Ледени кристали

Л ледени кристали Они су одувек били предмет проучавања научника с обзиром на њихов осебујан и упечатљив облик. Ако их погледамо под микроскопом, можемо видети да имају спектакуларне геометријске облике и упадљиво је зашто се ови геометријски облици стварају у природи.

У овом чланку ћемо вам рећи који су закључци различитих студија у вези са кристалима леда и шта је до данас откривено.

формирање кристала леда

Високо симетричан облик је последица раста резервоара, где се вода таложи директно на кристале леда и испарава. У зависности од температуре и влажности околине, кристали леда се могу развити из почетних хексагоналних призми на много симетричних начина. Могући облици кристала леда су стубасти, игличасти, плочасти и дендритични. Ако кристал мигрира у регион различитих услова околине, начин раста се може променити и коначни кристал може показати мешовите модове.

Кристали леда имају тенденцију да падају са својим дугим осама постављеним хоризонтално, и стога су видљиви на полариметријским временским радарима са побољшаним (позитивним) вредностима диференцијалне рефлексије. Учитавање кристала леда може да изазове поравнања која нису хоризонтална. Поларизовани временски радар такође може добро да открије наелектрисане кристале леда. Температура и влажност одређују многе различите облике кристала. Кристали леда су одговорни за неколико атмосферских оптичких манифестација.

Залеђени облаци су направљени од кристала леда, посебно цирусних облака и ледене магле. Кристали леда у тропосфери узрокују да плаво небо постане благо бело, што би могао бити знак приближавања фронта (и кише) док се влажан ваздух диже и смрзава у кристале леда.

При нормалној температури и притиску, молекули воде су у облику слова В и два атома водоника су везана за атоме кисеоника под углом од 105°. Уобичајени кристали леда су симетрични и хексагонални

Када се компресују између два слоја графена, на собној температури формирају се квадратни кристали леда. Материјал је нова фаза кристала леда која се комбинује са 17 других леда. Истраживање се наставља на раније откриће да водена пара и течна вода могу да прођу кроз листове ламинираног графенског оксида, за разлику од мањих молекула попут хелијума. Сматра се да овај ефекат изазивају ван дер Валсове силе, које могу укључивати притиске веће од 10.000 атмосфера.

студије о кристалима леда

Симулације које су на суперкомпјутеру МареНострум у Барселони спровели истраживачи са ЦСИЦ-а и Универзитета Цомплутенсе у Мадриду потврдили су да кључ чудног раста кристала леда лежи у њиховој површинској структури.

Површине леда могу бити у три различита стања, са различитим степеном поремећаја. Преласци од једног до другог стварају нагле промене у стопе раста како температуре расту и објаснити различите начине (спљоштени, шестоугаони или обоје) од кристала леда или снега у атмосфери.

Кључ за ове специфичне промене и раст кристала је њихова површинска структура. Студија коју су спровели истраживачи Луис Гонзалез МацДовелл са Универзитета Цомплутенсе у Мадриду (УЦМ), Ева Ноиа са Института за физичку хемију Роцца Солано (ИКФР) Високог комесара за научна истраживања и Пабло Лломбарт из обе институције, то донекле демонстрира. . Чланак је објављен у часопису Сциенце Адванцес.

„Разлог ове промене је до сада био мистерија“, каже Гонзалез Мекдауел, подсећајући да је јапански истраживач Укичиро Накаја тридесетих година прошлог века открио најмање кристале леда, назване дијамантска прашина, у облику хексагоналне призме. Ове призме могу бити равне, попут пастиле, или издужене, попут оловке или хексагоналне призме, и могу се трансформисати из једног облика у други на одређеној температури.

Симулације

Истраживачи су приметили да је на ниским температурама површина леда била глатка и релативно уредна. Када се молекули паре сударе са површином, не могу да нађу место да пожуре и брзо испаре, што чини раст кристала веома спорим.

Али на вишим температурама, површина леда постаје неуређенија, са много корака. Молекули паре могу лако да нађу своје место на степеницама, а кристали брзо расту.

„Уочили смо да ова промена није била постепена, већ се догодила због врло специфичне транзиције која се зове тополошка транзиција. Али оно што је лед учинило још необичнијим било је то што је одједном, када се спољна љуска кристала отопи, површина поново глаткија и неуреднија“, рекао је Ноа.

Када поново постане веома глатка, раст кристала постаје веома спор на тој страни кристала, али не и на другој страни. Одједном неки расту брзо, други расту споро, а облик кристала се мења, како је Накатани приметио у експериментима пре више од 90 година.

Симулација у МареНоструму

С обзиром на то да је лед комплексна супстанца коју је потребно проучавати експерименталним техникама због брзог испаравања, симулације су рађене осам месеци на највећем рачунару у Шпанији, МареНострум (БСЦ-ЦНС).

„Рад рачунања нам је омогућио да одредимо путању сваког молекула воде који формира кристал; али наравно, да бисмо формирали мали кристал, потребне су нам стотине хиљада молекула, тако да је количина прорачуна потребна за ову студију огромна. каже Лломбарт Саи.

Гонзалез МацДовелл је закључио да су ови резултати „веома занимљиви, али научна истраживања увек морају бити потврђена новим прорачунима и валидацијама. Упркос овом опрезу, задовољни смо што су се наши напори исплатили у виду занимљивих резултата, јер је било потребно много неуспешних покушаја да се дође до финансирања.”

Поред тога, хемичар подсећа да атмосферски снежни кристали играју важну улогу у глобалном загревању: „Да бисмо разумели утицај на климатске промене, морамо разумети њихов облик и стопу раста. Дакле, наше боље разумевање нам омогућава да ставимо још један део у слагалицу од више милиона долара."

Надам се да уз ове информације можете сазнати више о кристалима леда и њиховим карактеристикама.