Snježne pahulje su konglomerati kristala smrznute vode. Nastaju u različitim veličinama i oblicima, a struktura svake od njih toliko je lijepa i jedinstvena da je mnogima teško zamisliti da rastu spontano, pod utjecajem zakona fizike.

One ne nastaju smrzavanjem kapi vode. Kapljice koje se lede stvaraju tuču, dok se pahulje formiraju izravnim smrzavanjem vodene pare u oblacima. Najjednostavniji oblik pahulje je šesterokutan jer se temelji na šesterokutnoj strukturi kristalne mreže koju u ledu formiraju molekule vode – H2O. Najmanje pahulje stoga ponekad imaju oblik šesterokutne prizme. Međutim, kako rastu, njihovi oblici postaju sve složeniji.

Znanstvenici već duže znaju da se složeni uzorci snježnih pahuljica razvijaju dok se kreću kroz područja različite vlažnosti i temperatura. Blizu -2 °C one rastu u malene plosnate diskove. Na -5 °C formiraju se tanke prečke i iglice. Blizu -15 °C nastaju najtanje i najveće pahulje poput one na slici gore. Na temperaturi od -30 °C ponovno se stvaraju prečke.

No što točno čini da pahulje narastu tako velike i istovremeno ostanu tako plosnate, odnosno zašto se uglavnom razvijaju u složenim oblicima u jednoj plohi, a ne na sve strane? Odgovor na ovo pitanje nedavno je pronašao američki fizičar Kenneth Libbrecht sa Sveučilišta Caltech. Njegova je studija pokazala da u rastu pahulja postoji određena nestabilnost koja uzrokuje tzv. efekt oštrenja.

Naime, kada se kristal leda razvije na temperaturi od -15 °C, na njegovim rubovima formiraju se maleni grebeni, odnosno neravnine koje se potom u vlažnom zraku šire u oštre vrške - kako uglovi šesterokuta strše dalje od središta, oni brže nakupljaju vlagu i brže rastu. S druge strane plosnate i glatke površine ledene strukture slabije vežu molekule vode te se sporije razvijaju.

'Čim rub postane malo oštriji, on počne brže rasti, a kako brže raste, tako postaje još oštriji te se stvara pozitivan povratni efekt', objasnio je Libbrecht.

Američki fizičar ipak priznaje da su ovo tek prvi koraci u razumijevanju procesa nastajanja snježnih pahulja. Naime, znanstvenici još uvijek ne znaju točno zašto različite temperature uzrokuju oblikovanje određenih dijelova strukture pahulja - stupova, diskova i ploča.

U svojim eksperimentima Libbrecht je kreirao na stotine prekrasnih pahulja i napravio grafikon (gore desno) koji predstavlja ovisnost njihovih struktura o uvjetima – vlažnosti i temperaturi. Za potrebe ovog članka ustupio nam je film i galerije fotografija sa svoje web stranice.