Oletko koskaan hiihtäessäsi lumesta miettinyt, miksi lumihiutaleilla on juuri sellainen muoto? Tai miten on mahdollista, että kristallit ovat geometrisia ja monimutkaisia? Tässä artikkelissa annamme sinulle kaikki vastaukset, jotka auttavat sinua ymmärtämään lumihiutaleiden ilmiötä.
LUMIHIUTALEIDEN TUTKIMUS
Vaikka se saattaa tuntua oudolta, lumihiutaleita on tutkittu monien vuosien ajan ja ne ovat olleet monien tiedemiesten tutkimusprojektin kohteena. Vuonna 1611 tiedemies nimeltä Johann Kepler kirjoitti teoksen Strenea seu de nive sexángula. Myöhemmin filosofi René Descartes oli ensimmäinen, joka kuvaili lumihiutaleiden muotoa, ainakin niin hyvin kuin ihmisen näkökyky sen salli. Lähestyttäessä viime vuosisataa, Wilson A. Bentley keräsi yli 5000 lumihiutaleen kuvaa, joista yli 200 on julkaistu hänen kirjassaan Lumihiutaleet.
Kuitenkin laajin lumihiutaleita koskeva tutkimus on tehnyt japanilainen Ukichiro Nakaya Hokkaidosta. Hän käytti tutkimuksessaan tekniikkana suuren määrän lumihiutaleiden valokuvaamista ja niiden luokittelua eri tyyppeihin.
MITEN LUMIHIUTALEET MUODOSTUVAT?
Kuivissa ilmakehissä kiteet saavat paljon yksinkertaisemman ulkonäön, kuusikulmaisilla prismoilla. Kun lämpötila laskee, kuusikulmaiset prismat pitenevät ja muuttuvat pylväsmäisiksi useaan kertaan. Tapahtuu niin, että ohut nestekerros muodostuu jään pinnalle, kun se joutuu kosketuksiin ilmakehän kanssa. Näin ollen, kun vallitsee erittäin kylmät olosuhteet alle -25 °C ja -10 °C, kiteet menettävät korkeuttaan ja muuttuvat litteiksi prismoiksi. Kun lämpötila nousee yli -10 °C, ne muuttuvat jälleen pylväiksi ja litistyvät uudelleen, jos lämpötila nousee lähelle nollaa astetta.
Kun lumihiutaleet putoavat, niihin liittyy muita vesipartikkeleita, jotka muodostavat ja muovaavat uusia geometrisia muotoja. Muoto ja geometria vaihtelevat lämpötilan ja kosteuden mukaan, ja vähintään kuusi astetta ja alhainen kosteus ovat tarpeen. Mitä enemmän kosteus kasvaa ja lämpötila laskee, sitä monimutkaisemmiksi hiutaleiden muodot muuttuvat.
Tämän hiutaleiden monimutkaisuuden ja monimuotoisuuden vuoksi monet tiedemiehet ovat puolustaneet teoriaa, että jokainen hiutale on erilainen ja ainutlaatuinen. Lisäksi lumi ei ole valkoista, se on itse asiassa väritöntä ja läpinäkyvää; meille auringon säteet, jotka heijastuvat pinnasta, saavat sen näyttämään valkoiselta.
Toisaalta jokainen lumihiutale kulkee tietyn reitin ja sillä on selkeä tarina pilvestä, josta se syntyy, aina sulamiseen asti. Lumihiutale kokee lukuisia nousuja ja laskuja, ryhmittymiä ja törmäyksiä sen jälkeen, kun se on lähtenyt pilvestä. Silloin se kohtaa erilaisia ilmakehän olosuhteita, kuten painetta, tuulta ja lämpötilaa, jotka lopulta määrittävät sen lopullisen geometrian.
Kuten aiemmin mainittiin, jokainen lumihiutale on ainutlaatuinen ja yksilöllinen, mutta lumihiutaleiden yleiseksi koolle voidaan asettaa noin kahdeksan ja kymmenen senttimetrin välinen halkaisija. Itse asiassa lämpötilan perusteella voimme päätellä hiutaleiden muodon tai koon.
Erittäin alhaisissa lämpötiloissa lumihiutaleet ovat yleensä pylvään muotoisia. Kun lämpötila nousee hieman, ilmestyvät niin kutsutut dendriitit, ja alle -10 asteen lämpötilassa muodostuu levyjen muotoisia hiutaleita. Kun lämpötila nousee neljä astetta, ne muuttuvat onttojen pylväiden muotoisiksi, ja -4 asteen kohdalla löydämme neulamaisten muotojen erikoisuudet. Lopuksi, nollan asteen lämpötilassa syntyvät kaikkein hämmästyttävimmät muodot, kuusikulmiot.
Kun tulee uskomattomia lumisateita, on tavallista, että lumihiutaleet muodostavat tähtimäisiä kokoonpanoja ja muita mikroskooppisia lumikiteitä. Kuitenkin joskus olosuhteet ovat täydelliset, jotta lumihiutaleen rakenne voidaan nähdä paljain silmin, kuten fyysikko, meteorologi ja tiedeviestijä José Miguel Viñas selittää:
”Joskus, kun lumisateen olosuhteet ovat sopivat, sataa yksittäisiä ja makroskooppisia lumitähtiä. Useimmissa lumisateissa on tavallista, että sataa hiutaleita, jotka muodostuvat tähtimäisistä kokoonpanoista tai muista mikroskooppisista lumikiteistä.”
VIISI ERILAISTA LUMIHIUTALITYYPIÄ
- YKSINKERTAISET PRISMAT
Nämä ovat yleisimpiä hiutaleita, joita löydämme. Niiden muoto voi vaihdella pitkistä kuusikulmaisista prismoista ohuisiin levyihin. Vaikka ne ovat yleisimpiä, ne eivät ole helpoimpia nähdä, koska niiden prismat ovat niin pieniä, että niitä täytyy tarkkailla huolellisesti löytääkseen ne.
- TÄHTIMÄISET LEVYT
Tämän lumihiutaleen muoto on ensimmäinen, joka tulee mieleen, kun ajattelemme hiutaleita. Ne ovat laminoituja jääkiteitä, joissa on kuusi haaraa, jotka ovat tarpeeksi leveitä muodostaakseen tähden. Reunat ovat yleensä koristeltuja oksilla, joissa on symmetric merkkejä, jotka tekevät niistä erityisempiä.
- TÄHTIMÄISET HAMMASLIIKKEET
Ne ovat herkimpiä ja niissä on 6 päähaaraa sekä useita erilaisia sivuhaaroja. Näitä hiutaleita voi nähdä selvästi, koska ne ovat suurempia kuin aiemmin mainitut.
- KOLMIONMUOTOISET KITEET
Aerodynaamiset vaikutukset saavat aikaan lumikiteitä. Yleensä ne ovat pieniä ja niissä on epätavallisia kolmioita. Joskus kuusiokulmaisten hiutaleiden oksat ilmestyvät muodostaen outoja muotoja.
- KEINOTEKOISET LUMIHIUTALEET
Vaikka kyse ei ole luonnon muodostamasta lumesta, Kansainvälinen lumi- ja jääkomissio pitää sen hiutaleita eräänä lumityyppinä. Niiden tuotanto tapahtuu keinotekoisten lumikoneiden avulla, eikä ne muodosta mitään erityistä geometriaa. Meillä on blogissamme artikkeli, joka saattaa kiinnostaa sinua, jos haluat syventyä aiheeseen enemmän, sillä se käsittelee Lumi: keinotekoinen vai luonnollinen?.
Lumihiutaleiden muodostuminen ja muuntuminen on vähintäänkin kiehtova tieteellinen maailma. Toivomme, että tämä artikkeli on auttanut sinua saamaan vastauksia kaikkiin kysymyksiisi siitä, miten luonto voi antaa meille näin monimutkaisia ja hämmästyttäviä muotoja vain muutaman vesipisaran avulla.
KYSYMYKSET JA VASTAUKSET
- MIKSI LUMIHIUTALEET OVAT VALKOISIA?
Lumihiutaleet eivät ole varsinaisesti valkoisia, koska ne muodostuvat värittömästä jäästä, mutta valkoinen väri heijastuu ihmisen silmään auringonsäteiden osuessa lukuisiin kiteisiin jäähiukkasiin.
- MISSÄ MAAILMAN PAIKASSA SATEE ENITEN LUNTA?
Yleensä lunta sataa enemmän pohjoisella pallonpuoliskolla sijaitsevissa maissa, kuten Japanissa tai Yhdysvaltojen lounaisosassa. Suuria lumimääriä kertyy myös Alaskan eteläosassa.
- KUINKA ISO LUMIHIUTALE ON?
Lumihiutaleen koko on yleensä kahdeksan–kymmenen senttimetriä, mutta sen muoto voi vaihdella ympäristöolosuhteiden mukaan.
- MITÄ LUMIHIUTALEIDEN TYYPPEJÄ ON?
Lumihiutaleiden tyyppejä ovat prismat, tähtimäiset levyt, tähtimäiset dendriitit, kolmionmuotoiset kiteet ja keinotekoiset lumihiutaleet.
- MITEN LUMIHIUTALEET MUODOSTUVAT?
Lumihiutaleiden muodostuminen alkaa lumisateen synnystä; hiutaleen luominen alkaa pilvissä pölystä ja vesihöyryn pisaroista, jotka yhdistyvät ja jäätyvät alhaisten lämpötilojen vuoksi.
- MITEN SELITTÄÄ LAPSILLE LUMIHIUTALEIDEN MUODOSTUMINEN?
Jotta lapsi ymmärtäisi lumihiutaleiden muodostumisen, voit kertoa, että kun lämpötila on alle 0 °C, nestemäiset pisarat jäätyvät. Lisäksi pienet kiteet törmätessään yhdistyvät muodostaen hiutaleet.
- MITEN TEHDÄ PAPERILUMIHIUTALEITA?
Paperilumihiutaleiden tekemiseen tarvitset neliön muotoisen A4-kokoisen paperiarkin. Aloitamme leikkaamalla paperista neliön. Toiseksi taitamme paperin puoliksi vinottain saadaksemme kolmion, sitten taas puoliksi, ja lopuksi jaamme yläosan kolmeen osaan ja teemme merkinnät taitoksia varten. Saat kuusisakaraisen lumihiutaleen.
- MILLAINEN SÄÄN ON OLTAVA, JOTTA LUNTA SATAA?
Jotta lumi sataa, lämpötilojen on oltava noin 0 asteen alapuolella eri ilmakerroksissa.
- MILLAINEN MUOTO LUMIHIUTALEELLA ON?
Lumihiutaleen muoto on kuusikulmainen, vaikka sen geometria vaihtelee ja se voi muuttua kolmioksi tai kaksitoistakulmioksi. Vesi koostuu molekyyleistä, ja molekyylit ovat yhteen liittyneitä atomeja, jotka ryhmittyvät.
- MISSÄ KYLÄSSÄ SATEE ENITEN LUNTA ESPANJASSA?
Yksi kylä, jossa sataa eniten lunta, on Piorneda, pieni kylä Cervantesin kunnassa Lugin maakunnassa, vaikka yleensä lunta sataa paljon kaikilla maaseutu- ja vuoristoalueilla.
