NIEUW IJSDEELTJE KAN EMBRYO ZIJN VAN HAGELKORRELS

IJskristallen spelen een belangrijke rol bij het ontstaan van sneeuw en hagel en soms ook regen. Deze ijskristallen ontstaan door bevriezing van waterdruppeltjes rond een vrieskern, zoals een mineraal bodemdeeltje dat vrij in de atmosfeer zweeft. Bevriezing vindt echter niet direct plaats wanneer de temperatuur tot onder het vriespunt is gedaald. De druppeltjes raken in eerste instantie onderkoeld en bevriezen pas bij een temperatuur rond -10 °C. Verdere aangroei leidt dan tot hagel, sneeuw of (als tijdens de val een warmere luchtlaag wordt gepasseerd) regen. De grote vraag blijft echter wat een onderkoeld druppeltje er toe brengt te gaan kristalliseren.

De meest gehoorde theorie is dat dit gebeurt als gevolg van de mechanische schok tijdens een botsing met een ander druppeltje. Een onderkoelde vloeistof kristalliseert (stolt) immers ook direct wanneer hij wordt blootgesteld aan een kleine verstoring, zoals een lichte schok of de val van een stofdeeltje in de vloeistof. Omdat deze theorie natuurlijk niet ter plekke in een wolk kan worden getoetst, hebben de Amerikaanse onderzoekers Robert Czys en Jeffrey Lew experimenten verricht in de verticale windtunnel van de universiteit van Californië. Kleine, onderkoelde druppeltjes werden op één hoogte in de opwaartse luchtstroom in het zicht van een videocamera zwevende gehouden, terwijl een `regen' van grotere druppeltjes vanuit een soort sproeier aan de bovenkant van de schacht neerdaalde.

In het Journal of the Atmospheric Sciences (56, p. 3079) laten de twee onderzoekers zien dat er geen verband kon worden gevonden tussen het bevriezen van een onderkoeld druppeltje en het optreden van een botsing. Dit betekent dat er waarschijnlijk ook in een wolk een ander mechanisme in het spel moet zijn. Verder ontdekten de onderzoekers een nieuw soort ijsdeeltje, dat ontstaat als een spontaan bevroren druppeltje en een groter, onderkoeld druppeltje schampend tegen elkaar botsen. Het onderkoelde druppeltje vriest dan direct aan het andere vast, waardoor er een ijsdeeltje ontstaat dat de vorm van een halter (of een éénmaal gedeelde cel) heeft.

Dit nieuwe deeltje, dat minutenlang kon worden bestudeerd, voerde een gyroscoop-achtige draaiing rond zijn verticale as uit: een beweging die sterk verschilt van de cirkelvormige beweging rond een quasi-stationair punt die tijdens het bevriezen van een enkelvoudig deeltje werd waargenomen. Dit haltervormige ijsdeeltje blijkt overigens ook voor te komen op opnamen in de toppen van onweerswolken waar met een vliegtuig doorheen werd gevlogen. De twee onderzoekers opperen dat het ontstaan van dit nieuwe ijsdeeltje een belangrijke rol zou kunnen spelen bij de vorming van de `embryo's' van hagelkorrels in onweerswolken.

    • George Beekman