Bu qishda Rossiyaning markaziy qismida qor yetarli emas. Albatta, ba'zi joylarda u tushdi, lekin yanvar oyida yana sovuq va qorli ob-havo kutish mumkin. Xira kul rang va yoqimsiz shilimshiqlik sizni odatdagi qishki o'yin-kulgining quvonchini his qilishingizga to'sqinlik qiladi. Shuning uchun Cloud4Y qor parchalari haqida gapirib, hayotimizga ozgina qor qo'shishni taklif qiladi.
Qor parchalarining faqat ikki turi bor, deb ishoniladi. Va ba'zida qor parchalari fizikasining "otasi" deb ataladigan olimlardan biri buning sababini tushuntirish uchun yangi nazariyaga ega. Fairbanks (Alyaska) ga borish uchun qish o'rtasida quyoshda isitiladigan Janubiy Kaliforniyani tark etishga, issiq ko'ylagi kiyib, muzlatilgan dalada kamera va qo'lida ko'pik bilan o'tirishga tayyor ajoyib odam. .
Nima uchun? U tabiat yarata oladigan eng yorqin, eng teksturali, eng chiroyli qor parchalarini qidiradi. Uning so'zlariga ko'ra, eng qiziqarli namunalar eng sovuq joylarda - taniqli Feyrbanks va Nyu-Yorkning qorli shimoliy qismida shakllanishga moyil. Kennet ko'rgan eng yaxshi qor Ontario shimoli-sharqidagi Kokraynda bo'lgan, u erda engil shamollar osmondan tushgan qor parchalarini aylantirardi.
Elementlardan hayratga tushgan Libbrecht o'zining ko'pikli taxtasini arxeologning qat'iyatliligi bilan o'rganadi. Agar u erda qiziqarli narsa bo'lsa, ko'z albatta unga tushadi. Agar yo'q bo'lsa, qor taxtadan supurib tashlanadi va hamma narsa yana boshlanadi. Va bu soatlab davom etadi.
Libbrecht - fizik. Qiziqarli tasodif tufayli uning Kaliforniya texnologiya institutidagi laboratoriyasi Quyoshning ichki tuzilishini o'rganish bilan shug'ullanadi va hatto tortishish to'lqinlarini aniqlash uchun zamonaviy asboblarni ishlab chiqdi. Ammo so'nggi 20 yil ichida Libbrextning haqiqiy ishtiyoqi qor edi - nafaqat uning tashqi ko'rinishi, balki uni shunday ko'rinishga olib keladigan narsa. "Osmondan qanday jismlar tushadi, bu qanday sodir bo'ladi va nima uchun ular shunday ko'rinadi, degan savol meni doimo qiynaydi", deb tan oladi Kennet.
Uzoq vaqt davomida fiziklar uchun ko'plab mayda qor kristallari orasida ikkita asosiy turni ajratish mumkinligini bilish kifoya edi. Ulardan biri olti yoki o'n ikki qo'lli yassi yulduz bo'lib, ularning har biri bosh aylanadigan go'zal to'r bilan bezatilgan. Ikkinchisi - ba'zan tekis "qopqoqlar" orasiga o'ralgan, ba'zan esa oddiy murvatga o'xshash miniatyura ustunining bir turi. Bu shakllarni har xil harorat va namlikda ko'rish mumkin, ammo ma'lum bir shaklning paydo bo'lishining sababi sir bo'lib kelgan. Libbrextning yillar davomida olib borgan kuzatishlari qor parchalarining kristallanish jarayonini yaxshiroq tushunishga yordam berdi.
Libbrextning ushbu sohadagi ishi qor parchalari va boshqa qor kristallari nima uchun biz ko'rgan narsa paydo bo'lishini tushuntiruvchi yangi modelni yaratishga yordam berdi. Uning nazariyasiga ko'ra, 2019-yil oktabr oyida onlayn, muzlash nuqtasi (kristallanish) yaqinidagi suv molekulalarining harakatini va bu molekulalarning o'ziga xos harakatlari qanday qilib turli sharoitlarda hosil bo'ladigan kristallar to'plamini keltirib chiqarishi mumkinligini tasvirlaydi. Uning ichida 540 sahifada Libbrecht qor kristallari haqidagi barcha bilimlarni tasvirlab beradi.
Olti burchakli yulduzlar
Siz, albatta, bilasizki, ikkita bir xil qor parchalarini ko'rish mumkin emas (boshlang'ich bosqichidan tashqari). Bu haqiqat osmonda kristallarning qanday paydo bo'lishi bilan bog'liq. Qor - atmosferada hosil bo'ladigan va Yerga tushganda o'z shaklini saqlaydigan muz kristallari to'plami. Ular atmosfera etarli darajada sovuq bo'lganda, ularning qor yoki yomg'irga qo'shilishiga yoki erishiga yo'l qo'ymaslik uchun hosil bo'ladi.
Bir bulut ichida ko'plab harorat va namlik darajasini qayd etish mumkin bo'lsa-da, bir qor parchasi uchun bu o'zgaruvchilar doimiy bo'ladi. Shuning uchun qor parchasi ko'pincha nosimmetrik tarzda o'sadi. Boshqa tomondan, har bir qor parchasi shamol, quyosh nuri va boshqa omillarga ta'sir qiladi. Aslini olganda, har bir kristal bulutning xaosiga bo'ysunadi va shuning uchun har xil shakllarni oladi.
Libbrextning tadqiqotlariga ko'ra, bu nozik shakllar haqidagi eng qadimgi fikr miloddan avvalgi 135 yilda qayd etilgan. Xitoyda. "O'simliklar va daraxtlarning gullari odatda besh qirrali, ammo qor gullari har doim olti burchakli bo'ladi", deb yozgan olim Xan Yin. Va nima uchun bu sodir bo'layotganini aniqlashga harakat qilgan birinchi olim, ehtimol nemis olimi va polimati Yoxannes Kepler bo'lgan.
1611 yilda Kepler o'zining homiysi Muqaddas Rim imperatori Rudolf II ga yangi yil sovg'asini taqdim etdi: kichik "Olti burchakli qor parchalari haqida" deb nomlangan.
"Men uyatdan qiynalib ko'prikdan o'tdim - men sizni Yangi yil sovg'asisiz qoldirdim! Va keyin mening oldimga imkoniyat keldi! Sovuqdan qorga aylangan suv bug'lari kiyimlarimga qor parchalari kabi tushadi, ularning barchasi bitta, olti burchakli, paxmoq nurlari bilan. Gerkules nomiga qasamki, mana bu har qanday tomchidan kichikroq, shakli bor, hech narsani sevuvchiga uzoq kutilgan Yangi yil sovg'asi bo'lib xizmat qilishi mumkin va hech narsaga ega bo'lmagan va hech narsani olmaydigan matematikga loyiqdir, chunki u osmondan tushib, o'zida olti burchakli yulduzga o'xshashligini yashiradi!
“Qorning olti burchakli yulduzga o'xshashiga sabab bo'lishi kerak. Bu tasodif bo'lishi mumkin emas ", dedi Yoxannes Kepler. Ehtimol, u o'zining zamondoshi, ingliz olimi va astronomi Tomas Xarriotning maktubini eslagan bo'lishi mumkin, u ham tadqiqotchi ser Valter Rolining navigatori bo'lib ishlagan. Taxminan 1584 yilda Xarriot Raleigh kemalarining palubasiga to'p o'qlarini joylashtirishning eng samarali usulini qidirdi. Xarriot olti burchakli naqshlar sharlarni tartibga solishning eng yaxshi usuli ekanligini aniqladi va u bu masalani Kepler bilan yozishmalarda muhokama qildi. Kepler qor parchalarida shunga o'xshash narsa sodir bo'ladimi va bu oltita nurning yaratilishi va saqlanishi uchun qaysi element javobgar ekanligi bilan qiziqdi.
Qor parchalari shakllari
Aytishimiz mumkinki, bu faqat 300 yildan keyin muhokama qilinadigan atom fizikasi tamoyillarining dastlabki tushunchasi edi. Darhaqiqat, ikkita vodorod atomi va bitta kislorod bilan suv molekulalari bir-biriga qo'shilib, olti burchakli massivlarni hosil qiladi. Kepler va uning zamondoshlari bu qanchalik muhimligini bilishmagan.
Fiziklar aytganidek, vodorod bog'lanishi va molekulalarning bir-biri bilan o'zaro ta'siri tufayli biz ochiq kristalli tuzilmani kuzatishimiz mumkin. Qor parchalarini o'stirish qobiliyatidan tashqari, olti burchakli tuzilish muzning suvdan kamroq zich bo'lishiga imkon beradi, bu geokimyo, geofizika va iqlimga katta ta'sir ko'rsatadi. Boshqacha qilib aytadigan bo'lsak, agar muz suzmasa, Yerda hayot imkonsiz bo'lar edi.
Ammo Kepler risolasidan keyin qor parchalarini kuzatish jiddiy fandan ko'ra ko'proq hobbi edi. 1880-yillarda sovuq, doim qorli kichik Jericho shahrida (Vermont, AQSh) yashagan amerikalik fotograf Uilson Bentli fotoplastinkalar yordamida qor parchalarini suratga olishni boshladi. U pnevmoniyadan vafot etishidan oldin 5000 dan ortiq fotosuratlarni yaratishga muvaffaq bo'ldi.
Keyinchalik, 1930-yillarda yapon tadqiqotchisi Ukichiro Nakaya qor kristallarining har xil turlarini muntazam ravishda o'rganishni boshladi. Asr o'rtalarida Nakaya laboratoriyada muzlatgichli xonaga joylashtirilgan quyonlarning alohida tuklaridan foydalangan holda qor parchalarini o'stirdi. U namlik va harorat sozlamalari bilan shug'ullanib, kristallarning asosiy turlarini o'stirdi va mumkin bo'lgan shakllarning asl katalogini tuzdi. Nakaya qor parchalari yulduzlari -2 ° C va -15 ° C da paydo bo'lishini aniqladi. Ustunlar -5 °C va taxminan -30 °C da hosil bo'ladi.
Bu erda shuni ta'kidlash kerakki, taxminan -2 ° C haroratda yupqa plastinkaga o'xshash qor parchalari paydo bo'ladi, -5 ° C da ular ingichka ustunlar va ignalar hosil qiladi, harorat -15 ° C ga tushganda ular chindan ham ingichka bo'lib qoladilar. plitalar va past haroratlarda - 30 ° C da ular qalin ustunlarga qaytadilar.
Past namlik sharoitida yulduz qor parchalari bir nechta shoxlarni hosil qiladi va olti burchakli plitalarga o'xshaydi, lekin yuqori namlikda ular yanada murakkab va dantelli bo'ladi.
Libbrextning fikricha, qor parchalarining turli shakllari paydo bo'lish sabablari Nakay ishi tufayli aniqroq bo'ldi. Aniqlanishicha, qor kristallari qirralari tashqariga tez o'sib, yuzlari sekin yuqoriga qarab o'sganda, tekis yulduzlar va plitalar (uch o'lchovli tuzilmalar emas) hosil bo'ladi. Yupqa ustunlar turlicha o'sadi, qirralari tez o'sib boradi va qirralari sekinroq o'sadi.
Shu bilan birga, qor parchasining yulduz yoki ustunga aylanishiga ta'sir qiluvchi asosiy jarayonlar noaniq bo'lib qolmoqda. Ehtimol, sir harorat sharoitida yotardi. Libbrecht esa bu savolga javob topishga harakat qildi.
Qor parchasi retsepti
Libbrecht o'zining kichik tadqiqotchilar guruhi bilan birgalikda qor parchasi retseptini ishlab chiqishga harakat qildi. Ya'ni, ma'lum bir tenglamalar va parametrlar to'plamini kompyuterga yuklash va sun'iy intellektdan ajoyib xilma-xil qor parchalarini olish mumkin.
Kennet Libbrecht o'z tadqiqotini yigirma yil oldin yopiq ustun deb ataladigan ekzotik qor parchasi shakli haqida bilib olganidan keyin boshlagan. Bu g'altakning ipiga yoki ikkita g'ildirak va o'qga o'xshaydi. Mamlakat shimolida tug‘ilgan u hech qachon bunday qor parchasini ko‘rmaganidan hayratda qoldi.
U qor kristallarining cheksiz shakllaridan hayratga tusha boshladi qor parchalarini etishtirish uchun laboratoriya yaratish orqali ularning tabiati. Ko'p yillik kuzatishlar natijalari muallifning o'zi yutuq deb hisoblagan modelni yaratishga yordam berdi. U sirt energiyasiga asoslangan molekulyar diffuziya g'oyasini taklif qildi. Bu fikr qor kristalining o'sishi boshlang'ich sharoitga va uni hosil qiluvchi molekulalarning xatti-harakatlariga qanday bog'liqligini tasvirlaydi.
Tasavvur qiling-a, suv molekulalari bo'sh joylashadi, chunki suv bug'i endi muzlay boshlaydi. Agar siz kichkina rasadxonada bo'lsangiz va bu jarayonga qarasangiz, muzlatilgan suv molekulalari qanday qilib qattiq panjara hosil qila boshlaganini ko'rishingiz mumkin, bu erda har bir kislorod atomi to'rtta vodorod atomi bilan o'ralgan. Bu kristallar o'z tuzilishiga atrofdagi havodagi suv molekulalarini kiritish orqali o'sadi. Ular ikkita asosiy yo'nalishda o'sishi mumkin: yuqoriga yoki tashqariga.
Yupqa, tekis kristall (lamel yoki yulduz shaklidagi) qirralarning kristallning ikki yuzidan tezroq hosil bo'lganda hosil bo'ladi. O'sib borayotgan kristall tashqariga tarqaladi. Biroq, uning yuzlari qirralariga qaraganda tezroq o'sganda, kristall balandroq bo'lib, igna, ichi bo'sh ustun yoki novda hosil qiladi.
Qor parchalarining noyob shakllari
Yana bir daqiqa. Ontario shimolida Libbrecht tomonidan olingan uchinchi fotosuratga e'tibor bering. Bu "yopiq ustunli" kristall - qalin ustunli kristallning uchlariga biriktirilgan ikkita plastinka. Bunday holda, har bir plastinka bir juft ancha nozik plitalarga bo'linadi. Qirralarga diqqat bilan qarang, plastinka qanday ikkiga bo'linganini ko'rasiz. Bu ikki yupqa plastinaning chetlari ustara tig‘idek o‘tkir. Muz ustunining umumiy uzunligi taxminan 1,5 mm.
Libbrext modeliga ko‘ra, suv bug‘i avval kristallning burchaklariga cho‘kadi, so‘ngra sirt bo‘ylab yo kristall chetiga yoki uning yuzlariga tarqaladi (diffuziyalanadi), kristallning tashqi yoki yuqoriga qarab o‘sishiga olib keladi. Ushbu jarayonlarning qaysi biri "yutadi" asosan haroratga bog'liq.
Shuni ta'kidlash kerakki, model "yarim empirik". Ya'ni, u qisman sodir bo'layotgan narsaga mos keladigan tarzda tuzilgan va qor parchalari o'sishi tamoyillarini tushuntirish uchun emas. Son-sanoqsiz molekulalar orasidagi beqarorlik va o'zaro ta'sirlar to'liq echish uchun juda murakkab. Biroq, umid Libbrextning g'oyalari muzning o'sishi dinamikasining keng qamrovli modeli uchun asos bo'lib xizmat qiladi, uni batafsilroq o'lchovlar va tajribalar orqali batafsilroq aniqlash mumkin.
Bu kuzatishlar tor doiradagi olimlarni qiziqtiradi deb o'ylamaslik kerak. Shu kabi savollar kondensatsiyalangan moddalar fizikasida va boshqa sohalarda paydo bo'ladi. Dori molekulalari, kompyuterlar uchun yarimo'tkazgich chiplari, quyosh batareyalari va boshqa ko'plab sohalar yuqori sifatli kristallarga tayanadi va butun jamoalar ularni etishtirishga bag'ishlangan. Shunday qilib, Libbrechtning sevimli qor parchalari ilm-fan foydasiga xizmat qilishi mumkin.
Blogda yana nimani o'qishingiz mumkin?
→
→
→
→
→
Bizning kanalimizga obuna bo'ling Keyingi maqolani o'tkazib yubormaslik uchun kanal! Biz haftasiga ikki martadan ko'p bo'lmagan va faqat ish haqida yozamiz. Aytgancha, agar siz hali bilmasangiz, startaplar Cloud10Y’dan 000 4 dollar olishlari mumkin. Qiziqqanlar uchun shartlar va ariza shaklini bizning veb-saytimizda topishingiz mumkin:
Manba: www.habr.com