אחד למיליארד: הסיבה המרתקת שאין שני פתיתי שלג זהים

בכל פעם שיורד שלג, מיליארדי פתיתים קטנים צונחים מהשמיים. תחת עדשת המיקרוסקופ מתגלה מחזה מרהיב: כל פתית שלג הוא יצירת אמנות גיאומטרית מורכבת, סימטרית להפליא, וחשוב מכך - ייחודית לחלוטין. למעשה, אין שני פתיתי שלג הזהים בצורתם.

הכל מתחיל בגרגיר אבקה. מסע של פתית השלג מתחיל גבוה בענן, כאשר אדי מים קופאים סביב חלקיק זעיר, כמו גרגיר אבק.

בשלב זה נוצר קריסטל (גביש) קרח ראשוני בצורת משושה. למה משושה? בגלל המבנה המולקולרי של המים. המולקולות מתחברות זו לזו בזוויות ספציפיות, שיוצרות באופן טבעי מבנה בעל שש צלעות. בעוד הפתית נופל באיטיות דרך שכבות העננים לעבר האדמה, הוא חווה שינויים תמידיים:

טמפרטורה: הבדל של חלקיק המעלה יכול לקבוע אם הצלעות יצמחו כ"מחטים" דקות או כ"לוחות" רחבים.

לחות: כמות המים באוויר קובעת כמה "ענפים" יצמחו מהמשושה המרכזי ובאיזו מהירות. כל פתית שלג עובר מסלול שונה במקצת מהפתית שלידו. הוא נתקל בזרמי אוויר אחרים ובלחות משתנה. מכיוון שהתנאים האטמוספריים משתנים בכל רגע ובכל מילימטר, הסיכוי ששני גבישים יעברו בדיוק אותו מסלול הוא אפסי.

כדי להבין כמה זה נדיר, כדאי להביט במספרים. פתית שלג ממוצע מכיל כמות אדירה של מולקולות מים (1 עם 18 אפסים אחריו!). מספר הדרכים שבהן המולקולות הללו יכולות להסתדר סביב הגביש המרכזי גדול יותר ממספר האטומים ביקום כולו.

למרות שכל פתית הוא ייחודי, הוא תמיד שומר על סימטריה מרהיבה. הסיבה לכך היא שששת הקצוות של המשושה עוברים אותם תנאים בו-זמנית, ולכן הם צומחים בצורה כמעט זהה זה לזה, מה שיוצר את המבנה היפה, שמקנה לו מראה של יהלום. הראשון שצילם פתיתי שלג לפני שנמסו, היה וילסון בנטלי (Wilson Bentley), צלם ומטאורולוג אמריקאי. בשנת 1885 הוא חיבר מצלמה למיקרוסקופ וצילם למעלה מ-5,000 פתיתים. בעקבות המחקר הוא פרסם מאמר שקבע כי מבחינה מדעית אין פתיתי שלג זהים.