Z wyjątkiem południowo-zachodnich i skrajnych stanów południowych, zima w Stanach Zjednoczonych oznacza przynajmniej trochę opadów śniegu. Witany przez dzieci i entuzjastów sportów zimowych śnieg oznacza również utrudnienia w ruchu drogowym i oczyszczanie chodników. Zamieci śnieżne mogą doprowadzić do zatrzymania wszystkiego i spowodować utratę życia i mienia. Tworzenie się śniegu ma wiele wspólnego z powstawaniem deszczu i zaczyna się od kropelek wody. Zastygają one w różne formy kryształków śniegu w zależności od temperatury i warunków atmosferycznych.
Warunki podstawowe
Zimowe burze śnieżne powstają, gdy masa ciepłego, wilgotnego powietrza unosi się z powierzchni Ziemi do zimniejszych warstw atmosfery. Możliwych jest kilka scenariuszy: Ciepła, wilgotna masa powietrza może zderzyć się z masą zimnego powietrza, wypychając ciepłe powietrze ponad powietrze zimne. Ciepłe powietrze może się również ochłodzić, podróżując w górę zbocza góry. Trzeci mechanizm, zwany śniegiem z efektem jeziora, występuje, gdy zimne, suche powietrze przemieszcza się nad jeziorem i wypycha cieplejszą parę wodną w górę. Unoszące się cieplejsze powietrze zawierające parę wodną tworzy chmurę.
Tworzenie się kropel wody
Chmury tworzą się, gdy para wodna zamienia się z powrotem w ciekłą wodę poprzez kondensację. Aby wystąpiła kondensacja, niezbędna jest stała cząstka lub powierzchnia. Pomyśl o rosie tworzącej się na trawie. Kropelki wody w masie powietrza chłodzącego kondensują wokół drobnych cząsteczek znajdujących się w atmosferze, takich jak sadza, pyłki, kurz czy brud. Gdy chmura zawierająca kropelki wody unosi się w wyższe, chłodniejsze warstwy atmosfery lub gdy chłodniejsze powietrze przemieszcza się w celu obniżenia temperatury, kropelki wody zamarzają w lód i tworzą się kryształki śniegu.
Formacja kryształów śniegu
Temperatury górnej atmosfery, w których występują kropelki wody, muszą być zimne, aby mogły powstawać kryształy. Kryształki lodu zaczynają się tworzyć, gdy temperatura chmur osiągnie około -10 stopni Celsjusza (14 stopni Fahrenheita) lub mniej. Pojedyncze kryształki śniegu rosną, zderzając się ze sobą, tworząc większe, symetryczne kryształki śniegu, które spadają, gdy stają się ciężkie. Powietrze o temperaturze od 0 do 2 stopni Celsjusza (od 32 do 35 stopni Fahrenheita) zwykle przynosi najcięższe opady śniegu. Kryształy zmieniają swój kształt, gdy spadają, w zależności od napotkanych temperatur, ale zachowują sześcioboczny kształt z identycznymi ramionami, ponieważ każde ramię napotyka te same warunki. Temperatura gruntu jest również ważna dla tworzenia się śniegu, przy czym śnieg tworzy się tylko wtedy, gdy grunt ma poniżej 5 stopni Celsjusza (41 stopni Fahrenheita).
Wariacje w kryształach śniegu
Kształty kryształków śniegu zależą od temperatury. Od 0 do -4 stopni Celsjusza (32 do 25 stopni Fahrenheita) tworzą się cienkie sześciokątne płytki. Igły tworzą się od -4 do -6 stopni Celsjusza (25 do 21 stopni Fahrenheita), a puste kolumny przy temperaturze od -6 do -10 stopni Celsjusza (21 do 14 stopni Fahrenheita). Płytki sektorowe przypominające 6-płatkowe kwiaty powstają przy temperaturach od -10 do -12 stopni Celsjusza (14 do 10 stopni Fahrenheita). Znane sześcioramienne dendryty występują w temperaturach od -12 do -16 stopni Celsjusza (10 do 3 stopni Fahrenheita). Wiele kryształków śniegu może się zgrupować, tworząc jeden płatek śniegu. Większość płatków śniegu ma średnicę 1,3 cm lub mniejszą (0,5 cala), ale niektóre duże płatki mają szerokość około 5 cm (2 cale).