Per didesnį nei 10 laipsnių šaltį sniegas po kojomis girgžda, o per atlydį nutyla: ką iš tikrųjų girdime?

Žvarbų žiemos rytą kiekvieną žingsnį gali lydėti aiškus, net šaižus girgždesys. Tačiau vos po kelių dienų tuo pačiu taku einame beveik tyliai: sniegas susmunka po batais, bet pažįstamo garso nebelieka. Šį skirtumą lemia tai, kaip spaudžiamos elgiasi smulkios ledo dalelės. Šaltyje jos lūžta ir trinasi, o artėjant atlydžiui lengviau deformuojasi bei slysta viena kitos atžvilgiu.

Vis dėlto dažnai minima dešimties laipsnių šalčio riba nėra tikslus gamtos jungiklis. Sniegas nepradeda girgždėti tą akimirką, kai termometras parodo –10 °C, ir nenutyla temperatūrai pakilus vienu laipsniu. Jo skambesys priklauso ir nuo tankio, drėgnumo, sandaros bei to, ką sniego danga patyrė nuo iškritimo.

Po batu lūžta daugybė mažyčių ledo struktūrų

Sniego pusnis nėra vientisas baltas kūnas. Ją sudaro ledo kristalai ir grūdeliai, tarp kurių lieka oro pripildytų tarpų. Užmynus tokia struktūra suspaudžiama: dalelės pasislenka, apkrova tenka jų sąlyčio vietoms, o dalis ledo struktūrų lūžta. Tyrimuose, nagrinėjančiuose sniego skleidžiamus akustinius signalus, grūdelius jungiančių ledo ryšių trūkimas įvardijamas kaip svarbus garso šaltinis.

Vieno mažyčio kristalo lūžio žmogaus ausis neišgirstų. Tačiau po bato padu vienu metu vyksta daugybė tokių įvykių, ir jų visuma tampa girdimu traškesiu ar girgždesiu. Šveicarijos sniego ir lavinų tyrimų institutas SLF aiškina, kad žemoje temperatūroje staigiai apkrauti kristalai elgiasi trapiai, lūžta ir stipriai trinasi vienas į kitą. Būtent todėl šaltas sniegas gali skambėti taip ryškiai.

Kodėl atšilus tas pats sniegas skamba kitaip?

Artėjant prie tirpimo temperatūros keičiasi ledo gebėjimas deformuotis. Šiltesni kristalai, ypač veikiami lėtos apkrovos, gali keisti formą plastiškai, nelūždami taip, kaip staigiai suspaustas šaltas sniegas. SLF mokslininkai šį reiškinį iliustruoja net nuo stogų nusvirusiais sniego kraštais: jie gali pamažu išlinkti, užuot iš karto nulūžę.

Prasidėjus tirpimui sniego tarpuose atsiranda ir skysto vandens. Tai keičia grūdelių sąveiką bei visos dangos sandarą. JAV Nacionalinis sniego ir ledo duomenų centras NSIDC nurodo, kad arti tirpimo temperatūros trintis tarp sniego grūdelių sumažėja, todėl jų judėjimas gali sukelti labai mažai garso arba jo beveik nesukelti. Sausą girgždesį tuomet pakeičia duslus spaudžiamo sniego garsas, o šlapiame sniege – pažliugusios masės čepsėjimas.

Ar tiesa, kad viską lemia būtent –10 °C?

Dešimties laipsnių šaltis patogus apibūdinant orą, kai sniegas dažnai būna sausas ir aiškiai girgždantis. Tačiau vienos temperatūros, nuo kurios jis visur pradėtų skleisti tokį garsą, nustatyti negalima. NSIDC taip pat pabrėžia, kad tiksli girgždėjimo pradžios riba sunkiai nusakoma. Svarbi paties sniego, o ne vien virš jo esančio oro temperatūra.

Be to, ledas nėra medžiaga, kurios paviršius iki pat nulio išlieka visiškai vienodas. Makso Planko polimerų tyrimų instituto mokslininkai tyrimais parodė, kad ledo paviršiuje į skystį panašus itin plonas sluoksnis egzistuoja ir gerokai žemesnėje nei 0 °C temperatūroje. Todėl paaiškinimas, esą ties –10 °C visas sniegas staiga persijungia iš vienos būsenos į kitą, būtų pernelyg paprastas.

Svarbu ir tai, kiek laiko sniegas guli ant žemės

Ką tik iškritusios snaigės ne visada ilgai išsaugo pažįstamą žvaigždėtą formą. Sniego danga nuolat keičiasi net tuomet, kai neateina atlydys. Ledas gali sublimuoti, tai yra pereiti tiesiai į vandens garus, o šie nusėsti kitose kristalų vietose. Dėl to vienos struktūros mažėja, kitos auga, keičiasi grūdelių forma ir jų tarpusavio jungtys. SLF šiuos procesus vadina sniego metamorfoze.

Tirpstant sniegui pokyčiai dar spartesni. Tarpus tarp kristalų ima užpildyti tirpsmo vanduo, greičiau formuojasi stambesnės, apvalesnės ledo struktūros. Todėl per atlydį pakitusi, o vėliau vėl sušalusi danga nebėra tokia pati kaip šviežias purus sniegas. Net esant panašiai oro temperatūrai skirtingose vietose po kojomis galime girdėti nevienodą garsą.

Garsus trakštelėjimas ir sausas girgždesys – skirtingi dalykai

Einant per sniegą verta atskirti nuolatinį girgždėjimą nuo pavienių aštrių trakštelėjimų. Po atlydžio ar saulėtos dienos paviršius gali vėl sušalti ir sudaryti kietą plutą. Kai batas ją pralaužia, girdimas ryškus traškesys. Toks garsas savaime nereiškia, kad lauke itin šalta: šiuo atveju svarbiausia yra paviršiuje susiformavęs kietas sluoksnis.

Todėl pasakymas, kad per atlydį sniegas „tyli“, apibūdina pažįstamo sauso girgždesio susilpnėjimą, o ne visišką tylą. Žingsniai vis tiek gali būti girdimi dėl lūžtančios plutos, šlapio sniego ar po juo esančio pagrindo. Vien klausantis nustatyti tikslią temperatūrą nepavyks, tačiau atpažinti skirtumą tarp sauso šalto sniego ir drėgnos, pakitusios dangos dažnai nesunku.

Kitą kartą žvarbų rytą išgirdę sniegą girgždant, po kojomis galite įsivaizduoti daugybę smulkių ledo dalelių, kurios neatlaiko staigios apkrovos, lūžta ir persitvarko. Pažįstamas žiemos garsas – šių mažų įvykių visuma, kurią mūsų ausis pagauna su kiekvienu žingsniu.