Почему все снежинки имеют одну очень странную особенность они все шестиугольной формы. Знаменитый Иоганн Кеплер, астроном, открывший законы ». движения планет. И к простому «снежному» вопросу он подходит как настоящий ученый посвящает ему научный труд «О шестиугольных снежинках». В поисках «действующего начала» Кеплер исследует и сравнивает формы пчелиных сот и зерен граната, срезы стеблей растений и формы цветков. Казалось бы, эти объекты исследования не имеют отношения к зимнему снегу, но ученый видит гармонию окружающего мира во взаимосвязи всех его элементов. Более того, он обнаруживает связь этих форм с «божественной пропорцией» (пропорцией «Золотого сечения») и с числами Фибоначчи. ПродолжимПродолжим!?
Снежинка Бентли Уилсон А. Бентли, удивительный фермер-самоучка из штата Вермонт (США), получивший прозвище «Снежинка» (Snowflake Man). В 1885 году, когда ему было 20 лет, после многочисленных неудачных попыток Уилсон сделал,наконец,первую фотографию так поразившей его снежинки,приладив к микроскопу большую складную фотокамеру. С этого момента Уилсон Бентли не выпускал фотокамеру из рук.46лет, Бентли собирал уникальную коллекцию фотографий снежинок. К концу жизни Бентли коллекция насчитывала более 5000 экземпляров. Что удивительно, ни одна форма снежинки не повторяется. Есть снежинки похожие, но абсолютно идентичных нет!
В языке эскимосов для наименования снега существует больше 20 слов. В якутском языке около 70. У них есть 50 разных слов для обозначения цветов снега. У эскимосов есть 28 слов для снега. А в языке эскимосов есть 14 определений снега. У эскимосов 150 слов для обозначения снега. Он для них вся жизнь. Поэтому весенний снег называется по-другому, чем зимний.
Снег образуется, когда вода, находящаяся в атмосфере в виде пара, замерзает. Пар замерзает, и получаются чистые, прозрачные кристаллы. Движение воздуха заставляет эти кристаллы летать вверх и вниз. Снег белый, потому что снежинки это кристаллы, которые отражают весь спектр света, который мы видим. Далее
В Сибири снежные хлопья достигали 30 сантиметров в диаметре. Такие гиганты могут выпадать только при полном безветрии. При низкой температуре и сильном ветре снежинки сталкиваются в воздухе, крошатся и падают на землю в виде обломков. При морозе в 40 градусов зарождающиеся кристаллики льда выпадают в виде «алмазной пыли». В Якутии в ясную морозную погоду выпадают тоненькие ледяные иголки.
Шестиугольная форма снежинок объясняется молекулярным строением воды, а вот на вопрос, почему снежинки плоские, пока ответа так и не найдено. Некоторые снежинки достигают трех сантиметров в диаметре. Размеры снежинок зависят от температуры. Чем ниже температура, тем меньше снежинки. В некоторых частях планеты выпадал цветной снег: синий, зеленый, красный и даже черный? Это связано с присутствием в воздухе, где образуются снежинки, определенного грибка или пыли.
Чтобы понять, почему снежинки выглядят так красиво, необходимо рассмотреть историю жизни одного снежного кристалла.
Ледяные снежинки в облаке образуются при -15 градусах вследствие перехода водяного пара в твердое состояние. Основой для формирования снежинок являются мелкие частицы пыли или микроскопические льдинки, которые служат ядром для конденсации на них молекулы воды. Ядро кристаллизации - это то, с чего начинается образование снежинок.
Все больше и больше молекул воды присоединяются к растущей снежинке в определенных местах, придавая ей отчетливую форму шестигранника. Разгадка структуры твердой воды кроется в строении ее молекулы, которую можно упрощенно представить себе в виде тетраэдра - пирамиды с треугольным основанием в которой возможны углы лишь в 60° и 120°. В центре находится кислород, в двух вершинах - по водороду, точнее - протону, электроны которых задействованы в образовании ковалентной связи с кислородом. Две оставшиеся вершины занимают пары валентных электронов кислорода, которые не участвуют в образовании внутримолекулярных связей, отчего их называют неподеленными.
Снежинка - это монокристалл льда, вариация на тему гексагонального кристалла, но выросшего быстро, в неравновесных условиях. В одних условиях ледяные шестигранники усиленно растут вдоль своей оси, и тогда образуются снежинки вытянутой формы - снежинка-столбики, снежинки-иглы. В других условиях шестигранники растут преимущественно в направлениях, перпендикулярных к их оси, и тогда образуются снежинки в виде шестиугольных пластинок или шестиугольных звездочек.
К падающей снежинке может примерзнуть капелька воды - в результате образуются снежинки неправильной формы. Распространенное мнение, будто снежинки обязательно имеют вид шестиугольных звездочек, является ошибочным. Формы снежинок оказываются весьма разнообразными.
Астроном Иоганн Кеплер в 1611 году написал целый трактат «О шестиугольных снежинках». В 1665 году Роберт Гук увидел с помощью микроскопа и опубликовал множество рисунков снежинок самой разной формы. Первую удачную фотографию снежинки под микроскопом сделал в 1885 году американский фермер Уилсон Бентли. Самые знаменитые последователи дела Бентли - это Укихиро Накайя и американский физик Кеннет Либбрехт. Накайя впервые предположил, что величина и форма снежинок зависят от температуры воздуха и содержания в нем влаги, и блистательно подтвердил эту гипотезу экспериментально, выращивая в лаборатории кристаллы льда разной формы. А Либбрехт у себя в Калифорнийском технологическом институте и по сей день целыми днями занят выращиванием снежинок Ученый, совместно с фотографом Патрисией Расмуссен планируют издать книгу, в которую войдут самые фотогеничные снежинки, некоторые из которых можно уже сейчас увидеть на его сайте SnowCrystals.com .
Существует еще одна тайна, присущая строению снежинки. В ней порядок и хаос сосуществуют вместе. В зависимости от условий получения твердое тело должно находиться либо в кристаллическом (когда атомы упорядочены), либо в аморфном (когда атомы образуют случайную сетку) состоянии. Снежинки же имеют гексагональную решетку, в которой атомы кислорода выстроены упорядочено, образуя правильные шестиугольники, а атомы водорода расположены хаотично. Однако связь между структурой кристаллической решетки и формой снежинки, которая больше молекулы воды в десять миллионов раз, неочевидна: если бы молекулы воды присоединялись к кристаллу в случайном порядке, форма снежинки получилась бы неправильной. Все дело в ориентации молекул в решетке и расположении свободных водородных связей, которое способствует образованию ровных граней.
Молекулы водяного пара с большей вероятностью заполняют пустоты, нежели пристают к ровным граням, потому что пустоты содержат больше свободных водородных связей. В результате снежинки принимают форму правильных шестиугольных призм с ровными гранями. Такие призмы падают с неба, при сравнительно небольшой влажности воздуха в самых разных температурных условиях.
Рано или поздно на гранях появляются неровности. Каждый бугорок притягивает к себе дополнительные молекулы, и начинает расти. Снежинка долго путешествует по воздуху, при этом шансы встретиться с новыми молекулами воды у выступающего бугорка несколько выше, чем у граней. Так на снежинке очень быстро вырастают лучи. Из каждой грани вырастает один толстый луч, так как молекулы не терпят пустоты. Из бугорков, образующихся на этом луче, вырастают ответвления. Во время путешествия крохотной снежинки все ее грани находятся в одинаковых условиях, что служит предпосылкой для роста одинаковых лучей на всех шести гранях. В идеальных лабораторных условиях, все шесть направлений снежинки растут симметрично и с аналогичными конфигурациями. В атмосфере большая часть снежинок это нерегулярные кристаллы у них лишь некоторые из шести ветвей могут быть симметричны.
В наши дни изучение снежинок превратилось в науку. Еще в 1555 году швейцарским исследователем Мангусом были сделаны зарисовки форм снежинок. В 1955 году русский ученый А. Заморский разделил снежинки на 9 классов и 48 видов. Это - пластинки, иглы, звезды, ежи, столбики, пушинки, запонки, призмы, групповые. Международная комиссия по снегу и льду приняла в 1951 году довольно простую классификацию кристаллов льда: пластинки, звездчатые кристаллы, столбцы или колонны, иглы, пространственные дендриты, столбцы с наконечниками и неправильные формы. И еще три вида обледенелых осадков: мелкая снежная крупка, ледяная крупка и град.
В 1932 году физик-ядерщик Укихиро Накайя, профессор Университета в Хоккайдо, занялся выращиванием искусственных снежных кристаллов, что позволило составить первую классификацию снежинок и выявить зависимость величины и формы этих образований от температуры и влажности воздуха. В городе Кага, расположенном на западном берегу острова Хонсю, существует основанный Укихиро Накайя Музей снега и льда, носящий теперь его имя, символично выстроен в виде трех шестиугольников. В музее хранится машина для получения снежинок. Накайа выделил среди снежинок 41 индивидуальный морфологический тип, а метеорологи С. Магано и Сю Ли в 1966 году описали уже 80 типов кристаллов.
При определенных условиях, при отсутствие ветра, падающие снежинки могут сцепляются друг с другом, образуя огромные снежные хлопья. Весной 1944 года в Москве выпали хлопья размером до 10 сантиметров в поперечнике, похожие на кружащиеся блюдца. А в Сибири наблюдались снежные хлопья диаметром до 30 сантиметров. Самая большая снежинка была зафиксирована в 1887 году в американской Монтане. Ее диаметр составил 38 см, а толщина – 20 см. Для этого феномена необходимо полнейшее безветрие, ведь чем дольше снежинки путешествуют, тем больше сталкиваются и сцепляются друг с другом. Поэтому при низкой температуре и сильном ветре снежинки сталкиваются в воздухе, крошатся и падают на землю в виде обломков - «алмазной пыли». Вероятность увидеть крупные снежинки существенно возрастает вблизи водоемов: испарения с озер и водохранилищ – это отличный строительный материал.
Образующий снежинку лед прозрачен, но когда их много, солнечный свет, отражаясь и рассеиваясь на многочисленных гранях, создает у нас впечатление белой непрозрачной массы - мы называем ее снегом. Снежинка белая, потому что вода очень хорошо поглощает красную и инфракрасную часть светового спектра. Замерзшая вода во многом сохраняет свойства воды жидкой. Солнечный свет, проходя сквозь слой снега или льда, теряет красные и желтые лучи, которые рассеиваются и поглощаются в нем, а насквозь проходит свет голубовато-зеленый, голубой или ярко-синий - в зависимости от того, какой толщины слой был на пути у света.
ФАКТЫ
Снежинки образуют - снежный покров, который отражает в космос до 90% солнечного света.
В одном кубическом метре снега находится 350 миллионов снежинок, а по всей Земле - 10 в 24 степени.
Вес самой снежинки всего около миллиграмма, редко - 2…3. Тем не менее к концу зимы масса снежного покрова северного полушария планеты достигает 13 500 млрд тонн.
Кстати, сам снег бывает не только белым. В арктических и горных регионах розовый или даже красный снег - обычное явление. Виной тому водоросли, живущие между кристаллов. Но известны случаи, когда снег падал с неба уже окрашенный. Так, на Рождество 1969 года на территории Швеции выпал черный снег. Скорее всего, это впитанная из атмосферы копоть и промышленные загрязнения. В 1955 году около Даны, штат Калифорния, выпал фосфоресцирующий зеленый снег, унесший несколько жизней и причинивший тяжкий вред здоровью жителям, рискнувшим попробовать его на язык. Возникали разные версии этого феномена, даже атомные испытания в штате Невада. Однако, все они были отвергнуты и происхождение зеленого снега осталось тайной.
Свежему снегу в морозный день всегда сопутствует веселый хруст под ногами. Это не что иное, как звук ломающихся кристаллов. А еще снежинки очищают воздух от пыли и гари, поэтому легко дышится во время снегопада.
Жили-были снежинки, а поскольку не нашли себе занятия получше, полетели они вниз, на землю. Многие оказались в поле и остались там, многие упали на крыши и остались там, а одна снежинка угодила в открытое окно, но о ее участи рассказ умалчивает, наверное, там она и осталась.
Роберт Вальзер. Семейство Таннер
Воздух, в котором они возникают, наполнен творческим гением. Вряд ли я восхитился бы больше,
даже если бы мне на пальто упали настоящие звезды.
Генри Дэвид Торо
Снежинка - красивая и изящная форма замороженной воды - всегда необычайно нравилась людям. Как известно, снежинка - это снежный или ледяной кристалл, обычно в форме шестиугольных пластинок и шестилучевых звездочек.
Во время очень сильных морозов (при температуре ниже −30 °C) ледяные кристаллики выпадают в виде «алмазной пыли » — в этом случае на поверхности земли образуется слой очень пушистого снега, состоящего из тоненьких ледяных иголочек.
Обычно же в процессе своего движения внутри ледяного облака ледяные кристаллики растут за счет непосредственного перехода водяного пара в твердую фазу. Как именно происходит этот рост, зависит от внешних условий, в частности от температуры и влажности воздуха. Характер зависимости ученые в общих чертах выявили, однако объяснить его пока не смогли.
В одних условиях ледяные шестигранники усиленно растут вдоль своей оси, и тогда образуются снежинки вытянутой формы — снежинки-столбики, снежинки-иглы . В других условиях шестигранники растут преимущественно в направлениях, перпендикулярных к их оси, и тогда образуются снежинки в виде шестиугольных пластинок или шестиугольных звездочек . К падающей снежинке может примерзнуть капелька воды — в результате образуются снежинки неправильной формы .
В разное время снежинками интересовались Рене Декарт - французский естествоиспытатель; барон Николай Васильевич Каульбарс - генерал и военный писатель, член Императорского Русского географического общества, который обнаружил снежинки необычной формы; американец Уилсон Алвин Бентли - один из первых фотографов снежинок; японский физик-ядерщик Укихиро Накая в 1954 году издал книгу «Кристаллы Снега: Естественные и Искусственные », где подробно рассмотрел природу снежинок; Кеннет Либбрехт - американский профессор физики, издавший книгу «Снежинки. Тайна красота зимней природы ».
Первым же изучать снежинки начал Иоганн Кеплер (1571-1630) - знаменитый немецкий астроном и математик.
Еще в 1611 году он выпустил трактат «», в котором разобрал геометрические аспекты их строения. Это известное научно-художественное произведение в доступной форме раскрывает природу маленьких крох. Несмотря на то, что окончательного ответа на поставленный вопрос автор не дает, данный труд оказал значительное влияние на развитие науки и считается исходной точкой в развитии кристаллографии.
Высокие научные достижения трактата Кеплера оценил в свое время В. И. Вернадский в работе «Основы кристаллографии». Вернадский отметил:
«Значение работы заключается в том, что он впервые доказал, что кристаллы подчиняются законам геометрии».
«Новогодний подарок, или О шестиугольных снежинках » - изящная миниатюра-шутка. Свой труд Иоганн Кеплер посвятил другу - Иоганну Маттею Вакеру фон Вакенфельсу , советнику императора Рудольфа II, которому Кеплер в качестве новогоднего подарка придумал подарить «Ничто». Так, в поисках новогоднего подарка, И. Кеплер размышляет:
«Я перехожу мост, терзаемый стыдом - я оставил тебя без новогоднего подарка! И тут мне подворачивается удобный случай! Водяные пары, сгустившись от холода в снег, выпадают снежинками на мою одежду, все, как одна, шестиугольными, с пушистыми лучами. Клянусь Гераклом, вот вещь, которая меньше любой капли, имеет форму, может служить долгожданным новогодним подарком любителю Ничего и достойна математика, обладающего Ничем и получающего Ничто, поскольку падает с неба и таит в себе подобие шестиугольной звезды!».
Иоганн Кеплер не зря сравнивает «Ничто» и снежинку. Ведь по латыни Nix значит «снег», а по-немецки Nihil - «ничто». Ученый раздумывает, отчего снежинки, прежде чем сбиться в крупные хлопья, падают шестиугольниками и пушистыми, как перышки с шестью лучами.
И отчего всякий раз, когда начинает идти снег, первые снежинки имеют форму шестиугольной звезды. Следовательно, на то должна быть определенная причина. Обратившись к геометрии, ученый заметил, что и пчелиные соты также построены в шестиугольном порядке:
«любая ячейка в сотах окружена шестью другими ячейками, каждая из которых имеет с ней по одной общей стенке. Основание каждой ячейки имеет три плоскости, которые, соединяясь с ее боковыми сторонами, образуют шесть многогранных углов. Трехгранное донышко ячейки имеет форму, которую геометры называют ромбом. Но почему же пчелы строят соты именно шестиугольной формы, а не другой? А потому, что правильный шестиугольник покрывает наибольшую площадь без зазоров. Пчелы интуитивно стремятся строить как можно более вместительные соты, чтобы запасти побольше меда».
Наблюдая за тем, что под влиянием холода происходит сгущение водяных паров, ученый задается вопросом: можно ли холод считать причиной, по которой снег имеет шестиугольную форму? И почему зимой на окнах образуются морозные узоры? Ответ такой:
«зимний холод проникает сквозь щели в окнах. Возле этих узких щелей происходит противоборство с теплом. Тепло устремляется вверх, а холод опускается вниз. Ведь в тепле вещество расширяется, а на холоде становится более плотным и тяжелым, и от этого тепло выталкивается вверх. Поэтому, когда скопившийся внутри пар устремляется наружу, скопившийся снаружи холод, устремляется внутрь, отчего края открытого окна или щели становятся особенно холодными. Достигая их, пар будет непрестанно замерзать, а движения пара и воздуха то в одну, то в другую сторону и создают те полоски и острые лучи. На них и оседает пар».
Однако по-прежнему не былая выяснена причина шестиугольной формы снежинок. Наконец Кеплер заметил, что снежинки при падении не сразу ложатся плашмя. Несколько мгновений отдельные их части стояли торчком и лишь некоторое время спустя опускались на землю. Почему?
«Шестиугольные звездочки возникают при падении трех опущенных диаметров, соединенных в одной точке так, что концы их равномерно распределяются по окружности, и опускаются на землю лишь тремя опущенными лучами, в то время как три других луча, служащие продолжениями первых, остаются приподнятыми до тех пор, пока лучи, на которые опирается звездочка, не разогнутся и другие лучи, торчащие вверх, не опустятся на ту же плоскость в промежутках между первыми тремя лучами.
Если спросить математика, в какой фигуре три диаметра пересекаются в одной точке ортогонально, или в виде двойного креста, то математик ответит: в октаэдре, противоположные вершины которого соединены. Но октаэдр имеет именно шесть вершин. Как же случается, что падающий снег, прежде чем стать плоским, тремя своими диаметрами, расположенными под прямыми углами друг к другу, образует остов октаэдра?
Итак, кубическое расположение в пространстве капель, из которых состоит снег, обусловлено внутренней теплотой пара. Она закрепляет воображаемые капли пара вдоль трех диаметров, расставляя их в октаэдрическом порядке так, что вещество, сгущаясь, скапливается вдоль указанных диаметров. Следует также добавить, что все пушинки от центра направлены наружу, как иголки на еловой ветке. Это свидетельствует о том, что формообразующая сила сосредоточена в центре и действует оттуда одинаково по всем направлениям».
Кеплер выдвинул предположение о том, что три избранных диаметра возникают по той же причине, по которой в телах живых существ имеются три избранных направления: верх, низ, передняя и задняя часть, а также правая и левая стороны.
Возникновение шести избранных направлений в телах животных говорит о том, что тела животных не только сотворены по архетипу геометрических фигур, а именно куба, а также в силу необходимости для достижения некой цели. Человека также можно уподобить кубу, собранному из различных элементов.
Итак, изучив все, что только было возможным, ученый пришел к следующему выводу: «шестиугольная форма снега обусловлена постоянными числовыми соотношениями».
Какова же цель в образовании снега? И. Кеплер отвечает:
«Формообразующее начало не только стремится достичь цели, но также и способствует украшению, не только порождает естественные тела, но и не чуждо мимолетным забавам, о чем свидетельствуют многочисленные примеры ископаемых. И если природа забавляется, не лишена чувства юмора, то и жизнь без философии мертва!».
Невесомые снежинки - это сказочная красота чудесницы-природы! В настоящее время красивые фотографии снежинок, выполненные на макро-объектив, создал канадский фотограф Дон Комаречка (Don Komarechka ).
Понимание процесса формообразования позволило ученым самим создавать снежинки, получая информацию о физике роста кристаллов и модели их формирования. Исследование снежинок может помочь и при изучении климатических изменений и свойств воды в целом.
Миниатюра И. Кеплера «О шестиугольных снежинках » - это не только раритет науки, документ теоретической кристаллографии и гордость ее истории. По словам историка кристаллографии И. И. Шафрановского :
«Это изобилие глубочайших идей, широта подхода при рассмотрении причин образования снежинок, замечательные геометрические обобщения, смелость и остроумие высказанных гипотез».
И хотя работа была написана более четырех веков назад, но даже сегодня читателя увлекает то, как точные научные сведения Иоганн Кеплер сумел преподать в шутливой форме новогоднего рассказа.
Приятного Вам чтения!
Резник Марина Васильевна,
библиотекарь отдела городского абонемента
Снежинка является одним из самых удивительных природных творений. Если бы человек захотел создать что-то подобное, ему пришлось бы очень постараться. Во время снегопада миллиарды маленьких кристалликов устилают землю, и стоит отметить, что среди них нет одинаковых, они все разные.
От чего зависит форма снежинки?
Форма снежинки находится в зависимости от температуры, которая способствовала ее образованию. Всем известно, что облака, которые находятся высоко, будут холоднее тех, что снизу. Итак, как влияет температура на форму снежинки:
- -3...0 °С - шестиугольник плоский;
- -5...-3 °С - кристалл игольчатый;
- -8...-5 °С - столбик-призма;
- -12...-6 °С - снова плоский шестиугольник;
- -16...-12 °С - звездчатые снежинки.
По мере своего роста снежинка становится тяжелой, что заставляет ее падать на землю. В процессе падения ее форма меняется. Если, опускаясь, снежинка вращается, то земли она достигнет идеально симметричной. А если кристаллик падает боком, то в итоге он утратит свою форму. На лету снежинки могут слипаться между собой и образовывать целые хлопья из снега. В каждом из них может содержаться до двухсот кристаллов. Можно сделать вывод, что форма снежинки полностью зависит от траектории ее полета и температурного режима на разной высоте.
Классификация снежинок
Международной комиссией по изучению снега и льда в 1951 году была принята классификация твердых осадков. Все кристаллы, согласно ей, можно поделить на группы:
- пластинки;
- звездчатые дендриты;
- иглы;
- столбцы;
- столбцы с наконечником;
- пространственные дендриты;
- образования неправильной формы.
- град;
- ледяная крупка;
- снежная мелкая крупка.
Описание основных видов снежинок
- Звездчатые дендриты - это кристаллы, которые отличаются ветвящейся, древовидной структурой. У них 6 основных веток, расположенных симметрично, и много ответвлений, размещенных хаотично. Размер таких образований, как правило, в диаметре составляет 5 мм, а их толщина - 0,1 мм. Это говорит о том, что такие снежинки тонкие и плоские.
- Столбики - это наиболее распространенная форма снежинок, которая еще называется колонной. Такие полые трубочки могут иметь форму шестигранника, как карандаш, заостренный на конце.
- Пластинки состоят из множества ледяных ребер, которые делят снежинку на сектора. Такие образования тоже очень тонкие и плоские.
- Иглы представляют собой столбчатые кристаллы, которые вырастают тонкими и длинными. Иногда внутри они бывают полыми, а иногда могут расщепляться на несколько веток.
- Столбцы с наконечником отличаются столбчатой формой, но под воздействием различных факторов могут превращаться в тонкие пластинки, особенно если их занесет в зону, где преобладает иная температура.
- Пространственные дендриты - это спрессованные или сросшиеся столбчатые кристаллы, которые образовали объемную структуру. При этом каждое ответвление располагается в отдельной плоскости.
- Снежинки неправильной формы - это кристаллы, которые за время полета пережили немало "приключений". Например, их могло занести в турбулентную зону, где они могли утратить часть веток или совсем разломаться. Такие снежинки можно увидеть при сильном ветре в мокром снегу.
Почему снежинки такой формы? Все просто! Вот:
Молекула H2O - это тетраэдр, в центре которого находится кислород, а на двух вершинах - протоны водорода, которые задействуются при образовании связи с кислородом. Две свободные вершины заняты парой электронов кислорода, не участвующих в образовании внутримолекулярных связей. В узлах кристаллической решетки атомы кислорода упорядочены и образуют правильные шестиугольники, а вот атомы водорода занимают произвольные положения вдоль связей.
Поскольку, вследствие анизотропии кристалла, замерзание происходит неравномерно, все снежинки выглядят по разному. Но так как кристалл льда имеет три оси второго порядка, снежинка может быть только шестиугольной.
Если вы ничего не поняли из этого объяснения - не волнуйтесь. Мы его тоже не поняли, просто процитировали учебник.
Чтобы понять, почему снежинка имеет такую форму, вернемся к молекуле воды. Она представляет собой треугольник:
Кристаллы льда же имеют форму шестигранника, который состоит из вышеупомянутых треугольников:
Этот самый первый кристаллик - будущая снежинка. Дальнейший его/её рост будет происходить за счет присоединения новых молекул водяного пара к кристаллику.
Хотя порядок присоединения новых молекул хаотичный, в конечном итоге они выстраиваются в шестигранники, такие же, как и наш первый кристаллик.
Далее у снежинки начнут расти ответвления. Как именно они буду выглядеть зависит от температуры, влажности, давления и кучи других факторов. Кристаллики присоединяются друг к другу всегда гранью и никогда углом, поэтому луч снежинки всегда будет шестиугольным.
От луча могут отходить ветки, но они всегда будут расти под углом 60° или 120°.
Это была идеальная снежинка. В реальности, огромное скопление «веток», которые прирастают в хаотичном порядке, делает каждую снежинку уникальной. Поэтому снежинки могут выглядеть так:
Или так:
Или так:
И даже так (когда «сцепляются» две снежинки, получается 12-лучевая снежинка):
Ходят слухи, что есть треугольные снежинки:
На самом деле, это те же шестиугольные снежинки, у которых часть сторон короче других.
Зависимость формы снежинок от внешних условий
Существует упрощенная статистика зависимости формы снежинок от температуры. Она основана на многолетних наблюдениях ученых:
0..-3°С:
плоские шестиугольники
-4..5°С:
игольчатые кристаллы
-6..-8°С:
столбики-призмы
-9..-12°С:
снова плоские шестиугольники
-13..-16°С:
снежинки-звездочки
>16°C:
снежинки любых форм, в том числе очень сложных
И все же предсказать форму снежинок более точно невозможно - слишком много факторов влияют на это. Моделирование процесса создания снежинок невозможно, поскольку пришлось бы моделировать каждый отдельный случай. Считается, что каждая новая снежинка не похожа на уже созданную.
Снежные хлопья и цветной снег
Снежинки также могут сцепляться друг с другом (как на рисунке выше), образуя сложные многоугольные снежные хлопья. Порой эти хлопья бывают рекордных размеров - в Сербии как-то выпал снег с диаметром хлопьев до 30 см! Было это зимой 1971 года. Но чаще всего их размер не превышает 1-2 см.
Бывает также цветной снег - мелкие частички пыли попадают в облака, окрашивая снежинки в желтый, красноватый или бурый цвет. Бывает это в местностях, расположенных недалеко от пустынь, где бушуют песчаные бури. К слову, снег иногда выпадает и в самых пустынях, радуя местных жителей разнообразием и красотой снежинок.
