Қар түйіршіктері қалай пайда болады

Қыс мезгілінде аспаннан баяу қалықтап түсетін әрбір қар түйіршігі – табиғаттың ерекше кереметі. Олар көзге ұқсас көрінгенімен, әрқайсысының қалыптасу тарихы мен құрылымы бірегей. Ғалымдар ұзақ жылдар бойы осы нәзік мұз кристалдарының пайда болу процесін зерттеп келеді, себебі табиғатта екі бірдей қар түйіршігі кездеспейді. Олардың нәзік өрнектері мен симметриясы температура, ылғал және молекулалық күштердің өзара әрекеттесуі арқылы пайда болады. Қардың түзілу жолы – табиғаттың ұсақ бөлшектер деңгейінде де үйлесіммен жұмыс істейтінін дәлелдейтін ғажайып құбылыс.

Қар түйіршігінің пайда болуы

Қардың түзілуі атмосфераның жоғарғы қабаттарында жүреді. Мұнда ауа температурасы нөлден әлдеқайда төмен болып, су буы мұз кристалдарына айналады. Әдетте бұл процесс ауадағы ұсақ шаң, тұз немесе күл бөлшектерінің айналасында басталады. Осындай микробөлшектер болмаған жағдайда су буы қатуға үлгермес еді, өйткені дәл осы бөлшек мұз кристалының алғашқы өзегін қалыптастырады.

Түзілуге әсер ететін негізгі факторлар

Қар түйіршігінің пішіні мен құрылымы бірнеше маңызды жағдайларға тәуелді:

• ауа температурасы кристалдың пішінін анықтайды;
• ылғалдылық өсу жылдамдығына және тармақтардың санына әсер етеді;
• бұлт биіктігі мен қысым деңгейі конденсацияның сипатын өзгертеді;
• ауаның құрамындағы қоспалар кристалдың дұрыс қалыптасуына ықпал етеді немесе кедергі жасайды.

Температура тым төмендегенде кристалдар ұзынша пішінге ие болады, ал орташа суықта жұлдыз тәрізді өрнек түзіледі. Ылғалдылық жоғарылағанда қар күрделірек тармақталып өседі, ал төмен болғанда құрылымы қарапайым күйде қалады.

Қар түйіршігінің даму кезеңдері

Алғашқы мұз кристалы пайда болған соң, ол біртіндеп өсіп, көзге көрінетін қар түйіршігіне айналады. Бұл процесті бірнеше кезеңге бөлуге болады.

1. Алдымен ауадағы микроскопиялық бөлшек айналасында су молекулалары бірігіп, мұздың алты қырлы дәнегін қалыптастырады. Мұндай құрылым мұздың кристалдық торына ең тұрақты форма болып саналады.
2. Кейін тармақтар симметриялы түрде өсе бастайды. Әрбір бұтағы бірдей жылдамдықпен дамиды, себебі кристалл айналып, біркелкі салқындайды. Температура мен ылғалдылықтағы аз ғана өзгеріс жаңа өрнек пен бұтақтардың бағыттарын өзгертеді.
3. Салмағы артқан сайын қар түйіршігі төменгі қабаттарға түсіп, жылырақ ауаға енеді. Осы кезде оның пішіні аздап өзгереді, бірақ жалпы құрылымы сақталады. Кейде бірнеше кристалл бірігіп, үлпілдек қар түйіндерін түзеді.

Бұлттан жерге дейінгі жолда қар түйіршігі әртүрлі ортадан өтеді. Сол себепті олардың бірде-бірі бірдей болмайды.

Қар түрлері

Ғалымдар табиғатта кездесетін қар түйіршіктерінің бірнеше негізгі түрін ажыратады. Әрқайсысының қалыптасуы нақты физикалық заңдылықтарға бағынады.

• жұлдыз тәрізді пластинкалар шамамен минус 15 градуста түзіліп, әдемі симметриялы сәулелерге ие болады;
• бағана пішінді қар өте қатты суықта пайда болып, кішкентай алты қырлы таяқшаларға ұқсайды;
• ине тәрізді кристалдар ылғалдылығы төмен ортада қалыптасып, бұтақсыз формада кездеседі;
• дендритті құрылымдар ең әсем болып саналады, олар орташа суықта және жоғары ылғалдылықта өсіп, нәзік өрнек түзеді;
• шар тәрізді қар бірнеше түйіршіктің бірігуінен түзіліп, ұшып бара жатып бірігіп кетеді.

Әр форма түзілу кезінде ауадағы жағдайдың айнасы іспетті. Температура мен ылғалдылықтағы аз ғана ауытқу келесі қардың түрін мүлде өзгеше етеді.

Неліктен қар түйіршіктері әртүрлі

Қар кристалдарының алуан түрлі болуы атмосфералық жағдайлардың өзгермелігімен түсіндіріледі. Бір ғана бұлттың ішінде температура мен ылғалдылық бірнеше сантиметр сайын өзгеруі мүмкін. Сол себепті қатар түзіліп жатқан қарлар бірнеше секунд ішінде бір-бірінен өзгеше бола бастайды. Олардың пішініне сонымен қатар желдің күші мен түзілу ұзақтығы да әсер етеді.

Зертханалық жағдайда ғалымдар ауа температурасы мен ылғалдылықты өзгерте отырып, қар түйіршіктерін жасанды түрде қалыптастырған. Эксперименттер көрсеткендей, ылғалдылық сәл артса – қарапайым кристалл бірден күрделі жұлдызға айналады. Мұндай тәжірибелер табиғаттағы нәзік тепе-теңдіктің қандай заңдылықтармен басқарылатынын түсінуге көмектеседі.

Қар – бұл жай мұзға айналған су ғана емес, табиғаттағы үйлесім мен тәртіптің көрінісі. Оның түзілу процесі физика, химия және сұлулықты бір арнаға тоғыстырады. Аспаннан баяу қалықтап түсетін әрбір қар түйіршігі – табиғаттың дәлдігі мен әсемдігінің айғағы. Осы ғажайып көрініс бізге шынайы сұлулықтың ұсақ бөлшектер мен сан алуандықта жасырынатынын еске салады.