Ludzie od wieków interesowali się tajemnicą ukrytą za płatkami śniegu spadającymi delikatnie za oknem w mroźne zimowe dni. Pojedyncze kryształki lodu znane jako płatki śniegu formują się wysoko ponad naszymi głowami z pary wodnej, tworząc unikatowe, nierzadko bardzo widowiskowe, ale zawsze sześcioramienne formy, co związane jest ze strukturą wiązań wodorowych tworzących się w sieci krystalicznej lodu.
Jednakże nie tylko sama uroda tego zjawiska przyciąga człowieka. Płatki śniegu stanowią stałą postać wody niezbędnej do życia na naszej planecie. Ich tworzenie się i obecność jest kluczowe dla wielu zjawisk meteorologicznych i środowiskowych. Pełnią ważną rolę w procesie elektryfikacji chmur, wyładowań elektrycznych, jak również mają istotne znaczenie w procesach chemicznych zachodzących w wyższych warstwach atmosfery, dla których kluczowa jest powierzchnia styku z warstwą lodu. Badania nad tworzeniem się i dynamiką wzrostu kryształów płatków śniegu stanowią fundamentalny problem w nauce.
Pierwsze naukowe spojrzenie na symetrię geometrycznych form płatków śniegu zawdzięczamy Johannesowi Keplerowi, który swoje rozważania zawarł w rozprawie „Noworoczny podarek albo o sześciokątnych płatkach śniegu” (1611 rok). Filozof znajduję wiele analogii pomiędzy sześciokątnymi kształtami śnieżynek i kształtem plastra miodu, a problem swój rozważa w oparciu o teorię zwartego, heksagonalnego ułożenia kul w przestrzeni. Noworoczny podarek uznaję za pierwszą w historii rozprawę, w której rozważa się problemy krystalizacji, a nawet za pierwszą pracę naukową z krystalografii. Dwadzieścia sześć lat później, w dziele „Les Metéores”, Rene Descartes przedstawił opis morfologii płatków śniegu, a Robert Hooke w 1665 roku opublikował tom „Micrographia”, w którym zamieścił szkice tego, co oglądał pod mikroskopem, w tym również rysunki płatków śniegu. Dalszy postęp w tym obszarze nastąpił dzięki rozwojowi fotografii. W roku w 1931 Wilson Bentley, który zyskał przydomek „The Snowflake Man” opublikował słynną (wznawianą po dzień dzisiejszy) książkę „Snow Crystals”, w której znalazło się ponad 2000 mikrofotografii płatków śniegu. To właśnie te fotografie zainspirowały fizyka Ukichiro Nakaya’ma do rozpoczęcia systematycznych badań laboratoryjnych nad procesem wzrostu kryształów lodu. Badał on m.in. w jaki sposób różne czynniki, takie jak temperatura i wilgotność powietrza, wpływają na postać formujących się płatków śniegu. W ten sposób powstał diagram morfologii płatków śniegu.
Proces wzrostu pojedynczego płatku śniegu rozpoczyna się, gdy kropelka pary wodnej w chmurze napotyka np. cząstkę pyłu, kurzu w powietrzu. To ona stanowi „zaczątek” do procesu zarodkowania kryształu. Gdy temperatura spada, rozpoczyna się przemiana fazowa pary wodnej w ciało stałe, czyli lód. W początkowej fazie tworzą się wyłącznie kryształki o postaci heksagonalnych płytek, które następnie w procesie wzrostu mogą przyjąć różnorodne postacie.
Chociaż do dnia dzisiejszego wiele aspektów związanych z procesem wzrostu płatków śniegu jest już dobrze poznanych, m.in. struktura krystaliczna lodu, istota oddziaływań między cząsteczkami wody, diagram przejść fazowych dla wody, czy też równowagowa struktura powierzchni lodu, to pewne podstawowe aspekty związane ze zjawiskiem wzrostu płatków śniegu, takie jak diagram morfologii płatków śniegu, wciąż skrywają wiele tajemnic do odkrycia!
W te piękne zimowe wieczory nie pozwólmy odebrać sobie również dziecięcego spojrzenia na fascynujące nas przez wieki płatki śniegu. Znajdźmy chwilę, by podziwiać ich urodę, nucąc piosenkę: „Płatki śniegu jak białe anioły opadają wolniutko na ziemię”.
Literatura:
1. Johannes Kepler, Noworoczny podarek albo o sześciokątnych płatkach śniegu, Wydawnictwo Uniwersytetu Warszawskiego, Warszawa, 2006.
2. Kenneth G. Libbrecht Rep. Prog. Phys. 2005, 68, 855.
Uniwersytet Śląski w Katowicach przywiązuje dużą wagę do poszanowania prywatności użytkowników odwiedzających serwisy internetowe Uczelni. W celu optymalizacji usług, umożliwienia prawidłowego funkcjonowania i zapisywania ustawień poszczególnych użytkowników, strony internetowe Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach wykorzystują tzw. cookies (z ang. ciasteczka). Cookies to małe pliki tekstowe wysyłane przez serwis do przeglądarki internetowej użytkownika na urządzeniu końcowym (komputer, smartfon, tablet, itp.). W tym miejscu możecie Państwo podjąć decyzję dotyczącą typów plików cookies, które będą wykorzystywane w tym serwisie internetowym. Zachęcamy do zapoznania się z Polityką Prywatności Serwisów Internetowych Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach.
Funkcjonalne
Zawsze aktywne
Pliki zapewniające prawidłowe funkcjonowanie strony internetowej i jej podstawowych funkcji. Bez nich nie jest możliwe prawidłowe korzystanie z usług online.
Preferencje
Pliki cookie z tej kategorii są stosowane w celu zapamiętania preferencji użytkownika dotyczących różnych funkcjonalności strony internetowej. Dzięki nim strona może zapamiętać wybrane przez użytkownika ustawienia, takie jak język, rozmiar czcionki, czy preferencje dotyczące prywatności.
Statystyczne
Statystyczne pliki cookie umożliwiają śledzenie liczby i źródła odwiedzin, dzięki czemu możliwy jest pomiar efektywności danego serwisu internetowego. Ten rodzaj plików cookie umożliwia między innymi odpowiedź na pytanie, które podstrony są najczęściej lub najrzadziej odwiedzane oraz w jaki sposób odwiedzający poruszają się po stronach internetowych.Przechowywanie techniczne lub dostęp, który jest używany wyłącznie do anonimowych celów statystycznych. Bez wezwania do sądu, dobrowolnego podporządkowania się dostawcy usług internetowych lub dodatkowych zapisów od strony trzeciej, informacje przechowywane lub pobierane wyłącznie w tym celu zwykle nie mogą być wykorzystywane do identyfikacji użytkownika.
Inne pliki cookies
Pliki nie wpisujące się w żadną z wymienionych kategorii.