Saturday, 18 July 2015
18 January 2021
بررسی علمی اشکال برف

«بلور برف فقط شش گوشه دارد»

2010 January 05

اگر به بعضی نقش و نگارها روی کارت‌های تبریک ویژه کریسمس دقت کنید، دانه‌های برف را به شکل‌های مختلفی می‌بینیم. بعضی از دانه‌ها 4پر، بعضی دیگر 5پر و حتی 8پر کشیده شده‌اند، ولی بر اساس قوانین علمی این طراحی‌ها علمی نیستند. جالب این‌که در یکی از مجلات بسیار معتبر علمی هم یکی از همین تصاویر به غلط کشیده شده بود، درحالی که در طبیعت، دانه‌های برف فقط به‌شکل 6پر وجود دارند.

«توماس کوپ» از دانشگاه بلفیلد در آلمان وقتی در حال مشاهده یک آگهی تبلیغاتی اشتراک برای نشریه علمی نیچر بود، در پس‌زمینه به تصویری از کریستال‌های هشت‌پر برف بر‌خورد که شگفتی او را برانگیخت. پذیرفتن این اشتباه به نظر کوپ برای هر کسی که به دانش علاقمند باشد، خیلی دشوار است. طعنه‌های کوپ حتی در یادداشت او در شماره 24 دسامبر همان نشریه (آخرین شماره قبل از تعطیلات) هم منعکس شد.

دانه‌های زیبای برف متشکل از مولکول‌های آبی است که توسط پیوند هیدروژنی به هم متصل شده‌اند. بهترین و موثرترین شکل برای آرایش مولکول‌ها، شبکه بلورین شش وجهی است. بنابراین بر اساس قوانین فیزیکی مربوط به پیوندهای بین مولکولی، دانه‌های برف نه به شکل هشت‌پر و شکل‌های دیگر، بلکه به شکل شش‌پر تشکیل می‌شوند.

20090105-news-danesh1K

در واقع با توجه به این که مواد در طبیعت همواره درحال رساندن سطح انرژی خود به کم‌ترین مقدار انرژی پتانسیل است، آب هم در شرایط محیطی سرد به شکل شبکه بلورین شش‌وجهی کم ترین سطح انرژی را دارد. به این ترتیب با آرایش بلوک‌های ساختمان مولکولی به صورت ساختار شش‌وجهی در ابعاد مولکولی، ما می‌توانیم کریستال‌های برف را به شکل متقارن شش‌گوشه در بزرگ‌مقیاس مشاهده کنیم.

جالب این‌که همان‌طور که معمولن در طراحی‌های متداول دیده می‌شود، شکل گوشه‌ها در دانه‌های برف مختلف است و حداقل در دانه‌های بزرگ‌تر، هیچ دو دانه برفی مشابه نیستند! تحقیقات اخیر نشان می‌دهد که در کریستال‌های یخی کوچک‌تر که پیش از تکمیل شکلشان فرود می‌آیند، نظریه ذکر شده مصداق ندارد.

نکته دیگری هم که رسانه‌ها در موردش اشتباه می‌کنند، شکل قطرات باران است. به رغم شکل اشک-مانندی که برای قطرات باران متصور می‌شویم، یعنی راسی تیز و انتهایی گرد، این قطرات به شکل کره نزدیک‌ترند. در واقع، قطرات ریزی که از ابرها فرود می‌آید کروی شکل است؛ ولی به دلیل کشش سطحی آب و اصطکاک قطرات باران با هوا، بسته به سرعت سقوط کف قطرات قدری صاف می‌شود که این اثر، هرقدر قطره بزرگ‌تر باشد؛ بیشتر است. اگر شکل قطرات باران کروی نبود، رنگین‌کمان هرگز به شکل کمان زیبایی که می‌بینیم؛ ظاهر نمی‌شد.

منبع:‌ خبرآنلاین

«نوشته فوق می تواند نظر نویسنده باشد و الزامن نظر رادیو کوچه نیست»

|

TAGS: ,