Kas olete kunagi vaadanud lumehelvest ja mõelnud, kuidas see moodustus või miks see näeb välja teistsugusest lumest, mida võisite näha? Lumehelbed on vesijää erivorm. Lumehelbed tekivad pilvedes, mis koosnevad veeaurust. Kui temperatuur on 32 ° F (0 ° C) või külmem, muutub vesi vedelaks jääks. Lumehelveste moodustumist mõjutavad mitmed tegurid. Kuumus ja suurust mõjutavad temperatuur, õhuvoolud ja õhuniiskus. Mustus ja tolmuosakesed võivad vees seguneda ning mõjutavad kristalli kaalu ja vastupidavust. Mustuseosakesed muudavad lumehelbe raskemaks ning võivad põhjustada kristallides pragusid ja purunemisi ning hõlbustada sulamist. Lumehelveste moodustumine on dünaamiline protsess. Lumehelves võib kohata paljusid erinevaid keskkonnatingimusi, mõnikord sulatades seda, põhjustades mõnikord kasvu, muutes selle struktuuri alati.
Key Takeaways: küsimused lumehelveste kohta
- Lumehelbed on veekristallid, mis langevad sademetena, kui õues on külm. Kuid mõnikord sajab lund, kui see on veidi üle vee külmumispunkti, ja mõnikord langeb külm lumi, kui temperatuur on alla külmumise.
- Lumehelbeid on mitmesuguse kujuga. Kuju sõltub temperatuurist.
- Kaks lumehelvest võivad palja silmaga identsed välja näha, kuid need erinevad molekulaarsel tasemel.
- Lumi tundub valge, sest helbed hajutavad valgust. Hämaras valguses paistab lumi kahvatusinisena, mis on suure veekoguse värv.
Mis on tavalised lumehelbekujud?
Üldiselt on kuuepoolsed kuusnurksed kristallid kõrgete pilvede kujul; nõelad või lamedad kuuepoolsed kristallid on kujundatud keskmise kõrgusega pilvedesse ja a lai valik kuuepoolset kuju on moodustunud madalates pilvedes. Külmemate temperatuuride korral tekivad kristallide külgedel teravamate otstega lumehelbed ja see võib viia hargnemiseni lumehelveste relvadest (dendriidid). Soojemates tingimustes kasvavad lumehelbed kasvavad aeglasemalt, tulemuseks on siledamad, vähem keerukamad kujundid.
- 32-25 ° F - õhukesed kuusnurksed plaadid
- 25-21 ° F - nõelad
- 21-14 ° F - õõneskolonnid
- 14-10 ° F - sektoriplaadid (süvenditega kuusnurgad)
- 10-3 ° F - dendritid (pitsilised kuusnurksed kujundid)
Miks on lumehelbed sümmeetrilised (kõigil külgedel ühesugused)?
Esiteks pole kõik lumehelbed kõigist külgedest ühesugused. Ebaühtlane temperatuur, mustuse olemasolu ja muud tegurid võivad põhjustada lumehelveste kaldu. Kuid see on tõsi et palju lumehelbeid on sümmeetrilised ja keerukad. Selle põhjuseks on asjaolu, et lumehelbe kuju peegeldab veemolekulide sisemist järjestust. Veemolekulid moodustavad tahkes olekus, nagu jää ja lumi, nõrgad sidemed (nn vesiniksidemed) üksteisega. Need tellitud paigutused annavad lumehelbe sümmeetrilise kuusnurkse kuju. Kristallimise ajal joonduvad veemolekulid atraktiivsete jõudude maksimeerimiseks ja tõrjuvate jõudude minimeerimiseks. Järelikult paigutuvad veemolekulid etteantud ruumidesse ja kindlasse paigutusse. Veemolekulid lihtsalt paigutavad end ruumidesse sobivaks ja säilitavad sümmeetria.
Kas on tõsi, et kaks lumehelvest pole identsed?
Jah ja ei. Kaks lumehelvest pole täpselt täpselt veemolekulide arvu järgi identsed, elektronide spinn, vesiniku ja hapniku isotoopide arvukus jne. Teisest küljest on võimalik, et kaks lumehelvest näevad välja täpselt samasugused ja igal lumehelvesel on ajaloo mingil hetkel ilmselt hea vaste olnud. Kuna lumehelbe struktuuri mõjutavad nii paljud tegurid ja lumehelbe struktuur on pidevalt muutuv keskkonnatingimustele reageerides on ebatõenäoline, et keegi näeks kahte identset lumehelbed.
Kui vesi ja jää on selge, siis miks näeb lumi valge?
Lühike vastus on see, et lumehelvestel on nii palju valgust peegeldavaid pindu, et nad hajutavad valguse kõigisse selle värvidesse, seega lumi tundub valge. Pikem vastus on seotud sellega, kuidas inimsilm värvi tajub. Isegi kui valgusallikas ei pruugi olla tõeliselt „valge” valgus (nt päikesevalgus, fluorestsents ja hõõglamp on kõigil teatud värvi), inimese aju kompenseerib valgusallika. Seega, isegi kui päikesevalgus on kollane ja lumest hajutatud valgus on kollane, näeb aju lund valge, kuna kogu aju poolt vastu võetud pilt omab automaatselt kollast varjundit lahutatud.
Allikad
Bailey, M.; John Hallett, J. (2004). "Jääkristallide kasvutempo ja harjumused vahemikus −20 kuni -70 ° C". Ajakiri Atmospheric Sciences. 61 (5): 514–544. doi:10.1175 / 1520-0469 (2004) 061 <0514: GRAHOI> 2.0.CO; 2
Klesius, M. (2007). "Lumehelveste müsteerium". National Geographic. 211 (1): 20. ISSN 0027-9358
Knight, C.; Rüütel, N (1973). "Lumekristallid". Teaduslik ameeriklane, vol. 228, nr. 1, lk. 100-107.
Smalley, I.J. "Lumikristallide sümmeetria". Loodus 198, Springer Nature Publishing AG, 15. juuni 1963.