ఐస్ స్ఫటికాలు

ది మంచు స్ఫటికాలు వారి విచిత్రమైన మరియు అద్భుతమైన ఆకారాన్ని ఇచ్చిన శాస్త్రవేత్తలు ఎల్లప్పుడూ అధ్యయనం చేసే వస్తువుగా ఉంటారు. మనం వాటిని సూక్ష్మదర్శిని క్రింద చూస్తే, అవి అద్భుతమైన రేఖాగణిత ఆకృతులను కలిగి ఉన్నాయని మనం చూడవచ్చు మరియు ఈ రేఖాగణిత ఆకారాలు ప్రకృతిలో ఎందుకు ఉత్పన్నమవుతున్నాయనేది అద్భుతమైనది.

ఈ కథనంలో మంచు స్ఫటికాలకు సంబంధించిన వివిధ అధ్యయనాల ముగింపులు ఏమిటి మరియు ఈ రోజు వరకు కనుగొనబడిన వాటిని మేము మీకు చెప్పబోతున్నాము.

మంచు స్ఫటికాలు ఏర్పడటం

రిజర్వాయర్ పెరుగుదల కారణంగా అత్యంత సుష్ట ఆకారం ఏర్పడుతుంది, ఇక్కడ నీరు నేరుగా మంచు స్ఫటికాలపై జమ చేయబడి ఆవిరైపోతుంది. పరిసర ఉష్ణోగ్రత మరియు తేమపై ఆధారపడి, మంచు స్ఫటికాలు ప్రారంభ షట్కోణ ప్రిజమ్‌ల నుండి అనేక సుష్ట మార్గాలలో అభివృద్ధి చెందుతాయి. మంచు స్ఫటికాల యొక్క సాధ్యమైన ఆకారాలు స్తంభాకారం, సూది ఆకారంలో, ప్లేట్ ఆకారంలో మరియు డెన్డ్రిటిక్. క్రిస్టల్ వివిధ పర్యావరణ పరిస్థితుల ప్రాంతానికి వలసపోతే, వృద్ధి విధానం మారవచ్చు మరియు చివరి క్రిస్టల్ మిశ్రమ మోడ్‌లను చూపవచ్చు.

మంచు స్ఫటికాలు వాటి పొడవాటి అక్షాలు అడ్డంగా సమలేఖనం చేయబడి పడిపోతాయి మరియు తద్వారా మెరుగుపరచబడిన (సానుకూల) అవకలన ప్రతిబింబ విలువలతో ధ్రువణ వాతావరణ రాడార్‌లపై కనిపిస్తాయి. మంచు క్రిస్టల్ లోడింగ్ సమాంతరంగా కాకుండా ఇతర సమలేఖనాలను కలిగిస్తుంది. ధ్రువణ వాతావరణ రాడార్ చార్జ్ చేయబడిన మంచు స్ఫటికాలను కూడా బాగా గుర్తించగలదు. ఉష్ణోగ్రత మరియు తేమ అనేక రకాల క్రిస్టల్ రూపాలను నిర్ణయిస్తాయి. మంచు స్ఫటికాలు అనేక వాతావరణ ఆప్టికల్ వ్యక్తీకరణలకు కారణమవుతాయి.

ఘనీభవించిన మేఘాలు మంచు స్ఫటికాలతో తయారు చేయబడ్డాయి, ముఖ్యంగా సిరస్ మేఘాలు మరియు గడ్డకట్టే పొగమంచు. ట్రోపోస్పియర్‌లోని మంచు స్ఫటికాలు నీలి ఆకాశం కొద్దిగా తెల్లగా మారడానికి కారణమవుతాయి, తేమతో కూడిన గాలి పైకి లేచి మంచు స్ఫటికాలుగా ఘనీభవించడంతో ఇది సమీపించే ముందు (మరియు వర్షం) సంకేతం కావచ్చు.

సాధారణ ఉష్ణోగ్రత మరియు పీడనం వద్ద, నీటి అణువులు V-ఆకారంలో ఉంటాయి మరియు రెండు హైడ్రోజన్ పరమాణువులు 105° కోణంలో ఆక్సిజన్ పరమాణువులతో బంధించబడి ఉంటాయి. సాధారణ మంచు స్ఫటికాలు సుష్ట మరియు షట్కోణంగా ఉంటాయి

గ్రాఫేన్ యొక్క రెండు పొరల మధ్య కుదించబడినప్పుడు, గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద చదరపు మంచు స్ఫటికాలు ఏర్పడతాయి. పదార్థం 17 ఇతర ఐస్‌లతో కలిపే కొత్త మంచు క్రిస్టల్ దశ. హీలియం వంటి చిన్న అణువుల వలె కాకుండా, నీటి ఆవిరి మరియు ద్రవ నీరు లామినేటెడ్ గ్రాఫేన్ ఆక్సైడ్ షీట్ల గుండా వెళతాయని మునుపటి ఆవిష్కరణ నుండి పరిశోధన అనుసరించింది. ఈ ప్రభావం వాన్ డెర్ వాల్స్ బలగాలచే నడపబడుతుందని భావిస్తున్నారు, ఇది 10.000 వాతావరణాలకు మించి ఒత్తిడిని కలిగి ఉంటుంది.

మంచు స్ఫటికాలపై అధ్యయనాలు

బార్సిలోనాలోని MareNostrum సూపర్‌కంప్యూటర్‌పై CSIC మరియు మాడ్రిడ్‌లోని కాంప్లుటెన్స్ యూనివర్సిటీ పరిశోధకులు చేసిన అనుకరణలు మంచు స్ఫటికాల యొక్క వింత పెరుగుదలకు కీలకం వాటి ఉపరితల నిర్మాణంలో ఉందని నిర్ధారించాయి.

మంచు ఉపరితలాలు మూడు వేర్వేరు స్థితులలో వివిధ స్థాయిలలో రుగ్మతలతో ఉంటాయి. ఒకదాని నుండి మరొకదానికి వెళ్లే మార్గాలు ఆకస్మిక మార్పులను సృష్టిస్తాయి ఉష్ణోగ్రతలు పెరిగే కొద్దీ వృద్ధి రేట్లు మరియు వివిధ మార్గాలను వివరిస్తాయి వాతావరణంలోని మంచు లేదా మంచు స్ఫటికాల నుండి (చదునుగా, షట్కోణంగా లేదా రెండూ).

ఈ నిర్దిష్ట క్రిస్టల్ మార్పులు మరియు పెరుగుదలకు కీలకం వాటి ఉపరితల నిర్మాణం. మాడ్రిడ్‌లోని కంప్లూటెన్స్ యూనివర్శిటీ (UCM) నుండి పరిశోధకులు లూయిస్ గొంజాలెజ్ మాక్‌డోవెల్, సైంటిఫిక్ రీసెర్చ్ హైకమిషనర్‌కు చెందిన రోకా సోలానో ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ ఫిజికల్ కెమిస్ట్రీ (IQFR) నుండి ఎవా నోయా మరియు రెండు సంస్థల నుండి పాబ్లో లాంబార్ట్ చేసిన ఒక అధ్యయనం కొంతవరకు దీనిని ప్రదర్శిస్తుంది. . సైన్స్ అడ్వాన్సెస్ జర్నల్‌లో కథనం ప్రచురితమైంది.

"ఈ మార్పుకు కారణం ఇప్పటి వరకు మిస్టరీగా ఉంది," అని గొంజాలెజ్ మాక్‌డోవెల్ చెప్పారు, జపనీస్ పరిశోధకుడు ఉకిచిరో నకయా 1930 లలో షట్కోణ ప్రిజం ఆకారంలో ఉన్న డైమండ్ డస్ట్ అని పిలువబడే అతి చిన్న మంచు స్ఫటికాలను కనుగొన్నారు. ఈ ప్రిజమ్‌లు పెన్సిల్ లేదా షట్కోణ ప్రిజం లాగా ఫ్లాట్‌గా లేదా పొడుగుగా ఉండవచ్చు మరియు నిర్దిష్ట ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఒక ఆకారం నుండి మరొక ఆకృతికి మారవచ్చు.

అనుకరణలు

తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, మంచు ఉపరితలం మృదువైన మరియు సాపేక్షంగా క్రమబద్ధంగా ఉంటుందని పరిశోధకులు గమనించారు. ఆవిరి అణువులు ఉపరితలంతో ఢీకొన్నప్పుడు, వారు పరుగెత్తడానికి మరియు త్వరగా ఆవిరైపోయే స్థలాన్ని కనుగొనలేరు, ఇది క్రిస్టల్ పెరుగుదలను చాలా నెమ్మదిగా చేస్తుంది.

కానీ అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, మంచు ఉపరితలం అనేక దశలతో మరింత అస్తవ్యస్తంగా మారుతుంది. ఆవిరి అణువులు మెట్లపై తమ స్థానాన్ని సులభంగా కనుగొనగలవు మరియు స్ఫటికాలు వేగంగా పెరుగుతాయి.

"ఈ మార్పు క్రమంగా లేదని మేము గమనించాము, కానీ టోపోలాజికల్ ట్రాన్సిషన్ అని పిలువబడే చాలా నిర్దిష్ట పరివర్తన కారణంగా సంభవించింది. కానీ మంచును మరింత అసాధారణంగా మార్చిన విషయం ఏమిటంటే, అకస్మాత్తుగా, స్ఫటికం యొక్క బయటి కవచం కరిగిపోయినప్పుడు, ఉపరితలం మళ్లీ సున్నితంగా మరియు గజిబిజిగా ఉంటుంది" అని నోహ్ చెప్పారు.

అది మళ్లీ చాలా స్మూత్‌గా మారినప్పుడు, స్ఫటికం యొక్క ఆ వైపున స్ఫటిక పెరుగుదల చాలా నెమ్మదిగా ఉంటుంది, కానీ మరొక వైపు కాదు. అకస్మాత్తుగా కొన్ని వేగంగా పెరుగుతాయి, మరికొన్ని నెమ్మదిగా పెరుగుతాయి మరియు స్ఫటికాల ఆకారం మారుతుంది, Nakatani కంటే ఎక్కువ 90 సంవత్సరాల క్రితం ప్రయోగాలు గమనించిన.

MareNostrum లో అనుకరణ

మంచు అనేది దాని వేగవంతమైన ఆవిరి కారణంగా ప్రయోగాత్మక పద్ధతులను ఉపయోగించి అధ్యయనం చేయవలసిన సంక్లిష్టమైన పదార్ధం కాబట్టి, స్పెయిన్‌లోని అతిపెద్ద కంప్యూటర్‌లో MareNostrum (BSC-CNS)లో ఎనిమిది నెలల పాటు అనుకరణలు నిర్వహించబడ్డాయి.

“స్ఫటికాన్ని ఏర్పరిచే ప్రతి నీటి అణువు యొక్క మార్గాన్ని గుర్తించడానికి గణన పని మాకు అనుమతించింది; అయితే, ఒక చిన్న స్ఫటికాన్ని రూపొందించడానికి, మనకు వందల వేల అణువులు అవసరం, కాబట్టి ఈ అధ్యయనం చేయడానికి అవసరమైన గణన మొత్తం అపారమైనది. లాంబార్ట్ సే చెప్పారు.

గొంజాలెజ్ మాక్‌డోవెల్ ఈ ఫలితాలు "చాలా ఆసక్తికరంగా ఉన్నాయి, అయితే శాస్త్రీయ పరిశోధన ఎల్లప్పుడూ కొత్త లెక్కలు మరియు ధృవీకరణల ద్వారా ధృవీకరించబడాలి. ఈ జాగ్రత్త ఉన్నప్పటికీ, మా ప్రయత్నాలు ఆసక్తికరమైన ఫలితాల రూపంలో ఫలించాయని మేము సంతోషిస్తున్నాము, ఎందుకంటే నిధులు పొందడానికి అనేక విఫల ప్రయత్నాలను తీసుకుంది.

అదనంగా, గ్లోబల్ వార్మింగ్‌లో వాతావరణ మంచు స్ఫటికాలు ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తాయని రసాయన శాస్త్రవేత్త గుర్తుచేసుకున్నాడు: "వాతావరణ మార్పుపై ప్రభావాన్ని అర్థం చేసుకోవడానికి, దాని ఆకృతి మరియు వృద్ధి రేటును మనం అర్థం చేసుకోవాలి. కాబట్టి మా మంచి అవగాహన బహుళ-మిలియన్ డాలర్ల పజిల్‌లో మరొక భాగాన్ని ఉంచడానికి అనుమతిస్తుంది."

ఈ సమాచారంతో మీరు మంచు స్ఫటికాలు మరియు వాటి లక్షణాల గురించి మరింత తెలుసుకోవచ్చునని నేను ఆశిస్తున్నాను.