ข่าวโลกนอกใน: เคลียร์ว่าละอองเมฆแข็งตัวได้อย่างไร

รูปลักษณ์ใหม่ของข้อมูลการทดลองเก่ากำลังขู่ว่าจะล้มล้างทฤษฎีที่มีมายาวนานเกี่ยวกับการที่หยดน้ำกลายเป็นน้ำแข็งภายในก้อนเมฆไฟท้องฟ้า อัตราส่วนของอนุภาคน้ำแข็งต่อหยดของเหลวในก้อนเมฆจะส่งผลต่อความถี่ที่เมฆจะเกิดฟ้าแลบและปริมาณน้ำฝนที่เมฆก่อให้เกิดหยดน้ำที่แขวนลอยอยู่สามารถยังคงเป็นของเหลวได้แม้ว่าพวกมันและอากาศที่ล้อมรอบพวกมันจะมีอุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็งปกติมากก็ตาม Azadeh Tabazadeh นักเคมีบรรยากาศจากศูนย์วิจัย Ames ของ NASA ใน Mountain View, Calif กล่าว ข้อมูลที่รวบรวมในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาแสดงให้เห็นว่าเมฆ เย็นถึง –37.5C ​​ก็ยังสามารถบรรจุหยดน้ำที่เย็นจัดมากได้ ละอองดังกล่าวจะจับตัวเป็นก้อนแข็งแทบจะทันทีหากชนกันหรือถูกรบกวน

หัวข้อข่าววิทยาศาสตร์ในกล่องจดหมายของคุณ

อย่างที่เมฆคุ้นเคย พฤติกรรมของละอองที่เป็นส่วนประกอบของเมฆยังคงเป็นที่เข้าใจเพียงบางส่วนเท่านั้น หมอกตามแนวคิดนี้จะหนาเป็นพิเศษสำหรับสภาวะที่มีอนุภาคในอากาศไม่มากนัก Tabazadeh กล่าว

นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่สันนิษฐานกันมานานแล้วว่าเมื่อถูกรบกวน น้ำบริสุทธิ์ที่เย็นยิ่งยวดก้อนเล็กๆ จะเริ่มจับตัวเป็นน้ำแข็งรอบๆ เมล็ดน้ำแข็งที่จู่ๆ ก็ก่อตัวขึ้นข้างใน

สมัครสมาชิกข่าววิทยาศาสตร์

รับวารสารวิทยาศาสตร์ที่ยอดเยี่ยมจากแหล่งที่น่าเชื่อถือที่สุดส่งตรงถึงหน้าประตูคุณ

ติดตาม

จากสถานการณ์นี้ เวลาที่ต้องใช้ในการแช่แข็งปริมาตรน้ำที่กำหนด เช่น 1 ลิตรที่กระจายตัวเป็นละอองละเอียดนั้นไม่ขึ้นกับขนาดของหยดน้ำแต่ละหยด เนื่องจากการก่อตัวของอนุภาคเมล็ดพืชเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นได้

แต่ผลการทดลองในห้องปฏิบัติการเมื่อเร็วๆ นี้ 

รวมกับข้อมูลที่รวบรวมจากการทดสอบที่ดำเนินการนานถึง 30 ปีที่แล้ว ไม่ได้สำรองข้อมูลสถานการณ์นั้นไว้ เมื่อรวมข้อมูลเข้าด้วยกัน บ่งชี้ว่าเวลาที่ต้องใช้ในการแช่แข็งปริมาตรของน้ำที่เย็นยิ่งยวดจะแปรผันอย่างมาก โดยปัจจัยสูงถึง 100,000 ตามขนาดหยด Tabazadeh กล่าว เธอและเพื่อนร่วมงานรายงานการวิเคราะห์ของพวกเขาในรายงานการประชุมของ National Academy of Sciences ที่กำลัง จะ มีขึ้น

การแปรผันที่รุนแรงนี้สมเหตุสมผลหากการแช่แข็งเริ่มต้นที่พื้นผิวของหยด ไม่ใช่ที่แกนกลาง Tabazadeh อธิบายว่า การแบ่งปริมาตรน้ำที่กำหนดออกเป็นหยดเล็กๆ จำนวนมากจะทำให้มีพื้นที่ผิวทั้งหมดมากกว่าการแบ่งปริมาตรออกเป็นหยดเล็กๆ จำนวนมาก Tabazadeh อธิบาย อัตราการแช่แข็งจะขึ้นอยู่กับพื้นที่ผิว

กฎของอุณหพลศาสตร์ยังโต้แย้งกับนิวเคลียสน้ำแข็งที่ก่อตัวขึ้นภายในหยดน้ำที่เย็นยิ่งยวด Howard Reiss นักเคมีเชิงฟิสิกส์แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ลอสแองเจลิส และผู้เขียนรายงานฉบับใหม่กล่าว

เมื่อโมเลกุลของน้ำเริ่มรวมตัวกันเป็นผลึกน้ำแข็ง มันจะปล่อยความร้อนแฝงจำนวนมากออกมา หากกระบวนการดังกล่าวเกิดขึ้นที่ใจกลางของหยดน้ำเย็นยิ่งยวด ความร้อนจะยังคงขังอยู่ภายในก้อนกลม ทำให้กระบวนการแช่แข็งช้าลง แต่ถ้าการตกผลึกเริ่มต้นที่พื้นผิวของหยด ความร้อนแฝงสามารถถ่ายโอนไปยังอากาศโดยรอบได้ง่ายขึ้น ในกรณีนี้ หยดน้ำจะเย็นมากจนความร้อนที่ปล่อยออกมาภายในเนื่องจากการตกผลึกอาจไม่ละลายน้ำแข็งที่กำลังพัฒนาได้ Tabazadeh กล่าว

Lawrence Hipps นักอุตุนิยมวิทยาแห่ง Utah State University ในเมือง Logan กล่าวว่า ฟ้าแลบ ปริมาณน้ำฝน และปรากฏการณ์ทางอุตุนิยมวิทยาอื่นๆ แปรผันตามอัตราส่วนของหยดน้ำและอนุภาคน้ำแข็งในก้อนเมฆ การเชื่อมโยงอัตราการแช่แข็งของก้อนเมฆเข้ากับบรรยากาศและกระบวนการทางสภาพอากาศอื่นๆ เป็นหนึ่งในพื้นที่ที่ไม่น่าเชื่อถือที่สุดในการจำลองสภาพอากาศในปัจจุบัน ฮิปส์กล่าวเสริม “สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าเมฆทำงานอย่างไร หากเราคาดหวังที่จะสร้างแบบจำลอง” เขากล่าว

Credit : เว็บยูฟ่าสล็อต