Тайна снежинок

 Тайна снежинок: история изучения и разгадка уникальной формы

  Многие знают, что в мире не существует двух одинаковых снежинок, и каждая из них – это уникальное произведение природы. Однако, чтобы этот факт стал общеизвестным, потребовались многие годы наблюдений, которые сделали учёные прошлого и современности. В чём причина этого природного явления и почему снежинки принимают такие правильные и неповторимые формы?

  В 1611 году немецкий математик и астроном Иоганн Кеплер «разложил» снег на составные части в трактате «О шестиугольных снежинках». Однако некоторые учёные считают, что Кеплер лишь продолжал работу своего датского коллеги Тихо Браге, чьи рисунки снежинок дошли до наших дней. Зарисовками снежинок занимался и Роберт Гук в 1665 году, который использовал для этого усовершенствованный им микроскоп. Позднее, уже в XIX веке Уильям Скорсби создал первую в мире классификацию снежинок и заодно установил связь между формой кристаллов и температурой воздуха.

  С изобретением фотографии множество снежинок попало на снимки российского фотолюбителя Андрея Сигсона. Чтобы не повредить кристаллики, он специально охлаждал руки и дышал через воздуховод. В результате Сигсон получил серебряную медаль Политехнической выставки в 1872 году и ревматизм кистей рук. По его стопам пошёл Вильсон Бентли, который в 1885 году опубликовал книгу с изображениями более 5000 снежинок, сделанных под микроскопом.

 

  В первой половине XX века японский учёный Укисиро Накайя исследовал тысячи снежинок и предложил классификацию кристаллов льда на 40 категорий. Он предложил диаграмму зависимости форм снежинок от температуры и влажности, а на базе его идей позже создали международную классификацию. В попытке изучить тайну появления снежинок учёные пытались воссоздать этот процесс. В середине XX века изобретатель Винсент Шефер и химик Ирвинг Ленгмюр научились управлять конденсацией влаги с помощью сухого льда. Это открытие привело к появлению современных методов управления погодой. Схожий аппарат для выращивания снежинок создал Кеннет Либбрехт, автор атласов и научно-популярных книг о снежинках. Он консультировал авторов мультфильма «Холодное сердце», а созданные им снежинки попали на марки США.

  Жизнь каждой снежинки начинается одинаково. В морозном небе на маленькую частицу пыли оседает замерзшая влага – всегда в виде шестигранного кристалла, как заметил Кеплер в своём сочинении. Дальше на этом фундаменте, а именно на его гранях, в виде новых частиц льда оседает водяной пар – так снежинка начинается расти. Затем начинается процесс, который превращает каждую снежинку в неповторимую. Каждый из наросших лучей заводит веточки, которые дают свои «побеги». При этом в зависимости от атмосферных условий всё может пойти по различным сценариям. Как говорил уже знакомый нам Кеннет Либбрехт, классификация снежинок – дело вкуса каждого учёного. Сам он выделял 35 видов, Укихиро Накайя, ещё один знакомый нам исследователь, – 41 вариант, а метеорологи Магоно и Ли – целых 80 типов. Есть и более простые классификации, например, та, которую разработала Комиссия снега и льда Международной ассоциации научной гидрологии в 1951 году. Она состоит всего из 7 видов снежинок:

  Пластинки – шестиугольные призмы.

  Звёзды – плоские, с шестью лучами.

  Столбики – утолщённые, пустые внутри.

  Иглы – длинные и тонкие.

  Пространственные дендриты – объёмные сросшиеся кристаллы.

  Увенчанные столбики – столбики, у которых изменились условия во время роста.

  Неправильные кристаллы – повреждённые кристаллы любого из шести предыдущих видов.

  Несмотря на то, что снежинки рождаются похожим образом, их дальнейшее развитие складывается по-разному. Дело в том, что на рост снежинки и, как следствие, её внешний вид влияет сразу несколько факторов: температура воздуха, влажность, атмосферное давление и даже электрическое поле облака. В течение жизненного цикла снежинки условия меняются, а каждое из них оказывает решающее значение.

  Например, при температуре около –2°C появляются пластинки, поскольку в этих условиях кристаллу легче расти в направлении узких поверхностей. Холодный воздух с температурой от –5 и до –15°C благоприятен для столбиков и иголок, но если станет холоднее, то в приоритете у природы снова станут снежинки в форме пластинок, но уже с красивыми лучами.

  Источник