Балалық шақтан бақылап келе жатқан табиғи құбылыстар бізге түсінікті әрі түсіндірме талап етпейтіндей көрінеді. Қар қыста жауады, жерді ақ жамылғымен қаптап, аяқ астында сықырлайды, мұнда зерттейтін не бар? Дегенмен, осы көрінетін қарапайымдылықтың артында физика, химия және таңғажайып парадокстарға толы бай әлем жасырылған. Қар түйіршігі – молекулалық деңгейдегі ең күрделі табиғи нысандардың бірі, ал қар жамылғысының мінез-құлғын әлі күнге дейін әлемнің түкпір-түкпіріндегі ғалымдар зерттеуде. Ең болмаса, әдеттегі «ақ» қардың шын мәнінде мүлдем мөлдір екенінен бастауға болады, бұл жарықтың сыну ерекшеліктеріне байланысты пайда болатын оптикалық иллюзия. Төменде келтірілген жиырма дерек осы қысқы құбылыс туралы қалыптасқан түсініктерді төңкеріп тастайды.
- Қар ақ емес, әрбір жеке қар түйіршігі шыны сияқты мөлдір болып келеді. Қар жамылғысы ақ болып көрінеді, себебі мыңдаған мұз қырлары барлық толқын ұзындықтарындағы жарықты бір мезгілде шағылыстырып, шашыратады, дәл сол сияқты ұсақталған мөлдір әйнек сынықтары да ақ болып көрінеді. Сол себепті терең қар көлеңкеде көгілдірлеу болып көрінуі мүмкін, қысқа толқынды көк жарық тереңірек еніп, кері шағылысады.
- Аяқ астындағы таныс сықырлау дыбысы мұз кристалдарының қирауынан пайда болады. Қысу кезінде қар түйіршіктерінің өткір қырлары сынып, жарылып, тән дыбысты тудырады. Қызығы сол, қар тек шамамен минус бес градустан төмен аязда ғана сықырлайды, одан жоғары температурада кристалдар жеткілікті жұмсақ болып, сынбай, дыбыс шығармай деформацияланады.
- Әрбір қар түйіршігі ең ұсақ бөлшек – шаң түйіршігі, спора немесе бактерия айналасында қалыптасады. Су молекулалары осы ядроның айналасында оттегі мен сутегінің химиялық байланыстарының құрылымы диктовкалайтын қатаң алтыбұрышты симметрияда кристалданады. Дәл осы себепті барлық қар түйіршіктерінің алты симметрия осі болады, бұл су молекуласының іргелі қасиеті, кездейсоқтық емес.
- Екі бірдей қар түйіршігі жоқ деген тұжырым қатаң ғылыми дерек болып табылады. Типтік қар түйіршігі шамамен квинтиллион, яғни 10-ның 18-дәрежесіндегі су молекулаларын қамтиды және олардың орналасуының дәл сәйкес келу ықтималдығы іс жүзінде нөлге тең. Дегенмен, өте ұсақ әрі қарапайым кристалдар белгілі бір жағдайларда бір-бірінен ажыратылмайтындай ұқсас болуы мүмкін.
- Қар түйіршігінің пішіні толығымен әртүрлі биіктіктердегі ауа температурасы мен ылғалдылығымен анықталады. Шамамен минус екі градус температурада жұқа пластинкалар, минус бесте ине тәрізді кристалдар, минус он бесте классикалық алты сәулелі дендриттер пайда болады. Қар түйіршігі әртүрлі жағдайлары бар ауа қабаттары арқылы құлағандықтан, оның әрбір жолы бірегей болып келеді, осыдан шексіз пішіндер алуан түрлілігі туады.
- Жаңа жауған қар шамамен 95 пайыз ауадан тұрады. Бұл оның төмен тығыздығын және жылу оқшаулау қасиеттерін түсіндіреді, кристалдар арасында қамалған ауа жылуы пенопласттан кем емес ұстайды. Дәл осы себепті қалың қар жамылғысының астында топырақ қатпайды, ал ұсақ жануарлар қар індерінде қыстайды, онда температура сыртта қатты аяз болса да нөлге жақын ұсталады.
- Қар дыбысты қуатты жұтушы болып табылады. Жаңа жамылғының кеуекті құрылымы дыбыс толқындарын ұстайды, борпылдақ қардың дыбыс жұту коэффициенті кәсіби акустикалық панельдермен салыстыруға болады. Дәл осы себепті қатты қар жауғаннан кейін қала әдеттен тыс тыныш болып көрінеді, бұл субъективті сезім емес, нақты физикалық әсер.
- Қардың түсі қоспаларға байланысты ақтан айтарлықтай ерекшеленуі мүмкін. Орталық Азия, АҚШ және Еуропаның таулы аймақтарында қызғылт немесе қызыл қар кездеседі, оны қызыл каротиноидты пигменті бар Chlamydomonas nivalis микроскопиялық балдырлары бояйды. Сары қар жиі желмен келген тозаңнан, ал сұр қар өнеркәсіптік шығарындылар мен күйеден пайда болады.
- Қар түйіршіктері ойлағаннан әлдеқайда баяу құлайды, олардың жылдамдығы секундына 0,5-тен 1,5 метрге дейін болады. Мұндай баяулық кристалдың өте ұсақ массасына қатысты орасан зор беткі ауданымен түсіндіріледі. Диаметрі бес миллиметр қар түйіршігі шамамен үш микрограмм салмаққа ие, яғни салыстырмалы өлшемдегі жаңбыр тамшысынан шамамен миллион есе жеңіл.
- Құжатталған тарихтағы ең үлкен қар түйіршігі 1887 жылы АҚШ-тың Монтана штатында жауып, куәгерлердің айтуынша, диаметрі шамамен 38 сантиметрге жеткен. Заманауи ғалымдар бұл санға күмәнмен қарайды, бұл бір қар түйіршігі емес, кристалдардың жабысып қалған кластерлері туралы болуы мүмкін деп санайды. Дегенмен, аномалды ірі қар үлпілдектері шынымен де нөлге жақын температурада пайда болады, онда кристалдар борпылдақ агрегаттарға жабысады.
- Жер бетінде қар жыл сайын құрлықтың шамамен 46 миллион шаршы шақырымын қаптайды, бұл барлық континенттер бетінің шамамен үштен бір бөлігі. Планетаның қар жамылғысы ғарышқа орасан зор күн энергиясын шағылыстырып, жаһандық климатқа айтарлықтай әсер етеді. Жылыну салдарынан қар жамылғысы ауданының азаюы кері байланыс тудырады, аз қар аз шағылыстыруды білдіреді, бұл температураның одан әрі өсуін жылдамдатады.
- Бірқатар тілдерде қар мен оның күйлерін сипаттау үшін таңғажайып бай сөздік қор бар. Саами тілінде қар мен мұзға қатысты 180-нен астам сөз бар, әрқайсысы бұғышылар мен аңшылар үшін маңызды нақты жамылғы түрін сипаттайды. Қазақ, якут және қатал климат жағдайында өмір сүретін басқа да халықтардың тілдерінде де орыс тілі екі-үш сөзбен шектелетін жерде ондаған арнайы терминдер бар.
- Қар көшкіні таулы аймақтардағы ең қауіпті табиғи құбылыстардың бірі болып табылады. Тік беткейден құлаған қар массасы сағатына 300 шақырым жылдамдыққа дейін дамып, жарылыспен салыстыруға болатын қираулар әкелуі мүмкін. Көшкін майданының алдындағы ауа толқынының қысымы қар массасы жетпей тұрып-ақ ғимараттарды құлатып жібере алады.
- «Қар жауғандағы күн күркіреу» феномені, яғни thundersnow – қарлы боран кезінде найзағай соғатын сирек атмосфералық құбылыс. Оның пайда болуы үшін бірнеше шарттың үйлесуі қажет, атап айтқанда тұрақсыз атмосфера, жеткіліксіз ылғалдылық және бірнеше биіктік деңгейлерінде бір мезгілде теріс температура. Бұл кезде күн күркіреу дыбысы қар жамылғысымен айтарлықтай бәсеңдеп, тек шамамен үш-бес шақырым қашықтықта естіледі.
- Қар құрылыс материалы ретінде қолданылады және бұл тек эскимостардың иглуымен шектелмейді. Қар блоктары дұрыс қаланған кезде жақсы тірек қабілетіне ие, ал мұз бен қардан жасалған ғимараттың ішіндегі тұйық кеңістік материал құрылымындағы ауа көпіршіктерінің арқасында жылуды сақтайды. Дәстүрлі иглудың ішіндегі температура сыртта елу градус аяз болса да плюс он-он бес градусқа дейін жетуі мүмкін.
- Атмосферадағы мұз кристалдары қар жаууынан бөлек көптеген оптикалық құбылыстар тудырады. Гало – күн немесе ай айналасындағы жарқыраған сақина – жарықтың морозды ауада ілініп тұрған миллиардтаған ұсақ алтыбұрышты мұз призмалары арқылы өтуі кезінде пайда болады. Жарық бағаналары, «жалған күндер» және кемпірқосақ доғалары – осы құбылыстардың барлығы қар түйіршігінің пішіні сияқты сол кристалдық симметрияның салдары болып табылады.
- Антарктида планетадағы барлық тұщы су қорының шамамен 70 пайызын сақтайды, негізінен мұз бен тығыздалған қар түрінде. Антарктида мұзынан алынған ең терең мұз өзегі шамамен 800 мың жылдық ауа көпіршіктерін қамтиды, бұл алыс өткеннің атмосферасының тікелей үлгілері. Осы көпіршіктерді талдау ғалымдарға адам пайда болғанға дейінгі климат тарихын және парниктік газдар концентрациясын қалпына келтіруге мүмкіндік береді.
- Қар адамдардың психикалық жағдайына елеулі әсер етеді. Біркелкі ақ пейзаж визуалды ынталандыруды азайтады, бұл бейім адамдарда маусымдық аффективті бұзылысты күшейтуі мүмкін. Дегенмен, сол ақ жамылғы бұлыңғыр күндерде жарықтандыруды айтарлықтай арттырады, шашыраған жарықты шағылыстыра отырып, бұл кейбір адамдар үшін күннің жетіспеушілігін өтеп, көңіл-күйді жақсартады.
- Қардың сықырлауы своеобраз термометр болып табылады, дыбыс биіктігі бойынша тәжірибелі адам ауа температурасын шамамен анықтай алады. Минус он градус температурада кристалдар салыстырмалы түрде төмен дыбыспен сынады, ал минус отызда жоғары айқын сықырлау дыбысын шығарады. Бұл құбылыс Сібір және басқа да қатал климаты бар аймақтардың тұрғындарына жақсы таныс, олар оны практикалық бағдар ретінде пайдаланады.
- Тау шаңғысы курорттарында қолданылатын жасанды қар табиғи қардан елеулі ерекшеленеді. Қар пушкалары арқылы өндірілетін ол ауа мөлшері аз, ірілеу әрі тығыз бөлшектерден тұрады, сондықтан жасанды жамылғы ауырлау, қаттылау және баяу ериді. Бұл оны сырғанау үшін аз қолайлы еткенімен, айтарлықтай тұрақты етеді, курорттар мұндай қарды табиғи қар төселетін «базалық қабат» ретінде пайдаланады.
Қар солтүстік ендіктер тұрғындары үшін соншалықты күнделікті құбылыс болып табылады, оның физикалық күрделілігі іс жүзінде көрінбей қалады. Осы уақытта әрбір қар түйіршігі нақты күннің нақты температурасы мен ылғалдылығы жағдайында өрбитін ең нәзік молекулалық хореографияның нәтижесі болып табылады. Қарды зерттеу практикалық нәтижелер беруде жалғасуда, гляциология, климатология, құрылыс және тіпті криотерапияда мұз кристалдары қолданылатын медицина салаларында. Климаттың өзгеруі планетаның қар жамылғысының сипатын біртіндеп өзгертуде, ал осы құбылыстың физикасын түсіну академиялық қызығушылық емес, су ресурстарын, көшкін қаупін және жаһандық энергия балансын болжау үшін өзекті қажеттілікке айналып отыр. Қар таныс нәрселерге мұқият қарауды үйретеді, мүмкін, оның басты сабағы дәл осы болар.
