เส้นทางสู่ความรู้เรื่องเกล็ดหิมะมักจะลื่นเสมอ ไม่ว่านักวิทยาศาสตร์กำลังทำงานเพื่อวัดเกล็ดหิมะหรือจำลองรูปแบบที่เย้ายวนใจด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์เปราะบาง เล็กเกินไปที่จะจัดการได้ง่าย และมีแนวโน้มที่จะละลายเพราะความอบอุ่นในลมหายใจของผู้สังเกตการณ์ ผลึกน้ำแข็งทำให้วัตถุทดลองไม่เป็นไปตามอุดมคติ ยิ่งไปกว่านั้น พื้นผิวหรือผลึกในบริเวณใกล้เคียงยังเปลี่ยนแปลงรูปแบบการเจริญเติบโตของเกล็ด เช่นเดียวกับการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในหลายๆ ปัจจัย รวมถึงอุณหภูมิ ความชื้น ลม สิ่งเจือปน การเคลื่อนไหว และแสงแดด
นักวิทยาศาสตร์ต้องคิดค้นวิธีที่ซับซ้อนเพื่อศึกษาการเจริญเติบโต
ของเกล็ดหิมะโดยไม่รบกวนมัน ตัวอย่างเช่น ในการทดลองที่เริ่มขึ้นในช่วงทศวรรษที่ 1930 นักฟิสิกส์ชาวญี่ปุ่น Ukichiro Nakaya ปลูกคริสตัลบนขนกระต่าย ใยแมงมุม หรือเส้นใยอื่นๆ เขาสังเกตเห็นว่าอุณหภูมิและความชื้นที่แตกต่างกันเล็กน้อยทำให้ได้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง เช่น เข็มยาวแทนที่จะเป็นสะเก็ดบางๆ
เมื่อเร็ว ๆ นี้ Libbrecht และเพื่อนร่วมงานของเขาได้ใช้สนามไฟฟ้าเพื่อสร้างเข็มน้ำแข็งซึ่งปลายเมื่อแรงดันไฟฟ้าดับลงแล้ว สามารถทำหน้าที่เป็นแพลตฟอร์มสำหรับการเติบโตของเกล็ดหิมะที่เกือบบริสุทธิ์ (SN: 7/11/98, p. 23)
ผู้ตรวจสอบฟิสิกส์ของคลาวด์บางคน เช่น Lamb ระงับการพัฒนาเกล็ดในห้องแล็บโดยใช้กระแสอากาศหรือแรงไฟฟ้าสถิต นักวิจัยคนอื่นๆ บินผ่านก้อนเมฆ จับผลึกใหม่ในท่อที่ยื่นออกมาจากเครื่องบิน นักวิจัยด้านคลาวด์ไม่เพียงตรวจสอบรูปร่างคริสตัลขั้นสูงสุดเท่านั้น แต่ยังพิจารณาด้วยว่าเกล็ดหิมะเติบโตเร็วเพียงใด ซึ่งเป็นปัจจัยที่ส่งผลต่อความสมดุลระหว่างน้ำที่กลายเป็นน้ำแข็ง ของเหลว และก๊าซภายในก้อนเมฆ ในทางกลับกัน ความสมดุลดังกล่าวมีบทบาทในการที่เมฆมีอิทธิพลต่อสภาพอากาศ และในความเป็นไปได้ที่เครื่องบินที่บินผ่านเมฆจะสะสมเคลือบน้ำแข็งที่เป็นอันตรายไว้บนปีกและพื้นผิวอื่นๆ
การจำลองอย่างง่าย
ผู้ตรวจสอบที่จำลองการเติบโตของคริสตัลบนคอมพิวเตอร์ต้องเผชิญกับความท้าทายในการพิจารณาว่าโปรแกรมของพวกเขากำลังสร้างรูปแบบเกล็ดหิมะที่แท้จริงหรือไม่
ผู้ประกอบการซอฟต์แวร์และผู้ไม่ฝักใฝ่ฝ่ายใดทางวิทยาศาสตร์ Stephen Wolfram เพิ่งยืนยันคำกล่าวอ้างของเขาและคนอื่นๆ ในช่วงทศวรรษ 1980 ว่าอัลกอริธึมคอมพิวเตอร์อย่างง่ายที่เรียกว่า Cellular Automata สามารถสร้างรูปร่างเกล็ดหิมะที่เหมือนจริงได้
หุ่นยนต์เซลลูล่าร์สร้างรูปแบบโดยการระบายสีสถานที่แต่ละแห่งบนตารางตามกฎที่คำนึงถึงสีของสถานที่ใกล้เคียง สำหรับการจำลองเกล็ดหิมะ โปรแกรมคอมพิวเตอร์ดังกล่าวทำงานบนรังผึ้ง เนื่องจากผลึกน้ำแข็งที่พิจารณาในระดับโมเลกุลประกอบด้วยโมเลกุลของน้ำที่จัดเรียงเป็นรูปหกเหลี่ยม
กฎพื้นฐานสามารถสร้างรูปแบบเกล็ดหิมะที่แท้จริงบนกริดรังผึ้งได้ Wolfram กล่าว ตัวอย่างเช่น กฎข้อหนึ่งระบุว่าสถานที่ควรถูกทำให้เป็นสีดำเมื่อมีสถานที่ใกล้เคียงเพียงแห่งเดียวที่เป็นสีดำอยู่แล้ว ด้วยกฎง่ายๆ เช่นนี้ “การทำซ้ำลักษณะพื้นฐานของพฤติกรรมโดยรวมที่เกิดขึ้นในเกล็ดหิมะจริงๆ นั้นทำได้ง่ายมาก” Wolfram กล่าวในA New Kind of Science (2002, Wolfram Media) ในหนังสือเล่มนั้น เขาส่งเสริมออโตมาตาเซลลูลาร์เป็นทางเลือกแทนเครื่องมือทางคณิตศาสตร์ทั่วไปสำหรับปัญหาทางวิทยาศาสตร์ที่หลากหลาย (SN: 8/16/03, p. 106: In Search of a Scientific Revolution )
อย่างไรก็ตาม ผู้เชี่ยวชาญด้านการจำลองเกล็ดหิมะบางคนไม่ยอมรับรูปแบบเกล็ดหิมะจากออโตมาตาเซลลูล่าร์พื้นฐานดังกล่าวว่าเหมือนจริง แม้ว่าผลลัพธ์จะออกมา “เหมือนเกล็ดหิมะ” แต่แบบจำลองก็ไม่สนใจฟิสิกส์พื้นฐานเกือบทั้งหมด นักคณิตศาสตร์ Clifford A. Reiter จาก Lafayette College ใน Easton, Pa กล่าว
กริฟฟีธก็ปฏิเสธความถูกต้องของรูปแบบดังกล่าวเช่นกัน “เราได้ข้อสรุปว่าแบบจำลองเซลลูล่าร์-ออโตมาตาเหล่านี้ไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับการเจริญเติบโตของเกล็ดหิมะ” เขากล่าว โดยอ้างถึงการทบทวนล่าสุดที่เขาได้ดำเนินการร่วมกับเพื่อนนักคณิตศาสตร์ Janko Gravner แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เดวิส
ตั้งแต่ต้นทศวรรษ 1990 นักวิจัยได้สร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์ของการเติบโตของเกล็ดหิมะที่ใช้สมการเชิงอนุพันธ์ย่อยเพื่อแสดงถึงกระบวนการทางกายภาพ อย่างไรก็ตาม โมเดลเหล่านั้นประสบปัญหาอุปสรรค Griffeath กล่าว
ในบางรุ่น การคำนวณจะสร้างผลึกแบบเรียบง่ายซึ่งขาดคุณสมบัติที่ซับซ้อนซึ่งเป็นเรื่องปกติของเกล็ดหิมะจำนวนมาก เช่น การแตกแขนงด้านข้างที่ละเอียดประณีต ในอีกรูปแบบหนึ่ง สมการต่างๆ แสดงถึงกระบวนการทางกายภาพได้ไม่เพียงพอ หรือต้องการค่าประมาณที่ทำลายรูปแบบผลลัพธ์ ตัวอย่างเช่น โดยการสร้างรูปร่างเกล็ดหิมะที่ไม่สมส่วนอย่างไม่สมจริง
Credit : alliancerecordscopenhagen.com
albuterol1s1.com
antipastiscooterclub.com
libertyandgracerts.com
dessertnoir.com
sagebrushcantinaculvercity.com
xogingersnapps.com
sangbackyeo.com
mylevitraguidepricer.com
doverunitedsoccer.com
