سفر شگفت‌انگیز یک قطره آب از ابر تا زمین
دانه‌های برف از زیباترین پدیده‌های طبیعت‌اند. هرکدام ظاهری ظریف و شش‌پر دارند، درست مثل کریستال‌های کوچک هندسی که گویی با دست ساخته شده‌اند. اما چیزی که آنها را اسرارآمیزتر می‌کند این است که تقریباً هیچ دو دانه برفی در جهان شبیه هم نیستند. چرا چنین است؟ آیا طبیعت تعمداً هر دانه را منحصربهفرد می‌سازد؟ یا قوانین فیزیک و شیمی این تنوع را رقم می‌زنند؟
بیایید با هم به دل ابرها برویم و زندگی یک دانه برف را دنبال کنیم.
تولد یک دانه برف
همه چیز از یک ذره کوچک گرد و غبار شروع می‌شود. درون ابرهای سرد، مولکول‌های آب در دماهای زیر صفر به این ذره می‌چسبند و لایه‌ای نازک از یخ تشکیل می‌دهند. این هسته یخی اولین قدم در شکل‌گیری کریستال برف است.
کریستال تازه متولد شده شروع به رشد می‌کند. مولکول‌های آب بیشتری روی سطح آن می‌نشینند و شکل شش‌گوشهٔ معروف آن کم‌کم نمایان می‌شود. دلیل این شش‌گوشه بودن، ساختار مولکولی آب است: مولکول‌های H₂O هنگام یخ زدن به شکل شبکه‌های شش‌ضلعی منظم کنار هم قرار می‌گیرند.
مسیر پرماجرای سقوط
از اینجا ماجرا جذاب‌تر می‌شود. دانهٔ برف برای رسیدن به زمین باید مسیری طولانی و پرحادثه طی کند. این مسیر ثابت نیست؛ در طول حرکت، دانه بارها وارد مناطق با دما و رطوبت متفاوت می‌شود. همین تغییرات است که سرنوشت شکل او را تعیین می‌کند.
در دماهای پایین‌تر شاخه‌های نازک و ستاره‌ای شکل رشد می‌کنند.
در دماهای کمی بالاتر دانه‌ها صفحه‌ای و تخت می‌شوند.
اگر رطوبت زیاد باشد، شاخه‌های پیچیده و بلورهای ظریف‌تری شکل می‌گیرند.
در رطوبت کمتر، دانه ساده‌تر و فشرده‌تر باقی می‌ماند.
حتی یک تغییر چند درجه‌ای یا یک لحظه توقف در هوای خشک می‌تواند شاخهٔ جدیدی روی کریستال بسازد یا رشد بخشی از آن را متوقف کند.
نتیجه: بی‌نهایت الگو
به دلیل تعداد بی‌شمار ترکیب‌های ممکن از دما، فشار و رطوبت در طول مسیر، عملاً محال است که دو دانهٔ برف کاملاً یکسان از آب دربیایند. هر دانه، داستانی یگانه از سفری که طی کرده با خود حمل می‌کند. به همین دلیل است که دانشمندان می‌گویند هر دانهٔ برف، امضای یکتای آب‌وهواست.
علم پشت هنر طبیعت
دانش فیزیک و شیمی به ما می‌گوید که شکل‌گیری دانه برف تابع «دینامیک رشد کریستالی» است؛ یعنی نحوهٔ اتصال مولکول‌های آب در شرایط خاص. این فرآیند بسیار حساس و غیرخطی است، یعنی حتی تغییرات کوچک باعث نتایج بسیار متفاوت می‌شود – درست مثل اثر پروانه‌ای.
امروزه دانشمندان با دوربین‌های پرسرعت و شبیه‌سازی‌های کامپیوتری می‌توانند این رشد کریستالی را مرحله به مرحله بررسی کنند. اما همچنان پیش‌بینی دقیق شکل یک دانه برف قبل از تولدش غیرممکن است.
شگفتی در کف دست
دفعه بعد که برف بارید، کافی است یکی از دانه‌ها را روی دستکش خود بگیرید و با ذره‌بین نگاه کنید. آنچه می‌بینید حاصل چند دقیقه سفر در آسمان، ده‌ها تغییر شرایط دما و رطوبت و میلیون‌ها مولکول آب است که با نظم حیرت‌انگیز کنار هم نشسته‌اند.
هر دانهٔ برف یادآور این حقیقت است که طبیعت می‌تواند با قوانین ساده، الگوهایی بی‌پایان بیافریند – درست مثل زندگی ما که با وجود قوانین مشترک زیست‌شناسی، سرنوشتی منحصربهفرد دارد.
مطالب دیگر:
همه چیز در مورد فضا
