211service.com
De puzzel van driehoekige sneeuwvlokken oplossen
De prachtige zesvoudige symmetrie van sneeuwvlokken is het resultaat van de waterstofbruggen die watermoleculen vormen als ze bevriezen.
Maar sneeuwvlokken kunnen ook andere vormen vormen als de groei van het kristal aan één kant wordt verstoord. In theorie kunnen diamanten, trapezoïden en andere onregelmatige vormen allemaal voorkomen. En toch is de driehoek die het meest wordt waargenomen (na zeshoeken). De puzzel voor is waarom? Welk proces zorgt ervoor dat vervormde sneeuwvlokken driehoeken worden in plaats van vierkanten of rechthoeken?
Vandaag geeft Kenneth Libbrecht van het California Institute of Technology in Pasadena een antwoord. Libbrecht, je herinnert je misschien , heeft een verbazingwekkende sneeuwvlokmachine gebouwd om de vorming van deze opmerkelijke kleine kristallen te bestuderen.
Hun groei en vorm, zegt hij, wordt bepaald door twee processen: de diffusie van watermoleculen door de lucht en de moleculaire dynamica op het oppervlak van het kristal en het is het eerste dat de vorming van driehoekige kristallen verklaart.
Libbrecht zegt dat verschillende verschijnselen invloed hebben op de manier waarop watermoleculen op het oppervlak van een sneeuwkristal komen, maar misschien wel de belangrijkste is de aerodynamica. Dit oriënteert de kristallen en ventileert het, bepaalt de snelheid waarmee het kan groeien.
Libbrecht heeft berekend hoe kleine verstoringen in de groeisnelheid aan één kant van een kristal van vorm veranderen. Hij zegt dat wat de oorzaak van de verstoring ook is, een hexagonaal kristal zal altijd op de een of andere manier van vorm blijven veranderen.
Maar de merkwaardige eigenschap van driehoekige kristallen is dat ze bestand zijn tegen dit soort veranderingen. Dus wanneer een kristal driehoekig is geworden, kunnen andere verstoringen zijn vorm niet verder veranderen.
Driehoeken zijn een soort vallei in het energielandschap van de sneeuwvlokmorfologie. En dit verklaart waarom ze zo vaak voorkomen. Koel!
Houd er een in de gaten de volgende keer dat je in de sneeuw bent.
Referentie: arxiv.org/abs/0911.4733 : Aerodynamische effecten bij de groei van sneeuwkristallen