หิมะเกิดขึ้นได้อย่างไร

หิมะเกิดขึ้นได้อย่างไร

หิมะเกิดจากไอน้ำหรือหยดน้ำในเมฆที่มีอุณหภูมิ ประมาณ -40°C ซึ่งน้ำที่อยู่ใน สถานะเช่่นนี้ เราเรียกว่า น้ำเย็นยิ่งยวด (Super cooled water)

เมื่อน้ำเย็นยิ่งยวดเกิดการกระทบกับอนุภาคเล็กๆ ที่แขวนลอยอยู่ในอากาศ (ทําหน้าที่เป็นแกน น้ำแข็ง หรือ Ice nuclei) เช่น ฝุ่น ควัน เป็นต้น ก็จะเกิดการระเหิดกลับเป็นผลึกน้ำแข็งขึ้น

จากนั้นไอน้ำที่อยู่โดยรอบจะเข้าจับตัวกับผลึกน้ำแข็ง ทําให้ผลึกน้ำแข็งมีขนาดใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ หากผลึกน้ำแข็งชนกันเองก็จะเกิดการรวมตัวกลายเป็นผลึกขนาดใหญ่เรียกว่า เกล็ดหิมะ (Snow flake) และเมื่อผลึก น้ำแข็งมีขนาดใหญ่มากพอก็จะตกลงมาตามแรงโน้มถ่วงของโลก

โดยในเขตที่มีอากาศหนาวเย็น ซึ่งมี อุณหภูมิใต้ฐานเมฆต่อเนื่องจนถึงที่ผิวพื้นโลกต่ำกว่าจุดเยือกแข็งคือ 0 องศาเซลเซียส (32 ฟาเรนไฮต์) ก็จะทํา ให้ผลึกน้ําแข็งที่ตกลงมายังคงอยู่ในสภาพของผลึก น้ำแข็ง หรือ หิมะ แต่หากใต้ฐานเมฆ ลงมา หรืออุณหภูมิเหนือพื้นดินมีค่ามากกว่า 0 องศา เซลเซียส ก็จะทําให้ผลึกน้ำแข็งละลายกลายเป็นน้ำฝนได้

สําหรับรูปร่างผลึกน้ำแข็ง หรือเกล็ดหิมะที่ เกิดขึ้นนั้น มีลักษณะเป็นผลึกใสที่มีลักษณะสมมาตร และมีรูปร่างที่สวยงามหลากหลายรูปแบบมากจนน่าทึ่ง ทั้งแบบกิ่งก้าน แท่ง หรือแบบแผ่น เป็นต้น โดย นักวิทยาศาสตร์ศึกษาพบว่าเมื่อธาตุปรอทมีอุณภูมิระหว่าง -1 ถึง -3 องศา C เกล็ดหิมะจะตกผลึกเป็นแผ่น และเรียงร้อยกันเหมือนกิ่งก้าน

หากก่อตัวที่อุณภูมิ -5 องศา C มันจะดูเหมือนเข็มและแท่งกลวงๆ แต่ถ้าก่อตัวในอุณภูมิที่ติดลบต่ำกว่านั้น รูปร่างจะกลับมาเป็น กิ่งและแผ่นเหมือนเดิม และเมื่อใดที่เกล็ดหิมะก่อตัวเป็นแท่งที่อุณภูมิ -5 C แต่ปะทะกับอากาศที่เย็นลดลงหรืออุ่นขึ้น ผลึกจะเป็นแท่งครึ่งหนึ่ง โดยอีกครึ่งหนึ่งจะกลายเป็นแผ่นปิด อยู่ด้านบนอย่างไรก็ตามแม้นักวิทยาศาสตร์จะพบว่าการก่อตัวที่อุณหภูมิที่แตกต่างกันจะ มีผลต่อรูปร่างของผลึกหิมะ แต่ก็ยังไม่สามารถตอบได้ว่าอุณหภูมิมีกลไกต่อการเกิดผลึกได้อย่างไร

หยาดน้ำฟ้าที่เป็นของแขงชนิดอื่นที่อาจดูคล้ายหิมะ

ฝนน้ำแข็ง (sleet อ่านว่า "สลีต")
เป็นหยาดน้ำฟ้าที่เกิดขึ้นในกรณีที่เหนือพื้นดินมีอุณหภูมิหนาวเย็นเป็นช่วงกว้าง แต่ไม่ได้ยาวตลอดจนถึงใต้ฐานเมฆ เมื่อหยด น้ําตกลงมาจากฐานเมฆในช่วงแรกที่ยังคงเป็นของเหลว ผ่านช่วงอุณหภูมิที่หนาวเย็นทําให้หยดน้ํา กลายเป็นผลึกเม็ดกลมๆ เล็กๆ

ฝนเยือกแข็ง (Freezing rain) 
เกิดขึ้นในพื้นที่ที่อุณหภูมิเหนือพื้นดินมีช่วงความหนาวเย็นสั้น (สั้นกว่ากรณีการเกิดฝนน้ําแข็ง) ทําให้เมื่อหยดน้ําผ่านช่วงอุณหภูมิต่ํากว่า 0 องศาเซลเซียส แต่ยังไม่ กลายเป็นน้ําแข็ง แต่อยู่ในสภาวะน้ําเย็นยิ่งยวด เมื่อหยดน้ําตกลงมากระทบกับผิววัตถุก็จะเกิดการแข็งตัว ทันที กลายเป็นน้ําแข็งเคลือบผิววัตถุต่างๆ เช่น ต้นไม้ที่ถูกเคลือบด้วยน้ําแข็ง คือ ตอนกำลังตกลงมายังเป็นเม็ดน้ำฝน (ของเหลว)แต่พอสัมผัสกับอะไรก็ตาม จะเยือกแข็งกลายเป็นน้ำแข็งทันทีนั่นเอง

ที่มา: 
บทความ เมฆ หมอก และหยาดน้ำฟ้า โดยศูนย์การเรียนรู้วิทยาศาสตร์โลกและดาราศาสตร์ (The LESA Project) http://www.lesa.biz/