Snaigių chemija – atsakymai į dažniausiai užduodamus klausimus

Esant šaltai temperatūrai, susidaro sudėtingos snaigių formos. Edward Kinsman, Getty Images

Ar kada nors žiūrėjote į snaigę, susimąstėte, kaip ji susiformavo arba kodėl ji skiriasi nuo kito sniego, kurį galbūt matėte? Snaigės yra ypatinga vandens ledo forma. Snaigės susidaro debesyse, kurios susideda iš vandens garų . Kai temperatūra yra 32 ° F (0 ° C) arba žemesnė, vanduo iš skystos formos virsta ledu. Snaigių formavimuisi įtakos turi keli veiksniai. Temperatūra, oro srovės ir drėgmė turi įtakos formai ir dydžiui. Purvo ir dulkių dalelės gali susimaišyti vandenyje ir turėti įtakos kristalų svoriui bei ilgaamžiškumui. Dėl purvo dalelių snaigė tampa sunkesnė, kristalas gali įtrūkti ir lūžti bei lengviau tirpti. Snaigių formavimasis yra dinamiškas procesas. Snaigė gali susidurti su įvairiomis aplinkos sąlygomis, kartais ją ištirpdyti, kartais sukelti augimą, nuolat keisti savo struktūrą.

Pagrindiniai pasiūlymai: snaigių klausimai

• Snaigės yra vandens kristalai, kurie iškrenta kaip krituliai, kai lauke šalta. Tačiau kartais sniegas iškrenta, kai jis šiek tiek viršija vandens užšalimo tašką, o kartais šaltas lietus iškrenta, kai temperatūra nukrenta žemiau nulio.
• Snaigės būna įvairių formų. Forma priklauso nuo temperatūros.
• Dvi snaigės plika akimi gali atrodyti identiškos, tačiau molekuliniu lygmeniu jos skirsis.
• Sniegas atrodo baltas, nes dribsniai išsklaido šviesą. Prie silpnos šviesos sniegas atrodo šviesiai mėlynas, o tai yra didelio vandens kiekio spalva.

Kokios yra įprastos snaigių formos?

Jei nupiešite snaigę, tikriausiai nupiešite pažįstamą šešiakampę figūrą. Tačiau snaigės iš tikrųjų būna įvairių formų, priklausomai nuo temperatūros ir susiformavimo vietos. Paprastai šešiakampiai šešiakampiai kristalai formuojami aukštuose debesyse; vidutinio aukščio debesyse formuojasi adatos arba plokšti šešiapusiai kristalai, o a platus šešiapusių formų pasirinkimas susidaro žemuose debesyse. Esant žemesnei temperatūrai, kristalų šonuose susidaro snaigės su aštresniais galiukais ir gali išsišakoti iš snaigės rankų (dendritai). Šiltesnėmis sąlygomis augančios snaigės auga lėčiau, todėl susidaro lygesnės, mažiau įmantrios formos.

• 32–25° F – plonos šešiakampės plokštės
• 25–21° F – adatos
• 21-14° F – tuščiavidurės kolonos
• 14–10° F – Sektorinės plokštės (šešiakampiai su įdubomis)
• 10–3° F – dendritai (rafinuotos šešiakampės formos)

Snaigės forma priklauso nuo temperatūros, kurioje ji susiformavo. 221A / Getty Images

Kodėl snaigės yra simetriškos (vienos iš visų pusių)?

Pirma, ne visos snaigės yra vienodos iš visų pusių. Dėl netolygios temperatūros, nešvarumų ir kitų veiksnių snaigė gali būti iškrypusi. Tačiau tai tiesa kad daug snaigių yra simetriški ir sudėtingi. Taip yra todėl, kad snaigės forma atspindi vidinę vandens molekulių tvarką. Vandens molekulės kietoje būsenoje, pavyzdžiui, lede ir sniege, susidaro silpnos jungtys (vadinamos vandeniliniai ryšiai ) vienas su kitu. Dėl šių tvarkingų išdėstymų susidaro simetriška šešiakampė snaigės forma. Kristalizacijos metu vandens molekulės susilygina, kad padidintų patrauklias ir sumažintų atstumiamąsias jėgas. Vadinasi, vandens molekulės išsidėsto iš anksto nustatytose erdvėse ir tam tikra tvarka. Vandens molekulės tiesiog išsidėsto taip, kad tilptų erdvėse ir išlaikytų simetriją.

Ar tiesa, kad nėra dviejų identiškų snaigių?

Taip ir ne. Nėra dviejų snaigių tiksliai identiški iki tikslaus vandens molekulių skaičiaus, elektronų sukinys , vandenilio ir deguonies izotopų gausa ir tt Kita vertus, tai yra dvi snaigės gali atrodyti visiškai vienodai ir bet kuri snaigė tam tikru istorijos momentu tikriausiai puikiai atitiko. Kadangi tiek daug veiksnių turi įtakos snaigės struktūrai ir snaigės struktūra nuolat kinta priklausomai nuo aplinkos sąlygų, mažai tikėtina, kad kas nors pamatytų dvi vienodas snaiges.

Jei vanduo ir ledas yra skaidrūs, kodėl sniegas atrodo baltas?

Trumpas atsakymas yra tas, kad snaigės turi tiek daug šviesą atspindinčių paviršių, kurios išsklaido šviesą į visas spalvas, todėl sniegas atrodo baltas . Ilgesnis atsakymas susijęs su tuo, kaip žmogaus akis suvokia spalvą. Net jei šviesos šaltinis gali būti ne tik „balta“ šviesa (pvz., saulės šviesa, fluorescencinė ir kaitrinė lemputė turi tam tikrą spalvą),žmogaus smegenyskompensuoja šviesos šaltinį. Taigi, nors saulės šviesa yra geltona, o išsklaidyta sniego šviesa yra geltona, smegenys mato sniegą kaip baltą, nes visas smegenų gaunamas vaizdas turi geltoną atspalvį, kuris automatiškai atimamas.

Šaltiniai

Bailey, M.; John Hallett, J. (2004). „Ledo kristalų augimo tempai ir įpročiai nuo –20 iki –70 C“. Atmosferos mokslų žurnalas . 61 (5): 514–544. doi: 10.1175/1520-0469(2004)0612.0.CO;2

Klesius, M. (2007). 'Snaigių paslaptis'. Nacionalinė geografija . 211 (1): 20. ISSN 0027-9358

Riteris, C.; Knight, N. (1973). 'Sniego kristalai'. Mokslinis amerikietis , t. 228, Nr. 1, p. 100-107.

Smalley, I.J. (1963). „Sniego kristalų simetrija“. Nature 198, Springer Nature Publishing AG.