برف چگونه ساخته می‌شود؟

راز بقا: تصور برف معمولا بازی‌های برفی، ساخت آدم برفی و برف‌بازی‌های کودکانه را به ذهن متبادر کند و برای میلیون‌ها نفر که در شرایط برفی زندگی می‌کنند این بخشی اجتناب‌ناپذیر از زندگی آنها را تشکیل می‌دهد، اما احتمالا به ندرت به این فکر شده باشد که اساسا برف چگونه تشکیل می‌شود. 

همه چیز از ابر‌ها شروع می‌شود

به گزارش راز بقا؛ زمانی که هوای نزدیک به سطح زمین بالا می‌آید، ابر‌ها تشکیل می‌شوند. این امر زمانی اتفاق می‌افتد که نور خورشید زمین و هوای نزدیک به آن را گرم می‌کند، درست مانند خورشیدی که می‌تواند صورت شما را در یک روز سرد زمستانی گرم کند. اگر یک حجم مشخصی از هوا را در نظر بگیریم که یک میزان مشخص از رطوبت را در درون خود جای داده است، می‌توانیم مراحل تشکیل ابر را بررسی کنیم. 

با بالا رفتن این حجم از هوا، دمای آن نیز کاهش می‌یابد. در نهایت، این حجم از هوا تا جایی بالا می‌رود و سرد می‌شود که دمای آن به دمای نقطه شبنم رسیده و رطوبت نسبی آن برابر با صد در صد می‌شود؛ لذا از رطوبت هوا اشباع شده و دیگر نمی‌تواند رطوبت را به شکل غیر قابل رویت در خود نگه دارد، در نتیجه این رطوبت به شکل ذرات و قطرات بسیار ریز آب درآمده و ابر تشکیل می‌شود. در طبیعت به این فرایند، یعنی تبدیل گاز به مایع، میعان گفته می‌شود. 

مسیر‌های بی پایان

هنگامی که دمای زمین بسیار زیر صفر است، ابر‌ها ابتدا از آب و به شکل یخ ساخته می‌شوند. در دمای صفر درجه سانتیگراد مولکول‌های آب منجمد خود را به شکل کریستال‌های شش ضلعی در می‌آورند. وقتی کریستال‌های یخ رشد می‌کنند و روی هم جمع می‌شوند، آن‌قدر سنگین می‌شوند که نمی‌توانند در هوا بمانند. با کمک نیروی جاذبه، آن‌ها شروع به سقوط می‌کنند و از ابر‌ها خارج می‌شوند. 

شکل ظاهری این بلور‌های یخ پس از رسیدن به زمین به دما و رطوبت جو بستگی دارد. با افزایش رطوبت یا مقدار بخار آب در ابر برخی از کریستال‌های یخ شش ضلعی در شش گوشه خود بازو‌های تو در تو رشد می‌دهند. این فرآیند شکل‌گیری بازو‌های تو در تو چیزی را ایجاد می‌کند که ما آن‌ها را به عنوان دانه‌های برف می‌شناسیم. 

هیچ دو کریستال یخی مسیر یکسانی را در یک ابر طی نمی‌کنند. در عوض، هر کریستال یخی هنگام عبور از خلال ابر، چه به سمت بالا و چه به سمت پایین، دما و رطوبت متفاوتی را تجربه می‌کند. شرایط دائما در حال تغییر، همراه با تعداد نامحدود مسیر‌هایی که کریستال‌ها می‌توانند طی کنند، منجر به یک تاریخچه رشد منحصر به فرد و شکل کریستالی برای هر دانه برف می‌شود. به همین دلیل است که احتمالاً این ضرب المثل را شنیده اید: «هیچ دانه برفی دقیقاً شبیه هم نیست.»

بسیاری از اوقات، این تفاوت‌ها با چشم غیر مسلح قابل مشاهده است. گاهی اوقات یک میکروسکوپ برای تشخیص آن‌ها لازم است. در هر صورت، دانشمندانی که ابر‌ها و برف‌ها را مطالعه می‌کنند، می‌توانند دانه‌های برف را بررسی کنند و در نهایت مسیری را که از میان ابر طی کرده تا روی دست شما بیفتد، فهم کنند. 

آب مایع (نه یخ) به سان چسب

وقتی برف از آسمان می‌بارد، معمولاً نمی‌توان کریستال‌های یخ را به صورت جدا و منفرد دید، بلکه توده‌هایی از کریستال‌ها را خواهیم دید که به هم چسبیده‌اند. یکی از راه‌هایی که کریستال‌های یخ جمع می‌شوند، اتفاقی است که به آن «در هم تنیدگی مکانیکی» می‌گویند. هنگامی که کریستال‌های یخ به یکدیگر برخورد می‌کنند، آن‌ها به دلیل بازو‌های تو در تو در هم تنیده می‌شوند و به هم می‌چسبند. 

این مکانیسم فرآیند اصلی چسبندگی در شرایط سردتر و خشک‌تر است؛ چیزی که مردم آن را «برف خشک» می‌نامند. نتیجه این اتفاق برفی است که برای اسکی مناسب است و به راحتی توسط باد جمع می‌شود، اما وقتی به شکل گلوله برفی در می‌آیند، دیگر فرآیند انباشته شدن برف‌ها روی هم اتفاق نمی‌افتد. 

راه دوم چسباندن کریستال‌های یخ به هم این است که آن‌ها کمی گرم شوند. هنگامی که کریستال‌های یخ در ناحیه‌ای از اتمسفر زمین قرار می‌گیرند که دمای آن کمی بالاتر از نقطه انجماد است، لبه‌های کریستال‌ها شروع به ذوب شدن می‌کنند. فقط کمی آب مایع باعث می‌شود که این کریستال‌های یخ به هم بچسبند. 

نتیجه اینکه توده‌های بزرگی از کریستال‌های یخ از آسمان می‌افتند، چیزی می‌شود که که آن را «برف مرطوب» می‌نامند. این برف برای اسکی و حرکت در سطوح شیب‌دار ایده‌آل نیست، اما برای ساخت یک آدم برفی عالی است.

برف تشکیل شده در ابر‌ها معمولاً فقط در زمستان به زمین می‌رسد. اما تقریباً همه ابرها، بدون توجه به زمان سال یا مکان، حاوی مقداری یخ هستند. این حتی برای ابر‌های مناطق گرمسیری نیز صادق است، زیرا جو بالای ما بسیار سردتر است و حتی در گرم‌ترین روز‌ها می‌تواند به دمای زیر صفر برسد. در واقع، دانشمندانی که جو را مطالعه می‌کنند، دریافتند که ابر‌های حاوی یخ نسبت به ابر‌هایی که اصلاً یخ ندارند، باران بیشتری تولید می‌کنند.