MAGIE SNĚHU(LÁKA)
Před pár dny jsem šla na procházku kolem přehrady a čerstvý sníh mi křupal pod nohama. Z ničeho nic mě napadla otázka: Jak to, že sníh je bílý, ale led je čirý? Při hledání jsem našla pár zajímavých informací, a tak ti je posílám, dokud je zima.
OPRAVDU JE SNÍH BÍLÝ?
Sníh je bílý kvůli jevu zvanému disperse světla. Víme, že denní světlo, které dopadá na Zemi (a tedy na sníh), obsahuje veškeré barvy viditelného spektra (červenou, oranžovou, žlutou, zelenou, modrou, indigo a fialovou). Každá barva spektra má jinou vlnovou délku.
Když světlo vstoupí do sněhové vločky, její mikroskopické ledové krystaly ho nerovnoměrně rozptylují na všechny strany (krátké vlnové délky se rozptylují více než delší).
Tento rozptyl způsobuje, že očima vnímáme celé spektrum barev najednou, a tedy výsledkem je bílá barva.
PROČ JE LED PRŮHLEDNÝ?
I když jsou sníh a led tvořeny molekulami vody, liší se jejich optické vlastnosti. Zatímco sníh rozptyluje světlo a působí tedy bílým dojmem, led je průhledný. Důvodem je odlišný způsob interakce světla s jejich strukturou, tedy uspořádáním na úrovni molekul. Oproti sněhovým vločkám má led molekuly vody uspořádané do pravidelné krystalické mřížky.
Světlo se pohybuje touto strukturou téměř beze změny rychlosti a směru. Led je pro světlo propustný, a proto ho vnímáme jako průhledný.
ZÁKLAD - HEXAGONÁLNÍ STRUKTURA
Hexagonální (šestiboká) struktura je základem pro vznik jak ledu, tak sněhových vloček. Voda se skládá z molekul tvořených dvěma atomy vodíku a jedním kyslíkem (H2O). Při tuhnutí se molekuly seskupují do pravidelné uspořádané mřížky, kde je každý atom kyslíku obklopen šesti atomy vodíku v sousedních molekulách. Tato struktura je základem jak pro mikroskopickou uspořádanost molekul vody v krystalické mřížce ledu, tak pro makroskopický (okem pozorovatelný) tvar vzniklé sněhové vločky.
Hexagonální (šestiúhelníkové) uspořádání není jen doménou vloček a ledu (sněhové laviny též často nabývají hexagonálního tvaru), ve skutečnosti je v přírodě velmi oblíbené. Díky své stabilitě a efektivitě se stalo preferovaným typem uspořádání ve fyzikálních i biologických systémech. Patří sem např. včelí plástve nebo krystalická struktura některých minerálů.
HMOTNOST A VELIKOST SNĚHOVÝCH VLOČEK
Struktura ledových krystalů vzniká na mikroskopické úrovni, sněhové vločky se liší svou velikostí, hmotností a tvarem. Průměr vloček se pohybuje od 0,1 do 2 mm, hmotnost bývá v setinách až jednotkách mg. Velikost ovlivňuje zejména teplota (v chladnějších oblastech bývají vločky menší).
Rekordní vločka, která byla zaznamenána v Montaně v roce 1887, měřila v průměru 38 cm (správně, cm).
VLIV OKOLNÍCH PODMÍNEK NA TVAR VLOČEK
Tvar vloček ovlivňují tři hlavní faktory: Teplota, tlak a vlhkost vzduchu. Právě jejich kombinace určuje, jakou podobu krystal nakonec získá.
Vločky nejčastěji vznikají ve výšce 5-15 km nad zemským povrchem, kde panují teploty mezi -3 až -15 °C. Právě v tomto rozmezí se v atmosféře nachází dostatek vodní páry, která při ochlazení kondenzuje na drobná krystalická jádra ledu. Při vyšší vlhkosti je dostupnost vodní páry vyšší, takže mohou vznikat hustší vločky s mnoha dutinami. Naopak nižší vlhkost vede k řidším a pravidelnějším strukturám.
KOLIK TVARŮ EXISTUJE?
Přesný počet tvarů vloček nelze určit, protože každá vločka je jedinečná v důsledku proměnlivých podmínek při tvorbě. Kromě nejběžnějších hexagonů vznikají hvězdicovité, jehličkové, oblé či klínové útvary. Vyskytují se také netypické asymetrické nebo kombinované formy.
Pod mikroskopem bylo rozeznáno přes 30 druhů krystalických struktur uvnitř vloček. Lze tedy říci, že i když existuje omezené množství základních tvarů, každá vločka je originální.
VZNIK SNĚHOVÝCH VLOČEK
Prvním stupněm je nukleace. V oblaku vlhkého vzduchu jsou páry vody, které se začnou navzájem spojovat. Na malých částečkách prachu či jiných jejich krystalech vznikají zárodky ledových krystalů. Tyto zárodky slouží jako jádra, na která se připájejí další molekuly vody. Tím se krystal postupně zvětšuje a nabývá svůj tvar (v závislosti na podmínkách prostředí). Některé krystaly se při růstu vzájemně spojují a vytvářejí složitější útvary. Mohou vyrůstat větve či hroty, které se dál větví do tvaru vločky.
Zakončení růstu vločky probíhá již mimo oblak. Zde při poklesu teploty pod bod mrazu nedochází k dalšímu přirůstání ledu a struktura se uzavírá. Taková vločka je připravena k sestupu na Zem, přičemž tvar vločky ovlivňuje rychlost pádu (složitější tvary padají pomaleji).
A to je pro dnešek vše. Vločkám Zdar
-----
Tento článek je příklad něčeho, čemu říkám chemie a fyzika v každodenním životě. Mnoho z nás nemělo tyto předměty v lásce a přeci se uplatňují každý den. Sledování procesů v okolním prostředí nebo v našem těle, zvědavost a snaha alespoň trošku uchopit principy života, to je podle mě základní vlastností Člověka.
Kateřina Lite www.SimplyMyWorld.cz