Свежевыпавший снег всегда у нас ассоциируется с чем-то чистым, светлым и праздничным. И часто, при взгляде на порхающие пушистые хлопья, возникает вопрос - как же эта красота появляется? Я уже писала в одной из своих статей о том, почему снег белый, и немного затрагивала вопрос создания снежинок. В этой статье я более детально разложу этот процесс, и вы узнаете, из чего состоят снежинки и как они возникают.
Несомненно, что снег - это форма атмосферных осадков ), которыми нас щедро посыпают облака. А значит уместно будет прежде всего вспомнить, что такое облака, как они возникают, что содержат. Так вот, возникшие в результате конденсации водяных паров, облака содержат скопления облачных элементов: капелек воды и кристалликов льда - в зависимости от температуры воздуха в облаке. Конечно не сомневаюсь, что вы об этом и сами прекрасно знали ).
Это заметили еще воздухоплаватели, поднимающиеся высоко в воздух на воздушных шарах. Затем это явление плотненько изучали ученые. Которые и отметили, что когда температура воздуха в облаке не превышает -10 градусов, оно содержит дождевые капли.
В пределах от -10 до -15 градусов в облаке будут присутствовать и капли воды и кристаллики льда, превращающиеся в снежинки. И тогда облако “облегчается” мокрым снегом (дождь со снегом). А вот когда температура воздуха в облаке падает до -15 или даже 30 градусов, тогда на нас сыпется пушистый или колючий снег.
ИНТЕРЕСНО: слово облако произошло от старославянского слова "облакати". Что означает одевать, окружать. (Ермошкина А. А.: “Интересное явление природы – облако”).
Образование снежинок
Важно запомнить, что снежинки образуются при постепенном похолодании в облаке, при котором водяные пары превращаются в мелкие кристаллы льда. Причиной их образования или зародышем каждого такого кристалла всегда являются невидимые невооруженным глазом частички пыли, дыма, пыльца растений, бактерии и вирусы.
Они индуцируют начало образования каждого микроскопического шестиконечного кристаллика льда, в результате присоединения к этим "индукторам" шести капель воды, каждая из которых диаметром около 10 мкм. Затем эти кристаллы медленно растут во время их “скитаний” внутри облака. Что-то отдаленно напоминающее можно наблюдать и на оконном стекле.
Шестиугольную форму снежинок разгадывали в свое время и китайский ученый Хань Инь (135 год до н.э.). И немецкий ученый Йоханнес Кеплер, который в 1611 году писал:”Должна быть причина, по которой снег имеет форму шестиугольной звездочки. Это не может быть случайностью”.
Но только через 300 лет ученые сумели раскрыть молекулярную формулу снега. В 30-х годах 19-го века японский ученый Укичиро Накая, изучал создание снежинок в лабораторных условиях. Он установил, что снежинки-”звездочки” образуются в пределах температур от -2 до -15 градусов, а снежинки-”болты” образуются в пределах от -5 до -30 градусов мороза.
На каждом уголке этого кристаллика вырастают новые кристаллы , которые также обрастают новыми кристаллами. В результате образуется совершенная по красоте “звездочка”, либо “болтик” или "игла".
Подробно изучил и обосновал физику роста снежных кристаллов Доктор физических наук, живущий в Калифорнии - Кеннет Либбрехт.
В своей статье, вышедшей в октябре 2019 года (2019, Kenneth G. Libbrecht, Snow Crystals, arXiv:1910.06389, 2019.) и в Монографии - на 540 страницах ученый рассказывает много интересного о снежинках.
К.Либбрехт, в результате своих исследований, установил, что снежинка приобретает ту или иную форму из-за молекулярной диффузии, происходящей благодаря поверхностной энергии.
Чтобы вам было понятно: вспомните, о чем я писала выше - первоначальные кристаллы снега растут за счет внедрения в их решетку свободно “плавающих” в воздухе облака молекул воды.
Так вот эти первоначальные кристаллы, как утверждает Либбрехт, могут расти (при присоединении молекул воды) в двух основных направлениях - наружу или вверх (образуя две основные формы снежинок). Это зависит от температуры в облаке, о которой я писала выше (исследования Укичиро Накая).
Наружу он растет тогда, когда, оседающий по углам кристалла водяной пар, диффундирует (распространяется) по его поверхности к краю. Тогда вырастает плоская снежинка-”звездочка”.
А когда пар диффундирует к граням кристалла, тогда снежинка растет вверх, образуя снежинку-”болт”. Все просто. Ведь, как известно, все гениальное просто ). Природа - волшебница придумала, как скрасить нам суровую зимнюю пору, радуя красотой и неповторимостью снегопадов.
Понравилась вам статья? Пишите, что вы думаете по этому поводу. Не забудьте, пожалуйста, лайкнуть и подписаться на канал, чтобы не пропустить новые интересные публикации.