Кіріспе
Симметриялық пішіндердегі су мұзы
Мұз кристалдары – гексагонды бағаналар, гексагонды пластиналар және дендриттік кристалдарды қоса алғанда, симметриялық пішіндердегі қатты мұз. Мұз кристалдары атмосфералық оптикалық құбылыстар мен бұлттардың пайда болуына себеп болады.
Құрылу
Қоршаған орта температурасы мен қысымында су молекулалары V тәрізді болады. Екі сутек атомы оттек атомына 105° бұрышпен байланысады. Мұз кристалдары гексагонды кристалл торға ие, яғни су молекулалары қатып қалғанда қабатты гексагон түрінде орналасады. Мұз кристалдарының болуы мүмкін пішіндері: бағаналар, инелер, пластиналар және дендриттер. Аралас пішіндер де кездеседі. Атмосфералық бөлшектердегі кішкентай кеңістіктер де суды жинап, қатып, мұз кристалдарын құрай алады. Бұл процеске нуклеация (жадына жатқызу) деп аталады. Қар ұсақ түйіршіктері қосымша су буы бар мұз кристаллына қатып қалғанда пайда болады.
Тригональды және кубикалық кристалдар
Супер суытылған су – қату температурасынан төмен болса да, сұйық күйде қалатын су. Супер суытылған судан пайда болған мұз кристалдарының қабатты алтыбұрыштарында қалыптасу қателіктері болады. Бұл мұз кристалдарының температураға байланысты үшбұрышты немесе кубтық симметрияны көрсетуіне себеп болады. Үшбұрышты немесе кубтық кристалдар атмосфераның жоғары қабаттарында, супер суыту орын алатын жерде пайда болады.
Квадраттық кристалдар
Су гелий сияқты кіші молекулалардан өзгеше, графен оксидінің қабатталған жапырақтарынан өте алады. Екі графен қабатының арасына қысылғанда, су бөлме температурасында төртбұрышты мұз кристалдарын түзетіні анықталды. Ғалымдардың пікірінше, жоғары қысым және ван дер Ваальс күші – барлық молекулалар арасында болатын тартым күші – осы құрылымның пайда болуына себеп болады. Бұл материал мұздың жаңа кристалдық фазасы болып табылады.
Ауа райы құбылыстары
Мұз кристалдары алмаз шаңы және аспандағы гало сияқты оптикалық құбылыстарды тудырады, себебі жарық кристалдардан шашырау арқылы таралады. Циррус бұлттары мен мұз тұманы мұз кристалдарынан құралған. Циррус бұлттары көбінесе жылы фронттың жақындап келе жатқанын көрсетеді, онда жылы және ылғалды ауа көтеріліп, мұз кристалдарына айналады. Мұз кристалдары бір-біріне соқтығысқанда да найзағай пайда болады. Кристаллдар әдетте көлденең түседі, бірақ электр өрістері оларды біріктіріп, басқа бағытта түсуіне себеп болады.
Анықтау
Аэроғарыш өнеркәсібі қауіпті ұшу жағдайларын анықтау үшін мұз кристалдарының ортасын анықтайтын радар жасау жұмыстарын жүргізіп жатыр. Мұз кристалдары жылы ұшақтың бетіне тиген кезде еріп, кейін қоршаған ортаның жағдайына байланысты қайтадан қатып қалуы мүмкін. Қозғалтқыштың айналасына мұз жиналуы ұшаққа зиян келтіреді. Ауа райын болжау үшін жауын-шашын түрлерін анықтауға арналған дифференциалдық шағылыстыру радарлары қолданылады, олар тамшының көлденең және тік ұзындығын салыстырады. Мұз кристалдары көлденең бағытта ірілеу болып келеді, сондықтан оларды анықтау мүмкін.