Ledus kristālu zinātne: kāpēc katra sniegpārsliņa ir unikāla?

Author
Brigita Zutere, researchLatvia

3. janvāris, 2025. gads

dabaszinātnes zinātne

Sniegpārslas ir viens no dabas izsmalcinātākajiem mākslas darbiem – katra no tām ir unikāla, veidojusies sarežģītos un nepastāvīgos apstākļos. Kāpēc sniegpārslas vienmēr ir ar sešiem stariem? Kā tās iegūst tik sarežģītās un reizē simetriskas formas? Aplūkojot sniegpārslu no zinātniskā skatupunkta, tiek skaidrots, kā rodas ledus kristāli, kā veidojas to raksti un kas padara katru sniegpārsliņu tik neatkārtojamu.

Zinātnes būtība ir izprast, no kā lietas sastāv un kā tās darbojas. Sniegpārsliņa ir viens ledus kristāls, kurā visas ūdens molekulas ir sakārtotas precīzā sešstūra režģī vai masīvā.

Sniega kristāls veidojas, kad gaisā esošais ūdens tvaiks pārvēršas ledū, nesasniedzot šķidruma stāvokli.

Jo vairāk ūdens tvaiku kondensējas uz topošā sniega kristāla, jo tas aug lielāks un attīstās, un šajā procesā parādās tā greznie raksti. Jāņem vērā, ka sniega kristāli nav sasalušas lietus lāses, tādā gadījumā veidojas sasalstošs lietus.

Kāpēc tik sarežģītas, simetriskas formas?

Zvaigžņveida sniega kristāla veidošanās sākas no mazas sešstūra plāksnītes, no kuras, kristālam augot, izaug stari. Kristālam krītot cauri mākoņiem, tas saskaras ar nemitīgi mainīgu temperatūru un mitruma līmeni, kas katrā posmā veido starus mazliet atšķirīgi.

Sniegpārslas veidošanās process. Avots: snowcrystals.com
Sniegpārslas veidošanās process. Avots: snowcrystals.com

Precīzo kristāla formu nosaka tā konkrētais ceļš cauri mākoņiem. Visiem seši stariem vienlaikus noris vienādas izmaiņas, tādēļ tie aug sinhroni, veidojot sarežģītu, tomēr simetrisku formu. Tā kā neviens sniega kristāls, krītot cauri mākoņiem, neiziet tieši tādu pašu ceļu, nav divu identisku, pilnīgi vienādu sniegpārslu. Sniega kristāla seši stari aug neatkarīgi. Taču, tā kā tie aug vienādos, nejauši mainīgos apstākļos, visi seši stari iegūst līdzīgu formu. Lielākā daļa sniega kristālu visai simetriski.

Kāpēc seši stari?

Sešu staru simetrija sniega kristālā rodas no ūdens molekulu izvietojuma ledus kristāla režģī. Kad šis ledus kristāla modelis griežas ap savu asi, konstrukcijā var redzēt sešstūrus. Kristālam ir 3D struktūra, un arī sniegpārslas ir trīsdimensionālas. Zvaigžņveida plāksnītes ir plānas un plakanas, bet citas formas var atšķirties. Kad sniega kristāli sāk augt, tie izskatās kā sešstūra prizmas. Katram kristālam ir divas pamatnes un sešas prizmas šķautnes.

Ir arī neregulāras sniegpārslas, proti, daudzi sniega kristāli nav pilnīgi simetriski. Tie aug strauji, un tādējādi sānu stari parādās nejauši. Apvienojot šos procesus, daba reizēm rada gan sarežģītus, gan simetriskus un asimetriskus kristālus. Sniegpārslu veidošanās process ir sarežģīts, un tajā vēl ir daudz kā neatklāta.

Simetrisks ledus kristāls. Avots: snowcrystals.com
Simetrisks ledus kristāls. Avots: snowcrystals.com

Sniegpārslu simetriskās formas un nebeidzamā dažādība ir cieši saistīta ar mikroskopiskajiem procesiem, kas notiek ūdens molekulās, un to ceļu cauri mākoņiem.

Katras sniegpārslas veidošanās ir unikāls rezultāts, ko nosaka temperatūras, mitruma un atmosfēras kustību savstarpējā mijiedarbība.

Lai gan ar zinātnes palīdzību ir izskaidroti daudzi no šiem procesiem, joprojām ir daudz neskaidrību par šiem kristāliskajiem mākslas darbiem.

saistītie raksti

sadarbība zinātne

Latvijas un Šveices zinātnieki apvieno spēkus ilgtspējīgas enerģētikas attīstībai un jauniešu iesaistei STEM

6. maijā plkst. 9.00 Latvijas Universitātes Cietvielu fizikas institūtā (LU CFI) tiks atklāts vērienīgs Šveices-Latvijas sadarbības programmas “Lietišķā pētniecība” projekts IKT un viedās enerģētikas jomās “LACISE”. Atklāšanas pasākumā piedalīsies Šveices vēstniecības, Latvijas Izglītības un…

Latvijas Universitātes Cietvielu fizikas institūts

30. aprīlis, 2025. gads

zinātne

Neredzamais drauds – mikroplastmasa

Mikroplastmasas piesārņojums ir viena no lielākajām vides problēmām, kas kļūst arvien nopietnāka visā pasaulē. Šīs mazās plastmasas daļiņas nonāk mūsu ekosistēmās, iznīcinot dzīvotņu kvalitāti un apdraudot gan dzīvniekus, gan cilvēkus. Maza, bet bīstama Mikroplastmasa ir kļuvusi par nopie…

Kristaps Kalns | Dienas mediji

29. aprīlis, 2025. gads

zinātne

Daugavpils Universitāte – nozīmīgs pētniecības centrs Latgalē

Daugavpils Universitāte (DU) ir viens no vadošajiem zinātnes centriem Latgales reģionā, kas mērķtiecīgi attīsta starptautiski konkurētspējīgu pētniecības vidi. DU pētnieku darbs veicina ne vien Latvijas zinātnes izaugsmi, bet arī stiprina reģionālās inovāciju ekosistēmas, sekmējot zināšanu apriti, …

Daugavpils Universitāte

28. aprīlis, 2025. gads

zinātne granti

Vēl var paspēt pieteikties šī gada fundamentālo un lietišķo pētījumu projektu konkursā

Līdz 7. maijam ir iespējams pieteikties Latvijas Zinātnes padomes šī gada fundamentālo un lietišķo pētījumu projektu atklātajā konkursā. Šogad konkursā ir pieejami 17,7 miljoni eiro. Fundamentālo un lietišķo pētījumu projekti tiek finansēti, lai nodrošinātu jaunu zināšanu radīšanu un to pielieto…

Labs of Latvia

28. aprīlis, 2025. gads