Автор Григорий Игошкин задал вопрос в разделе Домашние задания
Отчего зависит формы снежинки? и получил лучший ответ
Ответ от Полякова Валерия[гуру]
Лабораторные опыты по выращиванию снежинок показали, что форма снежинок напрямую зависит от температуры и влажности воздуха.
Пластины образуются при температуре –2° C, колонки – при –5° C, около –15° C снова появляются пластины, и комбинации пластин и колонок – при –30° C. Кроме того, кристаллы снега имеют тенденцию формировать более простые формы при низкой влажности и более сложные при высокой. Самые причудливые формы – длинные иглы образуются при –5° C, и большие тонкие пластины формируются при –15° C и относительно высокой влажности.
Но почему все-таки их форма зависит именно от температуры и влажности, до сих пор точно не известно.
Знатоки говорят, что в тех местах, где традиционно много снега, нет красивых снежинок. Видимо, потому, что там обычно слишком тепло.
Рядом с большими озерами интересных снежинок тоже нет из-за слишком высокой влажности.
На полюсах их искать не стоит – там слишком холодно и сухо, а снежинки мелковаты.
Известно, что в Японии, на острове Хоккайдо, были сфотографированы идеальные кристаллы. Красивые снежинки были замечены в Северной Дакоте, на Аляске, в Скандинавии, Сибири.
Процесс образования снежинок - это процесс сублимации кристаллов из газовой фазы, минуя жидкое состояние. При этом нарастание очередных "порций" молекул воды идёт довольно хаотично начиная с момента формирования начального кристалла. Дело в том, что для процесса сублимации необходимы "ядра сублимации" - микроаэрозоли, содержащиеся в воздухе, поскольку кристаллы не могут возникать на молекулах других газов, а только на «твёрдой поверхности» . Микровзвеси, поддерживающиеся в воздухе турбулентными вихрями (пыль, дым, микробы, бактерии, споры, кристаллы пород…. ) и являются той базовой «поверхностью» , на которой начинается рост начальных кристаллов воды. См подробнее о микроаэрозолях в атмосфере в моих ответах на вопросы:
Поскольку каждая частица микроаэрозоля имеет хаотичную форму поверхности, то рост кристаллов на её поверхности идёт с самого начала неупорядоченным образом и структура растущих кристаллов будет повторять вначале форму этой поверхности и поэтому одинаковых снежинок в принципе быть не может, их можно только «группировать» по их видам (см. рис) и этих видов – чрезвычайное множество и поэтому и нарастают шестигранные (согласно шестигранной структуре «идеального» кристалла воды) и поликристаллические структуры большой сложности. Среди снежинок встречаются пластинки, пирамиды, столбики, иглы, стрелы, простые и сложные звездочки. Но при этом все они имеют шесть граней и одну ось симметрии (см фото) и первым это отметил астроном Иоганн Кеплер. Современные данные это подтверждают; показано, что форма снежного кристалла повторяет молекулярную структуру льда. Его кристаллическая решетка как раз и состоит из шестиугольников. .
В связи с тем, что уровень насыщения водяным паром в разных частях облака различается, а снежинки за счёт ветра и турбулентности попадают в разные части облака, то процесс послойного нарастания кристаллов "верхних" слоёв идёт рывками, неравномерно, попеременно замедляясь или ускоряясь, в связи с чем форма их кристалла "вдоль" луча различается у разных снежинок.
Начиная с некоторого уровня нарастания "ядра" снежинки неровности "исходной" микровзвеси становятся сглаженными и на какой то момент она приближается к микро - "шарику", на котором и появляются 6 "выступов" в соответствии с структурой идеального кристалла воды, который и даёт "начало" роста "лучей", а когда лучи сформировались, дальше они бесконтактно друг с другом самостоятельно и растут, синхронно то ускоряясь, то "замедляясь" в соответствии с меняющимися параметрами среды, в которую они попадают. См. также о снежинках здесь:
Конечно, если бы частицы микроаэрозолей, на которых происходит сублимация, были бы совершенно одинаковой формы (чего в природе не бывает) , то очевидно, растущие на их базе снежинки были бы совершенной копией друг друга, как «штампованные» .
Но так как микроаэрозоли по форме неповторимы, вот мы и видим это неповторимое и прекрасное творчество природы при создании этого чуда – неповторимых снежинок.
Поэтому знайте, что когда за окном падает снег, что миллионы летящих снежинок, которые Вы видите, неповторимо прекрасны каждая!