Šaltą žiemos rytą sniegas po batais gali garsiai, net šaižiai girgždėti, o po kelių dienų tuo pačiu taku einame beveik negirdėdami savo žingsnių. Skirtumą lemia tai, kaip spaudžiamos elgiasi mažytės ledo dalelės: šaltyje jos lūžta ir trinasi, o artėjant atlydžiui lengviau keičia formą ir slysta viena kitos atžvilgiu.
Dažnai minimas dešimties laipsnių šalčio slenkstis nėra tikslus gamtos jungiklis. Sniegas nepradeda girgždėti tą akimirką, kai termometras rodo –10 °C, ir nenutyla pakilus temperatūrai vienu laipsniu. Garsą lemia ir sniego tankis, drėgnumas, sandara bei tai, ką danga patyrė nuo pat iškritimo.
Kas lūžta po batu?
Pusnis nėra vientisas baltas kūnas. Ją sudaro ledo kristalai ir grūdeliai, tarp kurių lieka oro pripildytų tarpų. Užlipus ant jos struktūra suspaudžiama: dalelės pasislenka, apkrova krinta į jų sąlyčio vietas, o dalis ledo struktūrų lūžta. Tyrimuose, kuriuose nagrinėjami sniego skleidžiami akustiniai signalai, grūdelius jungiančių ledo ryšių trūkimas įvardijamas kaip svarbus garso šaltinis.
Vieno kristalo lūžio žmogaus ausis neišgirstų. Tačiau po bato padu tokių įvykių vyksta daugybė vienu metu, ir jų visuma virsta girdimu traškesiu ar girgždesiu. Šveicarijos sniego ir lavinų tyrimų institutas SLF aiškina, kad žemoje temperatūroje staigiai apkrauti kristalai elgiasi trapiai, lūžta ir stipriai trinasi vienas į kitą. Todėl šaltas sniegas gali skambėti taip ryškiai.
Kodėl atšilus tas pats sniegas skamba kitaip?
Artėjant prie tirpimo temperatūros keičiasi ledo gebėjimas deformuotis. Šiltesni kristalai, ypač veikiami lėtos apkrovos, gali plastiškai keisti formą ir nelūžti taip, kaip staigiai suspaustas šaltas sniegas. SLF mokslininkai tai iliustruoja net nuo stogų nusvirusiais sniego kraštais: jie gali pamažu išlinkti, užuot iš karto nulūžę.
Prasidėjus tirpimui sniego tarpuose atsiranda ir skysto vandens, o tai keičia grūdelių sąveiką ir visos dangos sandarą. JAV Nacionalinis sniego ir ledo duomenų centras NSIDC nurodo, kad arti tirpimo temperatūros trintis tarp sniego grūdelių sumažėja, todėl jų judėjimas gali sukelti labai mažai garso arba jo beveik nesukelti. Sausą girgždesį tuomet pakeičia duslus spaudžiamo sniego garsas, o šlapiame sniege girdime pažliugusios masės čepsėjimą.
Ar tikrai viską lemia –10 °C?
Dešimties laipsnių šaltis patogus apibūdinant orą, kai sniegas dažnai būna sausas ir aiškiai girgžda. Vis dėlto vienos temperatūros, nuo kurios jis visur pradėtų skleisti tokį garsą, nustatyti negalima. NSIDC taip pat pabrėžia, kad tiksli girgždėjimo pradžios riba sunkiai nusakoma. Svarbi paties sniego, o ne vien virš jo esančio oro temperatūra.
Be to, ledo paviršius iki pat nulio nelieka visiškai vienodas. Makso Planko polimerų tyrimų instituto mokslininkai tyrimais parodė, kad ledo paviršiuje į skystį panašus itin plonas sluoksnis egzistuoja ir gerokai žemesnėje nei 0 °C temperatūroje. Todėl aiškinimas, esą ties –10 °C visas sniegas staiga persijungia iš vienos būsenos į kitą, būtų pernelyg paprastas.
Svarbu ir tai, kiek laiko sniegas guli ant žemės
Ką tik iškritusios snaigės ne visada ilgai išsaugo pažįstamą žvaigždėtą formą. Sniego danga nuolat keičiasi net tada, kai atlydys neateina. Ledas gali sublimuoti, tai yra pereiti tiesiai į vandens garus, o šie nusėsti kitose kristalų vietose. Dėl to vienos struktūros mažėja, kitos auga, keičiasi grūdelių forma ir jų tarpusavio jungtys. SLF šiuos procesus vadina sniego metamorfoze.
Sniegui tirpstant pokyčiai dar spartesni. Tarpus tarp kristalų ima užpildyti tirpsmo vanduo, greičiau formuojasi stambesnės, apvalesnės ledo struktūros. Todėl per atlydį pakitusi, o vėliau vėl sušalusi danga nebėra tokia pati kaip šviežias purus sniegas. Net esant panašiai oro temperatūrai skirtingose vietose po kojomis galime girdėti nevienodą garsą.
Garsus trakštelėjimas ir sausas girgždesys – skirtingi dalykai
Einant per sniegą verta skirti nuolatinį girgždėjimą nuo pavienių aštrių trakštelėjimų. Po atlydžio ar saulėtos dienos paviršius gali vėl sušalti ir sudaryti kietą plutą. Kai batas ją pralaužia, girdimas ryškus traškesys. Toks garsas savaime nereiškia, kad lauke itin šalta: svarbiausias čia paviršiuje susiformavęs kietas sluoksnis.
Todėl sakydami, kad per atlydį sniegas „tyli“, turime omenyje pažįstamo sauso girgždesio susilpnėjimą, o ne visišką tylą. Žingsniai vis tiek gali būti girdimi dėl lūžtančios plutos, šlapio sniego ar po juo esančio pagrindo. Vien iš garso tikslios temperatūros nenustatysi, tačiau skirtumą tarp sauso šalto sniego ir drėgnos, pakitusios dangos dažnai atpažinti nesunku.
Kitą kartą žvarbų rytą išgirdę sniegą girgždant, galite įsivaizduoti daugybę smulkių ledo dalelių, kurios neatlaiko staigios apkrovos, lūžta ir persitvarko. Pažįstamas žiemos garsas – šių mažų įvykių visuma, kurią mūsų ausis pagauna su kiekvienu žingsniu.
