ОХУ-ын төв хэсэгт энэ өвөл хангалттай хэмжээний цас ороогүй байна. Мэдээжийн хэрэг, зарим газраар унасан боловч 4-р сард илүү хүйтэн, цастай цаг агаарыг хүлээж магадгүй юм. Уйтгартай саарал, тааламжгүй нялцгай биет нь өвлийн ердийн зугаа цэнгэлийн баяр баясгаланг мэдрэхээс сэргийлдэг. Тийм ч учраас CloudXNUMXY нь цасан ширхгүүдийн тухай ярьж бидний амьдралд бага зэрэг цас оруулахыг санал болгож байна.
Зөвхөн хоёр төрлийн цасан ширхгүүд байдаг гэж үздэг. Цасан ширхгийн физикийн "эцэг" гэгддэг эрдэмтдийн нэг нь үүний шалтгааныг тайлбарлах шинэ онол дэвшүүлжээ. Өвлийн дунд наранд халсан Өмнөд Калифорниа орхин Фэрбенкс (Аляск) руу хүрч, дулаан хүрэм өмсөж, хөлдсөн талбайд камер, гартаа хөөс барин суухад бэлэн байгаа гайхалтай хүн юм. .
Юуны төлөө? Тэрээр байгалийн бүтээсэн хамгийн гялалзсан, бүтэцтэй, хамгийн үзэсгэлэнтэй цасан ширхгүүдийг эрэлхийлдэг. Түүний хэлснээр хамгийн сонирхолтой дээжүүд хамгийн хүйтэн газар болох алдартай Фэйрбенкс болон Нью-Йоркийн цастай хойд хэсэгт үүсдэг. Кеннетийн харж байсан хамгийн сайхан цас бол Онтариогийн зүүн хойд хэсэгт орших Кокрейнд байсан бөгөөд бага зэргийн салхи шуургатай цасан ширхгүүдийг тэнгэрээс унах үед эргэлддэг байв.
Элементүүдэд сэтгэл татам Либбрехт өөрийн хөөсөн хавтанг археологичийн тэсвэр тэвчээрээр судалж байна. Хэрэв тэнд ямар нэгэн сонирхолтой зүйл байвал нүдийг нь татах нь гарцаагүй. Үгүй бол цасыг самбараас арчиж, бүх зүйл дахин эхэлнэ. Мөн энэ нь хэдэн цаг үргэлжилдэг.
Либбрехт бол физикч. Хөгжилтэй тохиолдлоор Калифорнийн Технологийн Хүрээлэн дэх түүний лаборатори нарны дотоод бүтцийг судлах чиглэлээр ажилладаг бөгөөд таталцлын долгионыг илрүүлэх орчин үеийн багаж хэрэгслийг хүртэл бүтээжээ. Гэвч сүүлийн 20 жилийн турш Либбрехтийн жинхэнэ хүсэл тэмүүлэл нь цас байсан бөгөөд зөвхөн гаднах төрх төдийгүй түүнийг ийм харагдуулдаг зүйл юм. "Тэнгэрээс ямар төрлийн зүйл унадаг, яаж болдог, яагаад ийм харагддаг вэ гэсэн асуулт намайг байнга зовоож байдаг" гэж Кеннет хэлэв.
Удаан хугацааны турш физикчдэд олон жижиг цасан талстуудын дунд зонхилох хоёр төрлийг ялгаж салгаж болно гэдгийг мэдэхэд хангалттай байсан. Тэдний нэг нь толгой эргэм гоёмсог нэхсэн тороор чимэглэгдсэн зургаа арван хоёр гартай хавтгай од юм. Нөгөө нь нэг төрлийн бяцхан багана, заримдаа хавтгай "бүрээс" хооронд хавчуулагдсан, заримдаа энгийн боолттой төстэй байдаг. Эдгээр хэлбэрүүд нь янз бүрийн температур, чийгшилд харагдах боловч тодорхой хэлбэр үүссэн шалтгаан нь нууцлаг хэвээр үлджээ. Либбрехтийн олон жилийн ажиглалт нь цасан ширхгүүдийн талсжих үйл явцыг илүү сайн ойлгоход тусалсан.
Либбрехтийн энэ чиглэлээр хийсэн ажил нь бидний харж дассан цасан ширхгүүд болон бусад цасан талстууд яагаад үүсдэгийг тайлбарласан шинэ загварыг бий болгоход тусалсан. Түүний онолын дагуу 2019 оны XNUMX-р сард онлайнаар хөлдөх цэгийн ойролцоо усны молекулуудын хөдөлгөөн (талсжилт) болон эдгээр молекулуудын тодорхой хөдөлгөөнүүд нь янз бүрийн нөхцөлд үүссэн талстуудын цуглуулгыг хэрхэн үүсгэж болохыг тайлбарладаг. Түүний дотор Libbrecht 540 хуудсанд цасан талстуудын талаархи бүх мэдлэгийг дүрсэлсэн байдаг.
Зургаан хошуут од
Мэдээжийн хэрэг, хоёр ижил цасан ширхгийг (эхлэх үе шатнаас бусад) харах боломжгүй гэдгийг та мэднэ. Энэ баримт нь тэнгэрт талстууд хэрхэн үүсдэгтэй холбоотой юм. Цас бол агаар мандалд үүссэн мөсөн талстуудын цуглуулга бөгөөд тэд хамтдаа дэлхий рүү унахдаа хэлбэрээ хадгалдаг. Агаар мандалд нийлж, цас, бороонд хайлахаас сэргийлж хангалттай хүйтэн үед тэдгээр нь үүсдэг.
Хэдийгээр нэг үүлэн дотор олон температур, чийгшлийн түвшинг бүртгэж болох ч нэг цасан ширхгийн хувьд эдгээр хувьсагч нь тогтмол байх болно. Ийм учраас цасан ширхгүүд ихэвчлэн тэгш хэмтэй ургадаг. Нөгөөтэйгүүр, цасан ширхэг бүр салхи, нарны гэрэл болон бусад хүчин зүйлүүдэд өртдөг. Үндсэндээ болор бүр нь үүлний эмх замбараагүй байдалд өртдөг тул өөр өөр хэлбэртэй байдаг.
Либбрехтийн судалгаагаар эдгээр нарийн хэлбэрийн тухай хамгийн эртний сэтгэгдлийг МЭӨ 135 онд тэмдэглэсэн байдаг. Хятадад. Эрдэмтэн Хан Ин: "Ургамал, модны цэцэг ихэвчлэн таван хошуутай, харин цасны цэцэг үргэлж зургаан үзүүртэй байдаг" гэж бичжээ. Яагаад ийм зүйл болсныг олж мэдэхийг оролдсон анхны эрдэмтэн бол Германы эрдэмтэн, полимат Иоханнес Кеплер байж магадгүй юм.
1611 онд Кеплер өөрийн ивээн тэтгэгч Ариун Ромын эзэн хаан II Рудольфдоо шинэ жилийн бэлэг барьжээ. "Зургаан өнцөгт цасан ширхгүүдийн тухай" гэсэн гарчигтай.
"Би ичгүүрт шаналж гүүрээр гатлав - Би чамайг шинэ жилийн бэлэггүй орхисон! Тэгээд надад боломж гарч ирэв! Хүйтнээс цас болж өтгөрүүлсэн усны уур миний хувцсан дээр цасан ширхгүүд шиг унана, бүгд нэг, зургаан өнцөгт, сэвсгэр туяатай. Геркулесийг тангараглаж байна, энд ямар ч дуслаас жижиг, хэлбэр дүрстэй, юу ч биш юманд дурлагсдад шинэ жилийн хүсэн хүлээсэн бэлэг болохуйц, юу ч байхгүй, юу ч хүлээж авдаггүй математикчийн хувьд зохимжтой зүйл байна. Тэнгэрээс бууж, зургаан өнцөгт одны дүрийг дотроо нууж байна!
“Цас зургаан өнцөгт од шиг хэлбэртэй байдаг нь ямар нэг шалтгаантай байх. Энэ нь санамсаргүй тохиолдол байж болохгүй" гэж Йоханнес Кеплер итгэлтэй байв. Тэрээр өөрийн үеийн Английн эрдэмтэн, одон орон судлаач Сэр Уолтер Ралигийн навигатороор ажиллаж байсан Томас Харриотын захидлыг санаж байсан байх. 1584 онд Харриот Ролигийн хөлөг онгоцны тавцан дээр их бууны бөмбөг байрлуулах хамгийн үр дүнтэй аргыг хайж байв. Харриот зургаан өнцөгт хээ нь бөмбөрцөгийг зохион байгуулах хамгийн сайн арга гэдгийг олж мэдсэн бөгөөд тэрээр Кеплертэй захидал харилцааны үеэр энэ асуудлыг хэлэлцсэн. Кеплер цасан ширхгүүдэд үүнтэй төстэй зүйл тохиолддог уу, мөн эдгээр зургаан цацрагийг үүсгэж, хадгалахад ямар элемент хариуцдаг вэ гэж гайхжээ.
Цасан ширхгийн хэлбэрүүд
Энэ бол атомын физикийн зарчмуудын талаархи анхны ойлголт байсан гэж бид хэлж чадна, энэ нь зөвхөн 300 жилийн дараа яригдах болно. Үнэн хэрэгтээ усны молекулууд нь хоёр устөрөгчийн атом, нэг хүчилтөрөгчтэй нэгдэж, зургаан өнцөгт массив үүсгэдэг. Кеплер болон түүний үеийнхэн энэ нь ямар чухал болохыг мэдэхгүй байв.
Физикчдийн хэлснээр устөрөгчийн холбоо, молекулуудын харилцан үйлчлэлийн ачаар бид нээлттэй талст бүтцийг ажиглаж болно. Цасан ширхгийг ургуулах чадвараас гадна зургаан өнцөгт бүтэц нь мөсийг уснаас бага нягттай байлгах боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь геохими, геофизик, уур амьсгалд асар их нөлөө үзүүлдэг. Өөрөөр хэлбэл, хэрэв мөс хөвөөгүй бол дэлхий дээрх амьдрал боломжгүй болох байсан.
Гэвч Кеплерийн зохиолын дараа цасан ширхгийг ажиглах нь шинжлэх ухаан гэхээсээ илүү хобби байсан. 1880-аад онд Иерихо (АНУ, Вермонт, АНУ) хүйтэн, үргэлж цастай жижиг хотод амьдардаг Америкийн гэрэл зурагчин Вилсон Бентли гэрэл зургийн хавтан ашиглан цасан ширхгийн зургийг авч эхэлжээ. Тэрээр уушгины хатгалгаа өвчнөөр нас барахаасаа өмнө 5000 гаруй гэрэл зургийг бүтээж чаджээ.
Бүр сүүлд буюу 1930-аад онд Японы судлаач Укичиро Накаяа янз бүрийн төрлийн цасан талстыг системтэйгээр судалж эхэлсэн. Зууны дунд үед Накая хөргөгчинд байрлуулсан туулайн үсийг ашиглан лабораторид цасан ширхгийг ургуулжээ. Тэрээр чийгшил, температурын тохиргоог хийж, талстуудын үндсэн төрлийг ургуулж, боломжит хэлбэрийн анхны каталогийг эмхэтгэсэн. Накая цасан ширхгийн одод -2°С ба -15°С-т үүсдэг болохыг олж мэдэв. Багана нь -5 ° C, ойролцоогоор -30 ° C-д үүсдэг.
Ойролцоогоор -2 хэмийн температурт нимгэн хавтан хэлбэртэй цасан ширхгүүд гарч ирдэг бөгөөд -5 хэмд нимгэн багана, зүү үүсгэдэг, температур -15 хэм хүртэл буурахад үнэхээр нимгэн болдог гэдгийг энд тэмдэглэх нь зүйтэй. ялтсууд ба түүнээс доош температурт - 30 ° С-т тэд зузаан багана руу буцдаг.
Бага чийгшилтэй нөхцөлд одны цасан ширхгүүд нь хэд хэдэн мөчир үүсгэдэг бөгөөд зургаан өнцөгт хавтанг санагдуулам боловч өндөр чийгшилд илүү төвөгтэй, тортой болдог.
Либбрехтийн хэлснээр, янз бүрийн хэлбэрийн цасан ширхгүүдийн харагдах шалтгаан нь Накайгийн ажлын ачаар илүү тодорхой болсон. Цасан талстууд нь ирмэг нь гадагшаа хурдацтай ургаж, нүүр нь аажмаар дээшээ ургахад хавтгай од, ялтсууд (гурван хэмжээст бүтэц гэхээсээ илүү) болдог нь тогтоогдсон. Нимгэн багана нь өөр өөр ургадаг бөгөөд ирмэг нь хурдан ургадаг, ирмэг нь удаан ургадаг.
Үүний зэрэгцээ цасан ширхгийг од эсвэл багана болгоход нөлөөлдөг үндсэн процессууд тодорхойгүй хэвээр байна. Магадгүй нууц нь температурын нөхцөлд байж болох юм. Либбрехт энэ асуултын хариултыг олохыг хичээсэн.
Цасан ширхгийн жор
Либбрехт өөрийн жижиг судлаачдын багийн хамт цасан ширхгийн жорыг олохыг оролдсон. Өөрөөр хэлбэл, тодорхой тооны тэгшитгэл, параметрүүдийг компьютерт суулгаж, хиймэл оюун ухаанаас гайхалтай олон төрлийн цасан ширхгийг олж авах боломжтой.
Кеннет Либбрехт хориод жилийн өмнө битүү багана гэж нэрлэгддэг цасан ширхгийн чамин хэлбэрийн талаар олж мэдсэнийхээ дараа судалгаагаа эхлүүлсэн. Энэ нь дамар утас эсвэл хоёр дугуй, тэнхлэг шиг харагдаж байна. Хойд хөршид төрсөн тэрбээр ийм цасан ширхгийг хэзээ ч харж байгаагүйдээ ихэд цочирджээ.
Цасан талстуудын эцэс төгсгөлгүй хэлбэрийг гайхшруулж эхлэв цасан ширхгийг ургуулах лабораторийг бий болгосноор тэдний мөн чанар. Олон жилийн ажиглалтын үр дүн нь зохиогч өөрөө нээлт гэж үздэг загварыг бий болгоход тусалсан. Тэрээр гадаргуугийн энерги дээр суурилсан молекулын диффузийн санааг дэвшүүлсэн. Энэ санаа нь цасан болор ургах нь анхны нөхцөл, түүнийг бүрдүүлэгч молекулуудын зан төлөвөөс хэрхэн хамаардаг болохыг тодорхойлдог.
Усны уур дөнгөж хөлдөж эхэлж байгаа тул усны молекулууд сул байрладаг гэж төсөөлөөд үз дээ. Хэрэв та жижигхэн ажиглалтын төвд байж, энэ үйл явцыг ажиглавал хүчилтөрөгчийн атом бүр дөрвөн устөрөгчийн атомаар хүрээлэгдсэн хөлдсөн усны молекулууд хэрхэн хатуу тор үүсгэж эхэлснийг харж болно. Эдгээр талстууд нь хүрээлэн буй агаар дахь усны молекулуудыг бүтэцдээ оруулснаар ургадаг. Тэд дээшээ эсвэл гадагшаа гэсэн хоёр үндсэн чиглэлд ургаж болно.
Нимгэн, хавтгай болор (давхарга эсвэл од хэлбэртэй) ирмэг нь болорын хоёр нүүрнээс хурдан үүсэх үед үүсдэг. Өсөн нэмэгдэж буй болор гадагшаа тархах болно. Гэсэн хэдий ч түүний нүүр нь ирмэгээсээ хурдан өсөхөд болор нь өндөр болж, зүү, хөндий багана эсвэл саваа үүсгэдэг.
Цасан ширхгийн ховор хэлбэрүүд
Бас нэг хором. Онтариогийн хойд хэсэгт байрлах Либбрехтийн авсан гурав дахь зургийг анхаар. Энэ бол "хаалттай багана" болор - зузаан булчирхайлаг болорын төгсгөлд бэхлэгдсэн хоёр хавтан юм. Энэ тохиолдолд хавтан бүрийг илүү нимгэн ялтсууд болгон хуваана. Ирмэгийг сайтар ажиглавал хавтан хэрхэн хоёр хуваагдаж байгааг харах болно. Энэ хоёр нимгэн хавтангийн ирмэг нь сахлын хутга шиг хурц юм. Мөсөн баганын нийт урт нь ойролцоогоор 1,5 мм байна.
Либбрехтийн загвараар бол усны уур эхлээд болорын буланд тогтож, дараа нь гадаргуугийн дагуу талстын ирмэг эсвэл нүүр рүү тархаж (тархаж) болор гадагшаа эсвэл дээшээ ургахад хүргэдэг. Эдгээр процессуудын аль нь "ялах" нь температураас ихээхэн хамаардаг.
Энэ загвар нь "хагас эмпирик" гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Энэ нь цасан ширхгийн өсөлтийн зарчмуудыг тайлбарлахгүй, юу болж байгаатай тохирч байхаар хэсэгчлэн зохион байгуулагдсан гэсэн үг юм. Тоо томшгүй олон молекулуудын хоорондын тогтворгүй байдал, харилцан үйлчлэл нь бүрэн задрахад хэтэрхий төвөгтэй байдаг. Гэсэн хэдий ч Либбрехтийн санаанууд нь мөсний өсөлтийн динамикийн иж бүрэн загварчлалын үндэс болж, илүү нарийвчилсан хэмжилт, туршилтаар нарийвчилсан болно гэсэн итгэл найдвар хэвээр байна.
Эдгээр ажиглалтууд нь нарийн хүрээний эрдэмтдийн сонирхлыг татдаг гэж бодож болохгүй. Конденсацийн физик болон бусад салбарт ижил төстэй асуултууд гарч ирдэг. Мансууруулах бодисын молекулууд, компьютерт зориулсан хагас дамжуулагч чип, нарны зай болон бусад олон салбарууд өндөр чанарын талстуудад тулгуурладаг бөгөөд бүхэл бүтэн багууд тэдгээрийг ургуулахад зориулагдсан байдаг. Тиймээс Либбрехтийн хайртай цасан ширхгүүд нь шинжлэх ухааны ашиг тустай байж магадгүй юм.
Та блог дээрээс өөр юу уншиж чадах вэ?
→
→
→
→
→
Манай захиалах Дараагийн нийтлэлийг алдахгүйн тулд суваг! Бид долоо хоногт хоёроос илүүгүй удаа, зөвхөн ажил хэргийн талаар бичдэг. Дашрамд хэлэхэд, хэрэв та мэдэхгүй бол стартапууд Cloud10Y-ээс 000 доллар авах боломжтой. Сонирхсон хүмүүст зориулсан нөхцөл, өргөдлийн маягтыг манай вэбсайтаас авах боломжтой.
Эх сурвалж: www.habr.com