Ümbritseva maailma ja looduse kohta võib esitada mitmesuguseid huvitavaid küsimusi. Esitame neist mõned.
1) Miks lumehelbed on kuueharulised ja kas päriselt on nende sümmeetria ka täiuslik ning kas lumehelbed on kordumatud?
2) Miks lohud, jalajäljed jne täis tuiskavad? (küllap olete tähele pannud, et tuisuse ilmaga on varsti jalajäljed täis tuisanud, kuid miks?)
Lumehelbe heksagonaalne süngoonia (kuusnurksus) tuleneb jää kristallstruktuurist. Lumi on nagu teemant või soolgi mineraal. Veemolekulid moodustavad jääs teiste veemolekulidega vesiniksidemeid, mis on umbes 109-120 kraadise nurga all, seega sisenurk on ligi 60 kraadi (2 sideme vahel) ja 60 korda 6 annabki 360 ja saab nähtust ligikaudu ka nii seletada. Kuid nii on asi vaid molekulaarsel tasemel ja selline lähenemine on mehhanistlik. Ometigi ilmneb molekulaarne kuusnurksus ka makroskoopilisel tasemel. Asi on selles, et kõige kiiremini kasvavad jääkristallil teravad küljed. Kuna neid on kuus (molekulid moodustavad ju küllaltki "kandilise" struktuuri, millel on 6 teravamat kohta), siis ilmneb kuusnurksus ka makroskoopiliselt, kuigi füüsiktel pole molekulide taseme kuusnurksuse ülekandumine makroskoopiasse siiski veel päris selge. Nähtust võib seletada ka teisel, filosoofilisemal viisil. Stabiilsed on looduses sellised ühendid ja struktuurid, mille energia on minimaalne. See on põhjus, miks raud jpt tehismaterjalid roostetavad, lagunevad jne - nad on energiarikkad ega ole stabiilsed ja püüavad saavutada vähima energiaga taseme. Ka jää moodustumisel tekib esmajoones struktuur, millel on võimalikult väike energia ehk suurim stabiilsus, milleks on heksagonaalsed kristallid.
See on tõesti nii, et enamus kristalle on tegelikult defektsed. Tõepoolest leidub ka oluliste vigadeta kristalle, kuid see on haruldus. Mingid mikropraod või ebasümmeetrilisused on enamikel kristallidel.
Kas kõik on erinevad? Teatud mööndusi tehes küll. Väga lihtsad kristallid, näiteks kuusnurksed plaadid või kepikesed on tegelikult üsna sageli siiski peaaegu samasugused. Mida väiksemad on kristallid, seda suurema tõenäosusega on sarnased. Asi on selles, et jääkristalli kuju ja kasv sõltub keskkonnatingimustest. Väiksem ruumiosa on homogeensem kui suurem ruumiosa, mistõttu on ka väiksemad kristallid omavahel sarnasemad. Keskkonna heterogeensus, -tingimuste muutus jne kandub kristallile ja salvestub seal omamoodi. Seetõttu ilmnebki silmnähtav kordumatus vaid keerukamate (tähe- jmt) kujuliste lumekristallide korral. Individuaalsust lisavad muidugi ka minivead, mille teket juba selgitati.
2) Kuiva (lahtise) lume olemasolu võimaldab nähtusel ilmneda, samuti on vajalik piisavalt tugev tuul, kuid konkreetselt küsitud nähtuse põhjust, miks lohud tuiskavad täis, võib seletada kolmel viisil.
Esimene võimalus on see, et lohkudes tekivad väikesed keerised, mis ei lase sinna sattunud lund enam ära ja nii see lumi kogunebki. Kahjuks on turbulentsiteooria väga raskesti mõistetav ja seetõttu võib lihtsuse mõttes selle ära jätta.
Teine võimalus on nähtust seletada joa pidevuse võrrandiga S*v=const, kus S on ristlõikepindala ja v on aine voolamise kiirus. Sellest seosest järeldub, et mida suurem on ristlõikepindala, seda aeglasem on aine vool. See on ka põhjuseks, miks jõed voolavad kitsastes kohtades kiiremini kui laiades kohtades või miks majade vahel on tuul tugevam - majad või kitsamad kaldad ahendavad piirkonda, kus aine saab liikuda ja sellest siis suurem vee või tuule kiirus. Sama saab väita ka lohkude kohta lumepinnal - lohu tõttu on õhul nüüd järsult rohkem ruumi liikuda, õhu liikumine aeglustub ja seetõttu ei suuda õhk lund enam kanda, vaid see langeb välja ja täidab niiviisi rattaroopad või jäljed lumes või muud madalamad kohad lumepinnal. Kindlasti on mängus ka keerised, aga need jätsime lihtsuse mõttes välja.
Kolmas seletus on kõige lihtsam, mida võiks ilmselt eelistada, jättes eelmised kaks seletust marginaalsesse rolli. Kolmanda seletuse järgi mõjub lumeosakestele pidevalt raskusjõud. Kui on lohk või auk ehk lumepind läheb alt ära, siis raskusjõud tõmbabki lume lohku! Keerised või õhuvoolu aeglustumine mängib väiksemat rolli.
Küsisin arvamuse või oletuse õigsust ka füüsik Henn Voolaiult. Toon ära tema lisaselgituse: "Loomulikult kukuvad kõik kehad maha tänu raskusjõule, aga antud juhul selline seletus, nagu teie sõber pakkus, ei tööta. Miks? Sellepärast, et selle ajaga, kui lumehelves üle jälje jõuab, langeb ta ca 5 mm ja sel juhul ta põrkub edasi. Tulemuseni võib jõuda lihtsa arvutusega. Võtame tuule kiiruseks 10 m/s ja jälje laiuseks 30 cm. Sel juhul kestab helbe üle jälje kandumine ca 0,03 s (1m 0,1 s ja 0,3 m veel 3 korda rutem). Selle ajaga langeb keha raskusjõu tõttu suuruse võrra, mille saab arvutada valemist h = gt2/2. Siit saamegi 5 mm. Oluline on ikkagi jälje kohal kiiruse vähenemine voolutoru ristlõike suurenemise tõttu. Siis jõuab helves rohkem langeda ja ei põrku august välja."
Siit ka moraal, et kõige lihtsam seletus ei pruugi olla õige ega tasu seda tõe pähe võtta, vaid oletusi tuleb kontrollida. Kõige parem on ikkagi seda küsimust katseliselt uurida. Ma arvan, et ka keerised on ikkagi olulisel kohal. Toon paralleeli katuselt allatuiskava lumega. Võib tähele panna, et katuse serva alla tekivad keerised või allatuiskava lume kaared - lumi käändub kaarekujuliselt katuse serva alla, kui lumi tuiskab katuselt alla. Sama ehk juhtub ka lumme jäetud rattaroobaste või jälgedega seoses juhul, kui katuse serva saab kuidagi samastada jälje järsu servaga.
