Вы когда-нибудь смотрели на снежинку и задавались вопросом, как она образовалась или чем отличается от другого снега, который вы, возможно, видели? Снежинки – это особая форма водяного льда. Снежинки образуются в облаках, которые состоят из водяного пара. Когда температура составляет 32 ° F (0 ° C) или ниже, вода из жидкой формы превращается в лед. На формирование снежинки влияет несколько факторов. Температура, воздушные потоки и влажность влияют на форму и размер. Частицы грязи и пыли могут смешиваться с водой и влиять на вес кристалла и его долговечность. Частицы грязи утяжеляют снежинку, могут вызвать трещины и разломы в кристалле, что облегчит его таяние. Формирование снежинки – динамический процесс. Снежинка может находиться в разных условиях окружающей среды, иногда таять, иногда вызывать рост, всегда меняя свою структуру.
Ключевые выводы: вопросы о снежинках
- Снежинки – это кристаллы воды, которые выпадают в виде осадков, когда на улице холодно. Однако иногда снег выпадает, когда температура немного выше точки замерзания воды, а иногда – ледяной дождь, когда температура ниже нуля.
- Снежинки бывают самых разных форм. Форма зависит от температуры.
- Две снежинки могут выглядеть одинаково невооруженным глазом, но они будут отличаться на молекулярном уровне.
- Снег выглядит белым, потому что хлопья рассеивают свет. В тусклом свете снег кажется бледно-голубым, цвета большого объема воды.
Какие формы снежинок распространены?
Если вы рисуете снежинку, вы, вероятно, нарисуете знакомую шестигранную форму. Однако снежинки на самом деле принимают самые разные формы в зависимости от температуры и места их образования. Обычно шестигранные шестиугольные кристаллы имеют форму высоких облаков; иглы или плоские шестигранные кристаллы формируются в облаках средней высоты, а широкое разнообразие шестигранных кристаллов формируется в низких облаках. При более низких температурах образуются снежинки с более острыми кончиками по бокам кристаллов, что может привести к разветвлению ветвей снежинок (дендритов). Снежинки, которые растут в более теплых условиях, растут медленнее, что приводит к более гладким и менее замысловатым формам.
- 32-25 ° F – Тонкие шестиугольные пластины
- 25-21 ° F – иглы
- 21-14 ° F – полые колонны
- 14-10 ° F – секторные пластины (шестиугольники с углублениями)
- 10-3 ° F – Дендриты (кружевные шестиугольники)
Почему снежинки симметричны (одинаковы со всех сторон)?
Во-первых, не все снежинки одинаковы со всех сторон. Неравномерная температура, наличие грязи и другие факторы могут сделать снежинку неровной. И все же это правда, что многие снежинки симметричны и сложны. Это потому, что форма снежинки отражает внутренний порядок молекул воды.. Молекулы воды в твердом состоянии, например во льду и снегу, образуют слабые связи (называемые водородными связями) друг с другом. Такое упорядоченное расположение приводит к симметричной шестиугольной форме снежинки. Во время кристаллизации молекулы воды выравниваются, чтобы максимизировать силы притяжения и минимизировать силы отталкивания. Следовательно, молекулы воды располагаются в заранее определенных пространствах и в определенном порядке. Молекулы воды просто располагаются по размеру пространства и сохраняют симметрию.
Правда ли, что никакие две снежинки не идентичны?
Да и нет. Нет двух снежинок в точности , вплоть до точного количества молекул воды, спина электронов, изотопного содержания водорода и кислорода и т. Д. С другой стороны, две снежинки могут выглядят совершенно одинаково, и любая снежинка, вероятно, хорошо сочеталась в какой-то момент истории. Поскольку на структуру снежинки влияет так много факторов, и поскольку структура снежинки постоянно меняется в зависимости от условий окружающей среды, маловероятно, чтобы кто-то увидел две одинаковые снежинки.
Если вода и лед чистые, то почему снег выглядит белым?
Короткий ответ заключается в том, что у снежинок так много светоотражающих поверхностей, что они рассеивают свет во все его цвета, поэтому снег кажется белым. Более длинный ответ связан с тем, как человеческий глаз воспринимает цвет. Даже если источник света может не быть действительно «белым» светом (например, солнечный, флуоресцентный и лампа накаливания имеют определенный цвет), человеческий мозг компенсирует источник света. Таким образом, даже если солнечный свет желтый, а рассеянный свет от снега – желтый, мозг видит снег как белый, потому что вся картина, полученная мозгом, имеет желтый оттенок, который автоматически вычитается.
Источники
Bailey, M .; Джон Халлетт, Дж. (2004). «Скорость роста и повадки кристаллов льда между -20 и -70 ° C». Журнал атмосферных наук . 61 (5): 514–544. DOI: 10.1175/1520-0469 (2004) 061 2.0.CO; 2
Клесиус, М. (2007). «Тайна снежинок». National Geographic . 211 (1): 20. ISSN 0027-9358
Knight, C .; Найт, Н. (1973). «Снежные кристаллы». Scientific American , т. 228, нет. 1, pp. 100-107.
Смолли, И.Дж. (1963). «Симметрия снежных кристаллов». Nature 198, Springer Nature Publishing AG.