The science of snowflakes - Maruša Bradač

Translator: Kelwalin Dhanasarnsombut Reviewer: Rawee Ma

If you ever find yourself gazing at falling snow,

ถ้าคุณเคยจ้องมองหิมะที่กำลังตก

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

ทำไมไม่ลองจับเกล็ดหิมะไว้บนถุงมือของคุณ แล้วลองสังเกตดูรูปร่างมันดูล่ะ

You might notice that they look symmetrical,

คุณอาจสังเกตเห็นว่า พวกมันมีลักษณะที่สมมาตร

and if you look closely,

และถ้าคุณดูใกล้ ๆ

you'll see they have six sides.

คุณก็จะเห็นว่าพวกมันมีหกด้าน

You could say a snowflake is simply frozen water,

คุณอาจบอกได้ว่า เกล็ดหิมะ ก็เป็นแค่น้ำแข็ง

but compare one with an ice cube from the freezer,

แต่ลองเปรียบเทียบมัน กับก้อนน้ำแข็งดู

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

คุณก็จะตระหนักว่า พวกมันแตกต่างกันมาก

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

ไม่เหมือนกับก้อนน้ำแข็ง ที่เกิดจากของเหลวอัดตัวกันเป็นของแข็ง

snowflakes form when water vapor turns straight into ice.

เกล็ดน้ำแข็งเกิดจากไอน้ำ เปลี่ยนสถานะเป็นน้ำแข็ง

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

แต่นั่นก็ยังไม่ได้ให้คำอธิบายว่า ทำไมเกล็ดน้ำแข็งถึงมีหกด้าน

To understand that,

เพื่อที่จะทำความเข้าใจ

we need to delve deeper into the physics of water.

เราต้องเจาะลึกลงไป ยังฟิสิกส์ของน้ำ

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

น้ำทำมาจากไฮโดรเจนสองอะตอม และออกซิเจนหนึ่งอะตอม

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

น้ำโมเลกุลเดี่ยว จึงมีสิบโปรตอน และสิบอิเล็กตรอน

eight from oxygen and one from each hydrogen atom.

แปดจากออกซิเจน และหนึ่งจากไฮโดรเจนแต่ละอะตอม

The two electrons from oxygen's outer shell

สองอิเล็กตรอนวงนอกจากออกซิเจน

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

ถูกแบ่งให้กับสองอิเล็กตรอน จากทั้งไฮโดรเจน เมื่อมันเกิดพันธะด้วยกัน

and the remaining four outer shell electrons from oxygen

และอีกสี่อิเล็กตรอนวงนอกที่เหลืออยู่ จากออกซิเจน

form two pairs.

ก็เกิดเป็นสองคู่

We call the bonds between these atoms covalent bonds.

พวกเราเรียกพันธะระหว่างอะตอมเหล่านี้ ว่า พันธะโคเวเลนต์

The pairs of electrons are all negatively charged.

คู่ของอิเล็กตรอน มีประจุเป็นลบทั้งหมด

Similar charges repel,

ประจุที่คล้ายกันผลักกัน

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

ทำให้พวกมันมักอยู่ห่างกัน มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

The pairs form four electron clouds,

คู่เหล่านั้นทำให้เกิดกลุ่มหมอกอิเล็กตรอน

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

สองกลุ่มในนั้นคือ ที่ซึ่งไฮโดรเจน และออกซิเจนใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน

The repulsion between the unbonded pairs

การผลักกันระหว่างคู่ที่ไม่ได้จับพันธะกัน

is even stronger than repulsion between the shared pairs,

รุนแรงกว่าการผลักกันระหว่างคู่ที่แบ่งกัน

so the two hydrogens get pushed a little further

ฉะนั้นไฮโดรเจนทั้งสอง ถูกดันให้มากกว่า

to an angle of 104.5 degrees.

มุม 104.5 องศา เล็กน้อย

The water molecule as a whole is electrically neutral,

โมเลกุลน้ำทั้งหมดเป็นกลางทางไฟฟ้า

but oxygen gets a larger share of electrons,

แต่ออกซิเจนได้อิเล็กตรอนมากที่สุด

making it slightly negative and the hydrogens slightly positive.

ทำให้มันเป็นลบเล็กน้อย และไฮโดรเจนเป็นบวกเล็กน้อย

Due to its negative charge,

เนื่องด้วยประจุลบของมัน

the oxygen in one molecule

ออกซิเจนในหนึ่งโมเลกุล

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

เชื่อมกับประจุบวกของไฮโดรเจน ในอีกโมเลกุลหนึ่ง

And so a weak bond between the two molecules,

และพันธะอ่อน ๆ ที่เกิดขึ้นระหว่างสองโมเลกุล

called a hydrogen bond, is formed.

เรียกว่า พันธะไฮโดรเจน ก็เกิดขึ้น

When water freezes, this bonding occurs on repeat,

เมื่อน้ำแข็ง พันธะนี้เกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว

ultimately forming a hexagonal structure

และในที่สุดก็เกิดเป็นโครงสร้างหกเหลี่ยม

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

เนื่องจากมุมระหว่างไฮโดรเจนและออกซิเจน ภายในแต่ละโมเลกุล

This is the seed of a snowflake,

นี่เป็นตัวตั้งต้นของเกล็ดน้ำแข็ง

and it retains a hexagonal shape as it grows.

และมันคงรักษารูปร่างนี้ไว้ เมื่อมันมีขนาดใหญ่ขึ้น

As the snowflake moves through the air,

เมื่อเกล็ดน้ำแข็งเคลื่อนที่ในอากาศ

water vapor molecules stick to the six sharp edges

โมเลกุลไอน้ำติดเข้ากับปลายแหลมทั้งหก

and expand the snowflake outwards, bit by bit.

และเกล็ดหิมะก็เพิ่มขนาดออกทีละนิดทีละนิด

A snowflake's developing shape depends on atmospheric conditions,

รูปร่างของเกล็ดหิมะที่เปลี่ยนไป ขึ้นอยู่กับสภาวะในอากาศ

like humidity and temperature.

เช่น ความชื้น และอุณหภูมิ

As a snowflake falls,

เมื่อเกล็ดหิมะตกลงมา

changes in weather conditions can affect how it grows,

การเปลี่ยนแปลงสภาวะของอากาศ สามารถมีผลต่อการก่อตัวของมัน

and even small differences in the paths two snowflakes take

และแม้ว่าเกล็ดหิมะ จะมีการก่อตัวที่ต่างกันเล็กน้อย

will differentiate their shapes.

พวกมันก็จะมีรูปร่างที่ต่างกัน

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

อยางไรก็ดี เนื่องจากการกำหนด มุมแหลมทั้งหกของเกล็ดหิมะมีความคล้ายกัน

a symmetric snowflake can grow.

เกล็ดหิมะที่สมมาตรสามารถก่อตัวได้

Weather conditions affect snow on the ground, as well.

สภาวะอากาศส่งผลต่อหิมะบนพื้นเช่นกัน

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

พื้นที่มีอุณหภูมิอุ่นกว่า ทำให้เกิดน้ำแข็งเปียกที่เกาะตัวกันได้ง่ายกว่า

because liquid water molecules help snowflakes stick to each other.

เพราะโมเลกุลน้ำที่เป็นของเหลว ช่วยให้เกล็ดหิมะเกาะติดกัน

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

หิมะที่ละลายยังมีบทบาทสำคัญ ในกิจกรรมหน้าหนาวอีกอย่างหนึ่ง การเล่นสกี

Completely dry snow is very difficult to ski on

หิมะที่แห้งสนิทเป็นหิมะที่เล่นสกียากมาก

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

เพราะว่ามันมีแรงเสียดทานมากเกินไป ระหว่างเกล็ดน้ำแข็งขรุขระและพื้นผิวสกี

So what's happening is that as skis move,

ฉะนั้น เมื่อสกีเคลื่อนที่

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

พวกมันจะถูไปกับผิวหน้าของหิมะ และทำให้เกิดความร้อน

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

ซึ่งก่อให้เกิดชั้นของน้ำบาง ๆ ที่ช่วยให้พวกมันไหลไปได้

So technically, it's not really snow skiing,

ฉะนั้น โดยเทคนิคแล้ว มันไม่ใช่การสกีไปบนหิมะ

but water skiing.

แต่เป็นการสกีไปบนน้ำ

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

แต่มันก็จริง ที่ไม่ว่าคุณจะมองอย่างไร

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

คุณก็แทบจะไม่สามารถหา เกล็ดน้ำแข็งสองอันที่เหมือนกันได้เลย

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

และนั่นก็เป็นปริศนาที่วิทยาศาสตร์ ยังคงพยายามหาคำตอบ

though we know that it has to do

แม้ว่าเราจะรู้ ว่ามันต้องเกี่ยวข้อง

with the many possible branching points in snowflake formation,

กับความเป็นไปได้มากมายของจุดการแตกกิ่ง ในการเกิดเกล็ดน้ำแข็ง

and the differences in temperature and humidity,

และความแตกต่างของอุณหภูมิและความชื้น

and while we wait for the answer,

และในขณะที่เรายังรอคำตอบกันอยู่

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

เราก็สามารถรื่นรมย์ไปกับการมองดู สาทิสรูปเล็กมากที่หล่นลงมาจากท้องฟ้า