A hópelyhek régóta izgatják az emberek fantáziáját: tudomásunk szerint először egy skandináv püspök, Olaus Magnus írt a hópelyhek egyedi formáiról, ezen jeges szerkezetek szimmetriáját pedig olyan tudósok tanulmányozták a későbbiekben, mint Thomas Harriott angol csillagász vagy a német Johannes Kepler. Kepler állapította meg azt is, hogy a hópelyhek hatszoros szimmetriát mutatnak (ami az esetek döntő többségében igaz is). Jóval később, Wilson Bentley, vermonti meteorológus több mint 5000 felvételt készített hópelyhekről a 19. és a 20. század fordulóján – ő állapította meg azt is, nem létezik két azonos hópehely.

Azonban tényleg igaz ez a felvetés? A McGill Egyetem egy hosszabb cikket szentelt a témának, aminek a lényegét most összefoglaljuk. A kérdésre a válasz összetett – való igaz ugyanis, hogy minden hópehely körülbelül 100 000 vízcseppből képződik egy nagyjából 30-45 percig tartó folyamat során. Azonban önmagában ez nem szavatolja azt a komplexitást, amely tudatában kijelenthető lenne, hogy ne fordulhatna elő két egyforma hópehely. A hópehely, mint végeredmény azonban nem egy külvilágtól elzárt folyamat részeként képződik.

Hókristályok akkor kezdenek képződni, amikor a meleg nedves levegő egy időjárási fronton egy másik légtömeggel ütközik. A meleg levegő felemelkedik, lehűl, és a vízcseppek lecsapódnak belőle. A vízcseppek lecsapódásához azonban szabad felületre is szükség van, a levegőben ezt a mikroszkopikus részecskék, például por vagy akár baktériumok felszínei jelentik. Ezeknek a lecsapódott rendkívül apró cseppeknek a halmazát nevezzük felhőknek. Ha a levegő tovább hűl, a víz az úgynevezett túlhűtött állapotba kerül, amit azt jelenti, hogy 0 °C alá kerül, tehát a tiszta víz fagyáspontja alá, de még marad folyadék halmazállapotban. A jégkristályok csak akkor kezdenek el növekedni a cseppben, ha kialakul bennük egy gócképződési pont, vagyis olyan hely, ahonnan a jégkristályok növekedésnek indulhatnak. Amint egy csepp megfagyott, a környező levegőben lévő vízgőz lecsapódik rá, hókristályokat, más néven hópelyheket képezve. Nem minden csepp fagy meg, de azok, amelyek nem, elpárolognak, így több vízgőz csapódik le a már fagyott cseppekre. Miután nagyjából 100 000 csepp lecsapódott a kristályra, elég nehézzé válik ahhoz, hogy a földre hulljon.

A kristálymintát azonban a fenti folyamat során rendkívül sok környezeti tényező befolyásolja: ilyen a hőmérséklet, illetve a kialakuló formát körülvevő levegő páratartalma is. Az általunk ismert, „klasszikus” szélesebb lapos kristályok például -10 és -22 ˚C közt alakulnak ki, ennél hidegebb hőmérséklet esetén inkább kisebb tányérszerű kristályok és oszlopok keverékét kapjuk. A magasabb páratartalom pedig komplexebb mintákat eredményez, míg az alacsonyabb egyszerűbbeket. Ahogy pedig a növekvő hópehely a levegőben mozog, számtalan különböző mikrokörnyezetbe kerül, kissé eltérő páratartalommal és hőmérséklettel, amelyek mindegyike befolyásolja a növekedési mintáját. Magyarán amit mi hópehelyként szemlélhetünk az ujjbegyünkön, az valójában egy teljes életút.

Vagyis igaza volt Bentley-nek? A McGill egyetem cikkében megszólalt Kenneth Libbrecht, egy "hópehely-szakértő" is (valójában a Kaliforniai Műszaki Egyetem fizikai tanszékének a professzora), aki a hókristályokat tanulmányozza, és egyébként még a Jégvarázs című animációs film készítői is kikérték a véleményét. Libbrecht professzor speciális kamrákban szimulál időjárási körülményeket, amelyek során hópelyhek képződhetnek. Ezek során pedig megjelenhetnek egymással szinte teljesen megegyező kristályszerkezetek is – Libbrecht szerint ezek azonban inkább az előlények egypetéjű ikreihez hasonlítanak. A professzor szerint ugyanis eleve ostabaság feltenni a kérdést, hogy létezett-e valaha két tökéletesen megegyező hópehely. Mint elmondta:

„Bármi, ami rendelkezik valamiféle komplexitással, különbözni fog minden mástól, még ha a molekuláris szintre is kell lemenni, hogy ezt a különbséget megtaláljuk.”

(Kép: Pixabay/lorilorilo, Larisa-K)