Li herêma navendî ya Rûsyayê îsal berf têra xwe nemaye. Helbet ew li hin deran ket, lê di meha Çile de meriv dikare li bendê be ku hewa hewaya qeşa û berfê bibare. Gewriya gewr û şînahiya ne xweş nahêle ku hûn kêfa kêfa zivistanê ya asayî hîs bikin. Ji ber vê yekê Cloud4Y pêşniyar dike ku bi axaftina li ser... guliyên berfê hinekî berf li jiyana me zêde bike.
Tê bawer kirin ku tenê du cureyên berfê hene. Û yek ji zanyaran, ku carinan jê re "bavê" fîzîka berfê tê gotin, xwediyê teoriyek nû ye ku sedema vê yekê rave dike. mirovek ecêb e ku amade ye di nîvê zivistanê de ji başûrê Kalîforniya ku bi tavê germ bûye bihêle ku bigihîje Fairbanks (Alaska), çakêtek germ li xwe bike û bi kamerayek û perçeyek kef di destên xwe de li zeviyek cemidî rûne. .
Bo çi? Ew li çirûskên berfê yên herî çirûsk, herî bitevzîl, herî xweşik ên ku xweza dikare biafirîne digere. Li gorî wî, nimûneyên herî balkêş li cîhên herî sar çêdibin - Fairbanksên navdar û bakurê berfê yên New York-ê. Berfa herî baş a ku Kenneth heta niha dîtibû li Cochrane bû, deverek li bakurê rojhilatê Ontario, ku li wir bayên sivik gulên berfê dema ku ji ezman daketin dizivirîn.
Libbrecht ku ji hêmanan re dilşewat e, li ser tabloya xwe ya kef bi sekna arkeologek lêkolîn dike. Ger li wir tiştek balkêş hebe, dê bê guman çav lê bikişîne. Ger na, berf ji ser sifrê tê hilanîn, û her tişt ji nû ve dest pê dike. Û ev bi saetan berdewam dike.
Libbrecht fîzîknas e. Bi rasthatinek balkêş, laboratûara wî ya li Enstîtuya Teknolojiyê ya Kalîforniyayê bi lêkolîna li ser avahiya hundurîn a Rojê ve mijûl e û tewra amûrên nûjen jî ji bo tespîtkirina pêlên gravîtasyonê pêşxistiye. Lê ev 20 sal in, dilşewatiya rastîn a Libbrecht berf e - ne tenê xuyangê wê, lê tiştê ku wê wusa xuya dike. Kenneth qebûl dike: "Pirsa tiştên ku ji ezmên dikevin, çawa diqewime û çima wusa xuya dikin, min her dem diêşîne."
Ji bo demek dirêj, ji bo fîzîknasan bes bû ku zanibin ku di nav gelek krîstalên berfê yên piçûk de, du celebên serdest dikarin bêne cûda kirin. Yek ji wan stêrkek davî ye ku bi şeş an donzdeh destan ve, her yek ji wan bi latanek bi rengekî ecêb hatî xemilandin. Ya din celebek stûnek mînyatur e, carinan di navbera "pêçên" de dişewite, û carinan jî dişibihe kulmek asayî. Van şikilan di germahî û nemtiyên cûda de têne dîtin, lê sedema çêbûna şikilek taybetî sir bûye. Salên çavdêriyên Libbrecht alîkarî kir ku pêvajoya krîstalîzasyona berfê baştir were fêm kirin.
Xebata Libbrecht di vî warî de alîkariya afirandina modelek nû kir ku rave dike ka çima berfê û krîstalên din ên berfê tiştê ku em bi dîtina xwe bikar tînin pêk tînin. Li gorî teoriya wî, serhêl di Cotmeha 2019-an de, tevgera molekulên avê li nêzikî xala cemidandinê (kristalîzasyon) vedibêje û ka tevgerên taybetî yên van molekulan çawa dikarin berhevokek krîstalên ku di bin şert û mercên cûda de çêdibin bidin. Di wî de Di 540 rûpelan de, Libbrecht hemî zanyariyên li ser krîstalên berfê vedibêje.
Stêrkên şeş-teqalî
Bê guman, hûn dizanin ku ne gengaz e ku meriv du berfê wekhev bibînin (ji bilî qonaxa destpêkê). Ev rastî bi çawaniya çêbûna krîstal li ezmên ve girêdayî ye. Berf komek krîstalên qeşayê ye ku di atmosferê de çêdibin û dema ku bi hev re dikevin ser rûyê erdê şeklê xwe diparêzin. Ew dema ku atmosfer têra xwe sar e çêdibin da ku pêşî li hevgirtin an helîna wan ber bi baranê an baranê de negirin.
Her çend gelek germahî û astên nermbûnê di nav ewrekî de bêne tomar kirin jî, ji bo yek berfê ev guhêrbar dê domdar bin. Ji ber vê yekê çîçek berfê pir caran bi rengek sîmetrîk mezin dibe. Ji aliyê din ve, her kulîlkek berfê li ber ba, tîrêja rojê û faktorên din dimîne. Di bingeh de, her krîstal di bin kaosa ewr de ye, û ji ber vê yekê formên cûda digire.
Li gorî lêkolîna Libbrecht, ramana herî pêşîn a li ser van formên nazik di sala 135 berî zayînê de hatiye tomarkirin. li Çînê. Zanyar Han Yin dinivîse: "Kulîlkên nebat û daran bi gelemperî pênc-lûtkî ne, lê kulîlkên berfê her gav şeş-lûk in." Û yekem zanyarê ku hewl da ku fêm bike ka çima ev yek diqewime, dibe ku Johannes Kepler, zanyar û polymath Alman bû.
Di sala 1611 de, Kepler diyariyek sersalê pêşkêşî patronê xwe, Împeratorê Romaya Pîroz Rudolf II kir: piçûkek piçûk. bi sernavê "About Hexagonal Snowflakes".
"Ez pirê derbas dikim, ji şermê diêşim - Min tu bêyî diyariya sersalê hişt! Û paşê derfetek hat pêşiya min! Buhara avê, ji sermayê di nav berfê de stûr bûye, mîna guliyên berfê dikevin ser cilên min, hemû wek hev, şeşgoşe, bi tîrêjên gemarî. Ez bi Hercules sond dixwim, li vir tiştek heye ku ji her dilopek piçûktir e, xwedan şekil e, dikare bibe diyariya sersalê ya ku ji mêj ve tê hêvîkirin ji evîndarek Tiştê re û hêjayî matematîkzanek e ku Tiştek heye û Tiştek distîne, ji ber ku ew ji ezmên dikeve û di nava xwe de mîna stêrkeke şeşgoşe vedişêre!
“Divê sedemek hebe ku berf dişibe stêrkek şeşgoşe. Ev nabe qezayek," Johannes Kepler piştrast bû. Dibe ku nameyek ji hevdemê wî Thomas Harriot hat bîra wî, zanyar û stêrnasek îngilîz ku di heman demê de karibû wekî gerokek ji bo keşif Sir Walter Raleigh bixebite. Nêzîkî 1584, Harriot li riya herî bikêr digeriya ku topên topan li ser keştiyên keştiyên Raleigh bicivîne. Harriot dît ku qalibên hexagonal ji bo birêkûpêkkirina qadan awayê çêtirîn xuya dike, û wî bi Kepler re li ser vê mijarê nîqaş kir. Kepler meraq kir gelo tiştek bi heman rengî di guliyên berfê de çêdibe û kîjan hêman berpirsiyar e ku ev şeş tîrêj têne afirandin û parastin.
Şiklên berfê
Em dikarin bêjin ku ev têgihîştina destpêkê ya prensîbên fizîkî yên atomê bû, ku dê tenê 300 sal şûnda were nîqaş kirin. Bi rastî, molekulên avê, bi du atomên xwe yên hîdrojenê û yek oksîjenê re, meyla hev dikin ku rêzên şeşgoşe ava bikin. Kepler û hevdemên wî nizanin ku ev çiqas girîng e.
Wekî ku fîzîknas dibêjin, bi saya girêdana hîdrojenê û pêwendiya molekulan bi hev re, em dikarin avahiyek krîstalî ya vekirî temaşe bikin. Ji bilî şiyana wê ya mezinkirina berfê, avahiya hexagonal dihêle ku qeşa ji avê kêmtir be, ku bandorek mezin li ser jeokîmya, jeofîzîk û avhewa dike. Bi gotineke din ger qeşa li ser rûyê erdê nelivîne dê nemimkûn be.
Lê piştî peymana Kepler, çavdêriya berfê ji zanistek cidî bêtir hobîyek bû. Di salên 1880-an de, wênekêşekî Amerîkî bi navê Wilson Bentley, ku li bajarokê piçûk ê Jericho (Vermont, DYE) sar û her dem bi berfê dijiya, bi karanîna lewheyên wênegiriyê dest bi kişandina wêneyên guliyên berfê kir. Wî karî zêdetirî 5000 wêneyan biafirîne berî ku ew bi pişikê bimire.
Dûv re jî, di salên 1930-an de, lêkolînerê Japonî Ukichiro Nakaya bi rêkûpêk dest bi lêkolîna cûrbecûr krîstalên berfê kir. Di nîvê sedsalê de, Nakaya di laboratûvarê de bi karanîna porên keroşkên kesane yên ku di jûreyek sarincokê de hatine danîn, berfê mezin kir. Wî bi mîhengên nermî û germahiyê ve mijûl kir, cûreyên bingehîn ên krîstalan mezin kir, û kataloga xweya orîjînal a şeklên gengaz berhev kir. Nakaya keşif kir ku stêrkên berfê di -2°C û di -15°C de çêdibin. Stûn di -5 °C û bi qasî -30 °C de çêdibin.
Girîng e ku li vir were zanîn ku di germahiyek bi qasî -2 °C de formên tenik ên pelika berfê xuya dibin, di -5 °C de stûn û derziyên tenik çêdikin, dema ku germahî dakeve -15 °C ew bi rastî zirav dibin. lewheyên, û di germahiyên jêrîn de - Di 30 °C de ew vedigerin stûnên stûrtir.
Di şert û mercên nemahiya kêm de, berfê stêrkan çend şax çêdikin û dişibin lewheyên hexagonal, lê di nembûna zêde de ew tevlihevtir û laçiktir dibin.
Li gorî Libbrecht, bi saya xebata Nakai sedemên xuyabûna formên cuda yên berfê zelaltir bûne. Hate dîtin ku krîstalên berfê dema ku kevroşk bi lez ber bi derve ve û rû jî hêdî hêdî ber bi jor ve mezin dibin, dibin stêrk û lewheyên peht (li şûna avahiyên sê-alî). Stûnên tenik cuda cuda mezin dibin, bi keviyên zû mezin dibin û keviyên hêdîtir mezin dibin.
Di heman demê de, pêvajoyên bingehîn ên ku bandor dikin ka berfê bibe stêrk an stûnek ne diyar dimînin. Dibe ku sir di şert û mercên germahiyê de be. Û Libbrecht hewl da ku bersiva vê pirsê bibîne.
Reçeteya berfê
Bi ekîba xwe ya piçûk a lêkolîneran re, Libbrecht hewl da ku ji bo çîçek berfê reçeteyekê peyda bike. Ango, komek hevkêş û parametreyên ku dikarin di komputerê de werin barkirin û ji AI-ê cûrbecûr çîçekên berfê yên hêja bistînin.
Kenneth Libbrecht bîst sal berê dest bi lêkolîna xwe kir piştî ku fêrî şeklek berfê ya biyanî ku jê re stûnek girtî tê gotin. Ew mîna qulikek têl an du teker û axek xuya dike. Li bakurê welêt ji dayik bû, ji ber ku wî qet berfek wusa nedîtibû, şaş ma.
Ji şeklên bêdawî yên krîstalên berfê heyirî mabû, dest pê kir cewhera wan bi çêkirina laboratûwarek ji bo mezinbûna berfê. Encamên çavdêriyên gelek salan alîkariya afirandina modelek kir ku nivîskar bixwe serkeftinek dihesibîne. Wî ramana belavkirina molekulî ya li ser bingeha enerjiya rûkalê pêşniyar kir. Ev raman diyar dike ka çawa mezinbûna krîstalek berfê bi şert û mercên destpêkê û tevgera molekulên ku wê pêk tînin ve girêdayî ye.
Bifikirin ku molekulên avê sist in ji ber ku buhara avê nû dest bi cemidandinê dike. Ger hûn di hundurê çavdêrgehek piçûk de bin û li vê pêvajoyê binihêrin, hûn dikarin bibînin ka molekulên ava cemidî çawa dest bi çêkirina tortek hişk dikin, ku her atomek oksîjenê ji hêla çar atomên hîdrojenê ve hatî dorpêç kirin. Ev krîstal bi tevlêkirina molekulên avê yên ji hewaya derdorê di avahiya xwe de mezin dibin. Ew dikarin di du rêgezên sereke de mezin bibin: ber bi jor an li derve.
Krîstalek tenik û xêz (teşeng an stêrkek) çêdibe dema ku kevî ji her du rûyên krîstalê zûtir çêdibin. Krîstala ku mezin dibe dê li derve belav bibe. Lêbelê, dema ku rûyên wê ji keviyên wê zûtir mezin dibin, krîstal bilindtir dibe, derzî, stûnek vala, an çîpek çêdike.
Formên kêm ên berfê
Demek din. Bala xwe bidin wêneya sêyemîn, ku ji hêla Libbrecht ve li bakurê Ontarioyê hatî kişandin. Ev krîstalek "stûna girtî" ye - du lewheyên ku bi dawiya krîstalek stûnek stûr ve hatine girêdan. Di vê rewşê de, her plak li cotek lewheyên pir zirav tê dabeş kirin. Bi hûrgulî li kevanan binihêrin, hûn ê bibînin ka plak çawa di duduyan de tê dabeş kirin. Kevirên van her du lewheyên tenik bi qasî tîrêjê tûj in. Bi tevahî dirêjahiya stûna qeşayê bi qasî 1,5 mm e.
Li gorî modela Libbrecht, buxara avê pêşî li quncikên krîstalê rûdine û paşê li ser rûyê krîstalê belav dibe (belav dibe) yan li qiraxa krîstalê yan jî li ser rûyên wê û dibe sedem ku krîstal ber bi derve yan jî ber bi jor ve mezin bibe. Kîjan ji van pêvajoyan "biser dikeve" bi giranî bi germahiyê ve girêdayî ye.
Divê bê zanîn ku modela "nîv-empirîk" e. Ango, ew bi qismî hatî saz kirin ku bi tiştê ku diqewime re têkildar be, û ne ku prensîbên mezinbûna berfê rave bike. Bêîstîqrar û danûstendinên di navbera molekulên bêhejmar de pir tevlihev in ku bi tevahî ji holê rabin. Lêbelê, hêvî dimîne ku ramanên Libbrecht dê wekî bingehek ji bo modelek berfireh a dînamîkên mezinbûna qeşayê, ku dikare bi pîvandin û ceribandinên hûrgulî ve were hûrgulî kirin.
Divê mirov nefikire ku ev çavdêrî bala xeleka teng a zanyaran dikin. Pirsên bi vî rengî di fîzîkê de û di warên din de derdikevin holê. Molekulên narkotîkê, çîpên nîvconductor yên ji bo komputeran, hucreyên rojê û gelek pîşesaziyên din xwe dispêrin krîstalên bi kalîte, û tevahiya tîm ji bo mezinkirina wan veqetandî ne. Ji ber vê yekê berfê hezkirî yên Libbrecht dikarin ji feydeya zanistê re xizmet bikin.
Ma hûn dikarin li ser blogê çi bixwînin?
→
→
→
→
→
Aboneya me bibin -kanal da ku hûn gotara din ji bîr nekin! Em heftê du caran û tenê li ser karsaziyê dinivîsin. Bi awayê, heke hûn jixwe nizanin, destpêk dikarin 10 $ ji Cloud000Y bistînin. Merc û forma serîlêdanê ji bo kesên eleqedar dikarin li ser malpera me bibînin:
Source: www.habr.com