Jazda na sankach, nartach, lepienie bałwana, wojna na śnieżki - pomysłów na to, by fajnie spędzić Światowy Dzień Śniegu jest wiele. Akcja ma na celu promowanie nie tylko beztroskiej zabawy, ale i edukacji związanej ze śniegiem.

Skupmy się jednak na samych białych płatkach. Aby powstać, potrzebują drobiny kurzu czy kwiatowego pyłku, tzw. jądra sublimacji, wokół którego wyrastają. Wszystkie kryształki lodu przyjmują wtedy kształt sześcianu i wyglądają tak samo. Dopiero w czasie dalszego wzrostu kryształy zaczynają się różnić.

Krótko rzecz ujmując – płatki śniegu są sześciokątne, bo woda ma absolutnie niezwykłe właściwości fizyczne. W dodatku to, co widzimy gołym okiem to nic innego jak gigantyczne powiększenie zjawisk, które dzieją się na poziomie pojedynczych atomów.

Ale miało być o śniegu. Każdy wie, że wzór wody to H2O, jednak niewiele mówi on o faktycznej strukturze cząsteczki wody. Dwa atomy wodoru dzielą elektrony z atomem tlenu, tworząc typowe wiązania kowalencyjne. Tlenowi pozostają jeszcze cztery niesparowane elektrony, a do tego podział ładunku miedzy tlenem a wodorem nie jest sprawiedliwy – tlen jest zachłanny i przeciąga elektrony nieco na swoją stronę.

Całe to atomowe zamieszanie sprawia, że atomy wodoru nie podczepiają się symetrycznie po obu stronach tlenu, tylko zbierają się po jednej stronie, tworząc kąt 104,5 stopnia. Zachłanność tlenu powoduje, że po przeciwnej stronie cząsteczki wody powstają miejsca, do których mogą się podłączać – w słabszy sposób – kolejne cząsteczki.

To połączenie to właśnie wiązania wodorowe. Nabierają znaczenia, gdy temperatura spada i zbliża się do momentu, gdy woda zamarza. Wtedy każda cząsteczka wody łączy się z czterema innymi cząsteczkami, tworząc skomplikowaną strukturę przestrzenną, w której powstają sześciokątne powierzchnie. To one ustalają kształt kryształu wody – wokół dobudowują się kolejne warstwy sześciokątów, kolejne miliardy atomów łączą się w coraz większe struktury, aż powstaje coś, co możemy dostrzec gołym okiem – kryształ lodu zwany płatkiem śniegu.

Dlaczego jednak śnieg nie jest po prostu lodowym słupkiem o przekroju sześciokąta? Cóż – czasem jest. Wszystko zależy od temperatury. W bardzo niskich temperaturach, poniżej -20°C, śnieg jest właśnie takimi słupkami lub sześciokątnymi płytkami. Najpiękniejsze, klasyczne płatki powstają w okolicach -15°C. Wtedy para wodna resublimuje, czyli przechodzi ze stanu gazowego od razu do stałego, przyłączając się do istniejących już kryształów.

To właśnie moment, w którym powstają te piękne, rozgałęzione płatki śniegu. Swoją strukturę zawdzięczają temu, że cząsteczkom łatwiej się przyłączać na krawędziach kryształów, niż na płaskich powierzchniach. Dzięki temu to narożniki sześciokąta szybciej rozbudowują się o kolejne warstwy lodu, który, rosnąc, tworzy niepowtarzalne kryształy. Niepowtarzalne, bo każdy rośnie w nieco innych warunkach, innej wilgotności, temperaturze, inaczej jest obracany przez wiatr.

Kiedy spojrzysz na płatek śniegu, pomyśl, że właśnie widzisz niesamowite powiększenie delikatnej struktury, jaką tworzą pojedyncze cząsteczki wody.