Hoa Tuyết

[Oshin]

Hoa Tuyết

"How full of creative genius is the air in which these are generated!
I should hardly admire them more if real stars fell
and lodged on my coat."
--Henry David Thoreau, 1856



Mặc dù không có 2 bông tuyết nào hoàn toàn giống nhau, hình dáng của chúng luôn thuộc vào một số dạng chính.

[Oshin]

Những dạng hoa tuyết cơ bản

Stellar Dendrites - Cây hoa sao

Dendrite có nghĩa là " dạng hình cây" - tức là có nhiều nhánh tủa ra. Stellar dendrites có 6 nhánh đối xứng chính và nhiều nhánh phụ xếp một cách ngẫu hứng. Những bông tuyết này đôi khi có đường kính khoảng 5mm hoặc lớn hơn nữa, nhưng chúng khá mỏng và phẳng, có lẽ chỉ dày khoảng ít hơn 0.1mm.




Sectored Plates - Dạng Dĩa Quạt

Giống như dạng cây (stellar dendrite), dạng dĩa quạt là những mảnh tuyết phẳng, mỏng rơi xuống mặt đất với nhiều hình ảnh phong phú, phức tạp.




Hollow Columns - Trụ rỗng

Mặc dù những tinh thể tuyết dạng dĩa thường được người ta chú ý nhiều hơn, nhưng thực ra phần lớn bông tuyết rơi ở dạng tinh thể cột. Những cột rỗng này có sáu mặt, giống như cây bút chì gỗ, với đặc trưng hình nón rỗng ở ngoài cùng.




Needles - Tinh thể kim

Những tinh thể cột có thể phát triển dài và mỏng làm cho chúng trông như những cây kim. Đôi khi, những cái kim tuyết này chứa những vùng rỗng, và thỉnh thoảng phía ngoài cùng lại tách ra thành những nhánh kim phụ.




Spatial Dendrites – Cây không gian

Không phải tất cả những bông tuyết đều tạo thành dạng dĩa phẳng hay cột. Dạng cây không gian được tạo nên từ nhiều tinh thể băng riêng biệt trộn lẫn với nhau. Mỗi nhánh giống như một nhánh phụ của tinh thể hình sao nhưng các nhánh khác nhau được xếp đặt một cách tùy hứng.




Capped Columns - Cột có “mũ” ở hai đầu

Những tinh thể này ban đầu phát triển dạng cột, nhưng sau đó bất ngờ chuyển thành dạng dĩa. Điều này xảy ra khi những tinh thể hình thành trong vùng có sự thay đổi nhiệt độ.




Rimed Crystals – Tinh thể sương muối

Bông tuyết lớn lên trong những đám mây hình thành từ những giọt nước nhỏ. Những giọt nước nhỏ đóng băng tạo nên những tinh thể tuyết rơi gọi là sương muối, nếu chúng tụ lại nhiều, bông tuyết có thể trở thành quả cầu sương muối hay một dạng mưa đá mềm.




Irregular Crystals – Tinh thể bất thường

Nhiều bông tuyết khi rơi qua những đám mây, xuống đất, chúng bị vỡ, biến dạng. Những trận mưa tuyết ấm có xu hướng tạo ra đa số các bông tuyết bất thường, nhất là khi gió thổi mạnh.

[Oshin]

Trên đây chỉ mới là những dạng bông tuyết cơ bản, ngoài ra còn có những dạng hoa tuyết đặc biệt khác, một số ví dụ như:


12-Sided Snowflakes – Hoa tuyết 12 cánh




Triangular Snowflakes - Hoa tuyết tam giác




Bullets - Hoa tuyết hình viên đạn




Arrowhead Crystals - Đầu mũi tên

Tinh thể sinh đôi là một hiện tượng mà ở đó, 2 tinh thể cùng phát triển từ một nhân ban đầu và có định hướng tinh thể liên quan với nhau. Một ví dụ là tinh thể có hình đầu mũi tên. Hình dáng bất thường là kết quả của sự kết hợp của hai nửa tinh thể. Ta có thể nhìn thấy được đường phân giới giữa các tinh thể khi một phần băng tan, để lại một đường rãnh như ở tấm hình bên phải.




Twin Prisms - Lăng trụ sinh đôi

Một ví dụ khác của sự "sinh đôi" tinh thể xảy ra khi 2 cột phát triển từ một trung tâm chung, nghiêng 60 độ với nhau.




Pyramidal Crystals – Tinh thể kim tự tháp

Ở nhiệt độ rất thấp, người ta có thể tìm thấy những tinh thể tuyết với mặt kim tự tháp ngoài những mặt cơ bản và lăng trụ thường gặp. Những dạng này tìm thấy nhiều ở Nam Cực, và rất hiếm khi thấy ở những vùng khí hậu ôn hòa.

[Oshin]

Các dạng tinh thể tuyết khác nhau hình thành dưới những điều kiện nào?

Đây chính là điểm mấu chốt để hiểu về tinh thể tuyết. Bằng những nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, người ta nhận thấy rằng, tinh thể tuyết phát triển nhiều dạng khác nhau phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm.





Từ biểu đồ trên, ta thấy rằng, dạng tinh thể phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ.

Hình dạng hoa tuyết thay đổi từ dạng dĩa, nhiệt độ -2độ C sang dạng cột, khi nhiệt độ khoảng -5độ C, rồi lại dạng dĩa ở gần -15 độC, và cuối cùng là sự kết hợp giữa cả hai dạng khi nhiệt độ xuống thấp khoảng -30độ C.

Hơn nữa, chúng ta có thể thấy rằng tinh thể tuyết có khuynh hướng tạo thành những dạng đơn giản hơn ở điều kiện độ ẩm thấp và phức tạp hơn khi độ ẩm cao.

Những dạng đặc biệt như hình kim dài (khoảng -5độ C) hay hình dĩa mỏng lớn (khoảng -15độ C) thường được tạo nên khi độ ẩm tương đối cao.

Tại sao những tinh thể tuyết lại phát triển thành những hình dạng khác nhau ở những nhiệt độ khác nhau? Câu hỏi đó đến nay vẫn còn là một ẩn số!

Còn bây giờ là câu hỏi dành cho các bạn nè: Tại sao những tinh thể tuyết lại có những dạng cấu trúc đối xứng phức tạp?

Bật mí nhé, các bạn thích tìm hiểu thêm về những bông hoa tuyết xinh đẹp có thể click vào link này: Snowcrystals

[Oshin]

I found that snowflakes were miracles of beauty. Every crystal was a masterpiece of design and no one design was ever repeated. When a snowflake melted, that design was forever lost. Just that much beauty was gone, without leaving any record behind.
Wilson A. Bentley

[Oshin]

Vì sao tuyết trắng?


Để trả lời câu hỏi này, không nhất thiết bạn phải là nhà khoa học. Bạn có muốn thử tìm hiểu không?



Khi tia sáng mặt trời xâm nhập vào một hạt tuyết, nó sẽ nhanh chóng bị tán xạ bởi vô số những tinh thể băng và túi khí bên trong. Gần như toàn bộ tia sáng bị bật ngược trở lại và ra khỏi hạt tuyết. Vì thế tuyết giữ nguyên màu sắc của ánh sáng mặt trời - màu trắng.

Vậy, ánh sáng là gì và thế nào là hiện tượng tán xạ ánh sáng?

Ánh sáng là tập hợp của vô số các hạt photon. Photon đến mắt chúng ta dưới hình thức một “dải cầu vồng” mà các nhà vật lý gọi là quang phổ. Quang phổ có rất nhiều màu sắc, nhưng về cơ bản có 7 màu là đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím. Những photon thuộc các dải ánh sáng lam, chàm, tím truyền trong không gian với bước sóng ngắn, còn các photon của các dải màu “nóng” hơn thì truyền đến mắt chúng ta với bước sóng dài. Ánh sáng mặt trời là tổng hợp của tất cả những màu sắc ấy, nhưng nó không rực rỡ như bạn nghĩ đâu mà chỉ có một màu thôi - màu trắng.

Khi các hạt photon va chạm với một vật thể nào đó, chúng sẽ có những phản ứng rất đa dạng. Chúng có thể bật trở lại (thuật ngữ vật lý là phản xạ ), có thể bắn ra các phía (tán xạ ), có thể đi theo một đường thẳng (sự truyền ánh sáng). Có một khả năng nữa là các hạt photon sẽ “đâm sầm” vào một phân tử của chất tạo thành vật thể, truyền năng lượng cho phân tử này và “chết” (hấp thụ ). Các hạt photon thuộc những dải màu khác nhau có phản ứng khác nhau tuỳ theo vật thể mà nó va chạm. Như vậy, các bạn có thể hiểu đơn giản thế này: Quả táo tây có màu đỏ hồng bởi vì nó đã hấp thụ phần lớn ánh sáng “nóng”, chủ yếu là ánh sáng đỏ, trong quang phổ. Ánh sáng màu lục, lam, chàm, tím “yếu” hơn bị bật ngược trở lại (cho nên không thể có quả táo màu xanh nước biển, trừ phi có ai... nhuộm nó).

Vậy là mọi chuyện trở nên đơn giản.


Đoan Trang (theo Discovery).