Snowflake Chemistry - svar på vanlige spørsmål

Intrikate snøfnuggformer dannes under kalde temperaturer. Edward Kinsman, Getty Images

Har du noen gang sett på et snøfnugg og lurt på hvordan det ble dannet eller hvorfor det ser annerledes ut enn annen snø du kanskje har sett? Snøflak er en spesiell form for vannis. Snøfnugg dannes i skyer, som består av vanndamp . Når temperaturen er 32 ° F (0 ° C) eller kaldere, endres vannet fra flytende form til is. Flere faktorer påvirker dannelsen av snøfnugg. Temperatur, luftstrømmer og fuktighet påvirker alle form og størrelse. Smuss og støvpartikler kan blandes inn i vannet og påvirke krystallvekten og holdbarheten. Smusspartiklene gjør snøfnugget tyngre og kan gi sprekker og brudd i krystallen og gjøre det lettere å smelte. Snøfnuggdannelse er en dynamisk prosess. Et snøfnugg kan møte mange forskjellige miljøforhold, noen ganger smelter det, noen ganger forårsaker vekst, og endrer alltid strukturen.

Viktige takeaways: Snowflake Questions

• Snøfnugg er vannkrystaller som faller som nedbør når det er kaldt ute. Noen ganger faller det imidlertid snø når det er litt over frysepunktet for vann, og andre ganger faller det underkjølt regn når temperaturen er under frysepunktet.
• Snøfnugg kommer i en rekke former. Formen avhenger av temperaturen.
• To snøfnugg kan se identiske ut med det blotte øye, men de vil være forskjellige på molekylært nivå.
• Snøen ser hvit ut fordi flakene sprer lys. I svakt lys fremstår snøen lyseblå, som er fargen på et stort vannvolum.

Hva er vanlige snøfnuggformer?

Hvis du tegner et snøfnugg, vil du sannsynligvis tegne den kjente sekssidige formen. Imidlertid har snøfnugg faktisk en rekke former, avhengig av temperaturen og hvor de ble dannet. Vanligvis er sekssidige sekskantede krystaller formet i høye skyer; nåler eller flate sekssidige krystaller er formet i middels høye skyer, og en bredt utvalg av sekssidige former dannes i lave skyer. Kaldere temperaturer produserer snøflak med skarpere spisser på sidene av krystallene og kan føre til forgrening av snøfnuggarmene (dendritter). Snøfnugg som vokser under varmere forhold vokser saktere, noe som resulterer i jevnere, mindre intrikate former.

• 32-25° F - Tynne sekskantede plater
• 25-21° F - Nåler
• 21–14° F - Hule søyler
• 14-10° F - Sektorplater (sekskanter med fordypninger)
• 10–3° F - Dendritter (sekskantede blonder)

Formen til et snøfnugg avhenger av temperaturen det ble dannet ved. 221A / Getty Images

Hvorfor er snøfnugg symmetriske (like på alle sider)?

For det første er ikke alle snøfnugg like på alle sider. Ujevne temperaturer, tilstedeværelse av skitt og andre faktorer kan føre til at snøfnugg blir skjevt. Likevel er det sant så mange snøfnugg er symmetriske og intrikate. Dette er fordi formen til et snøfnugg gjenspeiler den indre rekkefølgen til vannmolekylene. Vannmolekyler i fast tilstand, som i is og snø, danner svake bindinger (kalt hydrogenbindinger ) med en annen. Disse ordnede arrangementene resulterer i den symmetriske, sekskantede formen til snøfnugget. Under krystallisering justerer vannmolekylene seg for å maksimere tiltrekningskrefter og minimere frastøtende krefter. Følgelig ordner vannmolekyler seg i forhåndsbestemte rom og i et spesifikt arrangement. Vannmolekyler ordner seg ganske enkelt for å passe mellomrommene og opprettholde symmetri.

Er det sant at ikke to snøfnugg er identiske?

Ja og nei. Ikke to snøfnugg er det nøyaktig identisk, ned til det nøyaktige antallet vannmolekyler, spinn av elektroner , isotop overflod av hydrogen og oksygen, etc. På den annen side er det mulig for to snøfnugg å se nøyaktig like ut og ethvert gitt snøfnugg har sannsynligvis hatt en god match på et tidspunkt i historien. Siden så mange faktorer påvirker strukturen til et snøfnugg, og siden et snøfnuggs struktur hele tiden endres som svar på miljøforhold, er det usannsynlig at noen vil se to identiske snøfnugg.

Hvis vann og is er klart, hvorfor ser snøen hvit ut?

Det korte svaret er at snøfnugg har så mange lysreflekterende overflater at de sprer lyset i alle fargene, så snøen ser hvit ut . Det lengre svaret har å gjøre med måten det menneskelige øyet oppfatter farger. Selv om lyskilden kanskje ikke er virkelig 'hvitt' lys (f.eks. sollys, fluorescerende og glødelamper har alle en bestemt farge),Menneskehjernekompenserer for en lyskilde. Således, selv om sollys er gult og spredt lys fra snø er gult, ser hjernen snø som hvit fordi hele bildet som mottas av hjernen har en gul fargetone som automatisk trekkes fra.

Kilder

Bailey, M.; John Hallett, J. (2004). 'Veksthastigheter og vaner for iskrystaller mellom -20 og -70 C'. Journal of the Atmospheric Sciences . 61 (5): 514–544. gjør jeg: 10.1175/1520-0469(2004)0612.0.CO;2

Klesius, M. (2007). 'The Mystery of Snowflakes'. National Geographic . 211 (1): 20. ISSN 0027-9358

Knight, C.; Knight, N. (1973). 'Snøkrystaller'. Vitenskapelig amerikansk , vol. 228, nr. 1, s. 100-107.

Smalley, I.J. (1963). 'Symmetri av snøkrystaller'. Nature 198, Springer Nature Publishing AG.