stringtranslate.com

کریستال یخ

نمای نزدیک از کریستال های یخ در حال رشد که تقارن شش ضلعی معمولی را نشان می دهد.

بلورهای یخ یخ جامد در اشکال متقارن از جمله ستون های شش ضلعی ، صفحات شش ضلعی و کریستال های دندریتی هستند . [1] کریستال های یخ مسئول نمایش های نوری جوی مختلف و تشکیل ابر هستند . [1] [2]

تشکیل

نمونه ای از یک صفحه شش ضلعی (بالا) و یک ستون شش ضلعی (پایین)، شکل های معمولی کریستال یخ.

 در دما و فشار محیط، مولکول های آب شکل V دارند. دو اتم هیدروژن با زاویه 105 درجه به اتم اکسیژن پیوند می خورند. [3] بلورهای یخ دارای یک شبکه کریستالی شش ضلعی هستند ، به این معنی که مولکول های آب پس از انجماد خود را به شش ضلعی های لایه ای مرتب می کنند . [1]

رشد آهسته کریستال از جوهای سردتر و خشک تر، تقارن شش ضلعی بیشتری ایجاد می کند. [2] بسته به دما و رطوبت محیط ، بلورهای یخ می توانند از منشور شش ضلعی اولیه به اشکال متقارن زیادی تبدیل شوند. [4] شکل‌های ممکن برای بلورهای یخ، ستون‌ها، سوزن‌ها ، صفحات و دندریت‌ها هستند . الگوهای ترکیبی نیز امکان پذیر است. [1] اشکال متقارن به دلیل رشد رسوبی است که یخ مستقیماً از بخار آب در جو تشکیل می شود. [5] فضاهای کوچک در ذرات اتمسفر همچنین می توانند آب را جمع کنند، یخ بزنند و بلورهای یخ را تشکیل دهند. [6] [7] این به عنوان هسته شناخته می شود . [8] دانه‌های برف زمانی تشکیل می‌شوند که بخار اضافی روی یک کریستال یخ موجود منجمد شود. [9] [10]

یخ زدن بیشتر آب روی یک کریستال یخ باعث تولید دانه های برف می شود .

بلورهای مثلثی و مکعبی

آب فوق سرد به آبی اطلاق می شود که زیر نقطه انجماد خود هنوز مایع است. [11] کریستال‌های یخ که از آب فوق‌سرد شده تشکیل شده‌اند، در شش ضلعی‌های لایه‌ای خود دارای نقص‌های انباشتگی هستند . این باعث می شود کریستال های یخ بسته به دما، تقارن مثلثی یا مکعبی را نشان دهند. کریستال های مثلثی یا مکعبی در اتمسفر بالایی که در آن ابرسرد شدن اتفاق می افتد تشکیل می شوند. [12] [13]

کریستال های مربعی

آب برخلاف مولکول های کوچکتر مانند هلیوم می تواند از ورقه های چند لایه اکسید گرافن عبور کند . هنگامی که آب بین دو لایه گرافن فشرده می شود ، در دمای اتاق بلورهای مربع یخ را تشکیل می دهد. محققان معتقدند فشار بالا و نیروی واندروالس ، نیروی جذابی که بین همه مولکول‌ها وجود دارد، تشکیل را هدایت می‌کند. این ماده یک فاز کریستالی جدید از یخ است. [3] [14]

پدیده های آب و هوایی

هاله ای که توسط نور منعکس شده از کریستال های یخ در ابرهای سیروس ایجاد می شود. این هاله خاص، هاله 46 درجه نامیده می شود .

کریستال های یخ به دلیل بازتاب نور از کریستال ها در فرآیندی به نام پراکندگی ، پدیده های نوری مانند غبار الماس و هاله در آسمان ایجاد می کنند . [1] [2] [15]

ابرهای سیروس و مه یخ از کریستال های یخ ساخته شده اند. [1] [16] ابرهای سیروس اغلب نشانه ای از یک جبهه گرم نزدیک است ، جایی که هوای گرم و مرطوب بالا می رود و به کریستال های یخ منجمد می شود. [17] [18] کریستال‌های یخ که به یکدیگر ساییده می‌شوند نیز رعد و برق تولید می‌کنند . [19] [20] کریستال ها معمولاً به صورت افقی می افتند، [21] اما میدان های الکتریکی می توانند باعث شوند که آنها به هم چسبیده و در جهات دیگر سقوط کنند. [22] [23]

تشخیص

بلورهای یخ دندریتی که با میکروسکوپ الکترونی روبشی تصویربرداری شده اند . رنگ ها توسط کامپیوتر تولید می شوند .

صنعت هوافضا در حال کار برای طراحی راداری است که می تواند محیط های کریستال یخ را برای تشخیص شرایط خطرناک پرواز تشخیص دهد. کریستال های یخ می توانند با تماس با سطح هواپیمای گرم ذوب شوند و به دلیل شرایط محیطی دوباره منجمد شوند. تجمع یخ در اطراف موتور به هواپیما آسیب می رساند. [24] [25] پیش بینی آب و هوا از رادارهای آب و هوای بازتابی تفاضلی برای شناسایی انواع بارش با مقایسه طول افقی و عمودی یک قطره استفاده می کند. [26] بلورهای یخ در جهت افقی بزرگتر هستند [15] و بنابراین قابل تشخیص هستند.

همچنین ببینید

مراجع

  1. ^ abcdef "کریستال یخ". واژه نامه هواشناسی . انجمن هواشناسی آمریکا بازیابی شده در 29-03-2023 .
  2. ↑ abc "هیله های کریستال یخ". www.its.caltech.edu . بازیابی شده در 2023-03-30 .
  3. ↑ اب پویو، تیبی (27-03-2015). ساندویچ کردن آب بین گرافن بلورهای مربعی یخ در دمای اتاق ایجاد می کند. علم ZME . بازیابی شده در 2023-03-30 .
  4. ↑ ویسکونتی، گیدو (2001). مبانی فیزیک و شیمی جو. برلین: اسپرینگر. شابک 3-540-67420-9. OCLC  46320998.
  5. ↑ "تعالی و رسوب - آموزش انرژی". Energyeducation.ca ​بازیابی 2023-04-10 .
  6. ^ یوتا، دانشگاه. "ما به این فکر کرده‌ایم که چگونه یخ در ابرهای سیروس شکل می‌گیرد." phys.org ​بازیابی شده در 2023-03-30 .
  7. ↑ «چگونه کریستال های یخ در ابرها تشکیل می شوند». مجله علمی تحلیلی وایلی . بازیابی شده در 29-03-2023 .
  8. ^ UCL (2016-12-09). "درک چگونگی تشکیل کریستال های یخ در ابرها". اخبار UCL بازیابی 2023-04-10 .
  9. ↑ «نرخ رشد و عادات کریستال‌های یخ بین ۲۰- تا ۷۰- درجه سانتی‌گراد - جستجوی Google». www.google.com . بازیابی 2024-03-10 .
  10. ↑ "دانه های برف چگونه تشکیل می شوند؟ علم پشت برف را دریافت کنید". www.noaa.gov . 19 دسامبر 2016 . بازیابی شده در 2023-03-30 .
  11. ↑ «ابرهای فوق العاده خنک». earthobservatory.nasa.gov . 2014-12-20 . بازیابی 2023-04-10 .
  12. ↑ موری، بنجامین جی. سالزمن، کریستف جی. هیمسفیلد، اندرو جی. دابی، استیون؛ نیلی، رایان آر. کاکس، کریستوفر جی (2015-09-01). "کریستال های یخ مثلثی در جو زمین". بولتن انجمن هواشناسی آمریکا . 96 (9): 1519-1531. Bibcode :2015BAMS...96.1519M. doi : 10.1175/BAMS-D-13-00128.1 . ISSN  0003-0007. S2CID  120907603.
  13. ↑ «ساختار یخ مکعبی (یخ Ic)». water.lsbu.ac.uk . بازیابی 2023-04-10 .
  14. ^ آلگارا سیلر، جی. لهتینن، او. وانگ، اف سی؛ نیر، RR; قیصر، یو. وو، HA; گیم، AK; گریگوریوا، چهارم (2015). "یخ مربعی در نانو مویرگ های گرافن". طبیعت . 519 (7544): 443-445. arXiv : 1412.7498 . Bibcode :2015Natur.519..443A. doi :10.1038/nature14295. ISSN  1476-4687. PMID  25810206. S2CID  4462633.
  15. ^ ab Gedzelman، SD (2003-01-01)، "OPTICS، ATMOSPHERIC | Optical Phenomena"، در Holton, James R. (ed.), Encyclopedia of Atmospheric Sciences , Oxford: Academic Press, pp. 1583-1594, doi :10.1016/b0-12-227090-8/00284-0، ISBN 978-0-12-227090-1، بازیابی شده در 2023-03-30
  16. ↑ «مه یخی». واژه نامه هواشناسی . انجمن هواشناسی آمریکا بازیابی شده در 29-03-2023 .
  17. ↑ "ابرهای سیروس | مرکز آموزش علوم". scied.ucar.edu . بازیابی شده در 2023-03-30 .
  18. ↑ «ابرهای سیروس». دفتر ملاقات بازیابی شده در 2023-03-30 .
  19. ^ پلیت، فیل (2016-11-16). "بلورهای یخ بر فراز ابرها با آهنگ برق می رقصند". تخته سنگ . ISSN  1091-2339 . بازیابی شده در 2023-03-30 .
  20. ↑ کانادا، محیط زیست و تغییرات آب و هوا (2011-04-15). "رعد و برق چگونه کار می کند". www.canada.ca . بازیابی شده در 2023-03-30 .
  21. ^ استیلول، رابرت آ. نیلی، رایان آر. تایر، جفری پی. والدن، فون پی. شوپ، متیو دی. میلر، ناتانیل بی. (27-11-2019). "تأثیر تشعشعی کریستال های یخ افقی بر فراز سامیت، گرینلند". مجله تحقیقات ژئوفیزیک: اتمسفرها . 124 (22): 12141-12156. Bibcode :2019JGRD..12412141S. doi : 10.1029/2018JD028963 . ISSN  2169-897X. S2CID  210640681.
  22. ↑ لیبرشت، کنت جی. "رشد کریستال برف الکتریکی". www.its.caltech.edu . بازیابی شده در 2023-03-30 .
  23. ^ لاتام، جی. ساندرز، CPR (1964). "تجمع کریستال های یخ در میدان های الکتریکی قوی". طبیعت . 204 (4965): 1293-1294. Bibcode :1964Natur.204.1293L. doi : 10.1038/2041293a0. ISSN  1476-4687. S2CID  8747928.
  24. ↑ هایدمن، کلی (11-08-2015). "مطالعات کمپین پروازی تشخیص رادار یخ کریستال یخ". ناسا . بازیابی شده در 2023-03-30 .
  25. ^ لوکاس، جان؛ بادین، پاول (10-06-2019). "تشخیص کریستال یخ در ارتفاع بالا با رادار هواشناسی باند X هواپیما". SAE International Journal of Advances and Current Practices in Mobility . 2 (1): 256-264. doi :10.4271/2019-01-2026. ISSN  2641-9637. S2CID  182542723.
  26. ↑ وزارت بازرگانی ایالات متحده، NOAA. "محصولات دو پل". www.weather.gov . بازیابی شده در 2023-03-30 .

لینک های خارجی