Onko kahta samanlaista lumihiutaletta?

Julkaistu

lumihiutale
Kenties lumihiutaleelle ei annettu mitään muuta mahdollisuutta kuin kasvaa juuri tuollaiseksi.

Lumihiutaleen yksilöllinen rakenne on kiehtonut ihmismieltä kautta historian. Ainakin 1600-luvulle asti käytiin kiivasta keskustelua siitä, että voiko lumihiutaleella olla oma sielu. Hiutaleita on saanut kuluneen talven ajan lapioida ja työntää lumikolalla miehenkorkuisiksi kasoiksi siihen malliin, että henkilökohtaisesti olen tullut siihen johtopäätökseen, että lumihiutaleen sielun on pakko olla läpeensä sysimusta. Jo vilkaisu Forecan toimiston ikkunasta kertoo, että vapaa-ajan ongelmia ei ole tiedossa tänäkään iltana.

Johannes Kepler julkaisussaan ”On the Six-Cornered Snowflake” (1611) kiinnitti huomiota lumihiutaleen säännölliseen kuusikulmaiseen rakenteeseen. Mikroskoopin keksimisen jälkeen lumihiutaleen sielunelämään perehtyi englantilainen fyysikko Robert Hooke, joka julkaisi käsin piirrettyjä mikroskooppikuvia kaikesta, mitä sai mikroskoopin alle mahdutettua – aina kirpusta lumihiutaleeseen – vuonna 1665 julkaistussa teoksessa Micrographia. Ensimmäisen systemaattisen tutkimuksen lumihiutaleista teki vuonna 1954 japanilainen ydinfyysikko Ukichiro Nakaya, joka ydinfysiikan tutkimuslaitteiston puuttuessa alkoi luetteloimaan lumihiutaletyyppejä sekä jääkiteen kasvuun vaikuttavia tekijöitä, lopuksi luoden kontrolloiduissa olosuhteissa keinotekoisia lumihiutaleita.

Onko sitten kahta samanlaista lumihiutaletta? Helppo vastaus olisi sanoa, että ei ole. Toisaalta tähän visaiseen kysymykseen ei ole olemassa varmaa vastausta. Se, että sinä et ole löytänyt kahta samanlaista hiutaletta ei kerro mitään siitä mahdollisuudesta, etteikö niitä kuitenkin jossain saattaisi olla olemassa. Käytännössä kenenkään aika ei riitä analysoimaan miljardien hiutaleiden kidemorfologiaa. Lisäksi meinaavat nuo vielä sulaakin, kun taas västäräkki laulaa puussa.

Jokaisen lumihiutaleen syntyä ohjaavat samat fysiikan ja kemian lait. Ilmassa leijuva pieni partikkeli, vaikkapa pölyhiukkanen voi toimia alkuna kokonaisen tapahtumaketjun vyörylle, missä pienikin muutos ympäristön olosuhteissa tuottaa taas hiukan erilaisen lumihiutaleen.

Aitoa sattumaa vai vahvan deterministisen syy-seurausketjun tulos? Kenties villalapasen päälle tippuneelle lumihiutaleelle ei annettu mitään muuta mahdollisuutta kuin kasvaa juuri tuollaiseksi.

Lähteet:
snowflake.com Kenneth G. Libbrecht, Caltech
http://www.its.caltech.edu/~atomic/snowcrystals/earlyobs/earlyobs.htm

Lumikiteiden visualisointi soluautomaateilla – Juha Laakko
https://arkki.ramk.fi/RAMK/julkaisutoiminta/Julkaisut/Lumikiteiden%20visualisointi.pdf

Valokuva:
flickr, Snowflake – David Wayne’s photostream

Valkeaa ja lauhtuvaa joulua!

Julkaistu

Joulu on tänä vuonna valkea koko maassa, monin paikoin jopa harvinaisen valkea. Nimittäin etelässä lunta on paikoin jo lähes puoli metriä, kun jouluna sitä on keskimäärin esimerkiksi etelä- ja länsirannikolla vain kymmenisen senttiä. Harvinaista on myös se, että jo kuun alussa oli mahdollista ennustaa, ja ennustinkin koko maahan valkeaa joulua.

Tänä jouluna valoa on enemmän koko maan kattavan lumipeitteen vuoksi. Kuva: Aleksi Jokela

Tyypillisesti sää on niin vaihtelevaa meillä että usein on hyvin hankala ennustaa edes muutaman päivän päähän. Nyt kuitenkin suursäätila on ollut helpommin ennustettavissa: Venäjän puolella on ollut pitkään pysyvä laaja ja vahva korkeapaine, joka on pitänyt lännestä lauhaa ja kosteaa ilmaa tuovat matalapaineet loitolla ja meille on päässyt virtaamaan usean viikon ajan kylmää ilmaa Siperiasta.

Tuo Venäjän korkeapaine on kuitenkin hellittämässä otettaan Suomesta juuri jouluksi, sillä ilmavirtaukset kääntyvät puhaltamaan lounaan suunnalta ja sää lauhtuu lähes kertaheitolla ja paljon – rannikoilla jopa plusasteille asti, vaikka vielä aatonaattona hytistään etelässäkin paikoin jopa 25 asteen pakkasissa.

Tarkkoja lämpötilaennusteita on vaikea tehdä usean päivän päähän vaikka säätyyppi olisikin tiedossa, sillä etenkin talvella lämpötila on herkkä pilvisyyden muutoksille. Selkeällä säällä lämpötilat voivat olla helposti 15 astetta kylmempiä, kuin pilvisellä säällä.

Aatonaatto taitaa kuitenkin olla monin paikoin tämän viikon kylmin päivä, ennen kuin tuo lauhtuminen aattoa kohti alkaa lännestä. Vielä aattoaamuna pakkasta on kuitenkin monin paikoin maan etelä- ja keskiosassa sekä Pohjois-Pohjanmaalla ja Kainuussa -10…-20 astetta, länsirannikkoa lukuun ottamatta. Päivän aikana sää lauhtuu kuitenkin nopeasti niin, että illalla pakkasta on enää lännen muutamasta asteesta  idän noin -10 asteeseen. Lapissa pakkasta on vielä koko aaton ajan pääosin -10…-20 astetta ja aatto on koko maassa poutainen.

Joulukuusi jouluaattona. Kuva: Aleksi Jokela

Joulupäivänä sää lauhtuu Lapissakin ja jatkuu myös muualla maassa niin että koko maan etelä- ja keskiosassa on enää pikkupakkasta, rannikoilla lämpötilat voivat jo nollan vaiheilla. Joulupäivän aikana varsinkin maan keski- ja pohjoisosan yli voi kulkea jo joitain lumisateita. Maan pohjoisosassa pakkasta on -10 asteen molemmin puolin.

Tapaninpäiväksi Suomeen saapuu näillä näkymin matalapaine ja tuo lähes koko maahan laajoja sateita viimeistään illaksi ja tuuli voimistuu. Mitään viime Tapaninpäivän kaltaista myrskyä ei kuitenkaan näillä näkymin ole onneksi saapumassa, mutta kovaa tuulta voi olla ja etelässä sekä lännessä sade voi tulla räntänä. Lämpötilat ovat samoissa lukemissa kuin joulupäivänäkin lukuun ottamatta Lappia jossa sää kylmennee jälleen -10…-20 asteen välille.

Eli lauhtumista ja säätyypin muutos jouluksi luvassa, siitä eteenpäin voikin olla talvella jo ihan eri suunta – nimittäin lauhempi. Joka tapauksessa valkoinen joulu on koko maahan tulossa. Näin ei aivan joka joulu läheskään ole, nimittäin esimerkiksi etelä- ja länsirannikolla pysyvä lumipeite saadaan keskimäärin vasta vuoden vaihteessa ja vain noin 2/3 jouluista on valkeita, tulevaisuudessa todennäköisesti vielä harvempi. Viime jouluna maa oli lumeton laajalti etelässä ja lännessä. Nautitaan siis jouluna lumesta ja sen tuomasta valosta ja ilosta, sillä se ei ole itsestään selvyys!

Kattojen lumikuorma

Julkaistu

Kuluneen talven runsas lumentulo on saanut huomion kiinnittymään kattojen lumikuormaan. Lumen poistoon katolta ja räystäistä tiedetään käytetyn mitä erilaisempia apuvälineitä aina haravasta lehtipuhaltimeen.

Kaupunkiympäristössä katolta putoavaan lumeen tulee suhtautua erityisellä vakavuudella, sillä se muodostaa vaaran jalankulkijoiden turvallisuudelle. Suomessa toimii lumenpudotukseen erikoistuneita yrityksiä ja kiipeilyharrastajia, joiden päätä ei huimaa korkeinkaan konttori.

Lumikuorma on Suomessa suurimmillaan kevättalvella kun valtaosan talven lumesta voi katsoa jo sataneen. Kuutiometri ilmavaa puuterilunta voi painaa vaivaiset 40 kg, mutta tiiviiksi pakkaantuneena ja juuri sulaessaan jopa kymmenkertaisen määrän.

Lumen paino sinänsä ei tiivistymisen myötä muutu, sitä vain mahtuu enemmän pieneen tilaan. Lumi myös jossain määrin kerää vettä ympäröivän ilman kosteudesta. Vesimäärä voi hetkellisesti nousta korkeaksikin suojasään sateen aikana, mutta vääjäämättä kaikki katolle satanut vesi valuu sieltä lopulta alas.

Tuulenpieksemä huojuva halkoliiteri on todellisessa vaarassa sortua lumen painosta. Lumen epätasainen jakautuminen aiheuttaa haasteita urheiluhallien rakenteiden kestävyydelle ja tasakatot ovat muita suuremmassa riskissä kärsiä vesivahingoista.

Puolestaan asuinkäytössä oleva ja rakennusmääräyksiä noudattaen rakennettu harjakattoinen omakotitalo tuntuu olevan melko hyvin turvassa. Onnettomuudet liittyvät lumen pudotustilanteisiin, missä isännän kenkä herkästi lipsuu liukkaalla peltikatolla ainoana varusteena savupiipun ympäri kierretty maahan asti yltävä turvaköysi.

Katolla makaava muhkea lumipatja eristää lämpöä, aivan kuten se paukkupakkasten aikaan tarjoaa suojan hangen alla lymyileville kasveille ja metsän eläimille.

Meidän tavallisten kuolevaisten kannattaa siis edetä lumen pudotuksessa harkiten.

Antti talven aloittaa

Julkaistu
Halla, Hugo Simberg

Kustaa Vilkunan mukaan keskiviikkona Antin päivänä (30.11.) on aina arvailtu tulevan talven ilmoja. Tässä muutamia sananlaskuja tuosta upeasta Vuotuisesta Ajantiedosta:

– Selkeetä Antin päivää seuraa tasainen talvi, mutta pilvistä epätasainen.

– Antin päivän pakkanen tekee suojatalven ja ruman kevään.

– Jos Antti lotisee, niin joulu komeilee. Tai päin vastoin jos Anttina pakkanen, niin jouluna suojasää.

Myös kirkkaan Antin päivän on sanottu ennustavan vesisadetta jouluksi. Pyryjä, kinoksia ja lumipurkuja, joita tuuli ennen Antin päivää tuo, pidetään hyvän vuoden merkkinä, varsinkin jos ojat peittyvät ja kinokset ulottuvat aitaan saakka. Tämähän viime vuonna oli varsin totta.

Antin päivän tienoo on yleensä koettu tuuliseksi. Jos on ankara itätuuli, talvesta tulee pysyvä: ”Idän kesä, idän talvi, idän ilmat ilkeimmät”. Entisaikaan Antin päivää on pidetty säiden kannalta taitteena kylmempään. ”Antin päivänä tulee talvi viimeistään”.

Katsotaan miten Antin päivän ennusteet tulevat pitämään paikkansa!

 

Talvi tekee tuloaan

Julkaistu

Lapissa lämpötila pysyy pakkasen puolella.
Kun talvi määritellään lämpötilan avulla, se alkaa silloin kun vuorokauden keskilämpötila jää pysyvästi nollan alapuolelle. Aivan etelässä talvi ei ole myöhässä, muualla on. Sitä enemmän mitä pohjoisempana ollaan.

Pohjois-Lapissa talvi alkaa keksimäärin jo lokakuun alussa. Tänä vuonna talvi alkaa siellä nyt. Lappi on ollut nyt kaksi päivää pakkasella. Huomenna päivälämpötilat nousevat nollan yläpuolelle, mutta sitten kylmenee taas. Ensi viikolla seilataan lähellä nollaa, mutta minä toivon että keskiarvo pysyisi pakkasella. Olisihan se jo aika.

Minun puolestani pakkaset saisivat tulla samantien etelään asti. Ja lumet. Valkoinen maa on niin paljon vähemmän musta. Tasan vuosi sitten keski- ja pohjois-Lapissa oli paikoin 30 cm lunta. Tänä vuonna sinne sataa vähän huomenna, mutta enimmtä sulaa heti pois. Etelärannikolle pysyvä lumi sataa keskimäärin joulun tienoolla. Viime vuonna lunta pyrytti eteläänkin jo 18.11. Mitenkähän käy tänä vuonna?

Päästäänkö Rukalla hiihtämään maailmancupia?

Julkaistu

Kuva: MTV3 säägrafiikkaa
Lapissa talvi on tänä vuonna myöhässä. Tälle viikonlopulle suunniteltu Levin WordlCup jouduttiin perumaan lumen puutteen takia. Seuraavaksi jännitetään talvilajien maailmancupia Rukalla. Rukalla on tarkoitus hiihtää ja hypätä mäkeä 25.11.–27.11.

Tulosruudun mukaan kisat on mahdollista hiihtää jos ennen kisoja on viikon pakkasjakso. Siinä ajassa ladut ja hyppyrimäki saadaan tykitettyä lumisiksi. Vaikkei sataisi yhtään lunta.

Kisojen onnistuminen on mahdollista. Nyt ennuste näyttää jopa lupaavalta. Sää näyttäisi muuttuvan pohjoisessa huomattavasti kylmemmäksi, ihan talviseksi, ensiviikon alkupuolella. Siis ajoissa. Se kuinka paljon kylmenee ja minä päivänä vaihtelee vielä ennusteesta toiseen, mutta perusajatus on pysynyt samana jo useamman päivän. Kylmä pohjoisvirtaus tuo pakkaset Lappiin. Kai siihen voi alkaa luottaa?

Lumikontrolli jossa lopulliset päätökset Rukan kisoista tehdään on 16.11. Ratkaisevaa on viimeinen viikko ennen kisoja. Juuri se viikko, jolle ennusteet eivät vielä yletä. Tarkkaillaan tilannetta.