Proč jsou všechny sněhové vločky podobné – a přesto je každá jiná?

Z obsahu: Na vině je – jak jinak – chemie. Proč je každá vločka jiná? Nerovné sestry.(délka blogu 4 min.)

Každá sněhová vločka je jiná – a přesto mají všechny něco společného. Všechny jsou šestiboké nebo se podobají šestiúhelníku. Některé z nich mají šest hrotů osazených menšími krystalickými výrůstky. Proč mají sněhové vločky zrovna tento tvar?

Na vině je – jak jinak - chemie

Sníh se tvoří v oblacích, kde se vlhkost sráží na krystalizačních centrech, například miniaturních částečkách prachu. Když okolní teplota klesne pod mínus čtyři stupně celsia, voda v nepatrných kapičkách v mracích zamrzá. Všechny nově vzniklé sněhové vločky mají podobnou strukturu. Je tomu tak proto, že všechny tvoří stejný materiál - voda.

Molekulu vody tvoří dva atomy vodíku a jeden atom kyslíku. Součástí těchto atomů je také několik elektronů. Některé z nich tvoří jednoduchou vazbu mezi kyslíkem a vodíkem.

V molekule vody je elektrický náboj všech tří aktérů uložen mírně asymetricky. Většina elektronů je blízko kyslíku, zatímco kladný náboj (absence elektronů) je umístěn spíše blíže u vodíkových atomů.

Vzhledem k tomu, že se kladné a záporné náboje vzájemně přitahují, zatímco náboje stejného znaménka se odpuzují, mají molekuly vody tendenci se organizovat a vzájemně natáčet tak, aby vyhověly působení (odpudivých nebo přitažlivých) elektrických sil.

Nejvýhodnější strukturou sněhové vločky, vzniklé z vody, je právě šestiboký krystal, složený ze šesti stejnoramenných trojúhelníků. Nacházíme v něm úhly 60° nebo 120°.

Stejné úhly nacházíme i ve sněhových vločkách – a není to náhoda.

Proč je každá vločka jiná?

Sněhové vločky rostou podobně, jako stromy. Vytvářejí hrany a „větvičky“, na kterých se tvoří nové krystalky.

To je mimochodem způsobeno tím, že na rozích šestibokého krystalu se díky tupému úhlu může „usadit“ více molekul, než na rovných hranách. Vejde se jich tam víc, vločka tedy na těchto místech roste rychleji. Po nějaké době to dělá dojem, jako by na onom místě vyrůstaly větve, podobné větvím stromů.

Vysvětlení, proč jsou všechny vločky podobné, je tedy jednoduché. Proč se ale všechny od sebe navzájem liší v nespočtu malých detailů?

Nerovné sestry

Každá vločka prochází při své pouti, končící na zemském povrchu, různými lokálními podmínkami. Stačí, aby se jen nepatrně změnila teplota nebo vlhkost vzduchu, kterým prochází – a má to vliv na rychlost a způsob růstu – a tím i na její tvar.

Sněhové vločky, které padají z nebe při vyšších teplotách a vyšší vlhkosti vzduchu - jsou například měkčí a mají komplikovanější strukturu. Spojují se pak do větších konglomerátů a tvoří relativně velké útvary, které mohou mít průměr i přes jeden nebo dva centimetry. Vločky, které se formovaly při nižších teplotách, bývají naopak menší a pravidelnější.