Reklama

Reklama

Sníh pod lupou: Jak vznikají sněhové vločky

17.5.2013 - Jan Miklín
Maličké zázraky nekonečné krásy, ledové květy či dopisy z nebe. Tak nazývaly obyčejné sněhové vločky vědci, kteří se nechali unést jejich krásou při studiu záhad vzniku a podoby těchto mikroskopických ledových útvarů
Sněhové vločky

Prvním vědcem, který popsal dobře známou šestiúhelníkovou strukturu sněhových vloček, byl Johannes Kepler. Jejich kouzlu dokonale propadl i americký fotograf a meteorolog Wilson A. Bentley, který v průběhu padesáti let na přelomu 19. a 20. století vytvořil okolo pěti tisíc fotografií jednotlivých ledových krystalků; polovina z nich se vešla do knihy, kterou vydal v roce 1931. Právě ta zaujala japonského fyzika Ukichira Nakayu natolik, že se začal věnovat výzkumu struktury sněhových vloček v kontextu podmínek, ve kterých vznikají.

Sněhové vločky jsou shluky spojených ledových krystalků, které vznikají v oblacích s teplotou na nebo pod bodem mrazu. Podmínkou pro jejich vznik je – stejně jako u dešťových kapek – kondenzační jádro, což může být zrníčko písku, vyzdviženého větrnou bouří či třeba popel ze sopečného výbuchu. Po té, co se na jádro „nabalí“ dostatečné množství ledu, začne padat dolů. Přitom obvykle dále zvětšují svůj objem a na jejich velikosti i tvaru pak záleží rychlost, jakou se k zemi snášejí: od pouhých dvou až po patnáct kilometrů za hodinu.

Když sněhové vločky dopadají na vodní hladinu, vydávají dokonce vlastní zvuk. Ten je však pro lidi neslyšný, protože jde o „pískot“ s frekvencí mezi 50 až200 kHz. Příčinou tohoto zvuku je vysoký obsah vzduchu ve vločkách, které při kontaktu s vodou roztají a zvuk vydává oscilace vzduchových bublin, putujících k hladině.

Výsledkem práce jaderného fyzika Ukichira Nakay byly tři tisíce fotografií, roztřídění vloček podle tvaru do čtyřiceti jedna morfologických skupin, ale především takzvaný Nakayův diagram. Ten ukazuje vztah mezi teplotou, tlakem a nasycením vzduchu a výsledným tvarem sněhových vloček, jež v daných podmínkách vznikají. Zatímco teplota má vliv na základní tvar sněhové vločky, nasycení páry určuje míru komplikovanosti jejího tvaru. Ale vysvětlení toho, proč mají vločky právě šestiúhelníkový tvar a podle jakých principů vznikají až ornamentální tvary, je pro vědce záhadou dodnes. Šestiúhelný motiv může mít původ v molekulární struktuře – úhel, který svírají atomy vodíku, spojené s atomem kyslíku v molekule vody, je 120° – tedy stejný, jaký mají dvě krystalické odnože. Pravidelný tvar vločky se snaží vysvětlit také teorie založené na přenosu informace mezi jednotlivými rameny vločky pomocí povrchového napětí, jiná pravidelnost vysvětluje homogenností fyzikálních podmínek, za kterých vločka vzniká.

Reklama