Снег не возникает просто так, из воздуха. Этим хрупким шестигранным кристалликам необходимо ядро - пылинка, к которой "липнут" молекулы воды, принимая упорядоченную форму по ходу замораживания.
Такие лёдообразующие кристаллы встречаются относительно редко. Но вот загадка - в Арктике, где воздух очень чистый, а океан покрыт льдом круглый год, снегопад нередко длится многие сутки. Когда миллиарды снежинок кристаллизуются вокруг пылинок и падают на землю - почему не иссякают запасы ядер в облаках?
Этим же вопросом задаются жители и более цивилизованных районов - например, Верхнего озера (одно из Великих озер), где тяжелые тучи вываливают мегатонны снега на злополучных обитателей штатов Миннесота, Висконсин и Мичиган.
"За несколько часов атмосфера практически очищается от всех этих частиц. Как же снег может идти много дней подряд?", - задается вопросом Рэймонд Шоу (Raymond Shaw), физик из Технологического университета Мичигана.
Шоу и его коллеги построили модель формирования, роста и выпадения кристаллов льда, и "наполнили" ее реальными данными по арктическим облакам (это относительно хорошо изученный погодный феномен).
Полученные результаты поразили исследователей. По мере роста количество кристаллов, их масса вырастала в степени 2,5. "Изначально мы предполагали так: если утроить число кристаллов, их масса вырастет втрое. Но зависимость оказалась куда сильнее: при утроении количества, масса снега вырастает в 16 раз. Проще говоря, чем больше кристаллов, тем они крупнее", - рассказывает Шоу.
Вся модель опирается на следующее положение: кристаллы снега образуются на атмосферных частицах, которые раньше для этой цели были бесполезны. "Основное наше допущение - что скрытый источник ядер кристаллов всегда имеется в атмосфере. Другие ученые были уверены - для "катализа" снегообразующих реакций необходимы специальные пылевые частицы. А мы подумали: атмосфера полным-полна "малопродуктивными" пылинками, которые ждут своего часа", - говорит ученый.
Именно такие "слабые" частицы лежат в основе больших кристаллов, которые выпадают во время сильного снегопада.
"Масса кристалла зависит от продолжительности его роста. Чем дольше он пребывает в облаке, тем крупнее будет снежинка". Когда восходящий воздушный поток не дает кристаллам выпадать на землю, они становятся всё больше и больше… и шансы "слабых" ядер на создание снежинок вырастают.
Со временем все снежные кристаллы становятся слишком тяжелы, восходящий поток не может их удержать, и гигантская масса огромных снежинок обрушивается на землю.
Всё это лишь компьютерная модель. "Слабые ядра" - это гипотетические частицы. Но группа Шоу настолько убеждена в их существовании, что ищет их с помощью лабораторных экспериментов.