اتمسفر مانند نهر یا رودخانه دارای فرآیندهای طبیعی است که در تمیز کردن آن نقش دارند. بدون چنین فرآیندهایی تروپوسفر سریعا به محیطی نامناسب برای زیست بشر تبدیل خواهد شد. پراکندگی ، ته‌نشینی گرانشی ، لخته سازی ، جذب (همراه با شستشو و واشویی) ، شستشو توسط باران و جذب سطحی از جمله مهمترین مکانیسمهای طبیعی آلاینده‌ها در اتمسفر به شمار می‌روند.

فرآیندهای پاکسازی اتمسفر

پراکندگی

پراکندگی آلاینده‌ها توسط جریانهای باد ، غلظت آلاینده‌ها را در هر جایی کاهش می‌دهد.

ته‌نشینی گرانشی

یکی از مهترین مکانیسمهای طبیعی در جداسازی ذرات از اتمسفر بویژه ذراتی که بزرگتر از 20µm هستند شمرده می‌شوند.

لخته سازی

ته‌نشینی گرانشی در چندین فرآیند دیگر پاکسازی طبیعی اتمسفر نیز نقش مهمی دارد به عنوان مثال ذرات کوچکتر از 0.1µm به کمک لخته‌سازی قابل ته‌نشین‌ هستند. در این پدیده ذرات بزرگتر بصورت گیرنده‌های ذرات کوچکتر عمل می‌کنند. دو ذره با یکدیگر برخورد و اتصال پیدا کرده تشکیل یک واحد می‌دهند. این فرآیند تا تشکیل یک ذره لخته‌ای کوچک ادامه می‌یابد، تا آنجا که این لخته برای ته‌نشین شدن به اندازه کافی بزرگ و سنگین شود.

جذب ذرات

در فرآیند طبیعی جذب ذرات یا آلاینده‌های گازی در باران یا مه تجمع حاصل کرده همراه رطوبت ته‌نشین می‌شوند، این پدیده که به نام شستشو نامیده می‌شود در قسمت پایینتر از سطح ابرها رخ می‌دهد پتانسیل لازم برای شستشوی ذرات و گازها بستگی به تحقیقات اخیر نشان داده‌اند که برای ذرات دارای قطر کوچکتر از 1µm فرآیند شستشو موثر نخواهد بود.

گازها ممکن است بدون تغییر شیمیایی حل شوند و یا اتصال دارد در برخی مواقع با آب باران وارد واکنش شیمیایی شوند مانند گاز SO₂ که به سهولت در باران حل می‌شود و همراه با قطرات باران پایین می‌آید با این وجود SO₂ ممکن است با آب باران واکنش نشان داده ایجاد غبارهای H₂SO₃ (اسید سولفورو) یا H₂SO₄ (اسید سولفوریک) نماید که به نام بارانهای اسیدی شهرت دارند و بالقوه نسبت به SO₂ اولیه دارای اثرات زیانبار بیشتری هستند.

شستشو در اثر بارش

در این حالت شستشو در سطح پایینتر از ابرها اتفاق می‌افتد و هنگامی که قطرات سقوط کننده باران آلاینده‌ها را جذب می‌کنند در داخل ابرها پدیده شستشو صورت می‌گیرد. بدین ترتیب که ذرات کوچکتر از ابعاد میکرون بصورت هسته‌های میعان که در اطراف آنها قطرات آب تشکیل می‌شوند، عمل می‌کنند. این پدیده در نواحی شهری موجب افزایش بارندگی و تشکیل مه می‌شود.

جذب سطحی

عمدتا در لایه اصطکاکی اتمسفر یعنی در نزدیکترین لایه به سطح زمین انجام می‌گیرد. در این پدیده آلاینده‌های گازی ، مایع یا جامد جذب یک سطح شده پس از غلیظ شدن در همان سطح باقی می‌مانند. سطوح طبیعی از قبیل خاکها ، صخره‌ها ، برگها و علفها قادر به جذب و نگهداری آلاینده‌ها هستند. ذرات ممکن است با سطوح جذب توسط ته‌نشینی گرانشی یا اثر اینرسی که در طی آن ذرات آلاینده‌های گازی در اثر جریانهای باد به سطوح منتقل می‌شوند تماس یابند. اثر اینرسی برای ذراتی در دامنه ابعادی بین 10 تا 15µm سطوح کوچک به تعدد مانند علفها و برگهای درختان نسبت به سطوح بزرگتر به منظور جداسازی ذرات بیشتر است.

دستیابی به کنترل آلاینده‌ها

برای دستیابی به کنترل آلاینده‌های گازی و ذرات دامنه‌ای گسترده ، دو راه وجود دارد:

1. کاهش غلظت آلاینده در اتمسفر
2. کنترل آلاینده‌ها در منبع تولید آنها

رقیق سازی

رقیق ساختن در اتمسفر با استفاده از دودکشهای بلند امکانپذیر است. دودکشهای بلند می‌توانند در لایه وارونگی نفوذ کرده ، آلاینده‌ها را به گونه‌ای پراکنده سازند که غلظت آلاینده‌ها در سطح زمین تا مقدار زیادی کاهش یابد. رقیق سازی در بهترین حالت خود عبارتست از یک وسیله کوتاه مدت به منظور کنترل آلودگی و در بدترین حالت خود وسیله‌ای است برای انتقال آثار ناخواسته آلاینده‌ها به مناطق دور دست.

کنترل در منبع مولد آلاینده‌ها

به منظور کنترل آلودگی هوا در دامنه‌های بسیار وسیع تا نقاط دوردست ، کنترل این مواد در منبع تولیدشان مطلوبتر و موثرتر از رقیق سازی است. در وهله اول چنین به نظر می‌رسد که اولین و موثرترین روش جلوگیری از تولید آلاینده‌ها باشد در مورد آلاینده‌های تولید شده در اثر فرآیندهای احتراقی ، جایگزین کردن یک منبع انرژی می‌تواند از تولید آلاینده‌ها جلوگیری کند. روشهای باقیمانده برای کنترل آلاینده‌ها در منبع می‌تواند موجب کاهش انتشار آلاینده‌ها شود، اما نمی‌تواند سبب حذف کامل موجود به عنوان مثال اتومبیلی که دارای یک فیلتر کثیف هوا ، به یک سیستم نامناسب برای تهویه موتور ، عملکرد نادرست تنظیم دور موتور و ... نسبت به اتومبیلی که با بهترین بازده کار می‌کند، آلاینده‌های بیشتری را از خود منتشر می‌سازد.

تغییر فرآیند مورد استفاده همچنان روش دیگر برای کنترل انتشار آلاینده‌ها در منبع تولیدشان بکار می‌رود. به عنوان مثال جایگزین کردن کوره‌های باز با کوره‌های اکسیژنی کنترل شده یا کوره‌های الکتریکی و یکی دیگر از روشهایی که در کنترل آلاینده‌های هوا در منبع تولید آنها دارای وسیعترین کاربرد است، عبارت است از نصب تجهیزات کنترلی طراحی شده بر طبق برخی از اصول اساسی که توسط آنها مکانیسمهای طبیعی حذف آلایندهها عمل می‌کنند.

کلمات کلیدی:

منابع مختلف آلودگی هوا به سه شاخه تقسیم می‌شود. اول منابع شهری و صنعتی، دوم منابع کشاورزی و روستایی و سوم انتشارات طبیعی. هر کدام از اینها خود به زیر شاخه‌هایی تقسیم می‌شوند. این تقسیم بندی استاندارد با منحصر بفرد نیست و در اینجا برای روشن شدن مطالب آمده است.

منابع شهری و صنعتی

تولید برق

نیروگاههای برق وابسته به سوختهای فسیلی ، منبع بزرگی برای آلودگی هوا محسوب می‌شوند. مقادیر وسیعی از ذرات معلق شامل خاکستر پرنده (SiO₂) ، اکسیدهای آهن و آلومینیوم حاصل از زغال سنگ ، فلزات سنگین حاصل از نفت ، از دودکش نیروگاههای برق به جو منتشر می‌شوند. بسیاری از آلاینده‌های گازی انتشار پیدا کرده عبارتند از CO ، دی اکسیدکربن (CO₂) ، دی اکسید گوگرد (SO₂) ، اکسیدهای نیتروژن (NOx) ، هیدروکربنهای معین و ترکیبات آلی فرار. نیروگاههای هسته‌ای تمیزتر و دارای آلودگی کمتری هستند، ولی پلومهای حاصل از برجهای سرمایشی آنها گاها ممکن است سبب ایجاد مسائلی شوند مانند تشکیل مه و کم شدن دید. اما آزاد شدن ناگهانی مواد رادیواکتیو توجه عمومی را به خود جلب می‌کند، حتی اگر احتمال آزاد شدن این مواد کم باشد.

فعالیت صنعتی

شامل صنایع معدن ، پالایش ، تصفیه سازی ، خمیر کاغذ ، صنایع شیمیایی ، استخراج و ذوب فلز ، داروسازی و دیگر صنایعی که حجم وسیعی از ذرات معلق را وارد جو می‌سازند. مقدار زیادی از آلاینده‌های هوا ، ناشی از ساخت محصولات از مواد خام هستند، مانند آهن از سنگ آهن ، بنزین از نفت خام ، سنگ از معدن و سنگ الوار از درختان. آلاینده‌های قابل ملاحظه‌ای هم توسط صنایعی که مواد بالا را به محصولات مصرفی تبدیل می‌کنند، انتشار می‌یابند مانند اتومبیلها ، خانه ، اسباب و لوازم منزل و دیگر کاربردها. مقداری از انتشارات صنعتی هم از دودکشها خارج می‌شوند.

حمل و نقل

این مقوله شامل اتومبیلها ، کامیونها ، هواپیماها ، کشتی‌ها و غیره است که منابع متحرک نامیده می‌شوند. دنبال کردن این منابع در حال حرکت عملی نخواهد بود. ولی انتشار آنها بر واحد سطح با ملاحظه چگالی ترافیک ، سرعت و انتشار بر وسیله نقلیه و دیگر متغیرها تخمین زده می‌شود. آلاینده‌های حاصل از منابع حمل نقل عبارتند از SO₂ ، NOxCO₂ ، CO هیدروکربنها ، VOCs.

انتشارات فرآیندی

شامل اجاقها ، کوره‌ها و سایر فرآیندهای گرمایش منازل ، ادارات و ساختمانهای تجاری اجاقهای پشت حیاط (در آمریکا) و ساختن برگها و فضولات در فضای باز. این انتشارات بر واحد سطح در نظر گرفته می‌شود. آلاینده‌های اصلی منتشر شده به داخل جو عبارتند از SO₂ ، NOx ، CO₂ ، CO هیدروکربنها VOCs و ذرات معلق.

نابودی زباله‌ها

زباله‌های خانگی ، تجاری و صنعتی که در فضای باز از بین می‌روند، روشهای سوختن و به خاکستر تبدیل شدن ، واحدهخای تصفیه فاضلاب ، گودالهای کوئد پشت حیاط و فضولات همه اینها مسئول بوجود آوردن منابع گازی NH₃ ، H₂S ، CH₄ ، CO₂ ، CO و ذرات معلق هستند.

فعالیتهای ساخت و ساز

شامل تمیز کردن و پاک کردن زمین ، تخریب ، حفاری ، خرد کردن و کوبیدن ، آسفالت کردن یا سنگفرش کردن و دیگر فعالیتهای وابسته به این ساخت و سازها. آلاینده‌های منتشره عبارتند از غبار ، ذرات معلق ، هیدروکربنها ، NOx ، CO₂ ، CO ، VoCs.

منابع کشاورزی و روستایی

منابع مختلف در محیطهای روستایی حاصل فعالیتهای کشاورزی هستند و به شکل زیر طبقه بندی می‌شوند:

وزش غبار

فعالیتهای کشاورزی مانند شخم زدن ، کاشتن و درو کردن ، منجر به ایجاد قابل ملاحظه‌ای از غبار می‌شوند. انتشار تراکتورها ، درو کننده‌ها و سایر ماشین آلات کشاورزی خیلی مهم نیستند.

سوختن بقایای کشاورزی

پاک کردن زمینها توسط سوزاندن جنگلها ، گیاه و علفهای وحشی و مواد زائد کشاورزی منبع بزرگی برای دود ، گرد و غبار در حومه شهر محسوب می‌شوند.

انتشارات خاک

زمینهای کشاورزی حاصلخیز شده با کودها دارای نیترات و فسفات می‌باشند. خاک کود داده شده اکسیدهای نیتروژن حاصل از فعالیت میکرو زیستی را در بالاترین لایه خود منتشر می‌سازند.

آفت کشها

بکار بردن آفت کشها در زمینهای کشاورزی به شکل پاشیدن با هواپیما ممکن است این مواد را به مناطق مسکونی انتقال دهد.

نابودی زباله‌ها و مواد زائد

زباله‌های کشاورزی و حیوانی نابود شده آمونیاک ، متان و بخارات زیان آور را در جو آزاد می‌کند. احشام و گله‌های گاو و خوکها مقدار زیادی از آلودگی هوا را در حومه شهر آزاد می‌کنند.

منابع طبیعی

علاوه بر منابع انسانی آلاینده‌های جوی که قبلا عنوان شد منابع طبیعی زیادی وجود دارد که به شکل ذیل طبقه بندی می‌شوند:

فرسایش در اثر باد

فرسایش بادی خاکهای خشک و سرزمینهای بیابانی توسط بادهای قوی می‌تواند طوفانهای بزرگی از غبار را بوجود آورد. ذرات غبار عمدتا شامل SiO₂ هستند اما ممکن است شامل مقدار کمی از فلزات سنگین هم باشند.

آتش سوزی جنگلها

بسیاری از آتش سوزی جنگلها که بوسیله برق آسمانی تولید می‌شوند، مقدار زیادی دود ، NOx ، CO₂ ، CO و هیدروکربنها را آزاد می‌کنند.

فوران آتشفشانی

آتشفشانهای بزرگ مقدار عظیمی از ذرات معلق ، SO₂ ، CO₂ و سایر گازها را به درون جو آزاد می‌کنند. بعضی از این ذرات بقدر کافی به سطوح بالا منتقل شده و در آنجا برای ماهها و سالها باقی می‌مانند و بر اقلیم جهانی تأثیر می‌گذارند.

انتشارات بیوژنیک

این انتشارات در جنگلها و باتلاقها اتفاق می‌افتند. آلاینده‌های منتشره به جو شامل هیدروکربنهایی نظیر ترپن و ایزوپرن و مواد دیگری مانند متان ، آمونیاک ، گرده‌ها و هاگها هستند.

پاشیدن توسط دریا و تبخیر

وقتی که بادهای قوی وزیده می‌شوند، امواج شکسته شده و دریا مقدار زیادی از آب را می‌پاشد، به این ترتیب نمک زیادی به داخل جو وارد می‌شود. عموما فرآیند تبخیر نه فقط آب بلکه بسیاری گازهای نادر را به داخل جو منتشر می‌سازند.

فرآیند میکرو زیستی خاک

تعرق هوازی و غیر هوازی خاکهای طبیعی و گیاهان ، اکسید نیتروژن (NO) ، متان (NH₄) ، سولفید هیدروژن (H₂S) ، آمونیاک (NH₃) را به داخل جو منتشر می‌کند.

نابودی طبیعی مواد آلی

شامل نابودی گیاهان و دیگر مواد آلی که عمدتا متان ، سولفید هیدروژن و آمونیاک را به جو وارد می‌کنند.

برق آسمانی

این پدیده مقدار زیادی NO را بوجود می‌آورد که ممکن است در واکنشهای فتوشیمیایی تولید کننده ازن شرکت کنند.

کلمات کلیدی:

دو نوع آب جدید کشف شده است، که به نظر می رسد بدون وجود آنها زندگی ادامه نخواهد یافت. اگر فکرمی کنید شار هوا در محیط زندگی شما بالاست، تصور نمایید که زندگی در گودال ماریان، یعنی یازده کیلومتر زیر سطح اقیانوس آرام و عمیق ترین نقطه روی کره زین، چگونه است. چنین محیطی دنیای سکوت و تاریی بی انتهاست و فشار در حد خرد کننده هزار اتمسفر است. این مقدار برابر با فشاری است که سونی از آب دریا به وزن ده هزار تن بر هر متر مربع از کف درزیا وارد می سازد.

مسلما در چنین اوضاعی زندگی بسیار دشوار است، تا حدی که برخی از فیزیکدانان معتقدند حفظ ترکیب آب نیز در چنین اوضاعی مشکل است. دانشمندان اظهار می دارند که اگر بتوان آب را تحت چنینی فشاری قرار داد، و آن را در ین سرد شدن تا چندین درجه زیر نقطه انجماد به حالت مایع نگاه دات، آب به دو نوع مایع کاملا مجزا از یکدیگر تبدیل خواهد شد. یکی از این مایعات در حدود 20 درصد چگالتر از آب معمولی است و چگالی دیگری در مقایسه با آب معمولی، 10 درصد کمتر است. در چنین وضعیت غیزر معمولی به جای یک نوع آب، دو نوع آب خواهمی داشت.

آب، مایع بیار عجیبی است و برخلاف بیشتر مایعات پس از انجماد حجم آن افزایش می یاید که این حالت اصلی شناور ماندن کوههای یخی روی آب و یا ترکیدن لوله های یخ زده است. عجیب تر آنکه آب قبل از آنکه به نقطه انجماد برسد شروع به ازدیاد حجم می کند و در دمای چهار درجه سانتیگراد که هنوز مایع بشمار می رود چگالتر از یخ است. اگر آب فاقد این خوصیات خارق العاده بود، زندگی روی کره زمین به صورت فعلی امکان پذیر نبود. ولی آیا واقعا دو نوع آب کاملا متفاوت نمی توانند وجود داشته باشند؟

خاصیت دوگانه آب

علت انکه در میان تمامی مایعات، آب به دلیل داشتن خاصیت دو گانه، منحصر به فرد ات، چسبندگی غیر معمول مولکولهای آن است. در تمامی مایعات مولکولها یکدیگر را جذب می نمایند، ولی مولکولهای آب این عمل را با روش مخصوص به خود- یعنی یا با ایجاد پیوندهای هیدروژنی که از ساری پیوندهای شیمیایی ده بار ضعیفتر است- انجام می دهند. اینپیوندهای هیدروژنی موجب میشوند که هر مولکول آب به وسیله چهار مولکول دیگر در گوشه های یک چهار وجهی احاطه شوند. این امر منجر به ایجاد فضای خالی زیادی در بین مولکولها می گردد که علت اصلی ساختار باز یخ که ساختمان چهار وجهی محکمی است در همین امر نهفته است. در حالت مایع، مولکولها می توانند وارد این فضاهای آزاد و باز بشود و به همین علت است که آب مایع چگالتر از یخ است.

بنابراین در آب بین ساختار چهار وجهی که پیوندهای هیدروژنی سست ایجاد می کند، با ساختار چگالتر که از تراکم مولکولی بالایی برخوردار است، همواره کشش وجود دارد. چنین وضعیتی این امکان را فراهم می سازد که بر اثر تغییر دما و فشار، بسته به غالب بودن یکی از ای دو عامل، ساختار آب از نوعی به نوع ئدیگر تبدیل شود. مدتها چنین تصور می شد که چگالی حداکثر در چهار درجه سانتیگراد، ممکن است نشانه ای از این تبدیل تدریجی باشد. فیزیکدانان اظهار می دارند که ممکن است در وضعیتهای حادتر این تغییر و تبدیل، ناگهانی صورت گیرد. حال اگر دو نوع آب وجود داشته باشد، چرا قبلا مشاهده نشده اند؟ پاسخ آن ات که پیش بینی می گردد که این ماهیت دو گانه آب تنها در آبهای فوق العاده سرد، یعنی آبهایی که حتی در درجات کمتر از نقطه انجماد نیز مایع باقی می مانند، آشکار می گردد. اصولا یخ در دماهایی تشکیل میشود که مولکولها بتوانند به شکل یک شبکه منظم در کنار یکدیگر قرار بگیرند. این امر هنگامی امکان پذیر است فراروندی تحت عنوان "هسته سازی" تحت تاثیر یک عامل دیگر- مانند تجمع اتفاقی برخی از مولکولهای آب ب دور یدیگر به شکل بلور- فعال شود. این مجتمع مولکولی بعدها به عنموان هسته فراروند انجماد عمل می نماید ولی از مواد آلاینده مانند ذرات گرد و خاک را که می توانند به عنوان هسته عمل نمایند از محیط خارج سازیم، می توان عمل انجماد را متوقف نموده و به مایع فوق العاده سرد دست یافت.
در عمل برای رسیدن به چنین آبی، محدودیت وجود دارد تا کنون هیچکس نتوانسته است آب را در شرایط جوی، تا حد کمتر از 38 درجه سانتیگراد زیر صفر سرد نماید. این امر که نشان می دهد کمی پایین تر از این حد ارتفاقات جالبی رخ می دهد و به نظر می رسد که آب رفتار عجیبی از خود ظاهر می سازد.

در سال 1976 دو فیزیکدان به نامهای آستین آنجل و رابین اسپیدی شواهدی یافتند دال بر آنکه آبهای فوق العاده سرد در دماهایی کمی پایین تر از حد فوق سرد "بسیار حساس" میشوند. آنها چنین حدس زدند که در دمای 45 درجه سانتیگراد زیر صفر، ظرفیت حرارتی آب- قدار حرارت لازم برای افزایش دما به میزان یک درجه سانتیگراد- به طور نامحدودی افزایش می یابد. سایر خصوصیات و مشخصات آب نیز رفتارهای عجیبی از خود نشان می دهند.

اما علت این پدیده چیست؟

اسپیدی در سال 1982 ادعا کرد که حد نهایی فوق سرمای آب را کرانی موسوم به خط "اسپینودال"- که این رفتار عجیب در آن محدوده قابل پیش بینی است- تعیین می کند. والی در سال 1992 فیزیکددان دیگری به نام استنلی به توضیح دیگری دست یافتند. آنها ادعا کردند که ممکن است آب فوق العاده سرد هم به صورت یک مایع با چگالی بالا و هم به صورت مایعی با چگالی کم وجود داشته باشد. آنها همچنین ابراز دذاشتند که خط جدا کننده این دو نوع مایع- یعنی دما و فشاری که تحت ْآنها آب از حالتی به حالت دیگر تبدیل می شود- ممکن است در 50- درجه سانتیگراد و فشار هزار اتمسفر باشد که به آن نقطه بحرانی می گویند و در آن نقطه دو نوع آب را نمی توان از هم تفکیک نمود.

نقطه بحرانی

در نقطه بحرانی برخی از خواص ماده مانند ظرفیت حرارتی نامحدود میشود، ولی این امر بهطور ناگهانی اتفاق نمی افتد. نقطه بحرانی مانند قله اورست که به وسیله کوههای کم ارتفاع تری احاطه شده و رشته کوه هیمالیا را از حالت یکنواختی خارج ساخته است، حالت یکنواختی خواص آب را از لحاظ طیف وسیع فشار ئ درجه حرارت مختل ساخته است. استنلی معتقد است که در نزدیکی نقطه بحرانی همه چیز باید عظیم باشد. اگر قرار است یکی از خواص در دمای 50- درجه سانتیگراد به صورت نامحدود در آید، باید در دمای 20- درجه سانتیگراد یا حتی دمای اتاق، رقم بسیار بزرگی ر به خود اختصاص دهد. بنابراین چنانچه یک نقطه بحرانی مرز مایع- مایع- حتی در فشارهای بسیار بالا- وجود داشته باشد، در دمای 45- درجه سانتیگراد و فشار جو می تواند عامل ایجاد حالتهای غیر عادی آب فوق العاده سرد باشد و حتی می تواند توضیحی برای علت برخی از خواص خارق العاده آب در وضعیت معمولی باشد. به عنوان مثال، وجود حداکثر چگالی در دمای 4 درجه سانتیگراد ممکن است بع علت رقابت و تقابل آبهای با چگالی بالا و چگالی کم در درجلات حرارت پایین تر و فشارهای بیشتر باشد. این نظره بسیار جالب است، ولی چنانچه این دو نوع آب تنها در دمای زیر 38- درجه سانتیگراد وجد داشته باشند، عملا هیچکس نمی تواند از طریق تجربه و آزمایش به آنها دست یابد، زیرا در چنین دمایی نمی توان مانع از انجماد آب شد. به همین دلیل محققین به جای آب روی به سوی یخ آوردند.

نوع یخها

گر چه نمی توان آب را در 38- درجه سانتیگراد به صورت مایع نگاه داشت، اما می توان آن را آنقدر سرد نمود تا به یخ بی شکل (آمورف) شیشه ای- آب مایعی که مولکولهای آن در اثر سرمای زیاد از حرکت باز ایستاده اند- تبدیل شود. درست مانند سیلیسیم که هم می تو.اند به شکل بلورهای نامنظم کوارتز و هم به حالت شیشه بی شکل و بی نظم، مانند شیشه های پنجره وجود داشته باشد. به منظور تولید یخ نامنظم می توان آب را به سرعت- با سرعت یک میلیون درجه در ثاینه- سرد نمود و یا آنکه در درجه حرارت -196 درجه سانتیگراد بلور یخ را تا ده هزار التمسفرز تحت فشار قرار داد. به نظر می رسد که استفاده از روش افزایش فشار منجر به تولید یخ بی شکل با چگالی بالا و استفاده از روش برودت سریع منجر به ایجاد یخ بی شکل با گالی کم می گردد.
بنابراین دو نوع یخ شیشه ای وجود دارد که چگالی یکی از آنها بیشتر از دیگری است. اینک این تصور پیش می آید که شاید این یخهای شیشه ای همان دو نوع آب فوق العاده سرد باشند.
یکی از روشهای فهم این مطلب ذوب این یخهاست تا مولکولهای آن بتوانند مجددا حرکت نمایند و آنگاه مایع تولید شده را بتوان مورد بررسی قرار داد. ولی این روش مانع دیگری را بر ر راه ما قرار می دهد و آن این است که یخ در حدود 120- درجه سانتیگراد ذوب میشود که بسیار پایین تر از نقطه انجماد آب است، بنابراین به محض آنکه ذوب شود، مجددا منجمد شده و به شکل یخ معمولی در می آید و نمی توان مایع حاصل از ذوب یخ اولیه را مشاهده نمود.
خط جدا کننده
استانلی و فیزیکدانی ژاپنی به نام می شی ما فرضیه ای ارائه کردند مبنی بر تهیه نقشه توپوگرافی "سطح پتانسیل گیبز" برای آب در ناحیه فوق العاده سرد ارائه کردند. این یک سطح شیبدار ریاضی ات که منعکس کننده رابطه این دما، فشار و چگالی آب است. شکستگیهای نوک تیز در این سطح، نشاندهنده مرحله تبادلی و حد واسط بین حالات مختلف است. به منظور تهیه این نقشه، محققین کار خود را با قطرات کوچک "یخ چهار"- به شکل بلوری پر فشار یخ است- شروع کردند. سپس با اعمال تغییرات فشار، این بلورها را ذوب نمودند. تغییرات دمای نمونه مورد آزمایش مسیری را روی سطح مشخص کرد. استانلی اظهار داشت کاری که ما انجام دادیم این بود که نمونه را تحت فشار قرار دادیم و دمای آن را اندازه گیری کردیم.
با استفاده از اینروش استنلی و میشی ما سطح پتانسیل گیبز را بررسی کردند . در محل خط جدا کننده ای که حدس مس زدند هر دو نوع آب فوق العاده سرد می توانمند به ور همزمان وجود داشته باشند، یک شکستگی آشکار یافتند که نشانه قطعی مرحلبه حد واسط یا تبادلی است. آنها نتوانستند هیچیک از مایعات را علنا مشاهده نمیاند ولی تاثیرات ْآنها را بر سطح گیبز مشاهده کردند. البته شما نباید نگران باشید که در هنگام استحمام، ناگهان چند نوع آب از هم تفکیک شوند یا هنگام نوشیدن آب امکان انتخاب چند نوع آب را داشته باشید. بر طبق اظهارات استنلی ممکن است که آب بر چند نوع داشته باشد ولی ما هرگز نمی توانیم آنها مشاده نماییم.

کلمات کلیدی:

کلمات کلیدی:

کلمات کلیدی: