Voorzichtig ademen
Boeken
Nederlands Dagblad
zaterdag zondag 1 FEBRUARI 2003 10
Hagelstenen, natte sneeuw, pak-
sneeuw, stuifsneeuw, rijp, ijs, ijzel,
ijsbloemen. Het gaat steeds om het
zelfde materiaal, namelijk kristallen
van waterstofoxide (H20) ofwel be
vroren water. Maar we gebruiken er
een heleboel verschillende woorden
voor, omdat water onder verschil
lende omstandigheden anders uit
kristalliseert. Het hangt van de situ
atie af of we te maken krijgen met
een regen van hagelstenen of met
sneeuwbuien, ijzel of rijp, ijspret of
sneeuwballengevechten.
Rijp bestaat uit bevroren dauwdruppels.
Deze winter hebben we wer
kelijk alles gehad. In de
kerstvakantie een paar da
gen ijspret en meteen een
forse sneeuwdeken. Eenmaal zelfs
weer eens ijsbloemen op de schuur
deur. Afgelopen dinsdag een hagelbui,
donderdag dwarrelende sneeuwvlok
ken. Maar voor de kinderen is het ver
reweg het leukst als de temperatuur
keurig rond het vriespunt schommelt,
want dan is de kans op forse sneeuw
vlokken het grootst. En in zo'n geval is
het maken van glijbanen, sneeuwbal
len en -poppen kinderspel.
Iedere sneeuwvlok heeft een unieke
structuur. De astronoom en wiskundi
ge Johannes Kepler was de eerste we
tenschapper die daar oog voor had.
Tijdens een winterwandeling in Praag
viel zijn blik toevallig op enkele
sneeuwvlokken op zijn jas. Hij was
verrast door de fijn vertakte, symme
trische vorm van de sneeuwkristallen
op zijn mouw. Toen hij er goed naar
ging kijken, ontdekte hij dat werkelijk
iedere sneeuwvlok een eigen struc
tuur heeft.
Kepler stortte zich in 1610 enthou
siast op de vraag hoe dat kwam. Hij
beschreef zijn waarnemingen in de
verhandeling 'Een nieuwjaarsge
schenk, of Over de Zeshoekige
Sneeuwvlok', maar hij wist de oorzaak
van de variatie aan kristalstructuren
niet te achterhalen.
Datzelfde geldt voor René Descartes
(de man van: „Ik denk, dus ik ben").
De Franse filosoof raakte tijdens een
verblijf in Amsterdam gefascineerd
door de zuivere geometrie en de unie
ke configuratie van gekristalliseerde
waterdeeltjes. Hij legde zijn observa
ties aan sneeuwkristallen vast in teke
ningen, die in 1637 werden afgebeeld
in zijn boek Meteorologica. Maar on
danks zijn scherpe waarnemingen,
wist ook Descartes nog niet door te
dringen tot de oorsprong van de zes
hoekige vorm. Hij had geen verklaring
voor de variatie in kristalstructuren.
'Brief uit de hemel'
Pas halverwege de twintigste eeuw
zijn natuurkundigen er in geslaagd
het sneeuwraadsel op te helderen. De
Japanse atoomfysicus Ukichiro Na-
kaya ontdekte dat niet alleen de
luchttemperatuur en luchtvochtig
heid een grote invloed hebben op de
vorm van ijskristallen, maar dat kleine
variaties in de oppervlaktespanning
eveneens een belangrijke rol spelen.
Sneeuw ontstaat in de hogere luchtla
gen, door het bevriezen van onder
koelde waterdamp bij een betrekke
lijk geringe dampdruk en bij tempera
turen van -12 tot -18 graden Celsius.
Je krijgt dan verschillende soorten
kristallen (plaatjes, naalden, sterren,
prisma's), die vaak samenklonteren
met onderkoelde waterdruppels,
maar soms ook niet.
Iedere sneeuwkristal legt op haar lan
ge dwarreltocht naar beneden een an
dere weg af. Omdat de omstandighe
den voortdurend wisselen, heeft iede
re sneeuwvlok een unieke vorm die
haar hele ontstaansgeschiedenis ver
raadt. De Japanse natuurkundige Uki
chiro Nakaya gaf dit wonderlijke ver
schijnsel een poëtische dimensie door
ieder kristal te beschouwen als 'een
brief aan ons uit de hemel'.
Spiegeltjes van ijs
Bij rustig, stabiel weer en lage tempe
raturen (7 tot 8 graden beneden het
nulpunt of nog lager) klonteren de ijs
kristallen niet samen. Ze komen af
zonderlijk naar beneden en je ziet ze
eigenlijk alleen als ze schitteren in de
zon. Het gaat om minuscule plaatjes
of naaldjes, die als fonkelende
schilfertjes neerdwarrelen. Dit kan
zelfs gebeuren bij een blauwe, wol
kenloze lucht en stralende zonne
schijn.
Deze vorm van neerslag komt vooral
voor in de poolstreken, maar is in
onze regio zeldzaam, tenminste 'op de
begane grond'. Het gebeurt wel heel
vaak in de hogere luchtlagen en dat
geeft dan aanleiding tot 'halo's': krin
gen en bogen rond de zon, bijzonnen
en andere bijzondere lichtverschijn
selen. Een ijsplaatje kan namelijk als
spiegeltje fungeren. Als er in een be
paalde luchtlaag erg veel van zulke
kristallen in ongeveer dezelfde stand
staan, zien wij dat als bogen, kringen
of mini-zonnetjes. Gemiddeld is er
eens per twee dagen een bijzonder
lichtverschijnsel in de buurt van de
zon te zien.
Motsneeuw en vlokken
Als wij praten over sneeuw, gaat het
altijd om samengeklonterde kristal
len. Soms komen er kleine, witte bol
letjes naar beneden, min of meer afge
plat of langwerpig, met een doorsnede
van nog geen millimeter. Deze 'mot-
sneeuw' is ontstaan uit sneeuwkris
tallen, die met onderkoelde water
druppeltjes zijn samengevroren.
Motsneeuw ontstaat alleen in stabiele
luchtmassa's. Bij buiig weer met snel
opstijgende luchtstromen krijg je gro
tere korrels, vrijwel rond of enigszins
zeskantig, met een doorsnede van 2
tot 5 millimeter. Deze 'korrelsneeuw'
ontstaat als de lucht vrij veel water
damp bevat en als onderkoelde water
druppels ervoor zorgen dat sneeuw
kristallen samenklonteren tot brosse
korreltjes.
Bij 'echte' sneeuw zijn de kristallen
samengevoegd tot grote vlokken, die
langzaam naar beneden dwarrelen.
Een sneeuwvlok van zo'n vier centi
meter bestaat uit maar liefst vierdui
zend ijskristallen. Het samenklonte
ren kan in principe eindeloos blijven
doorgaan: er zijn ooit vlokken gesig
naleerd van twaalf centimeter door
snee...
Sneeuwdeken
Bij temperaturen beneden de 7 gra
den Celsius zijn de kristallen bros. De
vlokken hechten niet of nauwelijks
aan elkaar en laten zich vrij gemakke
lijk meevoeren door de wind. Poeder
sneeuw of stuifsneeuw dus...
Bij een bodemtemperatuur van ruim
boven de nul graden Celsius smelt alle
sneeuw onmiddellijk weg. Kinderen
praten dan over 'natte sneeuw'. Zij
prefereren temperaturen rond het
vriespunt, want dan klonteren de kris
tallen gemakkelijk aan elkaar. Je krijgt
dan 'paksneeuw' en een echte
sneeuwdeken. Vlokken die op de
grond terechtkomen, kleven snel vast
aan de sneeuw die er al ligt. Als de
temperatuur tijdelijk boven het nul
punt komt, begint de sneeuw even te
smelten en dan wordt de samenhang
nog beter.
Als de temperatuur lange tijd boven
het nulpunt blijft, krijg je een water-
laagje, dat bij intredende (nacht)vorst
in een ijslaag verandert. Dat gebeurt
als de zon het bovenste laagje laat
ontdooien, terwijl het in de daarop
volgende nacht weer bevriest. Het
zelfde kan gebeuren door een regen
bui, waarbij het bovenste laagje met
water doordrenkt raakt en vervolgens
bevriest
Glijbaan
Een dergelijk proces kun je natuurlijk
met de hand nabootsen. Als je een
handvol sneeuw samenperst, wordt
het een harde massa.
Door het samendrukken daalt name
lijk het smeltpunt van ijs. Overal waar
twee kristallen tegen elkaar drukken,
smelten ze. En zodra de drukking op-
IJsbioemem op de ruit van een schuurdeur. Mede dankzij het cv-tijdperk zijn ijsbloemen zeldzaam geworden.
Sinds donderdag kunnen we weer even genieten
van forse sneeuwkristallen.
als die van sneeuwkristallen. Ze ont
staan eveneens door bevriezing van
condenserende waterdruppeltjes. Al
leen gaat het bij rijp om bevroren
dauwdruppels en niet om regendrup
pels. Maar je vindt overeenkomstige
kristalvormen met een vergelijkbare
variatie (plaatjes, zuiljes, prisma's,
ster- en boomvormige structuren).
Het voordeel, van rijp boven sneeuw is
dat het vaker voorkomt en gemakke
lijker te fotograferen is. Je moet alleen
heel erg oppassen met je ademhaling,
maar dat is bij sneeuwvlokken even
eens het geval. Dé schoonheid van ijs
kristallen is nu eenmaal niet bestand
tegen warmte. Een enkele ademtocht
kan veel fraais bederven.
Als het gaat over de niet-levende natuur;,
dan is de boekenserie van prof, dr. M.
Minnaert Natuurkunde in 't vrije veld
(Thieme - Zutphen, 1937) een boeiende
gids. Wie meer wil weten over natuur
kunde buitenshuis (neerslag, licht, kleu
ren, geluid, aardmagnetisme, elekbjciteit);:
vindt in Minnaert's driedelige standaard
werk een schat aan informatie. De serie is
vaak te vinden in de bibliotheken van na-
tuureducatieve centraenuniversiteiten.;
houdt, vriezen ze meteen weer aan el
kaar vast.
Als je lang genoeg blijft persen en
kneden, kun je van losse sneeuw ge
woon ijs maken. Dat heeft waar
schijnlijk ieder schoolkind wel eens
proefondervindelijk gemerkt. Het is
een ongeschreven regel dat je niet
met ijshallen gooit, maar iedereen
weet natuurlijk wel hoe je ze moet
maken.
Bij het vervaardigen van een glijbaan
gebruiken we hetzelfde principe. Als
je voortdurend over hetzelfde
sneeuwoppervlak glijdt, krijg je van
zelf een bovenlaag van glashard en
spiegelglad ijs. Bij koud weer 'pakt'
sneeuw niet goed. Bij temperaturen
van beneden 7 graden Celsius is het
maken van sneeuw- en ijshallen on
mogelijk. Dat komt omdat de druk
king dan niet meer voldoende is om
het smeltpunt onder de temperatuur
van de omgeving te laten daien. De
kristallen klonteren dus niet goed.
Maar er komt iets anders voor in de
plaats: ze produceren geluid. Bij lage
temperaturen gaat het geluid van
voetstappen in de sneeuw anders
klinken: de sneeuw 'kraakt' en ook dat
heeft zijn bekoring.
In onze regio wordt lang niet iedere
winterwandeling opgevrolijkt door
sneeuw. Gelukkig komt rijp vaker
voor dan sneeuw. En de wereld van
rijpkristallen is minstens zo boeiend
De combinatie van een spuitende fontein, harde wind, boomtakken
en vrieskou kan prachtige ijspegels opleveren.
door Kees de Heer
