Η εκπληκτική ποικιλία των νιφάδων χιονιού δημιουργεί την ιδέα ότι κάθε μία είναι μοναδική. Ενώ "δεν υπάρχουν δύο νιφάδες" ίσως να είναι μια ελκυστική μεταφορά, δεν είναι απολύτως αληθές. Ωστόσο, αυτό δεν μας εμποδίζει να εξετάσουμε τις περίπλοκες κρυσταλλικές δομές που παγιδεύονται στα γάντια μας. Επίσης, δεν σταματούν τους ερευνητές από την προσεκτική καταλογογράφηση κάθε τύπου κρυστάλλου που μπορεί να σχηματιστεί.
Χάρη στη δουλειά τους, ο καθηγητής χημείας Andy Brunning, ο οποίος κρατά το σύνθετο ενδιαφέρον για τα γραφικά και τη χημεία, δημιούργησε ένα συναρπαστικό γραφικό που δείχνει 39 είδη στερεών κατακρημνισμάτων, συμπεριλαμβανομένων 35 που είναι κρύσταλλοι ή νιφάδες χιονιού. Οι άλλες μορφές κατακρημνίσεων που απεικονίζονται περιλαμβάνουν ελάτης, πάγο, χαλαζιέρα και ένα παγωμένο σωματίδιο υδρομετεωρίου.
Σύνθετο ενδιαφέρον (CC BY 4.0) Ο Brunning γράφει:
Ίσως να αναρωτιέστε ποια είναι τα σχήματα των νιφάδων χιονιού σχετικά με τη χημεία. Στην πραγματικότητα, η μελέτη των κρυσταλλικών δομών των στερεών έχει τη δική της πειθαρχία, κρυσταλλογραφία, η οποία μας επιτρέπει να καθορίσουμε τη διάταξη των ατόμων σε αυτά τα στερεά. Η κρυσταλλογραφία λειτουργεί με τη διέλευση ακτίνων Χ μέσω του δείγματος, οι οποίες στη συνέχεια διαχέονται καθώς περνούν από τα άτομα που περιέχονται σε αυτά. Η ανάλυση του σχεδίου περίθλασης επιτρέπει τη διάκριση της δομής του στερεού. αυτή η τεχνική χρησιμοποιήθηκε από τον Rosalind Franklin για να φωτογραφίσει τη διάταξη διπλής έλικας του DNA πριν από την επιβεβαίωση της δομής της από τη Watson & Crick.
Προηγούμενες προσπάθειες έχουν καταλήξει σε λίγους διαφορετικούς αριθμούς για τις συνολικές κατηγορίες στερεών βροχοπτώσεων. Το νέο γραφικό βασίζεται σε εργασία από ερευνητές με έδρα την Ιαπωνία. Οι 39 κατηγορίες μπορούν να αναλυθούν περαιτέρω σε 121 υποτύπους, αναφέρει η Susannah Locke για το Vox. Και όλοι μπορούν να συγκεντρωθούν σε οκτώ ευρύτερες ομάδες:
- Κρύσταλλα στήλης
- Κρύσταλλοι αεροπλάνων
- Συνδυασμός κρυστάλλων στήλης & αεροσκάφους
- Συσσωμάτωση κρυστάλλων χιονιού
- Κρύσταλλοι χιονιού
- Βότανα κρυστάλλων πάγου
- Ανωμαλίες σωματίδια χιόνι
- Άλλες στερεές καθιζήσεις.
Ο Kenneth Libbrecht ένας φυσικός στο Caltech γράφει για τον σχηματισμό κρυστάλλων χιονιού στην ιστοσελίδα του:
Η ιστορία ξεκινάει από ένα σύννεφο, όταν ένα σταγόνα σύννεφων λεπτών παγώνει πρώτα σε ένα μικροσκοπικό σωματίδιο πάγου. Καθώς ο υδρατμός αρχίζει να συμπυκνώνεται στην επιφάνειά του, το σωματίδιο πάγου αναπτύσσει γρήγορα πτυχές, καθιστώντας έτσι ένα μικρό εξαγωνικό πρίσμα. Για λίγο διατηρεί αυτό το απλό, πολύπλευρο σχήμα καθώς μεγαλώνει.
Καθώς ο κρύσταλλος γίνεται μεγαλύτερος, ωστόσο, τα υποκαταστήματα αρχίζουν να βλαστάνουν από τις έξι γωνίες του εξαγώνου (αυτό είναι το τρίτο στάδιο στο διάγραμμα δεξιά). Δεδομένου ότι οι ατμοσφαιρικές συνθήκες (π.χ. θερμοκρασία και υγρασία) είναι σχεδόν σταθερές σε όλο το μικρό κρύσταλλο, οι έξι όρθιοι βραχίονες εξελίσσονται σχεδόν με τον ίδιο ρυθμό.
Ενώ μεγαλώνει, το κρύσταλλο ανατινάσσεται προς και από μέσα στα σύννεφα, οπότε η θερμοκρασία που βλέπει αλλάζει τυχαία με το χρόνο.
Αυτές οι αλλαγές θερμοκρασίας μεταμορφώνουν τα χέρια σε διαφορετικά σχήματα και μας δίνουν τις διαφορετικές νιφάδες χιονιού και κρυστάλλους που βλέπουμε. Δεδομένου ότι όλα τα όπλα υπομένουν τις ίδιες διακυμάνσεις, μπορούν να αναπτυχθούν συμμετρικά. Στην πραγματικότητα, οι περισσότεροι κρύσταλλοι χιόνι είναι ακανόνιστοι, γράφει.
Γιατί ξοδεύετε όλο αυτό το διάστημα την ταξινόμηση των νιφάδων χιονιού; Όπως εξηγεί ο Libbrecht, αυτή είναι πραγματικά η μελέτη του πώς σχηματίζονται τα κρύσταλλα. Και αυτή η γνώση μπορεί να εφαρμοστεί για την κατασκευή κρυστάλλων για πλήθος άλλων εφαρμογών - το πυρίτιο και άλλοι ημιαγωγοί σε υπολογιστές και ηλεκτρονικά είναι κατασκευασμένα από κρύσταλλα, για παράδειγμα.
Επιπλέον, είναι εκπληκτικές.
