Žiema daugeliui asocijuojasi su šalčiu, sniegu ir snaigėmis, kurios tirpsta ant pirštinių ar langų stiklų. Tačiau tai, kas mums atrodo trumpalaikis grožis, mokslininkams yra itin vertingas tyrimų objektas. Snaigės – ne tik romantiškas žiemos simbolis, bet ir unikalūs gamtos kūriniai, padedantys geriau suprasti vandens elgesį, Žemės klimatą ir net gyvybės galimybes kituose planetose. Mineralogai snaiges tyrinėja taip pat rimtai, kaip geologai uolienas, nes sniegas ir ledas – tai mineralai su išskirtinėmis savybėmis.
Žiemos pradžia visuomet atneša progą pažvelgti į sniegą kitaip. Kai kurie žmonės laukia snygio dėl pramogų, kiti – dėl estetikos, o mokslininkai – dėl duomenų. Kiekviena snaigė gali tapti užuomina apie tai, kas vyksta atmosferoje, ir kodėl vanduo kietoje būsenoje elgiasi visiškai kitaip nei dauguma mums pažįstamų medžiagų.
Snaigės – tai mineralai, tik labai ypatingi
Nors gali skambėti netikėtai, snaigės ir ledas yra mineralai. Mineralai apibrėžiami kaip natūraliai susidarančios, neorganinės, kietos medžiagos, turinčios tvarkingą kristalinę struktūrą. Ledas atitinka visus šiuos kriterijus. Skirtumas tas, kad jis lydosi daug žemesnėje temperatūroje nei dauguma kitų mineralų.
Mineralogai snaiges tiria tam, kad suprastų, kaip vanduo elgiasi kietojoje būsenoje. Kaip pabrėžia mokslininkai, vanduo yra išskirtinė medžiaga – jos savybės kardinaliai skiriasi nuo daugelio kitų skysčių. Žvelgiant iš mineraloginės perspektyvos, ledas nėra „paprastas šaltas vanduo“, o struktūriškai unikali medžiaga, kurios elgesys daro įtaką visai gyvybei Žemėje.
Snaigių fotografija, pakeitusi mokslą
XIX amžiaus pabaigoje, kai moksliniai instrumentai dar buvo gana riboti, vienas Vermonto valstijos ūkininkas ryžosi tam, kas tuo metu atrodė beveik neįmanoma. Jo vardas buvo Wilsonas Bentley, vėliau pramintas „Snaigių žmogumi“. Jis pradėjo fotografuoti mikroskopines snaiges, stovėdamas lauke žiemos speige ir derindamas mikroskopą su fotoaparatu.
Per savo gyvenimą Bentley padarė daugiau nei 5000 snaigių nuotraukų. Apie 500 jų šiandien saugomos Smithsonian instituto archyvuose. Šios nuotraukos tapo moksline revoliucija. Iki tol mokslininkams buvo itin sunku tirti snaiges – jos per greitai tirpo, buvo sudėtinga jas izoliuoti ir išnagrinėti detales.
Naudodamas fotomikrografijos techniką, Bentley pirmasis leido pasauliui pamatyti snaiges iš arti. Būtent jo dėka įsitvirtino frazė, kad nėra dviejų vienodų snaigių. Tūkstančiai nuotraukų tapo ne meniniu archyvu, o moksliniais duomenimis, leidusiais daryti apibendrinimus apie snaigių formas ir jų ryšį su atmosferos sąlygomis.
Kodėl snaigės tokios skirtingos
Snaigių forma nėra atsitiktinė. Ji priklauso nuo temperatūros, drėgmės ir vandens garų kiekio atmosferoje. Pavyzdžiui, šešiakampės snaigės dažniausiai sutinkamos Šiaurės pusrutulyje, nes ten dažnai susidaro tinkamas temperatūros ir drėgmės santykis. Kitomis sąlygomis sniego kristalai gali augti kaip pailgos kolonos arba plokštelės.
Be Bentley nuotraukų mokslininkai nebūtų galėję įrodyti šių teorijų. Jo archyvas suteikė galimybę palyginti tūkstančius pavyzdžių ir susieti jų formas su aplinkos veiksniais. Tai padėjo ne tik mineralogams, bet ir meteorologams, tyrinėjantiems debesų formavimąsi ir kritulių pobūdį.
Kodėl ledas plūduriuoja, o kiti mineralai – ne
Vienas svarbiausių ir labiausiai stebinančių ledo bruožų – jo tankis. Dauguma medžiagų kietojoje būsenoje yra tankesnės nei skystoje. Vanduo elgiasi priešingai: ledas yra lengvesnis už vandenį, todėl plūduriuoja.
Ši savybė turi milžinišką reikšmę gyvybei. Ežeruose ir tvenkiniuose ledas susidaro paviršiuje ir veikia kaip izoliacinis sluoksnis, saugantis vandenį apačioje nuo visiško užšalimo. Jei ledas skęstų, vandens telkiniai galėtų užšalti iki dugno, o daugelis vandens organizmų neišgyventų žiemos.
Visa tai lemia ypatinga ledo kristalinė struktūra. Vandens molekulės jungiasi silpnais vandeniliniais ryšiais ir sudaro atvirą, šešiakampę gardelę. Ji užima daugiau vietos nei skystas vanduo, todėl ledas tampa mažiau tankus.
Taip pat skaitykite
Snaigės, ledas ir planetų paslaptys
Snaigės yra trapios ir mažos, nes jų augimą riboja vandens garų kiekis ore. Jos dažnai formuojasi dantytomis, fraktalinėmis struktūromis. Tuo tarpu ledo kubeliai šaldiklyje sudaryti iš daugybės smulkių kristalų, susiformavusių greitai ir susijungusių tarpusavyje. Ledynai – tai natūralios „ledo uolienos“, sudarytos iš daugybės mineralinių ledo kristalų.
Tirdami Žemės ledą, mokslininkai geriau supranta vandens elgesį visose jo formose – ne tik mūsų planetoje, bet ir kitur Visatoje. Kadangi vanduo laikomas gyvybės pagrindu, šios žinios itin svarbios ieškant gyvybės pėdsakų kituose dangaus kūnuose.
Kodėl snaigių duomenys saugomi ateičiai
Smithsonian institutas saugo Bentley snaigių nuotraukas ne tik kaip istorinius artefaktus, bet ir kaip mokslinius duomenis. Tai pabrėžia, kad muziejai nėra vien eksponatų saugyklos – jie taip pat kaupia informaciją ateities mokslui. Duomenys, surinkti prieš daugiau nei šimtmetį, šiandien vis dar padeda tyrėjams suprasti sniego ir ledo formavimosi procesus.
Snaigės, nors ir trumpalaikės, paliko ilgalaikį pėdsaką moksle. Ir kiekvieną kartą, kai žiūrime į krentančias snaiges, verta prisiminti – tai ne tik žiemos grožis, bet ir sudėtingas, iki šiol tyrinėjamas gamtos reiškinys.
Nuotraukos asociatyvinės © Canva.
