Níl go leor sneachta sa chuid lárnach den Rúis an geimhreadh seo. Thit sé in áiteanna áirithe, ar ndóigh, ach i mí Eanáir d'fhéadfadh duine a bheith ag súil le níos mó aimsir frosty agus sneachta. Coscann liathghlas agus slush míthaitneamhach tú ó bheith ag mothú an-áthas ar ghnáth-spraoi an gheimhridh. Sin an fáth a bhfuil sé beartaithe ag Cloud4Y beagán sneachta a chur isteach inár saol trí labhairt faoi... gcáithnínísneachta.
Tá sé Creidtear go bhfuil ach dhá chineál de snowflakes. Agus tá teoiric nua ag duine de na heolaithe, ar a dtugtar “athair” na fisice gcáithnínísneachta uaireanta, chun an chúis atá leis seo a mhíniú. Is duine iontach é atá réidh le Deiscirt Chalifornia gréine a fhágáil i lár an gheimhridh le dul go Fairbanks (Alasca), seaicéad te a chur air agus suí i bpáirc reoite le ceamara agus píosa cúr ina lámha .
I gcomhair Cad? Lorgaíonn sé na gcáithníní sneachta is gile, is uigeachtaí agus is áille gur féidir leis an dúlra a chruthú. Dar leis, is minic a fhoirmíonn na samplaí is suimiúla sna háiteanna is fuaire - an Fairbanks míchlúiteach agus an chuid sneachta thuaidh de Nua-Eabhrac. Bhí an sneachta ab fhearr a bhí feicthe ag Kenneth riamh i Cochrane, áit in oirthuaisceart Ontario, áit a raibh gaotha éadroma ag luascadh an sneachta agus iad ag titim ón spéir.
Is spéis leis na heilimintí é, déanann Libbrecht staidéar ar a chlár cúr le righneas seandálaí. Má tá rud éigin suimiúil ann, is cinnte go dtiocfaidh an tsúil air. Mura bhfuil, scuabtar an sneachta as an mbord, agus tosaíonn gach rud arís. Agus maireann sé seo ar feadh uaireanta.
Is fisiceoir é Libbrecht. Trí chomhtharlú spraíúil, tá a shaotharlann ag Institiúid Teicneolaíochta California i mbun taighde ar struchtúr inmheánach na Gréine agus tá fiú uirlisí nua-aimseartha forbartha aici chun tonnta imtharraingthe a bhrath. Ach le 20 bliain anuas, tá fíor-phaisean Libbrecht ag sneachta - ní hamháin a chuma, ach cad a chuireann cuma air. “Cuireann an cheist maidir le cén cineál rudaí a thiteann ón spéir, conas a tharlaíonn sé agus cén fáth go bhfuil cuma orthu mar sin, mo phian i gcónaí,” a admhaíonn Coinneach.
Ar feadh i bhfad, bhí sé go leor go mbeadh a fhios ag fisiceoirí go bhféadfaí idirdhealú a dhéanamh ar dhá chineál is mó i measc na gcriostail sneachta beag bídeach. Is réalta árasán é ceann acu le sé nó dhá arm déag, gach ceann acu maisithe le lása dizzyingly álainn. Is cineál mioncholún é an ceann eile, uaireanta idir "clúdaigh" árasán agus uaireanta cosúil le gnáth-bolt. Is féidir na cruthanna seo a fheiceáil ag teochtaí agus taise éagsúla, ach is rúndiamhair an chúis le cruth áirithe a fhoirmiú. Chuidigh blianta breathnóireachta Libbrecht le tuiscint níos fearr a fháil ar phróiseas criostalaithe na gcáithnínísneachta.
Chuidigh obair Libbrecht sa réimse seo le múnla nua a chruthú a mhíníonn cén fáth a mbíonn gcáithníní sneachta agus criostail sneachta eile mar a bhfuilimid cleachta lena fheiceáil. De réir a theoiric, ar líne i mí Dheireadh Fómhair 2019, cur síos ar ghluaiseacht móilíní uisce in aice leis an reophointe (criostailiúchán) agus conas is féidir le gluaiseachtaí sonracha na móilíní seo a bheith ina chúis le bailiúchán criostail a fhoirmíonn faoi choinníollacha éagsúla. Ina I 540 leathanach, déanann Libbrecht cur síos ar an eolas go léir faoi chriostail sneachta.
Réaltaí sé phointe
Tá a fhios agat, ar ndóigh, go bhfuil sé dodhéanta dhá gcáithníní sneachta comhionann a fheiceáil (ach amháin ag an gcéim tosaigh). Baineann an fhíric seo leis an gcaoi a bhfoirmíonn criostail sa spéir. Is bailiúchán de chriostail oighir é sneachta a fhoirmíonn san atmaisféar agus a choinníonn a gcruth nuair a thiteann siad le chéile ar an Domhan. Cruthaíonn siad nuair a bhíonn an t-atmaisféar fuar go leor chun iad a chosc ó chumasc nó leá isteach sa bháisteach.
Cé gur féidir go leor teochtaí agus leibhéil taise a thaifeadadh laistigh de scamall amháin, i gcás gcáithnínísneachta amháin beidh na hathróga seo tairiseach. Sin é an fáth a fhásann gcáithnínísneachta go siméadrach go minic. Ar an láimh eile, tá gach gcáithnínísneachta faoi lé gaoithe, solas na gréine agus fachtóirí eile. Go bunúsach, tá gach criostail faoi réir chaos an scamall, agus dá bhrí sin glacann sé le foirmeacha éagsúla.
De réir taighde Libbrecht, déantar an smaoineamh is luaithe ar na foirmeacha íogaire seo a thaifeadadh i 135 R.Ch. sa tSín. “Is gnách go mbíonn cúig phointe ar bhláthanna na bplandaí agus na gcrann, ach bíonn bláthanna an tsneachta i gcónaí sé phointe,” a scríobh an scoláire Han Yin. Agus is dócha gurb é an chéad eolaí a rinne iarracht a dhéanamh amach cén fáth go raibh sé seo ag tarlú ná Johannes Kepler, eolaí Gearmánach agus polymath.
Sa bhliain 1611, bhronn Kepler bronntanas na Bliana Nua ar a phátrún, an tImpire Naofa Rómhánach Rudolf II: beag dar teideal "About Hexagonal Snowflakes".
“Trasnaím an droichead, cráite ag náire - d'fhág mé gan bronntanas Athbhliana thú! Agus ansin tháinig deis mo bhealach! Titeann gal uisce, tiubhaithe ón bhfuacht go sneachta, cosúil le gcáithníní sneachta ar mo chuid éadaí, iad go léir, mar aon ní amháin, heicseagánach, le gathanna clúmhacha. I mionn Hercules, tá anseo rud atá níos lú ná aon titim, a bhfuil cruth, is féidir fónamh mar bhronntanas súil leis le fada na Bliana Nua do leannán de Ní dhéanfaidh aon ní agus is fiú matamaiticeoir a bhfuil rud ar bith agus a fhaigheann faic, ós rud é. a thiteann ón spéir agus a cheiltíonn ann féin cosúlacht réalta heicseagánach!
“Caithfidh go bhfuil cúis ann go bhfuil sneachta múnlaithe cosúil le réalta heicseagánach. Ní féidir gur timpiste é seo,” bhí Johannes Kepler cinnte. B’fhéidir gur chuimhnigh sé ar litir óna chomhaimseartha Thomas Harriot, eolaí agus réalteolaí Sasanach a d’éirigh freisin le bheith ag obair mar loingseoir don taiscéalaí Sir Walter Raleigh. Timpeall na bliana 1584, bhí Harriot ag lorg an bealach is éifeachtaí chun liathróidí gunna a chruachadh ar dheic long Raleigh. Fuair Harriot amach go raibh an chuma ar an scéal gurbh iad patrúin heicseagánacha an bealach is fearr chun na réimsí a shocrú, agus phléigh sé an cheist seo i gcomhfhreagras le Kepler. D'fhiafraigh Kepler an dtarlaíonn rud éigin cosúil leis i gcáithníní sneachta agus cén ghné atá freagrach as na sé ghathanna seo a chruthú agus a chothabháil.
Cruthanna gcáithnínísneachta
Is féidir linn a rá gurb é seo an tuiscint tosaigh ar phrionsabail na fisice adamhach, nach bpléifear ach 300 bliain ina dhiaidh sin. Go deimhin, bíonn claonadh ag móilíní uisce, lena dhá adamh hidrigine agus ocsaigin amháin, teacht le chéile chun eagair heicseagánacha a fhoirmiú. Ní raibh tuairim ar bith ag Kepler ná ag a lucht comhaimsire cé chomh tábhachtach agus a bhí sé seo.
Mar a deir fisiceoirí, a bhuíochas le nascáil hidrigine agus idirghníomhú na móilíní lena chéile, is féidir linn struchtúr oscailte criostalach a urramú. Chomh maith lena chumas chun cur le snowflakes, ceadaíonn an struchtúr heicseagánach oighir a bheith níos lú dlúithe ná uisce, a bhfuil éifeachtaí ollmhór ar gheoicimic, geoifisic agus aeráide. I bhfocail eile, más rud é nach raibh oighear ar snámh, bheadh an saol ar an Domhan dodhéanta.
Ach tar éis treatise Kepler, ba chaitheamh aimsire níos mó ná an eolaíocht dáiríre é ag breathnú ar na gcáithnínísneachta. Sna 1880í, thosaigh grianghrafadóir Meiriceánach darbh ainm Wilson Bentley, a bhí ina chónaí i mbaile beag fuar Jericho (Vermont, SAM) a raibh sneachta ann i gcónaí, ag tógáil grianghraif de gcáithnínísneachta ag baint úsáide as plátaí grianghrafadóireachta. D’éirigh leis níos mó ná 5000 grianghraf a chruthú sula bhfuair sé bás den niúmóine.
Fiú amháin níos déanaí, sna 1930í, thosaigh an taighdeoir Seapánach Ukichiro Nakaya ag déanamh staidéir chórasach ar chineálacha éagsúla criostail sneachta. I lár na haoise, d'fhás Nakaya clocha sneachta sa tsaotharlann ag baint úsáide as ribí coinín aonair a cuireadh i seomra cuisnithe. Rinne sé tinkering le socruithe taise agus teochta, ag fás cineálacha bunúsacha criostail, agus thiomsaigh sé a bhunchatalóg de chruthanna féideartha. Fuair Nakaya amach go gcruthaíonn réaltaí gcáithnínísneachta ag -2°C agus ag -15°C. Cruthaíonn colúin ag -5 °C agus thart ar -30 °C.
Tá sé tábhachtach a thabhairt faoi deara anseo, ag teocht de thart ar -2 °C foirmeacha tanaí pláta-mhaith de gcáithnínísneachta le feiceáil, ag -5 ° C cruthaíonn siad colúin tanaí agus snáthaidí, nuair a thiteann an teocht go -15 ° C éiríonn siad tanaí i ndáiríre. plátaí, agus ag teocht thíos - Ag 30 ° C filleann siad ar cholúin thicker.
I gcoinníollacha íseal-taise, cruthaíonn an gcáithnínísneachta réalta roinnt brainsí agus tá siad cosúil le plátaí heicseagánacha, ach nuair a bhíonn ard-taise acu bíonn siad níos casta agus níos lása.
De réir Libbrecht, tháinig na cúiseanna le cuma foirmeacha éagsúla de snowflakes níos soiléire a bhuíochas le hobair Nakai. Fuarthas amach go bhforbraíonn criostail sneachta ina réaltaí agus ina bplátaí cothroma (seachas struchtúir thríthoiseacha) nuair a fhásann na himill go tapa amach agus go bhfásann na héadain go mall in airde. Fásann colúin tanaí go héagsúil, le himill ag fás go tapa agus imill atá ag fás níos moille.
Ag an am céanna, níl na bunphróisis a mbíonn tionchar acu ar cé acu an dtagann gcáithnínísneachta ina réalta nó ina cholún fós doiléir. B'fhéidir gurb é an rún a bhí sna coinníollacha teochta. Agus rinne Libbrecht iarracht freagra a fháil ar an gceist seo.
Oideas gcáithnínísneachta
In éineacht lena fhoireann bheag taighdeoirí, rinne Libbrecht iarracht teacht suas le oideas do gcáithnínísneachta. Is é sin, sraith áirithe de chothromóidí agus paraiméadair is féidir a luchtú isteach i ríomhaire agus a fháil ar éagsúlacht iontach de snowflakes ón AI.
Chuir Kenneth Libbrecht tús lena thaighde fiche bliain ó shin tar éis dó foghlaim faoi chruth gcáithnínísneachta coimhthíocha ar a dtugtar colún dúnta. Breathnaíonn sé cosúil le spól snáithe nó dhá roth agus acastóir. Rugadh i dtuaisceart na tíre é, agus chuir sé iontas air nach bhfaca sé a leithéid de gcáithnínísneachta riamh.
Bhí iontas air ag cruthanna gan teorainn na gcriostal sneachta, thosaigh sé ag a nádúr trí shaotharlann a chruthú le haghaidh gcáithnínísneachta a fhás. Chuidigh torthaí na mblianta fada breathnuithe le múnla a chruthú a mheasann an t-údar féin a bheith ina cinn. Mhol sé an smaoineamh ar idirleathadh móilíneach bunaithe ar fhuinneamh dromchla. Déanann an smaoineamh seo cur síos ar an gcaoi a mbraitheann fás criostail sneachta ar na coinníollacha tosaigh agus ar iompar na móilíní a fhoirmíonn é.
Samhlaigh go bhfuil na móilíní uisce suite go scaoilte mar go bhfuil an gal uisce díreach ag tosú ag reo. Dá bhféadfá a bheith taobh istigh de réadlann bídeach agus breathnú ar an bpróiseas seo, d’fhéadfá a fheiceáil conas a thosaíonn móilíní uisce reoite ag déanamh laitíse docht, ina bhfuil ceithre adamh ocsaigine timpeallaithe ag gach adamh ocsaigine. Fásann na criostail seo trí mhóilíní uisce ón aer mórthimpeall a ionchorprú ina struchtúr. Is féidir leo fás i dhá phríomhthreo: suas nó amach.
Cruthaítear criostal tanaí cothrom (lamellar nó réalt-chruthach) nuair a fhoirmíonn na himill níos tapúla ná dhá aghaidh an chriostail. Leathnóidh an criostail atá ag fás amach. Mar sin féin, nuair a fhásann a aghaidheanna níos tapúla ná a imill, fásann an criostail níos airde, ag cruthú snáthaid, piléar cuasach, nó slat.
Foirmeacha annamh de gcáithnínísneachta
Nóiméad amháin eile. Tabhair faoi deara an tríú grianghraf, a ghlac Libbrecht i dtuaisceart Ontario. Is criostail "colún dúnta" é seo - dhá phláta ceangailte le foircinn criostail columnar tiubh. Sa chás seo, roinntear gach pláta i bpéire plátaí i bhfad níos tanaí. Féach go dlúth ar na himill, feicfidh tú conas a roinntear an pláta ina dhá. Tá imill an dá phláta tanaí seo thart ar chomh géar le lann rásúir. Tá fad iomlán an cholúin oighir thart ar 1,5 mm.
De réir mhúnla Libbrecht, socraíonn gal uisce ar dtús ag coirnéil an chriostail agus ansin leathnaíonn sé (idirleata) ar feadh an dromchla go dtí imeall an chriostail nó go dtí a aghaidh, rud a fhágann go n-éiríonn an criostail amach nó suas. Cé acu de na próisis seo a "Bhuann" ag brath go príomha ar an teocht.
Ba chóir a thabhairt faoi deara go bhfuil an tsamhail “leath-impiriúil”. Is é sin, tá sé struchtúrtha go páirteach chun freagairt don mhéid atá ag tarlú, agus gan míniú a thabhairt ar phrionsabail fhás na gcáithnínísneachta. Tá na héagobhsaíochtaí agus na hidirghníomhaíochtaí idir na móilíní gan líon ró-chasta le réiteach iomlán. Mar sin féin, tá an dóchas fós go mbeidh smaointe Libbrecht mar bhunús do mhúnla cuimsitheach de dhinimic an fháis oighir, ar féidir a mhionsonrú trí thomhais agus turgnaimh níos mionsonraithe.
Níor cheart smaoineamh go bhfuil na tuairimí seo suimiúil do chiorcal cúng eolaithe. Tagann ceisteanna cosúla chun cinn i bhfisic ábhar comhdhlúite agus i réimsí eile. Braitheann móilíní drugaí, sliseanna leathsheoltóra do ríomhairí, cealla gréine agus go leor tionscail eile ar chriostail ardcháilíochta, agus tá foirne iomlána tiomanta chun iad a fhás. Mar sin d’fhéadfadh go mbeadh calóga sneachta grámhara Libbrecht chun tairbhe na heolaíochta.
Cad eile is féidir leat a léamh ar an bhlag?
→
→
→
→
→
Liostáil lenár -channel ionas nach gcaillfidh tú an chéad alt eile! Ní scríobhaimid níos mó ná dhá uair sa tseachtain agus ar ghnó amháin. Dála an scéil, mura bhfuil a fhios agat cheana féin, is féidir le gnólachtaí tosaithe $10 a fháil ó Cloud000Y. Is féidir na coinníollacha agus foirm iarratais dóibh siúd a bhfuil suim acu ann a fháil ar ár suíomh Gréasáin:
Foinse: will.com