Fulg de zăpadă (meteorologie)

Imagine cu microscop optic a unui singur cristal natural de gheață de zăpadă .

Fulgul de zăpadă este o particulă de apă în stare solidă , alcătuită din agregarea mai multor cristale de gheață (în general de aproximativ 10 milioane de ori mai mici decât fulgul de zăpadă), a căror formare și cădere prin atmosfera pământului , în anumite condiții temperatura meteorologică și umiditate, dă naștere fenomenului de precipitații cunoscut sub numele de zăpadă ^[1] .

Geneza fulgilor de zăpadă apare în mase de aer saturate cu umezeală ( nori ), când picăturile microscopice (cu diametrul de 10 µm) de apă supraîncălzită (la temperaturi sub -18 ° C) își schimbă starea trecând de la faza lichidă la cea solidă una și presupunând forme cristaline caracteristice, o schimbare declanșată de un proces de nucleație care se dezvoltă în jurul unui nucleu de impurități , organice sau anorganice, ale prafului atmosferic ^[2] ^[3] ).

Odată ce au căzut la pământ și s-au acumulat, cristalele de gheață suferă o metamorfoză din cauza schimbărilor de temperatură și umiditate și se unesc pentru a forma pachetul de zăpadă . Caracteristicile mantalei reflectă natura schimbată a cristalelor constitutive de gheață .

Aspect și morfologie

Căderea fulgilor și acumularea pe sol

Fulgii naturali de zăpadă diferă între ei prin combinații aleatorii în timpul cristalogenezei și al acumulării .

Micrografie Wilson Bentley care prezintă două clase de fulgi, plate și colonice (lipsește un exemplu de ac).

Fulgii de zăpadă prezintă o mare variabilitate în formă și dimensiune. De fapt, luată individual, panglica, concepută ca un singur cristal care se agregă în obiecte mai mari, are o structură unică, atât de mult încât fiecare cristal pare să fie diferit de celălalt, chiar dacă este încă posibil să le clasificăm morfologic în opt categorii generale și în cel puțin 80 de variante individuale. Apariția acestei complexități și varietăți de forme este determinată și influențată de schimbarea condițiilor externe de umiditate și temperatură întâlnite în timpul procesului de formare și creștere a cristalelor.

Când aceste monocristale se agregă în structuri mult mai mari, rezultatul final poate fi umed sau parțial topit ca urmare a traversării straturilor de aer cu temperaturi apropiate sau ușor de punctul de îngheț, cu formarea unor agregate particulare, cum ar fi zăpada rotundă , înghețarea ploaie , lapoviță .

Deși sunt făcute din gheață transparentă , fulgii de zăpadă par albi la ochi datorită reflectării difuze a întregului spectru electromagnetic al luminii vizibile de către fațetele mici ale suprafeței cristaline ^[4] .

Geneza fulgilor de zăpadă

Același subiect în detaliu: Știința zăpezii și cristalele de gheață .

Imagine de scanare cu microscop electronic a calabrosa la capetele unui arc cu „coloană cu glugă”.

Fulgii de zăpadă se formează în mase de aer suprasaturate de umezeală răcite , pentru nucleația în jurul nucleului de impurități ale „ prafului prezent în atmosfera Pământului : poate fi de natură atât particule anorganice ( pulbere ), cât și organice ( bacterii , spori fungici , plante) material) ^[2] ^[3] ^[5] , care declanșează schimbarea stării apei acționând ca nuclee de condensare . Fulgii cresc în mărime și volum prin acreția cristalului incipient în formațiuni hexagonale . Forțele coezive sunt în primul rând de natură electrostatică .

Nuclei de condensare

Același subiect în detaliu: Nucleația , Condensarea Nucleele și atmosferică particule .

În nori mai calzi, o particulă de aerosol atmosferic , numită „ germen cristalin ” (sau „miez de îngheț”) trebuie să fie prezentă sau în contact cu picătura pentru a funcționa ca un nucleu. Particulele care pot forma gheață sunt mult mai rare decât nucleele în jurul cărora se condensează picăturile de ploaie din norii de apă; totuși nu este încă înțeles ce îl face eficient ^{[ ce? ]} . Argilele , praful din deșert și particulele biologice pot fi agenți eficienți în proces ^[5] , deși nu este clar în ce măsură pot fi. Printre nucleele artificiale se numără particule de iodură de argint și gheață uscată , ambele utilizate în însămânțarea norilor în încercarea de a stimula precipitațiile ^[6] Studiile experimentale efectuate de Robert Dorsch și Paul Hacker privind înghețarea picăturilor condensate pe suprafețe arată că nucleația picăturilor de nor „omogene” poate apărea numai la temperaturi sub -35 ° C (-31,0 ° F) ^[7] ^[8] .