Ka sojllatë që këtë dimër në pjesën qendrore të Rusisë ka pak borë. Diku ka rënë, sigurisht, por në muajin janar pritej një kohë më e ftohtë dhe me më shumë borë. Gri të mërzitshme dhe llucë e pakëndshme pengojnë ndjesinë e gëzimit nga argëtimet dimërore. Prandaj, Cloud4Y sugjeron që ta shtojmë pak borë në jetën tonë duke folur për⊠borë.
Mendohet se borĂ«kujqet janĂ« vetĂ«m dy lloje. Dhe njĂ«ri nga shkencĂ«tarĂ«t, i cili ndonjĂ«herĂ« quhet âatiâ i fizikĂ«s sĂ« borĂ«kuqeve, ka propozuar njĂ« teorinĂ« e re qĂ« shpjegon arsyen e kĂ«saj. Ă«shtĂ« njĂ« njeri i mrekullueshĂ«m, i cili Ă«shtĂ« i gatshĂ«m tĂ« largohet nga Kaliforni e ngrohtĂ«, pĂ«r tĂ« arritur nĂ« Fairbanks (Alaska) nĂ« mes tĂ« dimrit, tĂ« veshĂ« njĂ« xhaketĂ« tĂ« ngrohtĂ« dhe tĂ« ulet nĂ« njĂ« fushĂ« tĂ« ngrirĂ« me njĂ« kamerĂ« dhe njĂ« copĂ« polistireni nĂ« duar.
Pse? Ai kĂ«rkon borĂ«kuqe mĂ« tĂ« ndritshme, mĂ« tĂ« strukturuara, mĂ« tĂ« bukura qĂ« natyra mund tĂ« krijojĂ«. Sipas tij, mostrat mĂ« interesante kanĂ« tendencĂ« tĂ« formohen nĂ« vendet mĂ« tĂ« ftohta â Fairbanks dhe nĂ« pjesĂ«n e mbuluar me borĂ« tĂ« New Yorkut verior. BorĂ« mĂ« e mirĂ« qĂ« Kenneth ka parĂ« ndonjĂ«herĂ« ka rĂ«nĂ« nĂ« Cochrane, njĂ« vend nĂ« verilindje tĂ« Ontarios, ku njĂ« erĂ« e dobĂ«t rrotullonte borĂ«kuqet qĂ« binin nga qielli.
I magjepsur nga elementi, Libbrecht me pasion studion pllakat e tij të polistirenit si një arkeolog. Nëse ka diçka interesante, shikimi i tij do të përqendrohet atje. Nëse jo, bora largohet nga pllaka dhe gjithçka fillon nga e para. Dhe kjo vazhdon për orë të tëra.
Libbrecht Ă«shtĂ« fizik. NĂ« njĂ« rast tĂ« çuditshĂ«m, laboratori i tij nĂ« Institutin Teknologjik tĂ« KalifornisĂ« studion strukturĂ«n e brendshme tĂ« Diellit dhe madje ka zhvilluar pajisje moderne pĂ«r tĂ« zbuluar valĂ«t gravitacionale. Por, pĂ«r 20 vitet e fundit, pasioni i vĂ«rtetĂ« i Libbrecht Ă«shtĂ« borĂ« â jo vetĂ«m pamja e saj, por edhe ajo qĂ« e bĂ«n tĂ« duket kĂ«shtu. "Pyetja se cilĂ«t objekte bien nga qielli, si ndodh kjo dhe pse duken kĂ«shtu, mĂ« shqetĂ«son gjithmonĂ«", pranon Kenneth.
PĂ«r njĂ« kohĂ« tĂ« gjatĂ«, fizikantĂ«t mjaftoheshin me njohjen e dy llojeve dominuese tĂ« kristaleve tĂ« borĂ«s mes shumĂ« mikro-kristaleve tĂ« borĂ«s. NjĂ«ra Ă«shtĂ« njĂ« yll i sheshtĂ« me gjashtĂ« ose dymbĂ«dhjetĂ« rreze, secila e zbukuruar me motive tĂ« mahnitshme. Tjetra Ă«shtĂ« njĂ« lloj kolone miniaturale, ndonjĂ«herĂ« e ngjeshur ndĂ«rmjet âkapakĂ«veâ tĂ« sheshtĂ«, ndonjĂ«herĂ« duket si njĂ« bulon i zakonshĂ«m. KĂ«to forma mund tĂ« shihen nĂ«n temperatura dhe lagĂ«shti tĂ« ndryshme, por arsyeja pĂ«r formimin e njĂ« forme ose tjetĂ«r ka qenĂ« njĂ« mister. Vitet e vĂ«zhgimeve tĂ« Libbrecht ndihmuan nĂ« tĂ« kuptuarit mĂ« tĂ« mirĂ« tĂ« procesit tĂ« kristalizimit tĂ« borĂ«kuqeve.
Përvojat e Libbrecht në këtë fushë ndihmuan në krijimin e një modeli të ri që shpjegon pse borëkuqet dhe kristalet e tjera të borës formojnë atë që ne jemi mësuar të shohim. Sipas teorisë së tij, në internet në tetor 2019, përshkruan lëvizjen e molekulave të ujit pranë pikës së ngrirjes (kristalizimit) dhe se si lëvizjet specifike të këtyre molekulave mund të krijojnë një grup kristalesh që formohen në kushte të ndryshme. Në monografinë e tij Libbrecht përshkruan të gjitha njohuritë për kristalet e borës.
Yjet me gjashtë pika
Sikur të dini, nuk është e mundur të shihni dy borëkuqe të njëjta (përveç në fazën e krijimit). Ky fakt është i lidhur me mënyrën se si kristalet formohen në qiell. Bora është një grumbullim i kristaleve të akullit që formohen në atmosferë dhe ruajnë formën e tyre kur bien të gjithë së bashku në Tokë. Ato formohen kur atmosfera është mjaft e ftohtë për të mos lejuar bashkimin ose shkrihjen dhe ndryshimin në borë të lagësht ose shi.
Ndërsa në një re mund të regjistrohen shumë temperatura dhe nivele lagështie, për një borëkuqe këto variabla do të jenë konstante. Ky është shkaku pse borëkuqja shpesh rritet simetrikisht. Nga ana tjetër, çdo borëkuqe ndikohet nga ere, drita e diellit dhe faktorë të tjerë. Në thelb, çdo kristal i nënshtrohet kaosit të re dhe për këtë arsye merr forma të ndryshme.
Sipas studimit të Libbrecht, reflektimet më të hershme mbi këto forma delikate janë regjistruar në vitin 135 para Krishtit në Kinë. "Lulëzimi i bimëve dhe pemëve zakonisht ka pesë pika, por lule e borës ka gjithmonë gjashtë pika", shkruante shkencëtari Han Yin. Dhe shkencëtari i parë që përpiqej të kuptonte pse ndodhte kështu, ndoshta ishte Johannes Kepler, një shkencëtar dhe erudit gjerman.
Në vitin 1611, Kepler i dhuroi një dhuratë të Vitit të Ri mbështetësit të tij, perandorit të Perandorisë së Shenjtë Romake Rudolf II: një traktat të vogël me titullin «Për snjezarët me gjashtë këndë».
«UnĂ« po kaloj njĂ« urĂ«, i munduar nga turpi â tĂ« lash pa dhuratĂ«n e Vitit tĂ« Ri! Dhe kĂ«tu m'u paraqit rast i pĂ«rshtatshĂ«m! Avujt e ujit, duke u shndĂ«rruar nga ftohtĂ«sia nĂ« borĂ«, bien si snjeza mbi rrobat e mia, tĂ« gjitha, njĂ« nga njĂ«, me gjashtĂ« kĂ«ndĂ«, me rreze tĂ« buta. Pasha Herakliun, ky Ă«shtĂ« njĂ« send, qĂ« Ă«shtĂ« mĂ« i vogĂ«l se çdo pikĂ«, ka formĂ«, mund tĂ« shĂ«rbejĂ« si dhuratĂ« e pritur pĂ«r adhuruesin e AsgjĂ«sĂ« dhe Ă«shtĂ« i denjĂ« pĂ«r matematikun qĂ« zotĂ«ron AsgjĂ« dhe merr AsgjĂ«, pasi bie nga qielli dhe mban brenda njĂ« tĂ« ngjashme me yllin me gjashtĂ« kĂ«ndĂ«!».
«Duhet të ketë një shkak, përse bora ka formë si një yll me gjashtë këndë. Ky nuk mund të jetë një rastësi», ishte i bindur Johannes Kepler. Ndoshta i erdhën në mendje letër që i dërgoi bashkëkohësi i tij Thomas Harriot, një shkencëtar dhe astronom anglez, i cili gjithashtu kishte punuar si ndihmës për eksploruesin Sir Walter Raleigh. Rreth vitit 1584, Harriot kërkoi mënyrën më efikase për të rregulluar topat e artilerisë në dekën e anijes së Raleigh. Harriot zbuloi se modelet heksagonale duken si mënyra më e mirë për të shpërndarë sferat, dhe ai diskutoi këtë çështje në korespondencën me Keplerin. Kepleri pyeste veten nëse ndodhte diçka e ngjashme në snjeza dhe për çfarë elementi ato gjashtë rrezet lindnin dhe mbaheshin.
Formacionet e snjezave
Mund të thuhet se kjo ishte kuptimi fillestar i parimeve të fizikës atomike, për të cilat do të flitej vetëm pas 300 vjetësh. Në të vërtetë, molekulat e ujit me dy atome hidrogjeni dhe një oksigjeni kanë tendencën të bashkohen së bashku, duke formuar grupe heksagonale. Kepleri dhe bashkëkohësit e tij nuk e dinin madje se sa e rëndësishme ishte kjo.
Siç thonë fizikantët, falë lidhjeve hidrogjenike dhe interaksioneve ndërmjet molekulave ne mund të vëzhgojmë strukturën kristalore të hapur. Përveç aftësisë për të rritur snjezat, struktura heksagonale e bën akullin më pak të dendur në krahasim me ujin, gjë që ka një ndikim të madh në gjeokimikë, gjeofizikë dhe klimë. Me fjalë të tjera, nëse akulli nuk do të fluturojë, jeta në Tokë do të ishte e pamundur.
Por pas traktatit të Keplerit, vëzhgimi i snjezave ishte më shumë një hobin se një shkencë serioze. Në vitet 1880, një fotograf amerikan me emrin Wilson Bentley, që jetonte në një qytet të vogël të ftohtë dhe gjithmonë të mbuluar nga bora në Jericho (Vermont, SHBA), filloi të bënte fotografi të snjezave me ndihmën e pllakave fotografike. Ai arriti të krijonte më shumë se 5000 fotografi, para se të vdiste nga pneumoninë.
Më vonë, në vitet 1930, studiuesi japonez Ukichiro Nakaya filloi një studim sistematik të llojeve të ndryshme të kristaleve të borës. Në mes të shekullit, Nakaya rriti snjeza në një laborator, duke përdorur fije të veçanta të dhelprës të vendosura në një dhomë të ftohtë. Ai eksperimentonte me cilësitë e lagështisë dhe temperaturës, duke rritur tipet themelore të kristaleve dhe mbledhur katalogun e tij origjinal të formave të mundshme. Nakaya zbuloi se snjezat-yje tendencojnë të formohen në -2 °C dhe në -15 °C. Kolonat formohen në -5 °C dhe përafërsisht në -30 °C.
ĂshtĂ« e rĂ«ndĂ«sishme tĂ« theksohet se nĂ« temperatura rreth -2 °C shfaqen forma tĂ« holla tĂ« snjezave, nĂ« -5 °C ato krijojnĂ« kolona tĂ« holla dhe shenja, kur temperatura shkon deri nĂ« -15 °C, ato bĂ«hen vĂ«rtetĂ« pllaka tĂ« holla, ndĂ«rsa nĂ« temperatura nĂ«n -30 °C kthehen nĂ« kolona mĂ« tĂ« trasha.
Në kushte të lagështisë të ulët, snjezat-yje formojnë disa degë dhe duken si pllakat heksagonale, por në lagështi më të lartë bëhen më të komplikuara, me anë merak.
Sipas Libbrecht, arsyet e shfaqjes së formave të ndryshme të snjezave janë bërë më të kuptueshme pikërisht përmes punës së Nakaya. U zbulua se kristalet e borës shndërrohen në yje dhe pllaka të sheshta (e jo struktura tridimensionale), kur skajet rriten shpejt jashtë, ndërsa faqet rriten ngadalë lart. Kolonat e holla rriten ndryshe, me faqe që rriten shpejt dhe skaje që rriten më ngadalë.
Në të njëjtën kohë, proceset kryesore që ndikojnë nëse një snjez bëhet yll apo kolonë mbesin të paqarta. Ndoshta sekreti qëndronte në kushtet e temperaturës. Dhe Libbrecht përpiqej të gjente një përgjigje për këtë pyetje.
Receta e snjezës
Së bashku me ekipin e tij të vogël të studiuesve, Libbrecht po përpiqej të shpikte një recetë për snjezën. Pra, një grup ekuacionesh dhe parametrash, të cilat mund të ngarkohen në kompjuter dhe të merrnin nga AI një larmi të mrekullueshme snjezash.
Kërkimet e tij Kenneth Libbrecht i filloi njëzet vjet më parë, kur mësoi për një formë ekzotike të dëborës, të quajtur kolona e mbyllur. Ajo ngjan si rrotull për fije ose si dy rrota dhe një bosht. I lindur në veriun e vendit, ai ishte i shokuar nga fakti se nuk e kishte parë kurrë një dëborë të tillë.
I mahnitur nga format e pafundme të kristaleve të dëborës, ai filloi e natyrës së tyre, duke krijuar një laborator për rritjen e dëborës. Rezultatet e vëzhgimeve ndër vite ndihmuan në krijimin e një modeli, që autori vetë e konsideron revolucionar. Ai propozoi idenë e difuzionit molekular në bazë të energjisë sipërfaqësore. Kjo ide përshkruan se si rritja e kristalit të dëborës varet nga kushtet fillestare dhe nga sjellja e molekulave që e formojnë atë.
Imagjinoni se molekulat e ujit janë pozicionuar lirshëm, ndërsa avujt e ujit fillojnë të ngrijnë. Nëse do të ishte e mundur të ishim brenda një observatori të vogël dhe të shikonim këtë proces, do të mund të shihnim se si molekulat e ujit të ngrirë fillojnë të formojnë një rrjetë të fortë, ku secili atom oksigjeni rrethuar nga katër atome hidrogjeni. Këto kristale rriten duke përfshirë molekulat e ujit nga ajri përreth në strukturën e tyre. Ato mund të rriten në dy drejtime kryesore: lart ose jashtë.
Një kristal i hollë dhe i sheshtë (plastik ose me formë ylli) formohet kur skajet formohen më shpejt se dy fytyrat e kristalit. Kristali në rritje do të përhapet jashtë. Megjithatë, kur fytyrat e tij rriten më shpejt se skajet e tij, kristali bëhet më i gjatë, duke formuar një gjilpërë, një kolonë të zbrazët ose një shufër.
Formave të rralla të dëborës
Një tjetër moment. Vini re fotografinë e tretë, të bërë nga Libbrecht në Ontario veriore. Ky është një kristal me "kolonat e mbyllura" - dy pllaka të bashkëngjitura në skajet e një kristali të trashë kolonash. Në këtë rast, çdo pllaka ndahen në dy pllaka shumë më të holla. Shikoni skajet, do të shihni se si pllaka ndahet në dy. Skajet e këtyre dy pllakat e holla janë përafërsisht po aq të mprehta sa një thikë. Gjithsej, gjatësia e kolonës së akullit është rreth 1.5 mm.
Sipas modelit të Libbrecht, avulli i ujit fillon të depozitohet në skajet e kristalit, dhe pastaj përhapet (difundon) në sipërfaqe ose në skajet e kristalit, duke bërë që kristali të rritet jashtë ose lart. Cili nga këto procese "fiton", varet kryesisht nga temperatura.
Duhet të theksohet se modeli është "gjysmë-empirik". Kjo do të thotë se është ndërtuar pjesërisht për t'u përputhur me atë që ndodh, dhe jo për të shpjeguar parimet e rritjes së dëborës. Pasiguria dhe interaksionet midis molekulave të pafund janë shumë të komplikuara për t'u zbuluar plotësisht. Megjithatë, ekziston shpresa se idetë e Libbrecht do të shërbejnë si një bazë për një model gjithëpërfshirës të dinamikës së rritjes së akullit, që mund të detajohet përmes matjeve dhe eksperimenteve më të hollësishme.
Mos mendoni se këto vëzhgime janë interesante vetëm për një grup të ngushtë shkencëtarësh. Pyetje të ngjashme lindin në fizikën e mjeteve të kondensuar dhe në fusha të tjera. Molekulat e ilaçeve, çipat polikristalorë për kompjuterët, elementët diellorë dhe shumë industri të tjera varen nga kristalet me cilësi të lartë, dhe grupet e tëra merren me rritjen e tyre. Pra, dëborën e dashur të Libbrecht mund t'i shërbejë shkencës.
ĂfarĂ« tjetĂ«r tĂ« dobishme mund tĂ« lexoni nĂ« blog
â
â
â
â
â
Regjistrohuni në kanalin tonë -kanal, që të mos humbni artikullin tjetër! Shkruajmë jo më shpesh se dy herë në javë dhe vetëm për tema të rëndësishme. Ngjashëm, nëse nuk e dini, startup-et mund të marrin $10,000 nga Cloud4Y. Kushtet dhe formulari për ata që janë të interesuar - në faqen tonë:
Burimi: habr.com
