Matematisk model beregner snefnugformer for første gang

Tilbage i 1954 offentliggjorde den japanske fysiker Ukichiro Nakaya en skelsættende undersøgelse om snefnugs natur. Han klassificerede flager i forskellige kategorier og opdagede endda, hvordan man dyrkede dem under laboratorieforhold, første gang dette var blevet gjort. Nakaya opdagede, at snefnug dannes, når overmættede dampe afkøles til under nul, men også at deres form er meget følsom over for både niveauet af overmætning og temperaturen. Hans diagram (ovenfor), der opsummerer hans resultater, er siden blevet berømt. Siden da har forskellige forskere forsøgt bedre at forstå de processer, der bestemmer snefnugs morfologi. I denne blog har vi for eksempel set på arbejdet af Kenneth Libbrecht, en af ​​verdens førende på dette område. En udfordring på dette område er at simulere væksten af ​​snefnug af alle former med en computermodel. Det har dog været svært at opnå succes på grund af vanskeligheden ved at modellere de komplekse forhold, der eksisterer ved is/luft-grænsen, når en krystal vokser. Især modelbyggere har haft svært ved at fange den samtidige vækst af facetter med den dendritiske forgrening, der opstår, når flager vokser. Når de kombineres, menes disse processer at generere mange af de berømte smukke krystalformer. I dag afslører John Barrett ved Imperial College London og et par venner deres tilgang til snefnugmodellering, som de siger løser dette problem. Resultatet er, at de har været i stand til at beregne forskellige snefnugformer, der optræder i naturen for første gang. Disse omfatter massive plader, massive prismer, hule søjler, nåle, dendritter, kappede søjler og ruller på plader. Modellen giver også et vist indblik i, hvordan krystallerne dannes. For eksempel forudsiger deres model et lineært forhold mellem hastigheden af ​​krystalspidsvækst og graden af ​​overmætning. Det er noget, der kunne testes i laboratoriet. Og Libbrecht har for eksempel gearet til at klare opgaven. Ref: arxiv.org/abs/1202.1272 : Numeriske beregninger af facetteret mønsterdannelse i snekrystalvækst skjule