M'chigawo chapakati cha Russia mulibe matalala okwanira m'nyengo yozizirayi. Idagwa m'malo ena, inde, koma mu Januware munthu amatha kuyembekezera nyengo yachisanu komanso yachisanu. Imvi ndi slush zosasangalatsa zimakulepheretsani kumva chisangalalo cha chisangalalo chanthawi zonse yozizira. Ichi ndichifukwa chake Cloud4Y ikufuna kuwonjezera chipale chofewa m'miyoyo yathu polankhula za ... ma snowflakes.
Amakhulupirira kuti pali mitundu iwiri yokha ya snowflakes. Ndipo mmodzi mwa asayansi, omwe nthawi zina amatchedwa "bambo" wa fizikiki ya chipale chofewa, ali ndi chiphunzitso chatsopano chofotokozera chifukwa chake. ndi munthu wodabwitsa yemwe ali wokonzeka kuchoka ku Southern California kutentha kwa dzuwa pakati pa nyengo yozizira kupita ku Fairbanks (Alaska), kuvala jekete yofunda ndikukhala m'munda wachisanu ndi kamera ndi chidutswa cha thovu m'manja mwake. .
Zachiyani? Amayang'ana zonyezimira kwambiri, zowoneka bwino, zokongola kwambiri za chipale chofewa zomwe chilengedwe chimatha kupanga. Malinga ndi iye, zitsanzo zosangalatsa kwambiri zimakonda kupanga m'malo ozizira kwambiri - otchuka Fairbanks ndi chipale chofewa kumpoto kwa New York. Chipale chofewa chimene Kenneth sanachionepo chinali ku Cochrane, dera la kumpoto chakum’mawa kwa Ontario, kumene mphepo yamkuntho inkawomba nyenyeswa za chipale chofewa pamene zinkagwa kuchokera kumwamba.
Pochita chidwi ndi zinthu, Libbrecht amaphunzira gulu lake la thovu ndi kulimba mtima kwa akatswiri ofukula zinthu zakale. Ngati pali chinthu chosangalatsa pamenepo, diso lidzagwiradi. Ngati sichoncho, chisanu chimachotsedwa pa bolodi, ndipo zonse zimayambiranso. Ndipo izi zimatha kwa maola ambiri.
Libbrecht ndi wasayansi. Mwangochitika zoseketsa, labotale yake ku California Institute of Technology ikuchita kafukufuku wokhudza momwe Dzuwa lilili ndipo yapanga zida zamakono zodziwira mafunde amphamvu yokoka. Koma kwa zaka 20 zapitazi, chilakolako chenicheni cha Libbrecht chakhala chipale chofewa-osati maonekedwe ake okha, koma zomwe zimapangitsa kuti ziwoneke choncho. Kenneth anavomereza kuti: “Funso loti ndi zinthu zotani zomwe zimagwa kuchokera kumwamba, mmene zimachitikira komanso chifukwa chake zimaoneka choncho, limandivutitsa nthawi zonse.
Kwa nthawi yayitali, zinali zokwanira kuti akatswiri a sayansi ya zakuthambo adziwe kuti pakati pa tinthu tating'onoting'ono ta chisanu, mitundu iwiri ikuluikulu ingasiyanitsidwe. Mmodzi wa iwo ndi nyenyezi yathyathyathya yokhala ndi mikono isanu ndi umodzi kapena khumi ndi iwiri, iliyonse yomwe imakongoletsedwa ndi zingwe zokongola modabwitsa. Wina ndi mtundu wa kagawo kakang'ono, nthawi zina kamakhala pakati pa "zophimba" zathyathyathya, ndipo nthawi zina zofanana ndi bolt wamba. Maonekedwewa amatha kuwonedwa pa kutentha ndi chinyezi chosiyana, koma chifukwa chopanga mawonekedwe enaake chakhala chinsinsi. Zaka zomwe Libbrecht adaziwona zidathandizira kumvetsetsa bwino momwe makristalo amapangira chipale chofewa.
Ntchito ya Libbrecht m'derali yathandizira kupanga chitsanzo chatsopano chomwe chimafotokoza chifukwa chake ma snowflakes ndi makristasi ena a chipale chofewa amapanga zomwe timazolowera kuziwona. Malinga ndi chiphunzitso chake, pa intaneti mu Okutobala 2019, ikufotokoza za kayendedwe ka mamolekyu amadzi pafupi ndi malo oundana (crystallization) ndi momwe kusuntha kwapadera kwa mamolekyuwa kungapangitse kusonkhanitsa kwa makhiristo omwe amapangidwa mosiyanasiyana. Mu zake M'masamba a 540, Libbrecht akufotokoza chidziwitso chonse cha makhiristo a chipale chofewa.
Nyenyezi za zisonga zisanu ndi chimodzi
Inu, ndithudi, mukudziwa kuti n'zosatheka kuwona zitumbuwa ziwiri zofanana (kupatula pa chiyambi). Mfundo imeneyi ikugwirizana ndi mmene makristasi amapangidwira kumwamba. Chipale chofewa ndi gulu la miyala ya ayezi yomwe imapanga mumlengalenga ndikusunga mawonekedwe ake ikagwera padziko lapansi. Amapanga pamene mlengalenga mwazizira mokwanira kuti asagwirizane kapena kusungunuka kukhala mvula kapena mvula.
Ngakhale kuti kutentha ndi chinyezi chambiri zimatha kulembedwa mumtambo umodzi, pamtundu umodzi wa chipale chofewa zosinthazi sizisintha. Ichi ndichifukwa chake chipale chofewa nthawi zambiri chimakula molingana. Kumbali ina, chipale chofewa chilichonse chimakhala ndi mphepo, kuwala kwa dzuwa ndi zinthu zina. Kwenikweni, kristalo iliyonse imakhudzidwa ndi chipwirikiti chamtambo, motero imatenga mitundu yosiyanasiyana.
Malinga ndi kafukufuku wa Libbrecht, kuganiza koyambirira kwa mawonekedwe osakhwimawa kunalembedwa mu 135 BC. ku China. “Maluŵa a zomera ndi mitengo kaŵirikaŵiri amakhala a nsonga zisanu, koma maluŵa a chipale chofeŵa nthaŵi zonse amakhala a nsonga zisanu ndi chimodzi,” analemba motero katswiri wina dzina lake Han Yin. Ndipo wasayansi woyamba amene anayesa kudziwa chifukwa chake izi zikuchitika mwina anali Johannes Kepler, wasayansi waku Germany ndi polymath.
Mu 1611, Kepler anapereka mphatso ya Chaka Chatsopano kwa womuteteza, Mfumu ya Roma Yopatulika, Rudolf Wachiwiri: mutu wakuti "About Hexagonal Snowflakes".
"Ndiwoloka mlatho, ndikuzunzidwa ndi manyazi - ndakusiyani opanda mphatso ya Chaka Chatsopano! Ndiyeno mwayi unabwera! Nthunzi wamadzi, wokhuthala kuchokera ku chimfine kukhala matalala, umagwa ngati matalala a chipale chofewa pa zovala zanga, onsewo, ngati amodzi, a hexagonal, okhala ndi kuwala kwa fluffy. Ndikulumbirira Hercules, apa pali chinthu chaching'ono kuposa dontho lililonse, ili ndi mawonekedwe, ikhoza kukhala mphatso ya Chaka Chatsopano yomwe ikuyembekezeredwa kwa nthawi yaitali kwa okonda Palibe ndipo ndi yoyenera kwa katswiri wa masamu amene alibe kanthu ndipo salandira kanthu, popeza kugwa kuchokera kumwamba ndikubisa mkati mwake momwemo ngati nyenyezi yamakona atatu!
"Payenera kukhala chifukwa chomwe chipale chofewa chimapangika ngati nyenyezi ya hexagonal. Izi sizingakhale ngozi,” Johannes Kepler anali wotsimikiza. Mwina anakumbukira kalata yochokera kwa Thomas Harriot wa m’nthawi yake, wasayansi wachingelezi komanso wasayansi ya zakuthambo amenenso anagwira ntchito yoyendetsa ngalawa ya wofufuza malo Sir Walter Raleigh. Cha m'ma 1584, Harriot anali kufunafuna njira yabwino kwambiri yopangira mizinga pa sitima zapamadzi za Raleigh. Harriot adapeza kuti mawonekedwe a hexagonal amawoneka ngati njira yabwino kwambiri yopangira magawo, ndipo adakambirana nkhaniyi m'makalata ndi Kepler. Kepler ankadabwa ngati chinthu chofananacho chimachitika m'chipale chofewa komanso kuti ndi chiyani chomwe chimapangitsa kuti cheza sikisi chipangidwe ndi kusamalidwa.
Maonekedwe a snowflake
Tikhoza kunena kuti uku kunali kumvetsetsa koyamba kwa mfundo za sayansi ya atomiki, zomwe zidzakambidwe zaka 300 zokha. Zowonadi, mamolekyu amadzi, okhala ndi maatomu awo awiri a haidrojeni ndi mpweya umodzi, amakonda kulumikizana kuti apange mizere ya ma hexagonal. Kepler ndi anthu a m’nthawi yake sankadziwa kufunika kwa zimenezi.
Monga akatswiri a sayansi ya zakuthambo amanenera, chifukwa cha kugwirizana kwa haidrojeni ndi kugwirizana kwa mamolekyu wina ndi mzake, tikhoza kuona mawonekedwe a crystalline otseguka. Kuphatikiza pa kukulitsa matalala a chipale chofewa, mawonekedwe a hexagonal amalola kuti ayezi akhale ochepa kwambiri kuposa madzi, omwe amakhala ndi zotsatira zazikulu pa geochemistry, geophysics ndi nyengo. M’mawu ena, madzi oundana akapanda kuyandama, bwenzi zamoyo pa Dziko Lapansi sizikanatheka.
Koma pambuyo pa nkhani ya Kepler, kuyang'ana zitumbuwa za chipale chofewa kunali kosangalatsa kuposa sayansi yayikulu. M’zaka za m’ma 1880, wojambula zithunzi wina wa ku America dzina lake Wilson Bentley, yemwe ankakhala m’tauni yaing’ono ya Yeriko (Vermont, USA), yozizira kwambiri, yomwe nthawi zonse kunkagwa chipale chofewa, anayamba kujambula zithunzi za zidutswa za chipale chofewa pogwiritsa ntchito mbale zojambulidwa. Anatha kupanga zithunzi zoposa 5000 asanamwalire ndi chibayo.
Ngakhale pambuyo pake, m’zaka za m’ma 1930, wofufuza wina wa ku Japan, Ukichiro Nakaya, anayamba kuphunzira mwadongosolo mitundu yosiyanasiyana ya makhiristo a chipale chofewa. M'kati mwa zaka za m'ma 2, Nakaya ankalima zipsera za chipale chofewa mu labotale pogwiritsa ntchito ubweya wa akalulu womwe umayikidwa m'chipinda chokhala ndi firiji. Ankaganizira za chinyezi ndi kutentha, kukulitsa mitundu yoyambira ya makristasi, ndikulemba mndandanda wake woyambirira wamawonekedwe otheka. Nakaya anapeza kuti nyenyezi za chipale chofeŵa zimakonda kupanga pa -15°C ndi pa -5°C. Mipingo imapanga pa -30 °C ndipo pafupifupi -XNUMX °C.
Ndikofunika kuzindikira apa kuti kutentha kwa pafupifupi -2 °C kumawoneka ngati mapepala a chipale chofewa, pa -5 °C amapanga mizati yopyapyala ndi singano, pamene kutentha kumatsika kufika -15 °C amakhala ochepa kwambiri. mbale, ndi kutentha pansi - Pa 30 ° C amabwerera ku mizati yokhuthala.
Pachinyezi chochepa, nyenyezi za chipale chofewa zimapanga nthambi zingapo ndipo zimafanana ndi mbale za hexagonal, koma mu chinyezi chambiri zimakhala zovuta kwambiri komanso zachikazi.
Malinga ndi Libbrecht, zifukwa zowonekera kwa mitundu yosiyanasiyana ya chipale chofewa zinamveka bwino chifukwa cha ntchito ya Nakai. Zapezeka kuti makhiristo a chipale chofewa amakula kukhala nyenyezi zathyathyathya ndi mbale (m'malo mwa mawonekedwe amitundu itatu) pamene m'mphepete mwake mumakula mwachangu kunja ndipo nkhope zimakula pang'onopang'ono m'mwamba. Mizati yopyapyala imakula mosiyanasiyana, yokhala ndi m'mphepete mwake yomwe imakula mwachangu komanso m'mbali zomwe zimakula pang'onopang'ono.
Nthawi yomweyo, njira zoyambira zomwe zimapangitsa kuti chipale chofewa chikhale nyenyezi kapena mzati sizikudziwika. Mwina chinsinsi anagona kutentha zinthu. Ndipo Libbrecht anayesa kupeza yankho la funso ili.
Chinsinsi cha Snowflake
Pamodzi ndi gulu lake laling'ono la ofufuza, Libbrecht anayesa kupeza njira yopangira chipale chofewa. Ndiko kuti, ma equation ndi magawo ena omwe amatha kukwezedwa pakompyuta ndikupeza mitundu yosiyanasiyana ya chipale chofewa kuchokera ku AI.
Kenneth Libbrecht adayamba kafukufuku wake zaka makumi awiri zapitazo ataphunzira za mawonekedwe a chipale chofewa omwe amatchedwa chipilala chotsekedwa. Chimawoneka ngati chingwe cha ulusi kapena mawilo awiri ndi ekseli. Iye anabadwira kumpoto kwa dzikolo ndipo anadabwa kwambiri kuti anali asanaonepo chipale chofewa chotere.
Atadabwa ndi maonekedwe osatha a makristasi a chipale chofewa, anayamba kutero chikhalidwe chawo popanga labotale yolima ma snowflakes. Zotsatira zazaka zambiri zomwe adaziwona zidathandizira kupanga chitsanzo chomwe wolemba mwiniyo amachiwona ngati chopambana. Anapereka lingaliro la kufalikira kwa mamolekyu kutengera mphamvu yapamtunda. Lingaliro ili likufotokoza momwe kukula kwa kristalo wa chipale chofewa kumadalira mikhalidwe yoyamba ndi khalidwe la mamolekyu omwe amapanga.
Tangoganizani kuti mamolekyu amadzi ali momasuka pamene nthunzi wamadzi wayamba kuzizira. Mukanakhala m’kachipinda kakang’ono koonerera zinthu n’kumayang’ana kachitidwe kameneka, mungaone mmene mamolekyu a madzi oundana amayambira kupanga nthiti yolimba, pamene atomu iliyonse ya okosijeni imazunguliridwa ndi maatomu anayi a haidrojeni. Makristalowa amakula pophatikiza mamolekyu amadzi kuchokera mumlengalenga wozungulira kulowa mu kapangidwe kake. Amatha kukula m'njira ziwiri zazikulu: m'mwamba kapena kunja.
Galasi lochepa, lophwanyika (lamellar kapena mawonekedwe a nyenyezi) amapangidwa pamene m'mphepete mwake amapanga mofulumira kuposa nkhope ziwiri za kristalo. Khiristalo yomwe ikukula idzafalikira panja. Komabe, nkhope yake ikamakula mofulumira kuposa m’mbali mwake, krustaloyo imakula n’kupanga singano, mzati wopanda kanthu, kapena ndodo.
Mitundu yosowa ya snowflakes
Mphindi inanso. Onani chithunzi chachitatu, chojambulidwa ndi Libbrecht kumpoto kwa Ontario. Ichi ndi kristalo "chotsekedwa" - mbale ziwiri zomwe zimamangiriridwa kumapeto kwa kristalo wandiweyani. Pachifukwa ichi, mbale iliyonse imagawidwa kukhala mbale zowonda kwambiri. Yang'anani m'mphepete, mudzawona momwe mbale imagawidwira pawiri. M’mphepete mwa mbale ziwiri zoondazi ndi zakuthwa ngati lumo. Kutalika konse kwa ayezi kumakhala pafupifupi 1,5 mm.
Malinga ndi chitsanzo cha Libbrecht, nthunzi yamadzi imayamba kukhazikika pamakona a kristalo ndiyeno imafalikira (kufalikira) pamtunda mpaka m'mphepete mwa kristalo kapena kumaso ake, zomwe zimapangitsa kuti kristaloyo ikule kunja kapena kumtunda. Zomwe mwa njirazi "zimapambana" zimadalira makamaka kutentha.
Tiyenera kukumbukira kuti chitsanzocho ndi "semi-empirical". Ndiko kuti, zimapangidwira pang'ono kuti zigwirizane ndi zomwe zikuchitika, osati kufotokoza mfundo za kukula kwa chipale chofewa. Kusakhazikika ndi kugwirizana pakati pa mamolekyu osawerengeka ndi ovuta kwambiri kuti athetsedwe. Komabe, chiyembekezo chidakali chakuti malingaliro a Libbrecht adzakhala maziko a chitsanzo chokwanira cha mphamvu za kukula kwa ayezi, zomwe zingathe kufotokozedwa mwatsatanetsatane kudzera muzoyezetsa zambiri ndi kuyesa.
Sitiyenera kuganiza kuti izi ndizosangalatsa kwa asayansi ochepa. Mafunso ofananawo amabuka mu fizikisi ya zinthu zofupikitsidwa ndi magawo ena. Mamolekyu a mankhwala, tchipisi ta semiconductor pamakompyuta, ma cell a solar ndi mafakitale ena ambiri amadalira makhiristo apamwamba kwambiri, ndipo magulu onse amadzipereka kuti azikulitsa. Chifukwa chake zitumbuwa za chipale chofewa zomwe Libbrecht amakonda kwambiri zitha kuthandiza sayansi.
Ndi chiyani chinanso chomwe mungawerenge pabulogu?
→
→
→
→
→
Lembani ku wathu -channel kuti musaphonye nkhani yotsatira! Timalemba zosaposa kawiri pa sabata komanso pa bizinesi. Mwa njira, ngati simukudziwa kale, oyambitsa angalandire $ 10 kuchokera ku Cloud000Y. Mikhalidwe ndi fomu yofunsira omwe ali ndi chidwi angapezeke patsamba lathu:
Source: www.habr.com