Чому не буває однакових сніжинок. Чи можуть дві сніжинки бути ідеально однаковими

Вчені виділяють два варіанти утворення снігових кристалів. У першому випадку водяна пара, занесена вітром на дуже велику висоту, де температура становить близько 40 ° С, може раптово замерзнути, утворивши кристали льоду. У нижньому шарі хмар, де вода замерзає повільніше, кристал створюється навколо маленької порошинки або частинки ґрунту. Цей кристал, яких в одній сніжинці налічується від 2 до 200, має форму шестигранника, тому більшість сніжинок є шестикінцевою зіркою.

«Країна Снігів» - таку поетичну назву вигадали для Тибету його мешканці.

Форма сніжинки залежить від багатьох факторів: температури навколо, вологості, тиску. Тим не менш, виділяють 7 основних видів кристалів: пластинки (якщо температура в хмарі - від -3 до 0 ° С), зірчасті кристали, стовпці (від -8 до -5 ° С), голки, просторові дендрити, стовпці з наконечником і неправильні форми. Примітно, що якщо при падінні сніжинка обертається, то форма її буде ідеально симетричною, а якщо падатиме боком або якось інакше – то ні.

Кристали льоду шестикутні: вони можуть з'єднатися кутом — лише гранню. Тому промені від сніжинки завжди ростуть у шість сторін, а розгалуження від променя може відходити лише під кутом 60 або 120 °.

З 2012 року передостанньої неділі січня відзначається «Всесвітній день снігу». Ініціаторами цього виступила Міжнародна федерація лижного спорту.

Сніжинки здаються білими через ув'язнене повітря: світло різних частот відображається на гранях між кристалами і розсіюється. Розмір звичайної сніжинки становить близько 5 мм у діаметрі, а маса – 0,004г.

Під час озвучування фільму «Олександр Невський» скрип снігу отримували шляхом стискання змішаного цукру та солі.

Вважається, що двох однакових сніжинокне буває. Вперше це було доведено 1885 року, коли американський фермер Вілсон Бентлі зробив перший вдалий знімок сніжинки під мікроскопом. Він присвятив цьому 46 років і зробив понад 5000 фотографій, на основі яких і було підтверджено теорію.

Сайт для школярів та їхніх батьків Затеево.ру з'ясував, що однакових сніжинок не буває!

С Н Є Ж І Н К І

НА

ФОТОГРАФІЯХ ЯРОСЛАВА ГНАТЮКА!

Немає нічого невагомішого за крихітні сніжинки. Впаде на руку, не відчуєш!

Важать близько міліграма, рідко - 2...3 міліграми.

Люди рідко розглядають сніжинки, адже двох зовсім однакових сніжинок не знайти. У найкращих колекціях мікрофотографій налічується понад 5 тисяч знімків сніжинок, відмінних одна від одної.

ЗАТІЄВО представляє колекцію сніжинок українського фотографа Ярослава Юрійовича Гнатюка. Ярослав Гнатюк живе та працює у Дніпропетровську, його робота пов'язана з банківськими платіжними системами, а мікрофотографія – хобі. Але його фотографії є ​​настільки професійними, що цього року він став переможцем фотоконкурсу Яндекса.

Чому всі сніжинки такі різні?

Спочатку всі зародки сніжинок схожі на крихітні шестикутні призми. Потім із шести кутів призми починають рости абсолютно однакові крижані голочки — бічні відростки. Однакові голочки тому, що температура і вологість навколо зародка теж однакові. На них, у свою чергу, виростають, як на дереві, бічні відростки — гілочки. Сніжинка починає інтенсивно збільшуватись у розмірах. При цьому опуклі ділянки сніжинки зростають швидше. Так, із спочатку шестигранної платівки виростає шестипроменева зірочка. Пересуваючись вгору і вниз у хмарі, сніжинка потрапляє в умови з різною температурою та вмістом водяної пари. Її форма змінюється. Так сніжинки стають різними. Хоча в одній хмарі на одній висоті вони можуть зародитися однаковими. Шлях до землі у кожної сніжинки свій. Отже, у кожної і своя остаточна форма. Сніжинки падають зі швидкістю приблизно 15 метрів за хвилину. Вони майже не пов'язані між собою, і навіть невеликий вітер 2 метри в секунду приводить їх у рух. У повітрі форма сніжинок постійно змінюється. На освіту та зростання сніжинок впливає безліч факторів.

Льод, що утворює сніжинку, прозорий. Але коли сніжинок багато, то сонячне світло, відбиваючись та розсіюючись на численних гранях сніжинок, створює в нас враження білої непрозорої маси – ми називаємо її снігом. Зіштовхуючись своєму шляху з переохолодженими дрібними крапельками води, сніжинка спрощується формою. Зіткнувшись із великою краплею, може перетворитися на градинку. У різних місцяхвипадає "свій" сніг, залежно від погодних умов.

Відомо, що навесні 1944 року у Москві випали снігові пластівці розміром до 10 сантиметрів. У Сибіру спостерігалися снігові пластівці до 30 сантиметрів. Необхідна умовадля цього - цілковите безвітря. Сніжинки довго кружляють у повітрі, піднімаючись і опускаючись, довго подорожують, стикаються та зчіплюються одна з одною. Найменший вітерець розриває такі пластівці на окремі частини. При низькій температурі та сильному вітрісніжинки стикаються у повітрі, кришаться і падають на землю у вигляді уламків.

Усі матеріали дитячого сайту Затеево.ру зібрані тут:. Сайт для дітей Затеево.ру – єдиний пізнавальний ресурс такого роду серед тих, які можна знайти у каталогах дитячих сайтів. Затіево.ру змінює звичний погляд на шкільний інтернет!

Чули колись фразу «ця сніжинка — особлива», мовляв, тому що їх зазвичай багато і всі вони прекрасні, унікальні і зачаровують, якщо придивитись. Стара мудрість говорить, що не буває двох однакових сніжинок, але чи це правда насправді? Як взагалі про це заявляти, не переглянувши всі сніжинки, що падають і впали? Раптом сніжинка десь у Москві нічим не відрізняється від сніжинки десь у Альпах.

Щоб розглянути це питання з наукової точкизору, нам потрібно знати, як сніжинка народжується і яка ймовірність (або неймовірність), що народяться дві однакові.

Сніжинка, знята за допомогою звичайного оптичного мікроскопа

Сніжинка, за своєю суттю, це лише молекули води, які зв'язуються між собою у певній твердій конфігурації. Більшість цих змін мають певний вид гексагональної симетрії; це пов'язано з тим, як молекули води з їх певними валентними кутами - які визначаються фізикою атома кисню, двох атомів водню та електромагнітною силою можуть зв'язуватися між собою. Найпростіший мікроскопічний кристалик снігу, який можна розглянути під мікроскопом, за розмірами становить одну мільйонну частину метра (1 мкм) і може бути дуже простою формою, наприклад шестикутної кристалічної пластинки. Його ширина приблизно 10 000 атомів, і подібних до нього дуже багато.

За даними Книги рекордів Гіннеса, Ненсі Найт з Національного центру атмосферних досліджень, завдяки щасливому випадку виявила дві ідентичні сніжинки, вивчаючи кристали снігу під час снігової буріу Вісконсіні, взявши із собою мікроскоп. Але коли представники сертифікують дві сніжинки як ідентичні, вони можуть на увазі лише те, що сніжинки ідентичні для точності мікроскопа; коли фізика вимагає, щоб дві речі були ідентичні, вони мають бути ідентичними з точністю до субатомної частки. А значить:

• вам потрібні такі ж частки,
• у таких конфігураціях,
• з такими ж зв'язками між собою
• у двох абсолютно різних макроскопічних системах.

Давайте подивимося, як це можна зробити.

Одна молекула води — це один атом кисню та два атоми водню, пов'язані між собою. Коли заморожені молекули води зв'язуються між собою, кожна молекула отримує близько чотирьох інших прив'язаних молекул: по одній на кожній з тетраедричних вершин над кожною окремою молекулою. Це призводить до того, що молекули води складаються у форму ґрат: шестикутну (або гексагональну) кристалічну решітку. Але великі «кубики» льоду, як і відкладення кварцу, надзвичайно рідкісні. Коли ви заглядаєте в найдрібніші масштаби та конфігурації, ви знаходите, що верхні та нижні площини цієї решітки упаковані та пов'язані дуже щільно: ви маєте «плоскі грані» на двох сторонах. Молекули на сторонах, що залишилися, більш відкриті, і додаткові молекули води зв'язуються з ними довільніше. Зокрема, шестигранні кути мають найслабші зв'язки, тому ми спостерігаємо шестикратну симетрію зростання кристалів.

Нові структури потім ростуть за такими ж симетричними схемами, нарощуючи гексагональні асиметрії після досягнення певного розміру. У великих складних кристалах снігу сотні особливо помітних особливостей, якщо дивитися під мікроскопом. Сотні особливостей серед приблизно 1019 молекул води, з яких складається звичайна сніжинка, якщо вірити Чарльзу Найту з Національного центру атмосферних досліджень. На кожну з таких функцій є мільйони можливих місцьде можуть утворитися нові гілочки. Скільки може утворити таких нових особливостей сніжинка і при цьому не стати черговою з багатьох?

Щороку в усьому світі падає приблизно 1015 (квадрилліон) кубометрів снігу на землю, і в кожному кубометрі міститься близько кількох мільярдів (109) окремих сніжинок. Оскільки Земля існує близько 4,5 мільярдів років, за всю історію на планету впало 1034 сніжинки. І знаєте, скільки з погляду статистики окремих, унікальних, симетричних особливостей, що гілкуються, могла мати сніжинка і чекати двійника в певний момент історії Землі? Усього п'ять. Тоді як у справжніх, великих, природних сніжинок їх зазвичай є сотні.

Навіть на рівні одного міліметра у сніжинці можна розглянути недосконалості, які складно продублювати

І лише на самому приземленому рівні можна помилково розглянути дві однакові сніжинки. І якщо ви готові спуститися на молекулярний рівень, ситуація стане набагато гіршою. Зазвичай у кисні 8 протонів і 8 нейтронів, а атомі водню 1 протон і 0 нейтронів. Але 1 з 500 атомів кисню має 10 нейтронів, в 1 з 5000 атомів водню має 1 нейтрон, а не 0. Навіть якщо ви утворите ідеальні шестикутні кристали снігу, і за всю історію планети Земля нарахували 1034 кристали снігу, достатньо буде опуститися до розмірів тисяч молекул (менше за довжину видимого світла), щоб знайти унікальну структуру, яку планета ніколи не бачила раніше.

Але якщо проігнорувати атомні та молекулярні відмінності та відмовитися від «природного», у вас буде шанс. Дослідник сніжинок Кеннет Ліббрехт із Каліфорнійського технологічного інституту розробив методику для створення штучних «ідентичних близнюків» сніжинок та фотографує їх за допомогою спеціального мікроскопа під назвою SnowMaster 9000.

Проте багато сніжинок схожі одна на одну. Але якщо ви шукаєте справді ідентичні сніжинки на структурному, молекулярному чи атомному рівні, природа ніколи вам цього не піднесе. Така кількість можливостей велика як історії Землі, але й історії Всесвіту. Якщо ви хочете знати, скільки вам потрібно планет, щоб отримати дві ідентичні сніжинки за 13,8 мільярдів років історії Всесвіту, відповідь буде близько 101 трлн близько 10,1 трлн. Так що так, сніжинки справді унікальні. І це м'яко кажучи.

Проектна робота ЧИ БУВАЮТЬ СНІЖИНКИ ОДИННІ Виконав: Макар Жихарєв, 3- клас, ліцей №179, м. Санкт-Петербург. Керівник: Агафонова С.В.

Під час снігопаду ми рідко замислюємося, що звичайні сніжинки можуть продемонструвати дивовижну складність будови, правильність та різноманітність форм. Це добре помітно навіть неозброєним оком, проте якщо розглядати сніжинки у мікроскоп, нам відкриються нові та дуже дивовижні деталі.

ПЛАН МЕТА ДОСЛІДЖЕННЯ: вивчити сніжинки, як дивовижне явище природи. ЗАВДАННЯ ДОСЛІДЖЕННЯ: спостереження за сніжинками в природі; вивчення освіти сніжинок; виявлення різноманітності форм сніжинок, причини скрипу снігу; досвідченим шляхом поспостерігати утворення сніжинок; виявити знання учнів про сніжинки;

ГІППОТЕЗА Якщо при таненні сніжинок утворюється вода, сніжинки з'являються з води. Якщо сніжинок так багато, значить у природі має бути велика кількістьоднакових сніжинок.

Предмет дослідження СНІЖИНКИ СНІГ

Що таке СНІЖИНКА - складна симетрична структура, що складається з кристаликів льоду. Сніг утворюється, коли мікроскопічні краплі води у хмарах притягуються до пилових частинок і замерзають. Кристали льоду, що з'являються при цьому, падають вниз і ростуть в результаті конденсації на них вологи з повітря. При цьому утворюються шестикінцеві кристалічні форми. І сніжинка вирушає на землю вже шестикутною зірочкою. ;

ВИВЧЕННЯ СНІЖИНКИ Вілсон А. Бентлі Професор Ліббрехт

ВИВЧЕННЯ СНІЖИНКИ

ЕКСПЕРИМЕНТ 1 Я заморозив крапельки води, але сніжинки не вийшли. А це означає, що сніг не з'являється з крапельок води. Крапельки води можуть стати градинками, грудочками льоду, але не сніжинками.

ЕКСПЕРИМЕНТ 2 У снігопад я вийшов надвір, підставив рукавичку під сніг. На неї впало кілька сніжинок. Я почав розглядати їх у збільшувальне скло. З ніжки добре можна розглянути лише тоді, коли вони падають на долоню. Під дією якоїсь навіть невеликий силивони ламаються, а отже сніжинки дуже тендітні.

Що ж таке сніжинки

Інтерв'ю Я проводив інтерв'ю серед 25 учнів 3-А класу школи №619, в якій навчається моя подруга. За результатами інтерв'ю - 20 із 25 хлопців стверджують, що сніжинка складається з води; - 24 з 25 хлопців стверджують, що однакові сніжинки бувають;

МІФ про ОДНАКОВІ СНІЖИНКИ

ЦІКАВІ ФАКТИ Про сніжинки

ВИСНОВКИ Працюючи над темою я досяг своєї мети і дізнався дуже багато про сніжинки. У процесі вивчення та дослідження вирішив поставлені мною завдання. На превеликий жаль, мої гіпотези не підтвердилися. Тому ми тепер точно знаємо, як утворюються сніжинки і якими вони бувають.

ДЯКУЄМО ЗА УВАГУ!!!

Знайоме кожне школяреві твердження, що немає двох однакових сніжинок, неодноразово ставилося під сумнів. Але унікальні дослідження Каліфорнійського технологічного університетузмогли поставити останню точкуу цьому воістину новорічному питанні.

Сніг утворюється, коли мікроскопічні краплі води у хмарах притягуються до пилових частинок і замерзають.

Кристали льоду, що з'являються при цьому, не перевищують спочатку 0,1 мм в діаметрі, падають вниз і ростуть в результаті конденсації на них вологи з повітря. При цьому утворюються шестикінцеві кристалічні форми.

Через структуру молекул води між променями кристала можливі кути лише 60° і 120°. Основний кристал води має форму правильного шестикутника. На вершинах такого шестикутника потім осідають нові кристали, на них - нові, і так виходять різноманітні формизірочок-сніжинок.

Професор фізики Каліфорнійського університету Кеннет Ліббрехт оприлюднив результати багаторічних досліджень своєї наукової групи. "Якщо ви бачите дві однакові сніжинки - вони все одно різняться!" - стверджує професор.

Ліббрехт довів, що у складі молекул снігу приблизно кожні п'ятсот атомів кисню з масою 16 г/моль припадає один атом з масою 18 г/моль.

Пристрій зв'язків молекули з таким атомом такий, що передбачає незліченну кількість варіантів сполук усередині кристалічної решітки.

Іншими словами – якщо дві сніжинки справді виглядають однаково, то їхню ідентичність ще потрібно перевірити на мікроскопічному рівні.

Вивчення властивостей снігу (і, зокрема, сніжинок) – не дитяча забава. Знання про природу снігу та снігових хмар дуже важливі для дослідження кліматичних змін.