Visa tiesa apie snaiges Įdomu!? Paspauskite Paspauskite. Kodėl visos snaigės turi vieną labai keistą savybę – jos visos yra šešiakampės formos. Garsusis Johannesas Kepleris, - pristatymas. Kodėl snaigės turi tokią formą?

Kodėl visos snaigės turi vieną labai keistą savybę – jos visos yra šešiakampės formos. Garsusis Johanesas Kepleris, dėsnius atradęs astronomas. planetiniai judėjimai. Ir jis kaip tikras mokslininkas kreipiasi į paprastą „sniego“ klausimą ir jam skiria traktatą– Apie šešiakampes snaiges. Ieškodamas „aktyvaus principo“, Kepleris tiria ir lygina korių ir granatų sėklų formas, augalų stiebų dalis ir gėlių formas. Atrodytų, kad šie tyrimo objektai nėra susiję žiemos sniegas, tačiau mokslininkas įžvelgia supančio pasaulio harmoniją visų jo elementų tarpusavio sąsajoje. Be to, jis atranda šių formų ryšį su „dieviška proporcija“ („Aukso pjūvio proporcija“) ir su Fibonačio skaičiais. Tęskime Tęskime!?

Snaigė Bentley Wilson A. Bentley, nuostabus savamokslis ūkininkas iš Vermonto (JAV), pravarde „Snaigės žmogus“. 1885 m., kai jam buvo 20 metų, po daugybės nesėkmingų bandymų Wilsonas pagaliau padarė pirmąją jį taip nustebinusios snaigės nuotrauką, prie mikroskopo pritvirtindamas didelę sulankstomą kamerą. Nuo tos akimirkos Wilsonas Bentley nepaleido iš rankų fotoaparato.46 metus Bentley rinko unikalią snaigių fotografijų kolekciją. Iki Bentley gyvavimo pabaigos kolekcijoje buvo daugiau nei 5000 vienetų. Keista, kad nesikartoja nei viena snaigės forma. Yra panašių snaigių, bet nė viena nėra visiškai identiška!

Eskimų kalboje yra daugiau nei 20 žodžių, reiškiančių sniegą. Jakutų kalba turi apie 70. Jie turi 50 skirtingi žodžiai vaizduoti sniego spalvas. Eskimai turi 28 žodžius sniegui. O eskimų kalba yra 14 sniego apibrėžimų. Eskimai turi 150 žodžių sniegui. Jis yra visas jų gyvenimas. Todėl pavasarinis sniegas vadinamas kitaip nei žiemos sniegas.

Sniegas susidaro, kai vanduo atmosferoje užšąla garų pavidalu. Garai užšąla, todėl susidaro švarūs, skaidrūs kristalai. Dėl oro judėjimo šie kristalai skraido aukštyn ir žemyn. Sniegas yra baltas, nes snaigės yra kristalai, atspindintys visą mūsų matomą šviesos spektrą. Toliau

Sibire sniego dribsnių skersmuo siekė 30 centimetrų. Tokie milžinai gali iškristi tik tada, kai yra visiška ramybė. Esant žemai temperatūrai ir pučiant stipriam vėjui, snaigės susiduria ore, trupa ir nukrenta ant žemės nuolaužų pavidalu. Esant 40 laipsnių šalčiui, atsirandantys ledo kristalai iškrenta „deimantų dulkių“ pavidalu. Jakutijoje giedru šaltu oru iškrenta plonos ledo adatos.

Šešiakampė snaigių forma paaiškinama vandens molekuline struktūra, tačiau į klausimą, kodėl snaigės yra plokščios, dar neatsakyta. Kai kurių snaigių skersmuo siekia tris centimetrus. Snaigių dydis priklauso nuo temperatūros. Kuo žemesnė temperatūra, tuo mažiau snaigių. Kai kuriose planetos vietose iškrito spalvotas sniegas: mėlynas, žalias, raudonas ir net juodas? Taip yra dėl to, kad ore, kuriame susidaro snaigės, yra tam tikro grybelio ar dulkių.

Kodėl snaigės yra tokios formos? Tai paprasta! Čia:

H2O molekulė yra tetraedras, kurio centre yra deguonis, o dviejose viršūnėse yra vandenilio protonai, kurie dalyvauja formuojant ryšį su deguonimi. Dvi laisvąsias viršūnes užima pora deguonies elektronų, kurie nedalyvauja formuojant intramolekulinius ryšius. Mazguose kristalinė gardelė deguonies atomai yra išdėstyti ir sudaro taisyklingus šešiakampius, tačiau vandenilio atomai užima savavališkas pozicijas išilgai ryšių.

Kadangi dėl kristalo anizotropijos užšalimas vyksta netolygiai, visos snaigės atrodo skirtingai. Tačiau kadangi ledo kristalas turi tris antros eilės ašis, snaigė gali būti tik šešiakampė.

Jei nieko nesupratote iš šio paaiškinimo, nesijaudinkite. Mes irgi to nesupratome, tik citavome vadovėlį. Norėdami suprasti, kodėl snaigė turi tokią formą, grįžkime prie vandens molekulės. Tai trikampis:

Ledo kristalai turi šešiakampio formą, kurią sudaro aukščiau minėti trikampiai:

Šis pats pirmasis kristalas yra būsimoji snaigė. Jo/jos tolesnis augimas įvyks dėl to, kad į kristalą bus pridėtos naujos vandens garų molekulės.

Nors naujų molekulių pridėjimo tvarka yra chaotiška, galiausiai jos išsirikiuoja į šešiakampius, kaip ir mūsų pirmasis kristalas.

Tada snaigė pradės augti šakas. Kaip jie atrodys, priklauso nuo temperatūros, drėgmės, slėgio ir daugybės kitų veiksnių. Kristalai visada yra sujungti vienas su kitu briauna ir niekada kampu, todėl snaigės spindulys visada bus šešiakampis.

Iš sijos gali išsikišti šakos, bet jos visada augs 60° arba 120° kampu.

Tai buvo tobula snaigė. Iš tikrųjų didžiulė chaotiškai augančių „šakų“ sankaupa daro kiekvieną snaigę unikalią. Todėl snaigės gali atrodyti taip:

Arba taip:

Arba taip:

Ir net taip (kai „susijungia“ dvi snaigės, gaunama 12 spindulių snaigė):

Sklando gandai, kad yra trikampių snaigių:

Tiesą sakant, tai yra tos pačios šešiakampės snaigės, kai kurios pusės yra trumpesnės nei kitos.

Snaigių formos priklausomybė nuo išorinių sąlygų

Yra supaprastinta statistika apie snaigių formos priklausomybę nuo temperatūros. Jis pagrįstas daugelio metų mokslininkų stebėjimais:

0..-3°С: plokšti šešiakampiai
-4..5°С: adatiniai kristalai
-6...-8°С: prizminės kolonos
-9..-12°С: vėl plokšti šešiakampiai
-13..-16°С:žvaigždžių snaigės
>16°C: bet kokios formos snaigės, įskaitant labai sudėtingas

Ir vis dėlto tiksliau nuspėti snaigių formos neįmanoma – tam įtakos turi per daug veiksnių. Snaigių kūrimo proceso modeliuoti neįmanoma, nes kiekvienas atvejis turėtų būti modeliuojamas atskirai. Manoma, kad kiekviena nauja snaigė skiriasi nuo jau sukurtos.

Sniego dribsniai ir spalvotas sniegas

Snaigės taip pat gali susijungti viena su kita (kaip aukščiau esančiame paveikslėlyje), sudarydamos sudėtingas daugiakampes sniego drožles. Kartais šie dribsniai gali būti rekordinio dydžio – Serbijoje kažkada snigo iki 30 cm skersmens žvyneliais! Tai buvo 1971 metų žiemą. Tačiau dažniausiai jų dydis neviršija 1-2 cm.

Būna ir spalvoto sniego – smulkios dulkių dalelės krenta į debesis, snaiges paverčia geltonomis, rausvomis ar rudomis. Tai atsitinka vietovėse, esančiose netoli dykumų, kur siautėja smėlio audros. Beje, sniegas kartais iškrenta net dykumose, džiugindamas vietos gyventojus snaigių įvairove ir grožiu.

Snaigė yra viena iš labiausiai gražūs padarai gamta. Turėtume sunkiai dirbti, kad sukurtume formą, savo grožiu prilygstančią snaigės formai. Kai sninga, ant žemės krenta milijonai snaigių, ir nėra dviejų vienodų.

Sniegas, kaip jau žinote, yra tik užšalęs vanduo. Kodėl tada sniegas baltas, jei tai užšalęs vanduo? Jis turėtų būti bespalvis. Sniegas yra baltas, nes snaigės plokštumos, kurios yra ledo kristalai, atspindi šviesą, todėl sniegas atrodo baltas.

Kai vanduo užšąla, susidaro kristalai. Tai reiškia, kad molekulės išsidėsto specialia tvarka, formuojasi geometrine forma, kurį mes vadiname „kristalu“.

Taip atsitinka, kad vandens molekulė susideda iš trijų dalelių – dviejų vandenilio atomų ir vieno deguonies atomo. Todėl susikristalizavęs jis gali sudaryti trikampę arba šešiakampę figūrą. Vanduo, virstantis sniegu, yra vandens garų forma atmosferoje. Užšalus vandens kristalai būna tokie maži, kad jų nesimato. Kai susidaro sniegas, šie kristalai juda oro srovės aukštyn ir žemyn atmosferoje.

Tokių judesių metu jie susigrupuoja aplink mažiausias dulkių daleles ar vandens lašelius. Tokia kristalų grupė tampa vis didesnė, aplink vieną tokią šerdį gali susikaupti keli šimtai tokių kristalų.

Ši grupė tampa didelė, sunki ir krenta ant žemės. Mes tai vadiname „snaigė“. Kai kurių snaigių skersmuo siekia tris centimetrus. Snaigių dydis priklauso nuo temperatūros. Kuo žemesnė temperatūra, tuo mažiau snaigių.

Kodėl snaigės yra šešiakampės?

Snaigė yra viena gražiausių gamtos būtybių. Turėtume sunkiai dirbti, kad sukurtume formą, savo grožiu prilygstančią snaigės formai. Kai sninga, ant žemės krenta milijonai snaigių, ir nėra dviejų vienodų.

Sniegas, kaip jau žinote, yra tik užšalęs vanduo. Kodėl tada sniegas baltas, jei tai užšalęs vanduo? Jis turėtų būti bespalvis. Sniegas yra baltas, nes snaigės plokštumos, kurios yra ledo kristalai, atspindi šviesą, todėl sniegas atrodo baltas.

Kai vanduo užšąla, susidaro kristalai. Tai reiškia, kad molekulės yra išdėstytos specialia tvarka, sudarydamos geometrinę formą, kurią mes vadiname „kristalu“.

Taip atsitinka, kad vandens molekulė susideda iš trijų dalelių – dviejų vandenilio atomų ir vieno deguonies atomo. Todėl kristalizacijos metu jis gali sudaryti trijų ar šešiakampių figūrą.

Vanduo, virstantis sniegu, yra vandens garų forma atmosferoje. Užšalus vandens kristalai būna tokie maži, kad jų nesimato. Kai susidaro sniegas, šie kristalai juda aukštyn ir žemyn su oro srovėmis atmosferoje.

Tokių judesių metu jie susigrupuoja aplink mažiausias dulkių daleles ar vandens lašelius. Tokia kristalų grupė tampa vis didesnė, aplink vieną tokią šerdį gali susikaupti keli šimtai tokių kristalų.

Ši grupė tampa didelė, sunki ir krenta ant žemės. Mes tai vadiname „snaigė“. Kai kurių snaigių skersmuo siekia tris centimetrus. Snaigių dydis priklauso nuo temperatūros. Kuo žemesnė temperatūra, tuo mažiau snaigių.

Ar žinojote, kad kai kuriose planetos vietose iškrito spalvotas sniegas: mėlynas, žalias, raudonas ir net juodas? Taip yra dėl to, kad ore, kuriame susidaro snaigės, yra tam tikro grybelio ar dulkių.

Kažkada ten buvo snaigių, o nerasdami, ką geriau padaryti, jie nuskrido ant žemės. Daugelis atsidūrė lauke ir ten pasiliko, daugelis nukrito ant stogų ir liko ten, o viena snaigė įkrito į atvirą langą, bet istorija apie jos likimą nutyli, tikriausiai ji ten ir liko.
Robertas Walseris. Tanerių šeima

Oras, kuriame jie kyla, pripildytas kūrybinio genialumo. Negalėčiau juo labiau žavėtis
net jei tikros žvaigždės kristų ant mano palto.
Henris Davidas Thoreau

Snaigė- graži ir elegantiška šaldyto vandens forma - visada buvo nepaprastai populiari tarp žmonių. Kaip žinoma, snaigė yra sniego arba ledo kristalas, dažniausiai šešiakampių plokščių ir šešių spindulių žvaigždžių pavidalo.

Per labai stiprių šalnų(esant žemesnei nei –30 °C temperatūrai) ledo kristalai iškrenta „ deimantų dulkės“ – tokiu atveju žemės paviršiuje susidaro labai purus sniego sluoksnis, susidedantis iš plonų ledo spyglių.

Paprastai jiems judant ledo debesyje, ledo kristalai auga dėl tiesioginio vandens garų perėjimo į kietąją fazę. Kaip tiksliai vyksta šis augimas, priklauso nuo išorinių sąlygų, ypač nuo temperatūros ir drėgmės. Priklausomybės mokslininkų prigimtis bendras kontūras identifikavo, tačiau to paaiškinti dar negalėjo.

Tam tikromis sąlygomis ledo šešiakampiai greitai auga išilgai savo ašies, o tada susidaro pailgos snaigės - koloninės snaigės, adatinės snaigės. Kitomis sąlygomis šešiakampiai auga daugiausia kryptimis, statmenomis jų ašiai, ir tada susidaro snaigės. šešiakampės plokštės arba šešiakampės žvaigždės. Vandens lašas gali sušalti iki krentančios snaigės – dėl to netaisyklingos formos snaigės.

IN skirtingas laikas domėjosi snaigėmis Renė Dekartas- prancūzų gamtininkas; baronas Nikolajus Vasiljevičius Kaulbarsas– generolas ir karinis rašytojas, Imperatoriškosios Rusijos geografinės draugijos narys, atradęs snaiges neįprasta forma; Amerikos Wilsonas Alvinas Bentley- vienas pirmųjų snaigių fotografų; Japonų branduolio fizikas Ukihiro Nakaya 1954 m. išleido knygą „ Sniego kristalai: natūralūs ir dirbtiniai“, kur jis išsamiai išnagrinėjo snaigių prigimtį; Kennethas Libbrechtas- Amerikos fizikos profesorius, išleidęs knygą Snaigės. Paslaptingas žiemos gamtos grožis».

Snaiges tyriau aš pirmasis Johanesas Kepleris(1571-1630) – žymus vokiečių astronomas ir matematikas.

Taip pat į 1611 metais išleido traktatą „“, kuriame nagrinėjo geometrinius jų sandaros aspektus. Šis garsus mokslinis ir meninis kūrinys prieinama forma atskleidžia mažų trupinių prigimtį. Nepaisant to, kad autorius nepateikia galutinio atsakymo į pateiktą klausimą, šis darbas padarė didelę įtaką mokslo raidai ir yra laikomas kristalografijos raidos atskaitos tašku.

Aukštus Keplerio traktato mokslinius pasiekimus savo laiku įvertino V. I. Vernadskis savo darbe „Kristalografijos pagrindai“. Vernadskis pažymėjo:

„Darbo reikšmė ta, kad jis pirmą kartą įrodė, kad kristalai paklūsta geometrijos dėsniams.

« Naujųjų metų dovana, arba Apie šešiakampes snaiges“ – elegantiškas miniatiūrinis pokštas. Tavo darbas Johanesas Kepleris skirta draugui - Johanas Matthiasas Wackeris von Wackenfelsas, imperatoriaus Rudolfo II patarėjas, kuriam Kepleris Aš sugalvojau padovanoti „Nieko“ kaip Naujųjų metų dovaną. Taigi, ieškodamas naujametinės dovanos, I. Kepleris apmąsto:

„Pervažiuoju tiltą, kamuojamas gėdos - palikau tave be Naujųjų metų dovanos! Ir tada man atsirado galimybė! Vandens garai, sutirštėję nuo šalčio iki sniego, kaip snaigės krenta ant mano drabužių, visi kaip vienas, šešiakampiai, puriais spinduliais. Heraklis, čia yra daiktas, kuris yra mažesnis už bet kokį lašą, turi formą, gali tarnauti kaip ilgai lauktas Naujųjų metų dovana Nieko mylėtojas vertas matematikos, nieko neturintis ir nieko negaunantis, nes nukrenta iš dangaus ir slepia savyje šešiakampės žvaigždės panašumą!

Johanesas Kepleris Ne veltui jis lygina „Nieką“ ir snaigę. Juk lotyniškai Nix reiškia „sniegas“, o vokiškai Nihil- "nieko". Mokslininkas stebisi, kodėl snaigės, prieš susispiedamos į didelius dribsnius, krenta šešiakampiais ir purios, kaip plunksnos su šešiais spinduliais.

Ir kodėl, kai tik pradeda snigti, pirmosios snaigės susiformuoja kaip šešiakampė žvaigždė. Todėl tam turi būti konkreti priežastis. Žvelgdamas į geometriją, mokslininkas pastebėjo, kad koriai taip pat statomi šešiakampe tvarka:

„Bet kuri korio ląstelė yra apsupta šešių kitų ląstelių, kurių kiekviena turi vieną bendrą sienelę. Kiekvienos ląstelės pagrindas turi tris plokštumas, kurios, jungdamosi su jos kraštais, sudaro šešis daugiakampius kampus. Trikampis ląstelės dugnas turi formą, kurią geometrija vadina rombu. Tačiau kodėl bitės stato šešiakampio formos korius, o ne kitus? Bet todėl, kad taisyklingas šešiakampis dengia didžiausią plotą be tarpų. Bitės intuityviai stengiasi sukurti kuo didesnį korį, kad galėtų sukaupti daugiau medaus.

Stebėdamas, kad vandens garai tirštėja veikiant šalčiui, mokslininkas užduoda klausimą: ar šaltį galima laikyti priežastimi, kodėl sniegas turi šešiakampę formą? O kodėl žiemą ant langų susidaro šerkšno raštai? Atsakymas yra:

„Žiemos šaltis prasiskverbia pro langų plyšius. Prie šių siaurų plyšių vyksta akistata su šiluma. Šiluma kyla aukštyn, o šaltis slenka žemyn. Juk karštyje medžiaga plečiasi, o šaltyje tampa tankesnė ir sunkesnė, o nuo to šiluma stumiama aukštyn. Todėl kai viduje susikaupę garai veržiasi lauk, lauke susikaupęs šaltis veržiasi į vidų, sukeldamas kraštus. atidarytas langas arba įtrūkimai tampa ypač šalti. Juos pasiekę garai nuolat užšals, o garų ir oro judėjimas viena ar kita kryptimi sukuria tas juosteles ir aštrius spindulius. Ant jų nusėda garai“.

Tačiau šešiakampės snaigių formos priežastis vis dar nėra aiški. Pagaliau Kepleris Pastebėjau, kad krintančios snaigės ne iš karto guli plokščios. Keletą akimirkų atskiros jų dalys stovėjo vertikaliai ir tik po kurio laiko nukrito ant žemės. Kodėl?

„Šešiakampės žvaigždės atsiranda kritus trims nuleistiems skersmenims, sujungtiems viename taške taip, kad jų galai būtų tolygiai pasiskirstę per visą perimetrą, ir nuleidžiami į žemę tik trimis nuleistais spinduliais, o kiti trys spinduliai tarnauja kaip žvaigždės tęsinys. pirma, laikykite pakeltą tol, kol spinduliai, ant kurių stovi žvaigždė, atsilenks, o kiti prilipę spinduliai nusileis į tą pačią plokštumą tarpais tarp pirmųjų trijų spindulių.

Jei paklausite matematiko, kuriame figūroje trys skersmenys susikerta viename taške statmenai arba dvigubo kryžiaus pavidalu, tada matematikas atsakys: oktaedre, kurio priešingos viršūnės yra sujungtos. Tačiau oktaedras turi lygiai šešias viršūnes. Kaip atsitinka, kad krintantis sniegas, prieš tapdamas plokščiu, su trimis skersmenimis, išdėstytais stačiu kampu vienas kito atžvilgiu, sudaro oktaedro skeletą?

Taigi sniegą sudarančių lašų kubinis išsidėstymas erdvėje yra dėl vidinės garų šilumos. Jis fiksuoja įsivaizduojamus garų lašus išilgai trijų skersmenų, išdėstydamas juos oktaedrine tvarka, kad medžiaga, tirštėjant, kauptųsi išilgai nurodytų skersmenų. Taip pat reikėtų pridurti, kad visi pūkai iš centro yra nukreipti į išorę, kaip ant adatų eglės šaka. Tai rodo, kad formuojanti jėga yra sutelkta centre ir veikia iš ten vienodai visomis kryptimis.

Kepleris iškelti hipotezę, kad trys pasirinkti skersmenys atsiranda dėl tos pačios priežasties, kad gyvų būtybių kūnuose yra pasirinktos trys kryptys: viršuje, apačioje, priekyje ir gale, taip pat dešinėje ir kairėje.

Šešių pasirinktų krypčių atsiradimas gyvūnų kūnuose rodo, kad gyvūnų kūnai kuriami ne tik pagal archetipą geometrines figūras, būtent kubas, taip pat dėl ​​būtinybės pasiekti tam tikrą tikslą. Taip pat žmogų galima prilyginti iš įvairių elementų surinktam kubui.

Taigi, ištyręs viską, kas buvo įmanoma, mokslininkas padarė tokią išvadą: „Šešiakampė sniego forma atsiranda dėl pastovių skaitinių santykių.

Koks sniego susidarymo tikslas? I. Kepleris atsakymai:

„Formavimo principas ne tik siekia tikslo, bet ir prisideda prie puošybos, ne tik sukuria natūralius kūnus, bet ir nesvetimas trumpalaikėms pramogoms, ką liudija daugybė fosilijų pavyzdžių. Ir jei gamta linksmina ir nėra be humoro jausmo, tai gyvenimas be filosofijos yra miręs!

Nesvarios snaigės – tai nuostabus nuostabios gamtos grožis! Šiuo metu gražios nuotraukos Snaiges, nufotografuotas su makro objektyvu, sukūrė Kanados fotografas Donas Komarečka (Donas Komarečka).

Susiformavimo proceso supratimas leido mokslininkams patiems kurti snaiges, gauti informacijos apie kristalų augimo fiziką ir jų susidarymo modelį. Snaigių tyrimas taip pat gali padėti tirti klimato kaitą ir vandens savybes apskritai.

J. Keplerio miniatiūra“ Apie šešiakampes snaiges„yra ne tik mokslo retenybė, teorinės kristalografijos dokumentas ir savo istorijos pasididžiavimas. Anot kristalografijos istoriko I. I. Šafranovskis:

„Tai yra giliausių idėjų gausa, požiūrio į snaigių susidarymo priežastis svarstant platumas, nuostabūs geometriniai apibendrinimai, išsakytų hipotezių drąsa ir sąmojis“.

Ir nors kūrinys parašytas daugiau nei prieš keturis šimtmečius, net ir šiandien skaitytoją žavi, kokia tiksli mokslinė informacija Johanesas Kepleris pavyko humoristine forma išmokyti naujametinę istoriją.

Smagaus skaitymo!

Reznik Marina Vasilievna,
Miesto bibliotekos bibliotekininkė