Sněhová vločka - Snowflake

Čerstvě napadané sněhové vločky

Makro fotografie přírodní sněhové vločky

Vločka je jeden ledových krystalů , která dosáhla dostatečné velikosti, a může se sloučil s ostatními, a pak padá skrze zemské atmosféry jako sníh . Každá vločka nukleakuje kolem prachové částice v přesycených vzduchových hmotách tím, že přitahuje podchlazené kapičky oblačné vody, které zmrazují a hromadí se v krystalické formě. Složité tvary se objevují, když se vločka pohybuje různými teplotními a vlhkostními zónami v atmosféře, takže se jednotlivé sněhové vločky od sebe v detailech liší, ale mohou být rozděleny do osmi širokých klasifikací a nejméně 80 jednotlivých variant. Hlavní tvary krystalů ledu, ze kterých mohou vznikat kombinace, jsou jehla, kolona, ​​talíř a rýma. Sníh má bílou barvu, přestože je vyroben z čirého ledu. To je vzhledem k difuzní odraz celého spektra ze světla od malých krystalů aspektů sněhové vločky.

Formace

Přirozeně vytvořené sněhové vločky se od sebe liší shodou okolností vzniku. Charakteristických šest větví souvisí s krystalovou strukturou ledu .

Sněhové vločky nukleacují kolem minerálních nebo organických částic ve vlhkých, nasycených, mrazivých vzduchových hmotách. Rostou čistou akrecí na počínající krystaly v hexagonálních formacích. Soudržné síly jsou primárně elektrostatické.

Jádro

V teplejších oblacích musí být v kapičce (nebo v kontaktu s ní) přítomna aerosolová částice nebo „ledové jádro“, aby fungovalo jako jádro. Částice, které vytvářejí jádra ledu, jsou velmi vzácné ve srovnání s jádry, na kterých se tvoří kapičky kapalného mraku; není však pochopeno, co je činí efektivními. Jíly, pouštní prach a biologické částice mohou být účinné, i když do jaké míry je nejasné. Umělá jádra zahrnují částice jodidu stříbrného a suchého ledu , které se používají ke stimulaci srážení při očkování mrakem . Experimenty ukazují, že k „homogenní“ nukleaci kapiček mraků dochází pouze při teplotách nižších než –35 ° C (–31 ° F).

Růst

Skenovací elektronový mikroskop snímek mrazu rýmy na obou koncích sněhové vločky s „uzavřeným sloupcem“.

Jakmile kapička vody zmrzne jako jádro ledu, roste v přesyceném prostředí - kde kapalná vlhkost koexistuje s ledem za svým bodem rovnováhy při teplotách pod bodem mrazu. Kapička pak roste ukládáním molekul vody ve vzduchu (páře) na povrch ledových krystalů, kde jsou shromažďovány. Vzhledem k tomu, že vodní kapky jsou díky svému velkému množství mnohem početnější než ledové krystaly, jsou krystaly schopné na úkor kapiček vody narůst do velikosti stovek mikrometrů nebo milimetrů. Tento proces je známý jako proces Wegener – Bergeron – Findeisen . Odpovídající vyčerpání vodní páry způsobí odpaření kapiček, což znamená, že ledové krystaly rostou na úkor kapiček. Tyto velké krystaly jsou účinným zdrojem srážek, protože díky své hmotnosti propadávají atmosférou a mohou se srazit a slepit v klastrech nebo agregátech. Tyto agregáty jsou obvykle typem ledových částic, které dopadají na zem. Guinnessův světový rekord uvádí největší agregované sněhové vločky na světě jako v lednu 1887 ve Fort Keogh v Montaně , o nichž se tvrdilo, že jsou široké 15 palců (38 cm) - tedy mimo běžně dokumentovaný rozsah agregovaných vloček o šířce tři nebo čtyři palce. Byly pozorovány jednotlivé krystaly o velikosti desetiny (průměr 17,91 mm). Vločky zapouzdřeny jinovatka formě kuliček známých jako graupel .

Vzhled

Barva

Krystaly sněhu na silném přímém slunečním světle působí jako malé hranoly

Přestože je led sám o sobě čistý, sníh se obvykle jeví jako bílý v důsledku rozptýleného odrazu celého spektra světla rozptylem světla malými krystalovými fazetami sněhových vloček, z nichž je složen.

Tvar

Tvar sněhové vločky je široce určen teplotou a vlhkostí, při které se tvoří. Zřídka se při teplotě kolem -2 ° C (28 ° F) mohou tvořit sněhové vločky v trojnásobné symetrii - trojúhelníkové sněhové vločky. Většina sněhových částic má nepravidelný tvar, navzdory jejich společnému zobrazení jako symetrický. Je nepravděpodobné, že by se nějaké dvě sněhové vločky shodovaly kvůli odhadovaným 10 ¹⁹ (10 quintillion) molekulám vody, které tvoří typickou sněhovou vločku, která roste různou rychlostí a v různých vzorcích v závislosti na měnící se teplotě a vlhkosti v atmosféře, kterou sněhová vločka má padá na své cestě k zemi. Sněhové vločky, které vypadají identicky, ale mohou se lišit na molekulární úrovni, byly pěstovány za kontrolovaných podmínek.

Ačkoli sněhové vločky nejsou nikdy dokonale symetrické, růst neagregované sněhové vločky se často blíží šestinásobné radiální symetrii , vyplývající z hexagonální krystalické struktury ledu. V této fázi má sněhová vločka tvar minutového šestiúhelníku. Šest „ramen“ sněhové vločky neboli dendritů pak roste nezávisle na každém z rohů šestiúhelníku, přičemž obě strany každé paže rostou nezávisle. Mikroprostředí, ve kterém sněhová vločka roste, se dynamicky mění, jak sněhová vločka padá skrz mrak a drobné změny teploty a vlhkosti ovlivňují způsob, jakým se molekuly vody přichytí na sněhovou vločku. Vzhledem k tomu, že mikro prostředí (a jeho změny) jsou kolem sněhové vločky téměř totožné, každé rameno má tendenci růst téměř stejným způsobem. Být ve stejném mikroprostředí však nezaručuje, že každá paže roste stejně; u některých krystalových forem to skutečně neplatí, protože základní mechanismus růstu krystalů také ovlivňuje rychlost růstu každé povrchové oblasti krystalu. Empirické studie naznačují, že méně než 0,1% sněhových vloček má ideální šestinásobný symetrický tvar. Velmi příležitostně je pozorováno dvanáct rozvětvených sněhových vloček; udržují šestinásobnou symetrii.

Klasifikace

Časná klasifikace sněhových vloček od Izraele Perkinse Warrena .

Sněhové vločky se vytvářejí v celé řadě složitých tvarů, což vede k názoru, že „žádní dva nejsou stejní“. Ačkoli téměř identické sněhové vločky byly vyrobeny v laboratoři, je velmi nepravděpodobné, že by se v přírodě vyskytovaly. Počáteční pokusy najít identické sněhové vločky jejich vyfotografováním tisíců mikroskopem od roku 1885 Wilsonem Alwynem Bentleyem našly širokou škálu sněhových vloček, o kterých dnes víme.

Ukichiro Nakaya vyvinul krystalový morfologický diagram, vztahující tvar krystalu k teplotním a vlhkostním podmínkám, za kterých vznikly, který je shrnut v následující tabulce:

Mikrofotografie Wilsona Bentleye zobrazující dvě třídy sněhové vločky, talíře a kolony. Chybějící je příklad jehly.

Tvar sněhové vločky je dán především teplotou a vlhkostí, při které se tvoří. Zmrazení vzduchu až na -3 ° C (27 ° F) podporuje planární krystaly (tenké a ploché). V chladnějším vzduchu až do -8 ° C (18 ° F) se krystaly tvoří jako duté sloupy, hranoly nebo jehly. Na vzduchu tak chladném jako -22 ° C (-8 ° F) se tvary opět stávají deskovitými, často s rozvětvenými nebo dendritickými rysy. Při teplotách pod -22 ° C (-8 ° F) se krystaly stávají deskovitými nebo sloupcovitými, v závislosti na stupni nasycení. Jak Nakaya zjistil, tvar je také funkcí toho, zda je převládající vlhkost nad nebo pod saturací. Formuláře pod linií nasycení směřují spíše k solidním a kompaktním. Krystaly tvořené v přesyceném vzduchu směřují více k krajkovým, jemným a ozdobným. V závislosti na podmínkách a jádrech ledu se také tvoří mnoho složitějších růstových vzorů, jako jsou boční roviny, kuličkové růžice a také rovinné typy. Pokud se krystal začal tvořit v režimu růstu kolony, při teplotě přibližně -5 ° C (23 ° F), a poté spadne do teplejšího režimu podobného desce, pak na konci kolony vyklíčí destičkové nebo dendritické krystaly, čímž vzniká nazývané „omezené sloupce“.

Magono a Lee vymysleli klasifikaci čerstvě vytvořených sněhových krystalů, která zahrnuje 80 různých tvarů. Jsou uvedeny v následujících hlavních kategoriích (se symbolem):

• Jehlový krystal (N) - rozdělen na: Jednoduché a kombinace jehel
• Sloupcový krystal (C) - rozdělen na: Jednoduché a kombinace sloupců
• Deskový krystal (P) - rozdělen na: Pravidelný krystal v jedné rovině, rovinný krystal s rozšířeními, krystal s nepravidelným počtem větví, krystal s 12 větvemi, chybně tvarovaný krystal, vyzařující sestava rovinných větví
• Kombinace sloupcových a deskových krystalů (CP) - rozdělena na: sloupec s rovinným krystalem na obou koncích, kulka s rovinnými krystaly, rovinný krystal s prostorovými rozšířeními na koncích
• Sloupcový krystal s rozšířenými bočními rovinami (S) - rozdělený na: boční roviny, boční roviny podobné měřítku, kombinace bočních rovin, kulek a sloupců
• Krystalový krystal (R) - rozdělený na: Krystalový krystal, hustě krystalový krystal, krystal podobný graupelu, graupel
• Nepravidelný sněhový krystal (I) - rozdělený na: částice ledu, částicové částice, zlomený kus krystalu, různé
• Zárodek krystalu sněhu (G) - Dělí se na: minutový sloupec, zárodek kosterní formy, minutový šestihranný talíř, minutový hvězdný krystal, minutový soubor desek, nepravidelný zárodek

Každý dokumentovali mikrofotografiemi.

Mezinárodní klasifikace pro sezónní sníh na Ground popisuje sněhové třídění krystalů, když je uložen na zemi, které obsahují tvar zrna a velikost zrna. Systém také charakterizuje sněhovou pokrývku, protože jednotlivé krystaly se metamorfují a splývají.

Použijte jako symbol

Sněhová vločka v erbu Lumijoki

Sněhová vločka je často tradičním sezónním obrazem nebo motivem používaným kolem vánočního období , zejména v Evropě a Severní Americe. Jako křesťanské oslavy, Vánoce slaví ztělesnění o Ježíšovi , který podle křesťanské víry atones za hříchy lidstva; v evropských a severoamerických vánočních tradicích tedy sněhové vločky symbolizují čistotu. Sněhové vločky jsou také tradičně spojovány s počasím „ bílých Vánoc “, které se často vyskytuje během Vánoc. Během tohoto období je docela populární vyrábět papírové sněhové vločky tak, že několikrát složíte kus papíru, nůžkami vystřihnete vzor a poté ho rozložíte. Book Isaiaha odkazuje na odčinění hříchů přimět je, aby se objeví „bílý jako sníh“ před Bohem (srov Izajáše 1:18 );

Sněhové vločky jsou také často používány jako symboly představující zimní nebo chladné podmínky. Například sněhové pneumatiky, které zlepšují trakci v drsných zimních jízdních podmínkách, jsou označeny sněhovou vločkou na symbolu hory. Stylizované vločka je součástí znaku 1968 zimních olympijských hrách , 1972 zimních olympijských hrách , 1984 zimních olympijských hrách , 1988 zimních olympijských hrách , 1998 olympijských her zimy a 2002 olympijských her zimy .

Tři třídy v Řádu Kanady (společník, důstojník a člen).

Šesticípá stylizovaná šestihranná sněhová vločka používaná pro Kanadský řád (národní systém vyznamenání) přišla symbolizovat Kanaďanům severní dědictví a rozmanitost.

V heraldice je sněhová vločka stylizovaný náboj . V Unicode jsou zakódovány tři různé symboly sněhové vločky : „sněhová vločka“ na adrese U+2744 (❄); „těsná trojlístková sněhová vločka“ na U+2745 (❅); a "těžký krokev vločka" v U + 2746 (❆).

Galerie

Výběr fotografií pořízených Wilsonem Bentleyem (1865–1931):

Viz také

• Sněhová vločka Koch - matematická křivka připomínající sněhovou vločku.
• Sekka Zusetsu - Průvodce po formách sněhových vloček napsaných v Japonsku v 19. století.
• Selburose -osmihrotý květinový vzor, ​​který si lze splést s vločkou .
• Časová osa výzkumu sněhových vloček

Reference

Další čtení

• Kenneth G. Libbrecht (2006). Polní průvodce Kena Libbrechta po sněhových vločkách . Voyageur Press. ISBN 978-0-7603-2645-9.

externí odkazy

• Kenneth G. Libbrecht - Sněhová vločka FAQ
• Sněhové krystaly a sněhové vločky od společnosti Caltech
• Chyťte sněhovou vločku
• Proč jsou sněhové vločky tak tenké a ploché