بلورهای برف

 چرا
بلورهای برف شش پر و متقارن و سفید هستند؟!

 

Normal
0




false
false
false

EN-US
X-NONE
AR-SA













MicrosoftInternetExplorer4













به راستی چرا بلورهای برف شش پر و متقارن و سفید
هستند؟

برای پاسخ به این سوال باید داستان زندگی یک دانه برف را
دانست.



داستان زندگی دانه برف، از ابر آغاز می‌شود، از زمانی که
یک قطره بسیار ریز ابر یخ زده و به یک ذره کوچک یخی تبدیل می‌شود.



زمانی که بخار آب روی سطح ذره یخ شروع به سخت شدن می‌کند،
به سرعت در این یخ کوچک چند وجه ایجاد و به یک شش وجهی تبدیل می‌شود.



ذره یخ تا مدتی این شکل شش
وجهی را حفظ می‌کند اما به تدریج که بلور بزرگتر و بزرگتر می‌شود، از هر یک از وجوه این شش وجهی شاخه‌ای
بیرون می‌آید. از آنجا که شرایط جوی
(یعنی دما و رطوبت) در همه نقاط این بلور کوچک یکسان است، هر شش شاخه جدید، تقریبا به یک اندازه رشد می‌کنند.



بلور برف در حالیکه بزرگتر می‌شود، در داخل ابر با باد به اینسو و
آنسو می‌رود و به همین دلیل است که در
طول زمان، با دماهای مختلفی روبرو می‌شود.




اما رشد کریستال تا حد
بسیار زیادی به میزان دما مربوط می‌شود و از آنجا که هر شش شاخه بلور در هر زمان در شرایط مساوی قرار دارند، همه
آنها به یک شکل رشد می‌کنند.



نتیجه نهایی این روند، ایجاد ساختاری شش شاخه و متقارن است. باید توجه داشت که چون هر بلور برف
مسیری خاص خود را در ابر می‌پیماید، هر یک شکل
خاص خود را پیدا می‌کنند.





** چه چیزی باعث همزمانی رشد شش بازوی کریستال برف می‌شود؟

هیچ چیز. همانطور که قبلا
اشاره شد هر یک از بازوهای دانه برف مستقلا رشد می‌کند اما از آنجا که نقاط مختلف هر بلور اولیه برف
درشرایط مساوی دمایی قرار دارد، این رشد
همزمان و برابر صورت می‌گیرد.



شاید این موضوع عجیب و باورنکردنی به نظر برسد اما شاید اشاره به یک
نکته، این موضوع را باورکردنی کند: در
واقع بلورهای برف چندان کامل متقارن نیستند. برای اطمینان به زیر برف بروید و خودتان آزمایش کنید.



به ندرت ممکن است کریستالی کاملا متقارن پیدا کنید.





** دانه برف چرا شش بازو دارد؟

علت این امر به خصوصیات
هندسه شش ضلعی شبکه بلور یخ برمی‌گردد. اما این شبکه ابعاد مولکولی دارد و پی بردن به این موضوع که این تقارن
در ابعاد نانو چگونه به ساختار یک
کریستال برف که به مراتب بزرگتراست، منتقل می‌شود، کار ساده‌ای نیست.




اما بطورکلی باید گفت ایجاد بازو در دانه برف از طریق "تشکیل وجوه"
(‪ facetingیا ایجاد ساختاری مانند جواهرات تراش داده شده) صورت می‌گیرد.




این وجوه بدون نیاز به نیروی خاصی تشکیل می‌شوند که علت آن، نحوه قرار گرفتن مولکول‌ها در
داخل شبکه دانه برف است. در
فرآیند تشکیل وجوه است که دانه ابتدایی برف به یک شش وجهی تبدیل می‌شود که ساختاری بزرگتر با یک تقارن شش بری است. در
نهایت، بازوها از گوشه‌های شش ضلعی بیرون می‌آیند
و وجود شش گوشه اساس به وجود آمدن شش بازوست.




فرآیند "تشکیل وجوه" نشان می‌دهد که هندسه
مولکول آب چگونه به هندسه یک کریستال درشت برف منتقل می‌شود