The science of snowflakes - Maruša Bradač

المترجم: Mohiedden Albendqji المدقّق: DAHOU Mohamed

If you ever find yourself gazing at falling snow,

إذا وجدت نفسك تحدق في الثلج المتساقط،

لم لا تمسك ببعض حبات الثلج وتفحص أشكالها؟

why not catch a few snowflakes on your glove and examine their shapes?

You might notice that they look symmetrical,

بإمكانك ملاحظة أنها متناظرة الشكل،

and if you look closely,

وإذا أمعنت النظر،

you'll see they have six sides.

سترى أنها تمتلك ستة جوانب.

You could say a snowflake is simply frozen water,

قد تقول ببساطة، أن حبة الثلج عبارة عن ماء متجمد،

but compare one with an ice cube from the freezer,

ولكن من خلال مقارنتها بمكعب ثلج من الثلاجة،

and you'll realize they're very different things.

ستدرك أنهما مختلفين.

Unlike ice cubes, formed when liquid freezes into a solid,

بخلاف مكعب الثلج -الذي يتكون عند تجمد الماء السائل-

snowflakes form when water vapor turns straight into ice.

تتشكل حبات الثلج من تحول بخار الماء مباشرةً إلى جليد.

But that still doesn't explain why snowflakes have six sides.

ولكن ذلك لا يشرح لماذا تمتلك حبات الثلج ستة جوانب.

To understand that,

لمعرفة ذلك،

we need to delve deeper into the physics of water.

علينا التعمق في التركيب الفيزيائي للماء.

Water is made out of two hydrogen atoms and one oxygen atom.

يتكون الماء من ذرتي هيدروجين وذرة أكسجين.

A single water molecule thus has ten protons and ten electrons,

لذا يمتلك جزيء ماء واحد 10بروتونات و10 إلكترونات.

eight from oxygen and one from each hydrogen atom.

ثمانية من الأكسجين وواحدة من كل من ذرتي الهيدروجين.

The two electrons from oxygen's outer shell

الإلكترونان من مدار الأكسجين الخارجي.

are shared with two electrons from both hydrogens as they bond together,

يتشاركان مع إلكترونين من كلا ذرتي الهيدروجين عند اتحادهما،

and the remaining four outer shell electrons from oxygen

والإلكترونات الأربعة الباقية في المدار الخارجي لذرة الأكسجين

form two pairs.

يشكلان زوجين.

We call the bonds between these atoms covalent bonds.

نسمي الرابطة بين هذه الذرات بالرابطة التشاركية.

The pairs of electrons are all negatively charged.

زوجا الإلكترونات يتمتعان بشحنة سالبة.

Similar charges repel,

الشحن المتشابهة تتنافر،

so they tend to stay as far away from each other as possible.

لذا يبقيان في أبعد مكان ممكن عن بعضهما.

The pairs form four electron clouds,

الأزواج تشكل أربع غمامات إلكترونية،

two of which are where the hydrogen and oxygen share electrons.

اثنتان منهما في مكان تشارك الإلكترونات بين الأكسجين والهيدروجين.

The repulsion between the unbonded pairs

التنافر بين الزوجين غير المرتبطين.

is even stronger than repulsion between the shared pairs,

أقوى من التنافر بين الزوجين المشتركين،

so the two hydrogens get pushed a little further

لذا يتم التباعد بين ذرتي الهيدروجين بشكل أكبر قليلًا.

to an angle of 104.5 degrees.

إلى زاوية 104.5 درجة.

The water molecule as a whole is electrically neutral,

إن جزيء الماء متعادل كهربائيًا،

but oxygen gets a larger share of electrons,

ولكن الأكسجين يحصل على عدد أكبر من الإلكترونات،

making it slightly negative and the hydrogens slightly positive.

مما يجعله سالبًا قليلًا والهيدروجين موجبًا قليلًا.

Due to its negative charge,

بسبب شحنته السالبة،

the oxygen in one molecule

الأكسجين في جزيء الماء

is attracted to the positive charge of the hydrogen in another molecule.

ينجذب إلى شحنة الهيدروجين الموجبة في جزيء آخر.

And so a weak bond between the two molecules,

وبهذا تتشكل رابطة ضعيفة بين الجزيئين،

called a hydrogen bond, is formed.

تسمى الرابطة الهيدروجينية.

When water freezes, this bonding occurs on repeat,

عندما يتجمد الماء، يتكرر حدوث تلك الرابطة،

ultimately forming a hexagonal structure

مشكلًة بنيانًا سداسيًا

due to the angle between hydrogens and oxygen within each molecule.

بسبب الزاوية بين الهيدروجين والأكسجين ضمن كل جزيء.

This is the seed of a snowflake,

هذا هو أساس حبة الثلج،

and it retains a hexagonal shape as it grows.

التي تحافظ على شكل سداسي مع نموها.

As the snowflake moves through the air,

بينما تتحرك حبة الثلج في الهواء،

water vapor molecules stick to the six sharp edges

تلتحم جزيئات بخار الماء بالحواف الستة الحادة

and expand the snowflake outwards, bit by bit.

وتتوسع حبة الثلج للخارج شيئًا فشيئًا.

A snowflake's developing shape depends on atmospheric conditions,

يعتمد نمو حبة الثلج على الظروف الجوية،

like humidity and temperature.

كالرطوبة والحرارة.

As a snowflake falls,

بينما تسقط حبة الثلج،

changes in weather conditions can affect how it grows,

يمكن أن تغير الظروف الجوية كيفية نموها،

and even small differences in the paths two snowflakes take

حتى تغيرات صغيرة في الطريق الذي تسلكه حبتي ثلج،

will differentiate their shapes.

سيؤثر على شكليهما.

However, since conditions at the six sharp edges of one snowflake are similar,

بما أن الظروف المؤثرة على الجوانب الستة الحادة متشابهة،

a symmetric snowflake can grow.

يمكن أن تتشكل حبة ثلج متناظرة.

Weather conditions affect snow on the ground, as well.

تؤثر الظروف الجوية كذلك على الثلج الذي على الأرض.

Warmer ground temperatures produce a wetter snow that is easier to pack

تؤدي درجات حرارة الأرض الأدفئ إلى ثلج أرطب والذي يتمتع بسهولة تكويمه

because liquid water molecules help snowflakes stick to each other.

يعود ذلك إلى جزيئات الماء السائل التي تسهم في التصاق حبات الثلج ببعضها.

Melted snow also plays a critical role in another wintry activity, skiing.

الثلج الذائب يلعب دورًا أساسيًا في نشاط شتوي آخر وهو التزلج.

Completely dry snow is very difficult to ski on

من الصعب التزلج على الثلج الجاف تمامًا

because there's too much friction between the jagged snowflakes and the ski surface.

بسبب الاحتكاك الكبير بين حبات الثلج الخشنة وسطح المزلجة.

So what's happening is that as skis move,

لذا عندما تتحرك المزلجتين،

they rub the surface of the snow and warm it up,

تحتك بسطح الثلج وترفع من درجة حرارته،

creating a thin layer of water, which helps them slide along.

مشكلًة طبقة رفيعة من الماء، مما يساعدها على الانزلاق.

So technically, it's not really snow skiing,

لذا تقنيًا لا يعتبر تزلجًا على الجليد،

but water skiing.

إنما تزلجًا على الماء.

But it is true that no matter how hard you look,

لكن من الصحيح أنه مهما بحثت،

you're almost definitely not going to find two identical snowflakes,

من المؤكد تقريبًا أنك لن تجد حبتي ثلج متشابهتين،

and that's a mystery that scientists are still trying to solve,

وهذا لغز مازال العلماء يعملون على حله،

though we know that it has to do

إلا أننا نعلم أن له علاقة

with the many possible branching points in snowflake formation,

بنقاط التفرع العديدة في حبة الثلج،

and the differences in temperature and humidity,

والاختلاف بدرجة الحرارة والرطوبة،

and while we wait for the answer,

وبينما ننتظر الإجابة،

we can enjoy watching these tiny fractals falling from the sky.

يمكننا التمتع بمشاهدة هبوط تلك الأشكال الهندسية من السماء.