Hele sandheden om snefnug Interessant!? Tryk Tryk. Hvorfor har alle snefnug en meget mærkelig egenskab - de er alle sekskantede i form. Den berømte Johannes Kepler, - præsentation. Hvorfor har snefnug denne form?

26.09.2019

Hvorfor har alle snefnug en meget mærkelig egenskab - de er alle sekskantede i form. Den berømte Johannes Kepler, astronomen, der opdagede lovene." planetariske bevægelser. Og han nærmer sig et simpelt "sne"-spørgsmål som en rigtig videnskabsmand og afsætter det til afhandling"Om sekskantede snefnug." På jagt efter det "aktive princip" undersøger og sammenligner Kepler formerne af honningkager og granatæblefrø, sektioner af plantestængler og blomsterformer. Det ser ud til, at disse forskningsobjekter ikke er relateret til vinter sne, men videnskabsmanden ser harmonien i den omgivende verden i sammenkoblingen af alle dens elementer. Desuden opdager han forbindelsen mellem disse former med den "guddommelige proportion" (andelen af "det gyldne snit") og med Fibonacci-tal. Lad os fortsætte Lad os fortsætte!?

Snowflake Bentley Wilson A. Bentley, en fantastisk selvlært landmand fra Vermont (USA), med tilnavnet "Snowflake Man". I 1885, da han var 20 år gammel, tog Wilson efter adskillige mislykkede forsøg endelig det første fotografi af snefnuget, der havde forbløffet ham, ved at fastgøre et stort foldekamera til et mikroskop. Fra det øjeblik slap Wilson Bentley ikke kameraet.I 46 år samlede Bentley en unik samling af fotografier af snefnug. Ved slutningen af Bentleys liv talte samlingen mere end 5.000 stykker. Overraskende nok gentages ikke en eneste snefnugform. Der er snefnug, der ligner hinanden, men ingen er helt identiske!

På eskimosproget er der mere end 20 ord for sne. Yakut-sproget har omkring 70. De har 50 forskellige ord at repræsentere sneens farver. Eskimoerne har 28 ord for sne. Og på eskimosproget er der 14 definitioner af sne. Eskimoerne har 150 ord for sne. Han er hele deres liv. Derfor kaldes forårssne anderledes end vintersne.

Sne dannes, når vand i atmosfæren som damp fryser. Dampen fryser og producerer rene, gennemsigtige krystaller. Luftens bevægelse får disse krystaller til at flyve op og ned. Sne er hvid, fordi snefnug er krystaller, der reflekterer hele det lysspektrum, vi ser. Yderligere

I Sibirien nåede snefnug 30 centimeter i diameter. Sådanne kæmper kan kun falde ud, når der er fuldstændig ro. Ved lave temperaturer og kraftig vind støder snefnug sammen i luften, smuldrer og falder til jorden i form af affald. Ved en frost på 40 grader falder spirende iskrystaller ud i form af "diamantstøv". I Yakutia, i klart frostvejr, falder tynde isnåle ud.

Den sekskantede form af snefnug forklares af vandets molekylære struktur, men spørgsmålet om, hvorfor snefnug er flade, er endnu ikke blevet besvaret. Nogle snefnug når tre centimeter i diameter. Størrelsen af snefnug afhænger af temperaturen. Jo lavere temperatur, jo færre snefnug. I nogle dele af planeten faldt farvet sne: blå, grøn, rød og endda sort? Dette skyldes tilstedeværelsen af en bestemt svamp eller støv i luften, hvor der dannes snefnug.

Hvorfor er snefnug formet sådan? Det er simpelt! Her:

H2O molekyle er et tetraeder, i hvis centrum der er ilt, og ved to hjørner er der brintprotoner, som er involveret i dannelsen af en binding med ilt. To frie hjørner er optaget af et par iltelektroner, der ikke deltager i dannelsen af intramolekylære bindinger. I noder krystalgitter oxygenatomer er ordnede og danner regulære sekskanter, men brintatomer indtager vilkårlige positioner langs bindingerne.

Da der på grund af krystallens anisotropi forekommer frysning ujævnt, ser alle snefnug anderledes ud. Men da en iskrystal har tre andenordens akser, kan et snefnug kun være sekskantet.

Hvis du ikke forstod noget af denne forklaring, så fortvivl ikke. Vi forstod det heller ikke, vi citerede bare lærebogen. For at forstå, hvorfor et snefnug har denne form, lad os vende tilbage til vandmolekylet. Det er en trekant:

Iskrystaller har form som en sekskant, som består af de ovennævnte trekanter:

Denne allerførste krystal er fremtidens snefnug. Hans/hendes yderligere vækst vil ske på grund af tilføjelsen af nye vanddampmolekyler til krystallen.

Selvom rækkefølgen af tilføjelse af nye molekyler er kaotisk, stiller de til sidst op i sekskanter, det samme som vores første krystal.

Dernæst begynder snefnuget at vokse grene. Præcis hvordan de vil se ud afhænger af temperatur, luftfugtighed, tryk og en masse andre faktorer. Krystallerne er altid forbundet med hinanden med en kant og aldrig med en vinkel, så strålen fra et snefnug vil altid være sekskantet.

Grene kan strække sig fra bjælken, men de vil altid vokse i en vinkel på 60° eller 120°.

Det var det perfekte snefnug. I virkeligheden gør en enorm ophobning af "grene", der vokser på en kaotisk måde, hvert snefnug unikt. Derfor kan snefnug se sådan ud:

Eller sådan her:

Eller sådan her:

Og endda sådan (når to snefnug "linker" sammen, får du et 12-strålet snefnug):

Der er rygter om, at der er trekantede snefnug:

Faktisk er det de samme sekskantede snefnug, nogle af siderne er kortere end andre.

Afhængighed af formen af snefnug af ydre forhold

Der er forenklede statistikker over afhængigheden af formen af snefnug på temperaturen. Det er baseret på mange års observationer fra videnskabsmænd:

0..-3°С: flade sekskanter
-4..5°С: nåle krystaller
-6..-8°С: prismesøjler
-9..-12°С: flade sekskanter igen
-13..-16°С: stjerne snefnug
>16°C: snefnug af enhver form, inklusive meget komplekse

Og alligevel er det umuligt at forudsige formen af snefnug mere præcist - alt for mange faktorer påvirker dette. Det er umuligt at modellere processen med at skabe snefnug, da hvert enkelt tilfælde skal modelleres. Det antages, at hvert nyt snefnug er forskelligt fra det, der allerede er oprettet.

Snefnug og farvet sne

Snefnug kan også gribe ind i hinanden (som på billedet ovenfor) og danner komplekse polygonale snefnug. Nogle gange kan disse flager være rekordstore - i Serbien sneede det engang med flager op til 30 cm i diameter! Det var i vinteren 1971. Men oftest overstiger deres størrelse ikke 1-2 cm.

Der er også farvet sne - små støvpartikler falder ned i skyerne og bliver snefnug gule, rødlige eller brune. Dette sker i områder beliggende nær ørkener, hvor sandstorme raser. Forresten falder sne nogle gange selv i ørkenerne, hvilket glæder lokale beboere med snefnugs variation og skønhed.

Snefnug er en af de mest smukke skabninger natur. Vi skulle arbejde hårdt for at skabe en form, der i skønhed kan sammenlignes med snefnugs. Når det sner, falder millioner af snefnug til jorden, og ingen af dem er ens.

Sne er, som du allerede ved, bare frosset vand. Hvorfor er snehvid så, hvis det er frossent vand? Det skal være farveløst. Sne er hvid, fordi snefnugets planer, som er iskrystaller, reflekterer lyset, hvorfor sneen fremstår hvid.

Når vandet fryser, dannes krystaller. Det betyder, at molekylerne er arrangeret i en særlig rækkefølge, der danner geometrisk form, som er det, vi kalder en "krystal".

Det sker sådan, at et vandmolekyle består af tre partikler - to brintatomer og et oxygenatom. Derfor kan den, når den er krystalliseret, danne en tre- eller sekskantet figur. Vand, der bliver til sne, er en form for vanddamp i atmosfæren. Ved frysning er vandkrystallerne så små, at de ikke er synlige. Når der dannes sne, bevæger disse krystaller sig luftstrømme op og ned i atmosfæren.

Under sådanne bevægelser grupperer de sig omkring de mindste partikler af støv eller vanddråber. En sådan gruppe af krystaller bliver større og større, flere hundrede sådanne krystaller kan samle sig omkring en sådan kerne.

Denne gruppe bliver stor, tung og falder til jorden. Vi kalder det et "snefnug". Nogle snefnug når tre centimeter i diameter. Størrelsen af snefnug afhænger af temperaturen. Jo lavere temperatur, jo færre snefnug.

Hvorfor er snefnug sekskantede?

Et snefnug er et af naturens smukkeste væsner. Vi skulle arbejde hårdt for at skabe en form, der i skønhed kan sammenlignes med snefnugs. Når det sner, falder millioner af snefnug til jorden, og ingen af dem er ens.

Når vandet fryser, dannes krystaller. Det betyder, at molekylerne er arrangeret i en særlig rækkefølge, og danner en geometrisk form, som er det, vi kalder en "krystal".

Det sker sådan, at et vandmolekyle består af tre partikler - to brintatomer og et oxygenatom. Derfor kan den ved krystallisation danne en tre- eller sekskantet figur.

Vand, der bliver til sne, er en form for vanddamp i atmosfæren. Ved frysning er vandkrystallerne så små, at de ikke er synlige. Når sne dannes, bevæger disse krystaller sig op og ned med luftstrømme i atmosfæren.

Vidste du, at der faldt farvet sne i nogle dele af planeten: blå, grøn, rød og endda sort? Dette skyldes tilstedeværelsen af en bestemt svamp eller støv i luften, hvor der dannes snefnug.

Der var engang snefnug, og da de ikke kunne finde noget bedre at lave, fløj de ned til jorden. Mange endte på marken og blev der, mange faldt på tagene og blev der, og et snefnug faldt ind i et åbent vindue, men historien er tavs om dens skæbne, den blev nok der.
Robert Walser. Tanner familie

Luften, hvori de opstår, er fyldt med kreativt geni. Jeg kunne ikke have beundret det mere
selvom rigtige stjerner faldt på min frakke.
Henry David Thoreau

Snefnug- en smuk og elegant form for frosset vand - har altid været ekstremt populær blandt folk. Som bekendt, snefnug er en sne- eller iskrystal, normalt i form af sekskantede plader og seksstrålede stjerner.

Under en meget svær frost(ved temperaturer under -30 °C) falder iskrystaller ud i form af " diamant støv"- i dette tilfælde dannes et lag meget fluffy sne, bestående af tynde isnåle, på jordens overflade.

Normalt, under deres bevægelse inde i en issky, vokser iskrystaller på grund af den direkte overgang af vanddamp til den faste fase. Hvordan denne vækst præcist sker, afhænger af ydre forhold, især temperatur og luftfugtighed. Naturen af afhængighedsforskere i generelle oversigt identificeret, men har endnu ikke været i stand til at forklare det.

Under nogle forhold vokser is-sekskanter hurtigt langs deres akse, og derefter dannes aflange snefnug - søjleformede snefnug, nålesnefnug. Under andre forhold vokser sekskanter overvejende i retninger vinkelret på deres akse, og derefter dannes snefnug i formen sekskantede plader eller sekskantede stjerner. En dråbe vand kan fryse til et faldende snefnug - som et resultat, uregelmæssigt formede snefnug.

I anden tid var interesseret i snefnug Rene Descartes- fransk naturforsker; Baron Nikolaj Vasilievich Kaulbars- general og militærskribent, medlem af Imperial Russian Geographical Society, som opdagede snefnug usædvanlig form; amerikansk Wilson Alvin Bentley- en af de første snefnugfotografer; japansk atomfysiker Ukihiro Nakaya i 1954 udgav han bogen " Snekrystaller: Naturlige og kunstige", hvor han i detaljer undersøgte snefnugs natur; Kenneth Libbrecht- Amerikansk fysikprofessor, der udgav bogen " Snefnug. Vinternaturens mystiske skønhed».

Jeg var den første til at studere snefnug Johannes Kepler(1571-1630) - berømt tysk astronom og matematiker.

Også i 1611 år udgav han en afhandling "", hvori han undersøgte de geometriske aspekter af deres struktur. Dette berømte videnskabelige og kunstneriske værk afslører naturen af små krummer i en tilgængelig form. På trods af at forfatteren ikke giver et endeligt svar på det stillede spørgsmål, havde dette arbejde en væsentlig indflydelse på videnskabens udvikling og anses for at være udgangspunktet i udviklingen af krystallografi.

De høje videnskabelige resultater af Keplers afhandling blev på sin tid værdsat af V.I. Vernadsky i hans værk "Fundamentals of Crystallography." Vernadsky bemærkede:

"Betydningen af værket er, at han for første gang beviste, at krystaller adlyder geometriens love."

« Nytårsgave, eller Om sekskantede snefnug" - en elegant miniature joke. Dit arbejde Johannes Kepler dedikeret til en ven - Johann Matthias Wacker von Wackenfels, rådgiver for kejser Rudolf II, til hvem Kepler Jeg kom på ideen om at give "Intet" som en nytårsgave. Så på jagt efter en nytårsgave reflekterer I. Kepler:

"Jeg går over broen, plaget af skam - jeg forlod dig uden en nytårsgave! Og så kom en mulighed min vej! Vanddamp, fortykket fra kulde til sne, falder som snefnug på mit tøj, alle sammen som en, sekskantet, med luftige stråler. Af Hercules, her er en ting, der er mindre end enhver dråbe, har en form, kan tjene som en længe ventet Nytårsgave En elsker af intet er værdig til matematik, som besidder intet og modtager intet, eftersom det falder ned fra himlen og skjuler i sig selv en sekskantet stjerne!"

Johannes Kepler Det er ikke for ingenting, at han sammenligner "Intet" og et snefnug. Når alt kommer til alt på latin Nix betyder "sne", og på tysk Nihil- "ikke noget." Videnskabsmanden undrer sig over, hvorfor snefnug, før de samler sig i store flager, falder i sekskanter og luftige, som fjer med seks stråler.

Og hvorfor, når det begynder at sne, er de første snefnug formet som en sekskantet stjerne. Derfor skal der være en konkret grund til dette. Med hensyn til geometri bemærkede videnskabsmanden, at honningkager også er bygget i en sekskantet rækkefølge:

"Enhver celle i en honeycomb er omgivet af seks andre celler, som hver har en fælles væg med sig. Basen af hver celle har tre planer, som forbinder med dens sider og danner seks polyedriske vinkler. Den trekantede bund af cellen har en form, som geometre kalder en rombe. Men hvorfor bygger bier sekskantede honningkager og ikke en anden? Men fordi en regulær sekskant dækker det største område uden huller. Bier stræber intuitivt efter at bygge så stor en kam som muligt for at opbevare mere honning."

Ved at observere, at vanddamp tykner under påvirkning af kulde, stiller forskeren spørgsmålet: kan kulde betragtes som årsagen til, at sne har en sekskantet form? Og hvorfor dannes der frostmønstre på vinduerne om vinteren? Svaret er:

”Vinterkulden trænger ind gennem sprækkerne i vinduerne. Nær disse smalle sprækker er der en konfrontation med varme. Varmen suser op og kulden rykker ned. I varme udvider et stof sig trods alt, og i kulde bliver det tættere og tungere, og herfra presses varmen opad. Derfor, når dampen akkumuleret indeni strømmer ud, strømmer den akkumulerede kulde udenfor indad, hvilket forårsager kanterne åbent vindue eller revnerne bliver særligt kolde. Når dampen når dem, fryser den konstant, og bevægelserne af damp og luft i den ene eller den anden retning skaber disse striber og skarpe stråler. Dampen lægger sig på dem.”

Årsagen til snefnugs sekskantede form er dog stadig ikke klar. Endelig Kepler Jeg lagde mærke til, at snefnug ikke umiddelbart ligger fladt, når de falder. I flere øjeblikke stod enkelte dele af dem oprejst og faldt først nogen tid senere til jorden. Hvorfor?

"Sekskantede stjerner opstår fra faldet af tre sænkede diametre, forbundet på et punkt, således at deres ender er jævnt fordelt rundt om omkredsen, og sænkes til jorden med kun tre sænkede stråler, mens de tre andre stråler fungerer som en fortsættelse af først, forbliv hævet, indtil strålerne, som stjernen hviler på, ikke bøjes, og de andre stråler, der stikker op, falder ned til samme plan i intervallerne mellem de første tre stråler.

Hvis du spørger en matematiker, i hvilken figur tre diametre skærer hinanden i et punkt ortogonalt eller i form af et dobbeltkors, så vil matematikeren svare: i et oktaeder, hvis modsatte hjørner er forbundet. Men oktaederet har præcis seks hjørner. Hvordan sker det, at faldende sne, inden den bliver flad, med sine tre diametre placeret vinkelret på hinanden, danner skelettet af et oktaeder?

Så det kubiske arrangement i rummet af dråberne, der udgør sneen, skyldes dampens indre varme. Den fikserer imaginære dampdråber langs tre diametre og arrangerer dem i en oktaedrisk rækkefølge, så stoffet, når det tykner, akkumuleres langs de angivne diametre. Det skal også tilføjes, at alle fnug fra midten er rettet udad, som nåle på grangren. Dette indikerer, at den formative kraft er koncentreret i midten og virker derfra ligeligt i alle retninger."

Kepler fremsætte hypotesen om, at de tre valgte diametre opstår af samme grund, at der i levende væseners kroppe er tre valgte retninger: top, bund, for- og bagside, samt højre og venstre side.

Fremkomsten af seks udvalgte retninger i dyrekroppe antyder, at dyrekroppe ikke kun er skabt i henhold til arketypen geometriske former, nemlig kuben, og også på grund af nødvendigheden af at nå et bestemt mål. En person kan også sammenlignes med en terning, der er samlet af forskellige elementer.

Så efter at have studeret alt, hvad der var muligt, kom videnskabsmanden til følgende konklusion: "Sneens sekskantede form skyldes konstante numeriske forhold."

Hvad er formålet med snedannelse? I. Kepler svar:

”Det formative princip stræber ikke kun efter at nå et mål, men bidrager også til udsmykning, giver ikke kun anledning til naturlige kroppe, men er heller ikke fremmed for flygtige forlystelser, som det fremgår af talrige eksempler på fossiler. Og hvis naturen har det sjovt og ikke er uden humor, så er livet uden filosofi dødt!”

Vægtløse snefnug er den fantastiske skønhed i den vidunderlige natur! I øjeblikket smukke billeder Snefnug taget med et makroobjektiv blev skabt af en canadisk fotograf Don Komarechka (Don Komarechka).

Forståelse af dannelsesprocessen gjorde det muligt for videnskabsmænd at skabe snefnug selv, opnå information om fysikken i krystalvækst og modellen for deres dannelse. At studere snefnug kan også hjælpe med at studere klimaændringer og vandets egenskaber generelt.

Miniature af J. Kepler " Om sekskantede snefnug"er ikke kun en sjældenhed inden for videnskab, et dokument om teoretisk krystallografi og stoltheden over dens historie. Ifølge krystallografihistoriker I. I. Shafranovsky:

"Dette er en overflod af de dybeste ideer, bredden i tilgangen, når man overvejer årsagerne til dannelsen af snefnug, bemærkelsesværdige geometriske generaliseringer, modet og vidnet i de udtrykte hypoteser."

Og selvom værket blev skrevet for mere end fire århundreder siden, er læseren selv i dag betaget af, hvor nøjagtig videnskabelig information Johannes Kepler formået at undervise i en nytårshistorie på en humoristisk måde.

God læselyst!

Reznik Marina Vasilievna,
Stadsbibliotekets bibliotekar