, keďže ich vietor rozfúka.
História fotografovania snehových vločiek
Prvú detailnú snímku snehovej vločky urobil 15. januára 1885 vtedy 20-ročný americký farmár z Vermontu Wilson Bentley. Zachytával vločky na čiernu zamatovú podložku, rýchlo, ale opatrne ich preniesol pod mikroskop a odfotografoval ich ešte predtým, než sa roztopili. Okrem snehových vločiek fotografoval všetky formy ľadových útvarov, oblaky a hmlu.
Rôzne typy snehových vločiek
Existuje mnoho rôznych typov snehových vločiek. Medzi najčastejšie patria:
- Hviezdicovité dendrity - najčastejšie sa vyskytujúci tvar snehových vločiek je hviezdica tvorená ramenami a bočnými ramenami pripomínajúca tvar stromu („dendrit“ znamená stromovitý).
- Stĺpiky a ihly - snehové vločky v tvare stĺpikov sa objavujú pri teplote okolo -6° C. Sú pomerne malé, a môžeme ich pozorovať ako malé biele vlásky, padajúce pri slabom snežení. Dlhé tenké stĺpiky nazývame ihlovité kryštály.
- Stĺpiky s klobúčikmi - tieto tvary snehových vločiek nie sú veľmi typické, ale v skutočnosti nie je ťažké objaviť ich, keď viete, čo máte hľadať. Vznikajú, keď vločka rastie počas cesty cez vrstvy rôznej teploty.
- Papraďovité hviezdicovité dendrity - tieto kryštály sa podobajú na hviezdicovité dendrity, ale sú väčšie a majú výraznejšie ramená s mnohými listami. Tvarom pripomínajú listy paprade.
- Diamantový kryštálový prach - tieto drobné kryštály ľadu vyzerajú v slnečnom svite ako drobný iskriaci prach. Odtiaľ pochádza aj ich názov. Sú to najmenšie snehové vločky, mnohé majú priemer menší ako priemer ľudského vlasu. Objavujú sa počas ostrého chladného počasia.
- Trojuholníkové kryštály - nezvyčajné tvary týchto snehových vločiek vznikajú pôsobením aerodynamického efektu.
- Dvanásťramenné snehové vločky - keď sa počas pádu na zem zlepia dve šesťramenné snehové vločky, môže vzniknúť dvanásťramenná vločka.
- Vločky s inovaťou a krúpy - kryštály ľadu vznikajúce v mrakoch tvorených kvapôčkami vody sa s týmito kvapkami často zrážajú, a kvapky na ľad primŕzajú. Zmrznuté kvapôčky voláme inovať.
Ako vznikajú snehové vločky?
Na vznik jednej snehovej vločky treba asi milión ľadových kryštálov. Počas svojho pádu podlieha snehová vločka ustavičnej premene. Mení sa aj po dopade na zem. Okamžite po dopadnutí je tvárnou masou.
Snehové vločky sú dôkazom, že aj tie najmenšie veci na svete môžu byť neuveriteľne krásne. Takže keď nabudúce uvidíš padať sneh, chyť si vločku na rukavicu a poriadne si ju obzri.