Fuwele za barafu

Los fuwele za barafu Daima zimekuwa kitu cha utafiti na wanasayansi kutokana na sura yao ya kipekee na ya kushangaza. Tukiziangalia kwa darubini tunaweza kuona kwamba zina maumbo ya kijiometri ya kuvutia na inashangaza kwa nini maumbo haya ya kijiometri yanazalishwa kwa asili.

Katika makala hii tutakuambia ni nini hitimisho la tafiti mbalimbali zinazohusiana na fuwele za barafu na ni nini ambacho kimegunduliwa hadi sasa.

uundaji wa fuwele za barafu

Umbo la ulinganifu wa hali ya juu ni kwa sababu ya ukuaji wa hifadhi, ambapo maji huwekwa moja kwa moja kwenye fuwele za barafu na kuyeyuka. Kulingana na hali ya joto na unyevu wa mazingira, fuwele za barafu zinaweza kuibuka kutoka kwa prismu za mwanzo za hexagonal kwa njia nyingi za ulinganifu. Maumbo yanayowezekana ya fuwele za barafu ni safu, umbo la sindano, umbo la sahani, na dendritic. Ikiwa fuwele itahamia eneo la hali tofauti za mazingira, hali ya ukuaji inaweza kubadilika na fuwele ya mwisho inaweza kuonyesha hali mchanganyiko.

Fuwele za barafu huwa na mwelekeo wa kuanguka kwa shoka zao ndefu zikiwa zimepangiliwa kwa mlalo, na hivyo huonekana kwenye rada za hali ya hewa ya polarimetri zenye thamani za uakisi zilizoimarishwa (chanya). Upakiaji wa kioo cha barafu unaweza kusababisha upatanishi isipokuwa mlalo. Rada ya hali ya hewa ya polarized pia inaweza kutambua fuwele za barafu zilizochajiwa vizuri. Joto na unyevu huamua aina nyingi za fuwele. Fuwele za barafu huwajibika kwa maonyesho kadhaa ya anga ya anga.

Mawingu yaliyogandishwa yametengenezwa kwa fuwele za barafu, hasa mawingu ya cirrus na ukungu unaoganda. Fuwele za barafu katika troposphere husababisha anga ya samawati kubadilika kuwa nyeupe kidogo, ambayo inaweza kuwa ishara ya sehemu ya mbele inayokaribia (na mvua) huku hewa yenye unyevunyevu inapoinuka na kuganda na kuwa fuwele za barafu.

Kwa joto la kawaida na shinikizo, molekuli za maji zina umbo la V na atomi mbili za hidrojeni huunganishwa kwa atomi za oksijeni kwa pembe ya 105 °. Fuwele za barafu za kawaida zina ulinganifu na hexagonal

Inapobanwa kati ya tabaka mbili za graphene, fuwele za barafu za mraba huunda kwenye joto la kawaida. Nyenzo ni awamu mpya ya fuwele ya barafu ambayo inachanganya na barafu zingine 17. Utafiti huo unafuatia kutokana na ugunduzi wa awali kwamba mvuke wa maji na maji ya kioevu yanaweza kupita kwenye karatasi za oksidi ya graphene iliyochomwa, tofauti na molekuli ndogo kama heliamu. Athari hii inadhaniwa kuendeshwa na nguvu za van der Waals, ambazo zinaweza kuhusisha shinikizo zaidi ya angahewa 10.000.

masomo juu ya fuwele za barafu

Uigaji uliofanywa kwenye kompyuta kuu ya MareNostrum huko Barcelona na watafiti kutoka CSIC na Chuo Kikuu cha Complutense cha Madrid wamethibitisha kuwa ufunguo wa ukuaji wa ajabu wa fuwele za barafu upo katika muundo wao wa uso.

Nyuso za barafu zinaweza kuwa katika hali tatu tofauti, zenye viwango tofauti vya machafuko. Vifungu kutoka kwa moja hadi nyingine huunda mabadiliko ya ghafla ndani viwango vya ukuaji kadri halijoto inavyopanda na kueleza njia tofauti (iliyo bapa, yenye pembetatu, au zote mbili) kutoka kwa fuwele za barafu au theluji katika angahewa.

Ufunguo wa mabadiliko haya maalum ya kioo na ukuaji ni muundo wao wa uso. Utafiti uliofanywa na watafiti Luis González MacDowell kutoka Chuo Kikuu cha Complutense cha Madrid (UCM), Eva Noya kutoka Taasisi ya Rocca Solano ya Kemia ya Kimwili (IQFR) ya Kamishna Mkuu wa Utafiti wa Kisayansi na Pablo Llombart kutoka taasisi zote mbili unaonyesha hili kwa kiasi fulani. . Nakala hiyo ilichapishwa katika jarida la Sayansi ya Maendeleo.

"Sababu ya mabadiliko haya imekuwa kitendawili hadi sasa," anasema González MacDowell, akikumbuka kwamba mtafiti wa Kijapani Ukichiro Nakaya aligundua katika miaka ya 1930 fuwele ndogo zaidi za barafu, zinazoitwa vumbi la almasi, zenye umbo la prism ya hexagonal. Miche hii inaweza kuwa tambarare, kama lozenji, au kuinuliwa, kama penseli au mche wenye pembe sita, na inaweza kubadilika kutoka umbo moja hadi jingine kwa joto maalum.

Uigaji

Watafiti waliona kuwa kwa joto la chini, uso wa barafu ulikuwa laini na wa utaratibu. Wakati molekuli za mvuke zinagongana na uso, hawawezi kupata mahali pa kukimbilia na kuyeyuka haraka, ambayo hufanya ukuaji wa kioo polepole sana.

Lakini kwa joto la juu, uso wa barafu unakuwa mbaya zaidi, na hatua nyingi. Molekuli za mvuke zinaweza kupata mahali pao kwa urahisi kwenye hatua na fuwele hukua haraka.

"Tuliona kuwa mabadiliko haya hayakuwa ya polepole, lakini yalitokea kwa sababu ya mpito mahususi unaoitwa mpito wa kiolojia. Lakini kilichofanya barafu kuwa isiyo ya kawaida zaidi ni kwamba ghafla, wakati ganda la nje la fuwele lilipoyeyuka, uso unakuwa laini na mbaya zaidi," Noah alisema.

Wakati inakuwa laini sana tena, ukuaji wa kioo unakuwa polepole sana upande huo wa kioo, lakini si kwa upande mwingine. Ghafla wengine hukua haraka, wengine hukua polepole, na umbo la fuwele hubadilika. kama Nakatani alivyoona katika majaribio zaidi ya miaka 90 iliyopita.

Uigaji katika MareNostrum

Kwa kuzingatia kwamba barafu ni dutu changamano ambayo inahitaji kuchunguzwa kwa kutumia mbinu za majaribio kutokana na uvukizi wake wa haraka, masimulizi yamefanywa kwa muda wa miezi minane kwenye kompyuta kubwa zaidi nchini Hispania, MareNostrum (BSC-CNS).

“Kazi ya kukokotoa imetuwezesha kubainisha njia ya kila molekuli ya maji inayounda fuwele; lakini bila shaka, ili kuunda fuwele ndogo, tunahitaji mamia ya maelfu ya molekuli, hivyo kiasi cha hesabu kinachohitajika kufanya utafiti huu ni kikubwa sana. Anasema Llombart Sema.

González MacDowell alihitimisha kuwa matokeo haya "yanapendeza sana, lakini utafiti wa kisayansi daima unahitaji kuthibitishwa na hesabu mpya na uthibitisho. Licha ya tahadhari hii, tunafurahi kwamba juhudi zetu zimezaa matunda kwa njia ya matokeo ya kuvutia, kwa sababu ilichukua majaribio mengi bila mafanikio kupata ufadhili.

Kwa kuongezea, mwanakemia huyo anakumbuka kwamba fuwele za theluji za anga zina jukumu muhimu katika ongezeko la joto duniani: “Ili kuelewa athari kwa mabadiliko ya hali ya hewa, tunahitaji kuelewa umbo lake na kasi ya ukuaji. Kwa hivyo uelewa wetu bora unaturuhusu kuweka kipande kingine katika fumbo la mamilioni ya dola."

Natumaini kwamba kwa habari hii unaweza kujifunza zaidi kuhusu fuwele za barafu na sifa zao.