Виды снежинок. Снежинки — совершенное творение природы Какой формы снежинки

Снежинка является одним из самых удивительных природных творений. Если бы человек захотел создать что-то подобное, ему пришлось бы очень постараться. Во время снегопада миллиарды маленьких кристалликов устилают землю, и стоит отметить, что среди них нет одинаковых, они все разные.

От чего зависит форма снежинки?

Форма снежинки находится в зависимости от температуры, которая способствовала ее образованию. Всем известно, что облака, которые находятся высоко, будут холоднее тех, что снизу. Итак, как влияет температура на форму снежинки:

-3...0 °С - шестиугольник плоский;
-5...-3 °С - кристалл игольчатый;
-8...-5 °С - столбик-призма;
-12...-6 °С - снова плоский шестиугольник;
-16...-12 °С - звездчатые снежинки.

По мере своего роста снежинка становится тяжелой, что заставляет ее падать на землю. В процессе падения ее форма меняется. Если, опускаясь, снежинка вращается, то земли она достигнет идеально симметричной. А если кристаллик падает боком, то в итоге он утратит свою форму. На лету снежинки могут слипаться между собой и образовывать целые хлопья из снега. В каждом из них может содержаться до двухсот кристаллов. Можно сделать вывод, что форма снежинки полностью зависит от траектории ее полета и температурного режима на разной высоте.

Классификация снежинок

Международной комиссией по изучению снега и льда в 1951 году была принята классификация твердых осадков. Все кристаллы, согласно ей, можно поделить на группы:

пластинки;
звездчатые дендриты;
иглы;
столбцы;
столбцы с наконечником;
пространственные дендриты;
образования неправильной формы.

град;
ледяная крупка;
снежная мелкая крупка.

Описание основных видов снежинок

Звездчатые дендриты - это кристаллы, которые отличаются ветвящейся, древовидной структурой. У них 6 основных веток, расположенных симметрично, и много ответвлений, размещенных хаотично. Размер таких образований, как правило, в диаметре составляет 5 мм, а их толщина - 0,1 мм. Это говорит о том, что такие снежинки тонкие и плоские.
Столбики - это наиболее распространенная форма снежинок, которая еще называется колонной. Такие полые трубочки могут иметь форму шестигранника, как карандаш, заостренный на конце.
Пластинки состоят из множества ледяных ребер, которые делят снежинку на сектора. Такие образования тоже очень тонкие и плоские.
Иглы представляют собой столбчатые кристаллы, которые вырастают тонкими и длинными. Иногда внутри они бывают полыми, а иногда могут расщепляться на несколько веток.

Столбцы с наконечником отличаются столбчатой формой, но под воздействием различных факторов могут превращаться в тонкие пластинки, особенно если их занесет в зону, где преобладает иная температура.
Пространственные дендриты - это спрессованные или сросшиеся столбчатые кристаллы, которые образовали объемную структуру. При этом каждое ответвление располагается в отдельной плоскости.
Снежинки неправильной формы - это кристаллы, которые за время полета пережили немало "приключений". Например, их могло занести в турбулентную зону, где они могли утратить часть веток или совсем разломаться. Такие снежинки можно увидеть при сильном ветре в мокром снегу.

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.

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.

Легкий пушистый снег придал новогоднего настроения и укрыл землю мягким белым ковром, который смягчит воздействие сильных морозов. 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 (перевод Ю. А. Данилова) 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.
Рисунок из «Микрографии» Роберта Гука Цитата 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.
Снежинки Сигсона 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), японский физик - первый ученый, который систематизировал знания о ледяных кристаллах. Накайя не только фотографировал снежинки, но и научился выращивать их в лаборатории. Результатом изысканий ученого стала книга «Снежные кристаллы: природные и искусственные», выпущенная в 1954 году. Снежные кристаллы - это письма, посланные нам с небес. - Укихиро Накайя, документальный фильм «Снежные кристаллы», 1939 Так как же формируются снежинки? Снежинки зарождаются в облаках, где на мельчайших пылевых частицах при отрицательной температуре образуются кристаллики льда. Затем на этих кристаллах нарастают новые, и так далее. Структура молекулы воды обуславливает шестиугольную форму кристалла, между его лучами возможны углы лишь 60° и 120°. Поскольку в каждый момент времени условия, в которых растет снежинка, хоть минимально, но различаются, то каждый кристалл имеет уникальную форму. При этом все лучи одной снежинки очень похожи, так как кристаллизуются одновременно в очень похожих условиях. Сколько бывает типов снежинок? Несмотря на уникальность кристаллов, они все же поддаются классификации. Однако, по мнению американского ученого Кеннета Либбрехта из Калифорнийского технологического института, это непростое занятие, поскольку в какой-то мере это дело вкуса каждого исследователя. Сам Либбрехт выдляет 35 типов снежинок; Укихиро Накайя - 41 а самая сложная классификация предложена метеорологами Магоно и Ли в 1966 году - 80 различных видов снежных кристаллов.
Классификация Укихиро Накайи. © U. Nakaya | Snow Crystals: Natural and Artificial (Harvard University Press, 1954) Впрочем, есть и более простая классификация, разработанная в 1951 году Комиссией снега и льда Международной ассоциации научной гидрологии - всего 7 форм снежных кристаллов и 3 вида замороженных осадков. Классы снежинок по Международной классификации снега. © А. К. Дюнин, В царстве снега, Издательство «Наука», Новосибирск, 1983 1. Пластинки Самые простые из снежинок - плоские шестиугольные призмы.
© Kichigin | Shutterstock.com 2. Звезды Как и пластинки, звезды обычно плоские и тонкие, с шестью лучами.
3. Столбики Полые внутри, могут иметь форму карандаша.
4. Иглы Длинные и тонкие кристаллы, иногда состоят из нескольких веточек.
© Kenneth G. Libbrecht, Caltech | SnowCrystals.com 5. Пространственные дендриты Объемные снежинки, образуются при срастании нескольких кристаллов.