این دانه‌های سبک و بی‌نظیر با سفیدی چشمگیرشان، ویژگی‌ها و شگفتی‌های بیشتری هم دارند. با دانه‌های برف سفر کنید و از اسرارشان پرده بردارید.
برف چیست؟
ابرها از قطرات ریز آب، بخار آب و ذرات بسیار کوچک گردو غبار درست شده‌اند که در هوا معلق هستند. اگر دمای ابر پایین بیاید، قطرات آب شروع به بلورینگی می‌کنند؛ بلورینگی یا کریستال شدن یعنی اینکه خودشان را با نظم خاص دور یک دانه گرد و غبار شکل می‌دهند و می‌چینند.
این کار درست شبیه به صف شدن بچه‌ها در حیاط مدرسه است؛ با این تفاوت که مولکول‌های آب به شکل یک شبکه 6 ضلعی منظم می‌شوند. آب به 14شکل شناخته شده منظم می‌شود اما این نوع خاص در دماهای بین صفر تا 100 درجه سانتی گراد پدید می‌آید؛ برای همین است که فقط در چیز سردی مثل برف پیدا می‌شود.
قطر دانه‌های برف بین 2/0 میلی‌متر تا 5 میلی‌متر است. دانه‌های خیلی ریز آن‌قدر سبکند که در هوا معلق می‌مانند و دانه‌های بزرگ آن‌قدر شکننده‌اند که با کوچک‌ترین نسیم، می‌شکنند.
برف‌ها چطور رشد می‌کنند؟
مولکول‌های آب در صفحاتی با کناره‌های کاملا صاف و زاویه 120 درجه با هم منظم می‌شوند. به این صفحه‌ها رویه می‌گوییم؛ رویه‌ها به این دلیل درست می‌شوند که همیشه برای مولکول‌ها آسان‌تر است که به یک سطح ناصاف بچسبند و بپیوندند تا به یک سطح صاف؛ برای همین اول کناره‌های ناصاف پر می‌شوند و بعد نوبت به کناره‌های صاف می‌رسد.
این تقدم و تاخر در پیوستن به بلور، باعث پدیدآمدن شکل خاص 6 ضلعی آن می‌شود. با گذشت زمان، بلور دیگر نمی‌تواند این شکل کاملا منظم را حفظ کند و شروع به شاخه‌ای شدن می‌کند؛ یعنی بعضی قسمت‌ها مثل شاخه‌هایی بیشتر رشد می‌کنند اما به‌هرحال تقارن 6ضلعی مانند در دانه برف حفظ می‌شود.
چرا برف می‌آید؟
بارش برف وقتی آغاز می‌شود که 2 شرط خاص در ابر وجود داشته باشد؛ فوق سرد بودن و فوق اشباع بودن. شکل نهایی بلور برف نشان می‌دهد که چه ترکیبی از این شرایط وجود داشته است.
وقتی تعداد مولکول‌های آب موجود در هوا از مقدار حد رطوبت معمول بیشتر باشد، می‌گوییم هوا در حالت فوق اشباع است. هرچه دمای هوا بیشتر باشد، رطوبت بیشتری در خود نگه می‌دارد اما اگر هوایی را که صددرصد رطوبت نسبی دارد، ناگهان سرد کنیم، به حالت فوق اشباع می‌رسد که حالتی بسیار ناپایدار است. در اثر این کار، مولکول‌های آب اضافه یا به قطرات آب باران یا مستقیما به یخ تبدیل می‌شوند.
خیلی خیلی سرد
وقتی دمای آب خیلی زیر صفر درجه باشد، می‌گوییم فوق سرد است. اگر آب واقعاً خالص داشته باشید و آن را تا دمای صفر درجه سرد کنید، با کمال تعجب می‌بینید که بلورهای یخ درست نمی‌شوند تا اینکه دما به 42- درجه برسد.
اما آب شیر معمولی در صفر درجه یخ می‌زند. دلیل این اتفاق این است که در آب شیر ناخالصی‌هایی وجود دارد که مثل گرد و غبار، نقطه اولیه‌ای برای جمع‌شدن و منظم‌شدن مولکول‌ها درست می‌کنند؛ به این کار هسته‌گذاری می‌گوییم.
بنابراین اگر هوا خیلی سرد باشد و گرد و غبار داشته باشد، یک عالمه هسته اولیه درست می‌شود، در حالی که اگر هوا خیلی مرطوب باشد، بلورها کلی مولکول برای رشد دارند و بزرگ‌تر می‌شوند.
ذرات میکروسکوپی گرد و غبار در هوا
مولکول‌های آب روی غبار متراکم می‌شوند و به شکل 6 ضلعی به هم می‌پیوندند.
صفحه 6 ضلعی رشد کرده و تبدیل به یک منشور می‌شود. رویه‌های متفاوت آن بسته به شرایط با سرعت‌های متفاوت رشد می‌کنند.
در گوشه‌ها، شاخه‌هایی پدید می‌آیند و رشد می‌کنند. این شاخه‌ها سریع‌تر از بقیه بلور رشد می‌کنند.
بلور برف دوباره به شرایطی می‌رسد که باعث سریع‌شدن رشد بدنه آن می‌شود.
گوناگونی بسیار شرایط پیش‌آمده باعث پیچیدگی و تنوع شکل دانه‌های برف می‌شود.
دو دانه برف مثل هم؟
آیا حقیقت دارد که هیچ 2 دانه برفی یکسان نیستند؟ بله، البته. خودتان فکر کنید. چه تعداد حالت و ترکیب از 2 شرط بالا ممکن است؟ در مورد یک دانه برف حدود 100 ویژگی قابل تغییر وجود دارد.
برای همین، اگر کمی ریاضی بدانید، می‌توانید حساب کنید که 10 به توان 158 (یعنی یک و جلویش 158 صفر) حالت برای ساختن یک دانه برف وجود دارد؛ بنابراین کاملا غیرممکن است که بتوانید دو دانه برف عین هم پیدا کنید.
برای همین هم هست که آزمایش این هفته را پیشنهاد می‌کنیم. کلکسیون دانه برف مسلما منحصربه‌فردترین کلکسیون دنیاست و هیچ‌کس نمی‌تواند ادعا کند که برف‌هایش مثل مال شماست.
و اما فسیل برفی
چی لازم دارم؟
لام
(شیشه‌های نازکی که زیر میکروسکوپ می‌گذارند)
چسب قطره‌ای
(چسب باید از نوع شفاف و روان باشد، نه از نوع ژله‌مانند)
ذره‌بین
قلم‌موی نقاشی
مقوای مشکی
یک روز سرد برفیچه کار کنم؟
1 - لام‌ها را می‌توانید با قیمت اندکی از محل‌های فروش لوازم آزمایشگاهی تهیه کنید. در یک روز خیلی سرد و برفی، چند عدد از آنها را همراه با تیوب چسب قطره‌ای با خود بیرون ببرید. صبر کنید تا آنها به اندازه دمای اطرافتان سرد شوند.2 - دانه‌های برف را به آرامی روی مقوای مشکی بگیرید و با دقت با ذره‌بین به آنها نگاه کنید. این کار برای این است که زیباترین و کامل‌ترین دانه‌ها را پیدا کنید.
3 - وقتی یک نمونه خوب پیدا کردید، آن را با قلم‌موی نقاشی به آرامی روی یک لام بگذارید.
4 - حالا یک قطره کوچک از چسب سرد را روی دانه برف بچکانید و یک لام دیگر را به آهستگی روی آن بگذارید.
دقت کنید که در اثر گرمای دست و نفس یا زیاد فشار دادن یا حتی خیلی طول‌دادن کار، دانه برف خراب خواهد شد. پس سریع و دقیق باشید. شاید لازم باشد چند بار تمرین کنید تا بتوانید به راحتی این کار را انجام دهید.
5 - لام و نمونه را به مدت یکی دو هفته در هوای سرد بیرون یا درون فریزر قرار دهید. با گذشت این زمان چسب سفت خواهد شد.
چه اتفاقی می‌افتد؟
با سفت شدن چسب شفاف، دانه برف که بین آن گیر افتاده، به شکل فسیل در آنجا باقی می‌ماند؛ حتی وقتی هوا گرم شده و برف آب شود، چسب، شکل دقیق آن را حفظ خواهد کرد و شما می‌توانید در محیط گرم خانه به مطالعه برفی‌تان ادامه بدهید یا حتی با کمک فرزندتان یک کلکسیون از دانه‌های بی‌مانند برف بسازید؛در ضمن اگر در خانه میکروسکوپ دارید، نمونه‌های بسیار عالی‌تان آماده تماشا هستند. به نظر می‌رسد که این سرگرمی خوبی برای شب‌های طولانی زمستان به همراه خانواده باشد. زمستان زیباست، به شرطی که آماده باشیم.
