چطور کریستال‌های یخی شناور در آسمان به برفی تبدیل خواهد شد که زمین را می‌پوشاند؟ همه چیز از ابر‌ها اغاز می‌شود. وقتی که هوای نزدیک به سطح زمین بالا می‌آید ابر‌ها راه اندازی خواهد شد. این وقتی رخ می‌دهد که نور خورشید زمین و هوای نزدیک به آن را گرم می‌کند درست همانند خورشید که می‌تواند صورت شما را در یک روز سرد زمستانی گرم کند. هوای مقداری گرم‌تر با بالا آمدن خنک می‌شود و بخار آب حاضر در آن هوای بالا رفته متراکم شده و آب مایع یا یخ آب را راه اندازی می‌دهد که از آن ابر متولد می‌شود.

مسیر‌های بی آخر

هنگامی که دمای زمین به شدت زیر صفر است ابر‌ها عمدتا از آب به شکل یخ ساخته خواهد شد. در دمای  صفر درجه سانتیگراد مولکول‌های آب منجمد به شکل شش ضلعی یا شش وجهی کریستالی نظم و ترتیب اشکار می‌کنند. هنگامی کریستال‌های یخ رشد می‌کنند و روی هم جمع خواهد شد به قدری سنگین خواهند شد که نمی توانند در هوا باقی بمانند. آن کریستال‌های یخ با پشتیبانی گرانش اغاز به سقوط از ابر‌ها می‌کنند.

شکل ظاهری این بلور‌های یخ بعد از رسیدن به زمین به دما و رطوبت جو بستگی دارد. با افزایش رطوبت یا افزایش مقدار بخار آب در ابر برخی از کریستال‌های یخ بازو‌های پیچیده را در شش گوشه خود رشد خواهند داد. این فرآیند انشعاب چیزی را تشکیل می‌کند که ما به گفتن دانه‌های برف می‌شناسیم. هیچ دو کریستال یخی مسیر یکسانی را در یک ابر طی نمی‌کنند. در عوض، هر کریستال یخ زمان عبور از ابر چه بالا و چه پایین دما و رطوبت متغیری را توانایی می‌کند. شرایط مدام در حال تحول همراه با تعداد نامتناهی مسیر‌هایی که کریستال‌ها می‌توانند طی کنند تبدیل یک تاریخچه رشد منحصر بفرد و شکل کریستالی برای هر دانه برف می‌شود. به همین علت است که به گمان زیاد این ضرب المثل را شنیده‌اید: “هیچ دانه برفی دقیقا همانند دانه برف دیگر نیست”.

تعداد بسیاری از اوقات این تفاوت‌ها با چشم غیر مسلح قابل مشاهده می باشند. بعضی اوقات اوقات یک میکروسکوپ برای تشخیص آن‌ها ملزوم است. در هر صورت، دانشمندانی که درمورد ابر‌ها و برف‌ها به بازدید و پژوهش می‌پردازند می‌توانند دانه‌های برف را بازدید کنند و در نهایت مسیری را که از بین ابر طی کرده تا روی دست شما بیفتد فهمیدن نمایند.

آب مایع به مثابه چسب

وقتی که برف از آسمان می‌بارد طبق معمول کریستال‌های یخ جداگانه را نمی‌بینید بلکه توده‌هایی از کریستال‌ها را می‌بینید که به هم چسبیده اند. یکی از راه‌هایی که کریستال‌های یخ جمع خواهد شد از طریق سازوکاری است که “درهم تنیده شدن مکانیکی” نامیده می‌شود. هنگامی که کریستال‌های یخ به یکدیگر برخورد می‌کنند کریستال‌هایی با شاخه‌ها و بازو‌های پیچیده در هم تنیده خواهد شد و به دیگران می‌چسبند. این سازوکار فرآیند مهم چسبندگی در شرایط سردتر و خشک‌تر است چیزی که تعداد بسیاری آن را “برف خشک” می‌نامند. نتیجه آن برفی است که برای اسکی مناسب می‌باشد و به راحتی توسط باد جمع می‌شود، اما هنگامی به شکل یک گلوله برفی در می‌آید روی هم نمی‌ماند.

راه دوم برای چسبیدن کریستال‌های یخ به یکدیگر آن است که ان‌ها را قدری گرم کنید. هنگامی که کریستال‌های یخ در ناحیه‌ای از ابر یا اتمسفر می‌افتند که دمای آن مقداری بالاتر از نقطه انجماد است لبه‌های بلور‌ها اغاز به ذوب شدن می‌کنند. فقط قدری آب مایع به کریستال‌های یخی که به یکدیگر برخورد می‌کنند اجازه می‌دهد تا تقریبا همانند چسب به یکدیگر بچسبند. نتیجه آن توده‌های بزرگی از کریستال‌های یخ است که از آسمان می‌افتند چیزی که ما آن را “برف مرطوب” می‌نامیم که برای برخورد به شیب‌ها ایده آل نیست، اما برای ساخت یک آدم برفی عالی است.

برف راه اندازی شده در ابر‌ها طبق معمول فقط در زمستان به زمین می‌رسد، اما تقریبا همه ابر‌ها بدون دقت به زمان سال یا مکانی که در آن قرار دارند حاوی مقداری یخ می باشند. این نوشته حتی برای ابر‌های مناطق گرمسیری نیز صادق می‌باشد، چون جو بالای ما زیاد سردتر است و حتی در گرم‌ترین روز‌ها می‌تواند به دمای زیر صفر برسد. در واقع، دانشمندانی که مسائل آب و هوایی را بازدید می‌کنند دریافته اند که ابر‌های حاوی یخ نسبت به ابر‌هایی که اصلاً یخ ندارند باران بیش تری تشکیل می‌کنند.