یخ سیاه چیست و در کجا پیدا می‌شود؟!

یخ؛ واژه‌ای آبی رنگ البته کمی متمایل به سفید که با شنیدن نامش سرمایی دلچسب حس می‌شود.

با شنیدن نام یخ شاید ذهنتان به سمت یخ‌های قالبی برود، اما آیا تابحال واژه یخ سیاه به گوشتان خورده است و با آن آشنایی دارید؟!

یخ شفاف یا یخ سیاه به پوششی شفاف و هموار از یخ گفته می‌شود که در نقاطی خاص می‌توان آن را دید!

یخ چیست و چگونه تشکیل می‌شود؟

یخ، آب یخ زده و یا به عبارت دیگر آب درحالت جامد است. یخ یک ماده‌ی شفاف بدون رنگ با خواص خاص است. زمانی که انجماد انجام می‌گیرد یخ گسترش می‌یابد و میتواند روی آب شناور بماند و نقطه‌ی ذوب آن با افزایش فشار کاهش می‌یابد.

آب تنها ماده‌ای است که در شرایط عادی در هر ۳ فاز به عنوان گاز، مایع و جامد وجود دارد.

تزیین باورنکردنی یخ با مته

آب و مولکول‌های یخ از یک اکسیژن و دو اتم هیدروژن تشکیل می‌شود. آب یک مولکول قطبی با بار منفی جزئی در کنار اکسیژن و یک بار مثبت جزئ در سمت هیدروژن است که امکان تعامل با دیگر مولکول قطبی و یا یون‌ها رادارد؛ بنابراین یک اتصال شیمیایی شل به نام اشکال پیوند بین مولکول‌های آب که در آن هر مولکول آب می‌تواند به دیگر مولکول‌های آب متصل شود، یک شبکه‌ی پیچیده را تشکیل می‌دهد. این پیوند هیدروژنی دلیل اصلی خواص ویژه‌ی آب و یخ است.

آب در حالت جامد به شکل یک شش ضلعی بسیار منظم (شش وجهی) با ساختار شبکه‌ی کریستالی است، چرا که این پایدارترین آرایش از مولکول‌های آب است.

لحظه ترک خوردن بزرگترین کوه‌ یخ در دنیا

اگرچه مولکول‌های منفرد می‌تواند ارتعاش یابند، ولی نمی‌توانند به اندازه‌ی کافی سریع حرکت کنند که ساختار بلوری را ترک کنند، چون قطب‌های الکتریکی مخالف آن‌ها را در کنارهم نگه می‌دارند. این شبکه کریستال می‌تواند به عنوان لایه‌های حلقه شش ضلعی از اتم اکسیژن انباشته از یکدیگر قابل مشاهده باشد. بسته به فشار و دما و یا مقدار سریع فرم گرفتن آن، یخ دارای یازده نوع کریستال شناخته شده است.

یخ نمی‌تواند در حالت آب یعنی مایع در نقطه‌ی انجماد فرم بگیرد مگراینکه دانه‌های کریستال که پراکنده‌ی انرژی از مولکول‌های آب برخورد وجود دارد آن‌ها را در ساختار شبکه قفل شده نگه دارد. اگر هیچ دانه‌ای وجود نداشته باشد هسته‌ی کریستال تنها در صورتی که آب در زیر نقطه‌ی انجماد فوقباشد خود به خود آغاز می‌شود.

یخ در بسیاری از نقاط و در شکل‌های مختلف در طبیعت موجود است مانند:کوه‌های یخ، ورقه‌های یخی، یخچال‌های طبیعی، برف، باران ها‌ی منجمد، تگرگ، بلور‌های یخ، یخ پاره‌ها، برف دانه‌ها، مه یخ و …. یخ نقش مهمی را در فرسایش بازی می‌کند (آب در ترک‌های سنگ پر می‌شود آب تبدیل به یخ می‌شود و گسترش می‌یابد و سنگ را می‌شکند.) و در حمل و نقل انرژی اتمسفر نیز همینطور (زمانی که بخار آب به مایع یا یخ تبدیل می‌شود، گرمای نهان منتشر شده است. راه شکل‌های فرم گرفت یخ‌ها در قالب آب (نه از پایین به بالا بلکه از بالا به پایین) از بسیاری از ارگانیسم‌های داخل آب در برابر نوسانات درجه‌ی سرد و سریع محافظت می‌کند.

امروزه دستگاه‌های یخ ساز گوناگونی با اندازه‌های مختلف برای تولید یخ توسط کارخانجات مختلف تولید می‌شود. این یخ ساز‌ها بر اساس میزان یخ مورد نیاز در زندگی روزمره تولید می‌شوند. برای مثال یخ ساز‌های حبه‌ای برای تولید یخ مورد نیاز در رستوران‌ها، ادارات، کارخانجات و حتی در خانه مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین یخ ساز‌های بزرگ (کارخانه یخ) در کشتارگاه‌ها، لنج ها، و برای فروش و… به کار گرفته می‌شوند.

یخ سیاه چیست؟

یخ شفاف یا یخ سیاه به پوششی معمولاً شفاف و هموار از یخ گفته می‌شود.

یخ شفاف لزوماً سیاه نیست، بلکه شفاف بودن آن باعث می‌شود هم‌رنگ چیزی که به آن چسبیده است به نظر برسد. تشکیل شدن یخ شفاف بر روی سطح جاده‌ها باعث می‌شود که جاده مرطوب بنظر برسد، اما رانندگان متوجه یخ‌زدگی جاده نشوند.

رانندگان در زمانی که دمای هوا زیر صفردرجهٔ سانتی گراد باشد و سطح جاده مرطوب به نظر برسد، باید احتمال تشکیل یخ سیاه را در نظر بگیرند. یک راه تشخیص آن دقت به پاشش آب توسط لاستیک خودرو‌ها است که در صورت یخ‌زدگی جاده دیده نمی‌شود.

لحظه یخ زدن حباب در هوای سرد

در دریاچه‌ها نیز یخ شفاف بر اثر انجماد آب دریاچه شکل می‌گیرد؛ در این فرایند که معمولاً در زمستان‌ها رخ می‌دهد آن بخشی از یخ سطح دریاچه را که حاصل از بارش برف است، یخ سفید، و آن بخش که حاصل یخ زدن آب دریاچه است را یخ سیاه می‌گویند، رنگ سیاه یخ به علت پیوستگی آن به فضای تاریک آب دریاچه است.

یخ سیاه و یخ سفید دریاچه‌ها در جهت‌های متضاد گسترش می‌یابند، یخ سفید رو به بالا و یخ سیاه رو به پایین. به ندرت پیش می‌آید که در دریاچه‌ها شاهد تشکیل یخ سفید بدون وجود بستری از یخ سیاه باشیم در این شرایط ممکن است برف مستقیماً بر روی سطح دریاچه به حالت شناور بنشیند.

عصر یخبندان جدید در راه است

یخ شفاف در کنارهٔ رودخانه‌ها نیز ممکن است دیده شود، در لبه‌های صاف و کشیدهٔ کناری رود معمولاً جریان‌های گردابی وجود دارد و تنها سطح بالای آب فرصت آن را پیدا می‌کند که به اندازهٔ کافی سرد شود و یخ تشکیل دهد. چنین یخ‌های شفافی علاوه بر گسترش رو به پایین، رو به مرکز رودخانه و جایی که رود آشفتگی بیشتری دارد نیز در حال گسترشند و اگر سطح رودخانه چندان پهن نباشد ممکن است یخ‌های دو ساحل رودخانه به هم برسند و کل سطح آن یخ بزند.

یخ سیاه در جاده

یخ سیاه به لایهٔ نازکی از یخ شفاف شیشه مانند روی سطوح اطلاق می‌شود. این نوع یخ، واقعاً سیاه رنگ نیست. بلکه شفاف و بی رنگ است و باعث می‌شود که سطح آسفالت زیر آن دیده شود. به همین دلیل یخ سیاه نامیده می‌شود. در منطقه دارای یخ سیاه، دانه‌های برف و گلوله‌های یخی دیده نمی‌شود؛ بنابراین یخ زدگی نامرئی است و راننده متوجه خطر نمی‌شود و سرعت خود را کاهش نمی‌دهد. بنابراین، این مناطق در جاده‌ها بسیار خطرناک هستند.

چون لایه یخ بسیار نازک است، یخ سیاه بسیار شفاف بوده و در مقایسه با برف و یخ تقریباً غیرقابل تشخیص است. این موضوع، رانندگی و راه رفتن روی سطح جاده را بسیار خطرناک می‌کند. در دمای زیر ۱۸- درجه سانتیگراد معمولاً با نمک می‌توان یخ زدایی کرد. همچنین در دما‌های بسیار پایین از سایر مواد مانند منیزیم کلراید یا کلسیم کلراید استفاده می‌شود.

در دما‌های زیر ۱۸- درجه، با رطوبتی که از اگزوز خودرو‌ها بیرون می‌آید، روی سطح آسفالت یخ سیاه تشکیل می‌شود که شرایط خطرناکی را برای رانندگان به وجود می‌آورد. در ایالت مینه‌سوتا آمریکا در دسامبر ۲۰۰۸ سوانح زیادی در اثر یخ سیاه اتفاق افتاد.

در چنین دمایی، نمک هم قابلیت ذوب یخ را ندارد. حتی وقتی که دمای هوا بالاتر از صفر درجه سانتیگراد است، ممکن است به علت گرم شدن سریع هوا، سطح آسفالت هنوز گرم نشده و دمایی زیر صفر درجه داشته باشد. در چنین شرایطی نیز امکان تشکیل یخ سیاه وجود دارد که خطرات رانندگی را بسیار افزایش می‌دهد.

منبع: باشگاه خبرنگاران

10