Iskrystaller

naturlig iskrystall

den iskrystaller De har alltid vært gjenstand for studier av forskere gitt deres særegne og slående form. Hvis vi ser på dem under et mikroskop kan vi se at de har spektakulære geometriske former, og det er slående hvorfor disse geometriske formene genereres i naturen.

I denne artikkelen skal vi fortelle deg hva konklusjonene fra ulike studier relatert til iskrystaller er og hva som har blitt oppdaget til dags dato.

dannelse av iskrystaller

geometriske formasjoner

Den svært symmetriske formen skyldes reservoarvekst, hvor vann avsettes direkte på iskrystaller og fordamper. Avhengig av omgivelsestemperatur og fuktighet, iskrystaller kan utvikle seg fra de innledende sekskantede prismene på mange symmetriske måter. De mulige formene til iskrystaller er søyleformede, nåleformede, plateformede og dendritiske. Hvis krystallen migrerer til et område med forskjellige miljøforhold, kan vekstmodusen endres og den endelige krystallen kan vise blandede moduser.

Iskrystaller har en tendens til å falle med sine lange akser horisontalt på linje, og er dermed synlige på polarimetriske værradarer med forbedrede (positive) differensielle reflektansverdier. Iskrystallbelastning kan forårsake andre justeringer enn horisontale. Polarisert værradar kan også oppdage ladede iskrystaller godt. Temperatur og fuktighet bestemmer mange forskjellige krystallformer. Iskrystaller er ansvarlige for flere atmosfæriske optiske manifestasjoner.

Frosne skyer er laget av iskrystaller, spesielt cirrusskyer og iskald tåke. Iskrystaller i troposfæren får den blå himmelen til å bli litt hvit, noe som kan være et tegn på at fronten nærmer seg (og regn) når fuktig luft stiger opp og fryser til iskrystaller.

Ved normal temperatur og trykk, vannmolekyler er V-formede og to hydrogenatomer er bundet til oksygenatomer i en vinkel på 105°. Vanlige iskrystaller er symmetriske og sekskantede

Når de komprimeres mellom to lag med grafen, dannes firkantede iskrystaller ved romtemperatur. Materialet er en ny iskrystallfase som kombineres med 17 andre is. Forskningen følger på en tidligere oppdagelse av at vanndamp og flytende vann kan passere gjennom ark av laminert grafenoksid, i motsetning til mindre molekyler som helium. Denne effekten antas å være drevet av van der Waals-styrker, som kan involvere trykk på over 10.000 XNUMX atmosfærer.

studier på iskrystaller

iskrystalldannelse

Simuleringer utført på MareNostrum-superdatamaskinen i Barcelona av forskere fra CSIC og Complutense University of Madrid har bekreftet at nøkkelen til den merkelige veksten av iskrystaller ligger i overflatestrukturen deres.

Isoverflater kan være i tre forskjellige tilstander, med ulik grad av uorden. Passasjer fra den ene til den andre skaper brå endringer i vekstrater når temperaturen stiger og forklare de forskjellige måtene (flatet, sekskantet eller begge deler) fra is- eller snøkrystaller i atmosfæren.

Nøkkelen til disse spesifikke krystallendringene og veksten er overflatestrukturen deres. En studie utført av forskerne Luis González MacDowell fra Complutense University of Madrid (UCM), Eva Noya fra Rocca Solano Institute of Physical Chemistry (IQFR) ved Høykommissæren for vitenskapelig forskning og Pablo Llombart fra begge institusjonene viser dette noe. . Artikkelen ble publisert i tidsskriftet Science Advances.

«Årsaken til denne endringen har vært et mysterium til nå», sier González MacDowell, og minner om at den japanske forskeren Ukichiro Nakaya oppdaget på 1930-tallet de minste iskrystallene, kalt diamantstøv, formet som et sekskantet prisme. Disse prismene kan være flate, som en sugetablett, eller langstrakte, som en blyant eller sekskantet prisme, og kan forvandle seg fra en form til en annen ved en bestemt temperatur.

Simuleringer

iskrystaller

Forskerne observerte at ved lave temperaturer var isoverflaten jevn og relativt ryddig. Når dampmolekylene kolliderer med overflaten, de finner ikke et sted å skynde seg inn og fordamper raskt, som gjør krystallveksten veldig langsom.

Men ved høyere temperaturer blir isoverflaten mer uordnet, med mange trinn. Dampmolekyler kan lett finne sin plass på trinnene og krystaller vokser raskt.

"Vi observerte at denne endringen ikke var gradvis, men skjedde på grunn av en veldig spesifikk overgang kalt en topologisk overgang. Men det som gjorde isen enda mer uvanlig var at plutselig, når det ytre skallet av krystallen smeltet, er overflaten jevnere og rotete igjen, sa Noah.

Når det blir veldig glatt igjen, blir krystallveksten veldig sakte på den siden av krystallen, men ikke på den andre siden. Plutselig vokser noen raskt, andre vokser sakte, og formen på krystallene endres, som Nakatani observerte i eksperimenter for mer enn 90 år siden.

Simulering i MareNostrum

Gitt at is er et komplekst stoff som må studeres ved hjelp av eksperimentelle teknikker på grunn av dens raske fordampning, har simuleringer blitt utført i åtte måneder på den største datamaskinen i Spania, MareNostrum (BSC-CNS).

«Beregningsarbeidet har tillatt oss å bestemme banen til hvert vannmolekyl som danner krystallen; men selvfølgelig, for å danne en liten krystall, trenger vi hundretusenvis av molekyler, så mengden av beregning som kreves for å gjøre denne studien er enorm. sier Llombart Say.

González MacDowell konkluderte med at disse resultatene er "veldig interessante, men vitenskapelig forskning må alltid bekreftes av nye beregninger og valideringer. Til tross for denne forsiktigheten er vi glade for at vår innsats har båret frukter i form av interessante resultater, fordi det tok mange mislykkede forsøk å få finansiering.»

I tillegg minner kjemikeren om at atmosfæriske snøkrystaller spiller en viktig rolle i global oppvarming: "For å forstå virkningen på klimaendringer, må vi forstå formen og veksthastigheten. Så vår bedre forståelse gjør at vi kan legge enda en brikke i puslespillet på flere millioner dollar."

Jeg håper at du med denne informasjonen kan lære mer om iskrystaller og deres egenskaper.


En kommentar, legg igjen din

Legg igjen kommentaren

Din e-postadresse vil ikke bli publisert. Obligatoriske felt er merket med *

*

*

  1. Ansvarlig for dataene: Miguel Ángel Gatón
  2. Formålet med dataene: Kontroller SPAM, kommentaradministrasjon.
  3. Legitimering: Ditt samtykke
  4. Kommunikasjon av dataene: Dataene vil ikke bli kommunisert til tredjeparter bortsett fra ved juridisk forpliktelse.
  5. Datalagring: Database vert for Occentus Networks (EU)
  6. Rettigheter: Når som helst kan du begrense, gjenopprette og slette informasjonen din.

  1.   Slutt sa

    De interessante og utrolige temaene som vår moder natur presenterer oss skal verdsettes, siden de gir oss kunnskap som fantasien nyter... Det er så hyggelig å observere iskrystallene som ligner et kunstverk... Hilsen