The science of snowflakes - Maruša Bradač

눈송이의 과학 |마루사 브라닥 (Maruša Bradač)

번역: Jeong-hee Kim 검토: Joowon Lee

눈 내리는 광경을 마주하게 될 때면

If you ever find yourself gazing at falling snow,

why not catch a few snowflakes on your glove and examine their shapes?

장갑낀 손으로 몇 개 눈송이를 잡아 그 모양을 한번 살펴보세요.

You might notice that they look symmetrical,

먼저 대칭적인 모양이 눈에 띄게 될 겁니다.

and if you look closely,

그리고 더 자세히 들여다 보면

you'll see they have six sides.

여섯 개의 면이 있는 걸 알게 되죠

You could say a snowflake is simply frozen water,

단순히 물이 얼어서 눈이 되었다고들 하지만

but compare one with an ice cube from the freezer,

냉장고의 얼음과 비교해 본다면

and you'll realize they're very different things.

확연히 다르다는 걸 알 수 있죠.

Unlike ice cubes, formed when liquid freezes into a solid,

액체가 고체로 바뀌는 얼음과는 달리

snowflakes form when water vapor turns straight into ice.

눈은 수증기가 그대로 얼음 형태로 바뀐 것입니다.

But that still doesn't explain why snowflakes have six sides.

여전히 눈이 여섯 개의 면을 갖는 이유에 대한 설명이 되지는 않죠.

To understand that,

그 이유를 알려면

we need to delve deeper into the physics of water.

물에 관한 물리학을 좀 더 파헤쳐 봐야 합니다.

Water is made out of two hydrogen atoms and one oxygen atom.

물은 두 개의 수소 원자와 하나의 산소 원자로 이루어집니다.

A single water molecule thus has ten protons and ten electrons,

그래서 하나의 물 분자는 10개의 양자와 10개의 전자를 갖게 되죠.

eight from oxygen and one from each hydrogen atom.

산소에서 8개, 수소원자들로부터 각각 한 개씩 받은 것입니다.

The two electrons from oxygen's outer shell

산소의 바깥 껍질에서 온 두 전자는

are shared with two electrons from both hydrogens as they bond together,

수소의 두 전 자를 함께 공유하며 같이 붙게 됩니다.

and the remaining four outer shell electrons from oxygen

그리고 남은 산소의 네 외각 전자들은

form two pairs.

두 쌍으로 짝을 짓습니다

We call the bonds between these atoms covalent bonds.

우리는 원자의 결합을 공유 결합 이라고 부릅니다.

The pairs of electrons are all negatively charged.

전자의 짝들은 모두 음성입니다.

Similar charges repel,

같은 극 끼리는 밀어내므로

so they tend to stay as far away from each other as possible.

서로 가능한 멀리 떨어지려고 합니다.

The pairs form four electron clouds,

짝들은 네 개의 전자 구름을 형성하고

two of which are where the hydrogen and oxygen share electrons.

그 중 두 개는 수소와 산소를 공유하는 전자입니다.

The repulsion between the unbonded pairs

붙어있지 않은 짝들끼리의 반발 작용은

is even stronger than repulsion between the shared pairs,

짝을 공유하는 쌍보다 더 강합니다.

so the two hydrogens get pushed a little further

따라서 두 수소는 서로를 좀 더 밀어

to an angle of 104.5 degrees.

104.5도 각도를 이룹니다.

The water molecule as a whole is electrically neutral,

물 분자는 전제적으로 중성이지만

but oxygen gets a larger share of electrons,

산소는 전자를 많이 포함하고 있어

making it slightly negative and the hydrogens slightly positive.

약간 음성이고 수소도 약간 양성입니다.

Due to its negative charge,

산소의 음성 때문에

the oxygen in one molecule

한 분자에 있는 산소는

is attracted to the positive charge of the hydrogen in another molecule.

다른 분자와 함께 수소의 양극에 붙습니다.

And so a weak bond between the two molecules,

두 분자 사이에 형성된 약한 결합을

called a hydrogen bond, is formed.

수소 결합이라고 합니다.

When water freezes, this bonding occurs on repeat,

물이 얼 때 이 결합은 반복적으로 일어나

ultimately forming a hexagonal structure

궁극적으로 육각형 구조를 이룹니다.

due to the angle between hydrogens and oxygen within each molecule.

각 분자안에서수소와 산소 사이의 각도 때문이죠.

This is the seed of a snowflake,

이것이 눈송이의 씨앗입니다.

and it retains a hexagonal shape as it grows.

육각형 형태를 가지고 자라날 겁니다.

As the snowflake moves through the air,

눈송이가 공기 중을 떠다닐 때

water vapor molecules stick to the six sharp edges

수증기 분자가 육각형 모서리에 붙습니다.

and expand the snowflake outwards, bit by bit.

그리고 조금씩 조금씩 눈송이는 팽창하게 됩니다.

A snowflake's developing shape depends on atmospheric conditions,

눈송이의 모양은 대기 상태에 달려있습니다.

like humidity and temperature.

습도나 온도 같은 것들이죠.

As a snowflake falls,

눈송이가 떨어질 때

changes in weather conditions can affect how it grows,

기상 상태는 눈송이가 커지는 방법에 영향을 미치기도 하고

and even small differences in the paths two snowflakes take

이 과정에서 아주 작은 차이가

will differentiate their shapes.

두 눈송이를 다른 모양으로 만들기도 합니다.

However, since conditions at the six sharp edges of one snowflake are similar,

그러나 여섯 개의 모서리가 같은 조건일 경우

a symmetric snowflake can grow.

대칭으로 균형잡힌 눈송이가 됩니다.

Weather conditions affect snow on the ground, as well.

지면의 기후 조건 또한 영향을 미칩니다.

Warmer ground temperatures produce a wetter snow that is easier to pack

따뜻한 지면 온도는 뭉쳐지기 쉬운 젖은 눈을 만듭니다.

because liquid water molecules help snowflakes stick to each other.

물분자가 눈송이끼리 꼭 붙어있도록 도와주기 때문입니다.

Melted snow also plays a critical role in another wintry activity, skiing.

녹은 눈은 겨울 스포츠인 스키에 결정적인 역할을 합니다.

Completely dry snow is very difficult to ski on

완전히 마른 눈은 스키타기 어렵습니다.

because there's too much friction between the jagged snowflakes and the ski surface.

삐죽삐죽한 눈송이들과 스키 사이에 너무 많은 마찰이 생기기 때문입니다.

So what's happening is that as skis move,

스키가 움직일 때 무슨 일이 생길까요?

they rub the surface of the snow and warm it up,

스키는 눈의 표면을 문질러 뜨겁게 하고

creating a thin layer of water, which helps them slide along.

스키가 미끄러질 수 있도록 얇은 물의 막을 만듭니다.

So technically, it's not really snow skiing,

그러니까 엄밀히 따지면 눈에서 스키를 타는 게 아니라

but water skiing.

물에서 타는 거죠.

But it is true that no matter how hard you look,

아무리 열심히 찾는다 해도

you're almost definitely not going to find two identical snowflakes,

두 개의 완전히 똑같은 눈송이를 찾지는 못할 겁니다.

and that's a mystery that scientists are still trying to solve,

그 점이 과학자들이 여전히 풀고자 하는 신비입니다.

though we know that it has to do

비록 있을 수 있다는 걸 알더라도

with the many possible branching points in snowflake formation,

눈송이가 형성될 때 달라질 수 있는 많은 분기점들과

and the differences in temperature and humidity,

온도와 습도의 차이가 있습니다.

and while we wait for the answer,

그리고 우리가 답을 기다리는 사이에도

we can enjoy watching these tiny fractals falling from the sky.

하늘에서 떨어지는 작은 프랙탈 모양들을 감상할 수 있습니다.