07 februari 2019

“Nederland lag deze week bedekt onder een mooie, witte laag sneeuw. De zachtwitte gloed van het versgevallen sneeuwdek is het resultaat van de reflectie van licht aan de kristalvlakken van de ontelbare sneeuwkristallen. NEMO Kennislink nam deze mooie winterse kristallen eens onder de loep.”

Je leest:

Sneeuwpracht

Sneeuwpracht

Auteur: | 3 december 2010

Als we geluk hebben dan blijven ze nog even liggen: miljoenen, miljarden, triljarden sneeuwvlokken. Op de vele prachtige winterplaatjes op instagram en andere fotosites ziet het er al fantastisch uit. Maar eigenlijk zit de ware pracht in het detail. Sneeuwvlokken zijn misschien wel de mooiste ijskristallen die er zijn; je moet alleen even goed kijken.

OK, je moet er een microscoop voor hebben en die vervolgens in een koelcel zetten, dus heel gemakkelijk is het niet om een sneeuwvlok goed te bekijken. Daar komt nog bij dat de sneeuwvlokken die op straat liggen doorgaans een klomp kristallen bij elkaar zijn. Gelukkig hebben al heel veel mensen – onderzoekers vaak – de sneeuwkristallen onder de loep genomen en er op internet prachtige fotocollecties van aangelegd. Bijvoorbeeld de mensen achter snowcrystals.com, een initiatief van natuurkundehoogleraar Kenneth G. Libbrecht van het California Institute of Technology (Caltech).

Hoe zit dat met sneeuwkristallen?

Sneeuwvlokken ontstaan uit waterdamp in wolken bij temperaturen ver onder het vriespunt ( 0 °C). Welke vorm ze krijgen hangt af van de precieze temperatuur, luchtstromingen en de luchtvochtigheid. Ook stofdeeltjes in de lucht spelen een rol. Zij vormen de kernen waarop sneeuwkristallen gaan uitgroeien, maar ze kunnen ook ingesloten raken en zo de vorm en bestendigheid van een sneeuwkristal beïnvloeden. Hoe minder perfect het sneeuwkristal, hoe makkelijker het weer smelt als de temperatuur stijgt.

Over het algemeen ontstaan de meest uitgebreide, zeskantige hexagonale kristallen in wolken op grote hoogte. Naalden en vlakke zeskantige kristallen krijgen hun vorm in middelhoge wolken. In lagere wolken tenslotte ontstaat een grote variëteit aan sneeuwkristallen. Hoe lager de temperatuur, hoe scherper de uiteinden en hoe groter de kans dat er vertakkingen optreden (de kristallograaf spreekt in dat geval van dendrietvorming). Als het minder koud is groeien de kristallen over het algemeen langzamer, waarbij hun vorm meer afgerond en minder complex is.

De sneeuwkristallen in dit filmpje zijn het resultaat van computermodellen van wiskundigen David Griffeath van de University of Wisconsin (Madison, VS) en Janko Gravner van de University of California (Davis, VS). Met hun theorie zijn alle in de natuur voorkomende sneeuwvlokken te beschrijven, in drie dimensies en met zeer grote nauwkeurigheid.

Symmetrie

Regelmatige ordening van watermoleculen in een ijskristal. In rood zuurstof (O), in grijs waterstof (H).

Uit de microscoopfoto’s van sneeuwkristallen zou je kunnen opmaken dat alle sneeuwvlokken prachtig symmetrisch zijn. In de praktijk is dat echter zelden het geval. De kristalvertakkingen groeien allemaal onafhankelijk van elkaar uit, dus het komt vaak voor dat ze aan de ene kant langer zijn dan aan de andere kant. Alleen wanneer het kristal in relatief ‘rustige’ omstandigheden ontstaat, zal het mooi symmetrisch zijn.

De zesvoudige symmetrie is een weerslag van de manier waarop watermoleculen zich in ijs rangschikken. In de structuur die dan ontstaat is sprake van een balans tussen de onderlinge afstoting en aantrekking van de waterstof (H) en zuurstof (O) atomen van verschillende watermoleculen. Twee watermoleculen zullen bijvoorbeeld niet met de O’s tegen elkaar aan gaan liggen omdat die elkaar licht afstoten. Wel vormen ze zwakke onderlinge bindingen tussen elkaars H en O atomen (de zogenaamde waterstofbruggen).

Sneeuwwit

De zachtwitte gloed van een versgevallen sneeuwdek is het resultaat van de reflectie van licht aan de kristalvlakken van de ontelbare sneeuwkristallen. Effectief is er sprake van verstrooing omdat al die spiegelvlakjes allemaal anders geöriënteerd zijn. Het zonlicht wordt gereflecteerd in allerlei kleuren en richtingen, met een witte kleur als resultaat. Fantastisch tijdens een wandeling. Maar realiseer je dan ook wat voor een moois er onder je voeten knarst…

Harm Ikink
Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 03 december 2010

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.