Меню

Ледяной кристалл с узорами симметричной формы

Входил ли ты в хранилища снега?

Снежинки — настоящее архитектурное чудо!

Тысячи лет назад Бог спрашивал Иова: «Входил ли ты в хранилища снега?»

Ни один человек, живший в то время, не мог знать всего о хранилищах снега. Но с изобретением микроскопов появилась возможность полностью оценить сложность снежных кристаллов. Миллиарды этих прозрачных сокровищ каждый день падают на землю, чтобы мы могли радоваться им, а также, исследовать. И нет ни одной снежинки похожей на другую!

Считается, что в одном кубическом метре снега находится около 350 млн. снежинок! Каждая из них имеет шестиугольную форму и кристаллоподобную структуру. Столетиями ученые пытались понять: откуда такая форма, что влияет на симметрию и почему она разная у каждой снежинки?

Китайские натуралисты смогли обнаружить шестиугольную природу снежинок за тысячи лет до того, как об этом узнали европейцы. В 1611 году, немецкий астроном Иоганн Кеплер был озадачен тем, как образуются сложные формы снежинок и только лишь в 1920-х годах, когда была создана рентгеновская кристаллография, исследователи смогли на уровне атомов изучить структуру снежных кристаллов.

Каждая мельчайшая полученная информация раскрывает еще одну грань удивительной тайны, заключенной в снежинке.

Снег – настоящее архитектурное чудо!

Снежные кристаллы образуются в облаке, когда водяной пар конденсируется в лед. Молекулы воды собираются вместе в виде шестиугольной решетки. По мере того, как новые молекулы добавляются, кристалл увеличивается. Неровные угловые участки растут быстрее, чем «гладкие» участки, благодаря чему снежинки приобретают сложные формы. По мере того, как кристалл растет, появляются симметричные и прекрасные узоры. Такие тонкие и маленькие, снежинки похожи на звездочки или головку иголки со множеством хрупких кончиков (Рис. 1). Форма снежинок на рисунках просто удивительна. Смотришь на них с замиранием!

Рисунок 1. Молекулы выстраиваются так, что образуются прекрасные кристаллы, каждый из которых просто уникален. Снежинки демонстрируют изумительную симметрию дизайна, свидетельствуя о том, что их сотворил Господь.

Каждый отдельный кристалл льда состоит буквально из миллионов молекул воды. Отрываясь от облаков и падая вниз, они проходят через разные температуры, в результате чего приобретают самые разнообразные формы. Поэтому каждый снежный кристаллик отличается от другого. (См. Как рождаются снежинки ).

Действительно, существуют хранилища снега, как сказал об этом Бог еще 4000 лет тому назад.

Рисунок 2. Фотографии снежного кристалла, сделанные с помощью сканирующего электронного микроскопа. Так же как и звезды, радуга, цветы и многие другие Божьи творения, снежинки напоминают нам о том, что наш Творец поистине любит красоту.

Безграничная креативность

Снежинки говорят нам кое-что о характере Бога: Бог любит красоту! И Он любит каждого из нас, т. к. дал нам возможность ее созерцать.

Сложность и идеальность шестиугольной структуры снежных кристаллов, а также то, как отдельные молекулы снова и снова закономерно соединяются друг с другом, свидетельствуют о том, что их сотворил Господь.

Интересно то, что в отличие от природного, искусственный снег, сделанный человеком, не обладает столь сложными и красивыми структурами. Это означает, что снег не обязательно должен был иметь такую красоту. И это говорит нам кое-что о характере Творца: Бог любит красоту! И Он любит каждого из нас, т. к. дал нам возможность ее созерцать.

Образование снежинок — это еще одно проявление безграничной изобретательности Бога. Точно так же, как каждый кристалл снега имеет свою неповторимую форму и узор, каждая человеческая душа уникальна и особенна для нашего Господа.

Кристаллы льда учат нас духовным вещам. Точно так же, как каждый кристалл снега имеет свою неповторимую форму и узор, каждая человеческая душа уникальна и особенна для нашего Господа.

Подумайте также об истине Сотворения и о величии Творца. Ведь это всего лишь снежинки — крошечная часть творения. И такая сложность и красота дизайна! Кто бы мог подумать?! Что же тогда говорить о миллионах живых существ и о величии всей сотворенной вселенной! Это также свидетельствует о глупости веры в то, что все само себя создало, без участия живого Бога.

Красивые снежинки свидетельствуют о Боге красоты

Так же как и звезды, радуга, цветы и многие другие Божьи творения, снежинки напоминают нам о том, что наш Творец поистине любит красоту. Даже в результате вторжения в мир греха в нем осталось множество нетронутой красоты, которую мы можем созерцать.

Красивые узоры, которые мы видим на фотографиях снежинок, могут еще больше наполнить нас желанием разгадать их тайну. Если говорить о наслаждении прекрасными творениями рук Бога, то в действительности «мы еще ничего не видели». Я верю в то, что высшую красоту мы увидим тогда, когда достигнем нашего небесного дома. И эта красота будет принадлежать нам, если мы доверяем наши души Спасителю Иисусу, Который пришел на Землю, чтобы омыть нас от грехов.

Ученый о снежных кристаллах и личном духовном опыте

Из интервью с доктором наук Ларри Вардмиманом*:

«Есть две вещи в ледяных кристаллах, которые меня изумляют.

Во-первых, их красота. Присмотревшись, Вы увидите великолепные узоры. Существует более 100 основных типов кристаллов льда, и все они прекрасны. Это говорит нам кое-что о характере Бога: Бог любит красоту!

И Он любит каждого из нас, т. к. дал нам возможность ее созерцать. И она перекликается с каждым из нас. Ее можно видеть в том, как устроены кристаллы льда, как отдельные молекулы снова и снова закономерно соединяются друг с другом. Все это свидетельствует о том, что их сотворил Господь.

Во-вторых, они учат нас духовным вещам. Точно так же, как каждый кристалл снега имеет свою неповторимую форму и узор, каждая человеческая душа уникальна и особенна для нашего Господа. Как заботливые Божьи руки с любовью создают каждую отдельную снежинку, так и каждого человека Бог создает непохожим на остальных, чтобы в нем отражалась Его слава

По сравнению со всем творением, снежные кристаллы кажутся весьма простыми. Но такое особое внимание Творца к мельчайшим снежинкам, является свидетельством Его особой заботы о Своем творении».

* Доктор Ларри Вардиман – ученый- метеоролог, член Американского Метеорологического Общества, автор многочисленных работ в области физики облаков.

Как рождаются снежинки

Снежинки состоят из удивительных молекул воды. Каждый атом кислорода имеет небольшой отрицательный заряд, удерживающий два атома водорода, которые имеют положительные заряды. Угол между связями данных атомов равен 104,5°. При достижении точки замерзания, наступает момент, когда электрические заряды (+ или -) могут соединить их вместе, что и является источником энергии. Молекулы выстраиваются так, что формируются прекрасные кристаллы.

Кристаллы снега образуются, когда крошечные переохлажденные капли облака замерзают. Эти капли могут оставаться жидкими при температурах ниже -18 °C, т.к. для того, чтобы замерзнуть, несколько молекул в жидкой капле должны собраться вместе и образовать структуру, схожую со структурой в ледяной решетке, а затем капля замерзает вокруг этого «ядра». Эксперименты показывают, что это «гомогенное» образование центров кристаллизации в каплях облака происходит только при температурах ниже -35 °C. В более теплых облаках в капле должна присутствовать (или же быть связана с ней) аэрозольная частица («ледяное ядро») для того, чтобы она действовала, как ядро.

После того как капля замерзает, она растет в перенасыщенной среде и увеличивается путем диффузии молекул воды в воздухе (паре) по поверхности ледяного кристалла там, где они осаждаются. Так как число капель намного превышает количество ледяных кристаллов, размер кристаллов может достигать сотни микрометров или миллиметров за счет капель воды. Соответствующее истощение водяного пара приводит к тому, что капли испаряются, а это означает, что ледяные кристаллы практически растут за счет капель. Эти крупные кристаллы являются эффективным источником выпадения осадков, т.к. они падают через атмосферу, благодаря своей массе, и могут сталкиваться, а также соединяться друг с другом в скопления (агрегаты). Агрегаты – это снежинки и, как правило, вид ледяной частицы, которая падает на землю. Точные детали механизма сцепления кристаллов остаются неясными.

Несмотря на то, что лед прозрачный, улавливание света гранями и полостями (углублениями) кристалла означает, что кристаллы часто выглядят белыми, благодаря диффузному отражению всего спектра света маленькими частицами льда.

Читайте также:  Связать мужской жилет спицами описание

Источник

Исследовательская работа на тему: «Тайна снежных кристаллов»

Выбранный для просмотра документ Дневник.doc

наблюдений за погодой

ученицы 6 класса Мало-Томской СОШ

наблюдений за погодой

ученицы 5 класса Мало-Томской СОШ

Выбранный для просмотра документ Исследовательская работа Снежинка.docx

Муниципальное казённое образовательное учреждение

Тайна снежных кристаллов Исследовательская работа

Автор: Бисерова Екатерина

Руководитель: учитель географии

Базылева Елена Анатольевна

д. Малая-Томка 2016

1.1. Что такое снежный кристалл……………………………………………… 5

1.2. Где и как рождается снежинка……………………………………………. 6

1.3. Какие бывают снежинки ……………………………………………………8

1.4.От чего зависит форма снежинки ………………………………………….11

Глава I I. Практическое исследование

2.1. Ведение дневника наблюдений за погодой……………………………….18

2.3. Опыты «Как вырастить снежинку в домашних условиях»…………………………………………………………………………21

Мы живем в Сибири и знаем о зиме не понаслышке. У нас с вами есть, как минимум один повод гордиться этим: в отличие от жителей жарких стран мы можем любоваться снежинками в естественных условиях. Я очень люблю зиму. Для меня это самое удивительное время года. Вся природа в сказочном убранстве: в белом кружеве деревья, в серебристом инее крыши домов, окна в морозных узорах. Только зимой бывает снег – это уникальнейшее явление природы. Я часто рассматриваю снежинки, и каждый раз восхищаясь этой красотой, задаю себе вопросы. Что такое снежинки? Какие они бывают? Как образуются? Почему снег скрепит под ногами? При изучении темы «Атмосферные осадки» учитель географии сказал, что в природе нет двух одинаковых снежинок, все они разные, но в то же время все имеют строго шестиугольную форму . Но как, может такое быть? В интернете я прочитала, что в одном кубическом метре снега находится примерно 350 миллионов снежинок, неужели среди такого количества не найдется двух одинаковых? И почему не бывает пятиугольных или восьмиугольных снежинок? На все эти вопросы мне необходимо было получить ответ, и я решила провести своё исследование. Гипотеза: Я предполагаю, если снежинки такие разные, значит на их форму, возможно, влияют разные условия, при которых они образуются. Так была определена цель моего исследования — узнать, какие формы образуют снежинки, а также причины, условия и процесс их образования.

Для достижения цели, надо было решить следующие задачи :

1) понаблюдать за снегопадами и выявить все возможные формы снежинок,

2) зафиксировать результаты наблюдений и создать свою классификацию форм,

3) проанализировать наблюдения и сделать выводы,

4) изучить научную информацию по теме, подтвердить или опровергнуть выводы, сделанные мною,

5) выявить почему, как и где формируются снежинки,

6) описать разнообразие форм и существующие их классификации,

7) определить условия образования такого разнообразия снежинок,

8) доказать, что двух одинаковых снежинок не существует,

9) познакомиться с историей изучения снежинок,

10) выявить способы получения искусственных снежинок, провести опыты по их получению,

11) сделать выводы, подтвердить или опровергнуть их научными знаниями.

Объект исследования – Снежинка.

Предмет исследования – форма снежинки и процесс её образования. Методы исследования :

фиксация и анализ наблюдений;

работа с информационными источниками;

анализ полученных данных.

Практическая значимость моего исследования состоит в том, что оно может быть использовано школьниками для повышения образовательного уровня, а также учителем географии для объяснения тем и проведения занимательного урока по теме «Атмосферные осадки».

1.1.Что такое снежный кристалл?

Снежинка — это снежный или ледяной кристалл . Мы знаем, что все вещества состоят их мельчайших частиц — атомов. Кристаллические тела (кристаллы) — это твердые тела, в которых атомы расположены в определенном порядке. Название этого порядка — кристаллическая решетка. Это геометрический образ, который помогает представить расположение атомов в кристаллах .

Из энциклопедии я узнала, что атомы соединяются в молекулы. Молекула — самая маленькая частица вещества, имеющая все его свойства. Молекула воды (льда, пара) состоит из двух веществ: кислорода и водорода, причем атомов водорода два, а кислорода — один.

В кристаллической решётке льда его молекулы расположены в виде шестиугольника, в углах которого расположены атомы кислорода (красные сферы), между ними – атомы водорода (белые сферы)

Именно такое строение кристалла льда формирует шестиугольную снежинку и никогда и нигде в природе вы не встретите её пяти- или восьмилучевую.

1.2. Где и как рождается снежинка?

Жизнь снежинки начинается с момента, когда в облаке водяного пара при понижении температуры образуются кристаллические частицы льда. Центром кристаллизации могут быть пылинки, любые твердые частицы, но в любом случае эти льдинки, размером меньше десятой доли миллиметра, уже имеют кристаллическую решетку. Как я уже выяснила, кристаллы льда имеют форму шестигранника. Именно из-за этого большинство снежинок имеют форму шестиконечной звезды.

Дальше этот кристаллик начинает расти. У него могут начать расти лучи, или у этих лучей начинают появляться отростки, или — наоборот, снежинка начинает расти 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 роста снежинки.

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, а непривычные нам разлапистые звезды.

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, а от луча может отходить «ветка» только под углом 60 или 120 градусов.

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.

1.3. Какие бывают снежинки.

Существует такое многообразие снежинок. Например, Кеннет Либрехт — автор самой большой и разнообразной коллекции снежинок — говорит: «Все снежинки разные, и их размещение по группам (классификация) — это во многом вопрос личных предпочтений».

В 1951 году Международная Комиссия по Снегу и Льду приняла классификацию твёрдых осадков. Согласно ей все снежные кристаллы можно разделить на следующие группы: звёздчатые дендриты, пластинки, столбцы, иглы, пространственные дендриты, столбцы с наконечником и неправильные формы. К ним добавились еще три вида обледеневших осадков: мелкая снежная крупка, ледяная крупка и град.

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.


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 полости в маленьких снежинках.


Пространственные дендриты — 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.


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.

Но существует множество других, более сложных классификаций снежных кристаллов. Одна из них насчитывает 35 типов снежинок, другая — 41, а самая сложная классификация — 80 различных видов снежных кристаллов. Кеннет Либбрехт — автор самой большой и разнообразной коллекции снежинок — говорит: «Все снежинки разные, и их размещение по группам (классификация) — это во многом вопрос личных предпочтений».

Читайте также:  Пуловер с ажурной полосой спицами

Круповидная снежинка — падающие снежинки сталкиваются с сильным потоком воздуха, мелкие капельки воды из которого со всех сторон намерзают на них, при этом снежинки из плоских превращаются в белые или матовые шарики, диаметром от 1 до 5 мм.

Классификация снежинок Укихиро Накайя, которая насчитывает 41 тип:

1.4. От чего зависит форма снежинки

От маршрута, по которому снежинка путешествует с неба на землю, прямо зависит её облик. В районах с разной влажностью, температурой и давлением грани и лучи растут по-разному.

Кристаллики-призмы образуются в высоких перистых облаках при температурах ниже — 35ºС, далее они падают вниз сквозь более теплые облака. Если температура в облаке в пределах:

от — 3 до 0 ºС, то образуются плоские шестиугольники,

от — 5 до — 3 ºС формируются игольчатые кристаллы,

от — 8 до — 5 ºС образуются столбики — призмы,

от — 12 до — 8 ºС вновь появляются плоские шестиугольники,

от — 16 до — 12 ºС возникают первые звездчатые снежинки,

от — 22 до — 16 ºС вновь появляются столбики – призмы.

При дальнейшем снижении температуры образуются снежинки всех типов.

По мере того, как снежинка падает, она растёт, становится тяжелее, а форма её продолжает изменяться. Ес ли снежинки подлетают к земле в тёплую погоду, от 0 до –5 ºС , они подтаивают, покрываются инеем, форма их сглаживается или вовсе теряется. Если стоит хороший мороз — приблизительно –20°C, он позволяет снежинкам расти уверенно, до самой земли сохраняя остроту лучей и граней.

При дальнейшем понижении температуры воздух становится более сухим, осадки не образуются. Но в приполярных районах, где температура редко поднимается выше –40°C, а воздух очень сухой, всё равно идёт снег. При этом снежинки представляют собой крохотные шестиугольные призмы с идеально ровными гранями, без малейшего сглаживания углов .

В странах Балтии и в центральных областях России, например, высокая влажность и часто идет снег в виде сложной формы разветвленных снежинок. Вероятность увидеть крупные снежинки существенно возрастает вблизи водоёмов: испарения с озёр и водохранилищ — это отличный строительный материал. И конечно же, крайне желательно отсутствие сильного ветра, иначе большие снежинки будут сталкиваться друг с другом и ломаться. Если снежинка при падении вращается, как волчок, то её форма идеально симметрична, если же она падает боком или её закручивает в восходящих потоках, то форма будет несимметричной, лучи не одинаковыми.

Самая крупная когда-либо засвидетельствованная снежинка имела диаметр в 12 см. Обычно же снежинки имеют около 5 мм в диаметре при массе 0,0004г и средней толщине — 0,08 мм. Снежинки состоят на 95% из воздуха, что обуславливает низкую плотность и сравнительно медленную скорость падения (0,9 км/ч).

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. Итак, форма снежинки — это естественная запись ее маршрута по разным облакам с различной температурой и влажностью.

Свежему снегу в морозный день всегда сопутствует веселый хруст под ногами. Это не что иное, как звук ломающихся кристаллов. Никто не способен расслышать, как ломается одна снежинка, но тысячи маленьких кристалликов — солидный оркестр. Чем ниже опускается столбик термометра, тем более твёрдыми и хрупкими становятся снежинки и тем выше становится тон хруста под ногами. Набравшись опыта, можно использовать это свойство снега, чтобы определять температуру на слух. На Крайнем Севере снег бывает настолько твердым, что топор при ударе по нему звенит, словно ударили по железу.

1.6. Кто изучал снежинки

Снежинки, уникальные и неповторимые, во все времена интересовали ученых, и некоторые из них посвятили исследованию ледяных кристаллов всю свою жизнь.

Одним из первых ученых, задумавшихся о структуре снега, был немецкий математик и астроном Иоганн Кеплер (1571–1630).

В 1611 году он опубликовал короткий трактат « Новогодний подарок, или о шестиугольных снежинках », который можно назвать первой научной работой, посвященной снежинкам.

«Поскольку всякий раз, когда начинает идти снег, первые снежинки имеют форму шестиугольной звезды, то на то должна быть определенная причина. Ибо если это случайность, то почему не бывает пятиугольных или семиугольных снежинок, почему всегда падают шестиугольные, если только они от соударений не утрачивают форму, не слипаются во множестве, а падают редко и порознь?»

(Иоганн Кеплер, Новогодний подарок, или о шестиугольных снежинках, 1611)

Рене Декарт (1596–1650), французский философ и математик, стал первым, кто подробно описал форму снежинок. Интересно, что в записях Декарта упомянуты даже очень редкие формы ледяных кристаллов, например, увенчанные столбики.

«Это были маленькие пластинки льда, плоские, очень гладкие и прозрачные, толщиной примерно с лист плотной бумаги. идеально сложенные в шестиугольники, стороны которых были столь прямыми, а углы столь равными. человеку невозможно создать что-либо подобное.»

(Рене Декарт, 1635)

Изобретение микроскопа позволило английскому физику Роберту Гуку (1635–1703) опубликовать в 1665 году работу под названием «Микрография», в которой ученый описал все, что мог исследовать с помощью нового инструмента. В издание вошло множество рисунков снежинок, впервые показавших всю сложность и замысловатость снежных кристаллов.

Изучая снежинки с помощью микроскопа, я обнаружил. чем сильнее увеличение, тем более несимметричными они кажутся. Но эту несимметричность можно приписать таянию или повреждению во время падения, но никак не дефекту Природы.

(Роберт Гук, Микрография, 1665)

Одним из первых известных фотографов снежинок стал Андрей Андреевич Сигсон (1840–1907), российский фотохудожник из Рыбинска. Всего ему удалось сделать фотографии около 200 различных форм ледяных кристаллов. Для этого фотограф использовал специальную технологию: снежинки ловились на сетку из шелковинок, затем с помощью микроскопа увеличивались в 15–24 раза. Чтобы хрупкие кристаллы не растаяли во время фотографирования, Сигсон охлаждал руки и дышал через специальную трубку.

Американским же пионером фотографии снежинок стал Уилсон Бентли (1865–1931). За всю жизнь он сделал около 5000 снимков снежинок. 2500 из них были опубликованы в 1931 году в книге «Снежные кристаллы ».

Снежинки Бентли, 1902 год

Укихиро Накайя (1900–1962), профессор Университета в Хоккайдо — первый ученый, который систематизировал знания о ледяных кристаллах. Накайя не только фотографировал снежинки, но и научился выращивать их в лаборатории. Он первый выявил зависимость их формы от температуры и влажности окружающей среды.
Результатом изысканий ученого стала книга «Снежные кристаллы: природные и искусственные», выпущенная в 1954 году. В городе Кага, расположенном на западном берегу острова Хонсю, существует основанный Укихиро Накайя Музей снега и льда, носящий теперь его имя, символично выстроен в виде трех шестиугольников. В музее хранятся первые снимки и машина для получения снежинок.

«Снежные кристаллы — это письма, посланные нам с небес, написанные тайными иероглифами».

(Укихиро Накайя, документальный фильм «Снежные кристаллы», 1939)

Глава I I. Практическое исследование

2.1. Ведение дневника наблюдений за погодой

Из информационных источников я узнала, какие факторы влияют на формирование снежинки: это — влажность, температура и давление. Чтобы убедиться на собственном опыте, я решила вести «Дневник наблюдений», где ежедневно фиксировала облачность, температуру воздуха, определённую по термометру за окном, атмосферное давление, скорость и направление ветра, значения которых можно найти в Интернете. Здесь же, при наличии снегопада, я зарисовывала форму падающих снежинок и характеризовала их дополнительно.

Дневник наблюдений в виде таблицы находится в Приложении 1 в конце работы. Для наблюдения я выбрала февраль месяц, т.к. для Сибири он является одним из снежных месяцев. Наблюдения велись с 29 января по 29 февраля. Вот какие выводы удалось сделать на основе данных из «Дневника наблюдений»:

1) Несмотря на то, что февраль считается снежным месяцем снег шел не так часто, всего 16 дней. 2) Снегопад начинался всегда при изменении хотя бы одного из параметров: направления или силы ветра, влажности воздуха, атмосферного давления, температуры воздуха. Это могло быть сочетанием нескольких факторов — двух или трёх.

Читайте также:  Детские шапочки узор косы спицы

3) При очень низких температурах воздуха (- 25ºС и ниже) образовывались только мелкие снежинки ( не более 1 мм в диаметре) и без разветвлений на лучах. Я назвала их «морскими ежами».

4) Большое многообразие форм снежинок образовывалось при более высоких температурах воздуха (- 20ºС и выше).

5) Все наблюдаемые мной снежинки я разделила на три класса: дендриты, пластинки и крупка.

МОЯ КЛАССИФИКАЦИЯ СНЕЖИНОК

1. Дендриты

(на греческом — дерево) — это разветвлённые кристаллы. Так я назвала все разветвлённые снежинки, все они были шестилучевые, но с разной степенью разветвления. Я определила пять групп:

а) Сильноразветвлённые дендриты — всегда крупные снежинки, до 10мм в диаметре, с очень разветвлёнными лучами и чётко выраженным кристаллическим центром. Образовывались при разных погодных условиях и часто слипались в «хлопья».

б) Среднеразветвлённые дендриты — снежинки различного размера, от 1мм до 5 мм в диаметре, со среднеразветвлёнными лучами, менее плотным центром. Образовывались при различных погодных условиях.

в) Слаборазветвлённые дендриты — всегда мелкие снежинки, 1 — 2 мм в диаметре, со слаборазветвлёнными лучами, но хорошо заметным, маленьким, но плотным центром. Образовывались при низких температурах воздуха ( — 18ºС, — 20ºС) и северном ветре со скоростью 1м/с, 2м/с, при различных прочих природных условиях.

г) Дендриты «морские ежи» — всегда мелкие снежинки, самые крупные из них не более 1мм, лучи всегда голые, тонкие, центр заметен. Условия образования различны.

д) Дендриты «пластинки» — крупные (до 5 мм в диаметре) шестилучевые снежинки пластинчатого облика. Всегда отдельные, не слипаются. Сильно сверкают на свету. Образовывались при различных условиях.

В наблюдении за дендритами проявилась ещё одна закономерность: чем мельче размер снежинки, тем менее разветвлены её лучи и, наоборот, чем крупнее снежинка, тем более развитую форму она имеет.

2. Пластинки

Такие снежинки выпали только один раз, при температуре воздуха — 15 и — 20ºС. Они были маленькие, не более 1мм. Шестиугольные, но без лучей, некоторые из них опускались в виде обломков, но углы шестиугольника прослеживались чётко. Несмотря, на малый размер, пластинки сильно сверкали на свету.

3. Крупка

Образовывалась однократно, в последний день февраля, размером от 1 до 2 мм в диаметре, образовалась при температуре -5ºС.

2.2. Метод фотографирования и наблюдения.

Чтобы разобраться, какие формы образуют снежинки, я решил а их фотографировать. «Соберу побольше снимков, — думал а я, — рассортирую их по видам, там, глядишь и одинаковые попадутся.»

Как только начинался снегопад, я быстро одевалась и выскакивала на улицу с фотоаппаратом и с лупой. Фотографировала снежинки, пролетающие по воздуху на фоне тёмного забора, падающие на варежку, на стекле автомобиля, стоящего во дворе. Я увеличивала и уменьшала разрешение снимков, включала и выключала вспышку. При помощи лупы разглядывала и изучала формы снежинок.

Просто на улице, как оказалось, снежинку снимать сложно, много факторов, мешающих этому: ветер, солнце внезапно спрячется за тучи или, наоборот, засветит кадр и т.д. Да, и дышать нельзя, а то снежинка может растаять! Но все-таки несколько удачных кадров у меня получилось, где очертания снежинок на фото четкие и можно определить их форму на снимках. ( см. Приложение 2 ).

2.3. Опыты «Как вырастить снежинку в домашних условиях»

Опыт №1 . В поисках необходимого мне материала в Интернете я посмотрела документальный фильм ВВС «Великая тайна воды» об информационной памяти воды. В фильме авторы давали «слушать» музыку различного характера воде, находящейся в сосуде, молекулы воды составляли слабоустойчивые структуры — кластеры, которые способны были запоминать информацию, которая их окружала, затем замораживали каплю такой воды и, если музыка была классической, получали кристаллы в виде шестилучевых снежинок.

Я предположила, что тоже смогу таким образом получить снежинки, После «прослушивания» произведений Бетховена палочкой переношу каплю воды из кружки на крышку, замораживаю в морозильной камере холодильника и вместо планируемой снежинки получаю замороженную каплю воды. Вывод: да, молекулы воды могут объединяться в кластеры за счёт водородных связей, но связи эти в жидкой фазе живут не более пикосекунды (10 –12 с), так что память у воды «девичья».

Опыт №2 . Я решила, что поймаю снежинку во время снегопада, растоплю её, а потом вновь заморожу. Тогда, возможно, подчиняясь законам строения своей кристаллической решётки, она возродится в первоначальном виде. Помещаю в морозильную камеру холодильника пойманную на улице и растаявшую дома снежинку и получаю вместо планируемой возродившейся снежинки каплю замёрзшей воды. Вывод: как мы уже выяснили, снежинки образуются не из воды, а из водяного пара.

Опыт №3. Зная, что снежинка появляется из мельчайших частиц пара и образуется при разной температуре и влажности воздуха, я решила создать подходящие условия, для выращивания снежинки.

Для этого я взяла: 1. Чистое стекло. 2. Емкость для воды. Я налила в емкость небольшое количество воды и накрыла её стеклом

Все это я поместила в морозильную камеру. Стала ждать.

Замерзшую в емкости воду я периодически заменяла на свежую (жидкую). Она начала испаряться, оседать и замерзать (кристаллизоваться) на стекле.

За 1 сутки на стекле вырос только тонкий слой морозного узора. Снежинка так и не выросла. Вывод: Значит, для того, чтобы выросла снежинка в домашних условиях, недостаточно влажного воздуха и низкой температуры в морозильной камере.

Опыт №4. Тогда я решила провести ещё один опыт, о котором прочитала в интернете. Для этого я взяла: железную кастрюлю, поваренную соль и большой растолченный кусок льда. Положила в кастрюлю три стакана ледяной крошки, затем стакан соли, потом снова три стакана льда, закрыла крышкой кастрюлю и вынесла на веранду. Через некоторое время водяные капельки, находящиеся в воздухе, покрыли внутреннюю сторону крышки, превратившись в маленькие ледяные кристаллы, и постепенно вся она оделась слоем инея. Этот переход молекул воды из газообразного состояния в твердое (лед), минуя жидкое (воду), называется десублимацией. Вывод: конечно, иней – это не снежинка, но все же снежные кристаллы мне удалось вырастить.

В результате проведённого мною исследования, я сделала следующие выводы .

1) Я предполагала, что существуют в природе не только шестилучевые, но и какие-нибудь замысловатые, треугольные или квадратные снежинки. Но предположение мое не подтвердилось, подчиняясь законам строения кристаллической решётки льда, снежинки всегда вырастают только шестиугольными.

2) Для того чтобы фотографировать снежинки качественно, необходим опыт и профессиональное оборудование, не случайно некоторые исследователи посвятили этому занятию всю свою жизнь.

3) В течении 32 дней я наблюдала за погодой и вела «Дневник наблюдений». В результате родилась моя собственная классификация форм снежинок , состоящая из трёх групп. Группу «Дендриты» я разделила на пять видов. Все снежинки зарисованы. Мне удалось выявить ряд зависимостей образования форм снежинок от внешних условий их образования.

4) В период анализа данных из «Дневника наблюдений» возник ряд вопросов, ответы на которые я искала в книгах, фильмах, Интернете. Я узнала, где и как начинают формироваться снежинки, какие условия влияют на образование их форм, каково разнообразие этих форм. Таким образом, цель моего исследования достигнута.

5) Дополнительно к этим знаниям я выяснила, что в большинстве своём снежинки не симметричны и нашла доказательство отсутствия в природе двух одинаковых снежинок.

6) Желание самой вырастить шестилучевую дендритную снежинку заставило меня провести четыре опыта. Снежинку мне вырастить не удалось, но понять, что наука — это серьёзно, случилось!

Сейчас я по-другому смотрю на падающий снег, поймаю на варежку снежинку и, словно здороваюсь с ней, как со старой знакомой. Смотрю на её лучи и понимаю, что ей довелось пережить. Сейчас я понимаю, что снежинка — это уникальное явление природы. Узор каждой из них является единственным и неповторимым. Ну, разве это не чудо?! Природа лишний раз доказала, что нет творца талантливее, чем она сама.

Источник