Chan eil sneachda gu leòr ann am meadhan na Ruis sa gheamhradh seo. Thuit e ann an cuid de dh’àiteachan, gu dearbh, ach san Fhaoilleach dh’ fhaodadh dùil a bhith againn ri sìde nas reothadh agus nas sneachda. Bidh liath-ghlas dorcha agus slush mì-thlachdmhor a’ cur casg ort bho bhith a’ faireachdainn toileachas spòrs àbhaisteach a’ gheamhraidh. Sin as coireach gu bheil Cloud4Y a' moladh beagan sneachda a chur nar beatha le bhith a' bruidhinn air... maoim-sneachda.
Thathas a’ creidsinn nach eil ann ach dà sheòrsa maoim-sneachda. Agus tha teòiridh ùr aig aon den luchd-saidheans, ris an canar uaireannan “athair” fiosaig maoim-sneachda, airson an adhbhar airson seo a mhìneachadh. na dhuine iongantach a tha deiseil airson California a Deas blàth a’ ghrian fhàgail ann am meadhan a’ gheamhraidh gus faighinn gu Fairbanks (Alasga), cuir air seacaid bhlàth agus suidhe ann an achadh reòta le camara agus pìos foam na làmhan .
Airson dè? Bidh e a’ coimhead airson na maoimean-sneachda as soilleire, as inneach agus as bòidhche a dh’ fhaodas nàdar a chruthachadh. A rèir e, tha na sampallan as inntinniche buailteach a bhith air an cruthachadh anns na h-àiteachan as fhuaire - na Fairbanks ainmeil agus an ceann a tuath sneachda ann an New York. Bha an sneachda a b’ fheàrr a chunnaic Coinneach a-riamh ann an Cochrane, àite ann an ear-thuath Ontario, far an robh gaothan aotrom a’ gluasad maoimean-sneachda nuair a bha iad a’ tuiteam às na speuran.
Air a bheò-ghlacadh leis na h-eileamaidean, bidh Libbrecht a’ sgrùdadh a bhòrd foam le seasmhachd arc-eòlaiche. Ma tha rudeigin inntinneach an sin, bidh an t-sùil gu cinnteach a’ glacadh air. Mura h-eil, tha an sneachda air a sguabadh às a 'bhòrd, agus bidh a h-uile càil a' tòiseachadh a-rithist. Agus mairidh seo airson uairean a thìde.
'S e fiosaig a th' ann an Libbrecht. Le co-thuiteamas èibhinn, tha an obair-lann aige aig Institiùd Teicneòlais California an sàs ann an rannsachadh air structar a-staigh na grèine agus eadhon air ionnstramaidean ùr-nodha a leasachadh airson tonnan grabhataidh a lorg. Ach airson na 20 bliadhna a dh’ fhalbh, tha fìor dhealas aig Libbrecht air a bhith sneachda - chan e a-mhàin a choltas, ach dè a tha ga fhàgail a’ coimhead mar sin. “Tha a’ cheist dè an seòrsa stuthan a tha a’ tuiteam às na speuran, ciamar a tha e a’ tachairt agus carson a tha iad coltach ri sin, gam chràdh fad na h-ùine,” tha Coinneach ag aideachadh.
Airson ùine mhòr, bha e gu leòr fios a bhith aig fiosaichean gum faodadh dà phrìomh sheòrsa a bhith air an comharrachadh am measg an iomadh criostal sneachda beag bìodach. Tha aon dhiubh na rionnag rèidh le sia no dusan gàirdeanan, agus tha gach fear dhiubh air a sgeadachadh le lace breagha dòrainneach. Is e seòrsa de cholbh beag a th’ anns an fhear eile, uaireannan air a sgaoileadh eadar “còmhdaichean” còmhnard, agus uaireannan coltach ri bolt àbhaisteach. Chithear na cumaidhean sin aig teòthachd agus taiseachd eadar-dhealaichte, ach tha an adhbhar airson cumadh sònraichte air a bhith na dhìomhaireachd. Chuidich bliadhnaichean de bheachdan Libbrecht gus tuigse nas fheàrr fhaighinn air pròiseas criostalachaidh maoim-sneachda.
Tha obair Libbrecht san raon seo air cuideachadh le bhith a’ cruthachadh modail ùr a mhìnicheas carson a tha maoimean-sneachda agus criostalan sneachda eile a’ dèanamh na tha sinn cleachdte ri fhaicinn. A rèir a theòiridh, air-loidhne san Dàmhair 2019, a’ toirt cunntas air gluasad mholacilean uisge faisg air an àite reòta (criostalachadh) agus mar as urrainn do ghluasadan sònraichte de na moileciuilean sin cruinneachadh de chriostalan a chruthachadh a bhios a’ cruthachadh fo chumhachan eadar-dhealaichte. Anns a Ann an 540 duilleag, tha Libbrecht ag innse mun eòlas gu lèir mu chriostalan sneachda.
Rionnagan sia-phuingeach
Tha fios agad, gu dearbh, gu bheil e do-dhèanta dà mhaoim-sneachda co-ionann fhaicinn (ach a-mhàin aig an ìre tòiseachaidh). Feumaidh an fhìrinn seo a bhith co-cheangailte ri mar a tha criostalan a 'cruthachadh anns na speuran. Is e cruinneachadh de chriostalan deigh a th’ ann an sneachda a bhios a’ cruthachadh san àile agus a chumas an cumadh nuair a thuiteas iad còmhla chun na Talmhainn. Bidh iad a 'cruthachadh nuair a tha an àile fuar gu leòr gus an casg bho bhith a' tighinn còmhla no a 'leaghadh a-steach do shneachda no uisge.
Ged a dh’fhaodar mòran ìrean teodhachd is taiseachd a chlàradh ann an aon sgòth, airson aon mhaoim-sneachda bidh na caochladairean sin seasmhach. Sin as coireach gu tric bidh maoim-sneachda a 'fàs gu co-chothromach. Air an làimh eile, tha gach maoim-sneachda fosgailte do ghaoth, solas na grèine agus nithean eile. Gu bunaiteach, tha gach criostal fo ùmhlachd mì-riaghailt na sgòthan, agus mar sin a’ gabhail ri diofar chruthan.
A rèir rannsachadh Libbrecht, tha an smaoineachadh as tràithe mu na cruthan fìnealta sin air a chlàradh ann an 135 RC. ann an Sìona. “Mar as trice tha flùraichean lusan is chraobhan còig-biorach, ach tha flùraichean an t-sneachda an-còmhnaidh sia-phuingeach," sgrìobh an sgoilear Han Yin. Agus is dòcha gur e Johannes Kepler, neach-saidheans Gearmailteach agus polymath a ’chiad neach-saidheans a dh’ fheuch ri faighinn a-mach carson a bha seo a’ tachairt.
Ann an 1611, thug Kepler tiodhlac na Bliadhn’ Ùire don neach-taic aige, an t-Ìmpire Naomh Ròmanach Rudolf II: rud beag leis an tiotal "Mu dheidhinn Hexagonal Snowflakes".
“Tha mi a’ dol tarsainn na drochaid, air mo chràdh le nàire - dh’ fhàg mi thu gun thiodhlac na Bliadhn’ Ùire! Agus an uairsin thàinig cothrom air mo shlighe! Bidh ceò uisge, air a thiugh bhon fhuachd gu sneachda, a 'tuiteam mar mhaoimean-sneachda air m' aodach, iad uile, mar aon, sia-thaobhach, le ghathan flùrach. Tha mi a’ mionnachadh le Hercules, seo rud a tha nas lugha na boinne sam bith, aig a bheil cumadh, a dh’ fhaodas a bhith na thiodhlac na Bliadhn’ Ùire ris an robhar a’ feitheamh o chionn fhada do leannan Chan eil dad agus a tha airidh air matamataigs aig nach eil dad agus nach eil a’ faighinn dad, oir a' tuiteam o na speuraibh agus a' folach coslas reul sia-thaobhach ann fèin !
“Feumaidh adhbhar a bhith ann gu bheil sneachda air a chumadh mar rionnag sia-thaobhach. Chan urrainn dha a bhith na thubaist," bha Johannes Kepler cinnteach. Is dòcha gu robh cuimhne aige air litir bhon cho-aimsireil aige Thomas Harriot, neach-saidheans agus speuradair Sasannach a fhuair cuideachd air a bhith ag obair mar sheòladair don rannsachair Sir Walter Raleigh. Timcheall air 1584, bha Harriot a’ coimhead airson an dòigh a b’ èifeachdaiche air ballaichean canain a chruachadh air deic shoithichean Raleigh. Fhuair Harriot a-mach gur e pàtrain sia-thaobhach an dòigh a b’ fheàrr air na raointean a chur air dòigh, agus bheachdaich e air a’ chùis seo ann an conaltradh ri Kepler. Bha Kepler a’ faighneachd an tachair rudeigin coltach ris ann am maoim-sneachda agus dè an eileamaid a tha an urra ris na sia ghathan sin a bhith air an cruthachadh agus air an cumail suas.
Cumaidhean maoim-sneachda
Faodaidh sinn a ràdh gur e seo a 'chiad tuigse air prionnsabalan fiosaig atamach, a thèid a dheasbad a-mhàin 300 bliadhna an dèidh sin. Gu dearbh, tha moileciuilean uisge, leis an dà atom hydrogen agus aon ocsaidean, buailteach a thighinn còmhla gus arrays sia-thaobhach a chruthachadh. Cha robh fios aig Kepler agus a cho-aoisean cho cudromach sa bha seo.
Mar a tha fiosaig ag ràdh, le taing dha ceangal hydrogen agus eadar-obrachadh mholacilean le chèile, chì sinn structar criostalach fosgailte. A bharrachd air a chomas air maoimean-sneachda fhàs, tha an structar sia-thaobhach a’ leigeil le deigh a bhith nas dùmhail na uisge, aig a bheil buaidh mhòr air geo-cheimigeachd, geo-fhiosaig agus gnàth-shìde. Ann am faclan eile, mura biodh deigh a’ seòladh, bhiodh beatha air an Talamh do-dhèanta.
Ach às deidh cùmhnant Kepler, bha a bhith a’ coimhead maoimean-sneachda na b’ fheàrr na chur-seachad na fìor shaidheans. Anns na 1880n, thòisich dealbhadair Ameireaganach leis an t-ainm Wilson Bentley, a bha a’ fuireach ann am baile beag fuar Jericho (Vermont, USA), a’ togail dhealbhan de mhaoimean-sneachda a’ cleachdadh lannan dhealbhan. Chaidh aige air còrr air 5000 dealbh a chruthachadh mus do bhàsaich e le neumonia.
Nas fhaide air adhart, anns na 1930n, thòisich an neach-rannsachaidh Iapanach Ukichiro Nakaya a 'sgrùdadh diofar sheòrsaichean criostalan sneachda gu riaghailteach. Ann am meadhan na linne, dh'fhàs Nakaya maoim-sneachda anns an obair-lann a 'cleachdadh falt coineanach fa leth air an cur ann an seòmar fuarachaidh. Rinn e tinkered le suidheachaidhean taiseachd is teòthachd, a’ fàs seòrsaichean bunaiteach de chriostalan, agus chuir e ri chèile a chatalog tùsail de chumaidhean a dh’ fhaodadh a bhith ann. Lorg Nakaya gu bheil rionnagan maoim-sneachda buailteach a bhith a’ cruthachadh aig -2 ° C agus aig -15 ° C. Bidh colbhan a’ cruthachadh aig -5 ° C agus timcheall air -30 ° C.
Tha e cudromach toirt fa-near an seo, aig teòthachd timcheall air -2 ° C, gu bheil cruthan tana de mhaoimean-sneachda coltach ri plàta a ’nochdadh, aig -5 ° C bidh iad a’ cruthachadh cholbhan tana agus snàthadan, nuair a thuiteas an teòthachd gu -15 ° C bidh iad gu math tana. truinnsearan, agus aig teòthachd gu h-ìosal - Aig 30 ° C bidh iad a ’tilleadh gu colbhan nas tiugh.
Ann an suidheachaidhean ìosal taiseachd, bidh maoimean-sneachda rionnag a 'dèanamh grunn mheuran agus tha iad coltach ri truinnsearan sia-thaobhach, ach ann an àrd taiseachd bidh iad a' fàs nas iom-fhillte agus nas lacquer.
A rèir Libbrecht, dh'fhàs na h-adhbharan airson coltas diofar sheòrsaichean maoim-sneachda nas soilleire mar thoradh air obair Nakai. Chaidh a lorg gu bheil criostalan sneachda a 'fàs gu bhith nan rionnagan còmhnard agus plataichean (seach structaran trì-thaobhach) nuair a dh'fhàsas na h-oirean gu luath a-muigh agus na h-aghaidhean a' fàs gu slaodach suas. Bidh colbhan tana a 'fàs ann an dòigh eadar-dhealaichte, le oirean a' fàs gu luath agus oirean a tha a 'fàs nas slaodaiche.
Aig an aon àm, tha na pròiseasan bunaiteach a bheir buaidh air co-dhiù a thig maoim-sneachda gu bhith na rionnag no na cholbh fhathast neo-shoilleir. Is dòcha gu robh an dìomhair ann an suidheachaidhean teòthachd. Agus dh’fheuch Libbrecht ri freagairt a lorg don cheist seo.
Recipe maoim-sneachda
Còmhla ris an sgioba bheag de luchd-rannsachaidh aige, dh’ fheuch Libbrecht ri reasabaidh a lorg airson maoim-sneachda. Is e sin, seata sònraichte de cho-aontaran agus crìochan a ghabhas luchdachadh a-steach do choimpiutair agus faigh measgachadh eireachdail de mhaoimean-sneachda bhon AI.
Thòisich Coinneach Libbrecht air an rannsachadh aige o chionn fichead bliadhna às dèidh dha ionnsachadh mu chumadh maoim-sneachda coimheach ris an canar colbh dùinte. Tha e coltach ri spool snàthainn no dà chuibhle agus aiseil. Rugadh e ann an ceann a tuath na dùthcha, agus chuir e iongnadh air leis nach fhaca e a-riamh maoim-sneachda mar sin.
Air a iongnadh le cumaidhean gun chrìoch nan criostalan sneachda, thòisich e air an nàdur le bhith a’ cruthachadh obair-lann airson maoim-sneachda fhàs. Chuidich toraidhean grunn bhliadhnaichean de bheachdan le bhith a’ cruthachadh modail a tha an t-ùghdar fhèin a’ beachdachadh air adhartas. Mhol e am beachd air sgaoileadh moileciuil stèidhichte air lùth uachdar. Tha am beachd seo ag innse mar a tha fàs criostal sneachda an urra ris na suidheachaidhean tùsail agus giùlan nam moileciuilean a tha ga chruthachadh.
Smaoinich gu bheil na moileciuilean uisge suidhichte gu fuasgailte leis gu bheil an ceò uisge dìreach a’ tòiseachadh a’ reothadh. Nam b’ urrainn dhut a bhith taobh a-staigh lann-amhairc beag bìodach agus coimhead air a’ phròiseas seo, chitheadh tu mar a thòisicheas moileciuilean uisge reòta a’ cruthachadh leus cruaidh, far a bheil gach atom ocsaidean air a chuairteachadh le ceithir dadaman de hydrogen. Bidh na criostalan sin a’ fàs le bhith a’ toirt a-steach moileciuilean uisge bhon adhar mun cuairt dhan structar aca. Faodaidh iad fàs ann an dà phrìomh shlighe: suas no a-mach.
Tha criostal tana, còmhnard (cumadh lamellar no rionnag) air a chruthachadh nuair a bhios na h-oirean a 'cruthachadh nas luaithe na dà aghaidh na criostal. Bidh an criostal a tha a 'fàs a' sgaoileadh a-mach. Ach, nuair a dh’fhàsas a h-aghaidhean nas luaithe na na h-oirean aige, bidh an criostal a’ fàs nas àirde, a’ cruthachadh snàthad, colbhan lag, no slat.
Cruthan ainneamh de mhaoimean-sneachda
Aon mhionaid eile. Thoir an aire don treas dealbh, a thog Libbrecht ann an ceann a tuath Ontario. Is e seo criostal “colbh dùinte” - dà phlàta ceangailte ri cinn criostal colbh tiugh. Anns a 'chùis seo, tha gach truinnsear air a roinn ann am paidhir de lannan tòrr nas taine. Coimhead gu dlùth air na h-oirean, chì thu mar a tha an truinnsear air a roinn na dhà. Tha oirean an dà phlàta tana seo cho geur ri lann ràsair. Tha fad iomlan a 'cholbh deighe mu 1,5 mm.
A rèir modail Libbrecht, bidh steam uisge a 'socrachadh an toiseach aig oiseanan a' chriostail agus an uairsin a 'sgaoileadh (sgaoileadh) air an uachdar gu oir a' chriostail no gu a h-aghaidhean, a 'toirt air a' chriostail fàs a-mach no suas. Dè de na pròiseasan sin “a bhuannaicheas” gu mòr an urra ri teòthachd.
Bu chòir a thoirt fa-near gu bheil am modail "leth-empirigeach". Is e sin, tha e air a structaradh gu ìre gus a bhith a rèir na tha a 'tachairt, agus gun a bhith a' mìneachadh prionnsabalan fàs maoim-sneachda. Tha an neo-sheasmhachd agus an eadar-obrachadh eadar na moileciuilean gun àireamh ro iom-fhillte airson fuasgladh iomlan. Ach, tha dòchas ann fhathast gum bi beachdan Libbrecht mar bhunait airson modail farsaing de dhineamaigs fàs deighe, a dh'fhaodar a mhìneachadh tro thomhasan agus deuchainnean nas mionaidiche.
Cha bu chòir aon smaoineachadh gu bheil na beachdan sin inntinneach do chearcall cumhang de luchd-saidheans. Bidh ceistean co-chosmhail ag èirigh ann am fiosaig stuth dùmhlaichte agus ann an raointean eile. Tha moileciuilean dhrogaichean, sgoltagan semiconductor airson coimpiutairean, ceallan grèine agus grunn ghnìomhachasan eile an urra ri criostalan àrd-inbhe, agus tha sgiobaidhean slàn gu sònraichte airson am fàs. Mar sin is dòcha gum bi maoimean-sneachda gràdhach Libbrecht a’ frithealadh buannachd saidheans.
Dè eile a leughas tu air a’ bhlog?
→
→
→
→
→
Subscribe to our -channel gus nach caill thu an ath artaigil! Bidh sinn a’ sgrìobhadh gun a bhith nas fhaide na dà uair san t-seachdain agus dìreach air gnìomhachas. Air an t-slighe, mura h-eil thu eòlach mu thràth, faodaidh luchd-tòiseachaidh $ 10 fhaighinn bho Cloud000Y. Gheibhear cùmhnantan agus foirm-iarrtais dhaibhsan aig a bheil ùidh air an làrach-lìn againn:
Source: www.habr.com