Kar Taneleri Neden Eşsizdir?
Kar, beyaz değildir.
Aslında şeffaftır.
Hiç düşündünüz mü; buz şeffafken kar neden beyazdır diye?
Buz, suyun donmuş halidir ve şeffaf olup ışığı geçirir. Ama kar için bunları söylemek pek mümkün değil.
Peki ama neden?
Bunu anlayabilmemiz için bir kar tanesinin nasıl oluştuğunu incelememiz gerekiyor.
Kar taneleri, bulutlardaki su buharının çok soğuk hava ile karşılaşmasıyla oluşan buz kristallerinin, havadaki toz veya polen gibi katı maddelerin etrafında bir araya gelip altıgen bir şekil almasıyla oluşuyor. Eğer çok güçlü bir mikroskopla kar tanesinin merkezine bakacak olursak bu toz tanelerini görebiliriz. Tabi erimeden yetişebilirsek…
Kar tanesinin beyaz görünmesinin nedeni, merkezinde bulunan toza benzer madde ve altıgen şeklinde olmasından dolayı ışığı geçirmeyip tüm dalga boylarındaki ışınları yansıtmasıdır. Bu da kar tanelerinin beyaz görünmelerini sağlar.
Peki, kar taneleri birbirine benzer mi? Yoksa hepsi eşsiz midir?
Tabiki de bunu merak eden bilim insanları olmuş ve bu konu üzerine araştırma yapmaya başlamışlar.
İlk olarak 1611 yılında Johannes Kepler, yazdığı bir makalesinde buz kristallerinin altılı simetri şeklinde olduğundan bahsetmiştir. Bundan yaklaşık 20 yıl sonra Rene Descartes, ender görülen 12 kenarlı kar tanesini gözlemlemiştir.
1665 yılında ise Robert Hooke, yazmış olduğu Micrographia adlı kitabında buz kristallerinin birbirinden farklı elle çizilmiş şekillerine yer vermiştir.
Asıl kapsamlı çalışmaları ise 1950 yılında Japon Nükleer Fizikçi Ukichiro Nakaya başlatmıştır. Kapsamlı bir katalog hazırlayan Nakaya, aynı zamanda laboratuvarda yapay buz kristalleri elde eden ilk bilim insanı olarak bilim tarihine geçmiştir.
Kar tanelerinin gizemine kendini adayan bir başka fizikçi ise Kenneth Libbrecht’tir. Laboratuvarda kendi buz kristallerini oluşturması yanında soğuk iklim koşullarına sahip olan bölgelerde araştırmalar yapmaktadır.
Bilim insanlarının araştırmaları neticesinde, buz kristallerinin oluşumunu sıcaklık ve nem gibi bazı atmosferik koşulların etkilediği görülmüştür. Kar taneleri düşük nem koşullarında daha basit, sade olurken nem oranı yükseldikçe daha karmaşık bir hal alırlar. Her bir kar tanesi oluşurken sıcaklık, nem gibi çevresel faktörlerin mikro düzeydeki farklılıklarından etkilenir. Böylece her bir kar tanesi kendine özgü altıgen şeklini alır.
Neden kar taneleri altıgen şeklinde oluşuyor sorusuna ise şöyle açıklık getirelim.
Bir su molekülü, tek bir oksijen atomuna 104,5 derecelik bir açıyla bağlı iki hidrojen atomundan oluşur. Su molekülleri her ne kadar nötr olsalar da elektron dağılımları eşit olmadığından kutupsal bir moleküldür. Yani bir su molekülünün pozitif ve negatif uçları vardır.
Bir su molekülünün negatif yüklü oksijen ucu, diğer bir su molekülünün pozitif yüklü hidrojen uçlarını çeker ve hidrojen bağı yoluyla birbirlerine bağlanırlar.
Sıcaklık düştüğünde, su molekülleri arasındaki kimyasal çekim hareket kabiliyetlerini ortadan kaldırır ve birbirlerine yapışmaya başlarlar. Sonunda her köşesinde bir su molekülü olan altıgen biçimli bir şekle bürünürler. Bu da istikrarlı bir bağ oluşturmanın en etkili yoludur.
