วิทยาศาสตร์ในเกล็ดหิมะ

ภาพประกอบ : ลิขสิทธิ์ถูกต้องจาก Shutterstock
ลิขสิทธิ์ภาพขอสงวนเฉพาะสำหรับใช้งานในสื่อต่างๆ ของทรูปลูกปัญญา เท่านั้น
ห้ามไม่ให้นำภาพไปเผยแพร่ผ่านช่องทางอื่นโดยเด็ดขาด

แม้ว่าเมืองไทยจะเป็นเมืองร้อน แม้ว่าเมืองไทยจะไม่มีหิมะตก แต่หลายๆคนก็เคยพบเห็นหิมะกันมาบ้างเวลาไปต่างประเทศ มันคงจะดีถ้าเราได้รู้ว่า หิมะคืออะไร เกล็ดหิมะหน้าตาเป็นอย่างไร และโครงสร้างจิ๋วนี้จริงๆแล้วเกิดขึ้นได้อย่างไร

หิมะคืออะไร ทำไมมันถึงไม่มีในประเทศไทย หิมะคือน้ำรูปแบบหนึ่งที่เกิดจากการรวมตัวกันของโมเลกุลน้ำที่อยู่ในอากาศ เมื่อมีขนาดใหญ่ขึ้น มวลมากขึ้น ก็ตกลงสู่พื้นล่างตามแรงโน้มถ่วงของโลก โดยตกลงมาในรูปแบบของผนึกน้ำแข็งเล็ก ๆ เป็นจำนวนมากที่เรียกว่า เกล็ดหิมะ ดังนั้นมันจึงไม่ได้เป็นก้อนน้ำแข็งแน่น ๆ หากแต่มีความโปร่ง นุ่มเมื่อสัมผัส อย่างไรก็ดี หิมะจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อละอองน้ำในอากาศสัมผัสเข้ากับอากาศเย็นที่อุณหภูมิต่ำกว่า 0 องศาเซลเซียส ซึ่งก็เป็นอุณหภูมิเดียวกันกับที่ทำให้เกิดน้ำแข็ง

ภาพประกอบ : ลิขสิทธิ์ถูกต้องจาก Shutterstock
ลิขสิทธิ์ภาพขอสงวนเฉพาะสำหรับใช้งานในสื่อต่างๆ ของทรูปลูกปัญญา เท่านั้น
ห้ามไม่ให้นำภาพไปเผยแพร่ผ่านช่องทางอื่นโดยเด็ดขาด

หากมีโอกาสได้ลองสัมผัสกับหิมะ และจ้องมองดูใกล้ ๆ จะพบว่า เกล็ดหิมะที่รวมตัวกันเป็นก้อนหิมะนั้น อันที่จริงแล้ว เป็นแผ่นน้ำแข็งบาง ๆ ที่มีความสมมาตร และมี 6 แฉก โดยเกล็ดหิมะแต่ละเกล็ดมีลักษณะและลวดลายแตกต่างกัน สิ่งที่ทำให้มันมีโครงสร้างเช่นนั้นก็เนื่องจากโมเลกุลของน้ำประกอบไปด้วยออกซิเจน 1 อะตอมและไฮโดรเจน 2 อะตอมจับตัวกัน และแรงผลักของอิเล็คตรอนในโมเลกุลน้ำทำให้ออกซิเจน 2 อะตอมทำมุมกัน 104.5 องศาพอดี อย่างไรก็ดี แม้โมเลกุลน้ำปกติแล้วจะไม่มีประจุแต่หาก แต่ละด้านของมันมีประจุที่แตกต่างกัน นั่นคือด้านที่เป็นโมเลกุลออกซิเจนจะมีประจุลบ และในด้านของไฮโดรเจนจะมีประจุบวก เมื่อโมเลกุลของน้ำอยู่ใกล้กันก็จะเรียงตัวเอาด้านที่ประจุต่างกันของแต่ละโมเลกุลเข้าหากัน หรือที่เรียกว่า Hydrogen Bond พันธะไฮโดรเจน และด้วยคุณสมบัติของแรงดึงดูดของแต่ละประจุนี้ เกิดขึ้นระหว่างที่ละอองน้ำสัมผัสกับความเย็นในทันที และจับตัวเป็นน้ำแข็งมันจึงเรียงตัวกันตามมุมที่กล่าวในข้างต้นกลายเป็นรูปทรงหกเหลี่ยมพอดี และนี่คือแกนกลางของทุก ๆ เกล็ดหิมะ

ภาพประกอบ : ลิขสิทธิ์ถูกต้องจาก Shutterstock
ลิขสิทธิ์ภาพขอสงวนเฉพาะสำหรับใช้งานในสื่อต่างๆ ของทรูปลูกปัญญา เท่านั้น
ห้ามไม่ให้นำภาพไปเผยแพร่ผ่านช่องทางอื่นโดยเด็ดขาด

และเมื่อเกล็ดหิมะขยายตัวออกไประหว่างที่มันจับตัวแข็ง โครงสร้างของมันก็ยังคงเป็นรูปหกเหลี่ยมต่อไป เมื่อมันลอยผ่านอากาศไปเรื่อย ๆ และรวมตัวเข้ากับละอองน้ำอื่น ๆ ที่ใกล้เคียง โมเลกุลของน้ำก็จะมาจับตัวเข้ากับแต่ละด้านของรูปหกเหลี่ยมนี้และทำให้เกิดเป็นโครงสร้างที่ขยายตัวออกไปเรื่อย ๆ รูปร่างและหน้าตาของแต่ละเกล็ดจะเปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิและความชื้นโดยรอบในขณะนั้น และเมื่อมันค่อย ๆ ลอยต่ำลงสู่พื้นโลก อุณหภูมิที่เปลี่ยนไปก็จะทำให้เกล็ดค่อย ๆ ก่อตัวเป็นรูปร่างที่แปลกตาออกไป แม้แต่เกล็ดที่เกิดขึ้นพร้อมกัน หากแต่ลอยไปในทิศทางต่างกันเพียงเล็กน้อยก็จะทำให้รูปร่างของมันแตกต่างกันได้ หรือแม้แต่ความชื้นและอุณหภูมิบนพื้นผิวก็ส่งผลต่อลักษณะหิมะด้วยเช่นกัน และนั่นทำให้หิมะมีความนุ่ม หนาแน่น ความฝืดของพื้นผิว หรือความชื้น แตกต่างกันไปในแต่ละพื้นที่นั่นเอง และนั่นทำให้เราสามารถเล่นสกีได้ในบางพื้นที่แม้จะมีหิมะไม่หนามาก แต่บางพื้นที่กลับไม่สามารถเล่นได้

ภาพประกอบ : ลิขสิทธิ์ถูกต้องจาก Shutterstock
ลิขสิทธิ์ภาพขอสงวนเฉพาะสำหรับใช้งานในสื่อต่างๆ ของทรูปลูกปัญญา เท่านั้น
ห้ามไม่ให้นำภาพไปเผยแพร่ผ่านช่องทางอื่นโดยเด็ดขาด

อีกสิ่งหนึ่งที่เป็นข้อถกเถียงกันมาตลอดก็คือ ไม่มีเกล็ดหิมะคู่ใดเหมือนกัน นั่นก็เป็นจริงแค่เพียงส่วนเดียว อย่างที่กล่าวไปในข้างต้น ด้วยปัจจัยที่แตกต่างกันเพียงเล็กน้อยทางด้าน อุณหภูมิ ความชื้น หรือแม้แต่การลอยตัวลงสู่พื้น ต่างก็ส่งผลให้รูปร่างของเกล็ดกิมะแตกต่างกัน อย่างไรก็ดี ได้มีการจดบันทึกถึงการค้นพบเกล็ดหิมะที่เหมือนกันอยู่โดย American Meteorological Society ดังนั้นแม้จะยากที่จะหาคู่เหมือน แต่มันก็มีความเป็นไปได้เสมอที่จะเจอเกล็ดหิมะที่เหมือนกันนั่นเอง

เรียบเรียงโดย ทีมงานทรูปลูกปัญญา

ที่มา : https://www.youtube.com/watch?v=FwGH4gulLX4
        https://nsidc.org/cryosphere/snow/index.html
        https://nsidc.org/cryosphere/snow/science/formation.html

ภาพประกอบ : ลิขสิทธิ์ถูกต้องจาก Shutterstock
ลิขสิทธิ์ภาพขอสงวนเฉพาะสำหรับใช้งานในสื่อต่างๆ ของทรูปลูกปัญญา เท่านั้น
ห้ามไม่ให้นำภาพไปเผยแพร่ผ่านช่องทางอื่นโดยเด็ดขาด