Lösa pusslet med triangulära snöflingor

Den vackra sexfaldiga symmetrin hos snöflingor är resultatet av de vätebindningar som vattenmolekyler bildar när de fryser.

Men snöflingor kan också bilda andra former när tillväxten av kristallen störs på ena sidan. I teorin kan diamanter, trapetser och andra oregelbundna former alla förekomma. Och ändå är den vanligaste observerade (efter hexagoner) triangeln. Pusslet för är varför? Vilken process gör att deformerade snöflingor blir trianglar snarare än att säga kvadrater eller rektanglar?

Idag ger Kenneth Libbrecht vid California Institute of Technology i Pasadena ett svar. Libbrecht, du kanske minns , har byggt en fantastisk snöflingsmaskin för att studera bildandet av dessa anmärkningsvärda små kristaller.

Deras tillväxt och form, säger han, styrs av två processer: diffusionen av vattenmolekyler genom luften och den molekylära dynamiken på kristallens yta och det är den förra som förklarar triangulär kristallbildning.

Libbrecht säger att olika fenomen påverkar hur vattenmolekyler kommer till ytan av en snökristall, men det kanske viktigaste är aerodynamiken. Detta orienterar kristallerna och ventilerar dem, bestämmer den hastighet med vilken den kan växa.

Libbrecht har beräknat hur små störningar i tillväxthastigheten på ena sidan av en kristall ändrar dess form. Han säger att oavsett orsaken till störningen kommer en hexagonal kristall alltid att fortsätta att ändra form på ett eller annat sätt.

Men den märkliga egenskapen hos triangulära kristaller är att de är stabila mot denna typ av förändring. Så när en kristall har blivit triangulär kan andra störningar inte ändra sin form ytterligare.

Trianglar är en sorts dalgång i snöflingans morfologis energilandskap. Och detta förklarar varför de är så vanliga. Häftigt!

Håll utkik efter en nästa gång du är ute i snön.

Ref: arxiv.org/abs/0911.4733 : Aerodynamiska effekter i snökristalltillväxt

Dölj