Геометрия снежинок

Каждое время года красиво по-своему. Холодная зима радует нас волшебными морозными узорами и снегом.

Этой зимой были обильные снегопады, и у меня была хорошая возможность понаблюдать за тем, как падает снег. Это очень красивое зрелище, а ещё интереснее изучать снежинки, которые оставались на одежде. При близком рассмотрении я заметил, что все снежинки отличаются друг от друга, у каждой свой неповторимый узор.  Это так меня удивило, что я решил раскрыть тайну снежинок.

Цель моей работы: с помощью литературных источников и собственных наблюдений изучить особенности снежинок.

В задачи исследований входило:

1. Изучить механизм образования снежинок.
2. Выяснить, какие формы снежинок существуют.
3. Определить, отчего зависит величина и форма снежинок.

4. Провести эксперимент по получению снежинок в домашних условиях.
5. Сделать выводы, исходя из полученных данных.

Снежинка — это монокристалл льда.  Снежинками также могут называть скопления нескольких снежных кристаллов, которые выпадают на землю в виде хрупких снежных хлопьев. Снежинки образуются, когда водяной пар в воздухе переходит сразу в твердое состояние, минуя жидкое.

СЛАЙД Снег образуется высоко в облаках. a — частичка атмосферной пыли; б — пары воды покрывают поверхность пылинки, конденсируясь на её поверхности в жидкость; в — жидкая вода кристаллизуется в лёд. Основной кристалл воды имеет в плоскости форму правильного шестиугольника; г — шесть углов образующегося ледяного кристалла растут быстрее других частей, поскольку они больше охлаждены и быстрее могут принимать на себя новые порции воды; д — на вершинах такого шестиугольника затем осаждаются новые кристаллы, на них — новые, и так получаются разнообразные формы звёздочек - снежинок.

Правда, не все снежинки долетают до земли шестиугольными, есть и треугольные. Они начинают свой путь как шестиугольники, но воздушные потоки в атмосфере могут способствовать ускорению роста трех чередующихся лучей, и кристалл выглядит как треугольный. Может произойти и так, что два шестиугольных кристалла слипаются и начинают расти как один, формально образуя двенадцатилучевую снежинку.

СЛАЙД Поэтому в природе не существует двух одинаковых снежинок. Формы снежинок необыкновенно разнообразны. Известно более 5000 различных форм. Классификаций форм снежинок существует несколько.  В 1951 г. Комиссией снега и льда Международной ассоциации гидрологических наук предложена классификация, различающая семь основных форм кристаллов.

СЛАЙД Пластинки. Самые простые из снежинок — плоские шестиугольные призмы.

Звездчатые дендриты. Как и пластинки, звезды обычно плоские и тонкие, с шестью лучами. Чаще это крупные кристаллы, их можно увидеть невооруженным глазом.

СЛАЙД Столбцы или колонны, напоминающие полый шестигранный карандаш, — самые распространённые из всех форм. Они могут быть на концах тупые или заострённые.

 Иглы - это разновидность столбчатой снежинки, которая выросла тонкой и длинной. Бывает, что внутри у них полость, но иногда на концах они раскрываются в виде веточек.

СЛАЙД  Пространственные дендриты - узорчатые кристаллы получаются объёмными за счёт соединения разных других видов.

Столбцы с наконечниками - образуются в случае, если столбики попадают в иные условия, и кристаллы меняют направление роста.

Неправильные формы - образуется при повреждении снежинки.

СЛАЙД В снегопад мне удалось посмотреть на снежинки в микроскоп. К сожалению, даже в прохладных условиях они быстро таяли.

СЛАЙД А такие учёные, как Андрей Андреевич Сигсон, Уилсон Бентли, Кеннет Либбрехт, сумели даже сфотографировать снежинки под микроскопом.

СЛАЙД Мне удалось сделать несколько фотографий снежинок. Фотографии были сделаны в разные дни, и я заметил - при более низкой температуре (-15°С) снежинки оказались более крупные и красивые.

СЛАЙД Профессор Укихиро Накайя из японского университета первым предположил, что величина и форма снежинок зависят от температуры и влажности воздуха.

 На представленном графике видно, что звёзды обычно получаются при температуре до -5°С,

а вот иглы – от -5 до -10°С,

для сложных дендритов должна быть температура не менее -10 и не ниже -20°С,

а вот пластинки и столбики разных размеров образуются даже при воздухе в -35°С.

СЛАЙД Я решил провести эксперимент и узнать – возможно ли получить снежинки в домашних условиях. Для этого я предметное стекло подержал над паром от чайника. На стекле осел пар. Стекло я вынес на неотапливаемый балкон и поместил на раме открытого окна. Температура воздуха на улице - 18°С. Через некоторое время на стекле образовался морозный узор. Снежинки не образовались. Это ещё раз подтвердило, что для образования снежинок помимо низкой температуры, влажности, нужны и другие условия. Снежинка приобретает характерную форму, падая вниз: изначально это маленький объект несложной формы, но при каждом повороте под воздействием движений воздуха она становится все сложнее и узорчатее, обрастая льдом.

СЛАЙД Проведённые исследования позволяют сделать следующие выводы:

1. Снежинка — это монокристалл льда, имеющий шесть углов. Она образуется, когда водяной пар в воздухе переходит сразу в твердое состояние, минуя жидкое.
2. В природе не существует двух одинаковых снежинок. Известно более 5000 различных форм.
3. Величина и форма снежинок зависят от температуры и влажности воздуха.
4. В домашних условиях получить снежинку невозможно.

Доклад окончен, спасибо за внимание!