The science of snowflakes - Maruša Bradač

Translator: Kristaps Kadiķis Reviewer: Raimonds Jaks

If you ever find yourself gazing at falling snow,

Ja kādreiz aizskaties krītošā sniegā,

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

kāpēc gan nenoķert dūrainī pāris sniegpārsliņas

un nepapētīt to formas?

You might notice that they look symmetrical,

Varbūt pamanīsi, ka tās izskatās simetriskas

and if you look closely,

un ja ieskaties ciešāk,

you'll see they have six sides.

pamanīsi, ka tām ir seši stūri.

You could say a snowflake is simply frozen water,

Varētu teikt, ka sniegpārsliņa ir tikai sasalis ūdens,

but compare one with an ice cube from the freezer,

taču ja to salīdzina ar ledus kubiņu no saldētavas

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

viegli pamanīt, ka tas ne pavisam nav viens un tas pats.

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

Atšķirībā no ledus kubiņiem, kas veidojas sasalstot šķidrumam,

snowflakes form when water vapor turns straight into ice.

sniegpārsliņas veidojas, ūdens tvaikiem uzreiz pārvēršoties ledū.

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

Taču tas joprojām neizskaidro, kāpēc sniegpārsliņām ir seši stūri.

To understand that,

Lai to saprastu,

we need to delve deeper into the physics of water.

mums sīkāk jāiedziļinās ūdens fizikālajās īpašībās.

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

Ūdeni veido divi ūdeņraža atomi un viens skābekļa atoms.

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

Tādējādi vienā ūdens molekulā ir 10 protoni un 10 elektroni,

eight from oxygen and one from each hydrogen atom.

astoņi no skābekļa un pa vienam no katra ūdeņraža atoma.

The two electrons from oxygen's outer shell

Divi skābekļa ārējā apvalkā esošie elektroni

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

tiek dalīti ar diviem elektroniem no abiem ūdeņraža atomiem, tiem savienojoties,

and the remaining four outer shell electrons from oxygen

un pāri palikušie četri elektroni ārējā apvalkā no skābekļa veido divus pārus.

form two pairs.

We call the bonds between these atoms covalent bonds.

Šīs saites starp atomiem saucam par kovalentajām saitēm.

The pairs of electrons are all negatively charged.

Visi elektronu pāri ir negatīvi lādēti.

Similar charges repel,

Vienādi lādētas daļiņas atgrūžas,

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

Tādēļ tās atrodas, cik vien iespējams tālu viena no otras.

The pairs form four electron clouds,

Šie pāri veido četrus elektronu mākoņus,

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

no kuriem divi ir tādi, kur ūdeņradis ar skābekli dala elektronus.

The repulsion between the unbonded pairs

Atgrūšanās starp nesavienotajiem pāriem

is even stronger than repulsion between the shared pairs,

ir pat stiprāka nekā atgrūšanās starp dalītajiem pāriem,

so the two hydrogens get pushed a little further

tāpēc abi ūdeņraža atomi atgrūžas nedaudz tālāk,

to an angle of 104.5 degrees.

veidojot 104,5 grādu leņķi.

The water molecule as a whole is electrically neutral,

Ūdens molekula pati par sevi ir elektriski neitrāla,

but oxygen gets a larger share of electrons,

bet lielu daļu elektronu saņem skābeklis,

making it slightly negative and the hydrogens slightly positive.

kas to padara nedaudz negatīvu, bet ūdeņradi – nedaudz pozitīvu.

Due to its negative charge,

Negatīvā lādiņa dēļ

the oxygen in one molecule

skābeklis vienā molekulā

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

pievelkas citu molekulu ūdeņraža pozitīvajam lādiņam.

And so a weak bond between the two molecules,

Un tāpēc starp šīm divām molekulām

called a hydrogen bond, is formed.

veidojas vājas ūdeņraža saites.

When water freezes, this bonding occurs on repeat,

Ūdenim sasalsot, šī savienošanās notiek atkārtoti,

ultimately forming a hexagonal structure

beigās veidojot sešstūrainu struktūru,

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

kas balstās uz leņķi starp ūdeņraža un skābekļa atomiem katrā molekulā.

This is the seed of a snowflake,

Šī ir sniegpārslas sēkliņa,

and it retains a hexagonal shape as it grows.

un augšanas laikā tā saglabā sešstūraino formu.

As the snowflake moves through the air,

Sniegpārsliņai lidojot pa gaisu,

water vapor molecules stick to the six sharp edges

sešiem asajiem stūriem pieķeras ūdens tvaika molekulas

and expand the snowflake outwards, bit by bit.

un palēnām palielina sniegpārsliņas izmērus.

A snowflake's developing shape depends on atmospheric conditions,

Sniegpārsliņas izveidojusies forma ir atkarīga no atmosfēras apstākļiem,

like humidity and temperature.

piemēram, mitruma un temperatūras.

As a snowflake falls,

Sniegpārsliņai krītot,

changes in weather conditions can affect how it grows,

izmaiņas laikapstākļos var ietekmēt tās augšanu,

and even small differences in the paths two snowflakes take

un pat mazas izmaiņas divu sniegpārsliņu ceļā

will differentiate their shapes.

noteiks to atšķirīgo formu.

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

Tomēr, tā kā laikapstākļi sniegpārsliņas visiem sešiem stūriem ir līdzīgi,

a symmetric snowflake can grow.

var veidoties simetriska sniegpārsliņa.

Weather conditions affect snow on the ground, as well.

Laikapstākļi var ietekmēt arī sniegu uz zemes.

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

Siltāka zemes temperatūra veido mitrāku sniegu, ko ir vieglāk salipināt,

because liquid water molecules help snowflakes stick to each other.

jo šķidrā ūdens molekulas palīdz sniegpārsliņām citai ar citu salipt.

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

Izkusušam sniegam ir noteicoša loma arī kādā citā ziemīgā nodarbē – slēpošanā.

Completely dry snow is very difficult to ski on

Slēpot pa pavisam sausu sniegu ir ļoti grūti,

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

jo starp sniegpārsliņas robiņiem un slēpju virsmu ir pārāk liela berze.

So what's happening is that as skis move,

Slēpēm slīdot pa sniegu,

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

tā berzē sniega virsmu un to sasilda,

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

veidojot plānu ūdens kārtiņu, kas tām palīdz slīdēt tālāk.

So technically, it's not really snow skiing,

Tāpēc teorētiski tā nav slēpošana pa sniegu,

but water skiing.

bet gan slēpošana pa ūdeni.

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

Taču ir taisnība, ka, lai cik rūpīgi skatītos,

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

gandrīz noteikti neatradīsi divas vienādas sniegpārsliņas.

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

Šo noslēpumu zinātnieki joprojām cenšas atrisināt,

though we know that it has to do

lai arī mēs zinām, ka tam ir saistība

with the many possible branching points in snowflake formation,

ar daudzajiem iespējamajiem sniegpārslas lauzumiem tās veidošanās laikā,

and the differences in temperature and humidity,

un atšķirībai temperatūrā un mitrumā.

and while we wait for the answer,

Un kamēr gaidām atbildi,

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

varam baudīt šos smalkos fraktāļus krītam no debesīm.