Sneeuwvlokkenfoto’s zoals je ze nog nooit hebt gezien

Zes miljoen sneeuwvlokken vielen deze winter uit de lucht. Dat zijn er miljarden triljoenen, waarvan de meeste nu smelten als de lente nadert.

Er waren maar weinig mensen die ze een voor een van dichtbij bekeken.

Kenneth J. Liebrecht, hoogleraar natuurkunde aan het California Institute of Technology, heeft een kwart eeuw geprobeerd te begrijpen hoe zo’n simpele substantie – water – in zoveel vormen kon bevriezen.

Hoe ontstaan ​​sneeuwvlokken? Zei Dr. Liebrecht tijdens Online gesprek op 23 februari Georganiseerd door het Bruce Museum in Greenwich, Connecticut. “En hoe verschijnen deze structuren – en, zoals ik graag zeg, letterlijk uit het niets?”

Nathan B. Myrvold is een van de mensen die het sneeuwvlokonderzoek en de interesse in beeldvorming hebben gewekt van Dr.Liebrecht, een voormalig Chief Technology Officer van Microsoft die sindsdien projecten heeft uitgevoerd in talloze wetenschappelijke disciplines, waaronder PaleontologieEn de Koken En de Astronomie​

Dr. Myrvold, een gepassioneerde fotograaf, ontmoette Dr. Lieberecht voor het eerst in meer dan een decennium, en in het voorjaar van 2018 besloot hij dat hij zelf foto’s wilde maken van de complexe bevroren kristallen. Hij herinnert zich dat hij dacht: “Oh, we gaan iets samen regelen en we zijn klaar voor de winter.”

Maar, zoals bij veel van zijn projecten, waren de dingen niet zo eenvoudig als Dr. Myfold had gepland.

“Het bleek een stuk ingewikkelder te zijn dan ik dacht”, zei dr. Myrvold. “Dus het kostte 18 maanden om dit verdomde ding te bouwen.”

Het “verdomde ding” was het sneeuwvlokcamerasysteem. Hij wilde de beste digitale sensoren gebruiken, degene die een miljoen pixels vastleggen. “Een echte sneeuwvlok is erg kwetsbaar”, zei hij. ‘Het is te ingewikkeld. Dus je wilt high definition.’

Maar dit type sensor heeft een veel groter oppervlak dan de beelden die over het algemeen door microscooplenzen worden geproduceerd, als gevolg van beslissingen die bijna een eeuw geleden door microscoopfabrikanten zijn genomen.

Dit betekent dat hij een manier moet vinden om het microscoopbeeld uit te rekken om de sensor te vullen.

“Ik bedacht een op maat gemaakt optisch pad waardoor het echt zou werken”, zei hij tijdens zijn reparatiewerkzaamheden.

Dan is er de behuizing voor de optiek. Het is meestal gemaakt van metaal, maar het metaal zet uit als het warm is en trekt samen als het koud is. Dr. Myrvold zei dat het verplaatsen van het apparaat van het warme interieur naar het ijskoude balkon waar hij de sneeuwvlokken zou verzamelen “de hele microscoop zou verpesten”, waardoor het onmogelijk wordt om alles scherp te houden.

Gebruik in plaats van metaal koolstofvezel, die niet merkbaar uitzet of krimpt.

Dr. Myhrvold vond ook een speciale LED, gemaakt door een bedrijf in Japan voor industrieel gebruik, die uitbarstingen van licht 1/1000 van een typische cameraflitser zou uitzenden. Dit vermindert de warmte die wordt uitgestraald door de flitser, waardoor de sneeuwvlok een beetje kan smelten.

Om iets onder een microscoop te bekijken, wordt meestal een monster op een objectglaasje geplaatst. Maar glas houdt warmte vast. Dit smelt ook sneeuw. Dus schakelde hij over van glas naar saffier, een materiaal dat gemakkelijker afkoelt.

In februari 2020 was het klaar. Maar waar vind je de mooiste sneeuwvlokken om te fotograferen? Eerst dacht hij dat hij naar een skioord kon gaan – misschien Aspen of Vail in Colorado of Whistler in British Columbia.

Maar deze plaatsen waren niet koud genoeg.

“Het sneeuwpoeder waar een skiër een skiër mee zou willen hebben, is eigenlijk vrij veel gepoederd”, zei Dr. Mehrvold. “Er zit niet veel schoonheid in dit spul.”

In feite zijn de sneeuwvlokken die meestal op de meeste mensen vallen, zelden wat mensen als een sneeuwvlok beschouwen.

Water is een eenvoudig molecuul dat bestaat uit twee waterstof- en zuurstofatomen. Wanneer de temperatuur onder 32 graden Fahrenheit daalt, beginnen de deeltjes aan elkaar te kleven – dat wil zeggen, ze bevriezen.

Een sneeuwvlok wordt geboren in een wolk wanneer een druppel water in een klein ijskristal bevriest. De vorm van de watermoleculen zorgt ervoor dat ze in een hexagonaal patroon op elkaar worden gestapeld. Dit is de reden waarom een ​​typische sneeuwvlok zes armen heeft.

Dan groeit het kristal, absorbeert waterdamp uit de lucht en verdampt andere nabijgelegen druppeltjes om de damp aan te vullen. “Er zijn 100.000 druppels water nodig om te verdampen om één ijskristal te maken”, zei dr. Liebrecht.

Maar hoe het kristal groeit, hangt af van de temperatuur en vochtigheid. In de jaren dertig was de Japanse natuurkundige Okishiro Nakaya de eerste die kunstmatige sneeuwvlokken in zijn laboratorium implanteerde en, onder verschillende omstandigheden, de soort kon classificeren die onder de meeste omstandigheden voorkomt.

Als de temperatuur net onder het vriespunt ligt, zijn de sneeuwvlokken over het algemeen eenvoudige zeshoekige panelen. Bij ongeveer 20 graden Fahrenheit zijn de overheersende vorm zeshoekige kolommen. Typisch mooie sneeuwvlokken vormen tussen 15 graden en -5 graden Fahrenheit.

Bij deze temperaturen groeien de punten van de zeshoek uit tot takken. De takken spawnen vervolgens andere takken en kleinere zeshoekige platen. Kleine verschillen in temperatuur en vochtigheid beïnvloeden het groeipatroon en de omstandigheden veranderen constant als de sneeuwvlok naar de grond valt.

“Omdat het dit complexe pad door de wolken heeft, geeft het een ingewikkelde vorm”, zei Dr. Liebrecht. “Ze volgen allemaal verschillende paden, dus elk ziet er een beetje anders uit, afhankelijk van het pad.”

En dus, om prachtige sneeuwvlokken te vinden, keerde Dr. Myrvold naar het noorden, en veel verder naar het noorden. Hij en twee van zijn assistenten sleepten ongeveer duizend pond aan uitrusting naar Fairbanks, Alaska; Yellowknife, de grootste gemeenschap in de Canadese Northwest Territories; En Timmins, Ontario, ligt ongeveer 240 kilometer ten noorden van Lake Huron.

Een maand later stopte de coronavirus-pandemie met proberen. Maar Dr. Myhrvold was in staat om überhaupt foto’s van sneeuwvlokken met hoge resolutie vast te leggen.

Deze bewering maakte anderen in de Snowflake Realm boos, waaronder Don KomarishkaEen Canadese fotograaf met beslist minder techneuten. Het maakt gebruik van een in de winkel gekochte digitale camera in combinatie met een krachtige macrolens. Hij gebruikt niet eens een statief – hij houdt de camera vast terwijl sneeuwvlokken op een zwarte handschoen zitten die zijn grootmoeder hem heeft gegeven.

‘Te simplistisch’, zei meneer Komarishka. “Hij is erg vriendelijk tegen iedereen met welke camera dan ook.”

“Ik vind het een beetje overdreven ontworpen”, zei hij over het speciaal ontworpen systeem van Dr. Myfold.

De heer Komarechka heeft ook een andere benadering van verlichting, waarbij hij licht gebruikt dat wordt weerkaatst door een sneeuwvlok, terwijl de foto’s van Dr. Myhrvold het licht dat erdoorheen valt vastleggen. “Je kunt de textuur van het dak zien, en soms de prachtige kleuren van de regenboog in het midden van de sneeuwvlok,” zei meneer Komarechka.

Het regenboogeffect is hetzelfde als wat je in de soapfilm ziet, zei hij, maar de kleuren “worden vaak veel sterker weergegeven dan wat je in de soapfilm of iets anders ziet”. ‘Het is bijna psychedelisch, bijna als een gebatikte overhemd.’

Om de beweringen van Dr. Myrvold te weerleggen, snauwde de heer Komarishka een afbeelding waarvan hij zegt dat het de hoogste resolutie was. Dr. Myrvold antwoordde met Langdurig weerleggen Hij legt uit waarom zijn foto’s echter gedetailleerder waren.

In de praktijk zijn afbeeldingen van Dr. Mehrvold veel duidelijker wanneer ze op groot formaat papier worden afgedrukt. Ze zijn te koop Maten bereiken 2 meter bij 1,5 meter.

“In die zeer enge zin, ja, dat is wat Nathan beweert, en hij heeft het niet mis”, zei meneer Komarishka.