Každá sněhová vločka je jiná. Tvarů může být sextilionkrát více, než kdy nasněžilo

Každá sněhová vločka váží jen miliontinu gramu. Na zem jich během geologického vývoje planety spadlo odhadem 1035. Pod tímto číslem – jedničkou následovanou 35 nulami – se skrývá množství sněhu těžší než celá zeměkoule. A přitom každá je originál a spatřit dvě identické prakticky není možné. To je jen jedno z tajemství, které sněhové vločky mají, popisuje meteoroložka ČT Alena Zárybnická.

Zájem budily sněhové vločky už dávno. „Nejvíce mne udivilo, když jsem si mezi vločkami, jež padaly ke konci, povšiml několika takových, jež měly po obvodu šest zoubků, jako by to bylo kolečko vyrobené hodinářem… Nazítří ráno jsem spatřil malé ledové šupinky, velmi tenké, vyhlazené, průsvitné, a přitom vytvarované do dokonalého šestiúhelníka; žádný člověk by nedokázal odvést tak přesnou práci… Nakonec následovaly křišťálové hranolky ozdobené na obou koncích šestilistými růžicemi, jen o málo většími, než byla podstava hranolku,“ napsal v roce 1635 v Amsterdamu René Descartes.

Při pozorování měl velké štěstí, zahlédl i velmi vzácné hranolky zakončené šestilistými růžicemi. I zkušení pozorovatelé takový tvar vidí jen jednou či dvakrát za život. O sněhových vločkách psal ovšem už v roce 1611 německý matematik a astronom Johannes Kepler ve svém svazku De nive sextangula. 

První obrázky sněhových vloček, které publikoval Ukičiro Nakaya v roce 1954. Vlevo je umělá sněhová vločka narůstající na králičím chlupu.
Zdroj: Caltech

Ve 30. letech 20. století se už vědci na studium sněhových vloček přímo specializovali. Například Japonec Ukičiro Nakaya. I jeho k tomu ale dovedla náhoda, totiž nedostatek prostředků pro vybavení katedry jaderné fyziky. Jeho poznatky jsou dodnes považovány za to nejcennější, co moderní fyzika o vločkách ví.

Jako plástev

Dvě zcela identické vločky neexistují, každá je originál. Zní to při obrovském množství, které se každoročně snáší na naši planetu, jako nesmysl? Není, stačí se podrobněji podívat na způsob, jakým vločky vznikají, a na to, kolik jich vlastně je.

Zmrzne-li voda, zafixují se molekuly v pevných pozicích a v krystalcích ledu se s železnou pravidelností opakuje obraz šestiúhelníku. Masa krystalků tak připomíná obří plástev. Ostatně, to věděl už i Kepler, když přirovnával strukturu uspořádání ledových krystalků k buňkám v plástvi či semínkům v granátovém jablku. Proč, to ale nevěděl.

Klíčem k tajemství je onen šestiúhelníkový vzor. Princip je vcelku jednoduchý, výsledek neopakovatelný. Na krystal ledu se nabalují další molekuly vody a přitom si stále zachovávají šestiúhelníkovou strukturu. V okamžiku, kdy je tak velká, že je rozeznatelná pouhým okem, máme před sebou malou sněhovou vločku, která pokračují-li vhodné podmínky, může dále narůstat.

Podoba sněhových vloček závisí na teplotě a vlhkosti vzduchu
Zdroj: caltech.edu

Role teploty a vlhkosti

O konkrétní podobě sněhové vločky rozhoduje teplota a vlhkost v jednotlivých hladinách atmosféry, kterými vločka prochází. Jak se mění tyto veličiny, tak se mění i způsob narůstání ledových krystalků – tedy tvar vločky. Čím vyšší je vlhkost vzduchu, tím víc molekul soupeří o volná místa, na která by se mohla připojit. Čím nižší je teplota, tím snáze se utvářejí pevné vazby, které udržují molekuly vody ve vločce.

Například vločky vznikající v poměrně suchém vzduchu při teplotách kolem minus 15 stupňů Celsia mívají tvar placky, při teplotách kolem minus 25 stupňů Celsia se vytváří robustní hranolek. Pro vznik nadýchaných šesticípých vloček jako „z učebnice“ je třeba, aby ve vzduchu bylo hodně vlhkosti, ideální je pro ně teplota kolem minus 14 stupňů Celsia. A tak bychom mohli pokračovat dál.

A teď k té neopakovatelnosti. Každá vločka obsahuje asi 1018 molekul vody. A ty mohou být uspořádány jakkoli. Než totiž dopadne vločka na zem, zopakuje se asi milionkrát situace, v níž si nová molekula může vybrat z většího množství pozic, které obsadí.

Spektrum možností narůstá do neuvěřitelných cifer, počet možných tvarů může být sextilionkrát větší, než kolik kdy nasněžilo (sextilion odpovídá trilionu triolionů, respektive cifře 1036). Je tak třeba se smířit s tím, že dvě stejné nenajdeme.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

U zrodu morových ran v Evropě stály sopečné erupce, změnily klima, zjistili vědci

Ke vzniku morové epidemie, která ve 14. století během pouhých několika let připravila o život velkou část evropské populace, podle nové studie zřejmě přispěly sopečné erupce, o nichž tehdejší obyvatelé Evropy ani nevěděli. Ty totiž do atmosféry vychrlily velké množství prachu a dalšího materiálu, což mimo jiné vedlo k citelnému ochlazení.
před 30 mminutami

Paleodieta je pohádka, člověk se jen masem nikdy neživil, tvrdí výzkum

Rozsáhlá analýza zbytků lidské potravy z období pravěku přinesla silné argumenty pro vyvrácení hypotéz o tom, že se v době kamenné konzumovalo hlavně maso.
před 3 hhodinami

NASA mohla omylem kolonizovat Mars, naznačují vlastnosti „nesmrtelné“ bakterie

Americká vesmírná agentura NASA objevila před několika lety v opakovaně čištěné laboratoři bakterii, která přežila desítky pokusů o dezinfekci. Teď vědci popsali, jak to organismus dělá, a také potenciální dopady těchto schopností.
před 17 hhodinami

Vědci na Trutnovsku našli v trase D11 hromadné vojenské hroby z 18. a 19. století

Vědci v trase budoucí dálnice D11 v úseku mezi Jaroměří a Trutnovem objevili hromadné vojenské hroby z 18. a 19. století, které považují za mimořádný archeologický soubor doplňující poznání tehdejších válečných konfliktů. Kromě hrobu z druhé slezské války z roku 1745, o kterém již informovali, našli také tři z roku 1866.
před 20 hhodinami

Ničivé počasí v části Asie není náhoda, ale klimatické varování, tvrdí vědci

Jihovýchodní Asie letos čelí neobvykle silným bouřím. Počet obětí povodní a sesuvů půdy v Indonésii, na Srí Lance a v Thajsku dosud přesáhl 1400, přičemž více než tisícovka lidí se stále pohřešuje. V Indonésii zůstávají celé vesnice odříznuté od zbytku světa poté, co voda zničila mosty a silnice. Tisíce lidí na Srí Lance nemají přístup k pitné vodě, zatímco thajský premiér přiznal nedostatečnou reakci své vlády, píše agentura AP.
před 22 hhodinami

Stárnutí ženských vajíček se dá zvrátit, zjistili náhodou čeští vědci

Projevy stárnutí ženských vajíček, takzvaných oocytů, je možné zvrátit a jejich poškození opravit. To, co bylo dosud považováno za biologicky nemožné, dokázal mezinárodní tým vedený reprodukční bioložkou Helenou Fulkovou z Ústavu experimentální medicíny Akademie věd ČR, který o průlomu informoval v tiskové zprávě. Výsledky zveřejnil časopis Aging Cell. Podle vědců otevírají závěry práce nové otázky o biologii stárnutí a také prostor pro vývoj budoucích léčebných postupů.
před 23 hhodinami

Univerzitní spin-offy sílí. Pomáhají výzkumu a míří do světového byznysu

Univerzitní firmy, takzvané spin-offy, které vysokým školám přinášejí zisk, jsou v zahraničí běžné. V tuzemsku se tento model prosazuje pomaleji. Na konferenci v Ostravě, pořádané agenturou CzechInvest, zazněly příklady úspěšných firem, které dokážou z akademického výzkumu vytvořit mezinárodně konkurenceschopný produkt i finanční přínos pro vysoké školy.
včera v 09:24

Humanoidů v Číně vzniká spousta, kupuje je málokdo. Země se bojí bubliny

Čína vsadila na to, že se stane světovou velmocí v humanoidních robotech. Podle několika analýz ale možná přišla s touto technologií příliš brzy, protože reálně o ni není příliš zájem.
včera v 06:30
Načítání...