Někteří z nás si zimu spojují se sněhem, ledem, mrazem, sněhovými vločkami a dalšími přírodními kouzly, pro jiné je to neustálý boj s vypnutým telefonem a zamlženými brýlemi. Ale jaké vědecké důvody stojí za všemi těmito faktory, ať už příjemné nebo ne tak moc? ITMO.NEWS vyšetřuje.
Proč se v první řadě musí měnit roční období? Zhruba řečeno, je to všechno kvůli naklonění osy rotace naší planety, takže během jedné poloviny roku se jedna polokoule dostává více pozornosti Slunce a druhá polovina je naopak. Samotný fakt existence tohoto axiálního sklonu způsobuje změnu ročních období. Pokud by byla zemská osa kolmá k rovině oběžné dráhy Země, Slunce by ohřívalo různé oblasti s neměnnou intenzitou, přičemž největším příjemcem tepla by byl rovník. Sloupy by byly nejvíce znevýhodněnými oblastmi, přičemž světlo do těchto částí téměř nikdy nedosáhlo. Jak vznikají námrazy a proč se na plastových oknech nikdy neobjevují? Mrazové obrazce lze podle způsobu jejich vzniku rozdělit na dva typy: dendrity neboli obrazce s větvenou stromovitou strukturou a trichity, neboli obrazce s hvězdicovou strukturou. Hledání důvodů, proč se objevují, není žádná velká věda. Pokud je vzduch v místnosti vlhký a venkovní teplota klesla pod nulu, přebytečná vlhkost se sráží na okenní tabuli. Vzhledem k tomu, že posledně jmenovaný je studený, tato pára nemá šanci se ochladit a přejít z plynného do pevného skupenství, čímž se vytvoří tenké krystaly. Ať už to vypadá jakkoli dokonale, každé sklo má mikroskopické vady, jako jsou miniaturní škrábance a vroubky, které pouhým okem neuvidíte. Vlhkost, která se usadí na povrchu okna, vykrystalizuje na těchto drobných defektech a ke vzniklým krystalům se pak připojují další a další nové, a tak vznikají mrazové vzory. Někdy jsou to prachové částečky, které se prolínají okenním sklem, nebo čáry, které zbyly po umytí okna, které dávají vzniknout této náladové námraze. Dalším viníkem jsou průvany a vzdušné proudy. 
Ale to vše přichází s upozorněním. Aby se vytvořily vzory námrazy, musí být jak okenní tabule, tak vzduch, který ji ovlivňuje, dostatečně chladný. Plastová okna mají lepší tepelnou izolaci než jejich dřevěná protějšky, což způsobuje, že okenní sklo, které je na vnitřní straně, má vyšší teplotu. Proto jsou méně mrazuvzdorná než dřevěná okna, která lze považovat za prodyšnější, protože propouštějí chlad do domů a bytů volněji a poskytují tak dokonalé podmínky pro tvorbu námrazy. Základním důvodem je rozdíl v tom, jak jsou tyto typy oken strukturovány. Stará dřevěná okna se obvykle skládají z dvojitých rámů, z nichž každý má jednu tabuli skla bez jakéhokoli izolačního zasklení. Protože tyto rámy nejsou vzduchotěsné a prostor mezi nimi je vyplněn vlhkým vzduchem z místnosti, jejich studené okenní tabule umožňují procesy kondenzace a krystalizace. Plastová okna se dvěma nebo třemi dvojitými skly rozmístěnými vzácným plynem nebo suchým vzduchem bez prachu a vlhkosti nemají co dodat ke kondenzačnímu procesu: ve vetrokameře není žádná vlhkost a vnitřní okenní tabule je příliš teplá na to, objeví se námraza. Dalším důvodem je, jak čistá tato okna jsou. Stará dřevěná okna jsou často špinavější a prašnější než plastová, a jak jsme již zjistili, prach hraje klíčovou roli při tvorbě námrazy. Na druhou stranu, pokud se probudíte a na vašem plastovém okně se objeví námraza, můžete to považovat za známku toho, že okno nebylo namontováno správně, protože něco není v pořádku s jeho izolací. Proč mají sněhové vločky jiný tvar? Nerad vám to lámu, ale věda zavazuje: ve sněhových vločkách není žádná magie. Spíše jsou výsledkem složitého přírodního procesu, který začíná přitahováním vody k drobným pevným částicím ve vzduchu. Ve vzduchu, který ve své podstatě není ideálně čistý, se proto objevují sněhové vločky. 
Základem naší budoucí sněhové vločky je šestihranný hranol, který se tvoří kolem mikročástice. Poté dále roste do své velikosti, její konečný tvar závisí na podmínkách, ve kterých tento proces probíhá. Ty jsou zase definovány pěti různými faktory: atmosférickým tlakem, elektrickým polem oblaku, větrem, vlhkostí a teplotou, což je nejvíce. je zde důležité, protože to určuje, zda se horní a spodní hranol nebo jejich boční roviny vyvinou nebo změní svůj tvar či nikoli. V průběhu svého vzniku sněhová vločka naroste z půl milimetru na několik milimetrů. Teploty −5 až −10 °C vytvářejí sněhové vločky, které vypadají jako malé jehličky nebo nepatrné sloupečky. Teploty od -10 do -12 °C dávají vzniknout sněhovým vločkám ve formě malých destiček nebo dokonce vloček. Nejsložitější sněhové vločky připomínající hvězdy se tvoří při teplotách −12 až −18 °C, takže právě když udeří ty nejkrutější mrazy, vidíme ty nejkrásnější sněhové vločky, každou jako malé umělecké dílo. To znamená, že již od našich raných let víme, že každá sněhová vločka je jedinečná. Toto tvrzení, které se často opakuje v dětských písních, má plnou vědeckou podporu, protože sněhové vločky se tvoří z vodních krystalů, které se všechny liší tvarem i počtem. Proč je led kluzký, sněhově bílá a zmrzlá voda čistá? Barva sněhu a zmrzlé vody je vázána na jejich strukturu. Ledové krystaly jsou uspořádány v přísném pořadí a mají jasnou orientaci. To je důvod, proč průchod ledem tolik neovlivňuje směr světla. Sněhové krystaly mají šambolickou strukturu a jsou na polární straně spektra. Světlo dopadá na jeden sněhový krystal a odrazí se k jinému, který pak znovu změní svůj směr. Sněhové vločky dokážou rozložit bílé světlo na jeho barevné spektrální složky, ale z toho všeho je nakonec bílá barva. 
Pokud přitlačíte k ledu, začne tát v místě prohlubně. Když nastoupíme na led, tlačíme na jeho povrch a tím se nám pod nohama vytvoří tenká vrstva vody. Celkové tření klesá a my kloužeme stejně jako často, když je podlaha mokrá. I když mráz štípe nejvíc, led není úplně pevný. Jeho povrch je vždy pokryt vrstvou napůl zmrzlé vody, ve které molekuly kolísají pod úhlem 90° k povrchu ledu a zároveň zůstávají na svých místech (proto je tato vrstva napůl pevná, napůl kapalná). ). Čím chladnější je led, tím tenčí je tato vrstva, nejtenčí je šířka jednoho atomu. Tato vrstva působí jako dodatečný mazací film, který způsobuje, že kloužeme. Proč se mi zamlžují brýle, když vstoupím do budovy? Množství vlhkosti přítomné ve vzduchu závisí na jeho teplotě: čím je vyšší, tím více vlhkosti vzduch pojme. Když člověk, který nosí brýle, vstoupí před chladem dovnitř, jeho brýle ochladí dva nebo tři milimetry vzduchu kolem nich, což způsobí, že tento vzduch ztratí svou schopnost pojmout veškerou vlhkost, kterou měl předtím. Tato vlhkost se pak shromažďuje na nejbližším dostupném povrchu, tedy na samotných sklenicích. Čím vyšší je vlhkost v místnosti, tím více se vám zamlží brýle. Proč se telefon vypíná, když je venku zima? Neobviňujte telefon, obviňujte baterii telefonu. Moderní lithium-iontové baterie mají vyšší samovybíjecí proud: protože gelovitý elektrolyt je místem, kde probíhá proces výměny iontů, jeho ochlazení vede k prudkému poklesu výměny iontů. Napětí baterie klesne a telefon se vypne. Jakmile se baterie znovu zahřeje, elektrolyt aktivuje výměnu iontů a obnoví se nabití. 
Největší potíže mají držitelé iPhonů s vytáčením telefonů přímo uprostřed pěkné procházky v zimním dni. Důvodů je několik, za prvé jsou to materiály, ze kterých je vyroben kryt telefonu. Hliník, který je hlavní součástí krytu novější generace iPhonů, má vysokou tepelnou vodivost, a proto velmi rychle zamrzá. I když sklo, které tvoří obrazovku, nemá tak vysokou tepelnou vodivost, stačí to na to, aby telefon (a následně i jeho majitel) trpěl při nízkých teplotách. Plast je jiný případ; má menší tepelnou vodivost než kovy a sklo, snese extrémně nízké teploty, dokonce i ty až -35 °C. Druhým důvodem, proč jsou iPhony v mrazivém počasí tak trochu mizerné, je to, že nemají dostatečně tlustý obal. Tenké telefony jsou skvělé, ale je také pravděpodobnější, že se porouchají než tlusté, cihlové. Něco vyhraješ, něco prohraješ, co?
