Millest sõltub lumehelbe kuju? (2)
21. jaanuar 2021, 00:00
Eesti Meteoroloogiaseltsi listis tekkis 18. jaanuaril 2021 elav arutelu. „Ema pildistas täna Nõos sellist asja. Ehk oskavad kõrgema astmega teadlased asja selgust tuua?” Pildil oli viieharuline lumekristall, s.o jääkristall, mis moodustab lumehelbe.
Tõepoolest, kooliõpikutest ja juttudest teab igaüks, et lumekristall peab olema sümmeetriline ja kuueharuline. Kuna lund on viimasel kahel nädalal olnud palju, kohati ligi pool meetrit, räägin lumest. „Öeldakse, et kahte ühesugust lumekristalli ei ole – need on korrapärased ja sümmeetrilised, enamasti kuusnurksed või tähekujulised. Kas see on päriselt ka nii?”
Lumehelbe nn kuusnurksus tuleneb jääkristalli struktuurist. Lumi, nagu teemant või keedusoolgi, on mineraal, sellel on kindel kristallistruktuur. Veemolekulid moodustavad jääs teiste veemolekulidega vesiniksidemeid, mille moodustatud hulknurkade sisenurgad on 60 kraadi. Niiviisi seletub küll see, kuidas molekulid ja nende sidemed kristallstruktuuris paiknevad, kuid mitte see, miks ikkagi nii.
Põhjust võib seletada sedasi. Stabiilsed on looduses sellised ühendid ja struktuurid, mille energia on vähim. See on põhjus, miks raud jt toodetud ained või tehismaterjalid roostetavad, lagunevad – need on energiarikkad ega ole stabiilsed ja püüavad saavutada vähima energiaga taseme, näiteks raual on selleks rooste.
Ka jää moodustumisel tekib esmajoones struktuur, millel on antud keskkonnatingimuste juures suurim stabiilsus, milleks on jääl Maa alumises atmosfääris heksagonaalsed kristallid.
Aga jääkristallide kuju ja suuruse määravad aeg ja keskkonnatingimused, kus need tekivad ja kasvavad. Kõige rohkem sõltub kuju temperatuurist ja niiskusest. Edasist lumekristallide arengut, nagu suurust või omavahelist liitumist, mõjutab veel õhurõhk ja tuul.
Nüüd tuleks mõelda, mida ikkagi erinevuse all silmas pidada. See on muidugi kokkuleppe küsimus. Mida lihtsama kujuga on lumekristallid, seda vähem nende välimus varieerub, seda sarnasemad need võivad olla.
Väga lihtsa kujuga lumekristallid on tavaliselt ka väga väikesed, sest suuremaks saades hakkab lumekristall sageli harunema, moodustub näiteks kõigile tuntud kuueharuline kristall, mille tipud on sageli veel omakorda harunenud (dendriidid). Jätkan teemaga järgmises ilmaloos.
Veel kuu aega tagasi ei näinud keegi ette, et talveilm osutub nii püsivaks. Aga iga asi lõpeb kord, nii ka talvine ilm. Võimsa ilmamuutuse toob täna Põhjamerelt Norra rannikule liikuv ebatavaliselt sügav tsüklon, õhurõhk selles vastab 3. kategooria orkaanile. Selle idaservas jõuab kevadiselt soe õhk Eestisse. Ilmamuutust saadab tugev tuisk, mis asendub päeva peale kõikjal vihmaga. Alles uus nädal toob pisut kargema ilma. Ilmselt vähemalt kohati sulab selle ajaga kogu lumi.