Schneeflocken gibt es in einer unendlichen Reihe von Formen und Größen. Viele scheinen zweidimensionale Kunstwerke zu sein. Andere sehen aus wie eine verfilzte Ansammlung ausfransender Eisstränge. Die meisten kommen als Individuen, obwohl einige als Multi-Flake Klumpen fallen können. Was alle gemeinsam haben, ist ihre Quelle: Wolken, die normalerweise mindestens einen Kilometer über dem Boden schweben.
Im Winter kann die Luft dort oben sehr kalt sein — und wird umso kälter, je höher man geht. Um Schneeflocken zu bilden, müssen diese Wolken unter dem Gefrierpunkt liegen. Aber nicht zu kalt. Schneeflocken bilden sich aus der Feuchtigkeit in einer Wolke., Wenn die Luft zu kalt wird, hält eine Wolke nicht genug Wasser, damit etwas ausfällt. Es muss also ein Gleichgewicht geben. Deshalb entwickeln sich die meisten Flocken bei oder knapp unter dem Gefrierpunkt-0º Celsius. Schnee kann sich in kühleren Umgebungen bilden, aber je kälter es wird, desto weniger Feuchtigkeit steht zur Verfügung, um eine Schneeflocke zu machen.
Tatsächlich muss die Luft einer Wolke mit Feuchtigkeit übersättigt sein, damit sich eine Flocke bildet. Das bedeutet, dass mehr Wasser in der Luft ist, als normalerweise möglich wäre. (Die relative Luftfeuchtigkeit kann während der Übersättigung 101 Prozent erreichen., Das bedeutet, dass 1 Prozent mehr Wasser in der Luft ist, als es halten sollte.)
Wenn zu viel flüssiges Wasser in der Luft ist, versucht eine Wolke, sich von dem Überschuss zu befreien. Ein Teil dieses Überschusses kann dann zu Kristallen gefrieren, die sich dann träge zu Boden schlängeln.
Oder das ist die einfache Antwort. Die details sind nicht ganz so einfach.
Kaltes Wasser allein wird keine Schneeflocke machen
Eine weitere Sache wird benötigt, um Wolkenfeuchte in eine Flocke zu verwandeln. Wissenschaftler nennen es einen Kern (NOO-klee-uhs). Ohne etwas zu glänzen, können Wassertröpfchen nicht einfrieren., Selbst wenn die Lufttemperatur weit unter dem Gefrierpunkt liegt, bleiben Wassertröpfchen flüssig-zumindest bis sie einen festen Gegenstand haben, an dem sie sich befestigen können.
Normalerweise ist das so etwas wie ein Pollenkorn, ein Staubpartikel oder ein anderes in der Luft befindliches Bit. Es könnten smogartige Aerosole oder die von Pflanzen freigesetzten flüchtigen organischen Verbindungen sein. Selbst winzige Rußpartikel oder mikroskopisch kleine Metallstücke, die in den Auspuff eines Autos gespuckt werden, könnten zu den Kernen werden, um die Schneeflocken kristallisieren.
Wenn die Luft sehr sauber ist, kann es für die Feuchtigkeit einer Wolke sehr schwierig sein, einen Kern zu finden.,
In Bodennähe kann jedes Objekt eine geeignete Gefrierzone nachweisen. So entsteht auf den Ästen von Bäumen, Lichtmasten oder Fahrzeugen riesiges Eis. Anders als Frost entwickelt sich Rime-Eis, wenn unterkühlte Wassertröpfchen auf unterkühlten Oberflächen gefrieren. (Im Gegensatz dazu bildet sich Frost, wenn sich Feuchtigkeit auf Oberflächen in flüssiger Form ansammelt und dann gefriert.)
Hoch in einer Wolke muss es einige winzige schwimmende Partikel geben, damit sich Schneekristalle entwickeln können. Wenn die richtigen Bedingungen eintreten, haften unterkühlte Wassertropfen an diesen Kernen (NOO-Klee-Eye)., Sie tun es einzeln und bauen einen Eiskristall.
Wie sich die Flocken formen
Um zu verstehen, was hinter der komplizierten und komplexen Form einer Schneeflocke steckt, wenden sich Wissenschaftler der Chemie zu — der Wirkung von Atomen.
Ein Molekül Wasser oder H2O besteht aus zwei Wasserstoffatomen, die an ein Sauerstoffatom gebunden sind., Dieses Trio verbindet sich zu einem“ Mickey Mouse “ – Muster. Das liegt an polaren kovalenten (Koh-VAY-lent) Bindungen. Der Begriff bezieht sich auf drei Atome, die jeweils Elektronen miteinander teilen, aber ungleichmäßig.
Der Sauerstoffkern ist größer, so dass er mehr Zugkraft hat. Es brüllt stärker an den negativ geladenen Elektronen, die sie teilen. Dies bringt diese Elektronen ein wenig näher. Es gibt dem Sauerstoff auch eine relative negative elektrische Ladung. Die beiden Wasserstoffatome enden ein bisschen positiv, in Bezug auf die Ladung.
Allein die Struktur eines Wassermoleküls ähnelt einem breiten V., Wenn sich jedoch mehrere H2O-Moleküle nahe beieinander befinden, beginnen sie sich zu drehen, so dass sich ihre elektrischen Ladungen paaren. Entgegengesetzte Gebühren ziehen an. Ein negativer Wasserstoff zielt also auf einen positiven Sauerstoff ab. Die Form, die zum Ergebnis neigt: ein Sechseck.
Deshalb haben Schneeflocken sechs Seiten. Es stammt aus der sechseckigen — sechsseitigen-Struktur der meisten Eiskristalle. Und Sechsecke schließen sich zusammen. Sie verbinden sich mit anderen Sechsecken und wachsen nach außen.
So wird eine Schneeflocke geboren.
Jedes Sechseck enthält viel leeren Raum. Dies erklärt, warum Eis auf dem Wasser schwimmt; es ist weniger dicht., Wärmere H2O-Moleküle in der flüssigen Phase sind zu energisch, um sich in einem starren Sechseck festzusetzen. Infolgedessen nimmt die gleiche Anzahl von H2O-Molekülen 9 Prozent mehr Platz ein als festes Eis als flüssiges Wasser.
Je nach Temperatur verbinden sich diese Sechsecke und wachsen unterschiedlich. Manchmal machen sie Nadeln. Andere können zweigartige Dendriten bilden. Alle sind schön. Und alle haben ihre eigene einzigartige Geschichte des Kristallwachstums.,
Schneeflocke-Struktur wurde eine wissenschaftliche Neugier, da Wilson Alwyn „Snowflake“ Bentley befestigt, ein Mikroskop, um seine Kamera im Jahr 1885 und wurde die erste person, die Sie fotografieren.
Diese kurzlebigen Kristalle begeistern noch immer Wissenschaftler. Um ihre Form und Bewegung besser einzufangen, baute Tim Garrett von der University of Utah in Salt Lake City kürzlich eine bessere Schneeflockenkamera. Er hat es benutzt, um einen Einblick in die Vielfalt der Flocken zu bekommen, die fallen.,
Schneeflocken durch die zahlen
2. Schneeflocken neigen dazu, weniger als die Breite einer Münze im Durchmesser zu haben. Aber ab und zu bilden sich wahre Whoppers., Im Januar 1887 berichtete ein Montana Rancher Schneeflocken “ größer als Milchpans.“Das würde sie etwa 38 Zentimeter (15 Zoll) breit machen. Wie das vor tragbaren Heimkameras der Fall war, kann diese Zahl in Frage gestellt werden. Aber Schneeflocken größer als 15,2 Zentimeter (6 Zoll) entwickeln sich manchmal. Biggies neigen dazu, sich zu bilden, wenn Temps in der Nähe des Gefrierpunkts und der Luft feucht sind. Die Größe einer Schneeflocke spiegelt auch andere Faktoren wider. Dazu gehören Windgeschwindigkeit und — richtung, Taupunkt-auch wie elektrifiziert verschiedene Schichten der Atmosphäre sind., Aber niemand hat jemals wirklich Messungen durchgeführt, als gigantische Flocken flogen.
3. Die meisten Schneeflocken fallen in etwa einem Gehtempo-zwischen 1,6 und 6,4 Kilometern pro Stunde.
4. Mit der Wolke, in der sich Flocken normalerweise ein bis zwei Kilometer bilden, kann jedes kristalline Wunder zwischen 10 Minuten und mehr als einer Stunde treiben, bevor es den Boden erreicht. Manchmal werden sie wieder nach oben getragen, und es dauert mehrere Versuche, bis sie den Boden erreichen.