Защо снежинките са толкова любопитни за учените
Когато пристигна зима, мнозина фенове на студеното време се надяват на сняг. Но снеговалежът носи повече от развлечение и хубост. Метеорологично събитие дава опция на учените да изследват това очарователно агрегатно положение на водата, което се оказва, че има неповторими свойства.
„ Снежинките са монокристали от лед, а ледът в основата си е минерал, който се топи при по-ниска температура от другите минерали “, споделя доктор Джефри Пост, основен куратор на отдел Скъпоценни камъни и минерали в Националния природонаучен музей Смитсониън.
Снежинките и ледът са минерали или естествени твърди неорганични материали. Минералози като Пост изследват тези минерали, с цел да научат повече за това по какъв начин се държи водата в твърдата си фаза. „ Когато погледнете от минерална позиция, ледът е друг от всеки различен материал, който срещаме в всекидневието си “, сподели Пост.
В края на 80-те години на 19 век фермер от Върмонт стартира да прави микроскопични фотоси на обособени снежинки. Името му е Уилсън Бентли, но по-късно той напълно разбираемо получава прякора Снежинка. В течение на живота си той прави над 5000 фотоси на снежинки, 500 от които се съхраняват в архива на института Смитсониън.
„ Когато кажем, че няма две сходни снежинки, можем да благодарим на Уилсън Бентли за тази информация. Това, което той прави, е много неповторимо през този интервал от историята. Той е подготвен да стои на открито в студа и да прави фотоси. В прочут смисъл това е героично изпитание “, споделя доктор Памела Хенсън, историкът на Смитсониън.
Преди Бентли учените се затрудняват да прегледат деликатно снежинките, защото кристалите мъчно се изолират и се разтопяват прекомерно бързо. Но Бентли комбинира микроскоп и камера в техника, наречена фотомикрография, и съумява да направи най-сетне увеличени фотоси на дребните кристалчета.
„ След като имаме хиляди и хиляди, и хиляди от тези фотоси, можем да стартираме да си вършиме вършим всякакви заключения от тях “, споделя Хенсън.
Различните атмосферни условия основават друго изглеждащи снежинки. Например, шестлъчевата снежинка постоянно се среща в Северното полукълбо, тъй като този район има вярното съответствие от температурата и влажността. При разнообразни температури снежните кристали могат да образуват разнообразни форми – както удължени колони, по този начин и плоски плочи.
Но учените в никакъв случай не биха могли да потвърдят тази доктрина, в случай че не разполагаха с голямата сбирка от фотоси на Бентли. Неговите фотоси са данни – те дават на минералози и метеоролози значима информация за метода, по който се образува лед в небето.
Минералите нормално са по-плътни в твърдата си фаза, в сравнение с в течната си фаза. Но при ледът е противоположното. Той е по-малко компактен от водата. Ето за какво ледът се носи по повърхността на водоемите, помагайки на водните животни да оцелеят през зимата във водата изпод. Ако водата се държеше като множеството течности, когато замръзне, твърдата й форма би била по-плътна и щеше да потъне.
„ Представете си, че езерата замръзват през зимата а ледът е на дъното “, предлага Пост. „ Това освен би било неловко за кънкьорите, само че при една доста студена зима плитките водоеми може да се трансфорат в един стабилен мразовит блок. Поради специфичните свойства на леда, леденият пласт се образува на повърхността и изолира водата изпод, предотвратявайки замръзването й.
„ Всичко се свежда до кристалната конструкция на леда “, споделя Пост. „ Двата водородни и кислородния атом, които построяват всяка водна молекула, образуват слаби „ водородни връзки “ със прилежащите водни молекули и се свързват в шестоъгълна рамка, която е по-отворена и по-малко плътна от течната конструкция на молекулата. “
Снежинките са дребни и деликатни, тъй като са лимитирани от количеството водна пара, която ги заобикаля, докато се образуват в атмосферата. Кристалите постоянно порастват във фрактални и назъбени шарки. Формираните във фризера кубчета лед са направени от доста дребни ледени кристали, които се образуват бързо и прерастват един в различен. Ледникът е естествена ледена канара, цялост от доста ледени кристали.
Изучаването на леда на Земята разрешава на минералозите да схванат по-добре по какъв начин се държи водата във всичките й форми на Земята, както и на други планети. Това познание е значимо, тъй като водата е толкоз значима част от живота. Смитсоновият институт е потребен запас за тези откриватели, тъй като държи 500 фотоси на снежинки на Бентли от 1904 година насам. „ Ние сме вместилище за данни. Хората мислят за нас като за събирачи на предмети, само че това не е безусловно и само по този начин. Ние съхраняваме данни, информация “, споделя Хенсън.
