Если вы выйдете на улицу, когда идет снег и поймаете на варежку несколько снежинок, то их можно внимательно рассмотреть и увидеть что все они разные, но в кое-чем они всё же похожи. У каждой 6 лучей и по размеру они будут примерно одинаковыми. Вы скажете, что снежинка это всего лишь замороженная вода, но сравните ее с куском льда с обочины и поймете, что это немного разные вещи.
В отличие от льда, который получается когда вода, занимающая весь промораживаемый объем, переходит из жидкого состояния в твердое, снежинки появляются когда замерзает рассеянный водяной пар. Но это, впрочем, не объясняет почему у снежинки 6 лучей. Чтобы объяснить этот факт, нам придется заглянуть в физику процесса.
Как рождается снежинка
Все снежинки образуются примерно одинаково. Вода испаряется с поверхности земли. Пар поднимается и охлаждается при этом становится пересыщенным (в воздухе скапливается больше количества воды, чем это должно быть в равновесном состоянии при соответствующей температуре). Вода начинает конденсироваться на частицах пыли, образуя мелкие капли. В определенный момент капли замерзают. При охлаждении энергия молекул уменьшается и они замирают на месте, образуя гексагональную структуру.
Ввиду того, что H2O обладает конкретными свойствами, такая структура имеет место быть... эээ... сейчас объясню. Из химии известно, что кислород 2х валентен, это значит, что один его атом может создать прочную связь с 2мя атомами водорода, что создаст полярную молекулу воды. В такой молекуле со стороны атома кислорода образуется слабый отрицательный заряд, а со стороны водорода слабый положительный.
Отрицательно заряженная часть одной молекулы притягивается к одной из положительно заряженных частей другой молекулы - этот механизм порождает кристаллические структуры в форме шестиугольника, образованные водородной связью.
Так начинает расти гексагональный кристалл. На границе кристалла есть вакантные молекулярные связи, именно там блуждающие молекулы воды могу присоединиться к кристаллической решетке, но в местах неровностей вероятность зацепиться выше.
Таким образом и образуется четкий шестиугольник.
Рост подобной структуры возможен как в ширину, так и в высоту.
Внешние условия диктуют, как именно будет расти гексагональная призма. Если будут нарастать основания, то получится кристалл в виде столбика (иглы), если боковые грани, то в виде плоского гексагона. И то и другое является кристаллом-затравкой. Это основа для дальнейшего усложнения формы будущей снежинки.
Уголки кристалла-затравки отстоят чуть дальше от центра, чем плоские грани, поэтому их рост осуществляется гораздо быстрее. Так появляются те самые лучи снежинок, причудливость форм которых так же зависит от уровня влажности, степени пресыщения пара и температуры.
Существует несколько классификаций снежинок. В них количество типов разнится от 35 до 108.
Почему снежинки такие разные
Снежинки рождаются в облаках пара, просто в облаках, если угодно. Облака могут находиться на разной высоте, при разном давлении и температуре. К тому же облака постоянно перемещаются и меняют высоту. По этой причине условия для формирования снежинок крайне разнообразны. Но даже если выращивать две снежинки в лаборатории при практически одинаковых условиях, в конечном итоге разница все равно будет. Снежинка - это многомолекулярная структурированная сложная система, по этой причине снежинка всегда уникальна как, впрочем, и любой другой сложный объект.
Почему снежинки такие легкие
Размер и масса снежинок не сильно варьируются, этот факт связан с тем, что продолжительность роста ограничена довольно узкими рамками. Это время связано с временем падения снежинки.
