Kuidas tekib lumi?

Välja arvatud edela- ja äärmuslikud lõunaosariigid, tähendab Ameerika Ühendriikide talveaeg vähemalt mõningast lumesadu. Laste ja talispordi harrastajate poolt tervitatud lumi tähendab ka liiklusprobleeme ja kõnniteede puhastamist. Lumetormid võivad kõik seiskuda ja põhjustada elu ja vara kaotuse. Lume tekkimisel on vihma tekkega palju ühist ja see algab veepiiskadega. Need külmuvad erinevateks lumekristallide vormideks, sõltuvalt temperatuurist ja atmosfäärioludest.

Talvised lumetormi tingimused tekivad siis, kui Maa pinnalt tõuseb sooja ja niiske õhu mass atmosfääri külmematesse kihtidesse. Võimalik on mitu stsenaariumi: Soe, niiske õhumass võib põrkuda külma õhumassiga, sundides sooja õhu külma õhu kohale. Soe õhk võib jahtuda ka mäenõlvalt üles sõites. Kolmandat mehhanismi nimetatakse "järveefektiga lumeks" ja see tekib siis, kui külm, kuiv õhk liigub üle järve ja surub soojema veeauru ülespoole. Tõusev soojem õhk, mis sisaldab veeauru, moodustab pilve.

Pilved tekivad, kui veeaur muutub kondenseerumisel tagasi vedelaks veeks. Kondensatsiooni tekkimiseks on vajalik tahke osake või pind. Mõelge murule tekkivast kastest. Jahutavas õhumassi veetilgad kondenseeruvad atmosfääri väikeste osakeste, näiteks tahma, õietolmu, tolmu või mustuse ümber. Kui veepiisku sisaldav pilv tõuseb atmosfääri kõrgematesse jahedamatesse kihtidesse või kui jahedam õhk temperatuuri langetamiseks sisse liigub, külmuvad veepiisad jääks ja moodustuvad lumekristallid.

Ülemised atmosfääritemperatuurid, kus esinevad veepiisad, peavad kristallide moodustumiseks olema külmad. Jääkristallid hakkavad tekkima siis, kui pilvetemperatuur on jõudnud -10 kraadi Celsiuse (14 kraadi Fahrenheiti) või madalamale. Üksikud lumekristallid kasvavad üksteisega kokku põrkudes, moodustades suuremad sümmeetrilised lumekristallid, mis raskeks muutudes langevad. Õhk, mis on vahemikus 0–2 kraadi (32–35 kraadi Fahrenheiti), toob tavaliselt kõige raskemad lumesajud. Kristallid muudavad kukkumisel oma kuju sõltuvalt temperatuuridest, millega nad kokku puutuvad, kuid nad hoiavad ühesuunaliste kätega kuuepoolset kuju, sest kumbki käsi kohtab samu tingimusi. Maapinna temperatuur on oluline ka lume tekkeks, lumi tekib alles siis, kui maa on alla 5 kraadi (41 kraadi Fahrenheiti).

Lumekristallide kuju sõltub temperatuurist. 0 kuni -4 kraadi Celsiuse järgi (32 kuni 25 kraadi Fahrenheiti) moodustuvad õhukesed kuusnurksed plaadid. Nõelad moodustuvad vahemikus -4 kuni -6 kraadi Celsiuse järgi (25 kuni 21 kraadi Fahrenheiti järgi) ja õõnsad sambad moodustuvad temperatuuril -6 kuni -10 kraadi Celsiuse järgi (21 kuni 14 kraadi Fahrenheiti). Kuue kroonlehega õisi meenutavad sektoriplaadid tekivad siis, kui temperatuur on vahemikus -10 kuni -12 kraadi Celsiuse järgi (14 kuni 10 kraadi Fahrenheiti). Tuttavaid kuuekäelisi dendriite esineb vahemikus -12 kuni -16 kraadi Celsiuse järgi (10 kuni 3 kraadi Fahrenheiti). Paljud lumekristallid saavad kokku koonduda, moodustades ühe lumehelbe. Enamiku lumehelveste läbimõõt on 1,3 cm või vähem (0,5 tolli), kuid mõned suured helbed on laiusega 5 cm (2 tolli).