Сайт для школьников и их родителей Затеево.ру выяснил, что одинаковых снежинок не бывает!
С Н Е Ж И Н К И
НА
ФОТОГРАФИЯХ ЯРОСЛАВА ГНАТЮКА!
Нет ничего невесомее крохотных снежинок. Упадет на руку, не почувствуешь!
Весят около миллиграмма, редко - 2...3 миллиграмма.
Люди редко разглядывают снежинки, а ведь двух совсем одинаковых снежинок не найти. В лучших коллекциях микрофотографий насчитывается более 5 тысяч снимков снежинок, отличных друг от друга.
ЗАТЕЕВО представляет коллекцию снежинок украинского фотографа Ярослава Юрьевича Гнатюка. Ярослав Гнатюк живёт и работает в Днепропетровске, его работа связана с банковскими платёжными системами, а микрофотография - хобби. Но его фотографии настолько профессиональны, что в этом году он стал победителем фотоконкурса Яндекса.
Почему все снежинки такие разные?
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. Снежинка начинает интенсивно увеличиваться в размерах. При этом выпуклые участки снежинки растут быстрее. Так, из первоначально шестигранной пластинки вырастает шестилучевая звездочка. Передвигаясь вверх и вниз в облаке, снежинка попадает в условия с разной температурой и содержанием водяного пара. Ее форма меняется. Так снежинки становятся разными. Хотя в одном облаке на одной высоте они могут «зародиться» одинаковыми. Путь до земли у каждой снежинки свой. А значит, у каждой и своя окончательная форма. Снежинки падают со скоростью примерно 15 метров в минуту. Они почти не связаны между собой, и даже небольшой ветер 2 метра в секунду приводит их в движение. В воздухе форма снежинок непрерывно меняется. На образование и рост снежинок влияет множество факторов.
Образующий снежинку лед прозрачен. Но когда снежинок много, то солнечный свет, отражаясь и рассеиваясь на многочисленных гранях снежинок, создает у нас впечатление белой непрозрачной массы — мы называем ее снегом. Сталкиваясь на своем пути с переохлажденными мелкими капельками воды, снежинка упрощается по форме. Столкнувшись с крупной каплей, может превратиться в градинку. В разных местах выпадает «свой» снег, в зависимости от погодных условий.
Известно, что весной 1944 года в Москве выпали снежные хлопья размером до 10 сантиметров. В Сибири наблюдались снежные хлопья до 30 сантиметров. Необходимое условие для этого - полнейшее безветрие. Снежинки долго кружатся в воздухе, поднимаясь и опускаясь, долго путешествуют, сталкиваются и сцепляются друг с другом. Малейший ветерок разрывает такие хлопья на отдельные части. При низкой температуре и сильном ветре снежинки сталкиваются в воздухе, крошатся и падают на землю в виде обломков.
Все материалы детского сайта Затеево.ру собраны здесь: . Сайт для детей Затеево.ру - единственный познавательный ресурс такого рода среди тех, которые можно найти в каталогах детских сайтов. Затеево.ру меняет привычный взгляд на школьный интернет!
Всем привет! Я Мария, но для своих - Марик. Всю свою жизнь я верила в чудеса и волшебство, и до сих пор верю. Хотя многие опровергали это. Именно поэтому я хочу рассказать эту историю всем. И так начнём...
Сегодня 31 декабря, Новый год... У меня есть одно единственное желание. Я хочу друга. Мне 10 лет, и за всё это время у меня была одна подружка, но два месяца назад она переехала, и мне стало совсем одиноко. Дело в том, что я росла застенчивой и стеснительной девочкой, я никогда не могла просто подойти и поговорить с кем-то, в то же время никто и не хотел со мной знакомиться... Кроме Сеньки (её имя - Ксения), она всегда меня поддерживала и подбадривала. Но она уехала, а у меня, кроме тоски, осталось большое желание найти друзей.
Скоро будет полночь, и я смогу загадать желание! Я сижу на кухне с родителями, и старшим братом. Александру уже 16 лет, я зову его Алик. Это началось ещё с детства, когда я не могла выговаривать звук «Р», а он не любил когда его называли Саша...
Наконец-то, президент произносит свою речь... Часы начинают бить полночь... Я загадываю желание по всем правилам... А я решила последовать новогодней традиции, о которой мне рассказывали родители. Я, пока часы били двенадцать, быстро написала на бумажке самое заветное желание, сожгла её и выпила сок с пеплом. И я верю, что это желание обязательно сбудется, ведь все мечты обязательно сбываются!
Прошёл час с того момента. Я сидела на подоконнике и смотрела в окно. Ко мне подошёл Алик.
Марик, что делаешь? Ай-да, на улицу!
Но мы же должны пойти чуть позже?
Родители разрешили выйти пораньше, а они подойдут минут через 10. Ну, пойдём, в снежки поиграем!
Через 5 минут мы наперегонки бежали по лестнице вниз. Брат, как всегда, прибежал первым. Он выигрывает меня почти во все игры, он мне никогда и нигде не поддаётся, но это и к лучшему. «Хочешь кого-то превзойти или стать лучшим, то сражайся с противником, превосходящим тебя!» Так всегда говорит Алик.
Ну что, сестрёнка, я победил! И ты выполняешь моё желание!
Почему это?
Потому что я выиграл! А по условию наших споров, тот, кто проиграл, выполняет желание победителя.
Какое желание на этот раз?
И сейчас я повелась, на его уловку. Когда мы во что-то играем, то заключаем эту сделку. Я уже столько раз выполняла его желания и прихоти, что устала.
А от моих желаний у него только выгода. Один раз он мне проиграл в шахматы, и я ему приказала признаться девушке в своих чувствах. Он это сделал, а она ответила взаимностью. Так он обзавёлся подружкой.
Ты должна в течение недели найти хотя бы одного друга, а после этого познакомить со мной!
После сказанного братец сделал самодовольную улыбку и кинул в меня комок снега. Так мы долго перекидывались друг в друга снегом, я точно не поняла, сколько это продолжалось, но я радовалась и смеялась вместе с ним. Видимо, я ошибалась, у меня есть не только Сенька, но и Алик.
Хватит, я устала!- заныла я.
Ничего, давай поваляемся в снегу.
Мой визг, наверное, был слышан во всём районе. Мы валялись и делали ангелочка. Мы даже не заметили, как к нам присоединились родители. Мы кувыркались в снегу все вместе.
Папа с Аликом подожгли коробочку с огоньками и быстро прибежали к нам. В небе появились разные огоньки, они были то красными, то зелёными, то синими, то жёлтыми, то фиолетовыми, это было так красиво! К сожалению, всё прекрасное когда-нибудь кончается. После фейерверка мы пошли домой. Не успела я прикрыть глаза, как уснула.
Долго мне не дали спать лучики яркого солнца, бегающие по моему лицу. Когда я раскрыла глаза, то сначала не могла поверить! Передо мной на подушке лежала настоящая снежинка! Она была пятиконечной, совсем как звёздочка. На каждом лучике было по две «веточки». А на верхнем - их было четыре! Снежинка была настолько сказочной и красивой, что я не могла отвести взгляд.
Привет!- вдруг заговорила она.
Ты разговариваешь? Но как? И почему ты не таешь?
Я разговариваю! Я же волшебная! Меня отправил сюда Дедушка Мороз, это ведь ты загадала желание «Хочу себе друга», а эта записка уже отправилась прямиком к нему! Я помогу тебе в поисках друзей! Меня зовут Снежка, а тебя? Да, и таких же как я не существует, запомни это!
А меня зовут Марик! Приятно познакомится.
Почему ты грустишь, Марик? Почему ты не можешь ни с кем подружиться?
Просто я очень стеснительная...
Понятно, тебе не хватает смелости! И всего-то?
Снежка захохотала своим звонким и тоненьким голоском, напоминавшим мне звон маленьких бубенчиков.
Это не просто. А беда моя в том, что из-за спора с братом, я должна за неделю найти друзей.
Мы их найдём за день! Давай, собирайся, и пошли на улицу! Я вижу, что ты добрая девочка, поэтому помогу тебе!
Я вышла на кухню и заметила брата.
А куда ты идёшь?
На свидание, не скучай сестрёнка! Пока! И удачи с поиском друзей!
Пока! Удачи на свидании!
Дверь за братом закрылась. А я пошла завтракать и собираться на улицу.
Я чмокнула в щёчку папу и начала спускаться по лестнице.
Марик, иди на площадку!
Зачем, Снежка?
Там будет легче всего познакомиться с кем-нибудь.
После этих слов я медленно поплелась к качелям на детской площадке. Когда я подошла, то сразу начала кататься, а моя снежинка рассказала мне план действий.
Итак, будем действовать напрямую! Ты заговоришь с тем, кто первый зайдёт на эту площадку! И не важно, кто это будет, мальчик или девочка, знакома ты с ним или нет! Понятно?
Эх, ладно, - промямлила я.
Мы ждали около пяти минут. Через калитку прошла девочка, моего возраста. Снежка сразу же отправила меня к ней.
Привет, я Марик! А как тебя зовут?
Что тебе нужно?- буркнула незнакомка.
Давай дружить?
Ты знакомишься, как в детсаде. Прости, но с мелочью не вожусь!
Она тут же отошла от меня и села на скамейку. А я побрела на качели.
Не расстраивайся! Сейчас ещё раз попробуем!
Так я пробовала ещё раза три, но всё бесполезно. Поэтому я пошла домой, пить горячий чай.
Вечером во время ужина все спросили: «Ну что, как дела?» На что я ответила лишь: «В следующий раз повезёт». Несмотря ни на что я не сдамся, ведь я обещала брату, да и снежинка ведь не зря тут, мне тоже надоело быть вечно одной.
На следующе утро меня разбудила снежинка своим звонким голоском.
Проснись и пой! Нас ждут новые приключения! Сегодня твой брат пойдёт на каток, и он обязательно возьмёт тебя с собой!
С чего ты это взяла?
Ну просто... Я ему оставила записку от твоего имени.
А что за записка?
Ты хочешь на каток, разумеется. Тебе ведь нужно отдохнуть.
После её слов в комнату залетел Алик.
Марик, ты ещё спишь? А ну, вставай, мы на коньках кататься идём!
Через полчаса мы уже выходили. По дороге к катку мы говорили о его девушке, о том как они начали встречаться и о их свиданиях. Старший брат доверяет мне, поэтому рассказывает о себе всё. Когда мы приехали, то взяли коньки и пошли кататься. Мы кружились, падали и веселились. Весь день мы провели вместе. И я кое-что поняла...
Алик, я поняла, мне не нужны друзья, у меня ведь есть ты!
Марик, я, конечно, признателен, но ты ошибаешься! Я твой старший брат, и друг, само собой разумеется. Но у тебя кроме меня должны быть другие друзья, без них тебе никак! Иначе тебе когда-нибудь будет одиноко и скучно. Но у тебя осталось ещё целых пять дней!
Да, понимаю.
Так я и провела весь день с Аликом. Остальное время я провела дома. Снежка меня подбадривала, как могла. И после её уговоров последний раз в каникулы я всё же вышла на улицу.
Смотри, тот мальчик идёт к тебе. Если он заговорит с тобой, то, не бойся, будь смелой!
Я взглянула на того мальчишку. И вправду, он шёл ко мне.
Привет, я Боря! А как тебя зовут?
Меня? Я Мария, но можно просто Марик.
Хорошо, Марик, давай дружить? Просто, я недавно переехал, и вскоре заболел. Я в окно видел тебя каждый день, и то, как ты веселилась с парнем на Новый год. Я сразу же захотел подружиться с тобой. А вчера, когда вышел, чтобы познакомиться, тебя уже не было. Но сегодня ты здесь. Может, станем друзьями?
Давай! Я с радостью.
Так мы провели с моим новым другом весь день. Вечером я познакомила его с братом. Но когда я пришла домой, то уже не увидела Снежки.
С тех пор я каждый год просила только одно желание. Я хотела увидеть Снежку. Время шло, но снежинка больше не появлялась.
Мне 15 лет. Я смотрю сквозь морозные узоры в окно на двор. Как и в первую нашу встречу со снежинкой, солнце светит прямо в глаза, вдруг я вновь услышала её звонкий голос.
Снежка? Это ты? Но как?
Это я! А что, не веришь? Давай, рассказывай, как у тебя дела? Что с Борей? А то мне лететь нужно, я на минутку заглянула.
Всё просто отлично! Благодаря тебе я завела много друзей. А с Борей мы теперь встречаемся! Брат, кстати, сделал своей девушке предложение! Спасибо тебе большое за всё!
Я рада за тебя! Я хочу с тобой попрощаться, ведь в прошлый раз не получилось. Прощай, Марик! Обещаю, что не забуду тебя!
Прощай! И я обещаю, Снежка...
Последнею фразу я почти прошептала. В голове крутился образ снежинки, которую я узнала пять лет назад, именно её я увидела и сегодня. Я поняла, что ко мне прилетала моя Снежка... Ведь одинаковых снежинок не бывает.
Это и есть маленькое чудо, маленькое волшебство, которое помогло мне отыскать друзей. Кстати, Боря и есть мой муж, и у нас теперь двое детей. Я им часто рассказываю эту историю. С Сенькой мы продолжаем общаться.
Люди, верьте в чудеса! Они сделают вас счастливее! Благодаря Снежке моя жизнь стала яркой и позитивной.
На этом мой рассказ подошёл к концу, я надеюсь, что читатели поймут меня, и перестанут отрицать очевидное, а взамен станут чуточку добрей и радостней! Верьте в чудеса, и они обязательно исполнятся!
- Перевод
Снежинки различных форм и размеров, появившиеся в естественной среде. Фотография из журнала Popular Science Monthly Volume № 53 от 1898 г.
Возможно, вы слышали поговорку об «особенной снежинке». Речь идёт о том, что снежинки красивы и ценны тем, поскольку в огромном их количестве нельзя найти двух одинаковых. Говорят, что не существует двух идентичных снежинок – но так ли это на самом деле? Стоит обратиться к тому, что думает по этому поводу наука – именно об этом и спрашивает нас один из наших читателей:
Я слышала, что учёные говорят, будто не существует двух одинаковых снежинок. А я скажу: откуда это может быть точно известно, если только вы не изучите все упавшие на землю снежинки? Может быть, где-нибудь в России снежинка падает одновременно с идентичной ей снежинкой где-нибудь в Миннесоте.
Чтобы рассмотреть этот вопрос с научной точки зрения, нужно понять, как получается снежинка и насколько вероятно получение двух одинаковых снежинок.
Снежинка под оптическим микроскопом
Снежинка – это молекулы воды, связанные вместе в определённой твёрдой конфигурации. У большинства из них наблюдается шестиугольная симметрия; это происходит из-за того, под каким углом молекулы воды способны связываться друг с другом. Этот угол определяется физикой атома кислорода, двух атомов водорода и электромагнитного взаимодействия. Простейший из микроскопических снежных кристаллов, который можно увидеть в оптический микроскоп, имеет размер в одну миллионную метра (1 мкм) и может принимать весьма простые формы – к примеру, плоского шестиугольника. В нём умещается всего около 10000 атомов, и среди них можно найти множество одинаковых.
Шестиугольность симметрии снежинок известна давно. Эта коллекция фотографий датируется 1902-м годом.
Согласно Книге рекордов Гиннеса, Нэнси Найт, учёный из Национального центра атмосферных исследований, повезло обнаружить две одинаковые снежинки во время исследований снежных кристаллов из метели в Висконсине 1988 года с использованием микроскопа. Но Гиннес выдаёт сертификат только на основании идентичности снежинок с учётом точности, доступной микроскопу. Когда физика требует идентичность двух объектов, она имеет в виду идентичность вплоть до субатомных частиц! А это значит:
Нужно, чтобы именно такие частицы
сложились именно в такой конфигурации
с одинаковыми связями между ними
у двух разных макроскопических систем.
Изучим, что для этого потребовалось бы.
Одна молекула воды – это один атом кислорода и два атома водорода, связанные вместе. Когда молекулы замерзшей воды связываются вместе, с каждой из них оказываются связанными четыре других молекулы: одна в каждой из вершин тетраэдра с центром этой молекуле. В результате молекулы воды упаковываются в решётку – шестиугольную кристаллическую решётку. Но большие призматические «кубики» льда, такие, какие можно наблюдать у отложений кварца, встречаются крайне редко. Переходя с малейших масштабов и конфигураций на верхний уровень, вы увидите, что верхняя и нижняя поверхности этой решётки очень плотно упакованы и связаны друг с другом – с двух сторон оказываются плоские грани. И наоборот, на оставшихся гранях видны отдельные молекулы, и новые молекулы воды связываются с ними в более произвольном порядке. На углах шестиугольника связи получаются самые слабые, поэтому в растущих кристаллах и появляется шестиугольная симметрия.
Формирование и рост снежного кристалла, фрагмент видео
Затем новообразованные структуры вырастают уже по этой симметричной схеме, поддерживая шестиугольную асимметрию при достижении определённого размера. У больших и сложных снежных кристаллов через микроскоп можно найти сотни видимых черт. Можно видеть сотни отличительных черт, и порядка 10 19 молекул воды, составляющих типичную снежинку, если верить Чарльзу Найту из Национального центра атмосферных исследований. И для каждой из этих особенностей существуют миллионы подходящих мест, в которых могут сформироваться новые отростки. Так сколько из этих новых особенностей может сформировать снежинка, и при этом оказаться идентичной с какой-то другой?
Полное видео
Каждый год на землю выпадает порядка 3*10 13 кубических метров снега, а в каждом кубическом метре содержится примерно 3*10 10 снежинок. Поскольку Земля существует порядка 4,5 млрд лет, за всю её историю на неё упало порядка 10 34 снежинок. С точки зрения статистики количество отдельных уникальных симметрически ветвящихся особенностей снежинки, которое она могла бы себе позволить, чтобы на протяжении всей истории Земли у неё появился идентичный близнец, равно пяти. При этом у реальных, полностью выросших естественных снежинок таких особенностей сотни.
Даже на миллиметровом масштабе на снежинке можно рассмотреть множество несовершенств, затрудняющих воспроизводство другой, точно такой же снежинки
Две идентичные снежинки реально будет найти, только если рассматривать самые маленькие кристаллы на начальных стадиях роста. А если спуститься на молекулярный уровень, ситуация становится ещё хуже. Обычно у кислорода есть 8 протонов и 8 нейтронов, а у водорода – 1 протон и 0 нейтронов. Однако примерно в одном из 500 атомов кислорода присутствует 10 нейтронов, а в одном из 5000 атомов водорода есть 1 нейтрон, а не 0. С такими цифрами, если даже вы создадите идеальный шестиугольный снежный кристалл, и доберётесь до количества кристаллов, выпавших на землю за всю историю - 10 34 , вам нужно будет всего лишь дорасти до размера в несколько тысяч молекул, то есть, до снежинки размером в 0,01 микрон (это меньше длины волны видимого света), чтобы получить уникальную структуру, которой мир ещё не видал.
При изучении шестиугольного снежного кристалла с ободком под электронным микроскопом видно, сколько у него есть тонких и разнообразных несовершенств, которые невозможно воспроизвести на молекулярном уровне
Но если вы хотите игнорировать различия на атомном и молекулярном уровне, и использовать искусственные снежинки, у вас есть шанс. Исследователь снежинок Кеннет Либбрехт из Калтеха разработал технологию создания искусственных идентичных снежинок и их фотографирования при помощи особого микроскопа, который он назвал SnowMaster 9000.
Выращивая снежинки рядом в определённых лабораторных условиях он показал, что можно создать две снежинки, неотличимые друг от друга.
Ну или типа того. Они неотличимы для человека, смотрящего в микроскоп – но на самом деле они отличаются. Как и у однояйцевых близнецов, у них есть множество отличий: разные места связей молекул, немного разные ветвления, и чем они больше, тем лучше видны эти отличия. Именно поэтому эти снежинки делают небольшими, а микроскоп взят мощный: чем проще снежинки, тем меньше между ними различий.
Тем не менее, множество снежинок похожи друг на друга. Но если искать на самом деле идентичные снежинки, на структурном, молекулярном или атомном уровне, то природа вам этого никогда не даст. Количество возможностей слишком велико не только для истории Земли, но и для истории Вселенной. Если подсчитать, сколько планет Земля нам потребуется для того, чтобы у нас был шанс найти две одинаковых снежинки за все 13,8 млрд лет существования Вселенной, то получится число порядка 10 10 000 000 000 000 000 000 . А поскольку в наблюдаемой Вселенной есть всего 10 80 атомов, это очень маловероятно. Так что, судя по всему, все снежинки действительно уникальны.
Оглавление.
Введение.
Глава 1.
1.1.Происхождение снежинок.
1.2.Бывают ли снежинки одинаковые?
Глава 2. Мои эксперименты.
Глава 3.Интересные факты о снежинках.
4.Заключение.
5. Используемые источники.
ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ:
изучить снежинки, как удивительное явление природы.
ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ :
наблюдение за снежинками в природе;
изучение образования снежинок;
выявление разнообразия форм снежинок;
опытным путём понаблюдать образование снежинок;
выявить знания учащихся о снежинках.
ГИПОТЕЗА.
Если при таянии снежинок образуется вода, то снежинки появляются из воды.
Если снежинок так много, значит в природе должно быть большое количество одинаковых снежинок.
ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ.
снежинки
снег
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Каждый маленький ребёнок очень любознателен и всем интересно что, откуда, как…?
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ :
1. Изучение литературы о снежинках.
2. Фотографирование снежинок.
3. Проведение экспериментов.
4. Анализ проделанной работы.
Время проведения исследования: январь-февраль 2017 года.
Введение.
Начну с трогательного, нежного и завораживающего стихотворения о снежинке.
Снежинка.
Светло-пушистая, снежинка белая,
Какая чистая, какая смелая!
Дорогой бурною легко проносится,
Не в высь лазурную - на землю просится.
В лучах блистающих скользит умелая
Средь хлопьев тающих сохранно-белая.
Но вот кончается дорога дальняя,
Земли касается звезда хрустальная.
Лежит пушистая снежинка смелая
Какая чистая, какая белая!
(Константин Бальмонт)
Глава 1.
1.1.Происхождение снежинок.
Снег лежит. Летят снежинки. Что здесь необычного? Просто наступила зима. И тем не менее, это ещё одно чудо природы, которое подарил нам этот удивительный мир! Невероятная красота, неправда ли? Вот уж действительно, - удивительное вокруг нас. Так что, когда лежит снег или летят снежинки, мы с вами наблюдаем не просто явление зимы на землю, а настоящее чудо природы, достойное изучения.
Снежинка - сложная симметричная структура, состоящая из кристалликов льда. Снег образуется, когда микроскопические капли воды в облаках притягиваются к пылевым частицам и замерзают. Появляющиеся при этом кристаллы льда, падают вниз и растут в результате конденсации на них влаги из воздуха. При этом образуются шестиконечные кристаллические формы. И снежинка отправляется на землю уже шестиконечной звёздочкой. Но до земли они долетают в виде снега, только если температура ниже нуля. Если же температура выше, снежинки испаряются и превращаются в водяной пар, который снова поднимается вверх. Или же эти кристаллы тают и падают на землю в виде дождя или крупы. А иногда бывает так, что на крыше высотного здания идет снег, а на улице - уже дождь.
Вид снежинок зависит от содержания воды в том облаке, где она зародилась, температуры воздуха, высоты над уровнем моря. Даже если и «родились» две одинаковые снежинки, им предстоит путь до земли со скоростью приблизительно 1 км. в час. Они попадают в разные температурные условия и до земли долетают с совершенно разным узором, но обязательно шестиугольной формы. Ученые сумели выделить несколько основных форм снежинок. Им даже дали названия:
звезда,
пластинка,
столбик,
игла,
пушинка,
ёж,
запонка.
Форма снежинок зависит от погоды.
В безветреный морозный день снежинки падают медленно. Они крупные, блестящие, похожие на звездочки. Снежинки падают по одной, поэтому их легко рассмотреть.
При слабом морозе снежинки похожи на снежные шарики – «снежная крупа». А при сильном ветре идет «снежная пыль», так как ветер обламывает у снежинок лучи и грани.
Когда нет мороза, падая на землю, снежинки прилепляются друг к другу и образуют «снежные хлопья». Они крупные и напоминают кусочки ваты».
Каждая снежинка неповторима так же, как отпечаток пальца или ДНК человека. Снежинок одинаковых не бывает, как не бывает одинаковых листьев на деревьях, одинаковых капель дождя, одинаковых людей.
Но если снежинка - кристалл, то почему она белая, она же должна быть прозрачной? Это благодаря воздуху (95%), заключённому в ней! Свет отражается на поверхностях между кристаллами и в воздухом и рассеивается. Благодаря воздуху снежинки очень легкие. Даже во время очень сильных снежных заносов люди или животные могут дышать под снегом в течение длительного времени.
1.2. Бывают ли одинаковые снежинки.
Существуют ли две одинаковые снежинки? Нет! Это доказал в своих работах фермер Уилсон Бентли в 1885 году, ему-то и удалось сделать первую фотографию снежинки под микроскопом. А понадобилось ему для этого 46 лет!
С детства он исследовал форму падающих с неба кристаллов, за что и получил прозвище «Снежинка». Всю жизнь Уилсон посвятил исследованию снежинок, всего он сделал 5000 снимков, и ни на одном из них не было повторяющихся снежинок.
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.
Глава 2. Исследование.
Я всегда думала, если после таяния снега образуется вода, то после замерзания капельки воды превратятся в снежинки.
Эксперимент 1.
Я заморозила капельки воды, но снежинки не получились. А это значит , снег не появляется из капелек воды. Капельки воды могут стать градинками, комочками льда, но не снежинками .
Эксперимент 2.
В снегопад я вышла на улицу, подставила рукавичку под снег. На неё упало несколько снежинок. Я стала рассматривать их в увеличительное стекло.
С нежинки хорошо можно рассмотреть только тогда, когда они падают на ладонь. Под действием какой-то даже небольшой силы они ломаются, а значит снежинки очень хрупкие.
Я проводила интервью среди 40 учеников начальной школы.
По результатам интервью
35 из 40 ребят утверждают, что снежинка состоит из воды;
30 из 40 ребят утверждают что одинаковые снежинки бывают;
Так как мне очень нравятся снежинки, я научилась вырезать их из бумаги, разукрашивать и рисовать.
На Новый год у меня был костюм снежинки:
А еще, я с родителями вспоминала, как строила из деталек конструктора - дом. Детальки я брала маленькие, а постройка получалась большая. Природа тоже умеет строить. Но строит она не дома, а снежинки из необычного ледяного конструктора – из крохотных льдинок!
Глава 3. Интересное о снежинках.
Во время снегопада в 1987 году в Форт-Кое-(Монтана, США) была найдена снежинка-мировая рекордсменка диаметром 38 см.
Более половины населения земного шара никогда не видело снега, разве только на фотографиях.
На Крайнем Севере снег бывает настолько твердым, что топор при ударе по нему звенит, словно ударили по железу.
В Японии ученые называют снежинки письмами с небес, которые написаны тайными иероглифами.
Заключение.
Работая над темой я достигла своей цели и узнала очень много о снежинках. В процессе изучения и исследования решила поставленные мной задачи. К большому сожалению мои гипотезы не подтвердились. В процессе работы над проектом я узнала, что снежинок одинаковых не бывает. Еще узнала, что они появляются из алмазной пыли, они всегда имеют центр, симметричны и шестиугольны.
Использованные источники:
Одинаковые ли снежинки, или Что сокрыто в замерзшей воде? - Режим доступа: http://shkolazhizni.ru/archive/0/n-33171/
Стихи про снег и снежинки. - Режим доступа: http://www.razumniki.ru/stihi_ro_sneg_i_sneginki.html
Давайте посмотрим, как это можно устроить.
Одна молекула воды - это один атом кислорода и два атома водорода, связанные между собой. Когда замороженные молекулы воды связываются между собой, каждая молекула получает поблизости четыре других привязанных молекулы: по одной на каждой из тетраэдрических вершин над каждой отдельной молекуле. Это приводит к тому, что молекулы воды складываются в форму решетки: шестиугольную (или гексагональную) кристаллическую решетку. Но большие «кубики» льда, как в отложения кварца, чрезвычайно редкие. Когда вы заглядываете в мельчайшие масштабы и конфигурации, вы находите, что верхние и нижние плоскости этой решетки упакованы и связаны очень плотно: вы имеете «плоские грани» на двух сторонах. Молекулы на оставшихся сторонах более открыты, и дополнительные молекулы воды связываются с ними более произвольно. В частности, шестигранные углы имеют самые слабые связи, поэтому мы наблюдаем шестикратную симметрию в росте кристаллов.
и рост снежинки, частной конфигурации кристалла льда
Новые структуры затем растут по таким же симметричным схемам, наращивая гексагональные асимметрии по достижении определенного размера. В больших сложных кристаллах снега сотни легко различимых особенностей, если смотреть под микроскопом. Сотни особенностей среди примерно 10 19 молекул воды, из которых состоит обычная снежинка, если верить Чарльзу Найту из Национального центра атмосферных исследований. На каждую из таких функций есть миллионы возможных мест, где могут образоваться новые веточки. Сколько же может образовать таких новых особенностей снежинка и при этом не стать очередной из многих?
Каждый год во всем мире падает примерно 10 15 (квадриллион) кубометров снега на землю, и в каждом кубометре содержится порядка нескольких миллиардов (10 9) отдельных снежинок. Поскольку Земля существует около 4,5 миллиардов лет, за всю историю на планету упало 10 34 снежинок. И знаете, сколько с точки зрения статистики отдельных, уникальных, симметричных ветвящихся особенностей могла иметь снежинка и ожидать двойника в определенный момент истории Земли? Всего пять. Тогда как у настоящих, больших, природных снежинок их обычно сотни.
Даже на уровне одного миллиметра в снежинке можно рассмотреть несовершенства, которые сложно продублировать
И только на самом приземленном уровне можно ошибочно разглядеть две одинаковых снежинки. И если вы готовы спуститься на молекулярный уровень, ситуация станет гораздо хуже. Обычно в кислороде 8 протонов и 8 нейтронов, а в атоме водорода 1 протон и 0 нейтронов. Но 1 из 500 атомов кислорода имеет 10 нейтронов, в 1 из 5000 атомов водорода имеет 1 нейтрон, а не 0. Даже если вы образуете идеальные шестиугольные кристаллы снега, и за всю историю планеты Земля насчитали 10 34 кристаллов снега, достаточно будет опуститься до размеров нескольких тысяч молекул (меньше длины видимого света), чтобы найти уникальную структуру, которую планета никогда не видела прежде.
Но если проигнорировать атомные и молекулярные различия и отказаться от «природного», у вас будет шанс. Исследователь снежинок Кеннет Либбрехт из Калифорнийского технологического института разработал методику для создания искусственных «идентичных близнецов» снежинок и фотографирует их с помощью специального микроскопа под названием SnowMaster 9000.
Выращивая их бок о бок в лабораторных условиях, он показал, что можно создать две снежинки, которые будут неразличимы.
Две практически идентичных снежинки, выращенные в лаборатории Калтеха
Ну, почти. Они будут неразличимы человеку, которые смотрит своими глазами через микроскоп, но они не будут идентичны по правде. Как и идентичные близнецы, они будут иметь много различий: у них будут разные места связки молекул, разные свойства ветвления, и чем они больше, тем сильнее эти различия. Вот почему эти снежинки очень маленькие, а микроскоп мощный: они более похожи, когда менее сложны.
Две почти идентичных снежинки, выращенные в лаборатории в Калтехе
Тем не менее многие снежинки похожи одна на другую. Но если вы ищете действительно идентичные снежинки на структурном, молекулярном или атомном уровне, природа никогда вам этого не преподнесет. Такое число возможностей велико не только для истории Земли, но и для истории Вселенной. Если вы хотите знать, сколько вам нужно планет, чтобы заполучить две идентичные снежинки за 13,8 миллиардов лет истории Вселенной, ответ будет порядка 10 100000000000000000000000 . Учитывая, что в наблюдаемой Вселенной всего 10 80 атомов, это крайне маловероятно. Так что да, снежинки действительно уникальны. И это мягко говоря.
