Lähes kaikki ovat nauttineet lumen katselemisesta, tai ainakin haluavat nauttia siitä, jos eivät ole koskaan kokeneet sitä itse. Sekä animaatio- että näytelmäelokuvissa se on aina herättänyt kodin, kylmyyden, talven, joulun ja niin edelleen tunteita. Lumihiutaleiden putoaminen ikkunan ulkopuolelle voi olla melkoinen spektaakkeli.
Mutta tiedämmekö, mitä lumihiutaleet ovat, miten ne muodostuvat ja mitä erilaisia lumihiutaletyyppejä on olemassa?
Mikä on lumihiutale ja miten se muodostuu?
Lumihiutaleet ovat monien jääkiteiden ryppäitä, jotka muodostuvat pilviin korkealla ja erittäin matalissa lämpötiloissa. Jotta nämä jääkiteet muodostuisivat, vesipisaran on ensin jäädyttävä pilven sisällä olevan leijuvan hiukkasen ympärille. Nämä hiukkaset voivat olla pölyä tai siitepölyä, ja niitä kutsutaan kondensaatioytimiksi . Kun vesi jäätyy pilven sisällä, se muodostaa kuusikulmaisen prisman muodon. Jotta vesipisara muodostaisi tämän muodon, pilven lämpötilan on oltava vähintään -12 tai -13 °C. Tämä mahdollistaa muiden vesipisaroiden ympäröimisen kiteen ja tiivistymisen sen pinnalle.
Kun jäljellä olevat pisarat vähitellen kiinnittyvät jääkiteeseen, se liikkuu pilven muun osan läpi. Kiteeseen liittyvät vesipisarat tekevät niin reunoilla, koska ne työntyvät esiin enemmän kuin mikään muu osa. Tästä syystä kulmat kasvavat ja alkavat muodostaa "käsivarsia", joita kutsutaan dendriiteiksi. Tätä muodostumisprosessia kutsutaan haarautumiseksi, ja se antaa lumihiutaleille niiden monimutkaiset muodot.
Lopuksi lumihiutale liikkuu pilviä pitkin, kunnes se putoaa oman painonsa alle.
Lumihiutaleiden tyypit
Lumihiutaleiden ja prismanoksien tyypit riippuvat niiden muodostumisympäristöistä, kuten lämpötilasta, ilmanpaineesta, veden määrästä, leijuvien hiukkasten määrästä ja niin edelleen. Siksi lumisateen aikana voimme löytää lukuisia erityyppisiä lumihiutaleita niiden vaihtelevien muodostumisolosuhteiden vuoksi. Jos olet kiinnostunut oppimaan lisää tästä aiheesta, voit lukea lisää mielenkiintoisista faktoista lumesta.
Tämän tosiasian tärkeyttä korostetaan entisestään, kun wisconsinilainen tutkijaryhmä osoitti vuonna 1988, että jääkiteen kasvu riippuu niin monista epäsäännöllisistä tekijöistä, että on erittäin epätodennäköistä, että luonnossa esiintyisi kahta identtistä lumihiutaletta. He kuitenkin pystyivät myös simuloimaan niin samankaltaisia ympäristöolosuhteita laboratoriossa, että he pystyivät luomaan kaksi täysin identtistä lumihiutaletta.
Seuraavaksi aiomme tarkastella yleisimpiä luonnossa esiintyviä jääkiteiden muodostumia:
Yksinkertaiset prismat
Tämän tyyppiset prismat ovat lumihiutaleiden perustavanlaatuisimpia. Sen muoto voi vaihdella pitkistä kuusikulmaisista prismoista hienoihin kuusikulmaisiin levyihin. Näiden prismojen koko on niin pieni, että niitä on hyvin vaikea nähdä paljaalla silmällä.
Tähtiterät
Niitä käytetään eniten klassisen lumihiutaleen piirtämiseen ja esittämiseen. Nämä ovat laminoituja jääkiteitä, joissa on kuusi vartta, jotka ovat riittävän leveitä muodostamaan tähti. Normaalisti havaitsemme, että niissä on oksien reunat koristeltu symmetrisillä merkeillä, jotka tekevät niistä erikoisemman.
Tähtien dendriitit
Termi dendriitti viittaa puun muotoon, ts. Jääkiteiden haarautuneisiin muotoihin. Siksi tähtidendriitit ovat lumihiutaleetyyppiä, jolla on 6 päähaaraa ja useita toissijaisia haaroja. Nämä lumihiutaleet ovat suurempia kuin edelliset ja näkyvät paljaalla silmällä.
Ontot pylväät ja neulat
Kuusikulmaisissa muodoissa on joskus kartiomaisempia päitä, minkä vuoksi ne näyttävät onttojen pylväiden kaltaisilta. Ne ovat niin pieniä, että niitä on lähes mahdotonta nähdä paljaalla silmällä. Nämä hiutaleet muodostuvat noin -5 °C:n lämpötilassa. Jos haluat oppia lisää erityyppisistä lumista, voit tutustua artikkeliin rakeiden ja lumen eroista.
Kolmionmuotoiset kiteet
Jos jääkiteet kasvavat vain -2 ° C: n lämpötilassa, ne ovat yleensä kolmion muotoisia eikä kuusikulmaisia. Tämä prosessi tapahtuu yleensä hyvin harvoin.
Luodin rosetti
Tämän tyyppinen lumihiutale muodostuu tilanteissa, joissa jääkiteen muodostuessa muodostuu useita, jotka kasvavat satunnaisessa suunnassa. Kun samanaikaisesti muodostuneista eri kiteistä tulee pylväitä, niitä kutsutaan luodirosettiksi. Niitä kutsutaan siksi, että kun kiteet putoavat ja hajoavat, muodostuu yksittäisiä luodinmuotoisia jääkiteitä.
Keinotekoinen lumi
Turistialueilla käytetään koneita keinolumen tuottamiseen, jotta hiihtäjät voivat pitää rinteet kunnossa ja välttää lumen loppumisen. Tästä keinolumesta muodostuneet lumihiutaleet eivät kuitenkaan ole lainkaan samanlaisia kuin luonnollisissa prosesseissa muodostuneet. Niiltä puuttuu geometrisia muotoja. Jos haluat oppia lisää lumesta ja sen ominaisuuksista, voit vierailla sivulla " Mitä lumi on ?".
Mikä on lumihiutaleiden keskikoko ja mikä määrää niiden koon?
Lumihiutaleet ovat tyypillisesti halkaisijaltaan noin senttimetrin, vaikka tämä riippuu olosuhteista, joissa ne muodostuvat. Niiden halkaisija voi vaihdella noin yhdestä senttimetristä jopa 8 tai 10 senttimetriin. Mielenkiintoisena sivuhuomautuksena on, että suurin koskaan kirjattu lumihiutale dokumentoitiin Fort Keoghin lähellä Montanassa tammikuussa 1887, ja sen halkaisija oli noin 38 senttimetriä . Lisätietoja lumen puutteesta ja sen syistä saat artikkelistamme, joka käsittelee lumen puutteen syitä.
Lumihiutaleen rakenne määräytyy sen läpi kulkevan ilman lämpötilan ja kosteuden kautta, kun lumihiutale putoaa maahan. Kaikenlaisten lumihiutaleiden luokittelemiseksi ilman lämpötilan perusteella näitä olosuhteita on simuloitu laboratorioissa, jotta voidaan tietää, miten ne vaikuttavat:
- Tuotetaan 0–4 ° C: n välillä ohuita kuusikulmaisia levyjä ja tähtiä
- Neuloja valmistetaan välillä -4º –6º
- Tuotetaan onttoja pylväitä välillä -6º –10ºC
- Levyt valmistetaan välillä -10º - –12ºC
- Dendriittejä syntyy välillä -12–16 ° C
- -16 ° C: ssa tuotetaan levy- ja pylväsyhdistelmiä
Yksi lumihiutaleiden silmiinpistävimmistä ominaisuuksista sekä ihmisille että tiedemiehille on niiden symmetria. Matematiikassa symmetrinen kappale on täydellinen kappale. Tämä pätee lumihiutaleisiin, koska vesipisaroiden tiivistyessä ja kasaantuessa jääkiden oksille samoissa ympäristöolosuhteissa samaan aikaan ne kehittyvät symmetrisesti. Emme kuitenkaan luultavasti pysty helposti ymmärtämään tätä, sillä kun lumihiutaleet putoavat Maahan, ne saapuvat paikalle rikkoutuneina, sirpaloituneina tai yhteen muiden lumihiutaleiden kanssa.
Miksi lumihiutaleet näyttävät valkoisilta?
Monet meistä ovat luultavasti kysyneet itseltään: Miksi vedestä ja jäästä tehdyt lumihiutaleet näyttävät valkoisilta? No, yksittäin lumihiutaleet näyttävät läpinäkyviltä, varsinkin mikroskoopilla. Kuitenkin, kun lumihiutaleet ovat pinossa, ne näyttävät valkoisilta, koska valo heijastuu jääkiteiden useilta pinnoilta ja siroaa tasaisesti kaikkiin spektrin väreihin. Koska valkoinen valo koostuu kaikista näkyvän spektrin väreistä, silmämme havaitsevat lumihiutaleet valkoisina. Lisätietoja tästä saat lukemalla artikkelista, jossa kerrotaan, miksi lumi on valkoista.
Lumihiutaleiden uteliaisuus
Pienenä tiedonmuruna kerron hieman lumihiutaleiden pudotessa pitämästä äänestä. Jos olet joskus katsellut lunta ja pysähtynyt kuuntelemaan lumihiutaleiden pudotessa pitämää ääntä, huomaat kuinka hiljaista se on. Miksi lumihiutaleet eivät pidä ääntä pudotessaan, vaikka jotkut ovat halkaisijaltaan noin 8 senttimetriä?
Tämä johtuu siitä, että lumihiutaleiden pudotessa ja kerääntyessä maahan ne vangitsevat ilmaa yksittäisten kiteidensä väliin. Tämä absorboi suuren osan niiden putoamisen aiheuttamasta värähtelystä , mikä tekee niistä hiljaisempia. Sanotaan, että noin kahden senttimetrin paksuinen lumikerros voi vaimentaa maiseman akustiikkaa. On kuitenkin huomattava, että lumen kovettuessa ja tiivistyessä se menettää vähitellen melua vaimentavia ominaisuuksiaan.
