چرا بلورهای برف شش پر و متقارن و سفید هستند؟

چرا بلورهای برف شش پر و متقارن و سفید هستند؟

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.

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.
● چرا برف سفید است؟
برف سفید نیست. برف از کریستالهای یخ درست شده و انبوه آنها سفید به نظر می‌رسد درست مانند خرده شیشه‌هایی که انبوه آنها سفید به نظر می‌آید.
نور بازهم مانند شیشه، از بخشی از سطوح یخ دانه برف منعکس می‌شود و رنگ خاصی را بازتاب می‌دهد. هنگامی که مقدار زیادی برف انباشته شده باشد و از روی هر وجه هر دانه برف بخشی از نور منعکس شود، این نور به نقاط اطراف بازتاب یافته و دوباره برمی‌گردد. از آنجا که همه رنگها تقریبا به میزان مساوی پراکنده هستند، انبوه برف سفیدرنگ به نظر می‌رسد.
در واقع، هنگامی که نور در حال تابش و بازتابش است، یخ بخشی از آن را جذب می‌کند و رنگ قرمز، آسانتر از رنگ آبی جذب می‌شود و در نتیجه، رنگ آبی بازتاب می‌یابد. به همین دلیل اگر به داخل یک توده برف خوب نگاه کنید، گاه در آن رنگ آبی را مشاهده می‌کنید.
● فایده دانستن این اطلاعات درباره دانه‌های برف چیست؟
بلورهای زیبای برف رقص کنان از آسمان به زمین می‌بارند و یک انسان پرسشگر باید بداند که این دانه‌ها از چه و چگونه تشکیل شده‌اند. مطمئنا از میان بیش از شش میلیارد جمعیت زمین، عده‌ای هستند که بخواهند به رازهای دانه‌های برف پی ببرند.
با همه اینها، یافتن راز چگونگی تشکیل بلورها، بدون تردید کار بی‌فایده‌ای نیست. برای مثال، کل صنعت کامپیوتر به سیلیکون و دیگر کریستال‌های نیمه‌هادی متکی است ولی ما هنوز درباره فیزیک چگونگی تشکیل این کریستالها اطلاعات زیادی نداریم.
اگر از فیزیک پایه‌ای که در پس رشد بلورها ، از جمله بلور یخ، وجود دارد، درک بهتری پیدا کنیم، توانایی بیشتری برای ایجاد مواد جدید خواهیم داشت.
دانش، هرگز بی‌فایده نیست.
یادداشت: خبرگزارى جمهورى اسلامی (ایرنا)
نظرات 1 + ارسال نظر
امیر یکشنبه 24 آذر‌ماه سال 1387 ساعت 09:18 ب.ظ http://amir-perspolisi.blogsky.com/

سلام
وبلاگ خیلی زیبایی داری ممنون میشم به وبلاگ منم سر بزنی فقط نظر یادت نره میدونستی که وبلاگت معدن طلاست؟چرا نمیخوای از وبلاگت علاوه بر تفریحی بودنش استفاده مالی بکنی؟ آیا میدونستی از طریق وبلاگت میتونی درامد ثابت ماهیانه داشته باشی و حتی اگه خودتم نخواستی فعالیت کنی از طریق زیرمجموعه هات که تو سیستم عضو میکنی ماهیانه در آمد ثابت داشته باشی؟اینا اصلا کاری نداره و چند دقیقه بیشتر وقتتو نمیگیره.با گذاشتن بنرهای تبلیغاتی سیستم اکسین ادز به ازای هر کلیک که روی تبلیغاتت بشه تا سقف 70 تومان پورسانت میگیری و به ازای هر نفر که به سایت دعوت کنی مبلغ 100 تومان پورسانت میگیری و به ازای هر کلیک که رو تبلیغات زیر مجموعه هات بشه مبلغ 5 تومان پورسانت میگیری.این عالی نیست؟تازه اگرم نخواستی این فعالیت ها رو بکنی میتونی فقط عضو سایت بشی و از ابزار وبمستر فوق العاده سایت برای زیبایی سایت و افزایش آمار بازدیدهای وبلاگت استفاده کنی.که کاملا رایگانه مثل سیستم تبادل لینک و پیلم نما و خبرنامه . میتونی هر روز خودت 1 بار روی تبلیغات متنی و روی تبلیغات گرافیکی وبلاگت کلیک کنی و پورسانتشو گیری.حالا اگه تصمیم گرفتی تا عضو سایت بشی از طریق لینک زیر میتونی اینکارو بکنی: http://www.oxinads.com/?a=2216

برای نمایش آواتار خود در این وبلاگ در سایت Gravatar.com ثبت نام کنید. (راهنما)
ایمیل شما بعد از ثبت نمایش داده نخواهد شد