FizikaMaraqlı

Qar dənələri və formaları

Qış mövsümünün ən gözəl yanı yağan qarı pəncərədən seyr etməkdir. Demək olar ki, hamımız pəncərə şüşəsinə dəyən fərqli formalardakı qar dənələrinin bənzərsiz gözəlliyindən təsirlənirik. Fərqli bir yağıntı növü olan qar donmuş yağış damlaları demək deyil. Bunlara dolu deyilir. Qarın meydana gəlməsi bir az daha fərqlidir. Bəzi hallarda su buxarı birbaşa kiçik buz kristalları halında sıxlaşaraq heksaqonal, yəni altıbucaqlı prizma formasını alaraq qar dənələrini yaradır. Lakin bu kristallar havadakı daha soyuq su damlacıqlarını özlərinə çəzb edə bilir. Tək-tək yaranan kristalların künclərindən budaqlanmış filizlər kimi daha mürəkkəb şəkillərdə başqa qar dənələrinə çevrilir. Hər qar dənəsi bir başqasından fərqli formadadır, hbiri bir-birinə bənzəmir. Fərqli formalarda olan qar dənələri və buz kristalları keçmişdən bu günümüzə qədər bir çox elm insanının diqqətini cəkməyi bacarıb.
 
 
 
Məsələn 1611-ci ildə İohan Kepler bir məqaləsində qar  kristallarının altıbucaqlı, simmetriyalı formalarından bəhs edir. Bundan təxminən 20 il sonra Rene Dekart təbiətdə cox nadir müşahidə edilən 12 kənarlı qar dənəsini müşahidə edir. Kənarların və bucaqlarınn mükəmməl bir biçimdə bir-birlərinə bərabər və dümdüz olduğunun ifadə edərək bu qədər mükəmməl şəkildə yaranan qar dənələrindən necə təsirləndiyini ifadə edir. Robert Huk da 1665-ci ildə nümayiş etdiyi Micrographia adlı kitabında cox ceşidli qar dənələrinin və buz kristallarının əllə çəkilmiş şəkillərinə yer verib. Bütün bu nümayişlərdə o zamanki şərtlər və infrastruktur daxilində cox çox detala yer verilməmiş, qar dənələrinin gözəlliyi poetik dillə izah edilmişdi. Ancaq kristalları araşdıran X-rels kristaloqrafiya elmi inkişaf etdirildikdən sonra qar dənələri və kristalların detallı şəkil və strukturları araşdırılmağa başlandı. Əsl sistematik araşdırmalar 1950-ci ildə Yapon atom fiziki Ukixiro Nakaya  ilə başladı. Nakaya qar dənələrini analiz edərək əhatəli bir kataloq hazırladı. Eyni zamanda da laboratoriyada süni qar  kristallarını əldə edən ilk elm insanı olaraq elm tarixinə adını yazdırdı. 1954-cü ildə “Qar  Kristalları: Təbii və Süni” adını verdiyi kitabını nümayiş etdirdi. Bu təbii faktın elmi mənada ilk dəfə bu kitabda izah edildiyi və qar dənələrinin sistematik bir şəkildə meydana gəlmə prosesinin izah edildiyi görülür.
İndiki dövrdə isə Kaliforniya Texnologiya İnstitunda işləyən Kennet Librek adlı fizikaçının peşə həyatını qar  dənələrini araşdırmağa həsr edib və yaratdığı internet səhifəsində araşdırdığı və sənədləşdirdiyi ən az 35 ədəd təbii qar dənəsi və daha bir çox başqa buz kristalının məlumatlarını və fotoşəkillərini nümayiş etdirir. Bu araşdırmaçı laboratoriyada öz buz kristallarını yaradır ya da soyuq iqlim bölgələri olan Miçigan, Alyaska və Ontariyoya gedərək əsl qar dənələrinin yüksək dəqilikdə olan mikroskopik görüntülərini əldə edir. Etdiyi iş həqiqətən cox diqqət tələb edən, incə bir işdir. Cox kiçik bir fırça istifadə edərək tutduğu qar dənələrini şüşə lamel üzərinə yerləşdirdikdən sonra şəkillərini şəkir. Qar dənələrinin tez əriməməsi üçün bütün bu əməliyyatların soyuq bir mühitdə, yəni dondurucu soyuqda, çöldə edilməsi lazımdır. Fotoşəkillər isə həqiqətən çox təsir edicidir. Nakayanın öncülük etdiyi bu işlər sayəsində artıq istilik və nəm kimi bəzi atmosferi şərtlərinin qar dənələrinin şəkillərinin meydana gəlməsinə təsir etdiyini bilirik. Məsələn bu şəkillər aşağı nəm şərtlərində daha sadə quruluşlu olur. Nəm nisbəti yüksəldikcə şəkillər də daha mürəkkəb bir hal
alır. Mütəxəssislər bu vəziyyətin su buxarı molekullarının yavaşca buz kristallarına çevrilməsinin altında yatan kompleks fizika qaydaları ilə əlaqəli olduğunu ifadə edir.
Qar dənələrinin yaranma prosesi: Qar dənəciklərinin mükəmməlliyi haqqında
Qar dənələri buludlarda əmələ gəlməyə başlayır.Əvvəlcə su kondensləşməsindən olduqca kiçik su damcıları əmələ gəlir. Sonrakı proseslər Mpemb effektinə uyğun gedir : damcılar 0 C-dən aşağı temperatura qədər soyuyur, amma donmur.Yalnız havada uçan tozcuqlar onların qara çevrilməsinə səbəb olur. Su damcıları bu “kristallaşma mərkəzləri” ilə görüşən kimi həmin andaca “partlayırlar”,altı sonluqlu kristalliklər şəklində donurlar.
Yerə yaxınlaşdıqca onlar özlərinə yeni-yeni su damcıları cəzb edirlər və tədricən onların ölçüləri böyüyür. Qar hissəciklərinin forması onları əhatə edən havanın temperaturundan aslı olur. Belə ki,əgər qar keçdiyi yolda çox soyuq havaya rast gəlirsə, kristallar hündürlüyə böyüyür – sanki böyük olmayan sütuncuq kimi. Havanın temperaturu donma temperaturundan yüksək olursa,qar əriyir və yenidən yağış damcılarına çevrilir.
Bütün bunlar olduqca sxematik görünür : əgər istidirsə, havada milyonlarla lövhəcik gəzir, əgər soyuqdursa, səmadan eyni qaydada uzadılan kristallar səpələnir. Həqiqiətdə isə belə bir növlülük mövcud deyil. Əslində qar toplaları 1 yox,çoxlu sayda temperatur təbəqələrindən keçir. Temperaturun daimi növbələşməsi qar kristallarının unikal sənət əsərlərinə çevirir. Bir neçə il öncə Amerika alimləri 12000-ə qədər qar dənəciklərini dəqiq tədqiq edərək onlardakı simmetriyanı pozan çoxlu sayda deffektlər aşkar etdilər. 
Alman meteoroloqları hesablamışlar ki, hər il Almaniyaya 1 neçə septilon (24 sıfırlı rəqəm) qar hissəcikləri düşür.Amma onların içərisində iki oxşarını tapmaq ehtimalı 0-a bərabərdir. Çünki qar dənəciklərinin yaranma prosesi olduqca xaotik və təsadüfidir.
 
 

Qar dənələrinin ən az 2100 fərqli strukturu mövcuddur. Diametrləri 2-4 mm, ağırlıqları isə təxminən 0,005 qram olan qar dənəcikləri havanın göstərdiyi müqavimət səbəbiylə süzülərək (limit sürətlə- 0,5 m/san) yerə enərlər. Bu enmə əsnasında dənəciklər bir-birlərini itələdiklərindən yapışmazlar. Xüsusiyyətlərini qoruyaraq yerə enərlər. Bunlar günəş işığını tamamilə əks etdirdikləri üçün ağ olaraq görünərlər. Qar yağıntısı ümumiyyətlə hava istiliyi -4 °C ilə -20 °C arasındaykən olar. Bu yağıntı, istilik sıfırın altında bir neçə dərəcə olduğunda ağır, nəmli, ölçüləri bir santimetrə çatan parçalar halında reallaşır. “Quşbaaşı qar yağması” təbiri bu vəziyyət üçün istifadə edilir. Atmosfer ilə torpağın istilikləri bərabər olsa səthə çatan qar dərhal əriməz. Torpaq istiliyi atmosfer istiliyinin üzərində olanda isə, yerə düşən qar qısa müddətdə əriyər. 
Yer üzərində bir bölgədə qar yağıntısının olma ehtimalı o bölgənin ekvatordan uzaqlığı və dəniz səviyyəsindən yüksəkliyi ilə doğru mütənasibdir. Buna baxmayaraq liman bölgələrin quru iqlimi müşahidə edilən qisimlərində ekvatordan uzaqlıq və dənizdən yüksəklik şərtləri kafi vəziyyətdə olmasa belə qar yağıntısı baş verər. Edilən araşdırmalarda bütün yağıntıların altı və ya səkkizdə birinin qar olaraq reallaşdığı aydın olmuşdur.Dediyimiz kimi qar dənəsi meydana gəlməyə başladığı zamandakı istiliyə və nəmə görə formalaşır. Nadir olaraq təxminən -2 ° C dərəcədə qar dənələri simmetrik üçbucaq şəklində meydana gələr. Qar dənələrinin çoxu çılpaq gözlə nizamsız görünür, amma şəkillərdə şəkillərin cazibədarlığı səbəbiylə mükəmmələ yaxın görülə bilir. İncə və düz şəkilli kristallar hava 0 ° C ilə -3 ° C arasında meydana gəlir. -3 ° C ilə -8 ° C arasında kristallar iynə, içi boş sütunlar və ya prizmalar (uzun incə qələm şəkli) şəklində meydana gəlir. -8 ° C. elə -22 ° C arasında qab şəklinə dönən və bəzən budaqlı və dendritik xüsusiyyətlər daşıyır. Maye ilə buz arasındakı buxar təzyiqinin maksimum fərqi təxminən -15 ° C dərəcədə müşahidə edilir və bu istilikdə kristallar maye damlacıqlarını istehlak edərək sürətlə böyüyürlər. -22 ° C dərəcə altında kristallar sütun şəklini alır, ancaq çox daha kompleks böyümə modellərinə də malikdir. Sütunlar, müstəvilər, yan-müstəvilər, güllə-rozetlər kimi şəkillər meydana gəlir. Əgər bir kristal təxminən −5 °C dərəcədə sütun şəklində bir böyümə meylində isə, bu sütunlar daha isti bir havaya rast gəldiyində sütunun sonunda bir qab və ya dendritik şəkillər yaranar və bu kristallara “şapkalı sütun” deyilir
 

 

Gələk Qar dənəsinin altıbucaqlı meydana gəlməsindəki əsasa. Təməl səbəbi atomun mərkəzi ətrafındakı spektral hərəkətinin bütün maddə üzərinə əks olunmasıdır. Nüvənin ətrafındakı elektron orbitləri mərkəzdən altıbucaqlı meydana gətirəcək şəkildə hərəkət edir. Atomun strukturca genetikası isə bu şəkillənməni meydana gətirir.Suda hidrogen və oksigen atomları arasındakı bucaq 104,5 dərəcədir və altıbucaqlı formaya malikdir.

Qar dənəciklərinin də çoxunun altıbucaqlı olmasının səbəbi də budur.Amma nəzərə almaq lazımdır ki,su donarkən strukturu dəyişir.
Əslində isə qar hiccəciklərinin hamısı 6 bucaqlı deyil. Müxtəlif formalara malikdir və  heçdə mükəmməl deyildir. Simmetriyası həmişə pozulur. Müəyyən simmetiyaya malik olma səbəbi isə atom daxili qüvvələrin nəticəsidir.Elektronların hərəkət orbiti altıbucaqlı fiqur əmələ gətirir və göstərdikləri təsir qüvvələri bərabər paylanılır. Dənəciyin mürəkkəb quruluşa malik olması isı onun əmələ gəlmə müddətində neçə su dənəciyindən ibarət olması və mühit temperaturundan asılıdır.

Əgər məqalələrimizdə qrammatik və orfoqrafik xətalar varsa, lütfən, xətalı qismi işarələyib Ctrl+Enter klaviş kombinasiyasından istifadə edərək bizə bildirin.

Etiketlər
Daha çoxu

Ilkin Jafarov

"Yaşıl Elm" elmi kütləvi platformasının qurucusu və baş redaktoruyam. "Eastern Mediterranean University"də Sənaye Mühəndisliyi üzrə ikinci təhsil alıram.

Bənzər yazılar

Rəy yazın

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

Buna da nəzər salın

Close
Close
%d bloqqer bunu bəyənir:

Spelling error report

The following text will be sent to our editors: