Կա՞ն 2 նույնական ձյան փաթիլներ: Ձյան տեսություն. Երկու ձյան փաթիլներ նույնը չեն: «Ալեքսանդր Նևսկի» ֆիլմի նկարահանման ժամանակ ձյան ճռճռոցը ստացվել է խառնած շաքարավազի և աղի քամելով.

Գիտնականները առանձնացնում են ձյան բյուրեղների ձևավորման երկու տարբերակ. Առաջին դեպքում, ջրի գոլորշին, որը քամու կողմից տեղափոխվում է շատ բարձր բարձրություն, որտեղ ջերմաստիճանը մոտ 40 ° C է, կարող է հանկարծակի սառչել՝ ձևավորելով սառցե բյուրեղներ: Ամպերի ստորին շերտում, որտեղ ջուրն ավելի դանդաղ է սառչում, բյուրեղ է ստեղծվում փոշու կամ հողի մի փոքրիկ բծի շուրջ։ Այս բյուրեղը, որից 2-ից 200-ը կա մեկ ձյան փաթիլում, ունի վեցանկյունի ձև, ուստի ձյան փաթիլների մեծ մասը վեցաթև աստղ է:

«Ձյունների երկիր» - այսպիսի բանաստեղծական անուն հորինել են Տիբեթի բնակիչները։

Ձյան փաթիլի ձևը կախված է բազմաթիվ գործոններից՝ շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանից, խոնավությունից, ճնշումից: Այնուամենայնիվ, առանձնանում են բյուրեղների 7 հիմնական տեսակներ՝ թիթեղներ (եթե ամպի ջերմաստիճանը -3-ից 0 ° C է), աստղային բյուրեղներ, սյուներ (-8-ից -5 ° C), ասեղներ, տարածական դենդրիտներ, սյուներ հուշում և սխալ ձևեր: Հատկանշական է, որ եթե ձյան փաթիլն ընկնելիս պտտվում է, ապա նրա ձևը կլինի միանգամայն սիմետրիկ, իսկ եթե այն ընկնի կողք կամ այլ կերպ, ապա՝ ոչ։

Սառցե բյուրեղները վեցանկյուն են. նրանք չեն կարող միանալ անկյան տակ, միայն եզրին: Հետևաբար, ձյան փաթիլի ճառագայթները միշտ աճում են վեց ուղղությամբ, իսկ ճառագայթից ճյուղավորումը կարող է հեռանալ միայն 60 կամ 120 ° անկյան տակ:

2012 թվականից ձյան համաշխարհային օրը նշվում է հունվարի նախավերջին կիրակի օրը։ Դա նախաձեռնել է դահուկային սպորտի միջազգային ֆեդերացիան։

Ձյան փաթիլները սպիտակ են հայտնվում իրենց պարունակած օդի պատճառով. տարբեր հաճախականությունների լույսը արտացոլվում է բյուրեղների միջև ընկած եզրերին և ցրվում: Սովորական ձյան փաթիլի չափը մոտ 5 մմ տրամագծով է, իսկ զանգվածը՝ 0,004 գ։

«Ալեքսանդր Նևսկի» ֆիլմի նկարահանման ժամանակ ձյան ճռճռոցը ստացվել է խառնած շաքարավազի և աղի քամելով։

Ենթադրվում է, որ երկու ձյան փաթիլներ նույնը չեն: Սա առաջին անգամ ապացուցվեց 1885 թվականին, երբ ամերիկացի ֆերմեր Վիլսոն Բենթլին լուսանկարեց ձյան փաթիլի առաջին հաջող մանրադիտակը: Նա դրան նվիրել է 46 տարի և ավելի քան 5000 լուսանկար է արել, որոնց հիման վրա տեսությունը հաստատվել է։

Բնության մեջ հանդիպում են միանման ձյան փաթիլներ: Բացառիկ դեպքերում. Սա առաջին անգամ գրանցվել է ԱՄՆ Մթնոլորտային հետազոտությունների ազգային կենտրոնի կողմից 1988 թվականին։

Լուսանկարը՝ pixabay.com

Հետազոտող Նենսի Նայթիր «No Two Like?» աշխատության մեջ։ ապացուցել է, որ բնության մեջ կարող են հայտնվել միանման ձյան փաթիլներ:

Նայթը նման եզրակացության է եկել այն բանից հետո, երբ փորձնականորեն լաբորատորիայում ձեռք է բերել նույն ձյան փաթիլները: Նա ապացուցեց իր տեսությունը մաթեմատիկորեն, հավանականության տեսության միջոցով: Նա հանգեցրեց ձյան փաթիլների 100 տարբերակիչ հատկանիշներին, որոնցով կարելի է դատել, որ գոյություն ունի ձյան փաթիլների 10-ից 158 աստիճանի տարբեր տարբերակներ: Եվ, չնայած ստացված թիվը անսահման մեծ է, դա չի բացառում ձյան փաթիլների համապատասխանության հնարավորությունը, պնդում է Նայթը։

Միաժամանակ, ըստ Կալիֆորնիայի համալսարանի ֆիզիկայի պրոֆեսոր Քենեթ Լիբրեխտը, արտաքուստ նույնական ձյան փաթիլները ունեն տարբերություններ ներքին կառուցվածքում, մասնավորապես, բյուրեղային ցանցի մեջ: Հետևաբար, չի կարելի ասել, որ սկզբունքորեն հնարավոր է գտնել բոլորովին նույնական ձյան փաթիլներ ձևով և ատոմային կառուցվածքով։

Ինչպե՞ս են ձևավորվում ձյան փաթիլները և ինչու են դրանց ձևերը տարբեր:

Ձյան փաթիլների առաջացման գործընթացը ենթադրում է բյուրեղների սուբլիմացիա գազային փուլից՝ շրջանցելով հեղուկ վիճակը։ Ձյան փաթիլի առաջացման ժամանակ ջրի մոլեկուլները պատահականորեն աճում են սկզբնական բյուրեղի առաջացման պահից։ Այսպիսով, ձյան փաթիլի աճը ընթանում է անկանոն ձևով:

Ձյան փաթիլների աճը կախված է արտաքին պայմաններից, ինչպիսիք են ջերմաստիճանը և խոնավությունը: Կախված այս և այլ պայմաններից՝ մոլեկուլների նոր շերտերը դրվում են միմյանց վրա՝ ամեն անգամ ձևավորելով ձյան փաթիլի նոր ձև։

Բոլոր ձյան փաթիլներն ունեն վեց կողմ, քանի որ երբ ջրի մոլեկուլները սառչում են, դրանք շարվում են հատուկ հերթականությամբ, ինչի արդյունքում ստացվում է վեցանկյուն երկրաչափական ձև:

Ձյան փաթիլի աճը որոշվում է օդի ջերմաստիճանով, որում այն ​​ձևավորվել է: Որքան ցածր է ջերմաստիճանը, այնքան փոքր է ձյան փաթիլի չափը:

Ձյան փաթիլների աճի ուղղությունները պայմանավորված են նրանով, որ սառցե բյուրեղները վեցանկյուն են։ Երկու բյուրեղները չեն կարող միանալ անկյան տակ, դրանք միշտ միմյանց կցված են դեմքով: Հետևաբար, ճառագայթները միշտ աճում են վեց ուղղությամբ, և «ճյուղը» կարող է հեռանալ ճառագայթից միայն 60 կամ 120 աստիճան անկյան տակ:

«Ձյան տեսության» ուսումնասիրության առաջամարտիկը երիտասարդ ֆերմեր Վիլսոն Էլիսոն Բենթլին էր՝ «Ձյան փաթիլ» մականունով։ Մանկուց նրան գրավում էր երկնքից թափվող բյուրեղների անսովոր ձևը։ ԱՄՆ-ի հյուսիսում գտնվող իր հայրենի քաղաքում՝ Ջերիկոյում, ձյան տեղումները սովորական երեւույթ էին, և երիտասարդ Վիլսոնը շատ ժամանակ էր անցկացնում դրսում՝ ձյան փաթիլներն ուսումնասիրելու համար:

Wislon «Snowflakes» Bentley

Բենթլին տեսախցիկը հարմարեցրեց մոր կողմից իր 15-ամյակի համար տրված մանրադիտակին և փորձեց նկարել ձյան փաթիլները: Սակայն տեխնոլոգիան կատարելագործելու համար պահանջվեց գրեթե հինգ տարի. միայն 1885 թվականի հունվարի 15-ին արվեց առաջին հստակ պատկերը:

Իր ողջ կյանքի ընթացքում Ուիլսոնը լուսանկարել է 5000 տարբեր ձյան փաթիլներ։ Նա երբեք չէր դադարում հիանալ բնության այս մանրանկարչական գործերով։ Իր գլուխգործոցները ձեռք բերելու համար Բենթլին աշխատել է զրոյից ցածր ջերմաստիճանում՝ իր գտած ձյան փաթիլներից յուրաքանչյուրը տեղադրելով սև ֆոնի վրա:

Ուիլսոնի աշխատանքը գնահատվել է ինչպես գիտնականների, այնպես էլ արվեստագետների կողմից: Նրան հաճախ հրավիրում էին ելույթ ունենալու գիտական ​​կոնֆերանսներում կամ նկարներ ցուցադրելու արվեստի պատկերասրահներում: Ցավոք, Բենթլին մահացել է 65 տարեկանում թոքաբորբից՝ չապացուցելով, որ միանման ձյան փաթիլներ չկան։

«Ձյան տեսության» էստաֆետը հարյուր տարի անց վերցրեց Մթնոլորտային հետազոտությունների ազգային կենտրոնի հետազոտող Նենսի Նայթը: 1988 թվականին հրապարակված մի հոդվածում նա ապացուցեց հակառակը. նույնական ձյան փաթիլները կարող են և պետք է լինեն:

Բժիշկ Նայթը փորձել է լաբորատորիայում վերարտադրել ձյան փաթիլներ ստեղծելու գործընթացը։ Դրա համար նա աճեցրեց մի քանի ջրի բյուրեղներ՝ ենթարկելով դրանք գերսառեցման և գերհագեցման նույն գործընթացներին: Փորձերի արդյունքում նրան հաջողվել է ձեռք բերել միմյանց բացարձակապես նույնական ձյան փաթիլներ։

Հետագա դաշտային դիտարկումները և փորձարարական սխալների մշակումը թույլ տվեցին Նենսի Նայթին պնդել, որ միանման ձյան փաթիլների առաջացումը հնարավոր է և որոշվում է միայն հավանականության տեսությամբ: Երկնային բյուրեղների համեմատական ​​կատալոգ կազմելուց հետո Նայթը եզրակացրեց, որ ձյան փաթիլներն ունեն տարբերության 100 նշան: Այսպիսով, արտաքին տեսքի տարբերակների ընդհանուր թիվը 100 է: դրանք. գրեթե 10-ից մինչև 158-րդ իշխանությունը:

Ստացված թիվը երկու անգամ է, քան տիեզերքի ատոմների թիվը: Բայց դա չի նշանակում, որ զուգադիպություններն ամբողջովին անհնարին են,- եզրակացնում է դոկտոր Նայթն իր աշխատանքում։

Իսկ հիմա՝ նոր հետազոտություն «ձյան տեսության» վերաբերյալ։ Օրերս Կալիֆորնիայի համալսարանի ֆիզիկայի պրոֆեսոր Քենեթ Լիբրեխտը հրապարակեց իր գիտական ​​խմբի երկարամյա հետազոտությունների արդյունքները։ «Եթե տեսնեք երկու նույնական ձյան փաթիլներ, նրանք դեռ տարբեր են»: - ասում է պրոֆեսորը։

Լիբրեխտը ապացուցեց, որ 16 գ/մոլ զանգվածով թթվածնի յուրաքանչյուր հինգ հարյուր ատոմին ձյան մոլեկուլների բաղադրության մեջ կա մեկ ատոմ՝ 18 գ/մոլ զանգվածով։ Նման ատոմի հետ մոլեկուլի կապերի կառուցվածքն այնպիսին է, որ այն ենթադրում է բյուրեղային ցանցի ներսում միացությունների անթիվ տարբերակներ: Այլ կերպ ասած, եթե երկու ձյան փաթիլներ իսկապես նույն տեսքն ունեն, ապա նրանց ինքնությունը դեռ պետք է ստուգվի մանրադիտակային մակարդակով:

Ձյան (հատկապես ձյան փաթիլների) հատկությունները սովորելը մանկական խաղ չէ: Ձյան և ձյան ամպերի բնույթի մասին գիտելիքները շատ կարևոր են կլիմայի փոփոխության ուսումնասիրության մեջ: Իսկ սառույցի որոշ անսովոր և չուսումնասիրված հատկություններ կարող են նաև գործնական կիրառություն գտնել:

Յուրաքանչյուր դպրոցականի ծանոթ հայտարարությունը, թե երկու միանման ձյան փաթիլներ չկան, բազմիցս կասկածի տակ է դրվել: Սակայն Կալիֆորնիայի տեխնոլոգիական ինստիտուտի եզակի ուսումնասիրությունները կարողացան վերջակետ դնել այս հիրավի ամանորյա խնդրին։

Ձյունը ձևավորվում է, երբ ամպերի մեջ մանրադիտակային ջրի կաթիլները ձգվում են փոշու մասնիկներով և սառչում:

Այս դեպքում ի հայտ եկող սառցե բյուրեղները, որոնք սկզբում չեն գերազանցում 0,1 մմ տրամագիծը, վայր են ընկնում ու աճում դրանց վրա օդից առաջացած խոնավության խտացման արդյունքում։ Այս դեպքում ձևավորվում են վեցաթև բյուրեղային ձևեր։

Ջրի մոլեկուլների կառուցվածքի շնորհիվ բյուրեղի ճառագայթների միջև հնարավոր է միայն 60° և 120° անկյուն։ Հիմնական ջրի բյուրեղը հարթության մեջ ունի կանոնավոր վեցանկյունի ձև: Այնուհետև նոր բյուրեղներ են նստում նման վեցանկյունի գագաթներին, նորերը նստում են դրանց վրա, և այդպիսով ստացվում են ձյան փաթիլ աստղերի տարբեր ձևեր։

Կալիֆորնիայի համալսարանի ֆիզիկայի պրոֆեսոր Քենեթ Լիբրեխտը հրապարակել է իր գիտական ​​խմբի երկարամյա հետազոտությունների արդյունքները։ «Եթե տեսնեք երկու նույնական ձյան փաթիլներ, նրանք դեռ տարբեր են»: ասում է պրոֆեսորը։

Լիբրեխտը ապացուցեց, որ 16 գ/մոլ զանգվածով թթվածնի յուրաքանչյուր հինգ հարյուր ատոմին ձյան մոլեկուլների բաղադրության մեջ կա մեկ ատոմ՝ 18 գ/մոլ զանգվածով։

Նման ատոմի հետ մոլեկուլի կապերի կառուցվածքն այնպիսին է, որ այն ենթադրում է բյուրեղային ցանցի ներսում միացությունների անթիվ տարբերակներ:

Այլ կերպ ասած, եթե երկու ձյան փաթիլներ իսկապես նույն տեսքն ունեն, ապա նրանց ինքնությունը դեռ պետք է ստուգվի մանրադիտակային մակարդակով:

Ձյան (հատկապես ձյան փաթիլների) հատկությունները սովորելը մանկական խաղ չէ: Ձյան և ձյան ամպերի բնույթի մասին գիտելիքները շատ կարևոր են կլիմայի փոփոխության ուսումնասիրության մեջ:

Բնությունը գեղեցիկ է ձմռանը. պարզապես պետք է մեկ րոպե դանդաղեցնել տեմպը, նայել ձյունածածկ ծառերին, փափկամազ ձնակույտերին և մեկնել ձեռքդ, քանի որ մի քանի ձյան փաթիլներ են ընկնում նրա վրա: Չկա ավելի գեղեցիկ և անկշիռ բան, քան բնության այս մանրանկարչական աշխատանքները։

Ափսոս, որ նրանց գեղեցիկ նախշով կարելի է միայն կարճ ժամանակով հիանալ։

Դուք, հավանաբար, լսել եք հայտարարությունը. չկա երկու ձյան փաթիլ նույնը: Եկեք նայենք այս «ձմեռային խնդրին»:

Ձյան փաթիլների առաջացման գործընթացը առաջին հայացքից շատ բարդ է։ Այստեղ ներգրավված են տարրական մասնիկների փոխազդեցության ֆիզիկական օրենքները: Մթնոլորտում զրոյից ցածր ջերմաստիճանի դեպքում ջրի մոլեկուլները ձգվում են դեպի փոշու մոլեկուլները և ամրանում՝ առաջացնելով վեցաթև բյուրեղներ։ Բյուրեղի առանձին ճառագայթների միջև ջրի մոլեկուլի կառուցվածքի առանձնահատկությունների պատճառով հնարավոր են ընդամենը 60 կամ 120 աստիճանի անկյուններ, իսկ վեցանկյան գագաթներին միացող նոր բյուրեղների շնորհիվ ձևավորվում են ձյան փաթիլների տարբեր ձևեր և նախշեր։

Այսպիսով, մենք պարզեցինք, որ.

• Սառցե ամպի ներսում գոլորշիներից գոյանում են ձյան փաթիլներ՝ շրջանցելով հեղուկ փուլը։
• Ձյան փաթիլների աճը կախված է արտաքին պայմաններից՝ խոնավությունից և օդի ջերմաստիճանից։
• Ձյան փաթիլների «սաղմերը» վեցանկյուն են։
• Ձյան փաթիլի ձևը կարող է փոխվել մթնոլորտով անցնելիս:
• Ձյան փաթիլի թափվելու արագությունը 15 մ/րոպե է։
• Ձյան փաթիլը կազմող սառույցը թափանցիկ է։

Եկեք մանրամասն նայենք վերջին փաստին. Ինչու է ձյունը սպիտակ, եթե ձյան փաթիլը թափանցիկ է: Ֆիզիկայի օրենքները պատասխանում են այս հարցին՝ լույսը, արտացոլված ձյան փաթիլների եզրերից, ստեղծում է սպիտակ զանգվածի տպավորություն, որը մենք անվանում ենք ձյուն։

Այսպիսով, ձյան փաթիլների ձևավորման գործընթացը ոգևորեց շատ մտքեր:

«Ձյան» տեսության առաջամարտիկները ֆերմեր Վ.Է. Բենթլին և դոկտոր Ն. Նայթը:

Բենթլին իր ողջ կյանքի ընթացքում ստեղծել է ձյան փաթիլների լուսանկարների հսկայական հավաքածու, որը հետաքրքրել է ինչպես գիտնականներին, այնպես էլ լուսանկարիչներին: Բժիշկ Նայթը կարողացել է լաբորատորիայում վերարտադրել ձյան փաթիլների առաջացումը:

Նրանց գիտելիքներն ու գիտական ​​աշխատանքը համակարգված է եղել Կալիֆորնիայի համալսարանի պրոֆեսոր Կ. Լիբրեխտի կողմից, ով այս հարցի ուսումնասիրության ընթացքում առաջ է քաշել հայտարարությունը. «Եթե տեսնում եք երկու միանման ձյան փաթիլներ, նրանք դեռ տարբեր են»:

Նա էր, ով գիտականորեն հիմնավորեց իր հայտարարությունը, բացատրելով, որ բյուրեղային ցանց կազմող մոլեկուլներն ու ատոմները կարող են կապակցելու բազմաթիվ եղանակներ ունենալ:

Լիբրեխտը նշեց, որ տեսողականորեն ձյան փաթիլները կարող են նույն տեսք ունենալ, բայց եթե դրանք նայեք մանրադիտակի տակ, ապա օրինաչափությունը բոլորովին այլ կլինի:

Այժմ դուք գիտեք, որ եթե պատուհանից դուրս ձյուն է ընկնում, ապա ձյան փաթիլներից յուրաքանչյուրը յուրովի կլինի յուրահատուկ և անկրկնելի գեղեցիկ: