Neredeyse herkes, yoğun bir kar yağışında sonsuz sayıda kar tanesi olmasına rağmen, hiç kimsenin birbirine tıpatıp benzeyen iki kar tanesi gözlemlemediğini bilir. Ama farklı kar taneleri türleri var mı? Evet, var ve birçok alt tipi olan dört temel tip olarak sınıflandırılıyorlar.
Önce kar tanelerinin nasıl oluştuğuna bakalım. Tüm kar taneleri, bulutların içindeki tek su buharı molekülleri olarak başlar. Su buharı, sıcaklık donma noktasının altına düştüğünde bir buz kristali oluşturur ve rüzgar nedeniyle havaya karışan küçük bir toz veya bakteri parçacığına yapışır. Çekirdek parçacığa daha fazla su molekülü yapıştıkça, bir buz kristali yığını, kar tanesi dediğimiz kristal benzeri bir şekil oluşturur. Bir kar tanesinin türü ve şekli, kar tanesinin bir bulutta oluştuğu andaki atmosfer koşullarından ve ortam sıcaklığından doğrudan etkilenir.
İğne gibi uzun, sağlam ve ince kar taneleri vardır ve aslında buna denir. Bulutun içindeki sıcaklık 23 derece Fahrenheit (-5 santigrat derece) civarında olduğunda iğneli kar taneleri oluşur. Onlara yakından bakarsanız, kısa beyaz kedi tüyleri gibi görünürler.
Başka bir kar tanesi türü, uçlarında oyuk koni şekilleri olan bir sütun şeklindedir. Bunlara sütun kar taneleri denir ve bir bulutun içindeki sıcaklık yaklaşık -8 derece Fahrenheit (-22 santigrat derece) olduğunda oluşur. Bazen rüzgar, sütun şeklindeki bu buz kristallerini bulutun farklı bir bölgesine itecek ve farklı hava sıcaklığı, sütunun uçlarında düz plaka benzeri oluşumlara neden olacak ve bu kar taneleri daha sonra başlıklı sütunlar olarak adlandırılacaktır. Bazen başlıklı bir sütunun sütun bölümü kısadır ve neredeyse hiç yoktur; iki düz uç bir araya gelerek klasik “uçan daire” şekline benzer bir şekil oluşturur.
Bir kağıt parçasından kesilmiş altıgen gibi görünen yassı kar tanelerine plaka kar taneleri denir. Plaka kar taneleri, bulutların içindeki sıcaklık 27 ila 32 derece Fahrenheit (0 ila -3 santigrat derece) arasında olduğunda oluşur. Plaka kristal kar tanesinin bazı alt türleri, yıldız plakaları ve sektörlü plakalardır.
Muhtemelen en yaygın kar taneleri şekli yıldız kristalidir. Bu, çoğu insanın kar tanesi kelimesini duyduğunda hayal ettiği şeydir. Yıldız kristal kar taneleri, bir bulutun içindeki sıcaklık yaklaşık 5 derece Fahrenheit (-15 santigrat derece) olduğunda oluşur. Çok narindirler ve rüzgar onları parçalara ayırabilir veya basitçe başka bir yıldız kristali ile çarpışarak kırılabilirler, ancak daha büyük bir kar tanesi oluşturmak için başka bir kar tanesi ile kolayca birleşebilirler. Yıldız kristal kar taneleri genellikle altı kenarlıdır ve dantelli bir görünüme sahiptir. Yıldız kristal kar tanelerinin, yıldız dendritleri ve eğreltiotu benzeri yıldız dendritleri gibi tanınmış birkaç alt türü vardır.
Tabii ki, herhangi bir kar tanesi tek tip olarak başlayabilir; ancak uzun ve tehlikeli bir yolculuğu olduğundan, yere ulaştığında bambaşka bir tür olacaktır. Çekirdek parçacık, sıcaklıktaki değişiklikler, rüzgar ve kar yağışının yoğunluğu, onu bulutlarda başlayan aynı kar tanesi olarak tanınmaz hale getirecek.
Bir avuç kar tanesi toplayın ve minyatür bir evrene sahip olun. Bilim adamları, üç temel bileşenden oluşan bir trilyon, trilyon, trilyon farklı türde kar tanesi olduğuna inanıyor; su buharı, buz kristalleri ve mikroskobik parçacıklar. Her bir pul, bir miktar toz veya atmosferde asılı duran bir bakteri parçası üzerinde oluşan mikroskobik bir kristal olarak başlar. Şekil ve boyuta katkıda bulunan su buharını alarak düşmeye başlar.
Bir kar kristalinin şekli, moleküllerin şekline dayanır. Bu, 1611’de yongaların her zaman 6 kenarı olduğunu gözlemleyen ve bunun sıkıca paketlenmiş kürelerden oluşması gerektiğini söyleyen Joseph Kepler tarafından varsayıldı. Atomların ve moleküllerin varlığını doğrulamak için teknoloji henüz mevcut olmasa da, Kepler insan gözünün algılayabileceğinden daha küçük kürelerin varlığını çıkardı.
19. yüzyılın sonlarına kadar kimse bir kar kristalinin ne kadar karmaşık ve güzel olabileceğini ve ikisinin birbirine benzemediğini fark etmedi. Wilson “Kar Tanesi” Bentley, bir mikroskop ve bir körüklü kamerayı bir araya getirerek yıllarını kar tanelerini fotoğraflamaya çalışarak geçirdi. Sonunda 1885’te başarılı oldu ve 1931’de Dover Publications tarafından yumuşak kapaklı olarak basılan Kar Kristalleri’ni yayınlamaya devam etti.
Bentley, kar tanelerinin karmaşıklığı ve geçiciliğinden etkilendi ve diğer insanların görmesi için bu güzelliği yakalamak istedi. Kar tanelerini “güzellik mucizeleri” olarak adlandırdı ve “Her kristal bir tasarım şaheseriydi ve hiçbir tasarım bir daha tekrarlanmadı. Bir kar tanesi eridiğinde, bu tasarım sonsuza dek kayboldu. (Wilson Bentley, 1925)
Bu kadar çok şekli bir tür sistem içinde sınıflandırmadan incelemek imkansız olurdu. 1951’de Kar ve Buz için Uluslararası Sınıflandırma Sistemi geliştirildi. Yedi ana kar kristali türünü tanımlar; plakalar, yıldız kristalleri, sütunlar, iğneler, uzaysal dendritler, başlıklı sütunlar ve düzensiz formlar. Ayrıca donmuş yağışın diğer 3 biçimini de tanımlar; graupel, buz peletleri ve dolu.
Kar kristali formlarını bilimsel olarak sınıflandıran ilk kişi, hayal kırıklığına uğramış bir nükleer fizikçi olan Ukichiro Nakaya’ydı. 1932’de Nakaya, Japonya’nın Kuzey Adası olan Hokkaido’da profesör olarak atandı. Orada nükleer araştırma için hiçbir tesis yoktu, ancak bol miktarda kar vardı. Böylece bilim adamı, tüm büyük kar kristali türlerini tanımladı ve sınıflandırdı. Ayrıca laboratuvarda kar kristalleri yetiştirdi ve bunların değişen koşullar altında nasıl oluştuğunu anlattı.
Nakaya, 41 farklı morfolojik kar tanesi türü tanımladı ve 1954’te Kar Kristalleri, Doğal ve Yapay adlı güzel kitabını yayınladı. Çalışmaları bize bu güzel doğa olaylarının oluşumunu anlamak için temel verdi.
Bu makalenin kapsamı, Nakaya’nın 41 sınıflandırmasının tümünü ele alacak kadar geniş değildir, bu nedenle tartışmayı uluslararası sistemde tanınan yedi tür artı graupel ile sınırlayacağım. Her kar kristali aynı üç elementle başlar, ancak aldığı özel biçim büyük ölçüde havadaki su buharı miktarı ve sıcaklık tarafından belirlenir.
En yaygın kar tanesi düzensiz kristaldir. Bunlar küçük ve bir araya toplanmıştır, böylece kristalin simetrisi kolayca görülmez.
Yıldız plakaları, bir sonraki en yaygın kar kristali türüdür. 5-28 derece Fahrenheit’te (-2 ila -15 Santigrat) oluşurlar. Form düzdür ve 6 kenarı vardır. Yıldız plakalarındaki işaretler çok karmaşık olabilir. Genellikle yanlardan uzanan dalları gösterirler. Yıldız plakaları ayrıca sektörlü plakalara, yıldız dendritlerine (dallar daha uzun ve daha incedir ve kendi dallarına sahiptir) ve eğrelti otlarını andıran pek çok bölüme sahip olan eğreltiotu benzeri yıldız dendritlerine bölünmüştür. En kabarık kar, yıldız dendritlerinden oluşur.
Diğer bir yaygın kar tanesi çift plakadır. Bu, temel olarak, her iki ucu da kapatılmış kısa, içi boş bir sütundur. Kapak, plakaları oluşturmak için dışa doğru büyür. Bir plaka her zaman diğerinden çok daha büyüktür.
Bölünmüş plakalar ve yıldızlar, çift plakaların bir şeklidir. Bir plakanın bir kısmı, diğer plakanın bir kısmı ile birlikte büyür.
İğneler çıplak gözle küçük beyaz saç parçaları gibi görünür. Sıcaklık 23 derece Fahrenheit (-5 Santigrat) olduğunda oluşurlar.
İçi boş sütunlar çok küçüktür. Altı kenarlı sütunlardır ve bazen uçları kapalıdır.
Üçgen kristaller 28 derece Fahrenheit’te (-2 Santigrat) oluşur ve her kuralın bir istisnası olduğunu kanıtlar. Bu üçgen plakaların neden bu sıcaklıkta oluştuğunu kimse bilmiyor. Bazen üç köşe filiz dalları.
Bir çift plakalı kar tanesi büküldüğünde, bir plaka diğerinden 30 derecelik bir açıyla dizildiğinde on iki taraflı kar taneleri oluşur. Bunlar oldukça nadirdir.
Graupel temelde kristalin yüzeyine donmuş küçük su damlacıkları ile kaplanmış bir kar tanesidir. Minyatür kartopu gibi görünüyorlar.
Özellikle doğanın bu küçük sanat hazinelerinde bulunan güzelliği ortaya çıkarmak için bir mikroskobunuz varsa, birçok kar tanesi türünü gözlemlemek büyüleyici olabilir.