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

zinātne medicīna

Olu čaumalas pārtop augstas pievienotās vērtības produktos

Katru gadu tiek saražoti desmitiem miljonu tonnu olu no kurām vairākus miljonus tonnu sastāda olu čaumalas. Lai gan olu čaumalas tiek uzskatītas par bezvērtīgām un lielākoties tiek izmestas atkritumos, tās var kalpot par izejmateriālu augstas pievienotās vērtības produktu iegūšanai.   …

Latvijas Zinātnes padome

17. aprīlis, 2025. gads

dabaszinātnes

Aprīļa personība Artūrs Škute: ar rūpēm par Latvijas bioloģiskajiem resursiem 

Ūdens resursu aizsardzība un bioloģiskās daudzveidības saglabāšana kļūst arvien aktuālāka gan zinātniekiem, gan sabiedrībai. Nozīmīgu ieguldījumu šajā jomā sniedz Daugavpils Universitātes (DU) profesors Dr. biol. Artūrs Škute, kurš jau vairāk nekā trīsdesmit gadus veltījis pētniecībai, akadēmiskaja…

research Latvia

14. aprīlis, 2025. gads

finansējums zinātne

BioPhoT aicina zinātniekus pieteikties pirmajam inovāciju projektu konkursam

Valsts Pētījumu programmas projekts BioPhoT paredz ilgtermiņa starpdisciplināras pētniecības un inovāciju platformas izveidošanu, kas līdz 2032. gadam īstenos pētniecības un inovāciju projektus: viedās specializācijas stratēģijas jomā – biomedicīna, medicīnas tehnoloģijas un …

Latvijas Organiskās sintēzes institūts

11. aprīlis, 2025. gads

zinātne tehnoloģijas

Kaulu implanti no koka. Latvijas pētnieki meklē alternatīvu titānam

Latvijas pētnieki plāno izstrādāt kaulu implantus no koka. Līdz šim šajā jomā nepārspēts ir titāns. Tomēr metāla implantam ir trūkumi – tas var veicināt atkārtotus lūzumus un arī rada neērtības pacientiem. Rīgas Stradiņa universitāte (RSU) inovatīvajā projektā sadarbojas ar Latvijas Valsts koksnes …

Viktors Demidovs | Latvijas Radio

9. aprīlis, 2025. gads