Kar Taneleri Nasıl Oluşur? Kar Nasıl Yağar?

Kar taneleri sonsuz bir şekil ve boyutta gelir. Birçoğu iki boyutlu sanat eserleri gibi görünüyor. Diğerleri, keçeleşmiş, yıpranmış buz kümelerine benziyor. Çoğu birey olarak gelir, ancak bazıları çok parçalı kümeler halinde düşebilir. Hepsinin ortak noktası, kaynaklarıdır: genellikle yerden en az bir kilometre (0,6 mil) yükseklikte uçan bulutlar.

Kışın, oradaki hava çok soğuk olabilir ve yükseldikçe daha da soğuk olur. Kar taneleri oluşturmak için bu bulutların donma noktasının altında olması gerekir. Ama çok soğuk değil. Kar taneleri bir buluttaki nemden oluşur. Hava çok soğursa, bir bulut herhangi bir şeyin çökmesine yetecek kadar su tutamaz. Yani bir denge olmalı. Bu nedenle çoğu pul, 0º Santigratta (32º Fahrenheit) veya donma noktasının hemen altında gelişir. Kar, daha soğuk ortamlarda oluşabilir, ancak ne kadar soğuk olursa, kar tanesi yapmak için o kadar az nem olur.

Aslında, bir pulun oluşması için bir bulutun havasının nemle aşırı doygun hale gelmesi gerekir . Bu, havada normalde mümkün olandan daha fazla su olduğu anlamına gelir. (Aşırı doygunluk sırasında bağıl nem yüzde 101’e ulaşabilir. Bu , havada tutması gerekenden yüzde 1 daha fazla su olduğu anlamına gelir .)

İlginizi çekebilir: Kozmik Toz nedir?

Havada çok fazla sıvı su olduğunda, bir bulut kendini fazlalıktan kurtarmaya çalışır. Bu fazlalığın bir kısmı aniden donarak kristallere dönüşebilir ve bu kristaller daha sonra tembelce yere kıvrılır.

Ya da bu basit cevap. Detaylar o kadar basit değil.

Soğuk su tek başına kar tanesi oluşumu için yetersizdir

Bulut nemini bir pula dönüştürmek için bir şeye daha ihtiyaç var. Bilim adamları buna çekirdek (NOO-klee-uhs) diyor . Üzerine parlayacak bir şey olmadan su damlacıkları donamaz. Hava sıcaklığı donma noktasının çok altında olsa bile, su damlacıkları en azından üzerine yapışabilecekleri katı bir nesne olana kadar sıvı kalacaktır.

Genellikle bu, polen tanesi, toz parçacığı veya havadaki başka bir parça gibi bir şey olacaktır. Dumanlı aerosoller veya bitkiler tarafından salınan uçucu organik bileşikler olabilir . Bir arabanın egzozuna saçılan küçücük kurum parçacıkları veya mikroskobik metal parçaları bile kar tanelerinin etrafında kristalleştiği çekirdekler haline gelebilir.

Gerçekten de hava çok temiz olduğunda, buluttaki nemin çekirdek bulması çok zor olabilir.

Yere yakın herhangi bir nesne, uygun bir donma bölgesi olduğunu kanıtlayabilir. Ağaçların, aydınlatma direklerinin veya araçların dallarında oluşan kırağı buzunu bu şekilde elde ederiz . Dondan farklı olarak, kırağı buzu, aşırı soğutulmuş su damlacıkları alt donma yüzeylerinde donduğunda gelişir. (Bunun aksine, sıvı haldeki yüzeylerde nem biriktiğinde ve sonra donduğunda don oluşur.) 

Yüksek bir bulutta, kar kristallerinin gelişmesi için bazı küçük yüzen parçacıklar olması gerekir. Doğru koşullar ortaya çıktığında, aşırı soğutulmuş su damlaları bu çekirdeklere kilitlenir (NOO-klee-eye). Bunu birer birer yapıyorlar, bir buz kristali yapıyorlar.

Kar Tanecikleri Nasıl Şekillenir?

Bilim adamları, bir kar tanesinin karmaşık ve karmaşık şeklinin arkasında ne olduğunu anlamak için kimyaya, yani atomların hareketine yönelirler.

Bir su molekülü veya H ₂ O, bir oksijen atomuna bağlı iki hidrojen atomundan oluşur. Bu üçlü bir “Mickey Mouse” deseninde birleşiyor. Bunun nedeni polar kovalent (Koh-VAY-lent) bağlarıdır. Terim, her biri birbiriyle elektron paylaşan , ancak eşit olmayan üç atomu ifade eder .

Oksijenin çekirdeği daha büyüktür, dolayısıyla daha fazla çeker. Paylaştıkları negatif yüklü elektronları daha güçlü bir şekilde çeker. Bu, bu elektronları biraz daha yakına getirir. Aynı zamanda oksijene göreli bir negatif elektrik yükü verir. İki hidrojen atomu, yük açısından biraz pozitif sonuç veriyor.

Tek başına, bir su molekülünün yapısı geniş bir V’ye benzer. Ancak birden fazla H ₂ O molekülü kendilerini birbirine yakın bulduğunda, elektrik yükleri eşleşecek şekilde dönmeye başlarlar. Zıt yükler çeker. Yani negatif bir hidrojen, kendisini pozitif bir oksijene yöneltir. Sonuç verme eğiliminde olan şekil: bir altıgen.

Bu yüzden kar tanelerinin altı yüzü vardır. Çoğu buz kristalinin altıgen — altı kenarlı — yapısından kaynaklanır. Ve altıgenler takım oluşturur. Dışa doğru büyüyen diğer altıgenlerle bağlantı kurarlar.

Bir kar tanesi böyle doğar.

Her altıgen çok fazla boş alan içerir. Bu, buzun neden su üzerinde yüzdüğünü açıklar; daha az yoğun. Sıvı fazdaki daha sıcak H ₂ O molekülleri, katı bir altıgene yerleşmek için fazla enerjiktir. Sonuç olarak, aynı sayıda H ₂ O molekülü, katı buz olarak sıvı suya göre yüzde 9 daha fazla yer kaplar.

Sıcaklığa bağlı olarak bu altıgenler birbirleriyle birleşir ve farklı şekillerde büyürler. Bazen iğne yapar, bazıları dal benzeri dendritler oluşturur. Hepsi birbirinden güzel. Ve hepsinin kendine özgü kristal büyümesi hikayesi vardır.

Wilson Alwyn “Snowflake” Bentley 1885 yılında kamerasına bir mikroskop taktığından ve onları fotoğraflayan ilk kişi olduğundan beri kar tanesi yapısı bilimsel bir merak olmuştur.

Bu kısa ömürlü kristaller hala bilim adamlarını büyüler. Şekillerini ve hareketlerini daha iyi yakalamak için Salt Lake City’deki Utah Üniversitesi’nden Tim Garrett yakın zamanda daha iyi bir kar tanesi kamerası yaptı. Düşen pul çeşitlerini içeriden görmek için kullanıyor.

1. Tipik bir kar tanesi 1.000.000.000.000.000.000 veya bir kentilyon su molekülü içerebilir . Milyon kere milyon kere milyon kere! Bu yapı taşları kendilerini neredeyse sonsuz sayıda desende yapılandırabilir. Bu nedenle, karşılaştığınız iki kar tanesinin asla aynı olmayacağı mantıklıdır.

2. Kar taneleri, çap olarak bir madeni paranın genişliğinden daha az olma eğilimindedir. Ama arada bir, gerçek whoppers oluşur. Ocak 1887’de bir Montana çiftlik sahibi, kar tanelerinin ” süt tavalarından daha büyük ” olduğunu bildirdi. ” Bu, onları yaklaşık 38 santimetre (15 inç) çapında yapar. Taşınabilir ev kameralarından önce olduğu gibi, bu sayı sorgulanabilir. Ancak bazen 15,2 santimetreden (6 inç) daha büyük kar taneleri gelişir. Biggies, sıcaklıklar donmaya yakın ve hava nemli olduğunda oluşma eğilimindedir. Bir kar tanesinin boyutu da diğer faktörleri yansıtır. Bunlar, rüzgar hızı ve yönü, çiy noktası – hatta atmosferin farklı katmanlarının ne kadar elektrikli olduğunu içerir. Ancak devasa pullar havada uçuşurken hiç kimse gerçekten ölçüm yapmadı.

3. Çoğu kar tanesi kabaca bir yürüme hızında düşer – saatte 1,6 ila 6,4 kilometre (1 ila 4 mil).

4.  Genellikle bir ila iki kilometre (0,6 ila 1,2 mil) yükseklikte pulların oluştuğu bulutla birlikte, her bir kristal harikası yere ulaşmadan 10 dakika ila bir saatten fazla bir süre önce herhangi bir yere sürüklenebilir . Bazen geri taşınırlar ve yere ulaşmaları için birkaç deneme gerekir.

*** Bu makale İngilizce aslından Türkçe’ye çevrilmiştir. Çeviriden kaynaklanan dilbilgisi hataları için üzgünüz.

Kaynak: sciencenewsforstudents.org/article/how-snowflake-made