Matematisk modell beräknar snöflingor för första gången

Redan 1954 publicerade den japanske fysikern Ukichiro Nakaya en landmärkestudie om snöflingors natur. Han klassificerade flingor i olika kategorier och upptäckte till och med hur man odlade dem i laboratorieförhållanden, första gången detta gjordes. Nakaya upptäckte att snöflingor bildas när övermättad ånga svalnar under noll men också att deras form är mycket känslig för både nivån av övermättnad och temperaturen. Hans diagram (ovan) som sammanfattar hans resultat har sedan dess blivit berömt. Sedan dess har olika forskare försökt att bättre förstå de processer som bestämmer snöflingornas morfologi. I den här bloggen har vi till exempel tittat på Kenneth Libbrechts arbete, en av världsledande på detta område. En utmaning inom detta område är att simulera tillväxten av snöflingor av alla former med en datormodell. Framgången har dock varit svår att uppnå på grund av svårigheten att modellera de komplexa förhållanden som finns vid is/luft-gränsen när en kristall växer. Speciellt har modellbyggare funnit det svårt att fånga den samtidiga tillväxten av fasetter med den dendritiska förgreningen som uppstår när flingor växer. När de kombineras, tros dessa processer generera många av de berömda vackra kristallformerna. Idag avslöjar John Barrett vid Imperial College London och ett par kompisar sin inställning till snöflingemodellering, som de säger löser detta problem. Resultatet är att de har kunnat beräkna olika former av snöflingor som dyker upp i naturen för första gången. Dessa inkluderar solida plattor, solida prismor, ihåliga kolumner, nålar, dendriter, lockade kolumner och rullar på plattor. Modellen ger också en viss inblick i hur kristallerna bildas. Till exempel förutsäger deras modell ett linjärt samband mellan hastigheten för kristallspetsens tillväxt och graden av övermättnad. Det är något som kan testas i labbet. Och Libbrecht, till exempel, har utrustningen för att göra jobbet. Ref: arxiv.org/abs/1202.1272 : Numeriska beräkningar av fasetterad mönsterbildning i snökristalltillväxt Dölj