물의 성분에 따라 눈의 모양은 달라지나요?

Question

안녕하세요.

궁금한것이 있어 질문드립니다.

겨울에 눈의 모양이 팔각형으로 여러 문양이 있는데요

이렇게 달리 보이는 것은 물의성분인가요 아니면 눈이 형성되는 온도차이 인가요

Answer 1

안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.

눈의 결정 어떻게 만들어질까?

눈의 결정은 구름 속에서 얼음 결정에 수증기가 붙어 성장하는 과정을 거친다. 온도와 습도에 따라 다양한 형태로 변화된다. 눈의 결정은 대개 육각형 형태로 이뤄지고, 2mm 정도의 크기로 다양하게 변형된 모양을 한다.

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눈의 결정 모양

대표적인 눈의 결정 모양은 여섯 개 난 별 모양이고, 바늘 모양이나 육각기둥형 등 3000종 넘는 종류가 있다. 육각의 눈 결정은 1611년 독일 천문학자 요하네스 케플러가 발표했다. 17세기 후반 현미경 발명되어 연구에 진전이 생겼다. 영국의 화학자 로버트 훅에 의해 눈 결정 그림이 널리 알려지게 되었다.

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눈의 결정은 육각형의 기본 형태이지만 판형, 별 모양, 기둥형, 바늘형, 나뭇가지형, 장구형 등 다양한 형태로 생성된다.

육각형 별모양은 -15℃ 주변의 좁은 온도 범위와 높은 습도 조건에서 성장한다.

같은 온도 조건에 습도에 따라 정교함이 달라진다. (높도 높을수록 정교해진다.)

Answer 2

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.

눈은 공기 중의 수증기가 차가운 공기와 만나 얼어서 만들어집니다. 눈송이가 만들어지는 과정에서, 수증기의 작은 얼음 알갱이들이 서로 결합하여 점점 커집니다. 이때, 얼음 알갱이의 모양은 육각형으로 결정됩니다.

그러나, 눈송이가 만들어지는 과정에서 온도가 일정하지 않으면, 얼음 알갱이의 모양이 변할 수 있습니다. 특히, 온도가 낮은 곳에서 눈송이가 만들어지면, 얼음 알갱이의 모양이 더 정교해지고, 팔각형이나 삼각형, 마름모꼴 등의 다양한 모양을 띠게 됩니다.

따라서, 눈의 모양이 팔각형으로 보이는 것은 눈이 형성되는 과정에서 얼음 알갱이의 모양이 결정되는 과정에 영향을 미치는 물의 성분과 온도 차이의 복합적인 결과라고 할 수 있습니다.

Answer 3

안녕하세요. 김지호 과학전문가입니다.

눈송이라고도 알려진 눈 결정은 지구 대기권 상공에서 시작되는 매혹적이고 복잡한 과정을 통해 형성됩니다. 눈 결정의 형성에는 수증기가 얼음 결정으로 얼어붙는 과정이 포함되며, 이 과정은 몇 가지 주요 단계로 나눌 수 있습니다. 첫번째로 얼음 핵의 형성입니다. 이 과정은 일반적으로 대기 중에 얼음 핵 또는 구름 응결 핵으로 알려진 작은 입자나 먼지가 존재하면서 시작됩니다. 이러한 입자는 얼음 결정이 형성될 수 있는 기초 역할을 합니다. 극도로 깨끗한 공기에서는 얼음 핵이 부족하여 눈송이가 성장을 시작하기가 더 어려울 수 있습니다. 두번째는 과포화입니다. 눈 결정을 형성하려면 공기가 수증기로 과포화 상태여야 합니다. 과포화는 공기가 현재 온도와 압력에서 일반적으로 유지할 수 있는 것보다 더 많은 수증기를 포함할 때 발생합니다. 이 과도한 수증기는 얼음 결정 형성에 필요한 원료를 제공합니다. 세번째는 응결입니다. 과포화 공기 중의 수증기 분자가 얼음 핵의 표면에 응축되기 시작합니다. 이 응결은 수증기 분자가 차가운 핵과 접촉할 때 에너지를 잃고 속도가 느려져 서로 달라붙기 때문에 발생합니다. 네번째는 초기 결정 형성입니다. 수증기 분자가 얼음 핵에 계속 달라붙으면서 육각형 격자 구조로 정렬되기 시작합니다. 이것이 얼음 결정의 초기 형성입니다. 육각형 구조는 얼음 격자에서 물 분자의 독특한 배열의 결과입니다. 다섯번째는 성장입니다. 얼음 결정이 형성되기 시작하면 수증기 분자가 표면에 계속 달라붙으면서 계속 성장합니다. 눈송이의 정확한 모양과 크기는 온도, 습도 및 기타 대기 조건의 조합에 따라 달라집니다. 온도는 눈송이의 가지와 대칭을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다. 여섯번째는 가지와 대칭입니다. 얼음 결정이 성장함에 따라 중앙 육각형 코어에서 바깥쪽으로 가지가 뻗어나가는 6배 방사형 대칭이 특징적으로 발달합니다. 가지 패턴과 대칭은 구름 내 다양한 고도의 온도와 습도 조건에 따라 결정됩니다. 눈송이의 각 가지마다 조금씩 다른 조건이 적용되어 독특한 모양이 만들어질 수 있습니다. 즉 물의 성분보다는 온도와 각 상황에서의 조건에 의해 서로 다른 눈 결정이 형성됩니다.