Hópehely


Ugye még fülünkben cseng a kis gyermekdal:

Hull a hó hull a hó

Mesebeli álom

Télapó zúzmarát

Fújdogál az ágon

A hópehely jégkristályok összeállásából keletkezik, amely a Föld légkörében létrejőve hullhat, mint fagyott csapadék.

Ehhez az szükséges, hogy mikroszkópikus, szuperhideg vízcseppek legyenek a felhőkben, amelyek egy aprócska porszemen kicsapódva megfagynak.

Ezt követően elkezdődik a növekedés, mivel a környezete páracseppekkel túltelített, és a hőmérséklet a fagypont alatt van.

A jégcseppek azért kezdenek el hízni, mivel a környező páracseppek a jégkristályhoz jobban vonzódnak (könnyebben lépnek vele kölcsönhatásba).

A felhőkben jóval több páracsepp található mint jégkristály, ezért a kialakult jégkristály képes, akár több mikro-, illetve milliméternyi növekedésre is, a vízcseppek sűrűségétől függően.

Mikor a megnövekedett kristályok már elegendő tömeggel rendelkeznek, elkezdenek lehullani, miközben egymással találkozva összeakadnak, illetve egymáshoz tapadnak, ami tovább növeli méretüket.

A világon eddig legnagyobb lemért hópelyhek a Guiness Rekordok Könyve szerint 1887-ben hulltak a montanai Miles Cityben, ahol a megmért hópelyhek állítólag 38 centiméter szélességet is elérték.

A hópelyhek összetapadásának pontos folyamata a mai napig vitatott. A lehetőségek között szerepel, hogy a hókristályok mechanikusan összekapaszkodnak, vagy összeragadnak, esetleg elektrosztatikus vonzás lép fel köztük, vagy azért tapadnak egymáshoz, mert felületük nedves.

Bár a felhőkben keletkező jég tiszta, a kristályok felületén megtörő fény a színskála minden elemét visszaveri, ezért a hókristályok mindig fehér színűnek látszanak.

A hópelyhek alakja és formája elsősorban attól függ, hogy milyen hőmérsékletű és nedvességtartalmú levegőkörnyezetben keletkeznek.

 

A jégkristályok legtöbbször hatszögletű szimmetriával rendelkeznek.

 

A keletkező jégkristályok alakja és formája a levegő nedvességtartalmának és hőmérsékletének függvényében

A hópelyhek általában nem tökéletesen szimmetrikusak, bár a legtöbb képi megjelenítésben a látványosabb hatás kedvéért úgy ábrázolják őket. Gyakorlatilag kizárható annak az esélye, hogy két hókristály azonos kinézetű legyen, mivel egy tipikus hópehely legalább 10 a tizenkilencediken, azaz 10 quintillió (az egyes után 20 nulla sorakozik!) vízmolekulát tartalmaz, amely a különböző környezeti hatások miatt számos, változatos formában és mintázatban vezethet a jégkristályok kialakulásához.

Mielőtt a vízmolekulák fagyáskori rendeződésének elméletében, a nem kötő elektronpárok és a Wegener-Bergeron-Findeisen folyamatok részleteiben eltévednénk, fogadjuk el, hogy a nem összetapadt hókristályok általában hatszög szimmetriájúak. Ennek eredete az, hogy a vízjég-kristályok alapvetően hatszögletűek.

   

Hatszögletű lap és oszlop vízjég-kristályok

A hatszögletű jégkristályok minden egyes ága külön-külön fejlődik ki. A tökéletesen szimmetrikus hókristályok nagyon ritkák.

 

   

Az a mikrokörnyezet, ahol a jégkristály keletkezik, igen gyorsan változik, amely hozzájárul ahhoz, hogy a kristályok alkotóelemi másképpen alakuljanak ki amikor a hókristály a föld felé hullik. Útközben más köd- és páracseppekkel is találkozik, melyek hatásai befolyásolják a jégkristályok karjainak kialakulását.

 

A hópelyhek változatos mintázatban és méretben jöhetnek létre, amely alapján gyakran használják azt a kifejezést, hogy nincs két egyforma hópehely. Bár statisztikailag lehetséges volna, eléggé valószínűtlen annak az esélye, hogy a különböző környezeti hatások által formált hókristályok azonos alakban jelenjenek meg.

René Descartes francia filozófus, természetkutató és matematikus a XVII században vázlatrajzokat készített a hópelyhekről.

René Descartes hópehely vázlatrajzai

Japánban, 1832-ben Toshitura Doi "Vázlatok a hópelyhekről" címmel készített 86 igen részletes rajzot tartalmazó füzetet megfigyelései alapján.

 

Wilson Alwyn Bentley 1885-től kezdve több ezer hókristályt fotózott le mikroszkóp alatt, amely kutatás eredményeként ismerünk manapság rengeteg hókristály formát.

 

   

Ukichiro Nakaya japán fizikus és tudományos esszéíró 1935-ben nyitotta meg az alacsony hőmérsékletű Tudományos Laboratóriumát, melyben 1936 március 12-én megalkotta az első mesterséges hókristályt.

 

   

Egy hópehely lefényképezése nem könnyű feladat. Először egy metil-cellulózzal bevont (ez egy gélszerű anyag), előhűtött rézlemezre fogják föl, ez biztosítja a rögzítést. Majd folyékony nitrogénben -196 Celsius fokra hűtik, ami a szállíthatóságot és vizsgálhatóságot teszi lehetővé.

Ma már nem szükséges megvárni a telet, ha valaki hópelyhet szeretne látni. Mesterséges körülmények közt is tudunk a valódihoz nagyban hasonlító pelyheket előállítani, mivel ismerjük a keletkezési körülményeiket.

Eleinte magasság szerint változó hőmérsékletű kamrában próbáltak hópelyhet előállítani, a kamra tetején bejuttatott vízből, ám az eredmény nem nagyon hasonlított a természet alkotta pelyhekre.

Kissé más módszer az, amikor a kamrába egy kis tűszerű vezetéket helyeztek, melybe nagyfeszültségű áramot vezetve növesztették a kristályokat.

Jégkristály növelése a diffúziós kamrában. A növekedési idő 5 perc, a kristály mérete 0,5 milliméter

   

   

A csillag 1,5 óra alatt növekedett nagyjából 2 centiméteres méretre a diffúziós kamrában

Hópehely volt a jelképe a Utah állam béli Salt Lake Cityben megrendezett 2002-es téli olimpiának, de általánosan elterjedt és közkedvelt a különféle hűtési technológiákkal foglalkozó gyártók, mint például hűtőszekrény- és légkondicionáló előállítók körében.

   

Láthatjuk gépjárművek gumiabroncsain is, a hidegebb, fokozottan csúszásveszélyes időben alkalmazandó köpenyek jelzéseként.

A hópelyhek ábrázolása nagy hagyományokra tekint vissza. Elsősorban a karácsonyi ünnepkörhöz köthetően, különösen Európában és az Egyesült Államokban, mint a fehér karácsony megtestesítője. Ebben az időszakban szoktak összehajtogatott papírdarabokból ollóval különféle mintázatokat kivágni, majd a papírlapot újra széthajtogatják és készen is van a hópehely.

 

Rajta! Készítsd el Te is!

 

Egy A4 méretű papírlapra nyomtasd ki a következő ábrát, majd kövesd a használati útmutatót! (A hajtogatással és a vágással könnyebben boldogulsz, ha 80 grammosnál vékonyabb lapra nyomtatsz.)

Az ügyesebb és kitartóbb hópehelygyártóknak még néhány szép motívum.

 

 

A havazás örömei


   

   

   

Okoz bosszúságot is


   

   

   

Válassz magadnak hópelyhet!


Botanika Vissza a kezdőlapra                          Botanika Vissza a PARÁNYOK menűbe