Miten lumihiutaleet muodostuvat?

AlexeyKljatov_snowflake.jpg
Kuva (rajattu alkuperäisestä): Alexey Kljatov (CC BY-NC 2.0)*

Lumihiutaleet, geologiaako? Kyllä!

Mineraalin määritelmä on se, että se on luonnossa kiinteässä muodossa esiintyvä alkuaine tai yhdiste, sillä on tietty kemiallinen koostumus ja (yleensä) säännöllinen kiderakenne. Tämän määritelmän mukaan myös taivaalta putoava lumihiutale täyttää kaikki kohdat.  Lumihiutale-termi on itseasiassa yleistermi, joka kattaa niin yksittäiset lumikiteet, kuin niistä muodostuvat kiderykelmät.

Lumikiteet syntyvät sadepilvien yläosassa lämpötilan laskiessa pakkasen puolelle. Niitä syntyy nimenomaan silloin, kun vesihöyry tiivistyy suoraan kiinteäksi jääksi.  Lumikiteillä on säännöllinen kiderakenne, joka koostuu kuudesta pääsakarasta ja vaihtelevasta määrästä alasakaroita. Neulamaistenkin lumikiteiden rakenne on kuusikulmainen prisma, vaikka niistä puuttuisivat varsinaiset sakarat. Mineraalimaailmassa kuusikulmaisiksi prismoiksi kiteytyvät esimerkiksi kvartsi, apatiitti ja berylli.

 

Kuusikulmaisista kideytimistä luonnon taideteoksiksi

Lumikiteiden kuusikulmaisen rakenteen ja yhteneväisyyden mineraalikiteisiin huomasi Johannes Kepler jo 1600-luvun alussa. Mikroskoopin keksiminen 1600-luvun puolivälissä vaikutti siihen, että myös lumikiteitä pystyttiin tutkimaan entistä tarkemmin. Englantilainen luonnontieteilijä Robert Hooke julkaisi vuonna 1665 kirjan nimeltä “Micrographia”, joka sisälsi käsinpiirrettyjä yksityiskohtaisia kuvia lumikiteistä. Ensimmäiset valokuvat lumikiteistä otti Wilson Bentley vuonna 1885. Elämänsä aikana Bentley otti yksittäisistä lumikiteistä yli 5 000 kuvaa! Japanilainen fyysikko Ukichiro Nakaya teki ensimmäisen järjestelmällisen tutkimuksen lumikiteiden rakenteesta vuonna 1954.

Sittemmin lumikiteitä, niiden rakennetta ja syntyä, on tutkittu yhä tarkemmin tieteellisten menetelmien kehittyessä. Kun lumikide aloittaa kasvamisen, syntyy ensimmäisenä pieni tasasivuinen ja kuusikulmainen prisma. Kun kideydin kasvaa tarpeeksi suureksi ja painavaksi, se alkaa tippua kohti maanpintaa. Pudotessaan ilmakerrosten läpi kide kasvaa yhä suuremmaksi. Eri kerrosten lämpötila ja kosteus määrittävän sen, millaiseksi kasvava kide muotoutuu ennen kuin se putoaa maanpinnalle. Lumikiteistä voi kasvaa esimerkiksi tähtimäisiä, laattamaisia, pylväsmäisiä tai luotimaisia.

http://www.its.caltech.edu/~atomic/snowcrystals/class/snowtypes4.jpg
Lumikiteiden kirjoa! Kuva: Snowcrystals.com**

 

Ikkunaan anatomisesti oikeita lumikiteitä

Paperilumihiutaleita on leikelty jo 1800-luvulta lähtien. Frances Chickering julkaisi vuonna 1864 kirjan “Cloud crystals: A Snow-Flake Album. Kirja sisälsi malleja paperilumikiteistä, jotka hän oli leikannut ikkunalaudalle pudonneiden lumikiteiden mukaan.

Jos haluat leikellä ikkunaan anatomisesti oikeita lumikiteitä, tee niistä kuusikulmaisia/sakaraisia. Mikäli lumikide kaksostuu, syntyy kiteeseen 12 haaraa, mutta yksittäinen lumikide ei ole esimerkiksi neljä- tai kahdeksansakarainen (kuusikulmaisen hiutaleen taitteluohje esimerkiksi täällä).  Runsaasti valokuvia oikeista lumihiutaleista leikkaamisen malliksi löytyy esimerkiksi täältä! Askartelun ja tulevan talven lumikiteiden ihailemisen iloa!

Jouluaattoon asti blogissa julkaistaan jokaisena päivänä geologiaan enemmän tai vähemmän liittyvä juttu tai kuva. Kaikki joulukalenteripäivitykset löydät tämän linkin takaa.

Teksti pohjautuu suurelta osin kirjaan:  Lumihiutale, Talven salainen kauneus. Libbrecth K. ja Rasmussen P. 2008. Readme.fi. Mikäli kaipaat lisätietoa lumikiteistä, tässä yksi lähde: Libbrecth, K. 2005. The physics of snow crystals. Reports on Progres of Physics, 68; 855 – 895. (PDF).

Kuvat:

*Alexey Kljatov: Flickr
**SnowCrystals.com

 

Päivityksiä:

5.12.2015, 17:12. Poistettu viittaus siihen, että lumikiteet eivät kuuluisi virallisen määritelmän mukaan mineraaleihin. Kyllä ne kuuluu!

4.12.2018, 10:30: Korjattu otsikkokuvaa, tehty muutama pieni tekstiä editoiva muutos ja poistettu toimimaton linkki internetsivulle koskien hiutaleen taitteluohjetta.

 

One thought on “Miten lumihiutaleet muodostuvat?”

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s