2 ижил цасан ширхгүүд байна уу? Цасны онол: Хоёр цасан ширхгүүд ижил байдаггүй. "Александр Невский" киног зурахдаа элсэн чихэр, давс холих замаар цас хагарсан.
Эрдэмтэд цасан талст үүсэх хоёр хувилбарыг тодорхойлсон. Эхний тохиолдолд 40 хэм орчим температуртай маш өндөр өндөрт салхиар зөөгдсөн усны уур гэнэт хөлдөж, мөсөн талст үүсгэдэг. Ус илүү удаан хөлддөг үүлний доод давхаргад жижиг тоос шороо эсвэл хөрсний эргэн тойронд болор үүсдэг. Нэг цасан ширхэгт 2-оос 200 ширхэг байдаг энэхүү болор нь зургаан өнцөгт хэлбэртэй тул ихэнх цасан ширхгүүд зургаан хошуутай од юм.
"Цасны орон" - ийм яруу найргийн нэрийг Түвдэд оршин суугчид нь зохиосон.
Цасан ширхгийн хэлбэр нь олон хүчин зүйлээс хамаардаг: температур, чийгшил, даралт. Гэсэн хэдий ч үндсэн 7 төрлийн талстыг ялгаж үздэг: ялтсууд (хэрэв үүл дэх температур -3-аас 0 хэм хүртэл), одны талстууд, багана (-8-аас -5 хэм хүртэл), зүү, орон зайн дендрит, багана. үзүүр ба буруу хэлбэр. Хэрэв цасан ширхгүүд унах үед эргэлддэг бол түүний хэлбэр төгс тэгш хэмтэй байх бөгөөд хажуу тийшээ эсвэл өөр аргаар унавал тийм биш гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.
Мөсөн талстууд нь зургаан өнцөгт хэлбэртэй: тэд өнцгөөр холбогдож чадахгүй - зөвхөн ирмэг дээр. Тиймээс цасан ширхгүүдийн туяа үргэлж зургаан чиглэлд ургадаг бөгөөд цацраг нь зөвхөн 60 эсвэл 120 ° өнцгөөр салах боломжтой.
2012 оноос хойш дэлхийн цасны өдрийг нэгдүгээр сарын сүүлчийн ням гарагт тэмдэглэж ирсэн. Үүнийг Олон улсын цанын холбоо санаачилсан.
Цасан ширхгүүд нь түүнд агуулагдах агаараас болж цагаан өнгөтэй харагддаг: янз бүрийн давтамжийн гэрэл нь талстуудын хоорондох ирмэг дээр тусч, тархдаг. Энгийн цасан ширхгийн хэмжээ нь ойролцоогоор 5 мм диаметртэй, масс нь 0.004 г юм.
"Александр Невский" киног зурахдаа элсэн чихэр, давс холих замаар цас хагардаг байв.
Хоёр цасан ширхгүүд ижил байдаггүй гэж үздэг. Энэ нь анх 1885 онд Америкийн фермер Вилсон Бентли цасан ширхгийн анхны амжилттай бичил харуурын зургийг авах үед батлагдсан юм. Тэрээр 46 жилээ үүнд зориулж, 5000 гаруй гэрэл зураг авч, түүн дээрээ үндэслэн онолыг баталжээ.
Ижил цасан ширхгүүд байгальд байдаг. Онцгой тохиолдолд. Үүнийг анх 1988 онд АНУ-ын Агаар мандлын судалгааны үндэсний төв бүртгэжээ.
Зураг: pixabay.com
Судлаач Нэнси НайтТүүний бүтээлд "Хоёр ижил биш үү?" Байгальд адилхан цасан ширхгүүд тохиолдож болохыг нотолсон.
Найт лабораторид ижил цасан ширхгийг туршилтаар олж авсны дараа ийм дүгнэлтэд хүрсэн байна. Тэрээр магадлалын онолоор дамжуулан онолоо математикийн аргаар нотолсон. Тэрээр цасан ширхгийг ялгах 100 шинж чанарыг олж мэдсэн бөгөөд үүгээрээ цасан ширхгүүдийн 10-158 градусын янз бүрийн хувилбарууд байдаг гэж дүгнэж болно. Хэдийгээр үр дүнгийн тоо нь хязгааргүй их боловч энэ нь цасан ширхгүүдийг тааруулах боломжийг үгүйсгэхгүй гэж Найт үзэж байна.
Үүний зэрэгцээ, дагуу Калифорнийн их сургуулийн физикийн профессор Кеннет Либбрехт, гадна талаасаа адилхан цасан ширхгүүд нь дотоод бүтэц, тухайлбал болор торонд ялгаатай байдаг. Иймээс хэлбэр, атомын бүтцээрээ яг адилхан цасан ширхгийг зарчмын хувьд олох боломжтой гэж хэлж болохгүй.
Цасан ширхгүүд хэрхэн үүсдэг, яагаад хэлбэр нь өөр байдаг вэ?
Цасан ширхгүүд үүсэх үйл явц нь шингэн төлөвийг алгасаж, хийн фазаас талстыг сублимацияд оруулдаг. Цасан ширхгийг үүсгэх явцад усны молекулууд анхны талст үүссэн мөчөөс эхлэн санамсаргүй байдлаар ургадаг. Тиймээс цасан ширхгийн өсөлт нь эмх цэгцгүй явагддаг.
Цасан ширхгийн өсөлт нь температур, чийгшил зэрэг гадаад нөхцөл байдлаас хамаардаг. Эдгээр болон бусад нөхцлөөс хамааран молекулын шинэ давхаргууд бие биен дээрээ наалдаж, цасан ширхгийн шинэ хэлбэрийг бүрдүүлдэг.
Бүх цасан ширхгүүд зургаан талтай, учир нь усны молекулууд хөлдөх үед тусгай дарааллаар эгнэж, зургаан өнцөгт геометрийн хэлбэр үүсдэг.
Цасан ширхгийн өсөлт нь түүний үүссэн агаарын температураар тодорхойлогддог. Температур бага байх тусам цасан ширхгийн хэмжээ багасна.
Цасан ширхгийн өсөлтийн чиглэл нь мөсөн талстууд зургаан өнцөгт хэлбэртэй байдагтай холбоотой юм. Хоёр талстыг өнцгөөр холбож болохгүй, бие биентэйгээ үргэлж нүүрээр холбогддог. Тиймээс цацраг нь үргэлж зургаан чиглэлд ургадаг бөгөөд "салбар" нь зөвхөн 60 эсвэл 120 градусын өнцгөөр цацрагаас салах боломжтой.
"Цасны онол"-ын судалгааны анхдагч нь "Цасан ширхгүүд" хочтой залуу фермер Вилсон Алисон Бентли байв. Тэрээр бага наснаасаа эхлэн тэнгэрээс унаж буй талстуудын ер бусын хэлбэрт татагддаг байв. АНУ-ын хойд хэсэгт орших түүний төрөлх хот Иерихо хотод цас байнга ордог байсан бөгөөд залуу Вилсон гадаа цасны ширхгийг судлахад их цаг зарцуулдаг байжээ.
Вислон "Цасан ширхгүүд" Бентли
Бентли 15 насныхаа төрсөн өдрөөр ээжийнхээ өгсөн камерыг микроскопоор тохируулж, цасан ширхгийг авах гэж оролдсон байна. Гэхдээ технологийг сайжруулахад бараг таван жил зарцуулсан - 1885 оны 1-р сарын 15-нд л анхны тод зургийг авсан.
Вилсон амьдралынхаа туршид 5000 өөр цасан ширхгийн зургийг авчээ. Тэрээр эдгээр байгалийн бяцхан бүтээлүүдийн гоо сайхныг биширсээр байв. Бэнтли өөрийн шилдэг бүтээлүүдийг олж авахын тулд 0-ээс доош температурт ажиллаж, олсон цасан ширхгүүдийг бүхэлд нь хар дэвсгэр дээр байрлуулжээ.
Вилсоны бүтээлийг эрдэмтэд, уран бүтээлчид өндрөөр үнэлдэг. Түүнийг эрдэм шинжилгээний бага хуралд илтгэл тавих эсвэл урлагийн галерейд гэрэл зургаар үзэсгэлэн гаргахыг урьсан байдаг. Харамсалтай нь Бентли 65 насандаа уушгины хатгалгаа өвчнөөр нас барсан бөгөөд яг адилхан цасан ширхгүүд байдаггүй гэдгийг нотолсонгүй.
"Цасны онол"-ын бороохойг зуун жилийн дараа Агаар мандлын судалгааны үндэсний төвийн судлаач Нэнси Найт барьжээ. 1988 онд хэвлэгдсэн нийтлэлдээ тэрээр эсрэгээрээ - ижил цасан ширхгүүд байж болно, байх ёстой!
Доктор Найт лабораторид цасан ширхгийг бүтээх үйл явцыг хуулбарлахыг оролдсон. Үүнийг хийхийн тулд тэрээр хэд хэдэн усны талстыг ургуулж, тэдгээрийг хэт хөргөх, хэт ханах процесст оруулав. Туршилтын үр дүнд тэрээр бие биентэйгээ яг адилхан цасан ширхгийг олж авч чаджээ.
Цаашид хээрийн ажиглалт, туршилтын алдааг боловсруулах нь Нэнси Найтад ижил цасан ширхгүүд үүсэх боломжтой бөгөөд зөвхөн магадлалын онолоор тодорхойлогддог гэж батлах боломжийг олгосон. Найт селестиел талстуудын харьцуулсан каталогийг гаргасны дараа цасан ширхгүүдэд 100 ялгаатай шинж тэмдэг байдаг гэж дүгнэжээ. Тиймээс гадаад төрх байдлын сонголтуудын нийт тоо 100 байна! тэдгээр. бараг 10-аас 158-р хүч хүртэл.
Үүссэн тоо нь орчлон дахь атомын тооноос хоёр дахин их юм! Гэхдээ энэ нь санамсаргүй тохиолдлууд бүрэн боломжгүй гэсэн үг биш юм гэж доктор Найт ажилдаа дүгнэжээ.
Одоо бол "цасны онол"-ын талаархи шинэ судалгаа. Нөгөө өдөр Калифорнийн их сургуулийн физикийн профессор Кеннет Либбрехт өөрийн шинжлэх ухааны бүлгийн олон жилийн судалгааны үр дүнг нийтэлжээ. "Хэрэв та хоёр ижил цасан ширхгийг харвал тэд өөр хэвээр байна!" - гэж профессор хэлэв.
Либбрехт 16 г/моль масстай хүчилтөрөгчийн таван зуун атом тутамд цасан молекулын найрлагад 18 г/моль масстай нэг атом байгааг нотолсон. Ийм атомтай молекулын холболтын бүтэц нь болор торны доторх нэгдлүүдийн тоо томшгүй олон сонголтыг илэрхийлдэг. Өөрөөр хэлбэл, хэрэв хоёр цасан ширхгүүд үнэхээр адилхан харагдаж байвал тэдгээрийн мөн чанарыг микроскопийн түвшинд шалгах шаардлагатай хэвээр байна.
Цасны (ялангуяа цасан ширхгийн) шинж чанарыг сурах нь хүүхдийн тоглоом биш юм. Уур амьсгалын өөрчлөлтийг судлахад цас, цасан үүлний мөн чанарын талаарх мэдлэг маш чухал. Мөн мөсний зарим ер бусын, судлагдаагүй шинж чанарууд нь практик хэрэглээг олж чадна.
Сургуулийн сурагч бүрт танил болсон хоёр ижил цасан ширхгүүд байдаггүй гэсэн мэдэгдэл удаа дараа эргэлзсээр ирсэн. Гэвч Калифорнийн Технологийн Хүрээлэнгийн өвөрмөц судалгаанууд энэхүү жинхэнэ шинэ жилийн асуудалд цэг тавьж чадсан юм.
Үүлэн дэх усны бичил дуслууд тоосны тоосонцор руу татагдаж, хөлдөх үед цас үүсдэг.
Энэ тохиолдолд гарч ирэх мөсний талстууд нь эхлээд 0.1 мм-ээс ихгүй диаметртэй, агаарт байгаа чийгийн конденсацийн үр дүнд доош унаж, ургадаг. Энэ тохиолдолд зургаан үзүүртэй талст хэлбэрүүд үүсдэг.
Усны молекулуудын бүтцээс шалтгаалан болорын цацрагуудын хооронд зөвхөн 60 ° ба 120 ° өнцөг байх боломжтой. Үндсэн усан болор нь хавтгайд ердийн зургаан өнцөгт хэлбэртэй байдаг. Дараа нь ийм зургаан өнцөгтийн орой дээр шинэ талстууд хуримтлагдаж, шинэ талстууд хуримтлагдаж, улмаар цасан ширхгийн оддын янз бүрийн хэлбэрийг олж авдаг.
Калифорнийн их сургуулийн физикийн профессор Кеннет Либбрехт өөрийн шинжлэх ухааны бүлгийн олон жилийн судалгааны үр дүнг нийтлэв. "Хэрэв та хоёр ижил цасан ширхгийг харвал тэд өөр хэвээр байна!" гэж профессор хэлэв.
Либбрехт 16 г/моль масстай хүчилтөрөгчийн таван зуун атом тутамд цасан молекулын найрлагад 18 г/моль масстай нэг атом байгааг нотолсон.
Ийм атомтай молекулын холболтын бүтэц нь болор торны доторх нэгдлүүдийн тоо томшгүй олон сонголтыг илэрхийлдэг.
Өөрөөр хэлбэл, хэрэв хоёр цасан ширхгүүд үнэхээр адилхан харагдаж байвал тэдгээрийн мөн чанарыг микроскопийн түвшинд шалгах шаардлагатай хэвээр байна.
Цасны (ялангуяа цасан ширхгийн) шинж чанарыг сурах нь хүүхдийн тоглоом биш юм. Уур амьсгалын өөрчлөлтийг судлахад цас, цасан үүлний мөн чанарын талаарх мэдлэг маш чухал.
Өвлийн улиралд байгаль нь үзэсгэлэнтэй: чи зүгээр л хурдаа нэг минут удаашруулж, цасанд хучигдсан мод, сэвсгэр цасан шуургыг харж, гараа сунгахад хэдэн цасан ширхгүүд унах болно. Байгалийн эдгээр бяцхан бүтээлүүдээс илүү үзэсгэлэнтэй, жингүй зүйл байхгүй.
Тэдний сайхан хэв маягийг богино хугацаанд биширч чаддаг нь харамсалтай.
Та ийм мэдэгдлийг сонссон байх: Хоёр цасан ширхгүүд ижил байдаггүй. Энэ "өвлийн асуудал"-ыг авч үзье.
Эхлээд харахад цасан ширхгүүд үүсэх үйл явц нь маш төвөгтэй байдаг. Энд энгийн бөөмсийн харилцан үйлчлэлийн физик хуулиуд оролцдог. Агаар мандалд тэгээс доош температурт усны молекулууд тоосны молекулуудад татагдаж, хатуурч, зургаан үзүүртэй талстыг үүсгэдэг. Кристалын бие даасан цацрагуудын хооронд усны молекулын бүтцийн онцлогоос шалтгаалан зөвхөн 60 эсвэл 120 градусын өнцөг үүсэх боломжтой бөгөөд зургаан өнцөгтийн оройд шинэ талстууд нийлсэнээр цасан ширхгүүдийн янз бүрийн хэлбэр, хэв маяг үүсдэг.
Тиймээс бид дараахь зүйлийг олж мэдсэн.
- Цасан ширхгүүд нь мөсөн үүл дотор шингэн үе шатыг тойрон уураас үүсдэг.
- Цасан ширхгийн өсөлт нь гадаад нөхцөл байдлаас хамаарна: чийгшил, агаарын температур.
- Цасан ширхгүүдийн "үр хөврөл" нь зургаан өнцөгт хэлбэртэй байдаг.
- Цасан ширхгийн хэлбэр нь агаар мандалд орохдоо өөрчлөгдөж болно.
- Цасан ширхгийн унах хурд 15 м/мин.
- Цасан ширхгийг үүсгэдэг мөс нь тунгалаг байдаг.
Сүүлийн баримтыг нарийвчлан авч үзье. Цасан ширхгүүд тунгалаг байвал яагаад цас цагаан байдаг вэ? Физикийн хуулиуд энэ асуултад хариулдаг: цасан ширхгүүдийн ирмэгээс туссан гэрэл нь бидний цас гэж нэрлэдэг цагаан масс мэт сэтгэгдэл төрүүлдэг.
Тиймээс цасан ширхгүүд үүсэх үйл явц олон хүний сэтгэлийг хөдөлгөсөн.
"Цас"-ын онолын анхдагчид бол фермер В.Э. Бентли, доктор Н.Найт нар.
Бентли амьдралынхаа туршид цасан ширхгүүдийн гэрэл зургийн асар том цуглуулгыг бүтээсэн нь эрдэмтэд болон гэрэл зурагчдын сонирхлыг татдаг. Доктор Найт лабораторид цасан ширхгүүд үүсэхийг хуулбарлаж чадсан.
Тэдний мэдлэг, шинжлэх ухааны ажлыг Калифорнийн их сургуулийн профессор К.Либбрехт системчилсэн бөгөөд тэрээр энэ асуудлыг судлах явцад "Хэрэв та хоёр ижил цасан ширхгийг харвал тэд өөр хэвээр байна!" гэсэн мэдэгдлийг дэвшүүлжээ.
Кристал торыг бүрдүүлдэг молекулууд болон атомууд хоорондоо холбогдох асар олон янзын аргатай байж болохыг тайлбарлаж, түүний мэдэгдлийг шинжлэх ухаанчаар нотолсон хүн юм.
Либбрехт хэлэхдээ цасан ширхгүүдийг нүдээр харахад адилхан харагдаж болох ч микроскопоор харвал загвар нь огт өөр байх болно!
Цонхны гадаа цас орвол цасан ширхгүүд бүр өөрийн гэсэн өвөрмөц, давтагдашгүй үзэсгэлэнтэй байх болно гэдгийг та одоо мэдэж байна!
