In den nördlichen Gemeinden saisonaler Schnee spielt eine zentrale Rolle bei alltäglichen Aktivitäten.
Für manche bedeutet es einen schulfreien Tag. Für andere ist es ein Signal dafür Skisaison beginnt. Oder vielleicht ist es ein Vorbote einer Extralänge zur Arbeit pendeln. Es ist bemerkenswert, wie viele Erinnerungen und Emotionen ein paar Milliarden winziger Eiskristalle hervorrufen können.
Wir können Schnee als Decke sehen oder über die Landschaft oder unsere Einfahrt treiben. Aber wann haben Sie sich das letzte Mal Schnee genauer angesehen, und ich meine wirklich genau?
Viele Schriftsteller haben über Schneeflocken nachgedacht natürliche Arbeit der Kunst. Hier ist ein wissenschaftlicher Blick auf die erstaunliche Natur von Schneeflocken und Schnee.
Wie entstehen Schneeflocken?
Während verschiedene Kataloge sagen, dass es gibt sieben Arten von Schneeflocken, oder acht oder 35sind wir wahrscheinlich am besten vertraut mit die klassischen sechsseitigen Dendritenformen, gekennzeichnet durch kunstvolle und nahezu symmetrische Zweige. Weißt du, der Typ, den du gerne hättest aus einem Stück Papier ausschneiden.
Die Dendritenform ist eine Studie in der Wasserchemie. Wenn sich Eis auf molekularer Ebene bildet, bleibt der Winkel zwischen den Wasserstoff- und Sauerstoffatomen immer bestehen 120 Grad sein; Setzen Sie drei davon zusammen, um einen vollständigen Ring aus Molekülen mit einer sechsseitigen Struktur zu erhalten. Jedes Mal, wenn sich ein Wassermolekül an diesen Ring heftet, wird es dies im gleichen Winkel tun.
Während die Schneeflocke wächst, wird die Anlagerung von Wassermolekülen bestimmt durch die Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Da sich diese Eigenschaften bei der Größe einer wachsenden Schneeflocke nicht allzu sehr ändern, treten diese Anhaftungen tendenziell gleichmäßig über die sechs Punkte der sechseckigen Flocke auf.
Molekül für Molekül wächst die Schneeflocke und beginnt schließlich zu fallen. Dies bringt die Schneeflocke zu a neuer Teil der Atmosphärewo Temperatur und Luftfeuchtigkeit unterschiedlich sind, was zur Bildung neuer Eisstrukturen führt, aber immer noch mit denselben Winkeln.
Video über Eis- und Schneekristallwachstum mit Physikprofessor Ken Libbrecht.
Ist jede Schneeflocke wirklich einzigartig?
Ein typischer Dendriten besteht aus etwa eine Trillion (das ist eine Eins mit 18 Nullen dahinter) einzelne Wassermoleküle. Angesichts geringfügiger Temperatur- und Feuchtigkeitsänderungen und der großen Anzahl von Molekülen und Bindungsmöglichkeiten können die entstehenden Eisstrukturen unglaublich vielfältig und kompliziert sein.
Aus diesem Grund ist es sehr wahrscheinlich, dass keine zwei Schneeflocken auf genau die gleiche Weise entstehen und folglich keine zwei Schneeflocken gleich sind.
Zwillingsschneeflocken wurden in einem Labor gezüchtetwo Temperatur und Luftfeuchtigkeit genau kontrolliert werden, aber das ist ein bisschen ein Betrug.
Warum ist ein Teil des Schnees leicht und flauschig und ein anderer schwer?
Die Geschichte des Schneekristallwachstums endet nicht hoch oben in den Wolken. Sobald die Schneeflocken den Boden erreichen und sich als Schneedecke ansammeln, beginnen sie sich zu verändern.
Frisch gefallener Schnee ist in der Regel leicht und flauschig, da die Flocken viel Platz einnehmen und viel Luft zwischen und in ihnen ist. Aber mit der Zeit brechen sie auseinander, packen dichter zusammen und die Dichte nimmt zu.
Dieser Prozess wird als Sintern bezeichnet und ist nützlich für den Bau von Schneehütten wie Iglus und Quinzees. Aber einige der bemerkenswertesten Veränderungen finden am unteren Ende der Schneedecke statt, wo die Wärme des Bodens unten und die Kälte der Luft oben interagieren.
Durch einen Sublimationsprozess – Wassermoleküle wandeln sich von Eis direkt in Dampf um, wobei die flüssige Phase übersprungen wird – und erneutes Einfrieren, becherförmige Kristalle mit einem Durchmesser von einigen Zentimetern bekannt als Tiefenreif kann Formen. Obwohl er schön anzusehen ist, hat Tiefenreif eine geringe Dichte und wenn er sich an einem steilen Hang bildet, besteht die Möglichkeit, dass die Schneedecke als Lawine abrutscht.
Also, wenn Sie das nächste Mal draußen im Schnee sind, nehmen Sie sich einen Moment Zeit, um eine Schneeflocke auf Ihrem Fäustling zu fangen und sie sich anzusehen, auch wenn Sie darüber schimpfen, dass Sie diesen Winter zum x-ten Mal die Auffahrt freischaufeln müssen. Sie sehen eine Formation, die noch nie jemand zuvor gesehen hat.
Schauen Sie sich den Physikprofessor an Kenneth Libbrechts Webseite für eine vollständige Beschreibung von Schneeflockenformen.
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