Крижані кристали

природний кристал льоду

L крижані кристали Вони завжди були об’єктом дослідження вчених через їх незвичайну та вражаючу форму. Якщо ми подивимося на них під мікроскопом, то побачимо, що вони мають вражаючі геометричні форми, і стає вражаючим, чому ці геометричні форми створюються в природі.

У цій статті ми розповімо вам, до яких висновків прийшли різні дослідження, пов’язані з кристалами льоду, і що було відкрито на сьогоднішній день.

утворення кристалів льоду

геометричні утворення

Дуже симетрична форма зумовлена ​​зростанням водойми, де вода осідає безпосередньо на кристалах льоду та випаровується. Залежно від температури та вологості навколишнього середовища, кристали льоду можуть розвиватися з початкових шестикутних призм багатьма симетричними способами. Можливі форми кристалів льоду: стовпчасті, голчасті, пластинчасті та дендритні. Якщо кристал мігрує в область з іншими умовами навколишнього середовища, режим росту може змінитися, і остаточний кристал може демонструвати змішані режими.

Кристали льоду, як правило, падають, вирівнюючи свої довгі осі горизонтально, і тому їх видно на поляриметричних погодних радарах із підвищеними (позитивними) значеннями диференціального відбиття. Навантаження кристалів льоду може викликати вирівнювання, відмінне від горизонтального. Поляризований метеорологічний радар також добре виявляє заряджені кристали льоду. Температура і вологість визначають багато різних кристалічних форм. Кристали льоду відповідають за кілька атмосферних оптичних проявів.

Замерзлі хмари складаються з кристалів льоду, особливо перисті хмари та крижаний туман. Кристали льоду в тропосфері спричиняють злегка біле блакитне небо, що може бути ознакою наближення фронту (і дощу), оскільки вологе повітря піднімається та замерзає у кристали льоду.

При нормальній температурі і тиску, Молекули води мають V-подібну форму, а два атоми водню з’єднані з атомами кисню під кутом 105°. Звичайні кристали льоду симетричні та шестикутні

При стисненні між двома шарами графену при кімнатній температурі утворюються квадратні кристали льоду. Матеріал являє собою нову фазу кристалів льоду, яка поєднується з 17 іншими льодами. Дослідження є продовженням попереднього відкриття про те, що водяна пара та рідка вода можуть проходити крізь шари ламінованого оксиду графену, на відміну від менших молекул, таких як гелій. Вважається, що цей ефект викликаний силами Ван-дер-Ваальса, які можуть включати тиск понад 10.000 XNUMX атмосфер.

дослідження кристалів льоду

утворення кристалів льоду

Моделювання, проведене на суперкомп’ютері MareNostrum у Барселоні дослідниками з CSIC та Мадридського університету Комплутенсе, підтвердило, що ключ до дивного зростання кристалів льоду лежить у їхній структурі поверхні.

Крижані поверхні можуть перебувати в трьох різних станах з різним ступенем безладу. Переходи від одного до іншого викликають різкі зміни темпи зростання в міру підвищення температури та пояснити різні способи (плоску, шестикутну або обидва) з кристалів льоду чи снігу в атмосфері.

Ключем до цих специфічних змін і росту кристалів є структура їхньої поверхні. Дослідження, проведене дослідниками Луїсом Гонсалесом Макдауелом з Мадридського університету Комплутенсе (UCM), Євою Нойя з Інституту фізичної хімії Рокка Солано (IQFR) Верховного комісара з наукових досліджень і Пабло Лломбартом з обох установ, це дещо демонструє. . Стаття опублікована в журналі Science Advances.

«Причина цієї зміни досі була загадкою», — каже Гонсалес Макдауелл, нагадуючи, що японський дослідник Укічіро Накая виявив у 1930-х роках найменші кристали льоду, які називаються алмазним пилом, у формі шестикутної призми. Ці призми можуть бути плоскими, як ромб, або витягнутими, як олівець чи шестикутна призма, і можуть перетворюватися з однієї форми на іншу за певної температури.

Симуляції

крижані кристали

Дослідники помітили, що при низьких температурах поверхня льоду була гладкою та відносно впорядкованою. Коли молекули пари стикаються з поверхнею, вони не можуть знайти куди кинутися і швидко випаровуються, що робить ріст кристалів дуже повільним.

Але при вищих температурах поверхня льоду стає більш невпорядкованою, з багатьма сходинками. Молекули пари можуть легко знайти своє місце на сходах, а кристали швидко ростуть.

«Ми помітили, що ця зміна не була поступовою, а відбулася через дуже специфічний перехід, званий топологічним переходом. Але що зробило лід ще більш незвичайним, так це те, що раптом, коли зовнішня оболонка кристала розтанула, поверхня знову стала гладкішою та бруднішою», — сказав Ной.

Коли він знову стає дуже гладким, зростання кристала стає дуже повільним з того боку кристала, але не з іншого боку. Раптом одні ростуть швидко, інші — повільно, і форма кристалів змінюється, як спостерігав Накатані в експериментах понад 90 років тому.

Симуляція в MareNostrum

Враховуючи, що лід є складною речовиною, яку необхідно вивчати за допомогою експериментальних методів через його швидке випаровування, моделювання проводилося протягом восьми місяців на найбільшому комп’ютері в Іспанії MareNostrum (BSC-CNS).

«Обчислювальна робота дозволила нам визначити шлях кожної молекули води, яка утворює кристал; але, звичайно, щоб утворити маленький кристал, нам потрібні сотні тисяч молекул, тому кількість обчислень, необхідних для цього дослідження, величезна. каже Лломбарт Сей.

Гонсалес Макдауелл зробив висновок, що ці результати «дуже цікаві, але наукові дослідження завжди потребують підтвердження новими розрахунками та перевірками». Незважаючи на цю обережність, ми раді, що наші зусилля принесли плоди у вигляді цікавих результатів, тому що знадобилося багато невдалих спроб отримати фінансування».

Крім того, хімік нагадує, що кристали атмосферного снігу відіграють важливу роль у глобальному потеплінні: «Щоб зрозуміти вплив на зміну клімату, нам потрібно зрозуміти її форму та швидкість зростання. Таким чином, наше краще розуміння дозволяє нам поставити ще один шматок у багатомільйонну головоломку».

Я сподіваюся, що з цією інформацією ви зможете дізнатися більше про кристали льоду та їхні характеристики.


Коментар, залиште свій

Залиште свій коментар

Ваша електронна адреса не буде опублікований. Обов'язкові для заповнення поля позначені *

*

*

  1. Відповідальний за дані: Мігель Анхель Гатон
  2. Призначення даних: Контроль спаму, управління коментарями.
  3. Легітимація: Ваша згода
  4. Передача даних: Дані не передаватимуться третім особам, за винятком юридичних зобов’язань.
  5. Зберігання даних: База даних, розміщена в мережі Occentus Networks (ЄС)
  6. Права: Ви можете будь-коли обмежити, відновити та видалити свою інформацію.

  1.   Cesar - сказав він

    Цікаві та неймовірні теми, які дарує нам наша матінка-природа, варто цінувати, оскільки вони дають нам знання, які насолоджуються уявою... Так приємно спостерігати за кристалами льоду, які нагадують витвір мистецтва... Вітаю