0. 목차
- '눈의 결정'은 어떻게 만들어지는가?
- '눈의 결정'의 기본은 육각형
- 나카야 다이어그램
1. 눈의 결정은 어떻게 만들어지는가?
'적란운(Cumulonimbus)'의 위쪽에는 여름에도 눈이 존재한다. 하지만 매우 작은 물방울인 '운립(Cloud partical)'은 0℃ 이하가 되어도 좀처럼 얼지 않는다. 이것을 '과냉각(Supercooling)'이라고 한다. '에어로졸(Aerosol)'은 대기 중에 부유하는 고체 또는 액체의 미립자이다. 상공의 어는점 아래인 구름 속에서 운립이 얼기 위해서는 '에어로졸'이 중요한 작용을 해야 한다. 운립 속의 '에어로졸'이 '빙정핵(Nucleus of Ice Crystal)'이 되어 즉, '시작점'이 되어 운립이 얼기 시작하는 것이다.
먼저 기온이 낮은 상공에서 물방울 하나가 얼어붙으면, '얼음 결정의 씨앗'인 지름 0.01mm 정도의 '빙정(Ice Crystal: 대기 중의 얼음 결정)'이 생긴다. 이 '빙정'에 주위 수증기의 물 분자가 달라붙어 눈의 결정이 만들어진다. 물방울의 개수가 많으면, 빙정이 주위의 물방울과 충돌해 얼어붙기도 한다. 이때 물방울이 불규칙하게 들어붙기 때문에, 멋진 눈 결정은 되지 않는다.
- 싸라기눈(Snow Pellets and Ice Pellets): 또 빗방울이 낙하하면서 언 뒤, 많은 물방울을 끌어들여 점점 커지면 '싸라기눈(빗방울이 갑자기 찬바람을 만나 얼어 떨어지는 싸라기 같은 눈)'이 되어 지표에 내린다. 즉, 싸가리눈은 눈의 결정 주위에 '과냉각된 물방울 운립'이 붙음으로써 성장한 것이다. 회전하면서 낙하하기 때문에 모양은 둥근 형태가 된다.
- 우박(Hail): 적란운 속의 상승 기류로 싸라기눈이 다시 상공으로 돌아가거나 낙하하기를 되풀이하면 큰 얼음덩어리인 '우박'으로 성장한다. 우박은 크기 때문에 여름에도 녹지 않고 지상으로 떨어지는 경우가 있다. 지름 5mm 이하는 '싸라기눈(Snow Pellets)'이라고 하고, 지름 5mm 이상이 되면 '우박(Hail)'이라고 한다.
2. '눈의 결정'의 기본은 육각형
'눈의 결정'의 모양은 육각형이 기본인데, 그 이유는 '빙정'이 처음 생길 때 관여하는 '물 분자'의 구조 때문이다. '물 분자(H₂O)'는 '산소 원자(O)' 1개와 '수소 원자(H)' 2개로 이루어져 있다. 이 물 분자 6개가 마치 손을 잡듯이 늘어서면 안정된 결정 구조를 만들 수 있다.
눈의 결정'은 육각형 구조를 기본으로 하여, 판 모양으로 퍼지거나, 가지치기를 하거나, 세로 방향으로 뻗어 여러 모양으로 성장한다. 이 '눈의 결정'의 모양은 '온도', '수증기의 양', '상공의 대기'에 따라 변한다. 먼저 '눈의 결정의 모양'은 '온도'에 의해 갈려진다. 빙정이 성장하는 대기의 온도에 따라 눈의 모양이 세로로 성장할지, 판 모양으로 성장할지 정해진다. 그다음으로는 '수증기'에 의해 결정된다. 수증기의 양이 많으면 많을수록 크고 복잡한 결정이 된다. '-4℃~0℃' 또는 '-20~-10℃'의 경우, 결정은 판 모양으로 펼쳐지고, '-10℃~4℃' 또는 '-20℃ 이하인 경우, 결정이 세로로 성장한다.
3. 나카야 다이어그램
일본 훗카이도 대학의 '나카야 우키치로' 박사는 습도와 온도가 눈의 결정 모양과 관계있음을 알아차리고, 그것을 나타내는 '나카야 다이어그램(Nakaya Diagram)'을 1951년에 발표했다. '나카야 다이어그램'의 핵심은 '눈의 결정 모양만 봐도, 상공의 수증기의 양과 습도를 알 수 있다'는 것이다.
