Mester Györgyi - A boldog hóember

A hóembernek nem volt szerencséje a tűzzel. Pedig milyen szépnek látta! A favágók nevetve melegedtek körülötte, a parázs vörösen izzott, és a lángok apró csillagokat csaltak az emberek szemébe. Miért ne próbálhatná ki ő is?

A mese végére a hóemberből csak egy sárgarépa és néhány széndarab maradt. Ennyit a boldog találkozásról.

De mielőtt a tűzre fognánk az egészet, érdemes szemügyre venni ezt a különös téli alakot. Olyan anyagból készült, amelynek nagy része levegő, mégis képes háztetőket megterhelni. Hideg, de megvédheti az alatta megbújó élőlényeket a még nagyobb hidegtől. Elnyelheti a hangokat, miközben a lábunk alatt hangosan ropog. És mindehhez nincs szüksége varázslatra.

1. Honnan érkezett a hóember építőanyaga?

Mielőtt a két fiatal favágó nekiállhatott a hóember építésének, a természet már elvégezte a munka legnehezebb részét. Fent, a felhőkben.

A hókristályok kialakulásához vízgőzre, megfelelően alacsony hőmérsékletre és gyakran egy apró részecskére van szükség, amelyen megindulhat a kristálynövekedés. A vízmolekulák rendezett szerkezetű jéggé kapcsolódnak. A kristály növekszik, majd amikor elég nagy, elindul lefelé.

Útja során különböző hőmérsékletű és nedvességtartalmú légrétegeken haladhat át. Ezek befolyásolják a növekedését: az egyik kristály hatszögletű lapocska, a másik tűszerű alak, a harmadik elágazó csillag lesz.

A természet hatos számrendszere

A közönséges jégben a vízmolekulák elrendeződése hatszögletes szimmetriát eredményez. Ezért bukkan fel olyan sok hókristályon a hatos forma. Nem mindegyik hókristály tökéletes hatágú csillag: oszlopok, lemezek és szabálytalan kristályok is keletkeznek.

A favágók azonban aligha vizsgálgatták ezeket az apró remekműveket. Nekik két jókora hógolyó kellett. És itt kezdődik a következő furcsaság.

2. Hogy lehet a hóból golyót gyúrni, ha szinte csak levegő?

Próbáltál már csikorgó hidegben hógolyót készíteni? Markolod, szorítod, forgatod, a hó mégis szétesik. Máskor alig kell összenyomni, és máris akkora golyót kapsz, amellyel várfalat építhetnél. Pedig mindkettő hó.

A különbség részben a hőmérséklet és a folyékony víz jelenléte. Amikor a hó közel kerül az olvadáspontjához, a szemcsék közötti kevés víz is segítheti az összetapadásukat. A nagyon hideg, száraz porhó ezzel szemben gyakran nehezebben formázható.

Tíz centiméter hó – de mennyi víz?

A friss, laza hó térfogatának nagy részét levegő tölti ki. Ezért ugyanakkora vastagságú hótakaróban egészen különböző mennyiségű víz lehet.

A hómagasság önmagában nem mondja meg a hó tömegét. Egy vékonyabb, vizes hóréteg nehezebb is lehet egy jóval vastagabb, száraz porhótakarónál. A favágók hóembere tulajdonképpen jégkristályok és közéjük szorult levegő különös építménye volt.

3. A hideg takaró, amely megvédhet a hidegtől

A mesében nyúlanyó félti a kicsinyeit, az őzike pedig nehezen lépked a mély hóban. Ez nem puszta mesei díszlet: a vastag hó valóban akadályozhatja az állatok mozgását, és több energiába kerülhet benne táplálékot keresni.

Csakhogy a hó másik oldalát kevesebben ismerik. Képzeld el, hogy odafent mínusz 15 °C-os a levegő. Néhány arasznyival lejjebb, egy vastag hóréteg alatt a talaj ennél jóval kevésbé hűlhet le.

A hóban megrekedő levegő segít lassítani a hő átadását. A talajból érkező hő ezért lassabban jut el a hideg levegőbe. A hó nem fűt: szigetel. Ahogyan a kabát sem termel meleget, hanem segít megtartani azt.

Egyes kisemlősök, növényi részek és apró élőlények számára a hótakaró alatt védettebb környezet alakulhat ki. Ami az őzike lábának akadály, az egy másik állatnak menedék.

Miért csendesebb a behavazott erdő?

A mesében a nagy csendet csak a harkály kopogása töri meg. A friss, puha hó pórusos felülete elnyelheti a hanghullámok egy részét. Ha viszont a hó felszíne megolvad, majd keményre fagy, már erősebben visszaverheti a hangokat.

És a csikorgás? Amikor a cipőd alá szorulnak a hószemcsék, elmozdulnak, összenyomódnak, egymáshoz dörzsölődnek. Hidegebb hóban ez a hang különösen erős lehet. Ugyanaz a hó tompíthatja a távoli zajt, miközben közvetlenül a talpad alatt ropog.

A téli csendet egyszer csak fejszecsattogás váltja fel. Megérkeztek a favágók – velük együtt pedig a tűz.

4. A hóember legnagyobb tévedése

A favágók a lobogó máglyánál melegedtek, a hóember pedig figyelte jókedvüket. Úgy gondolta, a pirosan izzó farakás teszi őket boldoggá, és egyre közelebb ment hozzá.

A tűz hősugárzással és a felmelegített levegőn keresztül is energiát ad át a környezetének. A hóember jégkristályai a kapott hő hatására olvadni kezdtek. Miért nem változott azonban az egész hóember egyetlen pillanat alatt vízzé?

A nulla fok nem varázskapcsoló

A jég hétköznapi légköri nyomáson körülbelül 0 °C-on olvad, de a halmazállapot megváltoztatásához további energiát kell felvennie. A 0 °C-os jégből így 0 °C-os víz lehet: a bevitt hő ilyenkor az olvadásra fordítódik, nem a hőmérséklet emelésére.

A hóember alakja fokozatosan változott: előbb vízerecskék jelentek meg rajta, aztán egyre több jég olvadt meg. A mesében reggelre a répa és a széndarabok maradtak a tűz mellett.

De hiszen odakint még fagyott!

A hideg éjszaka nem feltétlenül tudja ellensúlyozni a tűztől érkező hőt. Azt kell nézni, hogy a hóember összességében mennyi energiát kap, és mennyit ad le. Így a parázs közelében olvadhat a hó, miközben néhány méterrel távolabb épen megmarad a hótakaró.

A favágók ugyanattól a tűztől melegedtek, amely a hóember alakját megváltoztatta. Nem más szabályok működtek – csak más volt az eredmény.

5. Eltűnt a hóember. De eltűnt-e a víz?

A hóember alakja megszűnt, de az anyaga nem semmisült meg. A szilárd jég folyékony vízzé alakult. Egy része beszivároghatott a hóba vagy a talajba, más része elfolyhatott, és megfelelő hidegben újra megfagyhatott.

A víz később patakba, folyóba vagy a talaj mélyére kerülhet. Párolgással visszajuthat a légkörbe, és ott újra részt vehet a felhők és a csapadék kialakulásában. Ez a víz körforgása, de nem minden vízmolekula járja be ugyanazt az utat.

A hóemberből tehát nem lett újra ugyanaz a hóember. A testét alkotó víz viszont tovább folytathatta az útját. Legközelebb, ha havazik, talán már a kristályok titkát is látod a fehér pelyhek mögött.