Lumihiutaleiden upea monimuotoisuus antaa ajatuksen siitä, että jokainen on ainutlaatuinen. Vaikka "ei kahta hiutalet samankaltaisia" saattaa olla houkutteleva metafora, se ei ole täysin totta. Se ei kuitenkaan estä meitä pohtimasta käsineemme kiinni monimutkaisista kiderakenteista. Se ei myöskään estä tutkijoita luettelemasta huolellisesti jokaista mahdollista kristallityyppiä.
Työnsä ansiosta kemian opettaja Andy Brunning, joka ylläpitää grafiikka- ja kemiablogia Compound Interest, on luonut kiehtovan graafisen kuvan, joka näyttää 39 erilaista kiinteää saostumaa, joista 35 on lumikiteitä tai hiutaleita. Muita kuvassa olevia sademuotoja ovat uppo, jää, rakeakivi ja jäädytetty hydrometeorihiukkas.
Yhdistetty korko (CC BY 4.0) Brunning kirjoittaa:
Saatat ihmetellä, mitä lumihiutaleiden muotoilla on kemiassa. Itse asiassa kiintoaineiden kiderakenteiden tutkimuksella on oma kurinalaisuutensa, kristallografia, jonka avulla voimme määrittää atomien järjestelyn näissä kiintoaineissa. Kristallografia toimii kuljettamalla röntgensäteitä näytteen läpi, jotka sitten diffrogoituvat kulkiessaan mukana olevien atomien läpi. Diffraktiokuvion analysointi mahdollistaa kiinteän aineen rakenteen havaitsemisen; tätä tekniikkaa käytti Rosalind Franklin kuvaamaan DNA: n kaksoishelix-järjestelyä ennen kuin Watson & Crick vahvisti sen rakenteen.
Aikaisemmissa ponnisteluissa on saatu aikaan muutamia erilaisia lukuja kiinteiden sateiden kokonaismäärille. Uusi grafiikka perustuu Japanissa toimivien tutkijoiden töihin. 39 luokkaa voidaan jakaa edelleen 121 alatyyppiin, Susannah Locke raportoi Voxille. Ja ne kaikki voidaan koota kahdeksaan laajempaan ryhmään:
- Pylväskiteet
- Lentokiteet
- Pylväs- ja tasokiteiden yhdistelmä
- Lumikiteiden yhdistäminen
- Rimed lumikiteet
- Jääkiteiden bakteerit
- Epäsäännölliset lumihiukkaset
- Muut kiinteät sateet.
Caltechin fyysikko Kenneth Libbrecht kirjoittaa lumikiteiden muodostumisesta verkkosivustollaan:
Tarina alkaa pilvessä, kun minuutti pilvipisara jäätyy ensin pieneen partikkeliin jäätä. Kun vesihöyry alkaa tiivistyä pinnaltaan, jäähiukkasella kehittyy nopeasti puolia, jolloin siitä tulee pieni kuusikulmainen prisma. Se pitää jonkin aikaa tämän yksinkertaisen monipuolisen muodon kasvaessaan.
Kun kide suurenee, oksat alkavat kuitenkin itää kuusikulmion kuudesta kulmasta (tämä on oikeanpuoleisen kaavion kolmas vaihe). Koska ilmakehän olosuhteet (esim. Lämpötila ja kosteus) ovat melkein vakiona pienessä kidessä, kuusi orastava varsi kasvaa suurin piirtein samalla nopeudella.
Kun se kasvaa, kide puhalletaan edestakaisin pilvien sisälle, joten sen näkemä lämpötila muuttuu satunnaisesti ajan myötä.
Ne lämpötilamuutokset tekevät käsivarresta eri muodot ja antavat meille monipuoliset lumihiutaleet ja kiteet, joita näemme. Koska kaikki aseet kestävät samat vaihtelut, ne voivat kasvaa symmetrisesti. Todellisuudessa suurin osa lumikiteistä on epäsäännöllisiä, hän kirjoittaa.
Miksi viettää kaiken tämän ajan luokittelemalla lumihiutaleet? Kuten Libbrecht selittää, tämä on todellakin tutkimus siitä, kuinka kiteet muodostuvat. Ja tätä tietoa voidaan soveltaa kiteiden valmistukseen useille muille sovelluksille - esimerkiksi piit ja muut puolijohteet tietokoneissa ja elektroniikassa rakennetaan esimerkiksi kiteistä.
Lisäksi ne ovat upeita.
