شگفتی‌هایی در مورد زمستان که باید بدانید!

محبوبه عمیدی: دمای هوا که کاهش پیدا می‌کند، چهره جهان پیرامون ما عوض می‌شود. بلورهای یخ در گوشه‌وکنار به چشم می‌خورند، خودروها به سختی روشن می‌شوند و بیرون رفتن از خانه بدون پوشیدن لباس‌های گرم تقریبا غیرممکن است. اگر بخواهیم از دیدگاه علمی به این قضیه نگاه کنیم، همه چیز از ریختن ضدیخ درون خودروها گرفته تا پوشیدن لباس گرم و شکل بلورهای یخ همگی به تغییرات دما برمی‌گردد. در این گزارش ساینتیفیک امریکن به بررسی اثر دما روی سوخت خودروها، جنس لباس‌های زمستانی و تغییر شکل بلورهای برف پرداخته است.

 

آیا ممکن است بنزین درون باک خودروها از شدت سرما یخ بزند و به قطعات بنزین یخ‌زده تبدیل شود؟

خوشبختانه نه! حتی زمانی که درهای اتومبیل به دلیل شدت سرما به یکدیگر قفل می‌شوند و باز کردن آنها بسیار دشوار است، بنزین درون باک خودرو مایع باقی خواهد ماند. این ماده ترکیبی از هیدروکربن‌های گوناگون است که هر کدام در دمای متفاوتی منجمد می‌شوند. به همین دلیل تخمین دقیق دمای یخ‌زدن بنزین کار ساده‌ای نیست. اما به طور متوسط می‌توانیم بگوییم بالاترین دمایی که در آن بنزین یخ می‌زند، حدود 25- درجه سانتی‌گراد است و سردترین دمای یخ‌زدن آن نزدیک به 160- درجه سانتی‌گراد خواهد بود.

یک نکته: انجماد سوخت بیش از آنکه برای خودروها مهم باشد، برای هواپیماها نگران‌کننده است، اما روش‌های متعددی برای پایین آوردن دمای انجماد سوخت وجود دارند که یکی از تازه‌ترین آنها اختراع شرکت شل است که سال گذشته ثبت شده و با اضافه کردن ترکیبات غیرنفتی به سوخت جت‌ها، دمای انجماد را در آن باز هم کاهش داده است.

 

چرا لباس‌های پشمی گرم هستند؟

در سردترین روزهای سال هم هیچ چیزی مثل شلوارهای پشمی نمی‌تواند پاها را از بی‌حس‌شدن بر اثر سرما حفظ کند. این خاصیت به عایق بودن هوا (و نه خود پشم) برمی‌گردد. الیاف درهم پیچیده این ماده می‌توانند حفره‌های کوچکی را ایجاد کنند که همگی از هوا پر شده‌اند و هیچ تبادل حرارتی با محیط بیرون ندارند. پشم در حقیقت مانند پیله کرم ابریشم عمل می‌کند و با حذف جریان هوا و تبادل حرارتی، به خوبی می‌تواند دمای بدن ما حفظ کند. یادتان باشد هیچ لباسی شما را گرم نمی‌کند، بلکه در بهترین حالت شما را گرم نگاه می‌دارد.

 

چرا دانه‌های برف گاهی اشکال پیچیده و شگفت‌انگیزی دارند و گاهی بی‌شکل به نظر می‌رسند؟

گاهی دانه‌های برفی که از آسمان می‌بارند، متقارن، خیره‌کننده و بسیار زیبا هستند اما بعضی وقت‌ها احساس می‌کنیم برف مثل تکه‌های پنبه از آسمان می‌بارد. قرن‌هاست که ظرافت و تنوع این دانه‌ها دانشمندان بسیاری مانند یوهانس کپلر یا رنه دکارت را تحت تأثیر قرار داده، اما اولین‌بار در سال 1954 / 1333 یوکیشیرو ناکایا، فیزیکدان ژاپنی دانه‌های برف را طبقه‌بندی کرد. طبقه‌بندی کنونی این دانه‌ها مبتنی بر دو عامل دما و رطوبت است.

دو الگوی اصلی برای دانه‌های برف یا بلورهای آن طرح صفحه‌ای شش‌ضلعی و سوزنی کشیده است. با سرد شدن ابرها به زیر صفر درجه سانتیگراد، مراحل تشکیل بلورهای گوناگون آغاز خواهد شد. به عنوان مثال اگر رطوبت کافی وجود داشته باشد و دمای هوا بین صفر تا 5- درجه سانتیگراد باشد، بلورهای صفحه‌ای شش‌ضلعی تشکیل خواهند شد اما اگر دما پایین‌تر برود و به 5- تا 10- درجه سانتیگراد برسد، ابرها بارش بلورهای سوزنی را آغاز خواهند کرد.

در دماهای زیر 10- درجه سانتیگراد، شکل دانه‌های برف مجددا به بلورهای صفحه‌ای تغییر شکل پیدا می‌کند که بزرگتر از بلورهای پیشین هستند. در تمامی دماهای تشکیل برف، رطوبت محیط در شکل نهایی و اندازه بلورها مؤثر است.