Какое строение имеет правильная снежинка. Чтобы понять, почему снежинки выглядят так красиво, необходимо рассмотреть историю жизни одного снежного кристалла

Одно из самых удивительных явлений природы это уникальные и всегда шестигранные снежинки, которые словно маленькие бабочки кружатся в воздухе, покрывая землю сплошным слоем белоснежного снега.

Какую точность соблюдает природа создавая только шестигранные снежинки, но в чём же секрет такой структуры снежинок? К тому же, каждая снежинка уникальна по своей форме.

Чтобы понять, почему снежинки шестигранные, нужно учитывать, что снежинки это замёрзшие капельки воды. Образуются снежинки не из дождя, а из водяного пара. Для выяснения этого факта в своё время, было потрачено много миллионов долларов. А вот белый цвет снежинок обусловлен тем, что снежинки – маленькие кристаллики льда особой формы, поэтому свет отражается от них и делает их белоснежными.

При замерзании все молекулы в капельке льда выстраиваются особым порядком, в результате чего образуется специфическая геометрическая фигура, которая является кристаллом. Молекула воды, как говорит нам об этом наука химия, состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода.

При замерзании такой состав выстраивается в треугольник или шестиугольник. Каждый такой кристаллик очень мал и невидим без специального оборудования. Такие мини кристаллики движутся в воздухе за счёт воздушных потоков, которые совершают восходящие и нисходящие движения. В процессе такого перемещение происходит их группирование вокруг частички пыли или капельки воды. Постепенно это образование нарастает, собирая воедино сотни кристалликов. Через время, такое скопление становится достаточно тяжёлым, и падает на землю.

Так выпадает снег. Размер выпадающих снежинок может быть самым разнообразным, порой достигая трёх сантиметров в диаметре. Размер снежинки обусловлен температурой воздуха, при которой происходило её формирование. Чем ниже была температура, тем меньше будет и размер снежинки.

Существует уникальное явление – разноцветный снегопад. Снежинки могут быть красными, синими, зелёными и даже чёрными. Это очень просто объясняется, и именно такие цвета придают снежинкам находящиеся в воздухе грибки или пыль.

Кроме этого, у снежинок существует ещё множество секретов. Мало кто знает, что эти маленькие природные чудеса на 95% состоят их воздуха. Именно поэтому они имеют небольшую плотность и так медленно, словно паря, спускаются на землю. Одна снежинка весит не более 2-3 миллиграмм, но это относится только к самым большим представительницам этого вида. Обычно вес снежинок не превышает миллиграмма.

Самые большие снежинки, которые когда либо видело человечество, выпали в Москве в 1944 году, когда одна снежинка была размером с человеческую ладонь.

http://pochemu-da-pochemu.ru

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.

Снежинка - одно из самых прекрасных созданий природы. Нам бы пришлось немало потрудиться, чтобы создать форму, сравнимую по красоте с формой снежинки. В снегопад миллионы снежинок падают на землю, и среди них нет двух одинаковых.

Снег, как ты уже знаешь,- это просто замерзшая вода. Почему тогда снег белый, если это замерзшая вода? Он должен быть бесцветным. Снег белый оттого, что плоскости снежинки, являющиеся кристалликами льда, отражают свет, поэтому снег и кажется белым.

При замерзании воды образуются кристаллы. Это значит, что молекулы выстраиваются особым порядком, образуя геометрическую форму, что мы и называем «кристаллом».

Так получилось, что молекула воды состоит из трех частиц - двух атомов водорода и одного атома кислорода. Поэтому при кристаллизации она может образовать трех- или шестиугольную фигуру. Вода, превращающаяся в снег, есть форма водяного пара в атмосфере. При замерзании кристаллики воды настолько малы, что их не видно. При образовании снега эти кристаллики перемещаются воздушными потоками в атмосфере вверх и вниз.

Во время таких перемещений они группируются вокруг мельчайших частичек пыли или капелек воды. Подобная группа кристаллов становится все больше и больше, вокруг одного такого ядра может собраться несколько сотен таких кристаллов.

Эта группа становится большой, тяжелой и падает на землю. Мы называем ее «снежинкой». Некоторые снежинки достигают трех сантиметров в диаметре. Размеры снежинок зависят от температуры. Чем ниже температура, тем меньше снежинки.

Почему снежинки шестиугольные?

Снег, как ты уже знаешь, - это просто замерзшая вода. Почему тогда снег белый, если это замерзшая вода? Он должен быть бесцветным. Снег белый оттого, что плоскости снежинки, являющиеся кристалликами льда, отражают свет, поэтому снег и кажется белым.

Вода, превращающаяся в снег, есть форма водяного пара в атмосфере. При замерзании кристаллики воды настолько малы, что их не видно. При образовании снега эти кристаллики перемещаются воздушными потоками в атмосфере вверх и вниз.

А ты знаешь, что 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.

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.