Mục lục
Những bông tuyết lần đầu tiên được chụp lại bỏi Wilson Bentley (1865–1931) đến từ Jericho, Vermont, thông qua việc sử dụng kính hiển vi gắn với máy ảnh. Bộ sưu tập 5.000 bức ảnh về vẻ đẹp của thiên nhiên này đã đem đến sự kinh ngạc cho mọi người về các tinh thể tuyết….
1. Bông tuyết là gì?
Bông tuyết là một nhóm các tinh thể tuyết dính lại với nhau. Nhiều người tin rằng bông tuyết chỉ đơn giản là những giọt mưa đóng băng nhưng điều này không đúng. Các tinh thể tuyết, tạo thành bông tuyết, hình thành từ hơi đông lạnh trong các đám mây. Trong khi đó các hạt mưa đóng băng là mưa đá. Những bông nhỏ nhất được gọi là tinh thể bụi kim cương; và đường kính có thể nhỏ bằng sợi tóc người. Chúng có xu hướng xuất hiện thường xuyên hơn ở những vùng khí hậu cực kỳ lạnh giá. Những bông lớn nhất có thể to bằng đồng xu. Người ta ước tính rằng có khoảng 1 triệu tỷ bông tuyết rơi mỗi giây trên trái đất.
Mỗi bông tuyết rơi xuống từ bầu trời là một tinh thể băng; được tạo ra từ các phân tử nước đóng băng liên kết với nhau thành mạng tinh thể theo quy luật hóa học. Tùy thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm của không khí nơi bông tuyết hình thành; các tinh thể băng có thể phát triển thành vô số hình dạng khác nhau.
2. Sự hình thành
Những bông hoa bằng tuyết này hình thành thông qua một quá trình gọi là tạo mầm. Trong đó các phân tử nước kết hợp với nhau – thường là xung quanh một hạt bụi hoặc phấn hoa; để tạo ra một tinh thể băng. Khi cấu trúc rơi qua bầu khí quyển, các phân tử nước bổ sung bám vào, khiến bông tuyết phát triển.
Những bông cầu kỳ hơn phát triển khi đám mây có độ ẩm cao. Nếu nhiệt độ trong đám mây ấm hơn hoặc nếu độ ẩm trong đám mây thấp, thì bông tuyết sẽ có hình dạng giống như một lăng kính lục giác trơn, đơn giản hơn.
Mỗi bông tuyết có khoảng 200 tinh thể tuyết và rơi với tốc độ 0,3-1,8 mét một giây.
3. Lịch sử khám phá vẻ đẹp thiên nhiên
Những bông hoa tuyết được ghi nhận lần đầu tiên trong lịch sử khi chúng được con người xác định có tính đối xứng sáu cạnh đặc biệt. Tài liệu sớm nhất được biết đến là vào năm 135 trước Công nguyên. Khi học giả Trung Quốc Han Yin viết “Hoa của cây cối thường có năm cánh, nhưng hoa của tuyết, được gọi là ying, luôn có sáu cánh.”
Các nhà văn Trung Quốc tiếp theo cũng đề cập đến tính đối xứng bông tuyết. Một ví dụ là nhà thơ Hsiao Tung của thế kỷ thứ 6; người đã viết: “Những bông tuyết trắng hiện ra những bông hoa sáu cánh của chúng”.
Các tác giả châu Âu bắt đầu ghi lại những bông tuyết nhiều thế kỷ sau đó; tài liệu tham khảo đầu tiên được biết đến là từ giám mục người Scandinavia Olaus Magnus vào năm 1555. Tuy nhiên, vị giáo sĩ này đã mô tả những chúng có nhiều hình dạng kỳ lạ, bao gồm hình lưỡi liềm, mũi tên và thậm chí cả bàn tay người.
Nhà triết học và toán học người Pháp René Descartes đã ghi lại tài liệu chi tiết đầu tiên về cấu trúc tinh thể tuyết vào năm 1637. Trong nghiên cứu khoa học của mình về khí tượng và thời tiết; Les Météores, Descartes đã ghi lại một số quan sát bằng mắt thường rất kỹ lưỡng các dạng tinh thể tuyết. Bao gồm một số dạng hiếm hơn ví dụ như một bông dạng hình cột.
Nhà khoa học đầu tiên đưa ra giả thuyết về tính đối xứng gấp sáu lần của tinh thể tuyết là nhà khoa học người Đức Johannes Kepler. Trong chuyên luận của mình; Kepler đã đối chiếu tính đối xứng gấp sáu lần của bông tuyết với sự đối xứng tương tự được tìm thấy ở hoa. Kepler thấy rằng một bông tuyết thực sự là một thứ tương đối đơn giản. Chúng chỉ làm từ băng. So với sự phức tạp khó hiểu của cuộc sống được thể hiện trong một bông hoa.
Wilson Bentley, một nông dân đến từ thị trấn nhỏ Jericho, Vermont; đã tạo ra album ảnh đầu tiên về tuyết rơi. Nó đánh thức cả thế giới về những điều kỳ diệu tiềm ẩn của trong những bông hoa trong suốt này. Bentley bắt đầu quan tâm đến cấu trúc siêu nhỏ của tinh thể tuyết khi còn là một thiếu niên vào những năm 1880. Và ông bắt đầu thử nghiệm chụp ảnh như một phương tiện ghi lại những gì ông quan sát được. Ông đã xây dựng một cơ chế khéo léo để gắn máy ảnh vào kính hiển vi của mình cho mục đích này. Và ông đã thành công trong việc chụp ảnh tinh thể tuyết đầu tiên của mình vào năm 1885; khi mới mười chín tuổi.
Trong suốt 46 năm cuộc đời, ông đã chụp được hơn 5.000 bức ảnh tinh thể tuyết trên các tấm ảnh thủy tinh; nhưng không bông nào giống nhau. Ông sống cả đời trong cùng một trang trại ở Jericho; chụp ảnh những bông tuyết vào mỗi mùa đông bằng chính thiết bị mà ông đã chế tạo khi còn là một thiếu niên.
Câu chuyện về bông hoa tuyết có một bước ngoặt khoa học quyết định vào những năm 1930. Khi nhà vật lý Nhật Bản Ukichiro Nakaya bắt đầu cuộc điều tra trong phòng thí nghiệm đầu tiên về các tinh thể tuyết. Trong khi những người quan sát bông tuyết trước đó chỉ giới hạn ở những quan sát khá cơ bản. Nakaya đã mang đến những công cụ khoa học mới đã có sẵn vào đầu thế kỷ XX để khám phá kỹ càng hơn. Nakaya cũng bắt đầu tạo ra những bông hoa tuyết của riêng mình để theo dõi và nghiên cứu.
Tuy nhiên, việc nuôi cấy tinh thể tuyết trong phòng thí nghiệm hóa ra là một thách thức đáng kể. Những bông tuyết tự nhiên trôi nổi tự do trong bầu khí quyển khi chúng phát triển và quá trình phát triển lâu dài của chúng giúp chúng có nhiều thời gian để phát triển đến một kích thước nhất định. Và một chiếc tủ đông cao trong phòng thì rõ ràng là không thực tế; Nakaya cần một cách tiếp cận khác để tạo ra các tinh thể đủ lớn để nghiên cứu.
Nakaya đã tìm cách treo một tinh thể tuyết riêng lẻ lên một sợi dây mảnh để ông có thể quan sát nó lớn lên và phát triển. Bằng cách đó, thời gian tăng trưởng có thể được kéo dài vô thời hạn. Nhưng ở đây ông đã gặp phải một rắc rối; ông muốn có một tinh thể tuyết cô lập, nhưng những gì anh ta nhận được là một số lượng lớn các tinh thể băng nhỏ bao phủ vào sợi dây treo. Nakaya đã thử nhiều loại sợi tơ khác nhau trong nhiệm vụ tạo ra các tinh thể tuyết đơn độc; bao gồm lụa, bông, dây mảnh và thậm chí cả mạng nhện.
Nakaya cuối cùng đã đạt được thành công vào năm 1936 với một bộ lông thỏ. Các loại dầu tự nhiên trên tóc không khuyến khích sự hình thành băng và ngăn cản sự phát triển của số lượng lớn các tinh thể băng giá. Thay vào đó, các tinh thể tuyết bị cô lập phát triển thành các dạng có đặc điểm rất giống với các tinh thể được tạo ra trong các đám mây. Đây là những bông tuyết tổng hợp đầu tiên trên thế giới.
4. Những điều thú vị về bông tuyết
4.1. Không có hai bông nào giống nhau hoàn toàn
Những hình dạng mà bạn quan sát được từ những bông tuyết này rất phức tạp. Không có cái nào hoàn toàn giống nhau vì các điều kiện môi trường địa phương; như nhiệt độ, độ ẩm và nồng độ của các phân tử nước trong không khí; đều ảnh hưởng đến vị trí và cách thức các phân tử nước sẽ gắn vào tinh thể.
Điều này có nghĩa là để có hai bông tuyết giống hệt nhau; bạn cần có những điều kiện giống hệt nhau và về bản chất. Và điều đó về cơ bản là không thể. Chúng ta đang nói về không khí xoáy xung quanh; về các tinh thể hình thành trong những hoàn cảnh hỗn loạn.
4.2. Bông tuyết không phải là những hạt mưa đông lạnh
Bông tuyết là một tập hợp, hoặc cụm, của hàng trăm tinh thể băng rơi ra từ một đám mây. Chúng không phải là tập hợp của những hạt mưa. Những hạt mưa đông lạnh thực sự thì phải được gọi là mưa đá.
Trọng lượng nhẹ của bông tuyết và diện tích bề mặt khá lớn; hoạt động như một chiếc dù làm chậm quá trình rơi của chúng; là những yếu tố chính ảnh hưởng đến việc chúng bay chậm qua bầu trời. Thêm vào đó, những bông tuyết thường bị cuốn vào các dòng chảy làm chậm; dừng lại hoặc thậm chí tạm thời nâng chúng lên trở lại độ cao hơn. Trong khi đó, hạt mưa trung bình rơi vào khoảng 9,8 mét mỗi giây!
Những tinh thể tuyết nhỏ nhất có kích thước không lớn hơn đường kính của sợi tóc người. Bởi vì chúng rất nhỏ và nhẹ, chúng lơ lửng trong không khí và xuất hiện như bụi lấp lánh dưới ánh sáng mặt trời; đó là lý do chúng được gọi tên như vậy. Bụi kim cương thường được nhìn thấy nhiều nhất trong thời tiết lạnh giá khắc nghiệt khi nhiệt độ không khí xuống dưới 0 độ F (-17,8 độ C).
4.3. Tuyết có màu trắng, nhưng bông tuyết thì không
Những bông tuyết riêng lẻ thực sự xuất hiện trong suốt khi nhìn cận cảnh dưới kính hiển vi. Tuy nhiên khi xếp chồng lên nhau; chúng có màu trắng do ánh sáng bị phản xạ bởi nhiều bề mặt tinh thể băng và bị phân tán trở lại như nhau thành tất cả các màu quang phổ của nó. Vì ánh sáng trắng được tạo thành từ tất cả các màu trong quang phổ khả kiến nên mắt chúng ta nhìn thấy những bông tuyết có màu trắng.
4.5 “Vật liệu” cách âm tuyệt vời
Bạn đã bao giờ ra ngoài trời khi tuyết rơi và nhận thấy không khí im lặng và tĩnh lặng như thế nào chưa? Bông tuyết chịu trách nhiệm cho sự im lặng này. Khi chúng tích tụ trên mặt đất, không khí bị mắc kẹt giữa các tinh thể tuyết riêng lẻ; điều này làm giảm độ rung. Người ta cho rằng lớp tuyết phủ dưới 25 mm là đủ để làm giảm âm thanh trên toàn cảnh. Tuy nhiên, khi tuyết già đi; nó trở nên cứng và nén lại và mất khả năng hấp thụ âm thanh.
5. Kết
Khi mọi người nói bông tuyết, nó có nghĩa là tinh thể tuyết. Trong đó các phân tử nước đều được xếp thành một mảng hình lục giác chính xác. Tinh thể tuyết hiển thị đối xứng sáu lần đặc trưng mà chúng ta đều quen thuộc. Hy vọng qua bài viết bạn đã hiểu rõ hơn các thông tin về vẻ đẹp của mẹ thiên nhiên này.
