Mis mõjutab lumehelveste kuju?

Lumehelves. Foto: Urmas Luik / Pärnu Postimees

Igal jääkristallil on oma nägu, kuna nende sünnikohaks olevates pilvedes muutuvad tingimused kogu aeg. Lisaks mõjutab kristalle ka teekond maapinnale.

Füüsikud on pikka aega üritanud selgitada, miks on lumekristallid üliõhukesed ning lamedad. California tehnoloogiainstituudi teadlane Kenneth Libbrecht usub, et leidis põnevale küsimusele lahenduse, vahendas Tartu ülikooli teadusportaal Novaator.

Libbrechti hakkasid lumehelbed huvitama 1990. aastatel. Kosmoloogiaga tegelenud füüsik avastas fotod poolikujulistest üliteravate servadega lumekristallidest. Libbrechtis tekitas imestust see, et lumiste talvedega piirkonnas üles kasvades polnud ta kunagi selliseid helbeid tähele pannud.

Sellest ajast alates on ta lumekristalle tuhandete kaupa pildistanud, kasvatab neid laboris ja uurib erineva kujuga helveste tekkimist. Ilmastiku-uurijad teavad juba üle 70 aasta, et jääkristallid kasvavad pilvedes kindlatel temperatuurivahemikel.

Õhukesed plaadikesed tekivad miinus kahe Celsiuse kraadi juures. Kui temperatuur langeb miinus viie kraadini, moodustuvad nõelakesed ja sambakujulised kristallid. Miinus 15-kraadise külmaga tekivad üliõhukesed plaadid ning kui temperatuur langeb alla miinus 30 kraadi moodustuvad jälle tulbad ning sambad.

Siiani pole keegi suutnud pakkuda mõistlikku seletust, miks juba paarikraadine temperatuurimuutus tekitab täiesti erineva kujuga lumekristalle.

Libbrecht alustas oma vaatlusi niiske ilmaga, kui temperatuur oli miinus 15 kraadi Celsiuse järgi. Siis tekkisid väga suured plaadikujulised jääkristallid. Mõned nendest olid väga õhukeste ning teravate servadega.

Libbrecht pani tähele, et kristalli äärtesse tekivad väikesed mügarikud, mis hakkavad muutuma teravamaks. Niiskes õhus liidab kasvav kristall endaga palju veemolekule.

«Protsess toimub tsükliliselt. Kohe kui tekib teravam nurk, siis hakkab see kiiremini kasvama. Kasvades muutub see teravamaks, mis omakorda suurenemist kiirendab,» selgitas Libbrecht. «Nii moodustub atmosfääris suur ning kaunis lumehelves,» lisas ta.

Samasugused nähtused võivad esineda väga erinevatel temperatuuridel. See selgitabki, miks juba väikesed keskkonnaerinevused muudavad lumehelbed nii eriilmelisteks.

«Lumekristalli servade teravamaks muutumisel võivad tekkida ka õhukesed plaadid või hoopis sambad, sõltuvalt sellest, millises suunas kasvamine toimub. Piisab vaid ilma jahenemisest või soojenemisest, kui tulemuseks on täiesti erinevad struktuurid,» ütles uurija.

Füüsik ei oska veel selgitada, millised molekulaarsed jõud tekitavad teravnemise ning kuidas temperatuur seda täpselt mõjutab.