برف های تهران زیر میکروسکوپ

به گزارش سرویس دانش و فناوری برنا، هرچند سهم ما از پاییز امسال تنها سرما و آلودگی هوا بوده، اما از آنجا که پاییز تمام شده، چشم امیدمان را به آغاز زمستان می دوزیم تا برایمان برف بیاورد. بارش برف و سفید پوش شدن شهرهایی که رنگی به رخ ندارند برای همه ما لذت بخش است اما بد نیست بدانیم که برف بر خلاف آنچه به نظرمان می آید سفید نیست!

آنچه با چشم غیرمسلح دیده می شود تن سفید پوش شهرهاست، اما در دنیای میکروسکوپی بلورهای کریستالی، این دانه ها بلوری دیده می شوند و رنگ ندارند. انعکاس نور و متراکم شدن این بلورها بر روی هم است که آنها را به رنگ سفید در می آورد. از قرن 19 تا کنون و شاید پیش از آن، نحوه شکل گیری بلورهای برف و علت گونه گونی دانه ها برای دانشمندان و پژوهشگران مورد سوال بوده است. ویژگی های ظاهری دانه های برف به میزان سرما،رطوبت هوا و سرعت وزش باد حین شكل گیری آنها بستگی دارد. بلورهای برف در دمای منفی 2.8 تا منفی صفر درجه سلسیوس به شکل سطوح 6 وجهی در می آیند و در صورتی که هوا چند درجه سردتر باشد، به شکل ستون های توخالی و ستاره ای به خود می گیرند. در اینجا عکس هایی را می بینید که کنث لیبرشت دانشمند موسسه فناوری کالیفرنیا از بلورهای برف گرفته است. بخش دیگری از عکس ها نیز متعلق به نشنال جئوگرافیک است.

بلورها و دانه های برف در درجه حرارت های مختلف، اشکال متفاوتی به خود می گیرند. این نوع از بلورهای برف که صفحه های چندبخشی نام گذاری شده، زمانی که درجه سرمای هوا تا 5 درجه فارنهایت(منفی 15 درجه سلسیوس) پایین می آید شکل می گیرد.

بلورهای دندریتی زمانی که درجه هوا بین 27 تا 30 درجه فارنهایت (منفی یک تا منفی 3 درجه سلسیوس ) باشد، شکل می گیرند.

بلورهای برف به شکل ستون های توخالی و سوزنی در دمای منفی 5 درجه سلسیوس تشکیل می شوند.

دانشمندان علت اینکه چرا دمای هوا و میزان سرما بر شکل گیری کریستال های برف تاثیر می گذارد را نمی دانند، اما از قرن 19 تاکنون، یکی از سرگرمی ها و حوزه های جذاب برای بسیاری از آنها، مطالعه و عکاسی از بلورهای برف بوده است.

کنث لیبرشت دانشمند و عکاس عضو هیات علمی دپارتمان فیزیک موسسه فناوری کالیفرنیا (caltech)، مطالعات گسترده ای بر روی بلورهای برف در شرایط آزمایشگاهی و کنترل شده و در شرایط طبیعی داشته است. او با استفاده از یک فوتو میکروسکوپ ویژه در اونتاریو، آلاسکا، ورمونت، کوه های سریا نوادا در کالیفرنیا و میشیگان و پنسیلوانیا نیز از بلورهای برف عکاسی کرده است.

این بلورها در ابتدا به شکل ستون رشد می کند اما ناگهان به شکل بلور مسطح تغییر شکل داده و به رشد خود ادامه می دهند. علت این امر حرکت کریستال از مکان نخستین به منطقه ای است که دمای متفاوتی دارد.

کریستال های برفک دار در ابرها ساخته می شوند. ابرها از قطره های ریز آب تشکیل می شوندکه این قطره ها برفک یا سرماریزه نامیده می شوند. زمانی که این برفک ها به بلور برف بچسبند یا داخل آن قرار بگیرند، به کریستال های برفک دار مبدل می شوند. میزان برفکی که هر کریستال می تواند با خود حمل کند متفاوت است.

کریستال های ستونی ممکن است تا حدی باریک و بلند رشد کنند که مانند سوزن به نظر برسند. گاهی این سوزن ها بخش هایی توخالی دارند و گاهی انتهای آنها به شاخه های فرعی تقسیم می شود.

اولین عکس از بلور های برف توسط کشاورزی به نام ویلسون آلوین بنتلی(Wilson Alwyn Bentley) در سال 1885 با استفاده از یک میکروسکوپ و یک دوربین عکاسی بسیار ساده که به آن متصل کرده بود، گرفته شد. بنتلی که به مرد دانه برفی شهرت یافته، شیفته دانه های برف بود و فناوری که برای ثبت تصویر این بلورها به کار برده به فتومیکروگرافی شهرت یافته است. او در سال 1931 کتاب کریستال های برفی را با بیش از 2 هزار و 500 عکس از دانه های برف منتشر کرد. بنتلی معتقد بود در زیر میکروسکوپ دانه های برف معجزه زیبایی هستند و حیف است که این زیبایی از چشم دیگران به دور بماند.

جالب است بدانید، شكل بلورهای برف بیش از هر چیز به شدت سرما بستگی دارد. در حوالی دمای 2 درجه سانتیگراد شكل صفحه‌ای بلورها به شكل ستونی تبدیل می‌شود و دوباره در نزدیكی 15- درجه سانتیگراد، به شكل صفحه‌ای می‌رسیم. زمانی که دما تا منفی 30 درجه کاهش می یابد، شكل بلورها مخلوطی از صفحه‌ای و ستونی است . همچنین، با دقت بیشتر متوجه می‌شویم كه در رطوبت پایین ، بلورهای برف شكل های ساده‌تری دارند و در رطوبت های بیشتر به سمت شكل های پیچیده‌تر می‌روند. زمانی که رطوبت هوا نسبتا زیاد بوده و دمای هوا منفی 5 تا منفی 15 درجه باشد، بلورهای سوزنی باریک و دراز یا صفحه های پهن نازک به وجود می آیند.

---

در ادامه می توانید تصاویر زیبای دیگری که از بلورهای برف تهیه شده را ببینید.