बर्फ के क्रिस्टल

L बर्फ के क्रिस्टल अपने अजीबोगरीब और आकर्षक आकार को देखते हुए वे हमेशा वैज्ञानिकों द्वारा अध्ययन का विषय रहे हैं। यदि हम उन्हें सूक्ष्मदर्शी के नीचे देखते हैं तो हम देख सकते हैं कि उनके पास शानदार ज्यामितीय आकार हैं और यह आश्चर्यजनक है कि ये ज्यामितीय आकार प्रकृति में क्यों उत्पन्न होते हैं।

इस लेख में हम आपको बताने जा रहे हैं कि बर्फ के क्रिस्टल से संबंधित विभिन्न अध्ययनों के निष्कर्ष क्या हैं और आज तक क्या खोजे गए हैं।

बर्फ के क्रिस्टल का निर्माण

अत्यधिक सममित आकार जलाशय की वृद्धि के कारण होता है, जहां पानी सीधे बर्फ के क्रिस्टल पर जमा होता है और वाष्पित हो जाता है। परिवेश के तापमान और आर्द्रता के आधार पर, बर्फ के क्रिस्टल प्रारंभिक हेक्सागोनल प्रिज्म से कई सममित तरीकों से विकसित हो सकते हैं। बर्फ के क्रिस्टल के संभावित आकार स्तंभ, सुई के आकार, प्लेट के आकार और वृक्ष के समान होते हैं। यदि क्रिस्टल विभिन्न पर्यावरणीय परिस्थितियों के क्षेत्र में प्रवास करता है, तो विकास मोड बदल सकता है और अंतिम क्रिस्टल मिश्रित मोड दिखा सकता है।

बर्फ के क्रिस्टल क्षैतिज रूप से संरेखित अपनी लंबी कुल्हाड़ियों के साथ गिरते हैं, और इस प्रकार वर्धित (सकारात्मक) अंतर परावर्तन मूल्यों के साथ पोलारिमेट्रिक मौसम रडार पर दिखाई देते हैं। आइस क्रिस्टल लोडिंग क्षैतिज के अलावा अन्य संरेखण का कारण बन सकती है। ध्रुवीकृत मौसम रडार भी आवेशित बर्फ के क्रिस्टल का अच्छी तरह से पता लगा सकता है। तापमान और आर्द्रता कई अलग-अलग क्रिस्टल रूपों को निर्धारित करते हैं। बर्फ के क्रिस्टल कई वायुमंडलीय ऑप्टिकल अभिव्यक्तियों के लिए जिम्मेदार होते हैं।

जमे हुए बादल बर्फ के क्रिस्टल से बने होते हैं, विशेष रूप से सिरस के बादल और जमने वाले कोहरे से। क्षोभमंडल में बर्फ के क्रिस्टल नीले आकाश को थोड़ा सफेद होने का कारण बनते हैं, जो एक निकट आने वाले मोर्चे (और बारिश) का संकेत हो सकता है क्योंकि नम हवा ऊपर उठती है और बर्फ के क्रिस्टल में जम जाती है।

सामान्य तापमान और दबाव पर, पानी के अणु V-आकार के होते हैं और दो हाइड्रोजन परमाणु 105° के कोण पर ऑक्सीजन परमाणुओं से बंधे होते हैं। सामान्य बर्फ के क्रिस्टल सममित और षट्कोणीय होते हैं

ग्राफीन की दो परतों के बीच संकुचित होने पर, कमरे के तापमान पर वर्गाकार बर्फ के क्रिस्टल बनते हैं। सामग्री एक नया बर्फ क्रिस्टल चरण है जो 17 अन्य बर्फों के साथ मिलती है। शोध पहले की एक खोज से आगे बढ़ता है कि जल वाष्प और तरल पानी हीलियम जैसे छोटे अणुओं के विपरीत, टुकड़े टुकड़े वाले ग्रैफेन ऑक्साइड की चादरों से गुजर सकता है। यह प्रभाव वैन डेर वाल्स बलों द्वारा संचालित माना जाता है, जिसमें 10.000 से अधिक वायुमंडल में दबाव शामिल हो सकते हैं।

बर्फ के क्रिस्टल पर अध्ययन

सीएसआईसी और मैड्रिड के कॉम्प्लूटेंस विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं द्वारा बार्सिलोना में मारेनोस्ट्रम सुपरकंप्यूटर पर किए गए सिमुलेशन ने पुष्टि की है कि बर्फ क्रिस्टल के अजीब विकास की कुंजी उनकी सतह संरचना में निहित है।

बर्फ की सतह तीन अलग-अलग अवस्थाओं में हो सकती है, जिसमें अलग-अलग डिग्री की गड़बड़ी हो सकती है। एक से दूसरे में जाने से अचानक परिवर्तन होते हैं तापमान बढ़ने पर विकास दर और विभिन्न तरीकों की व्याख्या करें (चपटा, षट्कोणीय, या दोनों) वातावरण में बर्फ या बर्फ के क्रिस्टल से।

इन विशिष्ट क्रिस्टल परिवर्तनों और वृद्धि की कुंजी उनकी सतह संरचना है। मैड्रिड के कॉम्प्लूटेंस यूनिवर्सिटी (यूसीएम) के शोधकर्ता लुइस गोंजालेज मैकडॉवेल द्वारा किए गए एक अध्ययन, वैज्ञानिक अनुसंधान के उच्चायुक्त और पाब्लो लोम्बर्ट के रोक्का सोलानो इंस्टीट्यूट ऑफ फिजिकल केमिस्ट्री (आईक्यूएफआर) से ईवा नोया दोनों संस्थानों के कुछ हद तक इसे प्रदर्शित करते हैं। . यह लेख साइंस एडवांसेज जर्नल में प्रकाशित हुआ था।

गोंजालेज मैकडॉवेल कहते हैं, "इस परिवर्तन का कारण अब तक एक रहस्य रहा है, यह याद करते हुए कि जापानी शोधकर्ता उकिचिरो नाकाया ने 1930 के दशक में सबसे छोटे बर्फ के क्रिस्टल की खोज की थी, जिसे हीरे की धूल कहा जाता है, जो हेक्सागोनल प्रिज्म के आकार का है। ये प्रिज्म फ्लैट हो सकते हैं, लोजेंज की तरह, या लम्बी, पेंसिल या हेक्सागोनल प्रिज्म की तरह, और एक विशिष्ट तापमान पर एक आकार से दूसरे आकार में बदल सकते हैं।

सिमुलेशन

शोधकर्ताओं ने देखा कि कम तापमान पर, बर्फ की सतह चिकनी और अपेक्षाकृत व्यवस्थित थी। जब वाष्प के अणु सतह से टकराते हैं, उन्हें जल्दबाज़ी करने और जल्दी से वाष्पित होने के लिए जगह नहीं मिल रही है, जिससे क्रिस्टल का विकास बहुत धीमा हो जाता है।

लेकिन उच्च तापमान पर, कई चरणों के साथ, बर्फ की सतह अधिक अव्यवस्थित हो जाती है। वाष्प के अणु आसानी से सीढ़ियों पर अपना स्थान खोज लेते हैं और क्रिस्टल तेजी से बढ़ते हैं।

"हमने देखा कि यह परिवर्तन क्रमिक नहीं था, बल्कि एक बहुत ही विशिष्ट संक्रमण के कारण हुआ, जिसे टोपोलॉजिकल ट्रांज़िशन कहा जाता है। लेकिन जिस चीज ने बर्फ को और भी असामान्य बना दिया, वह यह थी कि अचानक, जब क्रिस्टल का बाहरी आवरण पिघल गया, तो सतह फिर से चिकनी और गड़बड़ हो गई," नूह ने कहा।

जब यह फिर से बहुत चिकना हो जाता है, तो क्रिस्टल के उस तरफ क्रिस्टल की वृद्धि बहुत धीमी हो जाती है, लेकिन दूसरी तरफ नहीं। अचानक कुछ तेजी से बढ़ते हैं, अन्य धीरे-धीरे बढ़ते हैं, और क्रिस्टल का आकार बदल जाता है, जैसा कि नकटानी ने 90 साल से भी पहले के प्रयोगों में देखा था।

मारेनोस्ट्रम में सिमुलेशन

यह देखते हुए कि बर्फ एक जटिल पदार्थ है जिसका तेजी से वाष्पीकरण के कारण प्रयोगात्मक तकनीकों का उपयोग करके अध्ययन करने की आवश्यकता है, स्पेन में सबसे बड़े कंप्यूटर मारेनोस्ट्रम (बीएससी-सीएनएस) पर आठ महीने के लिए सिमुलेशन किया गया है।

"कम्प्यूटेशनल कार्य ने हमें क्रिस्टल बनाने वाले प्रत्येक पानी के अणु का मार्ग निर्धारित करने की अनुमति दी है; लेकिन निश्चित रूप से, एक छोटा क्रिस्टल बनाने के लिए, हमें सैकड़ों हजारों अणुओं की आवश्यकता होती है, इसलिए इस अध्ययन को करने के लिए आवश्यक गणना की मात्रा बहुत अधिक है। लोम्बर्ट कहते हैं।

गोंजालेज मैकडॉवेल ने निष्कर्ष निकाला कि ये परिणाम "बहुत दिलचस्प हैं, लेकिन वैज्ञानिक अनुसंधान को हमेशा नई गणनाओं और मान्यताओं द्वारा पुष्टि करने की आवश्यकता होती है। इस सावधानी के बावजूद, हमें खुशी है कि हमारे प्रयासों के दिलचस्प परिणाम सामने आए हैं, क्योंकि इसके लिए धन प्राप्त करने के लिए कई असफल प्रयास किए गए।”

इसके अलावा, रसायनज्ञ याद करते हैं कि वायुमंडलीय बर्फ के क्रिस्टल ग्लोबल वार्मिंग में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं: "जलवायु परिवर्तन पर प्रभाव को समझने के लिए, हमें इसके आकार और विकास दर को समझने की जरूरत है. इसलिए हमारी बेहतर समझ हमें मल्टी मिलियन डॉलर की पहेली में एक और टुकड़ा डालने की अनुमति देती है।"

मुझे उम्मीद है कि इस जानकारी से आप बर्फ के क्रिस्टल और उनकी विशेषताओं के बारे में अधिक जान सकते हैं।