Keď začne padať prvý sneh, celá krajina sa zahalí do bielej rozprávky. No zamysleli ste sa niekedy, ako vzniká snehová vločka a prečo je každá iná? V tomto článku odhalíme tajomstvá snehových vločiek - ako sa rodia, aké majú tvary, aký je ich kultúrny význam a ako si ich môžete nakresliť.
Čo je snehová vločka a ako vzniká?
Pomenovaním snehová vločka v skutočnosti nazývame kryštál ľadu. Molekuly zamrznutej vody sú navzájom pospájané v presnom hexagonálnom usporiadaní, ktoré je viditeľné v typickom tvare vyznačujúcom sa osovou súmernosťou podľa šiestich rôznych osí so spoločným bodom v strede útvaru, podľa ktorého je celý útvar stredovo súmerný. Snehová vločka je však aj všeobecné pomenovanie akéhokoľvek chuchvalca snehu, ktorý v zime padá z mrakov. Často sú to zlepence stoviek kryštálikov ľadu, ktoré sa spoja počas svojho pádu na zem vplyvom rôznych faktorov.
Snehová vločka sa zrodí vysoko v oblakoch, kde je veľmi chladno. Všetko začína maličkou kvapôčkou vody, ktorá zamrzne na drobnom kúsku prachu alebo inej častice. Takto podľa Národného úradu pre oceány a atmosféru (NOAA) vznikne primárny kryštál. Keď je v oblakoch dostatok studeného vzduchu, na túto kvapôčku sa začnú pridávať ďalšie a ďalšie kryštáliky ľadu. „Keď ten padá k zemi, primrzá k nemu okolná vodná para, a vytvára sa tak nové kryštály.
RNDr. Ingrid Damborská, CSc. z Fakulty matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komenského v Bratislave vysvetľuje, že vodná para môže v atmosfére bezprostredne prechádzať do pevného skupenstva. Prechod vodnej pary do tuhého stavu odborníci nazývajú sublimáciou. „K rastu ľadových kryštálov môže dochádzať dvojakým spôsobom: 1. priamym usadzovaním molekúl vodnej pary na zárodkoch (prachová častica alebo peľové zrnko) alebo kryštáloch sublimáciou; 2. mrznutím prechladených kvapiek vody. Proces sublimácie sa v plnej miere uplatňuje pri viazaní molekúl vodnej pary priamo na kryštálikoch ľadu, k čomu sú vytvorené zvlášť priaznivé podmienky v zmiešaných oblakoch. Ľadové kryštály majú podľa odborníčky pravidelnú šesťuholníkovú kryštálovú mriežku.
Prečo je každá snehová vločka jedinečná?
Každá snehová vločka je jedinečná, pretože podmienky, v ktorých rastie, sa stále menia. Niekedy je v oblakoch viac vlhkosti, inokedy menej, alebo sa zmení teplota. Tieto rozdiely spôsobujú, že vločky majú rôzne tvary - niektoré vyzerajú ako hviezdičky, iné ako malé dosky alebo ihličky.
Unikátnosť vločky vzniká vďaka odlišným atmosférickým podmienkam pri ich ceste k zemi. „Najdôležitejšia pre finálnu podobu vločky je teplota. Až v menšej miere aj vlhkosť vzduchu,“ uvádzajú meteorológovia. Pri mínus piatich stupňoch sa teda stretneme s dlhými ihlicovitými vločkami, pri mínus pätnástich potom na nás budú padať doštičkovité.
Hoci v rámci jedného oblaku možno zaznamenať veľa úrovní teplôt a vlhkosti, pre jednu snehovú vločku budú tieto premenné konštantné. To je dôvod, prečo snehová vločka často rastie symetricky. Na druhej strane je každá snehová vločka vystavená vetru, slnečnému žiareniu a iným faktorom. V podstate každý kryštál podlieha chaosu oblaku, a preto nadobúda rôzne podoby.
Doc. RNDr. Daniela Velichová, CSc. k otázke, či je každá snehová vločka jedinečná, uviedla: „Áno aj nie! Žiadne dve snehové vločky nie sú úplne rovnaké. Rozoznávame však iba niekoľko základných foriem a tvarov. Vznikajú za istých podmienok pri kryštalizácii vodnej pary a drobných kvapiek vody, a pri istej teplote. Zákonitý šesťuholníkový súmerný tvar je chaoticky narušovaný vplyvom fyzikálnych podmienok. Preto je tvar snehových vločiek taký rozmanitý a náhodný."
Geometria snehových vločiek
Šesťnásobná symetria, ktorú obdivujeme na snehových vločkách, je spôsobená stavbou molekúl vody v štruktúre kryštálu ľadu. Pri jeho raste pozorujeme šesťuholníky, ale kryštál ľadu je trojrozmerný útvar, maličké teleso v priestore, a takým telieskom je aj každá snehová vločka. Kryštál snehu sa začína tvoriť tak, že sa vytvorí malá šesťuholníková základňa a keď sa kryštál zväčšuje, z každého zo šiestich krajov vyrastajú konáre. Všetkých šesť ramien sa vydalo rovnakou cestou, a tak každé z nich zažilo rovnaké zmeny v rovnakom čase. Šesť ramien tak rastie synchrónne, čo vedie ku komplexnému, ale symetrickému tvaru.
Formovanie bočných ramien je často chaotické. Keď kryštál ľadu narastie mimoriadne rýchlo, bočné ramená sú náhodne umiestnené, niekedy nie sú vôbec symetrické, a nesymetrické sú aj ramená samotné. Oboje, chaos aj poriadok hrajú svoju úlohu pri raste snehových vločiek, preto sú ich vzory také nezvyčajné a zaujímavé. Šesťboká hranolová stavba kryštálov ľadu je prírodným zákonom kryštalizácie. Tento je chaoticky narúšaný rýchlosťou rastu, ktorá spôsobuje členitosť ramien a zložitosť ich štruktúry. Tieto dve prírodné sily spolu vytvárajú krásnu spletitú symetrickú štruktúru snehovej vločky. Snehové vločky pripomínajú svojou zložitou formou fraktály. Tiež vznikajú chaotickou cestou delenia a opakovania zmenšených kópií svojho pôvodného tvaru, princípom, ktorý nazývame samopodobnosť.
RNDr. Ingrid Damborská, CSc. pokračuje, že podľa medzinárodnej klasifikácie sa delia na 10 základných skupín: 1. doštičky, 2. hviezdice (dendrity), 3. stĺpiky, 4. ihlice, 5. vločky jednoduché, 6. stĺpiky s doštičkami, 7. nepravidelné priestorové častice, 8. krúpky, krupica, 9. ľadové zrná, 10. krúpy. „Kryštáliky ľadu jednoduchších tvarov pozorujeme vo vyšších vrstvách atmosféry (5 - 12 km), kde tvoria obvykle vysoké oblaky. V nižších vrstvách atmosféry sa vyskytujú v oblakoch kryštáliky zložitejšej štruktúry. Z meteorologických prvkov má najväčší význam teplota a vlhkosť vzduchu.
Typy snehových vločiek
Je definovaných 35 rôznych foriem snehových vločiek. Dajú sa rozdeliť do ôsmich hlavných skupín podľa základného tvaru:
- Hviezdicovité dendrity: Najčastejšie sa vyskytujúci tvar snehových vločiek je hviezdica tvorená ramenami a bočnými ramenami pripomínajúca tvar stromu. Sú to veľké vločky, ktoré padajú za studeného počasia, keď je teplota okolo -15° C.
- Stĺpiky a ihly: Snehové vločky v tvare stĺpikov sa objavujú pri teplote okolo -6° C. Sú pomerne malé, a môžeme ich pozorovať ako malé biele vlásky, padajúce pri slabom snežení. Dlhé tenké stĺpiky nazývame ihlovité kryštály. Niektoré majú kónické diery na oboch koncoch.
- Stĺpiky s klobúčikmi: Tieto tvary snehových vločiek nie sú veľmi typické, ale v skutočnosti nie je ťažké objaviť ich, keď viete, čo máte hľadať. Vznikajú, keď vločka rastie počas cesty cez vrstvy rôznej teploty. Stĺpik začne rásť pri teplote asi -6° C, a klobúčiky na jeho koncoch narastú pri teplote -15° C.
- Papraďovité hviezdicovité dendrity: Tieto kryštály sa podobajú na hviezdicovité dendrity, ale sú väčšie a majú výraznejšie ramená s mnohými listami. Tvarom pripomínajú listy paprade. Keď sa pozorne pozriete, uvidíte, že bočné ramená sú takmer rovnobežné so susednými hlavnými ramenami. Nie sú celkom symetrické, a bočné ramená sú často nepravidelné. Sú to veľké vločky, s priemerom až 5mm.
- Diamantový kryštálový prach: Tieto drobné kryštály ľadu vyzerajú v slnečnom svite ako drobný iskriaci prach. Odtiaľ pochádza aj ich názov. Sú to najmenšie snehové vločky, mnohé majú priemer menší ako priemer ľudského vlasu. Objavujú sa počas ostrého chladného počasia. Základným tvarom je tenký šesťboký hranol, perfektne symetrický tenučký plátok ľadu.
- Trojuholníkové kryštály: Nezvyčajné tvary týchto snehových vločiek vznikajú pôsobením aerodynamického efektu. Bývajú to malé, zrezané trojuholníky, niekedy majú výrastky v tvare šesťuholníkov a vytvárajú zvláštne symetrické útvary.
- Dvanásťramenné snehové vločky: Keď sa počas pádu na zem zlepia dve šesťramenné snehové vločky, môže vzniknúť dvanásťramenná vločka. Zdalo by sa, že taká kolízia sa vyskytne iba zriedkavo, ale v skutočnosti nie je vôbec ťažké objaviť počas hustého sneženia práve tieto tvary vločiek.
- Vločky s inovaťou a krúpy: Kryštály ľadu vznikajúce v mrakoch tvorených kvapôčkami vody sa s týmito kvapkami často zrážajú, a kvapky na ľad primŕzajú. Zmrznuté kvapôčky voláme inovať. Na kryštáloch nemusí byť žiadna inoväť, alebo iba pár kvapôčiek, ba niekedy sú celé pokryté inovaťou. Bublinky inoväte voláme krúpky, či ľadovec.
Tu je tabuľka s niektorými z bežných tvarov snehových vločiek:
| Tvar snehovej vločky | Opis | Podmienky vzniku |
|---|---|---|
| Hviezdicovité dendrity | Hviezdica s ramenami pripomínajúcimi strom | Bežné, vlhké prostredie, -15° C |
| Stĺpiky a ihly | Malé stĺpiky alebo dlhé tenké ihly | Teplota okolo -6°C |
| Diamantový prach | Drobné iskriace kryštály | Ostré chladné počasie |
| Stĺpiky s klobúčikmi | Stĺpik s klobúčikmi na koncoch | Rast cez vrstvy rôznej teploty (-6°C stĺpik, -15°C klobúčiky) |
História štúdia snehových vločiek
Prvé záznamy o snehovej vločke pochádzajú od čínskych bádateľov a spisovateľov roku 135 p.n.l. Čínsky učenec Han Yin identifikoval snehovú vločku ako ying alebo snehový šesťcípy kvet, čo neskôr potvrdil v roku 1591 aj Thomas Harriot. Ľudia prvýkrát spoznávali jedinečnosť snehových vločiek aj ich charakteristickú symetriu.
Európski autori začali s dokumentovaním snehových vločiek o mnoho storočí neskôr. V roku 1555 zaznamenal škandinávsky biskup Olaus Magnus snehové vločky zvláštnych tvarov, ako napríklad mesiačikovité, šípovité alebo vločky v tvare ruky. Francúzsky filozof René Descartes ako prvý zdokumentoval podrobný popis štruktúry snehových kryštálov v roku 1637. Vo svojej vedeckej štúdii o meteorológii a počasí, Les Météores, zaznamenal niekoľko dôkladných pozorovaní snehových vločiek.
Prvým vedcom, ktorý teoretizoval o šesťnásobnej symetrii snehových kryštálov, bol nemecký vedec Johannes Kepler. V roku 1611 daroval cisárovi rímskej ríše Rudolfovi II. pojednanie s názvom Šesťrohá snehová vločka ako darček. Kepler vo svojom pojednaní porovnával šesťnásobnú symetriu snehových vločiek s kvetmi, kde však vyvodil, že podobnosti končia pri vzhľade nakoľko sú kvety živé a snehové vločky nie. Premýšľal nad organizačným princípom symetrie a siahol aj na atomistický pohľad na hmotu vďaka teórii delovej gule. Kepler si uvedomoval, že genéza kryštalickej symetrie bola veľmi sýta vedecká otázka. Na konci svojho pojednania Kepler uznáva, že veda jeho doby nebola dostatočne vyvinutá, aby vysvetlila isté javy.
Wilson Bentley: Pionier fotografie snehových vločiek
Až do nástupu makrofotografie a snímania na konci 18. storočia nebolo možné študovať štruktúru snehových vločiek, pretože sa topili príliš rýchlo na to, aby mohli byť pozorované pod mikroskopom. Farmár z Vermontu Wilson Bentley vytvoril prvý fotografický album padajúceho snehu, ktorý ohúril svet kúzelnou štruktúrou snehových vločiek. Už ako chlapec sa začal Bentley zaujímať o mikroskopickú štruktúru kryštálov a v 80. rokoch 19. storočia začal experimentovať s fotoaparátom ako prostriedkom na zachytenie okolia, ktoré pozoroval.
Práve za týmto účelom zostrojil dômyselný mechanizmus spojenia fotoaparátu a mikroskopu pre lepšie rozlíšenie a detailnejšie obrazce. Svoj prvý snehový kryštál si odfotografoval v roku 1885 ako devätnásťročný. Za celú svoju kariéru zachytil na sklenené fotografické platne viac ako 5000 záberov snehových vločiek. Jeho fotografie poskytli pohľad na tento fenomén širšej verejnosti najmä vďaka publikáciám v novinách a časopisoch. Spolu s W. J. Humphreysom zostavil Magnum Opus s názvom Snow Crystals, ktoré obsahovalo viac ako 2000 fotografií snehových vločiek.
Moderný výskum Ukichira Nakayu a Kennetha Libbrechta
Postupný nárast záujmu o snehové vločky nabral na obrátkach a v 30. rokoch 20. storočia prešiel na viac odborný vedecký smer vďaka japonskému fyzikovi Ukichiro Nakaya, ktorý započal prvé laboratórne výskumy snehových kryštálov, čo je odklon od doposiaľ jednoduchého pozorovania voľným okom. Nakaya vniesol do tejto kratochvíle najnovšie vybavenie a vedecké techniky dvadsiateho storočia. Preniesol sa cez fyzickú štruktúru vločky a sústredil sa na vznik a tvorbu vločiek. Nakaya zistil, že hviezdy snehových vločiek majú tendenciu tvoriť pri -2 °C a pri -15 °C. Kolóny sa tvoria pri -5 °C a približne -30 °C.
Kenneth Libbrecht je fyzik, ktorého skutočnou vášňou je sneh - nielen jeho vzhľad, ale aj to, vďaka čomu tak vyzerá. Libbrechtove roky pozorovaní pomohli lepšie pochopiť proces kryštalizácie snehových vločiek. Jeho práca v tejto oblasti pomohla vytvoriť nový model, ktorý vysvetľuje, prečo snehové vločky a iné snehové kryštály tvoria to, na čo sme zvyknutí. Podľa jeho teórie, uverejnenej online v októbri 2019, opisuje pohyb molekúl vody v blízkosti bodu mrazu (kryštalizácia) a ako môžu špecifické pohyby týchto molekúl viesť k zhluku kryštálov, ktoré sa tvoria za rôznych podmienok. V jeho monografii Libbrecht na 540 stranách opisuje všetky poznatky o snehových kryštáloch.
Podľa Libbrechtovho modelu sa vodná para najprv usadzuje v rohoch kryštálu a potom sa šíri (difunduje) po povrchu buď k okraju kryštálu alebo k jeho plochám, čo spôsobuje, že kryštál rastie smerom von alebo nahor. Ktorý z týchto procesov „vyhrá“, závisí hlavne od teploty.
Symbolika a význam snehových vločiek
Z kultúrneho hľadiska nachádzame symbol vločky už v starobylom kmeni Keltov. Keltská snehová vločka je skutočným umeleckým dielom. Zauzlená vločka symbolizuje kruh života alebo život všeobecne. Archeológovia uvádzajú, že trojitý uzol sa prvýkrát objavuje ako pohanský znak. Časom bol integrovaný do kresťanstva ako symbol Svätej Trojice ranými írskymi kresťanmi v 4. storočí.
Snehové vločky môžu symbolizovať radosť, nevinnosť, pokoj, čistotu, život, jemnosť a jedinečnosť. Najsymbolickejším významom, ktorý využívajú aj mnohí umelci vo svojich dielach, je zmena alebo premenlivosť vločky. Vločka nikdy neumiera, len mení svoj tvar a integruje sa tak do ekosystému. Snehové vločky majú v našej kultúre veľmi pozitívne konotácie.
- Krehkosť: Snehová vločka predstavuje dokonalý príklad krehkosti a pominuteľnosti. Jemné pristátie vločky na vašej ruke z nej spraví malé jazierko vody.
- Pominuteľnosť: Tak ako vločka, sme na tejto zemi len krátky čas, a tak by sme si ho mali užiť naplno.
- Kúzla: Zima môže byť dvojaká, môže vám ukázať svoju krutú chladnú tvár alebo radostnú hrejivú, ktorá stojí za to. Jedna z tých najkúzelnejších chvíľ zimy je pád prvej vločky z neba.
- Individualita a jedinečnosti: Tak ako naše otlačky prstov sa každá snehová vločka líši od tej druhej. Aj keby ste hľadali celý život, nenájdete dve rovnaké vločky.
- Komplexnosť: Štruktúrovanosť snehovej vločky je nesmierne komplexná. Ak si ju prehliadnete pod mikroskopom, spozorujete zložitú štruktúru a ucelenú prepletenosť.
- Zmena: Snehová vločka sa v ekosystéme prírody neustále mení a transformuje. Kolobeh vody v prírode je nepretržitý.
- Nové začiatky: So zmenou úzko súvisia aj nové začiatky. Keď chcete začať novú kapitolu svojho života, nevybrali by ste si lepší symbol ako snežnú vločku.
- Pokoj, mier a nádej: Snehové vločky sú symbolom, ktorý je úzko spätý s Vianocami, obdobím mieru a pokoja pre kresťanov.
- Radosť: Snehová vločka vám jednoznačne pripomenie detské chvíle nevinnosti a zábavy, ktorú si už teraz nedoprajete.
Kreslenie a aktivity s tematikou snehových vločiek
Vyfarbovanie predloh so snehovými vločkami je kreatívna a relaxačná aktivita, ktorá je obľúbená najmä v zimnom období. Snehové vločky ponúkajú mnoho možností na použitie farieb a fantázie vďaka svojim jedinečným formám. Deti sa tak môžu hravo naučiť pracovať s farbami a vytvárať vzory. Naše bezplatné vyfarbiteľné obrázky so snehovými vločkami vám prinášajú filigránske, podrobné motívy rovnako ako jednoduchšie zobrazenia ľadových krstov priamo domov.
Jednoduché alebo s filigránnymi štruktúrami - aké snehuliakové šatôčky má tvoja vločka nosiť? Či hľadáš výtlačky so snehovými vločkami pre malé deti alebo veľké: Tu nájdeš rôzne varianty fascinujúcich mraziacich kryštálov na bezplatné sťahovanie. Vyber si, aké špicaté to má byť vo vašich výtvarných prácach a nechajte snehové vločky padnúť na papier. Kresba snehovej vločky obyčajnou ceruzkou, prípadne na tmavý papier bielou farbičkou.
How to Make SNOWFLAKES for Kids - Easy 4 Beginners with Cutting Ideas! #snowflakes #mrschuettesart
Rozvoj grafomotoriky s vločkami
Ak hľadáte spôsob, ako hravo rozvíjať grafomotorické zručnosti vašich detí, pracovné listy s tematikou snehových vločiek sú skvelou voľbou. Tento článok vám predstaví súbor aktivít a pracovných listov, ktoré sú zamerané na precvičenie grafomotoriky a ďalších dôležitých zručností u detí predškolského veku.
Čo je grafomotorika a prečo je dôležitá?
Grafomotorika je schopnosť vykonávať grafické pohyby, ktoré sú potrebné na písanie a kreslenie. Ovládanie kresby, jemnej a hrubej motoriky sú dôležitými faktormi, ktoré majú veľký význam pri tom, ako sa deti učia písať a sú taktiež posudzované pri zisťovaní školskej zrelosti dieťaťa.
Aktivity a pracovné listy s tematikou snehových vločiek:
Súbor aktivít s tematikou snehových vločiek je zostavený tak, aby rozvíjal predmatematické zručnosti detí, grafomotoriku, zrakovú analýzu a syntézu, schopnosť dodržiavať fair-play, pozornosť, všímání si detaily a iné.
Pracovné listy a aktivity, ktoré môžete nájsť v súbore:
- Návod na pohybovú hru Snehové vločky
- Vločkové pexeso (18 párov vločiek + pozadí)
- Grafomotorika - Ako padajú vločky (2x)
- Bludisko
- Porovnávanie veľkosti vločiek
- Rozvoj zrakovej percepcie - Ktorá vločka do radu nepatrí?
- Fotky vločiek pod mikroskopom (12 rôznych vločiek)
- 1x pesnička s vločkovou tematikou (česky), 1x básnička s pohybom (slovensky)
- Vločkové sudoku
- Hľadanie tieňa vločiek
- Hra na detektíva - Koľko je ktorých vločiek na obrázku?
- Dokresľovanie vločky podľa predlohy
- Štipcohranie - dúhová vločka
Dnes opäť začalo husto snežiť, a preto sme sa s dcérou rozhodli vyrobiť tabuľku na počítanie so snehovými vločkami. Veríme, že sa vám bude páčiť. Aktivita je určená hlavne pre predškolákov, ktorí sa začínajú učiť počítať.
tags: #kresleny #obrazok #snehovej #vlocky