מה הקשר בין תחזית מזג האוויר לתסרוקת ומדוע חשמל סטטי מעמיד לנו את השיער?

היגרומטר (hygrometer) הוא מכשיר שמשמש למדידת רמת הלחות באוויר. מכשיר כזה אינו בהכרח מורכב: אפשר לבנות היגרומטר ביתי המתבסס על – שיער! מבנה השערה רגיש מאוד לאחוזי הלחות באוויר, ועל כן מתאים לשימוש בהיגרומטר. רובנו גילינו את זה בדרך הקשה – כשהאוויר לח במיוחד או יבש מאוד, השיער שלנו מתקרזל, מתיישר או נטען בחשמל סטטי.

מהו מבנה השערה, המקנה לה רגישות כזו ללחות? השיער מורכב משלוש שכבות תאים: הקוטיקוּלָה, השכבה החיצונית ביותר של השערה, שהיא שכבת הגנה קשקשית; המֶדוּלָה, שהיא השכבה הפנימית ביותר של השערה; והקוֹרטֶקס, שהיא השכבה האמצעית והעיקרית. שכבת הקורטקס מורכבת ברובה מחלבון שנקרא קֶרָטין. למולקולות הקרטין צורה סלילית, וסלילי הקרטין יכולים ליצור ביניהם שני סוגים של קשרים: קשרי גופרית וקשרי מימן. 

קשרי גופרית הם קשרים קוולנטיים בין שני אטומי גופרית, שקשה מאוד לפתוח אותם. החלקה או סלסול כימיים של השיער גורמים לפתיחת קשרי גופרית וליצירת קשרי גופרית חדשים במקומם. קשרי המימן חלשים יותר מקשרי הגופרית, אך רבים מאוד, ולכן יש להם השפעה רבה על צורת השיער. קשרי המימן נוצרים כאשר מולקולות סמוכות של קרטין מגיבות עם אותה מולקולת מים, וכך נוצר ביניהן קשר בלתי ישיר. 

מים מסמרי שיער

אפשר להשוות את השיער לקפיץ, היכול להתכווץ ולהימתח לסירוגין, בהתאם למספר הקשרים בין אזוריו השונים. כאשר הלחות באוויר גבוהה, יש בסביבת הקרטין הרבה יותר מולקולות מים שהוא יכול ליצור איתן קשר. ריבוי הקשרים בין מולקולות הקרטין גורם לשערה להסתלסל, בדומה לקפיץ מכווץ, וכך נוצרים גלים או תלתלים בשיער. לפיכך, ביום לח שיער חלק יהפוך להיות גלי ונפוח יותר, ושיער מתולתל יהפוך להיות מקורזל ומתולתל עוד יותר. 

לעומת זאת, ביום יבש, כאשר אין הרבה מולקולות מים באוויר, ייווצרו קשרי מימן מעטים יותר בין מולקולות הקרטין. לכן שיער גלי יהיה ישר יותר ושיער מתולתל, גם אם לא יתיישר לחלוטין, יהיה מתולתל פחות (בדומה לקפיץ רפוי). 

קשרי המימן בשיער מגיבים עם מולקולות המים באוויר. שיער מזדקר בעקבות חשמל סטטי| מקור: Shutterstock
קשרי המימן בשיער מגיבים עם מולקולות המים באוויר. שיער מזדקר בעקבות חשמל סטטי| מקור: Shutterstock

ימים יבשים יוצרים בעיה אחרת המקשה את סידור השיער – חשמל סטטי הגורם לשערות סוררות שמזדקרות בכיוונים שונים. חשמל סטטי נוצר בעקבות חיכוך בין שני חומרים; אלקטרונים עוברים מחומר לחומר, כך שאחד מקבל מטען חיובי קטן והאחר מטען שלילי קטן, וכתוצאה מכך נוצר הפרש פוטנציאלים. כאשר חומר בעל מטען שלילי מתקרב לחומר בעל מטען חיובי, הוא פורק אליו את האלקטרונים. זהו ה"זץ" שאנחנו מרגישים לפעמים כאשר אנחנו נוגעים בחפץ מתכתי ביום יבש. מטען חשמלי יכול להצטבר בשיער בקלות רבה, בעקבות סירוק או חבישת כובע. מכיוון שמטענים דומים דוחים זה את זה (שלילי דוחה שלילי), השערות הטעונות במטענים זהים מתרחקות זו מזו, מה שמוביל ל"שערות קופצות". 

גורם נוסף המעורב בהיווצרות חשמל סטטי הוא כושר ההולכה הנמוך של אוויר יבש: באופן כללי, אוויר הוא חומר מבודד, ואלקטרונים אינם יכולים לנוע דרכו. כאשר רמת הלחות גבוהה, מולקולות המים שבאוויר משמשות כנתיב פיזור לאלקטרונים, ולכן הם אינם מצטברים על השערות. בימים יבשים, לעומת זאת, מוליכות האוויר נמוכה יותר, ולכן ישנה נטייה חזקה יותר להצטברות מטענים על השערות. משום כך השפעת החשמל הסטטי על השיער בולטת יותר – והשערות מזדקרות לכל עבר.