The science of snowflakes - Maruša Bradač

Translator: Minh Nguyen Reviewer: Dung Le

If you ever find yourself gazing at falling snow,

Nếu bạn đã từng ngắm tuyết rơi,

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

Sao không thử chụp lấy vài bông tuyết bằng găng tay và xem thử hình dạng của chúng?

You might notice that they look symmetrical,

Bạn sẽ nhận thấy chúng trông thật cân xứng.

and if you look closely,

Nhưng nếu nhìn kĩ hơn,

you'll see they have six sides.

bạn sẽ thấy chúng có 6 cạnh.

You could say a snowflake is simply frozen water,

Có thể nói một bông tuyết chỉ đơn giản là nước đóng băng,

but compare one with an ice cube from the freezer,

Nhưng so sánh nó với viên đá lấy ra từ trong tủ lạnh,

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

bạn sẽ nhận ra chúng thật khác biệt.

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

Không giống như những viên đá được hình thành khi nước chuyển sang thể rắn,

snowflakes form when water vapor turns straight into ice.

những bông tuyết được tạo ra khi hơi nước chuyển trực tiếp thành băng.

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

Nhưng điều đó chưa thể giải thích tại sao bông tuyết có 6 cạnh.

To understand that,

Để hiểu điều này,

we need to delve deeper into the physics of water.

Chúng ta cần nghiên cứu sâu hơn về đặc tính vật lý của nước.

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

Nước được tạo nên từ 2 nguyên tử Hydro và 1 nguyên tử Oxy.

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

Vì thế, một phân tử nước có 10 protons và 10 electrons,

eight from oxygen and one from each hydrogen atom.

8 hạt đến từ oxy và 1 hạt từ mỗi nguyên tử Hydro.

The two electrons from oxygen's outer shell

2 electron đến từ lớp ngoài của oxy

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

được dùng chung với 2 electron từ các nguyên tử Hydro khi chúng liên kết chung với nhau,

and the remaining four outer shell electrons from oxygen

và 4 electron lớp ngoài còn lại đến từ oxy

form two pairs.

hình thành nên 2 cặp.

We call the bonds between these atoms covalent bonds.

Chúng ta gọi liên kết giữa các nguyên tử như trên là liên kết cộng hóa trị.

The pairs of electrons are all negatively charged.

Các cặp electron đều được tích điện âm.

Similar charges repel,

Điện tích cùng dấu thì đẩy nhau,

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

Do đó chúng có xu hướng cách xa nhau nhất có thể.

The pairs form four electron clouds,

Các cặp tạo nên 4 đám mây electron,

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

2 trong số đó là ở nơi mà Hydro và Oxy dùng chung electron.

The repulsion between the unbonded pairs

Lực đẩy giữa 2 cặp không liên kết

is even stronger than repulsion between the shared pairs,

còn mạnh hơn lực đẩy giữa các cặp sử dụng chung electron,

so the two hydrogens get pushed a little further

bởi vậy 2 nguyên tử Hidro bị đẩy xa hơn

to an angle of 104.5 degrees.

đến góc 104,5 độ

The water molecule as a whole is electrically neutral,

Cả phân tử nước thì trung hòa về điện tích

but oxygen gets a larger share of electrons,

Nhưng oxy có được lượng electron chung lớn hơn,

making it slightly negative and the hydrogens slightly positive.

khiến nó mang điện tích âm hơn một chút và Hydro thì dương hơn một chút.

Due to its negative charge,

Cũng bởi điện tích âm đó,

the oxygen in one molecule

Oxy trong một phân tử

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

bị hút tới điện tích dương của Hidro trong một phân tử khác.

And so a weak bond between the two molecules,

Và vì thế liên kết yếu giữa 2 phân tử,

called a hydrogen bond, is formed.

mà chúng ta thường gọi là liên kết Hidro được hình thành.

When water freezes, this bonding occurs on repeat,

Khi nước đóng băng, liên kết này được diễn ra lặp lại,

ultimately forming a hexagonal structure

cho đến cuối cùng hình thành nên cấu trúc lục giác

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

do góc tạo bởi Hydro và Oxy trong mỗi phân tử.

This is the seed of a snowflake,

Đây chính là dạng ban đầu của bông tuyết,

and it retains a hexagonal shape as it grows.

và nó có được hình dáng lục giác đó cho đến khi lớn lên.

As the snowflake moves through the air,

Khi bông tuyết di chuyển trong không khí,

water vapor molecules stick to the six sharp edges

các phân tử hơi nước dính với 6 cạnh bên

and expand the snowflake outwards, bit by bit.

và mở rộng bông tuyết ra ngoài, từng chút một.

A snowflake's developing shape depends on atmospheric conditions,

Hình thù của một bông tuyết phát triển dựa trên điều kiện không khí,

like humidity and temperature.

chẳng hạn như độ ẩm và nhiệt độ,

As a snowflake falls,

Khi một bông tuyết rơi,

changes in weather conditions can affect how it grows,

sự thay đổi điều kiện thời tiết có thể ảnh hưởng tới sự phát triển của nó,

and even small differences in the paths two snowflakes take

và ngay cả những sự khác biệt nhỏ trên đường đi của 2 bông tuyết

will differentiate their shapes.

cũng sẽ thay đổi hình dáng chúng.

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

Tuy nhiên, vì mọi bông tuyết ban đầu đều có 6 cạnh giống nhau,

a symmetric snowflake can grow.

bông tuyết được hình thành một cách đối xứng.

Weather conditions affect snow on the ground, as well.

Điều kiện thời tiết cũng ảnh hưởng tới bông tuyết trên mặt đất.

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

Vùng đất ấm thường có tuyết ẩm hơn, dễ dàng để nắm tuyết thành từng nắm

because liquid water molecules help snowflakes stick to each other.

bởi vì phân tử nước lỏng giúp bông tuyết dính chặt với nhau.

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

Tuyết tan cũng đóng một vai trò quan trọng trong các hoạt động mùa đông, như trượt tuyết.

Completely dry snow is very difficult to ski on

Sẽ rất khó để có thể trượt tuyết khi tuyết quá khô

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

vì nó có quá nhiều ma sát giữa mặt băng lởm chởm và bề mặt ván trượt.

So what's happening is that as skis move,

Vì thế, khi ván trượt di chuyển

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

nó cọ xát với bề mặt băng và làm nó ấm lên,

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

tạo nên một lớp nước mỏng, giúp ván trượt di chuyển trên nó.

So technically, it's not really snow skiing,

Vậy nên suy cho cùng thì, đây không hẳn là trượt tuyết,

but water skiing.

mà là trượt nước.

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

Nhưng sự thật rằng dù cho bạn tìm kiếm kĩ như thế nào,

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

gần như chắc chắn bạn sẽ không tìm thấy 2 bông tuyết giống nhau

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

và đó là bí ẩn mà các nhà khoa học vẫn đang tìm lời giải,

though we know that it has to do

mặc dù chúng ta đã biết rằng

with the many possible branching points in snowflake formation,

một bông tuyết được hình thành từ vô vàn yếu tố,

and the differences in temperature and humidity,

và sự khác biệt ở nhiệt độ và độ ẩm,

and while we wait for the answer,

Trong khi chờ đợi câu trả lời,

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

ta có thể thưởng thức những màn mưa tuyết li ti từ trên trời.