ความชื้นควบคุมการก่อตัวของรูปแบบน้ำค้างแข็ง

ฟรอสต์สร้างรูปแบบที่แตกต่างกันเมื่อกระจายไปทั่วพื้นผิวโดยขึ้นอยู่กับระดับความชื้น ซึ่งเป็นเทคนิคการถ่ายภาพแบบใหม่ที่เปิดเผย รูปแบบเหล่านี้มีตั้งแต่การครอบคลุมพื้นผิวที่สมบูรณ์ไปจนถึงรูปทรงเศษส่วน

จากสถาบันมักซ์พลังค์เพื่อการวิจัยพอลิเมอร์ในเยอรมนีและเพื่อนร่วมงานของเขาเกิดน้ำค้างแข็งขึ้นบนพื้นผิวที่มีโครงสร้างจุลภาคซึ่งปกคลุมด้วยไมโครพิลลาร์เรียงกันซึ่งห่างกัน 30 µm แม้ว่าสิ่งนี้

จะไม่จำลอง

ประเภทของพื้นผิวที่น้ำค้างแข็งเติบโตตามธรรมชาติ แต่ก็ทำให้นักวิจัยสามารถควบคุมการกระจายตัวของหยดน้ำได้เมื่อเริ่มการทดลอง และการควบแน่นมีแนวโน้มที่จะก่อตัวเป็นรูปแบบ“เมื่อคุณเกิดการควบแน่นบนพื้นผิว หยดน้ำเล็กๆ จะก่อตัวขึ้นบนพื้นผิว และโดยปกติแล้ว หยดน้ำเหล่านี้

จะถูกแยกออกจากกันด้วยระยะทางหนึ่งๆ และระยะทางนี้เป็นค่าเฉลี่ย นี่เป็นคุณสมบัติของการเปียกน้ำของพื้นผิวโดยพื้นฐาน” Hauer อธิบาย “ดังนั้น แม้ว่าคุณจะมีพื้นผิวที่เรียบซึ่งไม่ใช่โครงสร้างระดับจุลภาค คุณก็ยังเห็นว่าหยดน้ำที่ก่อตัวบนพื้นผิวถูกแยกออกจากกันตามระยะทางที่เป็นลักษณะเฉพาะ”

เพื่อดูว่าน้ำค้างแข็งเปลี่ยนแปลงไปตามความชื้นอย่างไร นักวิจัยได้ทำให้พื้นผิวเย็นลงถึง −30°C และวางไว้ในห้องที่ปิดสนิท จากนั้นจึงแนะนำก๊าซไนโตรเจนที่มีปริมาณไอน้ำ 14%, 24% หรือ 34% ในการสังเกตรูปแบบน้ำค้างแข็ง พวกเขาใช้กล้องจุลทรรศน์ฟลูออเรสเซนซ์ที่เหนี่ยวนำด้วยเลเซอร์ 

พื้นผิวของโครงสร้างจุลภาคถูกแทรกซึมด้วยน้ำมันซิลิกอนที่ย้อมด้วยผงเรืองแสง ซึ่งช่วยให้มองเห็นรอยน้ำแข็งโดยเพิ่มความเปรียบต่างของพื้นผิว นี่เป็นครั้งแรกที่เทคนิคนี้ถูกนำมาใช้ในการถ่ายภาพน้ำค้างแข็ง และนักวิจัยกล่าวว่าช่วยให้พวกเขาเห็นภาพการก่อตัวของน้ำค้างแข็งได้อย่างแม่นยำ

และมีรายละเอียดมากขึ้น หลังจากที่นำก๊าซเข้าสู่ห้องเพาะเลี้ยงแล้ว หยดน้ำที่เย็นจัดจะควบแน่นบนยอดไมโครพิลลาร์ ก่อนที่จะเริ่มแข็งตัวแบบสุ่ม สิ่งเหล่านี้กลายเป็นจุดเกิดนิวเคลียสของน้ำค้างแข็งโดยมีแผ่นน้ำแข็งงอกออกมาจากพวกมันซึ่งอำนวยความสะดวกด้วยไอน้ำ ที่ระดับความชื้นต่ำสุด (14%) 

ละอองน้ำ

ส่วนใหญ่ระเหยอย่างรวดเร็ว ซึ่งหมายความว่ามีเพียงไม่กี่ตัวที่แข็งตัวและไม่สามารถเชื่อมต่อกับหยดอื่นๆ ได้ แต่กลับก่อตัวเป็นหย่อมน้ำแข็งแหลมคมเล็กๆ ขณะที่หยดน้ำจับตัวเป็นน้ำแข็งที่ระดับความชื้นสูงสุด 34% มีน้ำค้างแข็งปกคลุมพื้นผิว การระเหยช้าลงและละอองเกือบทั้งหมดก่อตัวเป็นหย่อมน้ำแข็ง

ความชื้นปานกลาง (24%) ทำให้เกิดการระเหยในระดับกลาง แผ่นฟรอสต์กระจายออกและเชื่อมต่อกับหยดของเหลวข้างเคียง ซึ่งขยายใหญ่ขึ้นกว่าในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นต่ำ แต่สิ่งนี้ไม่ได้เกิดขึ้นเสมอไป เนื่องจากละอองบางส่วนจะระเหยออกไปก่อนที่สะพานที่มีน้ำค้างแข็งจะมาถึง สิ่งนี้นำไปสู่รูปแบบ

การแตกแขนงด้วยเรขาคณิตเศษส่วน “มันเป็นน้ำค้างแข็งที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า ด้วยความชื้น ความหนาแน่นของน้ำค้างแข็งจะเปลี่ยนไป” ดอริส โวลเมอร์ซึ่งอยู่ที่สถาบันมักซ์พลังค์อธิบายเช่นกัน ว่าอัตราการระเหยเชื่อมโยงกับขนาดเริ่มต้นของหยดน้ำ ในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นน้อย หยดน้ำขนาดเล็ก

จะควบแน่นบนเสาไมโครและระเหยอย่างรวดเร็วนักวิจัยยังพบว่าจำนวนและขนาดของแผ่นน้ำแข็งสามารถปรับได้ตามอุณหภูมิพื้นผิว ที่ −25°C โดยมีความชื้นสัมพัทธ์ที่ 28% เกิดเป็นหย่อมน้ำแข็งขนาดใหญ่สองสามแห่ง เมื่ออุณหภูมิลดลงถึง −35°C จะเกิดฝ้ามากขึ้นแต่มีขนาดเล็กลง และที่ −45°C 

หยดน้ำ

ทั้งหมดจะแข็งตัวทันทีหลังจากการควบแน่น ทำให้เกิดฝ้าขึ้นเกือบเท่าเสาไมโคร นิวเคลียสและจบลงด้วยการเชื่อมต่อกัน อย่างไรก็ตาม น้ำแข็งที่เพิ่มขึ้นเป็นหย่อมๆ หยุดลงเมื่อพวกมันเข้าใกล้กัน ทำให้เกิดคูน้ำเล็กๆ ที่แยกพวกมันออกจากกัน ว่าการปรับปรุงความเข้าใจทางทฤษฎีของเรา

เกี่ยวกับการก่อตัวของน้ำแข็งสามารถช่วยเราลดการเกิด และความเสียหายที่เกี่ยวข้องได้ เธออธิบายว่าการทำความเข้าใจว่าความชื้นและอุณหภูมิมีปฏิสัมพันธ์กันอย่างไรจะช่วยให้เราพัฒนาเทคนิคต่างๆ สำหรับส่วนต่างๆ ของโลกและช่วงเวลาต่างๆ ของปี ซึ่งเชื่อมโยงกับสภาพแวดล้อมในท้องถิ่น 

ที่จะนำภารกิจที่มีลูกเรือไปยังจุดหมายปลายทางในห้วงอวกาศ เช่น ดวงจันทร์และดาวอังคารสำหรับลูกเรือมนุษย์ ยังมีปัญหาในการดำรงชีวิต: คนทั่วไปในประเทศที่พัฒนาแล้วใช้น้ำประมาณ 100–150 ลิตรทุกวัน บนสถานีอวกาศนานาชาติ (ISS) การใช้น้ำในแต่ละวันอยู่ที่ประมาณ 11 ลิตรต่อวัน 

ต้องขอบคุณกลยุทธ์การรีไซเคิลที่นำน้ำจากลมหายใจและปัสสาวะของทั้งมนุษย์และสัตว์มาใช้แต่สถานีอวกาศนานาชาติยังมีถังเก็บน้ำสำรองและโคจรห่างจากโลกเพียงไม่กี่ชั่วโมง การเดินทางไปดาวอังคารจะใช้เวลาสามปี ซึ่งหมายความว่า “คุณต้องเพิ่มจำนวนเงินที่ต้องใช้เพื่อไปและกลับมาอีกครั้ง” 

ปาร์คเกอร์กล่าว อย่างไรก็ตาม การเพิ่มน้ำหนักบรรทุกของจรวดที่มีอยู่นั้นไม่สามารถทำได้ เขาอธิบาย นักวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องพัฒนาวัสดุใหม่ๆ และวิธีการใหม่ๆ ในการบรรจุหีบห่อสำหรับการเดินทางไกลเช่นนี้คอยปกป้องมนุษย์ภัยคุกคามที่ใหญ่ที่สุดต่อชีวิตมนุษย์ในภารกิจสำรวจดาวอังคาร

อาจเป็นสิ่งที่มองไม่เห็น นั่นก็คือรังสี “มันเป็นหนึ่งในความท้าทายทางเทคนิคที่ใหญ่ที่สุดอย่างแน่นอน” ปาร์คเกอร์กล่าว “แม้ว่านักบินอวกาศในสถานีอวกาศจะได้รับรังสีมากกว่าที่เราอยู่บนพื้นดิน แต่พวกเขาก็ได้รับการปกป้องอย่างมากจากเข็มขัด วงแหวนอนุภาคมีประจุขนาดยักษ์เหล่านี้ 

ซึ่งเกิดจากการทำงานร่วมกันของสนามแม่เหล็กและลมสุริยะ ช่วยปกป้องโลกจากอนุภาคพลังงานสูง

อย่างไรก็ตาม การไปดวงจันทร์หรือดาวอังคารหมายถึงการทิ้งความปลอดภัยของสนามแม่เหล็กไว้เบื้องหลัง ในห้วงอวกาศ รังสีจากแหล่งกำเนิดต่างๆ เช่น กิจกรรมของดวงอาทิตย์และรังสีคอสมิกของดาราจักร รวมถึงโปรตอนพลังงานสูง โฟตอน และอิเล็กตรอน อนุภาคเหล่านี้สามารถทำลายโล่

Credit : ฝากถอนไม่มีขั้นต่ำ / สล็อตแตกง่าย