Феномени

Како пада снег?

Каква се наука крије иза снега? По чему се снег разликује од кише и леда, како настаје снежна пахуља и како се топи?

 

Текст: Слободан Бубњевић

Снег је поново над градом. Као гост који ретко долази у посету, његова изненадна појава у сивом, хладном дану, уме 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 обавести комшије и рођаке о неочекиваном посетиоцу.

Нажалост, снежно задовољство брзо пролази. Снег 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 снег заправо? Шта је то што су деца узалудно ишчекивала целе зиме и што је наједном, почетком децембра, поново дошло?  

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

СНЕЖНИ КРИСТАЛИ

Снег је облик воде у чврстом стању чија се кристализација одвија у атмосфери, па иако је његова хемијска формула H20, иста као код воде или леда, снег се прилично разликује од суснежице и ледене кише.

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

Кључни разлог за то је што пахуље настају већ у облацима, где се снежни 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 снежним грудвицама.

Сваки снежни 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 теменима налазе молекули воде.

Раст снежног 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 снежни 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 снежне пахуље имају шест међусобно идентичних кракова.

ЈЕДИНСТВЕНА СИМЕТРИЈА

Раст снежног кристала и коначан облик пахуље пре 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. Нa -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 измене у окружењу, бива ношена на разне стране облака, трпи различит притисак и влажност, али се те промене једнако одражавају на све кракове у једној пахуљи, што без обзира на сложеност коначно добијене структуре, обезбеђује њихову симетрију. Због ове симетрије, све пахуљице на први поглед изгледају слично.

Међутим, никада из облака на тло неће пасти две потпуно исте снежне 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. Услед постојања више изотопа водоника и кисеоника, на сваких 5000 молекула воде јавља се један који се разликује од осталих.

Омањи снежни 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 снежни кристал јединственим.

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

БОЈА СНЕГА

Снежна пахуља посматрана из непосредне близине није бела, већ је безбојна и провидна, што је логично, јер су пахуље сачињене од кристала леда. Бела боја снега је својеврсна илузија – оптичка варка која настаје рефлексијом светлости. Расејана на више снежних кристала, светлост одбијена од снега изгледа бела, што је мешавина свих боја у видљивом спектру светлости.
Људско око на неки начин успева да разлучи и види белу боју снега чак и када на њега пада долазећа светлост која није мешавина свих боја, већ припада ужем делу спектра. Међутим, за разлику од људског ока, фотографије снимљене под флуоресцентном светлошћу приказују снег зелене боје.

Иначе, поред препознатљивог белог, постоји и такозвани црвени снег. То су снежне површине крвавоцрвене боје која настаје због тога што у снегу живе колоније алги Chlamydomonas, Raphidonema и диатоми.

Ове алге су најпознатији и најраспростањенији припадници „снежне флоре“. Када има мало сунчеве светлости, а температуре постану изузетно ниске, ове алге успевају 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 снега, због чега долази до трајног таложења снежног покривача и настанка ледника. У овим крајевима рефлексија светлости од снежног покривача битно снижава температуру и важна је за глобални климатски систем, пошто се известан део сунчеве радијације због одбијања враћа назад у атмосферу и не долази до загревања тла.

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

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

ЗВУЦИ НА СНЕГУ

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

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

Занимљиво је да снег, осим што слабо проводи топлоту, лоше проводи и звук. Будући растресит, налик на материјале који се у грађевинарству користе за звучну излоацију, снежни покривач добро апсорбује амбијентални звук услед чега настаје добро позната тишина, тајац после снежне 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 снегу. Сабијени снежни 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 снега најчешће јавља ноћу и у хладним јутрима. Снег прате и разне друге, донекле необичне појаве, чисто литерарне.

Љубитељи снега се могу пронаћи у извесном броју књига о једној врло специфичној чежњи за удаљеним светом белине, за мистериозним светом „код Хиперборејаца“ или пак у нешто популарнијем Осећају госпођице Смиле за снег. Чаролија снега је у таквој тежњи несумњива. Пахуље се увек у хаотичном лету спуштају на тло и стварају снежни покривач који у белини, у невиности на коју асоцира, уравнотежује сваки предео, улепшава призоре прљавог града и укида ружне овдашњости. Изазива тишину.

ФЕНОМЕНИ

Зашто је небо плаво? Због чега лишће постаје жуто у јесен? Где настаје снег, а где Сунчеве олује додирују Земљу? Наука са лакоћом објашњава свакодневицу – потребно је само да се запитате.

Истражите текстове из рубрике ФЕНОМЕНИ.

Истражите друге текстове:


Grb Republike Srbije
ecsite nsta eusea astc

ЦПН
Улица краља Петра 46
11000 Београд
Република Србија
+381 11 24 00 260
centar@cpn.rs