april 15, 2021

Nettnord.no

Næringsnett Nord-Troms

Bilder av snøflak som du aldri har sett før

Bilder av snøflak som du aldri har sett før

Seksti millioner snøflak falt fra himmelen i vinter. Det er milliarder av billioner av dem, nå mangler det mest når våren nærmer seg.

Få mennesker så nøye på dem, en etter en.

Kenneth G. Libbrecht, professor i fysikk ved California Institute of Technology, har brukt et kvart århundre på å prøve å forstå hvordan et så enkelt stoff, vann, kunne fryse på mange måter.

“Hvordan dannes snøfnugg?” Dr. Libbrecht sa under en nettprat 23. februar som ble huset av Bruce Museum i Greenwich, Connecticut. “Og hvordan vises disse strukturene og, som jeg liker å si, bokstavelig talt ut fra ingenting?”

En av menneskene som ble fascinert av Dr. Libbrechts forskning og fotografering av snøflak var Nathan P. Myhrvold, en tidligere Microsoft CTO som siden har gjennomført prosjekter i et mylder av vitenskapelige disipliner, inkludert paleontologi, Matlaging Y astronomi.

Dr. Myhrvold, en ivrig fotograf, møtte Dr. Libbrecht for mer enn et tiår siden, og på våren 2018 bestemte han seg for at han selv ville ta bilder av de intrikate frosne krystallene. Han husket å tenke: “Å, vi slipper bare noe sammen og er klare for vinteren.”

Men som med mange av hans prosjekter, var ting ikke så enkelt som Dr. Myhrvold planla.

“Det viste seg å være mye mer komplisert enn jeg trodde,” sa Dr. Myhrvold. “Så det tok 18 måneder å bygge den forbaskede tingen.”

Den “jævla tingen” var kamerasystemet for å fotografere snøfnugg. Jeg ønsket å bruke de beste digitale sensorene, som ville fange en million piksler. “Den virkelige snøfnugg er veldig, veldig skjør,” sa han. “Det er veldig intrikat. Så du vil ha høy oppløsning. “

Men den typen sensorer har et mye større område enn bildene som vanligvis produseres av mikroskoplinser, som et resultat av beslutninger som mikroskopprodusenter tok for nesten hundre år siden.

READ  NASAs Mars Rover forlater Ingenuity-helikopteret før det historiske flyet

Det betydde at han trengte å finne en måte å strekke mikroskopbildet for å fylle sensoren.

I hans tweaks, “Jeg kom opp med en tilpasset optisk bane som virkelig vil tillate den å fungere,” sa han.

Så er det huset for optikken. Det er vanligvis laget av metall, men metall utvides når det er varmt og krymper når det er kaldt. Å flytte apparatet fra det varme interiøret til en isete balkong hvor det ville samle snøfnuggene “ville ødelegge hele mikroskopet,” sa Dr. Myhrvold og gjorde det umulig å holde alt i fokus.

I stedet for metall brukte han karbonfiber, som ikke utvides eller krymper nevneverdig.

Dr. Myhrvold fant også en spesiell LED, laget av et selskap i Japan for industriell bruk, som ville avgi lysutbrudd 1/1000 av tiden til en typisk kamerablits. Dette minimerer varmen fra blitsen, som kan smelte snøfnugget litt.

For å se på noe under et mikroskop, plasseres en prøve vanligvis på et glassbilde. Men glass holder på varmen. Det smelter også snøfnuggene. Så han byttet fra glass til safir, et materiale som avkjøles lettere.

I februar 2020 var det klart. Men hvor finner du de vakreste snøfnuggene å fotografere? Først trodde du at du kanskje dro til en skianleggsby, kanskje Aspen eller Vail i Colorado eller Whistler i British Columbia.

Men disse stedene var ikke kalde nok.

“Pulveret som en skiløper ønsker å gå gjennom er faktisk mer eller mindre pulver,” sa Dr. Myhrvold. “Det er ikke mye skjønnhet i disse tingene.”

Faktisk er snøfnuggene som ofte faller på folk flest sjelden det folk tenker på som en snøfnuggform.

Vann er et enkelt molekyl som består av to hydrogenatomer og ett oksygen. Når temperaturen faller under 32 grader Fahrenheit, begynner molekylene å holde seg til hverandre, det vil si at de fryser.

READ  Remastered bilder avslører hvor langt Alan Shepard traff en golfball på månen

Et snøfnugg blir født i en sky når en dråpe vann fryser og blir til en liten iskrystall. Formen på vannmolekylene får dem til å stable seg sammen i et sekskantet mønster. Det er derfor den arketypiske snøfnaken har seks armer.

Glasset vokser så, absorberer vanndamp fra luften, og andre dråper i nærheten fordamper for å etterfylle dampen. “Det tar kanskje 100.000 dråper vann å fordampe for å lage en snøkrystall,” sa Dr. Libbrecht.

Men krystallvekst avhenger av temperatur og fuktighet. På 1930-tallet var en japansk fysiker, Ukichiro Nakaya, den første til å dyrke kunstige snøfnugg i laboratoriet sitt, og ved forskjellige forhold klarte han å katalogisere hvilke typer som var under de fleste forhold.

Når temperaturen er like under frysepunktet, er snøflak generelt enkle sekskantede plater. Ved omtrent 20 grader Fahrenheit er den dominerende formen sekskantede søyler. Det er mellom 15 og -5 grader Fahrenheit der de arketypisk vakre snøfnuggene vanligvis dannes.

Ved disse temperaturene forgrener spissene av sekskanten. Grenene genererer deretter andre grener og mindre sekskantede plater. Små variasjoner i temperatur og fuktighet påvirker vekstmønsteret og forholdene endres stadig når snøfnugg faller til bakken.

“Fordi den har denne kompliserte stien gjennom skyene, gir den den en komplisert form,” sa Dr. Libbrecht. “De følger alle forskjellige stier, så hver og en ser litt annerledes ut, avhengig av stien.”

Derfor, for å finne de vakre snøfnuggene, dro Dr. Myhrvold nordover, mye lenger nord. Han og et par assistenter fraktet rundt 1000 pund utstyr til Fairbanks, Alaska; Yellowknife, det største samfunnet i de kanadiske nordvestterritoriene; og Timmins, Ontario, omtrent 150 mil nord for Lake Huron.

READ  Virkelig liv "start": forskere har oppdaget hvordan du kan komme inn i drømmene dine

En måned senere satte coronaviruspandemien an på pauser. Men Dr. Myhrvold var i stand til å ta det han kaller snøfnuggbilder med høyest oppløsning noensinne.

Denne påstanden har opprørt andre i snøfnuggverdenen, inkludert Don Komarechka, en kanadisk fotograf som tar en bestemt lavteknologisk tilnærming. Bruk et kjøpt digitalkamera med et kraftig makroobjektiv. Han bruker ikke et stativ engang, han holder bare på kameraet mens snøfnugg lander på en svart hanske bestemoren hadde gitt ham.

“Utrolig forenklet,” sa Komarechka. “Det er veldig tilgjengelig for alle med hvilket som helst kamera.”

Han sa om Dr. Myhrvolds tilpassede system: “Jeg synes det er litt overbelastet.”

Mr. Komarechka tar også en annen tilnærming til belysning ved å bruke lys reflektert fra et snøfnugg, mens Dr. Myhrvolds bilder fanger forbigående lys. “Du kan se overflatestrukturen og noen ganger vakre regnbuefarger i midten av et snøfnugg,” sa Komarechka.

Regnbueeffekten er den samme som på såpefilm, men fargene “vises ofte mye mer solid enn de ville gjort på såpefilm eller noe annet,” sa han. “De er nesten psykedeliske farger, de ser nesten ut som en tie-dye-skjorte.”

For å motvirke Dr. Myhrvolds påstander, tok Komarechka et bilde som han hevdet hadde en enda høyere oppløsning. Dr. Myhrvold svarte med en lang tilbakevending og forklarte hvorfor bildene hans var mer detaljerte.

Rent praktisk er Dr. Myhrvolds bilder skarpere når de skrives ut på papir i store størrelser. De er tilgjengelige for kjøp i størrelser opp til 2 meter med 1,5 meter.

“I den veldig strenge forstand, ja, det er det Nathan hevder, og han tar ikke feil,” sa Komarechka.