Sneeu

Sneeukristalle vorm 'n bisarre landskap naby Kladská in Tsjeggië

Sneeu (ook bekend as kapok) is 'n soort neerslag in die vorm van kristalagtige waterys. Dit bestaan uit 'n menigte sneeuvlokke wat uit wolke val. Aangesien sneeu uit klein ysdeeltjies saamgestel is, is dit 'n korrelagtige materiaal. Sneeu het 'n oop en dus sagte struktuur tensy dit deur eksterne druk saamgepak word.

Oorsprong

Sneeu ontstaan uit waterdamp. Waterdamp is watermolekules wat deur die verdamping van water van die aarde se oppervlak af die lug in ontsnap: van die see, van riviere, van mere - van enige plek waar daar water is. Waterdampmolekules is vir die blote oog onsigbaar, tensy dit in 'n digte konsentrasie is, soos wanneer stoom die lug in opstyg.

Waterdamp kom ook van lewende dinge: plante, diere en die mens. Al hierdie waterdamp is ligter as droë lug en styg en sweef in die lug. ('n Liter droë lug se massa is bv. 1,293 g; 'n liter waterdamp slegs 0,80 g.) Dit akkumuleer naby die grond sowel as in die bolug totdat die lug nie meer waterdamp kan bevat nie. Byvoorbeeld: wanneer ‘n spons heeltemal deurtrek is met water, kan dit nie 'n enkele druppel meer absorbeer nie, selfs al word dit heeltemal onder die water gedruk.

Net so sal lug, wanneer dit al die waterdamp wat dit kan bevat, geabsorbeer het, versadig wees met waterdamp. Hoe warmer die lug is, hoe groter is sy vermoë om waterdamp te bevat. Koue lug sal dus baie gouer versadig wees. Wanneer lug styg, koel dit af. Die vogtige lug wat van die aarde af opstyg, word dus al hoe kouer totdat 'n punt bereik word waar dit nie meer al die waterdamp wat daarin aanwesig is, kan bevat nie. As die lug nog hoër styg, word dit nog kouer en raak die lug oorversadig, sodat die oortollige waterdamp kondenseer om klein waterdruppeltjies of klein yskristalletjies te vorm.

Kristalvorming

Sneeuvlokke
Foto: Wilson Bentley

Sneeu ontstaan sodra fynste druppeltjies van baie koue water hulle met vaste kristallisasiepartikels soos byvoorbeeld stofdeeltjies verbind en bevries. Hierdie proses begin egter eers by temperature van minder as -12 °C, waarby water in die afwesigheid van kristallisasiekerne selfs by temperature van tot by -40 °C vloeibaar kan wees. Die yskristalle wat hierby begin vorm is minder as 0,1 millimeter groot en val as gevolg van hul toenemende gewig na benede. Vanweë die verskillende stoomdruk van ys en koue water groei hulle steeds verder. Die waterdamp in die lug bevries regstreeks tot ys en bevorder sodoende die kristalle se groei. Die sneeukristalle begin hulle tipiese seshoekige vorm aanneem, waarby weens die besondere struktuur van die watermolekuul net hoeke van onderskeidelik 60° en 120° voorkom.

Die verskillende grondliggende vorms van sneeukristalle is afhanklik van die temperatuur: By laer temperature ontstaan sneeukristalle in die vorm van plaatjies of prismas, terwyl hoër temperature sesarmige dendriete (sterre) laat ontstaan. Ook die lugvogtigheid oefen 'n invloed op die kristalle se groei uit. Die vorming van sneeukristalle laat die temperatuur in 'n wolk styg aangesien die kristalle tydens die vriesproses warmte vrystel, terwyl hulle warmte opneem sodra hulle verdamp.

In die geval van 'n hoë termiek beweeg die kristalle verskeie kere vertikaal deur die atmosfeer, word gedeeltelik opgesmelt en kan weer opnuut kristalliseer. Hierdie proses verander die oorspronklike reëlmatige struktuur en lei tot 'n groot aantal ingewikkelde mengvorme. Dikwels word daar beweer dat twee sneeuvlokke nooit dieselfde sou lyk nie. Die navorsers Bentley en Humphreys het in 1962 meer as 6 000 verskillende kristalvorme getel.

Net soos met hulle groot antal vorme verbaas sneeukristalle ook met hulle simmetrie wat van hulle ook 'n gewilde voorbeeld van die fraktale geometrie gemaak het. Die verskillende vertakkinge groei in 'n sneeukristal steeds op dieselfde manier en blykbaar ook met min of meer dieselfde snelheid, selfs as hulle spitse, waar hulle verder groei, dikwels 'n paar millimeter uitmekaar lê. Moontlik is die groeitoestande aan die spitse van verskillende vergelykbare kernplekke op gelyke tydstippe ook min of meer dieselfdes.

'n Hoë lugvogtigheid bevorder die groei van die mees ingewikkelde en filigrane strukture. By temperature van minder as -30 °C tree gewoonlik geen sneeuvalle meer op nie – die lug is dan te droog vir die vorming van sneeukristalle. Nogtans trek daar onder bepaalde omstandighede nog wolke, waarin al sneeukristalle gevorm het, as gevolg van adveksie saam. Hierdie soort sneeuwolke is gewoon donker, en hoe groter die wolk, hoe groter die vogtigheid. Die wolk laat minder lig deurskyn en word sodoende donker.

Sneeuvlokke

'n Galery van tipiese sneeuvlokke

Sodra die lugtemperatuur tot vriespunt daal word die yskristalle deur middel van klein waterdruppels aan mekaar vasgeheg, en die sneeuvlokke wat ontstaan lyk soos fyn stukkies watte. Gedurende sterk reën kom sneeuval egter ook by temperature van omtrent 5 °C of ietwat hoër voor, terwyl reën by temperature benede vriespunt soms as sogenaamde ysreën val.

Hierdie komponente is afhanklik van die struktuur en stabiliteit van die verskillende luglae, geografiese invloede en weerselemente soos sogenaamde kouelugdruppels. Sneeuvalle by lae temperature word deur baie klein sneeuvlokke gekenmerk.

'n Gewone heksagoniese dendritiese sneeuvlokkie, vergroot met 'n lae-temperatuur skanderende elektronmikroskoop. Die beeld is kunsmatig gekleurd om die sentrale vlokkie te beklemtoon.

Sneeuvlokke bevat tot by 95 persent lug en het sodoende 'n groot oppervlakte. Vanweë hul hoër lugweerstand val hulle in vergelyking met ander neerslae relatief stadig; hulle snelheid van omtrent 4 km/h is aansienlik laer as dié van byvoorbeeld gemiddelde sterk reën met 20 km/h of hael wat deur baie hoë snelhede gekenmerk word.

Sneeu het sy wit kleur eweneens aan die yskristalle te danke, waarvan elkeen net soos ys deursigtig is. Die lig van alle siigbare golflengtes word op die oppervlaktes, wat die yskristalle teen die omgewingslug afgrens, geweerkaats en verstrooi. 'n Groot aantal yskristalle wat deurmekaar geposisioneer is lei tot 'n diffuse weerkaatsing, en die sneeu kry 'n wit voorkoms. 'n Soortgelyke verskynsel tree byvoorbeeld ook by sout op wanneer 'n mens poeier en groter kristalle met mekaar vergelyk.

Die grootste sneeuvlok wat ooit raakgesien is het 'n deursnee van twaalf sentimeter bereik. Gewoonlik is die deursnee egter tot sowat vyf millimeter met 'n gewig van 0,004 gram beperk. Die sneeuvlokke begin groter word sodra die lugtemperatuur styg. By hoër temperature smelt die yskristalle en begin aan mekaar verkleef te raak sodat hulle groter vlokke vorm.

Sodra 'n sneeuvlok op water val veroorsaak dit vanweë die lugborrels wat daarin ingesluit is 'n skril geluid met 'n hoë frekwensie van tussen 50 en 200 kilohertz (wat vir mense egter onhoorbaar is).

Daar word na vlokkerige sneeu as "kapok" verwys.

Navorsing

Geskiedenis

Die eerste sneeu

Die heksagonale struktuur van sneeuvlokke was in die Sjinese Keiserryk al in die 2de eeu v.C. bekend. In die weste is hierdie eienskap vir die eerste keer in 1591 deur die Engelse wiskundige Thomas Harriot ontdek, maar nog nie gepubliseer nie. Wetenskaplike werke oor die groot aantal vorme wat sneeukristalle kan aanneem is ook deur Johannes Kepler en Renè Descartes geskryf. Die eerste stelselmatige ondersoek is egter eers deur Ukichiro Nakaya deurgevoer wat in 1936 as eerste wetenskaplike daarin geslaag het om kunsmatige sneeuvlokke te vervaardig en hulle in 1954 in meer as 200 verskillende tipes gekategoriseer het.

Sneeumetings

Sneeu-neerslae word deur middel van gewone reënmeters gemeet. Om hulle teen opgewaaide sneeu te beskerm, word sogenaamde sneeukruise daarop aangebring. Die dikte van 'n sneeulaag word met sneeupeile bepaal, maar kan ook met ultraklank-apparate gemeet word.

Die watergehalte (of waterekwivalent) van 'n sneeulaag en sy digtheid speel 'n belangrike rol in die klimatologie en hidrologie. Ook die sneeugrens, wat sneeubedekte en sneeuvrye gebiede van mekaar skei, is 'n belangrike klimatologiese kensyfer.

Sneeu affekteer vervoer, dus dit is belangrik om veiligheidsrede dat diegene (motor betuurders, trein bestuurders, vlieëniers ens) wie in beheer van enige voertuie wat deur die sneeu reis om die diepte van die sneeu op die vervoerpad self te ken. In sommige gevalle kan die sneeu so diep wees dat die vervoerroete gesluit is, terwyl inligting in ander gevalle via radio of deur merkers bekend gemaak.

Voordele

Wanneer sneeu val, bedek dit die grond met 'n spierwit kombers en vorm die lieflikste natuurtonele. Maar die sneeu is nie deur die natuur slegs as versiering bedoel nie. 'n Swaar sneeuneerslag op die berge beteken 'n groot bron van water. (Die Oranjerivier word so in die berge van Lesotho gevoed.) In die lente smelt die sneeu en lewer water aan die vlaktes; in sommige lande is hierdie sneeu 'n welkome aanvulling vir die lentereëns. Daarbenewens dien die sneeu ook as 'n kombers om die grond teen bevriesing te beskerm.

Sneeu is 'n swak geleier van hitte, aangesien die sneeuvlokkies 'n groot hoeveelheid lug omsluit; hoewel die lugtemperatuur bokant die sneeu verskeie grade onder die vriespunt kan wees, hou die lagie sneeu die grondoppervlak onder die sneeu dikwels bo die vriespunt. Ou sneeu wat hard geword het en saamgedruk is, is nie so 'n goeie insulator nie, maar onder 'n laag vars sneeu van 40 cm dik sal die grondtemperatuur 0°C bly, al daal die temperatuur van die lug bokant die sneeu tot -8°C. Sneeu beskerm dus plante en sade in die koue lande teen bevriesing in die winter.

Bronne

• KENNIS, 1980, ISBN 0798108258, volume 3, bl. 540