Kar Tanesi Nasıl Oluşur?

Dantel işleyenlere esin kaynağı olacak kadar hoş görünümlü olan kar taneleri biçimlerini neye borçlu?

Her kar tanesi eşsizdir, derler. Eşsiz olabilirler ama aslında kar tanelerinin hepsinin bazı çarpıcı ortak özellikleri vardır. İlk bakışta görmek çok kolay olmasa da, bütün kar tanelerinde aynı tür bir simetri bulunur: “Altı katlı radyal simetri“. Radyal sözcüğü, bir dairenin yarıçapına işaret eder ve merkezden kenarlara doğru uzanımı anlatmada kullanılır. Eğer bir kar tanesinin merkezinden kenarlarına doğru uzanan, eşit aralıklı 6 tane çizgi çizerseniz, her aralıkta birbirine tıpatıp benzeyen desenler kaldığını fark edersiniz.

Peki kar taneleri böyle desenlere yani 6-katlı radyal simetriye nasıl sahip oluyor? Dantel işlemeyi seven kişilere esin kaynağı olacak kadar hoş görünümlü olan bu kar tanelerini dantel gibi işleyen koşullar acaba nedir? Onların hepsinin hem aynı tür simetriye sahip olmasını, hem de her birinin bu simetrinin benzersiz bir örneğini sergilemesini sağlayan süreçler tam olarak nasıl işliyor?

Telif: Kenneth G. Libbrecht

Bir Kar Tanesinin Doğuşu

Kar, bir buluttan düşen donmuş su damlacığından ibaret değildir. Bir kar tanesini farklı kılan, yavaşça oluşması ve bulutun içinde büyümesidir. Su buharı havada ilerleyip, bir parçacık üzerinde yoğunlaştığı (gaz hâlden katı hâle geçtiği) zaman bir kar tanesi oluşur. Bu durumda, yavaşça büyüyen bir kristal söz konusudur. Bu kristalin oluşumunu başlatmak için ise toz taneciği gibi ufak bir nesneye gerek vardır.

Buharın yoğunlaşabilmesini sağlayan iki temel yol bulunur. Bu yolların her ikisi de, kar tanesinin sonunda sahip olacağı biçim üzerinde büyük rol oynar. İlk yol, kristal yüzeylerinin yani “faset”lerin oluşumudur. Bir faset aslında prizma gibi üç boyutlu bir şekil üzerindeki düz bir yüzdür. Kristal büyürken doğal biçimde ortaya çıkarlar. Buz kristallerinde aldıkları şekil, kristali oluşturan moleküllerin şeklini yansıtır. Donmuş buzun kristal yapısı 6-kenarlı bir şekildir. Dolayısıyla, buzul bir faset de altı kenarlı olur. İşte kar tanelerindeki altı katlı radyal simetrinin kökeni budur.

Kristalin buzun yapısı hegzagonaldir.

Kar tanesi büyümesinin ikinci yolu ise dal oluşumudur. Kar tanesi büyümesinin ikinci yolu ise dal oluşumudur. Bekleneceği üzere, o güzel ağaç benzeri yapıları oluşturan süreç budur. Dallar ortaya çıkar; çünkü su buharı, dokunduğu ilk şeyin üzerinde yoğunlaşır. Eğer bir kar tanesinin yüzeyinde ufacık bir çıkıntı varsa, buhar daha ileri gitmek yerine orada yoğunlaşacaktır. Artık çıkıntı daha da büyümüş ve o noktada su buharı “yakalama” olasılığı daha da artmıştır. Bu süreç kendini yineledikçe, dallar uzar.

Kaosun Etkisi

Kar tanesi genellikle altı yüzlü bir prizma olarak başlamakla birlikte, büyümesi sırasında yüz ve dal oluşumunda ileri-geri adımlar atılabilir. Her iki süreç de aynı anda gerçekleşebilir. Sıcaklıkta ve havadaki su miktarında oluşan neredeyse algılanamayacak denli ufak değişimler, moleküllerin nasıl davranacaklarını ve nasıl yoğunlaşacaklarını değiştirir.

Kar taneleri nasıl oluşur? (1) Çekirdeklenme başlatan nükleatör; havada uçuşan bir toz zerresi olabilir. (2) Havadaki su buharı, toz taneciğine yapışır. (3) Damlacık buza dönüşür; kristal yüzleri belirir. (4) Alt yanı, üst yanı ve 6 tane yüzü olan bir prizma oluşur. (5) Her bir prizma yüzünde bir oyuk oluşur; çünkü buz en hızlı olarak kenarların yakınında büyür. Damlacık yükselmeyi sürdürdükçe bulunduğu sıcaklık düşer. (6) 9F sıcaklıkta dal uçlarındaki büyüme daralır. (7) 6F sıcaklıkta yan dallar tomurcuklanmaya başlar. (8) Kristal, soğuk havanın ardından ılık havaya rastlayabilir ve bu da daha fazla yan dala neden olur. (9) Kar tanesi ilerlerken, daha fazla su parçacığı kar tanesinin üzerinde yoğunlaşır, donar ve kar tanesini büyütür. (10) Kar tanesi büyüyüp ağırlaşınca, düşmeye başlar. (11) Aşağı düşüşü sırasında karşılaştığı ılık hava, uçlardan erimeye neden olur. Eğer aşağı inene dek yeterince soğukta kalırsa, yere şekli bozulmadan inebilir. (Telif: The Calgary Sun)

Bulutun içinde büyümekte olan bir kar tanesi tasavvur edin. Bulut ilerlerken, kar tanesinin içinde bulunduğu koşullar sürekli değişir. Bulutun farklı noktalarında, farklı sıcaklıklar ve nem düzeyleri vardır. Ayrıca mikroskobik ölçekte farklı koşullar da mevcuttur. Kar tanesinin bu farklılıkları deneyimleme sırası ve her bir koşullar kümesinde ne kadar süreyle kaldığı, sonuçta nasıl bir şekli olacağını belirleyecektir. İki kar tanesinin tümüyle aynı koşullara aynı sıralamada ve aynı sürelerle maruz kalması, mikroskobik düzeydeki farklılıklar da akılda tutulursa, hiç muhtemel değildir. Ancak sıkı kontrol edilen koşullar altında, laboratuvar ortamında ikiz kar taneleri üretmek olanaklıdır.

Kaynak: https://bilimfili.com/kar-tanesi-nasil-olusur/

69 Paylaşımlar

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Solve : *
1 + 7 =


This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.