Hvorfor dannes stjerner?

Når en krystall vokser bruker den opp vannmolekylene i luften omkring. Derfor dannes det en sone med mindre luftfuktighet i umiddelbar nærhet av krystallen. Etterhvert som krystallen blir større blir det kortere vei fra hjørnene på krystallen til områder med høyere luftfuktighet enn det er fra midten av sideflatene.

Fig. 6. Armene til en snøkrystall dannes og utvikles ved at hjørnene får større tilgang på vannmolekyler enn flatene. Disse vil igjen hemme vekst av flatene ved at de fysisk skjermer for vannmolekylene utenfra.

Siden hjørnene på den måten får større tilgang på vannmolekyler enn sideflatene, vil de vokse raskere, og danne ”armer” på krystallen. Dette gir enda tregere vekst av flatene fordi hjørnene ”stjeler” det meste av vannet i lufta omkring. Etter som armene blir store vil hjørnene på disse også kunne begynne å vokse raskere enn flatene på armene. På denne måten dannes nye armer. Dette fører til at den opprinnelige armen blir seende ut som et lite tre, og derfor kalles denne vekstformen for dendrittisk, etter det greske ordet for tre.

Når luftfuktigheten er høy blir det dannet snøkrystaller med meget kompliserte armer. Dette er fordi armene og sidearmene vokser meget raskt og på den måten skjermer resten av krystallen, slik at kjernen nesten ikke vokser. Ved lav luftfuktighet vokser krystallen så langsomt at vannmolekylene også får tid til å finne områder midt på flatene. Dette gir prismelignende krystaller uten armer.

Når luftfuktigheten hverken er spesielt høy eller lav så vil det kunne dannes kanter langs omkretsen i stedet for armer. Dette er en mellomting mellom prismevekst og dendrittisk vekst, og kalles for Hoppers vekst, (Fig. 7).

Fig. 7.Snøkrystaller hvor kantene har grodd raskest, kalles også Hoppers vekst, (ref [A]).

De karakteristiske snøkrystallene, med sterkt forgrenede armer, dannes som sagt ved relativt høy luftfuktighet, men hvorfor blir alle armene sende like ut, slik vi f.eks. ser i Fig. 8?.

Fig. 8. Eksempel på en meget symmetrisk og pen snøkrystall, (ref [B]).

Tidlige teorier gikk ut på at det ble sendt et form for signal gjennom krystallen når en ny arm ble dannet slik at det samme skjedde på hvert hjørne. Andre teorier gikk ut på at vannmolekylene i luften mellom armene ble orientert av armene og på den måten førte informasjon gjennom luften. En har nå gått bort fra disse forklaringene.

Den mest trolige forklaringen på hvorfor armene er like, er faktisk allerede nevnt. Men før vi går videre med denne forklaringen, bør vi kanskje slå i hjel myten om at alle snøkrystaller er så symmetriske. Det er lett å finne snøkrystaller hvor ikke alle armer er like, men de fleste som tar bilder av krystaller synes de er penere når alle armene er like. Derfor finnes det mange flere fotografier av meget symmetriske krystaller enn av de som er mindre symmetriske. To eksempler på krystaller som ikke så symmetriske ser vi i Fig. 9.

Fig. 9. Eksempel på ikke så symmetriske snøkrystaller (ref [F]).

Ofte er imidlertid snøkrystallene forbløffende symmetriske, og grunnen til at de kan bli slik er at de er så små. Selv om luftfuktighet og temperatur kan variere mye i luftlagene som snøkrystallen daler ned gjennom, er krystallen så liten at alle armene ”føler” den samme temperaturen og luftfuktigheten. Derfor vokser alle armene like fort, og når forholdene på én arm er slik at det er gunstigere å dele seg enn å fortsette å vokse, ”føler” de andre armene akkurat de samme forholdene. Derfor dannes nye armer samtidig, slik som vist i Fig. 6.

Av Ola Nilsen
Publisert 2. apr. 2011 23:00 - Sist endret 2. apr. 2011 23:26