إذا نظرت إلى الثلج عن قرب، فستلاحظ على الأرجح أنه يتكون من آلاف الرقائق الصغيرة ذات التصميمات المعقدة والجميلة.
هذه الرقاقات الثلجية هي في الواقع بلورات ثلجية تتشكل في غلافنا الجوي، عالياً في السحب، وتتحول على طول رحلتها إلى الأرض بفضل عوامل وقوى مختلفة.
نحن ننظر في كيفية تشكل رقاقات الثلج، وما هي الظروف الجوية التي تساهم في التعقيدات الجميلة للثلج.
كيفية بناء ندفة الثلج
إن تصميمات رقاقات الثلج هي في الواقع نتاج عملية تبلور يتحكم فيها الغلاف الجوي، إذ يلتصق بخار الماء الموجود في الغلاف الجوي على بقعة حرة من حبوب اللقاح أو الغبار ويعمل بمثابة نواة، وهذا يعني أنه يمكن أن يبدأ في إضافة المزيد من جزيئات الماء والنمو في الحجم، وعندما يحدث هذا في درجات حرارة باردة ، يتجمد الماء أيضًا ويتبلور.
وعلى الرغم من العديد من الأنماط الفريدة لرقائق الثلج، فإنها تتبلور جميعًا في نفس الشكل بالضبط – شكل سداسي، والسبب في ذلك يتعلق بكيفية تصرف الماء على المستوى الكيميائي، ففي درجة حرارة الغرفة ، تتدفق جزيئات الماء بشكل عشوائي حول بعضها البعض، وتشكل الروابط وتفككها إلى ما لا نهاية.
وعندما تبرد درجات الحرارة، فإنها تبدأ في فقدان الطاقة الحركية وتشكيل روابط أكثر استقرارًا، فعند 0 درجة مئوية، يعيدون توجيه أنفسهم إلى وضع فعال من حيث الطاقة ، والذي يصادف أن يكون تكوينًا سداسيًا جامدًا.
كل رقاقات الثلج تتبلور بهذه الطريقة، ونظرًا لأن المزيد من جزيئات الماء تنوي في بلورة الثلج الرضيع، فإنها تبلور أذرع طويلة وتشكل تصميمات فنية فريدة.
مخطط نكايا للثلج
في ثلاثينيات القرن الماضي، ابتكر الفيزيائي الياباني أوكيشيرو ناكايا، أول رقاقات ثلجية اصطناعية ودرس نموها كنظير لتشكيل بلورات الثلج الطبيعية، مخطط “ناكايا”، هو مخطط عملي يوضح كيفية تشكل رقاقات الثلج.
ويوضح الرسم التخطيطي أنواع رقاقات الثلج التي تتشكل عبر درجة حرارة الغلاف الجوي والرطوبة أثناء سقوط بلورة الثلج على الأرض.
يعتمد حجم وتعقيد ندفة الثلج على رطوبة الغلاف الجوي، فالمزيد من الماء يعني رقاقات ثلجية أكبر وأكثر تعقيدًا، والمثير للدهشة أن رقاقات الثلج تدور بين فئتين من النمو (الصفائح مقابل الأعمدة) مع انخفاض درجات الحرارة.
مع اقتراب الذكرى المئوية لتأسيسها، لا تزال هذه التفاصيل الخاصة بمخطط ناكايا تحير الباحثين حتى اليوم، حيث يواصل الكثيرون التنظير وإثبات كيف يمكن أن تكون هذه الظاهرة ممكنة.
قد تتساءل كيف من الممكن ألا تتطابق ندفتان من الثلج إذا كان لكل منهما بداية سداسية ويمكن أن تشكل أعمدة أو لوحات فقط، وتكمن الإجابة في الطبيعة الديناميكية للغلاف الجوي.
