Oletko koskaan katsellut lumihiutaleita ja miettinyt, kuinka se muodostui tai miksi se näyttää erilaiselta kuin muut mahdollisesti nähneet lumi? Lumihiutaleet ovat erityinen vesijäämuoto. Lumihiutaleet muodostuvat pilvissä, jotka koostuvat vesihöyrystä. Kun lämpötila on 0 ° C tai kylmempi, vesi muuttuu nestemäisestä muodosta jääksi. Lumihiutaleiden muodostumiseen vaikuttavat monet tekijät. Lämpötila, ilmavirrat ja kosteus vaikuttavat kaikki muotoon ja kokoon. Lika- ja pölyhiukkaset voivat sekoittua veteen ja vaikuttaa kidepainoon ja kestävyyteen. Likahiukkaset tekevät lumihiutaleesta raskaamman ja voivat aiheuttaa halkeamia ja murtumia kiteessä ja helpottaa sulaa. Lumihiutaleiden muodostuminen on dynaaminen prosessi. Lumihiutale voi kohdata monia erilaisia ympäristöolosuhteita, joskus sulaa sen, aiheuttaen joskus kasvua, muuttaen aina rakennettaan.
Key Takeaways: Lumihiutale-kysymykset
- Lumihiutaleet ovat vesikiteitä, jotka putoavat sateina, kun ulkona on kylmä. Joskus lunta kuitenkin putoaa, kun se on hieman veden jäätymispisteen yläpuolella, ja toisinaan jäinen sade laskee, kun lämpötila on alle jäätymisen.
- Lumihiutaleet ovat erimuotoisia. Muoto riippuu lämpötilasta.
- Kaksi lumihiutalet voivat näyttää identtisiltä paljaalla silmällä, mutta ne ovat erilaisia molekyylitasolla.
- Lumi näyttää valkoiselta, koska hiutaleet siruttavat valoa. Hämärässä lumi näyttää vaaleansiniseltä, mikä on suuren vesimäärän väri.
Mitkä ovat yleiset lumihiutalemuodot?
Yleensä kuusipuoliset kuusikulmaiset kiteet on muotoiltu korkeiksi pilviksi; neulat tai litteät kuusipuoliset kiteet on muotoiltu keskikorkeisiin pilviin, ja a laaja valikoima kuusipuolisia muotoja muodostuvat matalissa pilvissä. Kylmempi lämpötila tuottaa lumihiutaleita, joiden kiteillä on terävämpi kärki, ja se voi johtaa haarautumiseen lumihiutaleiden aseista (Dendriitit). Lämpimmissä olosuhteissa kasvavat lumihiutaleet kasvavat hitaammin, mikä johtaa sileämpään, vähemmän monimutkaiseen muotoon.
- 32-25 ° F - ohuet kuusikulmaiset levyt
- 25–21 ° F - neulat
- 21-14 ° F - ontot pylväät
- 14-10 ° F - sektorilevyt (kuusikulmio syvennyksineen)
- 10-3 ° F - Dendriitit (pitsiset kuusikulmaiset muodot)
Miksi lumihiutaleet ovat symmetrisiä (samat kaikilla puolilla)?
Ensinnäkin, kaikki lumihiutaleet eivät ole samat kaikilta puolilta. Epätasaiset lämpötilat, lian läsnäolo ja muut tekijät voivat aiheuttaa lumihiutaleen kaltevuuden. Silti se on totta että monet lumihiutaleet ovat symmetrisiä ja monimutkaisia. Tämä johtuu siitä, että lumihiutaleen muoto heijastaa vesimolekyylien sisäistä järjestystä. Vesimolekyylit muodostavat kiinteässä tilassa, kuten jäässä ja lumessa, heikkoja sidoksia (kutsutaan vety sidokset) toistensa kanssa. Nämä tilatut järjestelyt johtavat lumihiutaleen symmetriseen, kuusikulmaiseen muotoon. Kiteytyksen aikana vesimolekyylit kohdistuvat toisiinsa maksimoidakseen houkuttelevat voimat ja minimoidaksesi heijastusvoimat. Tämän seurauksena vesimolekyylit järjestäytyvät ennalta määrättyihin tiloihin ja tiettyyn järjestelyyn. Vesimolekyylit yksinkertaisesti järjestäytyvät sopimaan tiloihin ja ylläpitämään symmetriaa.
Onko totta, että kaksi lumihiutalea eivät ole identtisiä?
Kyllä ja ei. Kaksi lumihiutaletta ei ole tarkalleen identtiset vesimolekyylien tarkkaan määrään asti, elektronien spin, vedyn ja hapen isotooppipitoisuus jne. Toisaalta se on mahdollista, että kaksi lumihiutalea näyttävät täsmälleen samanlaisilta ja millä tahansa lumihiutaleella on todennäköisesti ollut hyvä ottelu jossain vaiheessa historiaa. Koska niin monet tekijät vaikuttavat lumihiutaleen rakenteeseen ja koska lumihiutaleen rakenne on jatkuvasti muuttuessa ympäristöolosuhteisiin on epätodennäköistä, että kukaan näkisi kaksi identtistä lumihiutaleet.
Jos vesi ja jää ovat selkeitä, miksi lumi näyttää valkoiselta?
Lyhyt vastaus on, että lumihiutaleilla on niin paljon valoa heijastavia pintoja, jotka hajottavat valon kaikkiin sen väreihin, joten lumi näyttää valkoiselta. Pidempi vastaus liittyy siihen, miten ihmisen silmä havaitsee värin. Vaikka valonlähde ei ehkä olekaan todella ”valkoinen” valo (esim. Auringonvalolla, fluoresoivalla ja hehkulampulla kaikilla on tietty väri), ihmisaivot kompensoi valonlähteen. Siksi, vaikka auringonvalo on keltaista ja lumesta hajallaan oleva valo on keltaista, aivot näkevät lumen valkoinen, koska koko aivojen vastaanottamassa kuvassa on keltainen sävy, joka on automaattisesti vähennetään.
Lähteet
Bailey, M.; John Hallett, J. (2004). "Jääkiteiden kasvuvauhdit ja tottumukset välillä -20 - -70C". Lehti ilmakehätieteistä. 61 (5): 514–544. doi:10,1175 / 1520-0469 (2004) 061 <0514: GRAHOI> 2.0.CO; 2
Klesius, M. (2007). "Lumihiutaleiden mysteeri". National Geographic. 211 (1): 20. ISSN 0027-9358
Knight, C.; Knight, N. (1973). "Lumikiteitä". Tieteellinen amerikkalainen, voi. 228, ei. 1, s. 100-107.
Smalley, I.J. "Lumikiteiden symmetria". Nature 198, Springer Nature Publishing AG, 15. kesäkuuta 1963.