علم رقاقات الثلج – أفكار بي بي سي

ماذا تخبرنا رقاقات الثلج عن كوننا؟

البروفيسور بريان كوكس: رقاقات الثلج معقدة وجميلة وغامضة وآسرة تمامًا. ولكن على الرغم من كل تعقيداتها – وتنوعها الذي لا نهاية له – فإن بنية ندفة الثلج يمكن تفسيرها من خلال بعض قوانين الطبيعة العالمية. القوانين التي تشرح كل شيء من رقاقات الثلج إلى المجرات. لنبدأ من البدايه. ما هي ندفة الثلج؟ أو، لاستخدام اسمها أكثر تقنية، بلورة الثلج؟ تتشكل بلورة الثلج في السحب عندما يلتقي بخار الماء ببقع صغيرة من الغبار أو حبوب اللقاح. وهذا يشكل قلبها السداسي الصغير. النصائح تلتصق بالخارج وتكون خشنة. هذا يجذب جزيئات الماء. ثم المزيد من جزيئات الماء. و اكثر. هذه تشكل فروع ندفة الثلج لدينا. ويعتمد حجم وشكل هذه الفروع على درجة الحرارة والرطوبة الدقيقة التي تلتقي بها ندفة الثلج أثناء رحلتها عبر السحب، التي تسحبها قوة الجاذبية إلى الأسفل. تأخذ كل واحدة طريقًا مختلفًا قليلاً – مما يعني عدم وجود رقاقات ثلج متماثلة تمامًا. عندما تهبط ندفة ثلج على جعبتك، فهي في طريقها إلى رحلة فريدة من نوعها تمامًا للوصول إليك. قبل أن تذوب في لحظة. بالعودة إلى عام 1611، في صباح يوم شديد البرودة من شهر يناير في براغ، سقطت ندفة ثلج على كم عالم الرياضيات يوهانس كيبلر. وقد جعله يفكر: “لماذا تحتوي رقاقات الثلج على ستة جوانب؟” كان الإنجاز الذي حققه كيبلر هو نظريته القائلة بأن هذا النمط السداسي هو الاستخدام الأكثر كفاءة للفضاء. سواء كان قرص العسل داخل خلية نحل. أو أكوام من قذائف المدفعية المكدسة. أو ندفة ثلج حساسة وعابرة. لقد استغرق إثبات نظريته 400 عام، 400 عام. ما لم يعرفه كيبلر في ذلك الوقت هو أن كل جزيء ماء، أو H2O، يتكون من ذرتي هيدروجين وذرة أكسجين واحدة. عندما تتجمع جزيئات الماء معًا عند تجميدها، تكون الزاوية بين ذرات الهيدروجين دائمًا حوالي 105 درجة. وهذا يعطينا الأضلاع الستة. في قلبها، تكون ندفة الثلج دائمًا على شكل مسدس. ولكنها يمكن أن تنمو إلى جميع أنواع الأشكال الغريبة والرائعة. طويلة ورقيقة مثل قلم الرصاص. حادة مثل الإبرة. أسطوانية كالرصاصة. أو، في بعض الأحيان، مثلثة. لكن الحقيقة هي أن معظم رقاقات الثلج هي نوع من… حسنًا، تشبه الفقاعة. إذا تحدثت إلى مصور ندفة الثلج – هناك عدد قليل جدًا في العالم – فسيخبرونك أن الأمر يستغرق أيامًا وأيامًا في البرد للحصول على “لقطة الأموال”. ويجب أن تكون الظروف مناسبة تمامًا – بين 15 تحت الصفر و13 تحت الصفر. ولكن منذ أن التقط ويلسون بنتلي، وهو مزارع من ولاية فيرمونت الأمريكية، الصور الأولى لندفات الثلج المذهلة في عام 1885، أصبحنا مدمنين عليها. لقد أظهر العلماء أن التناظر يرضي الدماغ البشري بشكل لا يصدق. رقاقات الثلج كلها متناظرة شعاعيًا، مما يعني أنه يمكنك تقطيعها إلى شرائح متطابقة، مثل الكعكة. الأصداف، والزهور، ونجوم البحر، وحتى المجرات الحلزونية، مثل درب التبانة، تشترك في هذا النوع من التناظر. والطبيعة لديها خدعة أخيرة في جعبتها. رقاقات الثلج ليست بيضاء في الواقع. إنها شفافة، لكن بها الكثير من الحواف، وهذا يؤدي إلى تشتيت الضوء، مما يجعلها تبدو بيضاء. كل ندفة ثلج هي صورة مصغرة لقوانين الفيزياء. الجاذبية تجعله يسقط. الكهرومغناطيسية تحدد شكلها. وكنت قد حصلت على التماثل. الأمر نفسه ينطبق على النجوم والأنظمة الشمسية والكواكب. ومعنا. عندما تنظر إلى ندفة الثلج، يمكنك قراءة تاريخها. قصتها الفريدة الخاصة. التجارب التي تواجهها تشكلها على ما هي عليه. تماما مثلنا، حقا.