Наблюдается исключительно большое разнообразие форм снежинок. Наиболее простые из них: иглы, столбики и пластинки. Кроме того, встречаются многочисленные усложненные формы снежинок: игольчатые звезды; пластинчатые звезды; ежи, состоящие из нескольких столбиков; столбики с пластинками и звездами на концах. Некоторые формы столбиков имеют внутренние полости или образуют вид бокалов; встречаются также 12-лучевые звезды.

Размеры отдельных снежинок могут быть весьма различными. Обычно снежинки имеют около 5 мм в диаметре при массе 0,004 г. Наибольшие линейные размеры обычно имеют игольчатые звезды (их радиус достигает 4-5 мм). Снежинки часто соединяются между собой и выпадают в виде хлопьев. Размеры хлопьев могут достигать очень большой величины, наблюдались хлопья радиусом до 15-20 см.

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 28 января 1887 года во время снегопада в Форт-Кео, Монтана, США. Её 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.

Форма снежинок отражает внутреннюю упорядоченность молекул воды, когда они находятся в твердом состоянии - в виде льда или снега. Снежинки растут точно так же, как растут кристаллы любого вещества, переходящего из жидкого состояния в твердое: соединяясь между собой, молекулы стремятся максимизировать силы взаимного притяжения и минимизировать силы отталкивания, так как энергия системы при кристаллизации уменьшается. Всего через несколько минут упав на теплую поверхность снежинка потеряет свою декоративную структуру, свой уникальный образ, который никогда снова не повторится.

Из чего же состоит снег?

И снежинки, и снежные кристаллы образуются изо льда. Кристалл снега, как подразумевается из его названия, единый ледяной кристалл. Снежинка - более общий термин; он может подразумевать как индивидуальный кристалл снега, так и несколько снежных кристаллов, которые держатся вместе, или же большие скопления снежных кристаллов, формирующие снег, который падает из облаков.

Структура кристаллов льда.

Молекулы в кристалле льда формируют шестиугольную решётку. Шестикратная симметрия снежинок берёт своё начало от кристаллической решётки льда. Снежинки растут из испарений воды.

Снежинки — это не замёрзшие дождевые капли. Иногда капли дождя замерзают, пока падают, но это называется «град». Градины не имеют ни одного тщательно разработанного и симметричного образца, которые обнаруживаются в кристаллах снега.

Снежные кристаллы образуются, когда испарения воды конденсируются непосредственно в лёд, что случается в облаках. Снежинки возникают вследствие роста кристаллов. Самая основная форма кристаллического снега — шестиугольная призма, показанная выше. Эта структура возникает, потому что определенные поверхности кристалла, поверхности граней, накапливают материал очень медленно.

Происхождение сложных форм снежинок.

Ответ на этот вопрос лежит в том, как молекулы воды перемещаются через воздух, чтобы конденсироваться на растущем кристалле снега. Молекулы распространяются через воздух, чтобы достичь кристалла, и эта диффузия замедляет их нарастание. Более отдаленные молекулы воды должны дольше перемещаться в воздухе, чтобы достичь растущего кристалла. Итак, рассмотрим плоскую ледяную поверхность, которая растет в воздухе. Если происходит маленькое столкновение и остаётся на поверхности, то след от него выдвигается немного дальше, чем остальная часть кристалла. Это означает, что другие молекулы воды могут достичь этого места быстрее, чем остальной части кристалла, поскольку к ней им приходится перемещаться дальше.

С увеличением числа молекул воды, достигающих места столкновения, место столкновения растет быстрее. Через короткое время столкновения происходят всё чаще, и рост происходит ещё быстрее. Затем возникает то, что называется неустойчивостью ветвления — новые маленькие столкновения зарождаются на больших ветвях, и становятся местом образования боковых ветвей. Так рождается сложность. Эта неустойчивость — главная причина в создании сложных форм снежных кристаллов.

Первым изучать снежинки начал известный астроном Иоганн Кеплер. В 1611 году он выпустил трактат «О шестиугольных снежинках», в котором в основном разбирал геометрические аспекты их строения.

Следующего прорыва пришлось ждать больше двух веков. На 15ти летие мама подарила своему сыну, юному фермеру из штата Вермонт Уилсону Элвину Бентли, микроскоп. И тот решил смотреть в него на снежинки. 15 января 1885 года он получил первый снимок снежинки, приладив фотоаппарат к микроскопу и снимая ее на фоне черной бумаги. К концу своей жизни он получил изображения 5381 снежинки. В 1920 году он получит должность в Национальной метеослужбе и грант в $25 на свои исследования, а снег начнет сыпаться не только на фермах, но и в лабораториях кинетиков и кристаллографов. Но именно Бентли первым сказал, что двух одинаковых снежинок никогда не видел.

Существует расхожее убеждение о том, что двух одинаковых снежинок в природе не бывает. Казалось бы, как же так. С неба сыпятся миллионы. Но, с другой стороны, если очень грубо прикинуть, то в снежинке примерно 1020 молекул воды, а человеческий глаз способен определить около 100 визуальных параметров снежинки. Так что такая мозаика может сложиться конечным, но безумно огромным числом способов. А если вспомнить, что атомы кислорода и водорода имеют разные изотопы, а в все равно есть примеси… в общем, стоит принять, что двух одинаковых снежинок в природе нет. Зато у кристаллов симметричная форма. Макроскопические факторы (температура, давление, концентрации различных веществ) в столь небольшом пространстве, как текущее положение зародыша кристалла в момент времени, отличаются несильно, и рост во все стороны одинаков. Пока не произойдет облом или, наоборот, слипание.

Грациозная красота снежинок

В обычный снегопад мы не задумываемся, что обычная снежинка при изучении ее в микроскоп, может представлять собой прекрасное зрелище и поражать нас правильностью и сложностью форм. выпадения снега состоит из такой вот красоты.

Кстати, сам снег бывает не только белым. В арктических и горных регионах розовый или даже красный снег – обычное явление. Дело в том, что живущие между его кристаллов водоросли окрашивают целые участки снега. Но известны случаи, когда снег падал с неба уже окрашенный – в голубой, зеленый, серый и черный цвета.

Так, на Рождество 1969 года в Швеции выпал черный снег. Скорее всего, это произошло из-за того, что снег при падении впитал из атмосферы копоть и промышленные загрязнения. Во всяком случае, лабораторная проверка проб воздуха выявила в черном снеге присутствие инсектицида ДДТ

Особенно математика поразила найденная им в середине снежинки «крошечная белая точка, точно это был след ножки циркуля, которым пользовались, чтобы очертить ее окружность».

Великий астроном Иоганн Кеплер в своем трактате "Новогодний дар. О шестиугольных снежинках" объяснил форму кристаллов волей Божьей. Японский ученый Накая Укитиро называл снег "письмом с небес, написанным тайными иероглифами".

Он первым создал классификацию снежинок. Именем Накая назван единственный в мире музей снежинок , расположенный на острове Хоккайдо.

Сложные звёздчатые снежинки обладают уникальной, отличимой на глаз геометрической формой. И вариантов таких форм, по мнению физика Джона Нельсона из Университета Рицумэйкан (яп.) в Киото, больше, чем атомов в наблюдаемой Вселенной.

Во время снегопада в 1987 году в Форт-Кое-(Монтана, США) была найдена снежинка-мировая рекордсменка диаметром 38 см.

То, что одна снежинка практически невесома, любой из нас прекрасно знает: достаточно подставить ладошку под падающий снежок.

Обычная снежинка весит около миллиграмма (очень редко 2-3 миллиграмма), хотя бывают и исключения - самые крупные снежинки выпали 30 апреля 1944 года в Москве. Пойманные на ладонь, они закрывали её почти всю целиком и напоминали страусиные перья.

Более половины населения земного шара никогда не видело снега, разве только на фотографиях.

Слой в один сантиметр слежавшегося за зиму снега дает 25-35 кубометров воды на 1 га

Снежинки состоят на 95% из воздуха , что обуславливает низкую плотность и сравнительно медленную скорость падения (0,9 км/ч).

Снег можно есть. Правда, энергозатраты на поедание снега во много раз больше его калорийности.

Снежинка - один из самых фантастических примеров самоорганизации материи из простого в сложное.

На Крайнем Севере снег бывает настолько твердым, что топор при ударе по нему звенит, словно ударили по железу.

Формы снежинок необыкновенно разнообразны – их вариаций более пяти тысяч. Разработана даже специальная международная классификация, в которой снежинки объединяются в десять классов. Это звёздочки, пластинки, столбики, иглы, град, древовидные кристаллы, напоминающие стебли папоротника. Размеры зимнего чуда колеблются от 0,1 до 7 миллиметров.

Скрип снега – это всего лишь шум от раздавливаемых кристалликов. Разумеется, человеческое ухо не может воспринять звук одной "сломанной" снежинки. Но мириады раздавленных кристалликов создают вполне явственный скрип. Скрипит снег лишь в мороз, а тональность скрипа меняется в зависимости от температуры воздуха – чем крепче мороз, тем выше тон скрипа. Ученые произвели акустические измерения и установили, что в спектре скрипа снега есть два пологих и не резко выраженных максимума – в диапазоне 250-400 Гц и 1000-1600 Гц.

Снежинки, рассматриваемые в микроскоп, являются чудесным собственноручным делом Бога. Каждая кристаллизованная капля дождя – а это и есть снег – имеет определенный систематический образец с бесчисленными разновидностями – несколько из них представлены на рисунке.

В снегопад мы не задумываемся , что обычная снежинка под микроскопом представляет собой прекрасное зрелище и поражает правильностью и сложностью формы. Снежинки похожи на розочки, лилии и колёсики с шестью зубцами. Его особенно поразила найденная им в середине снежинки «крошечная белая точка, точно это был след ножки циркуля, которым пользовались, чтобы очертить её окружность».

Марина НИКОНОВА,
перевод с английского

Что там падает с неба?

Даже ненадолго выходя из дома, обязательно берите с собой лупу.
Ведь никогда не знаешь, в какой день прилетит самая красивая снежинка!

Из истории

Снежинки не раз становились предметом серьезных научных исследований. Самый первый трактат о снежинках написал в 1611 году Иоанн Кеплер. В нем он размышляет о том, почему кристаллы снега имеют шестигранную форму.
С тех пор многие ученые пытались ответить на этот вопрос. Им на помощь приходила даже рентгеновская техника, но точного объяснения нет и сегодня.
Отчаявшись, ученые решились предположить, что Кеплер был прав, считая, будто снежинки, как растения, обладают подобием души, которая и моделирует их форму.
В 1635 году философ и математик Рене Декарт впервые занялся описанием видов снежинок, разглядывая их невооруженным глазом. Он первый нашел и описал достаточно редкую 12-конечную снежинку.
В 1665 г. Роберт Хук рассматривал снежинки уже под микроскопом.
Первые 5000 фотографий снежинок были сделаны американским фермером Вилсоном Бентли. В 1931 году вышла его знаменитая книга “Снежные кристаллы”; многие фотоснимки можно и сейчас найти на его сайте в Интернете.
Систематическим изучением кристаллов занялся в 1932 году физик-ядерщик Укихиро Накайя. Профессор Университета в Хоккайдо много лет наблюдал снежинки в природных условиях, классифицировал, фотографировал, составлял каталоги, а потом стал всемирно известен тем, что стал выращивать кристаллы в лабораторных условиях. Он первый выявил зависимость их формы от температуры и влажности окружающей среды.
В Японии существует Музей снега и льда имени Укихиро Накайя, в котором хранятся первые снимки и машина для получения снежинок.

В поисках совершенной снежинки...

Если вы живете в холодных краях, знаете о зиме не понаслышке, то у вас есть как минимум один повод гордиться этим: в отличие от жителей жарких стран вы можете любоваться снежинками в естественных условиях. И это совсем не так прозаично, как кажется, стоит лишь потеплее одеться и выйти на улицу, взяв с собой самое обыкновенное увеличительное стекло или лупу. Поверьте, рассматривать снежинки очень интересно хотя бы потому, что еще ни разу на землю не упало двух одинаковых.
И вообще советуем всю зиму носить в кармане пальто увеличительное стекло, потому что никогда не знаешь, когда с неба упадет самая красивая снежинка.
Катаетесь на лыжах, на коньках, просто вышли прогуляться с собакой – не тратьте время зря, посмотрите, что там падает с неба?
Рядом с вами обязательно окажутся зеваки и любопытные мальчишки – не жадничайте, дайте посмотреть и им.
Знатоки советуют так проверять разрешающую способность используемого вами оптического прибора: если на монетке вы отчетливо видите лицо персонажа – будь то президент или святой – значит, и снежинку вы рассмотрите достаточно точно.
Ну а профессионалы пойдут дальше: обзаведутся микроскопами... и отправятся в экспедицию на поиск необычных снежинок.

Виды снежинок

В 1951 г. Международная комиссия по Снегу и Льду классифицировала все твердые осадки на семь основных и три дополнительных типа.
Физик Укихиро Накайа создал схему классификации снежинок, в которой он подразделил падающий снег на 41 индивидуальный морфологический тип.
Самую сложную и полную классификацию произвели метеорологи С.Магано и Сю Ли в 1966 году – в ней описано 80 типов кристаллов.
Хотя двух одинаковых снежинок не найти, можно условно разделить их на несколько видов. Запомните хотя бы некоторые и удивите друзей своими знаниями.

ЗВЕЗДОЧКИ
Имеют обычно шесть симметричных лучей, идущих от центра и разветвляющихся, как ветки дерева, на концах. Диаметр – 5 мм и больше, толщина 0,1 мм.

ПЛАСТИНЧАТЫЕ
Плоские, как будто расплющенные, звезды с разным количеством граней и ошеломляющим разнообразием форм кончиков.

ПОЛЫЕ КОЛОНКИ – главные элементы большинства снегопадов – подобны деревянному карандашу, с коническими полыми концами. Бывает, из-за резкого перепада температуры колонка вдруг продолжается пластинчатым фрагментом.

ИГОЛЬЧАТЫЕ
Снежинки с длинными, тонкими концами.

НЕСТАНДАРТНЫЕ
Вообще у снежинок трудная жизнь. Оказавшись в турбулентном облаке, многие ломаются, не успевают приобрести правильную форму. “Теплые” снегопады с сильным ветром приносят больше всего нестандартных, бракованных снежинок.
А иногда они обрастают снегом и превращаются в шарики.

От чего зависит форма снежинки?

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.
А вы когда последний раз видели снежинку? Может быть, заметили, какой их вид преобладает этой зимой? Или вам попался наконец редкий экземпляр?
Ответ на такие вопросы разве что детям под силу, а взрослых они ставят в тупик или кажутся почему-то недостаточно серьезными. А зря.
Ведь знаний о том, какое количество каких осадков выпало на территории страны, нельзя считать достаточными. И было бы гораздо приятнее и правильнее с научной точки зрения, если бы в прогнозах погоды сообщали, какие снежинки падали на землю сегодня с утра и какие ожидаются к вечеру.
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.
А вдруг самая красивая снежинка упадет в вашем саду? Или пролетит за вашим окном. Ведь до сих пор 12-конечная снежинка считается большой редкостью, и так и неизвестно, где и при каких условиях она падает на землю.
Говорят, снежинок с 4, 5 и 8 гранями не бывает, а вот с тремя увидеть можно.
Как рождаются снежинки-близнецы, имеющие один центр, но разделенные перегородкой, –
тайна.
И вдруг снежинки-пирамидки падают не только на Южном полюсе?
Каждый из нас может проверить или опровергнуть эти наблюдения на собственном опыте.

По материалам сайта “Снежные кристаллы”

Ваше мнение

Мы будем благодарны, если Вы найдете время высказать свое мнение о данной статье, свое впечатление от нее. Спасибо.

"Первое сентября"

Высоко-высоко в небе, где температура воздуха -30 и меньше, в облаках водяного пара образуются снежинки . Появляются они не сами по себе. Как и жемчужинам, им нужно ядро, точка отсчета, из которого вырастут лучики снежной звездочки. Это может быть что угодно — замерзшая капелька, частичка дыма, пыль. Сначала вокруг ядра образуется шестиугольный панцирь, из углов которого потом могут вырасти лучи.

Форма снежинки зависит от температуры, влажности, от ветра и от того, как снежинка падала — плашмя или ребром.

Видов снежинок огромное множество, но есть несколько основных типов:
Призмы — шестиугольные пластинки или тонкие столбики.

Иногда внутри столбика может образоваться полость, тогда он называется полый столбик .

Иглы — длинные, тонкие кристаллы.

Дендриты — снежинки, какими их чаще всего рисуют и вырезают из бумаги.

Название этих снежинок означает «древообразные». Их лучики на самом деле напоминают веточки деревьев. Отдельно выделяют папоротниковые дендриты — они напоминают плоские кусты папоротника.

Столбики с наконечниками — шестиугольный столбик, на концах которого выросли симметричные пластинки.

Если столбик короткий, а пластинки разного размера, то такая снежинка называется двойной пластинкой .

Двенадцати лучевые снежинки — иногда пластинки столбиков с наконечниками образуются с поворотом относительно друг друга и выросшие из них лучики создают двенадцати лучевую звезду.

Пространственные кристаллы получаются, когда из ядра вырастает не одна, а несколько снежинок. Со временем они могут расколоться на отдельные звездочки.

Кристаллы неправильной формы появляются, когда много мелких снежинок срослись друг с другом.

На самом деле шестиугольные, просто три из шести лучей короче других.

— одни из самых распространенных. Их лучи не ветвятся, разрастаясь вширь.

Если на лучах проступают ребра, то снежинка называется пластиной с секторами .

Снежинки — прозрачные. Но, когда они слипаются в хлопья, свет запутывается в их гранях и потому снег выглядит белым.

Очень высоко, в небе, где температура -30, есть скопление капелек воды — облака. В тёплое время года капли воды выпадают в виде дождя, а когда наступает зима, холод замораживает микроскопические капли воды и превращает их в ледяные кристаллики – снежинки. Снежинок так много и все они разные — нет ни одной одинаковой.
Самая крупная когда-либо засвидетельствованная снежинка имела диаметр в 12 см. Обычно же снежинки имеют около 5 мм в диаметре при массе 0,004 г.

Есть даже классификация снежинок по схожему типу:

Призмы — бывают, как 6-угольные пластинки, так и тонкие столбики с 6-угольным сечением. У призм крошечные размеры, их почти не видно невооруженным глазом. Грани призмы, очень часто украшают различные сложные узоры.

Иглы — тонкие и длинные снежные кристаллы, они образуются при температуре примерно -5 градусов.
При рассмотрении они похожи на маленькие светлые волоски.

Дендриты — или древоподобные, имеют ярко выраженные разветвляющиеся тонкие лучи. Чаще это крупные кристаллы, их можно увидеть невооруженным глазом. Максимальный размер дендрита может достигать 30 см в диаметре.

12-лучевые снежинки — иногда столбики с наконечниками формируются с поворотом пластинок относительно друг друга на 30 градусов. Когда из каждой пластинки вырастают лучи, получается кристалл с 12 лучами.

Двойные пластинки — у данного типа, столбики с наконечниками имеют короткую вертикальную часть. Пластинки растут очень быстро, от водяных паров одна из низ заслоняет вторую и в результате вырастает более крупной по размеру.

Полые столбики — внутри столбиков с шестиугольным сечением, бывает образуются полости. Интересно, что форма полостей симметрична относительно центра кристалла. Необходимо большое увеличение, чтобы рассмотреть полочти в маленьких снежинках.

Папоротникообразные дендриты — этот тип один из самых крупных. Ветки звездчатых дендритов вырастают тонкими и очень частыми, в итоге снежинка начинает быть похожей на папоротник.

Пространственные кристаллы — бывает так, что из микроскопической капли начинает расти несколько снежных кристаллов в различных направлениях. И после они могут приобрести сложную форму. Такие сращенные кристаллы могут распадаться на несколько простых снежинок.

Искусственный снег — с помощью специальных снежных пушек, в воздухе распыляют мелкие капли воды, которые в полете замерзают. В результате такие искусственные снежинки похожи на замерзшие капли воды.

Кристаллы неправильной формы — снежные кристаллы зачастую бывают маленькими, несимметричными и сросшимися друг с другом. Чтобы получились красивые симметричные кристаллы, нужно чтобы было удачное стечение многих погодных обстоятельств.

Треугольные кристаллы — такие снежинки формируются при температуре около -2 градусов. На самом деле — это шестиугольные призмы, часть сторон которых значительно короче других. А вот на гранях таких могут вырасти лучи.

Столбики с наконечниками — такие снежинки редко можно увидеть. Кристаллы начинают расти в виде столбиков, но после ветер переносит их в зону с другими погодными условиями, и тогда на их концах начинают расти пластинки.

Звездоподобные снежинки — такие снежинки широко распространены. Это тонкие пластинчатые кристаллы, в виде звезд с шестью лучами. Чаще они украшены симметричными различными узорами. Такие снежинки появляются при -2 °С или при -15 °С.

Пластина с секторами — это звездообразная пластинчатая снежинка, но с особенно заметными рёбрами, которые указывают на углы между смежными гранями призмы.