لا يوجد اثنان من الثلج على حد سواء

من المحتمل أنه تم إخبارك أنه لا يوجد رقاقات ثلج متشابهة - كل واحدة على حدة مثل بصمة الإنسان. ومع ذلك ، إذا أتيحت لك الفرصة لفحص رقاقات الثلج عن كثب ، فإن بعض بلورات الثلج تبدو مثل غيرها. ما هي الحقيقة؟ يعتمد ذلك على مدى قربك من النظر. لفهم سبب وجود نزاع حول تشابه ندفة الثلج ، ابدأ بفهم كيفية عمل رقائق الثلج.

رقاقات الثلج عبارة عن بلورات من الماء لها الصيغة الكيميائية H₂سين. يوجد طرق عديدة يمكن لجزيئات الماء أن تلتصق وتتراكم مع بعضها البعض ، اعتمادًا على درجة الحرارة وضغط الهواء وتركيز الماء في الجو (الرطوبة). عموما الروابط الكيميائية في جزيء الماء يملي شكل ندفة الثلج 6 جوانب التقليدية. تبدأ إحدى البلورات في التشكيل ، وتستخدم البنية الأولية كأساس لتكوين الفروع. قد تستمر الفروع في النمو أو يمكنها الذوبان والإصلاح اعتمادًا على الظروف.

نظرًا لأن مجموعة من رقاقات الثلج تتساقط في نفس الوقت تحت ظروف مماثلة ، فهناك فرصة جيدة إذا نظرت إلى ما يكفي من رقاقات الثلج ، سيبدو اثنان أو أكثر بنفس الشكل بالعين المجردة أو تحت ضوء مجهر. إذا قارنت بلورات الثلج في المراحل الأولى أو التكوين ، قبل أن تتاح لها فرصة التفرّع كثيرًا ، فإن الاحتمالات التي قد تبدو اثنان منها متشابهة عالية. يقول عالم الثلج جون نيلسون في جامعة ريتسوميكان في كيوتو ، اليابان ، أن الثلج احتفظ بين 8.6 درجة فهرنهايت و 12.2 درجة فهرنهايت (-13 درجة مئوية و -11 درجة مئوية) الحفاظ على هذه الهياكل البسيطة لفترة طويلة ويمكن أن تسقط على الأرض ، حيث سيكون من الصعب التمييز بينها بمجرد النظر إليها معهم.

على الرغم من أن العديد من رقائق الثلج عبارة عن هياكل متفرعة من ستة جوانب (التشعبات) أو صفائح سداسيةبلورات ثلجية أخرى شكل إبر، والتي تشبه بعضها إلى حد كبير. تتكون الإبر بين 21 درجة فهرنهايت و 25 درجة فهرنهايت وأحيانًا تصل إلى الأرض سليمة. إذا اعتبرت إبر وأعمدة الثلج "رقائق" ثلجية ، فلديك أمثلة على البلورات التي تبدو متشابهة.

في حين أن رقاقات الثلج قد تبدو متشابهة ، على المستوى الجزيئي ، يكاد يكون من المستحيل تقريبًا أن يتشابه اثنان. وهناك أسباب متعددة لذلك:

• يتكون الماء من خليط من نظائر الهيدروجين والأكسجين. هذه النظائر لها خصائص مختلفة قليلاً عن بعضها البعض ، مما يغير التركيب البلوري المتشكل باستخدامها. في حين أن النظائر الثلاثة الطبيعية للأكسجين لا تؤثر بشكل كبير على البنية البلورية ، فإن النظائر الثلاثة للهيدروجين مختلفة بشكل واضح. حوالي 1 من 3000 جزيء ماء يحتوي على نظائر الهيدروجين الديوتريوم. حتى إذا احتوت إحدى رقائق الثلج على نفس عدد ذرات الديوتريوم التي تحتوي عليها ندفة ثلج أخرى ، فلن تحدث في نفس الأماكن بالضبط في البلورات.
• تتكون رقاقات الثلج من العديد من الجزيئات ، فمن غير المحتمل أن تكون أي رقاقات ثلج بنفس الحجم بالضبط. يقدر عالم الثلج تشارلز نايت من المركز الوطني لأبحاث الغلاف الجوي في بولدر ، كولورادو ، أن كل بلورة ثلج تحتوي على حوالي 10.000.000.000.000.000.000 جزيء ماء. إن عدد الطرق التي يمكن لهذه الجزيئات أن ترتب فيها نفسها لا حصر لها.
• تتعرض كل ندفة ثلج لظروف مختلفة قليلاً ، لذلك حتى لو بدأت ببلورتين متطابقتين ، فلن يكونا متشابهين مع كل منهما عندما يصلان إلى السطح. انها مثل مقارنة التوائم المتطابقة. قد يتشاركان نفس الحمض النووي ، لكنهما مختلفان عن بعضهما البعض ، خاصة مع مرور الوقت ولديهما تجارب فريدة.
• تتشكل كل ندفة ثلج حول جسيم صغير ، مثل قشرة الغبار أو جزيء اللقاح. نظرًا لأن شكل وحجم مادة البداية ليسا متشابهين ، فإن رقائق الثلج لا تبدأ حتى على حد سواء.

للتلخيص ، من العدل أن نقول في بعض الأحيان أن اثنين من الثلج يتشابهان ، خاصة إذا كانا شكلين بسيطين ، ولكن إذا قمت بفحص أي ثلجين من الثلج بشكل كافٍ ، فسيكون كل منهما فريدًا.