Тайны снежинки

Мурзина АзалияАндреевна,

Ямало-Ненецкий автономный округ г. Надым

Муниципальное образовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №6

с углубленным изучением отдельных предметов»,  г. Надым

Аннотация

Тема исследовательской работы: Тайны снежинок.

Цель: узнать строение снежинок, их свойства и сделать свою снежинку.

Задачи:  

1.изучить информацию о снежинках в различных истониках информации;

2. пронаблюдать за снежинками в раличных условиях окружающей среды;

3. изготовить свою снежинку в домашних условиях.

Объект исследования:снежинки.

Предмет исследования: свойства снежинок.

Методы исследования:

• анализ источников информации;
• наблюдение за  снежинками;
• эксперименты и опыты;
• обобщение полученных данных и результатов экспериментов.

Гипотезы:

1. снежинки разные, потому что образуются в разных частях планеты;

2. снежинка - это кристалики воды, и её свойсва зависят от температуры окружающей среды;

3. я легко смогу создать свою снежинку, например  в холодильнике.

На основании проведенных  исследований и изученной литературы я смогла открыть некоторые тайны снежинок:

1. Снежинки - снежные кристаллы, образующиеся в облаках и туманах и выпадающие из них. Снежинки образуются высоко в небе. Передвигаясь вверх и вниз в облаке, снежинка попадает в условия с разной температурой и содержанием водяного пара. В воздухе  форма снежинок непрерывно меняется. У снежинок шесть граней. Одинаковых снежинок не бывает.

2. Я  доказала, что на свойства снежинок быть хрупкими и липкими,  влияет температура воздуха, узнала, почему скрипит  и блестит снег.

3. Моя гипотеза о том, что я легко могу изготовить снежинку, не подтвердилась. Невозможно дома создать природные условия, в которых начинает рождение снежный кристаллик, но я нашла способ изготовить свою снежинку.

Оглавление

Мурзина АзалияАндреевна,

Ямало-Ненецкий автономный округ г. Надым

Муниципальное образовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №6

с углубленным изучением отдельных предметов»,  г. Надым

1. Введение

Покружилась звёздочка

В воздухе немножко,

Села и растаяла

На моей ладошке.

Я очень люблю гулять зимой, когда идёт снег и с неба, летят мягкие, пушистые, изящные снежинки. Если очень долго смотреть на них, то теряешь реальность. Уже, кажется, что не снежинки падают на тебя, а ты летишь сквозь чарующий хоровод маленьких красавиц.

Если снежинки падают на одежду, их можно легко рассмотреть, и делаю я это часто. Но однажды я  взяла увеличительное стекло и в снежную, морозную погоду отправилась рассматривать снежинки. Найти одинаковые у меня  не получилось. Почему они все разные? Как появляются на свет миллионы неповторимых снежинок? Можно ли сохранить снежинку дома. Захотелось найти ответы на мои вопросы, и я решила начать исследовательскую работу, которую назвала «Тайны снежинок».

Цель моей работы: узнать строение снежинок их свойства и вырастить снежинку в домашних условиях.

Для достижения поставленной цели мне нужно решить следующие задачи:  

1.изучить информацию о снежинках в различных истониках информации;

2. пронаблюдать за снежинками в раличных условиях окружающей среды;

3.  изготовить свою снежинку в домашних условиях.

Объект моего исследования: снежинки.

Предмет исследования: свойства снежинок.

Методы исследования:

• анализ источников информации;
• наблюдение за  снежинками;
• эксперименты и опыты;
• обобщение полученных данных и результатов экспериментов.

Гипотезы:.

1. снежинки разные, потому что образуются в разных частях планеты;

2. снежинка - это кристалики воды, и её свойсва зависят от температуры окружающей среды;

3. я легко смогу создать свою снежинку, например  в холодильнике.

2. Основная часть.

1. Первые шаги в изучении снежинок.

Свою работу я начала с зарисовки  снежинок. Смотрела, запоминала, рисовала и выяснила, что не бывает пятиугольных или семиугольных снежинок. Все снежинки имеют строго шестиугольную форму.(Приложение 1)

Кроме этого, я еще и фотографировала снежинки. Но мои снимки не могут передать всю их красоту и неповторимость.(Приложение 2)

Профессиональному фотографу Андрею Осокину, удалось запечатлеть изящество и индивидуальность этих снежных красавиц. Ну почему они не похожи друг на друга? (Приложение 3)

2. Великие учёные разгадывают тайны снежинки

Ответ на вопрос о загадочности снежинок искал выдающийся немецкий астроном, , Иоганн Кеплер (Приложение 4) ещё в далёком 1611 году. Он попытался исследовать снежинки с точки зрения их симметрии и формы. У Кеплера не было ни микроскопа, ни любого другого оборудования, позволяющего увидеть микроскопическую структуру снежных кристаллов.

Японский ученый Накая Укитиро называл снег "письмом с небес, написанным  тайными иероглифами". Снежинка более чем на 90% состоит из воздуха, и поэтому она падает настолько медленно, что мы успеваем насладиться ее красотой. Учёный доказал, что, все снежинки имеют форму, зависящую от температуры окружающей их среды. Если на пути снежного кристаллика встречается поток более холодного воздуха, он  вытягивается в столбик, если более теплого - формируются пластинки, которые всегда имеют шестиугольную форму. А самое интересное, ни одна снежинка по своему рисунку не повторяет другую. Именем Накая Укитиро назван единственный в мире музей снежинок, расположенный в Японии на острове Хоккайдо. (Приложение 5)

Научное объяснение формы снежинок появилось только в начале ХХ века, когда исследования с помощью рентгеновских лучей показали, что атомы кислорода и водорода в кристаллах льда располагаются в решетке, состоящей из шестиугольников. Оказывается, в основе всех форм снежинок  лежит одна единственная фигура - правильный шестиугольник. Снежинка начинает свою жизнь в облаке, когда вокруг маленькой пылинки образуется кристаллик льда.Снежные кристаллы образуются в холодных облаках высоко над землёй. На очень больших высотах, где температура доходит до минус 40 градусов Цельсия, водяной пар, занесённый туда ветром, замерзает, формируясь в кристаллики льда. Сначала все зародыши снежинок похожи на крошечные шестиугольные призмы. Потом из шести углов призмы начинают расти совершенно одинаковые ледяные иголочки – боковые отростки. Одинаковые иголочки потому, что температура и влажность вокруг зародыша тоже одинаковые.  На них в свою очередь вырастают, как на дереве, боковые отростки-веточки. (Приложение 6)

Также снежинка может расти и в толщину. Как именно в данный момент будет расти снежинка зависит от текущих условий вокруг снежинки: влажность, температура, давление, форма снежинки. И даже самые минимальные изменения этих параметров могут изменить ход её роста.

Условия постоянно меняются. И получается, что снежинка то растет в ширину, то у нее отрастают лучи. В холодную и сухую погоду снежинки вообще растут в высоту, а не в ширину, и получаются шестиугольные столбики.

Направления роста изменений снежинки всегда обусловлены тем, что кристаллы льда шестиугольные. Два кристаллика не могут соединиться углом, они всегда присоединяются друг к другу гранью. Поэтому лучи всегда растут в шесть сторон. И вот чудо – ни одна снежинка не повторяет другую.

Поскольку каждая снежинка живет своей жизнью и внешние условия у них у всех хотя бы минимально, но отличаются, то все снежинки разные. Не бывает абсолютно одинаковых снежинок — каждая из них проходит через разные сочетания влажности, давления и температуры.

Но, несмотря на бесчисленное количество форм снежинок, современные учёные выделяют основные восемь: 1 — пластинка; 2 — столбик; 3 — иглы; 4 — звезда с 6 пластинчатыми лучами; 5 — звезда с 6 игольчатыми лучами; 6 — звезда с 12 лучами; 7 — пластинка сложного строения (запонка); 8 — комплекс столбиков («ёж»). (Приложение 7)

В этих восьми группах различают 48 видов. Основная форма снежинки зависит от температуры, при которой она образуется. Чем выше облако, тем оно холоднее. Если температура в облаке:

• от минус 3 до 0 градусов, то образуются плоские шестиугольники;
• от -5 до -3°С формируются игольчатые кристаллы;
• от -8 до -5°С образуются столбики-призмы;
• от -12 до -8°С вновь появляются плоские шестиугольники;
•         от -16 до -12°С возникают первые звездчатые снежинки.

Для красивого снега необходим хороший мороз – приблизительно пара десятков градусов ниже нуля и влажный воздух. Он позволяет снежинкам расти уверенно, до самой земли сохраняя остроту лучей и граней.

В зависимости от погодных     условий в разных местах  выпадает «свой» снег. Самые красивые снежинки выпадают там, где климат суровее - к примеру у нас - на севере.

Из книги В.Ю. Скосаря «Загадка воды. Кристаллы льда, снежинки» я узнала, что американский фотограф Уилсон Бентли (Приложение 8) в 80-х годах позапрошлого века задался целью составить каталог снежинок. Первое фото ему удалось сделать 15 января 1885 года. С того дня он сделал фотографии более 5000 снежинок, которые стал изучать вместе со своим другом, физиком Перкинсом. Именно они первыми заявили, что не бывает двух одинаковых снежинок. Таким образом, форма снежинки – это естественная запись её маршрута по разным облакам с различной температурой. Вот такой график зависимости типов снежинок от температуры и влажности воздуха я нашла в сети. (Приложение 9)

Вывод: таким образом моя первая гипотеза частично  подтвердилась:  климат местности имеет значение. Но разные снежинки от того, что проделывают длинный индивидуальный маршрут  с небесной высоты до земли. 

Для проверки второй гипотезы я провела опыт. Поймала несколько снежинок на тарелочку и принесла их в дом - они растаяли и получились маленькие капельки воды. Я поместила тарелочку в морозильник, но когда капельки замерзли, то на их месте образовались льдинки. (Приложение 10)  Я знаю что бывает исусственный снег, слышала что его использовали на Олимпиаде в Сочи. Может быть надо лёд разделить на мелкие кристалики. Льдинку побольше я попробывала потереть через тёрку. Получила что то похожее на снег, но он быстро превратился в воду. Я поняла что мне не хватает знаний и условий для образования снежинки.

Мой вывод: в результате проделанного опыта: снежинки — это не просто замерзшие капельки воды.

Многие думают, что снег «чистый» и даже иногда его пробуют на вкус, но на самом деле большинство снежинок формируются вокруг  мелких частиц грунта, поднятых ветром вверх.                                                                                                                            

Из статьи в интернете “Как устроены снежинки?» я узнала, что одна снежинка может содержать до сотни отдельных снежных кристаллов.      

 Для образования одной единственной снежинки, нужен миллион водяных капель. За одну зиму с осадками на Землю выпадает примерно септиллион снежинок (24 нуля после единицы). Теперь можно умножить септиллион на миллион  и узнать число водяных капель.

Итак, я  узнала, что Снежинка - очень нежное создание. Малейшее изменение температуры, ветра или влажности влияет на ее размер и «телосложение». Например, если дует влажный ветер, снежинки слегка подтаивают по концам и слепляются при полете в хлопья.

В снежинках сокрыта великая тайна. В самом деле, не волшебно ли это, не удивительно ли: пар из чайника, дым из труб - все это лохматое и бесформенное, поднявшись наверх, в облака, и претерпев какое-то превращение, сыплется к нам обратно не бесформенными комками, не скучной пылью, а в виде кружевных шестиугольных кристаллов. Как будто сама Природа хочет намекнуть нам, что в основе ее лежит не хаос, не беспорядок, а какие-то очень точные и красивые математические законы.

3. Практическая часть

Выяснив, что снежинки - это кристаллики необыкновенной красоты, которые  плавно спускаются на землю, я задумалась, как им живётся здесь на земле и стала пристальнее наблюдать за  ними, когда гуляла или шла в школу. И вот однажды морозным утром моё внимание привлёк скрип под ногами. Почему я раньше не обращала на это внимание? Я решила выяснить, всегда ли скрипит снег?  Первое, что я выяснила это то, что, если снег лежит спокойно и к нему не прикасаться, он не скрипит. Значит скрип - это результат, действия на снег. Я взяла щепотку снежинок и сжала их пальцами, но ничего не услышала. Потом я взяла горсть снега и сжала его в руках. Я услышала негромкий хруст. Почему? Каждый кристаллик так мал, что когда он ломается, то услышать этот звук наше ухо не в состоянии. Но когда миллионы и миллиарды кристалликов начинают "петь хором", мы слышим вполне явственный скрип. Причем я слушала теперь скрип снега всегда и поняла что чем холоднее, тем хруст громче. Значит, усиление морозов делает ледяные кристаллики более твердыми и хрупкими. Это свойство снежинок зависит от температуры воздуха.

Кто из нас, выйдя в ясный солнечный день на заснеженную улицу, не вспомнит Пушкина:

...Под голубыми небесами

Великолепными коврами,

Блестя на солнце, снег лежит…

Я задумалась,  а почему в пасмурную погоду снег не блестит? А можно ли заставить блестеть снег от яркого света? Провела эксперимент. Вечером мы с мамой вышли на улицу с фонариком. Снег не блестит, темно. Я включила фонарик и направила на снег. Он заблестел. Значит, снег блестит и просто от яркого света, например, от света фонарика или от фары автомобиля. Оказывается, дело в том, что собранные вместе миллионы маленьких снежинок  отражают яркие лучи подобно зеркальцу, пускающему солнечные зайчики. (Приложение 11) От снежного покрова миллионы таких "солнечных зайчиков" разбегаются во все стороны. Мы говорим про это: "Снег блестит". Я раскрыла ещё одну тайну снежинок.

Мы с сестрой любим лепить снеговиков. Но делать это зимой можно не часто. “Почему?” - спрашивает меня Амалия. Я отвечаю: “Потому, что холодно”. Неужели эта тайна  тоже спрятана в снежинках?

Я набрала снег в морозный день на улице. Осмотрела внешний вид. Рассыпчатый, пушистый, белоснежный, легкий. Можно рассмотреть форму снежинок. Занесла снег в дом ( температура +23). Сидела наблюдала не спуская глаз с снежинок. Увидела как теряются острые концы снежных лучиков и снежинки превращаются в комочки, которые легко слепть. Снег потяжелел и стал темнее, а потом превратился в воду. (Прложение 12)

Мой вывод: При повышении температуры снег начинает таять. Он легко слипается в комочки. А из комочков можно вылепить снеговика. (Приложение 13)

Как жаль, что невозможно снежинками любоваться в доме. Занести с улицы, вырастить до большого размера и украсить комнату. Я долго думала,  как мне создать условия для рождения снежинки. И  вспомнила, как мы в классе выращивали кристаллы из солевого раствора. А что, если  взять эти знания за основу?

Мне понадобились:

- проволока, обмотанная белыми пушистыми нитками (3 кусочка по 7 см);

- пол-литровая стеклянная банка;

- поваренная соль (около 18 чайных ложек);

- белая нитка;

- деревянная палочка для подвешивания снежинки.

Я изготовила перенасыщенный солевой раствор и сделала основу снежинки из пушистой проволоки.

Я перемотала кусочки проволоки посередине обычной ниткой. Концы нитки  оставила достаточно длинными. В пол-литровую банку налила кипяток, добавила соль, тщательно размешала. Соль  добавляла до тех пор, пока она не перестала растворяться в воде. Затем в раствор опустила  снежинку из проволоки и поставила банку в тихое место.

Уже через два часа я увидела, как в банке на дне, на стенках, на нитке и на моей  снежинке начали  появляться кристаллики соли, похожие на белый искрящийся снег. (Приложение 14)

И все-таки я сделала снежинку, пусть искусственную, но блестит и сверкает она не хуже настоящей! После моего выступления в классе, одноклассникам захотелось создать свои снежинки, и мы провели конкурс «Моя уникальная снежинка». Вот что у нас получилось. (Приложение 15)

3. Заключение.

Я закончила своё исследование, я смогла открыть некоторые тайны снежинок:

1. Снежинки - снежные кристаллы, которые образуются высоко в небе в облаках и туманах. Передвигаясь вверх и вниз в облаке, снежинка попадает в условия с разной температурой и разным содержанием водяного пара. У снежинок шесть граней. В воздухе форма снежинок непрерывно меняется. Одинаковых снежинок не бывает.

2. Я доказала, что на свойства снежинок быть хрупкими и липкими, влияет температура воздуха, узнала  почему скрипит   и блестит снег.

3. Моя гипотеза о том, что я легко могу изготовить снежинку, не подтвердилась. Невозможно дома создать природные условия, в которых начинает рождение снежный кристаллик, но я нашла способ изготовить свою снежинку и поделилась им с одноклассниками.  Я получила огромное удовольствие от работы и думаю, мои результаты будут интересны другим детям.

Список информационных источников

1. Большая советская энциклопедия.-М.,1976

2. Д. Святский, Т. Кладо Снежинки - чудо природы.// Наука и жизнь.- 2006.-№2

3. Детская энциклопедия.-М., 2005

4. И. Кеплер. О шестиугольных снежинках.// Пер. с латинского Ю. Данилова.-М.: Наука, 1983.

5. Энциклопедия «Всё обо всём».-М.,2000

6. В.Ю.Скосарь, Загадка воды. Кристаллы льда, снежинки.// Сервер современной литературы "Самиздат" при библиотеке Мошкова, г. Днепропетровск. - 2012

7. Интернет-ресурсы:

Как устроены снежинки? http://stepandstep.com.ua/catalog/learn-as/120187/kak-ustroeny-snezhinki.html

http://www. voprosy-kak-i-pochemu.ru

http://www. doshkolenok.kiev.ua/

http://theoryandpractice.ru

http://dikson.narod.ru

http://www.arcticshop.ru/article/snow/