3D модел на разтопяваща се снежинка – на кого и защо му трябва
Не и на дядо Коледа.
Когато става дума за снежинките и интереса към тях, първото нещо, за което се сещаме са децата и любопитството им към топящите се ледени кристали върху премръзналите носове през зимата. Но учените от НАСА също проявяват безкраен интерес към снежинките и най-вече как точно се случва преминаването им от твърдо в течно състояние. Резултатът се вижда на 3D модела (https://www.nasa.gov/feature/goddard/2018/nasa-visualizes-the-dance-of-a-melting-snowflake/), който илюстрира трансформирането на замръзналия кристал във водни капки.
Учените открай време полагат усилия да разберат как водата се трансформира в съвършена форма на снежинката. Вече могат да бъдат създавани снежинки в лабораторни условия и всяка от тях е уникална по своята форма – точно както в Природата.
И все пак досега микрофизиката на втечняващата се снежинка беше тайнствен процес, въпреки че този малък на пръв поглед феномен оказва огромно влияние върху валежите и климата. Според специалистите от НАСА, 2/3 от дъжда падащия дъжд преди това е съществувал под формата на сняг. Облаците от ледени снежинки блокират радио сигналите, оказват влияние на летенето на самолетите и причиняват други трудности. Ето защо изучаването и разбирането на „поведението“ на снежинките помага за по-точното прогнозиране на глобалния климат.
Досега повечето изследвания върху миниатюрните снежни кристали, летящи от небето през зимата, са засягали главно образуването на структурата им. Посвещавайки десетилетия в изучаването на вледеняването на водата, физикът Кенет Либрехт, познат като гуруто на физиката на снежинките, припомня, че акумулирането на водни молекули във въздуха образува различни по форма снежинки в зависимост от градусите: при -2 градуса те добиват кръгли плоски форми. При -5 градуса приличат на остри игли; под 15 градуса по Целзий са като тънки люспи, а при -30 – отново се превръщат в игли.
А какво се случва при противоположния процес? Трудно и почти невъзможно е да запечаташ разтопяването на снежинка в кадър. Колкото и невероятно да звучи, до скоро учените са използвали паяжини на паяци, с които да хванат снежинките и да наблюдават разграждането й до пълното й изчезване. Но в последните проучвания, публикувани в журнала „Atmospheres“ (https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/2017JD027909), екипът на НАСА успява да опише процеса на разстопяването с помощта на математически формули, пресъздавайки модел, показващ същинското изчезване на една единствена снежинка.
Изводът е, че образуването на водата започва да се случва във вдлъбнатите части на снежинката. След като течният участък нараства достатъчно, водата изгражда защитен слой около останалия лед, докато накрая се разпада цялата съвършена структура. Снежинките, които са се превърнали в малки ледени топченца се разстапят по-бавно, отколкото деликатната кристална форма, която се вижда в 3D визуализацията. Там, показаната снежинка е дълга около 1 см, но може би това е напълно достатъчно за началото на предсказването на времето и климатичните промени в бъдеще.
