Hovorí sa, že žiadne dve snehové vločky nie sú rovnaké. Skontroloval to však niekto? Asi nie, no ak ste ich za život videli aj milión, naozaj bola asi každá rôzna – niektoré sú veľké, iné malé, niektoré vyzerajú ako jeden veľký kryštál a niektoré majú kopu malý výrastkov. Bez preháňanie môžeme povedať, že ide o nespočítateľne veľa prenádherných tvarov – dokonalý príklad neporiadku a chaosu, každá ďalšia vločka je trochu iná no zároveň veľmi symetrická.
Ak chytíte do rúk peknú vločku a otočíte ju o 60˚, vyzerá rovnako – to sa myslím pojmom symetria. Skúste nájsť vo svojom okolí iný predmet, ktorý ma takúto jasnú symetriu a zároveň podobne komplexný tvar – je to veľmi ťažké. A pritom takéto vločky vznikajú ako na páse. Kde sa v nich berie táto kombinácia chaosu a poriadku?
Základné princípy vzniku vločiek sa dajú vysvetliť v troch krokoch.
- Základný stavebný blok je ľadový kryštál. Takmer všetko ľad v atmosfére má šesťuholníkový tvar, čo vychádza z tvaru samotných molekúl vody, H20. Tú si môžete predstaviť ako hlavu Mickey Mousa – kyslík je hlava a dva vodíky sú ako uši, ktoré zvierajú fixný uhol 105˚. Základný stavebný blok je teda šesťuholník. Dodám ešte, že vločky na svoj vznik potrebujú niečo, čo ich vznik naštartuje – kondenzačné jadro, napr. zrniečko prachu, z ktorého začnú rásť.
- Ako tento šesťuholník rastie? Tak, aby mal čo najmenšiu vonkajšiu plochu. Ako to docieliť? Zoberte prvý šesťuholník a ku každej vonkajšej hrane prilepte ďalší. Ak máte k dispozícii ďalšie šesťuholníky, pokračujte ďalej, pridávajte ďalšie a ďalšie vrstvy. Čo vzniká vo výsledku? Jeden veľký šesťuholník. (Situáciu majú jednoduchú hráči Osadníkov z Katanu.)
Iný, ekvivalentný, uhol pohľadu je, že každý ďalší dielik sa pripojí na čo najnerovnomernejšie miesto – na výrastok alebo do medzery. Vo výsledku tak vzniká útvar, ktorý má dlhé hladké hrany a čo najmenej rohov – čiže jeden veľký šesťuholník. - Keď je šesťuholník dosť veľký, začne sa diať niečo nové. Jeho šesť rohov trčí von a to znamená, že sa na ne začne zachytávať viac molekúl vody z okolitého vzduchu – začína dochádzať k vetveniu. Zo šiestich hrán nášho šesťuholníka začínajú vyrastať dlhé ramená! Keď začnú tieto ramená dostatočne vytŕčať, postihne ich podobný osud – začnú sa vetviť. Hotovo, máme krásnu veľkú rozvetvenú vločku.
Formovanie vločky teda pozostáva z dvoch krokov: rast a vetvenie. Tieto kroky sa môžu diať naraz a môžu sa opakovať. Prečo niekedy radšej rastú a niekedy sa radšej vetvia? Prečo sa niekedy nová molekula vody pripojí na kraj (a tvorí široké vločky) a niekedy zas na vrch (a tvorí dlhé ihly)? Na tieto otázky už neexistuje jednoduchá odpoveď. Ide o peknú, ale zložitú fyziku. Konkrétne detaily však výrazne závisia od teploty a vlhkosti vzduchu. A práve táto skutočnosť má na starosti chaoticko-symetrickú povahu vločiek.
Počas svojho vzniku totiž prechádza vločka rôznymi miestami v oblaku – niekde je trochu vlhší vzduch, niekde trochu chladnejší a niekde naopak. Každá vločka prejde mierne rozdielnymi podmienkami a aj tie najmenšie rozdiely v teplote a vlhkosti sa prejavia na jej tvare. Vločky počas toho istého sneženia sú si podobné – vznikali pri podobných podmienkach – ale každá je unikátna, prešla v oblakoch trochu inou cestou.
Každá vločka cestuje trochu inak, no všetkých jej šesť ramien cestuje spolu a tak prechádzajú prakticky identickými podmienkami pre rast a vetvenie a tak všetkých šesť ramien bežne vyzerá rovnako. (Nemusí to však platiť vždy.)
Svet vločiek je extrémne zložitý, existuje podrobná klasifikácia, do ktorej sme sa ani nepustili a za každým z tvarov je bežne sofistikované a komplexné fyzikálne zdôvodnenie. Na druhej strane, pôvod chaotickej a symetrickej povahy vločiek sa dá celkom dobre pochopiť vďaka trom základným princípom: šesťuholníkovému tvaru, rastu a vetveniu. Je to nádherná ukážka toho, ako môže krása a komplexnosť vychádzať z úplne jednoduchých zákonov.
[Samuel]PS: Veľa o vzniku jednotlivých druhov vločiek sa dočítate tu a tu.
