หิมะก่อตัวอย่างไร?

ยกเว้นทางตะวันตกเฉียงใต้และรัฐทางใต้สุดขั้ว ฤดูหนาวในสหรัฐอเมริกาหมายถึงหิมะตกอย่างน้อยบางส่วน หิมะยังหมายถึงปัญหาการจราจรและการกวาดล้างทางเท้าซึ่งได้รับการต้อนรับจากเด็กๆ และผู้ที่ชื่นชอบกีฬาฤดูหนาว พายุหิมะสามารถทำให้ทุกอย่างหยุดนิ่งและทำให้เสียชีวิตและทรัพย์สินได้ การก่อตัวของหิมะมีความเหมือนกันมากกับการเกิดฝนและเริ่มต้นด้วยหยดน้ำ น้ำแข็งเหล่านี้กลายเป็นผลึกหิมะในรูปแบบต่างๆ ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและสภาพอากาศ

พายุหิมะในฤดูหนาวเกิดขึ้นเมื่อมวลของอากาศอุ่นและชื้นเพิ่มขึ้นจากพื้นผิวโลกไปสู่ชั้นบรรยากาศที่เย็นกว่า เป็นไปได้หลายสถานการณ์: มวลอากาศอุ่นชื้นสามารถชนกับมวลอากาศเย็น ส่งผลให้อากาศอุ่นอยู่เหนืออากาศเย็น อากาศอุ่นยังสามารถเย็นได้เมื่อเดินทางขึ้นเขา กลไกที่สามเรียกว่า "หิมะตกในทะเลสาบ" และเกิดขึ้นเมื่ออากาศเย็นและแห้งเคลื่อนตัวเหนือทะเลสาบและดันไอน้ำที่อุ่นขึ้นขึ้นไปข้างบน อากาศอุ่นขึ้นซึ่งมีไอน้ำก่อตัวเป็นเมฆ

เมฆก่อตัวเมื่อไอน้ำเปลี่ยนกลับเป็นน้ำของเหลวผ่านการควบแน่น เพื่อให้เกิดการควบแน่น จำเป็นต้องมีอนุภาคหรือพื้นผิวที่เป็นของแข็ง คิดถึงน้ำค้างบนหญ้า หยดน้ำในมวลอากาศเย็นจะควบแน่นรอบๆ อนุภาคเล็กๆ ในบรรยากาศ เช่น เขม่า ละอองเกสร ฝุ่น หรือสิ่งสกปรก เมื่อเมฆที่มีหยดน้ำลอยสูงขึ้น ชั้นบรรยากาศที่เย็นกว่า หรือเมื่ออากาศเย็นเคลื่อนตัวเข้ามาเพื่อลดอุณหภูมิ หยดน้ำจะแข็งตัวเป็นน้ำแข็งและกลายเป็นผลึกหิมะ

อุณหภูมิของบรรยากาศชั้นบนที่หยดน้ำเกิดขึ้นจะต้องเย็นลงเพื่อสร้างผลึก ผลึกน้ำแข็งเริ่มก่อตัวเมื่ออุณหภูมิของเมฆสูงถึง -10 องศาเซลเซียส (14 องศาฟาเรนไฮต์) หรือต่ำกว่านั้น ผลึกหิมะแต่ละก้อนเติบโตโดยการชนกันเพื่อสร้างผลึกหิมะที่สมมาตรขนาดใหญ่ขึ้น ซึ่งจะตกลงมาเมื่อตกหนัก อากาศที่อุณหภูมิระหว่าง 0 ถึง 2 องศาเซลเซียส (32 ถึง 35 องศาฟาเรนไฮต์) มักจะทำให้หิมะตกหนักที่สุด คริสตัลจะเปลี่ยนรูปร่างเมื่อตกลงมาโดยขึ้นอยู่กับอุณหภูมิที่พบ แต่จะรักษารูปร่างหกด้านด้วยแขนที่เหมือนกันเพราะแขนแต่ละข้างมีสภาวะเดียวกัน อุณหภูมิพื้นดินก็มีความสำคัญต่อการก่อตัวของหิมะเช่นกัน โดยหิมะจะก่อตัวเมื่อพื้นดินต่ำกว่า 5 องศาเซลเซียส (41 องศาฟาเรนไฮต์) เท่านั้น

รูปร่างผลึกหิมะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ตั้งแต่ 0 ถึง -4 องศาเซลเซียส (32 ถึง 25 องศาฟาเรนไฮต์) ทำให้เกิดแผ่นหกเหลี่ยมบางๆ เข็มก่อตัวตั้งแต่ -4 ถึง -6 องศาเซลเซียส (25 ถึง 21 องศาฟาเรนไฮต์) และเสากลวงจะมีอุณหภูมิ -6 ถึง -10 องศาเซลเซียส (21 ถึง 14 องศาฟาเรนไฮต์) แผ่นเซกเตอร์คล้ายดอก 6 กลีบเกิดขึ้นเมื่ออุณหภูมิอยู่ระหว่าง -10 ถึง -12 องศาเซลเซียส (14 ถึง 10 องศาฟาเรนไฮต์) เดนไดรต์หกแขนที่คุ้นเคยเกิดขึ้นตั้งแต่ -12 ถึง -16 องศาเซลเซียส (10 ถึง 3 องศาฟาเรนไฮต์) ผลึกหิมะจำนวนมากสามารถจับกลุ่มกันเป็นเกล็ดหิมะได้ เกล็ดหิมะส่วนใหญ่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1.3 ซม. หรือน้อยกว่า (0.5 นิ้ว) แต่เกล็ดขนาดใหญ่บางส่วนจะมีความกว้างเกือบ 5 ซม. (2 นิ้ว)