Снежинки - совершенное творение природы. Интересные факты из жизни снежинок

В обычный снегопад мы не задумываемся, что обычная снежинка при изучении её в микроскоп может представлять из себя не менее прекрасное зрелище и поражать нас правильностью и сложностью форм.

Снежинка — сложная симметричная структура, состоящая из кристалликов льда, собранных вместе. Вариантов «сборки» множество — до сих пор не удалось найти среди снежинок двух одинаковых. Исследования, проведённые в лаборатории Либбрехта, подтверждают этот факт — кристаллические структуры можно вырастить искусственно или наблюдать в природе. Существует даже классификация снежинок, но, несмотря на общие законы построения, снежинки всё равно будут чуть-чуть отличаться друг от друга даже в случае относительно простых структур.

Для изучения характеристик снежинок профессор Либбрехт с 2001 года начал делать фотографии образовавшихся естественным образом снежинок и проводить их сравнительную классификацию. Структура и внешний вид снежинок, как выяснилось, зависят от того, где именно их наблюдали. По мнению Либбрехта, самые красивые и сложные по структуре снежинки выпадают там, где климат суровее — к примеру, на Аляске, а вот в Нью-Йорке, где климат мягче, структуры снежных кристалликов гораздо проще.

Для того, чтобы структура снежинки была хорошо видна на фотографии (а это очень важно для изучения её кристаллического строения), образец подсвечивают специальным образом, и сама снежинка работает как сложная линза. Либбрехт разработал специальную камеру с встроенным микроскопом для «полевых» исследований. Фотографировать снежинки надо очень быстро — когда снежинка спустилась с неба, её кристаллики перестают расти и почти сразу же начинают терять чёткость граней.

Фотографии позволили учёному выявить нестабильности роста кристаллов у снежинок, что раньше ещё никому не удавалось. «Эти нестабильности очень важны для понимания процесса роста кристаллов, но объяснить их с научной точки зрения пока ещё сложно», — комментирует учёный.

Снежинка - один из самых фантастических примеров самоорганизации материи из простого в сложное.
На Крайнем Севере снег бывает настолько твёрдым, что топор при ударе по нему звенит, словно ударили по железу.

Даже невооруженным взглядом рассматривая снежинки, можно заметить, что ни одна из них не повторяет другую. Предполагается, что в одном кубическом метре снега находится 350 миллионов снежинок, каждая из которых уникальна. Не бывает пятиугольный или семиугольных снежинок, все они имеют строго шестиугольную форму (хотя советских художников заставляли рисовать на плакатах пятиконечные снежинки). Полные идеальной гармонии конструкции снежных кристаллов уже на протяжении многих лет вызывают интерес людей. Ещё в 1635 году французский философ и математик Рене Декарт писал, что снежинки похожи на розочки, лилии и колёсики с шестью зубцами.

Особенно математика поразила найденная им в середине снежинки «крошечная белая точка, точно это был след ножки циркуля, которым пользовались, чтобы очертить её окружность». Великий астроном Иоганн Кеплер в своём трактате "Новогодний дар. О шестиугольных снежинках" объяснил форму кристаллов волей Божьей. Японский учёный Накая Укитиро называл снег "письмом с небес, написанным тайными иероглифами". Он первым создал классификацию снежинок. Именем Накая назван единственный в мире музей снежинок, расположенный на острове Хоккайдо.

В 1951 году Международная Комиссия по Снегу и Льду приняла классификацию твёрдых осадков. Согласно ей все снежные кристаллы можно разделить на следующие группы: звёздчатые дендриты, пластинки, столбцы, иглы, пространственные дендриты, столбцы с наконечником и неправильные формы. К ним добавились ещё три вида обледеневших осадков: мелкая снежная крупка, ледяная крупка и град.

Основа для формирования снежинки, её крошечное ядро - это ледяные или инородные пылинки в тучах. Молекулы воды, хаотично перемещающиеся в виде водяного пара, проходят через облака, но вместе с температурой они теряют и скорость. Всё больше и больше шестиугольных молекул воды присоединяется к растущей снежинке в определённых местах, придавая ей отчётливую форму. При этом выпуклые участки снежинки растут быстрее. Так, из первоначально шестигранной пластинки вырастает шестилучевая звёздочка.

По мнению специалистов в этой области главная особенность, определяющая форму кристалла, - это крепкая связь между молекулами воды, подобная соединению звеньев в цепи. Кроме того, из-за различного соотношения тепла и влаги кристаллы, которые в принципе должны быть одинаковыми, приобретают различную форму. Сталкиваясь на своём пути с переохлаждёнными мелкими капельками, снежинка упрощается по форме, сохраняя при это симметрию.

Порхающую в воздухе снежинку подстерегают две опасности. Во-первых, она может растаять, оказавшись в более тёплых воздушных слоях. Во-вторых, во время полёта происходит постепенно испарение снежинки, усиливающееся в ветреную погоду и при уменьшении относительной влажности воздуха.

То, что одна снежинка практически невесома, любой из нас прекрасно знает: достаточно подставить ладошку под падающий снежок. Обычная снежинка весит около миллиграмма (очень редко 2-3 миллиграмма, хотя бывают и исключения - самые крупные снежинки выпали 30 апреля 1944 года в Москве. Пойманные на ладонь, они закрывали её почти всю целиком и напоминали страусиные перья).

Миллиарды "невесомых" снежинок способны повлиять даже на скорость вращения Земли. Только в августе, в период наименьшей заснеженности Земли, когда снегом бывает покрыто 8,7% всей поверхности планеты, снежный покров весит 7400 миллиардов тонн. А к концу зимы в северном полушарии масса сезонного снега достигает 13.500 миллиардов тонн. Но снег оказывает влияние на Землю не только своим весом. Снежный покров отражает в космос почти 90% лучистой энергии Солнца. Свободная от снега суша отражает только 10, максимум 20%.

То, что снег имеет не чисто-белый, а слегка голубоватый оттенок известно давно. На картине И. Левитана «Март» тени от деревьев на снегу — не чёрные, а голубые: их подсвечивает синее весеннее небо. Но снег и сам по себе способен окрашиваться в синий цвет. Чтобы увидеть эту окраску, нужно проделать в чистом снегу узкое отверстие глубиной около метра. Свет, пробившийся через толщу снега возле края этой ямки, будет казаться желтоватым, глубже он становится желтовато-зелёным, голубовато-зелёноватым и, наконец, ярко синим. Отсвет голубого неба здесь ни при чём и чтобы убедиться в этом, можно провести опыт в пасмурную погоду или заглянуть в отверстие через картонную трубку.

Цвет льда зависит от его возраста и может быть использован для оценки его прочности. Океанический лёд в первый год своей жизни белый, потому что он насыщен воздушными пузырьками, от стенок которых свет отражается сразу же, не успев поглотиться. Летом поверхность льда тает, теряет прочность и под тяжестью ложащихся сверху новых слоёв пузырьки воздуха сжимаются и исчезают совсем. Свет внутри льда проходит больший путь, чем прежде, и выходит наружу, имея голубовато-зелёный оттенок. Голубой лёд старше, плотнее и прочнее белого «пенистого», насыщенного воздухом. Полярные исследователи это знают и выбирают для своих плавучих баз, научных станций и ледовых аэродромов надёжные голубые и зелёные льдины.

Симметричные неповторяющиеся формы снежинок сильно зависят от температуры. Кстати, сам снег бывает не только белым. В арктических и горных регионах розовый или даже красный снег – обычное явление. Дело в том, что живущие между его кристаллов водоросли окрашивают целые участки снега. Но известны случаи, когда снег падал с неба уже окрашенный – в голубой, зелёный, серый и чёрный цвета. Так, на Рождество 1969 года в Швеции выпал чёрный снег. Скорее всего, это произошло из-за того, что снег при падении впитал из атмосферы копоть и промышленные загрязнения. Во всяком случае, лабораторная проверка проб воздуха выявила в чёрном снеге присутствие инсектицида ДДТ.

Скрип снега – это всего лишь шум от раздавливаемых кристалликов. Разумеется, человеческое ухо не может воспринять звук одной "сломанной" снежинки. Но мириады раздавленных кристалликов создают вполне явственный скрип. Скрипит снег лишь в мороз, а тональность скрипа меняется в зависимости от температуры воздуха – чем крепче мороз, тем выше тон скрипа. Учёные произвели акустические измерения и установили, что в спектре скрипа снега есть два пологих и не резко выраженных максимума – в диапазоне 250-400 Гц и 1000-1600 Гц. В большинстве случаев низкочастотный максимум на несколько децибел превышает высокочастотный. Если температура воздуха выше минус 6°C, высокочастотный максимум сглаживается и полностью исчезает. Усиление морозов делает ледяные кристаллики более твёрдыми и хрупкими. При каждом шаге ледяные иглы ломаются, акустический спектр скрипа смещается в область высоких частот.

Снежинки состоят на 95% из воздуха, что обуславливает низкую плотность и сравнительно медленную скорость падения (0,9 км/ч).
Снег можно есть. Правда, энергозатраты на поедание снега во много раз больше его калорийности.
Более половины населения земного шара никогда не видело снега, разве только на фотографиях.
Слой в один сантиметр слежавшегося за зиму снега даёт 25-35 кубометров воды на 1 га.

Лёд неодинаково холоден. Есть очень холодный лёд, с температурой около минус 60 градусов, это лёд некоторых антарктических ледников. Намного теплее лёд гренландских ледников. Его температура равна примерно минус 28 градусам. Совсем "тёплые льды" (с температурой около 0 градусов) лежат на вершинах Альп и Скандинавских гор.
*на фото байкальский лёд.

Количество воды, "законсервированной" в ледниках земного шара, в 50 раз меньше, чем вся масса океанских вод и в 7 раз больше вод суши. Если бы ледники совсем растаяли, то уровень мирового океана повысился бы на 800 метров.
- Два-три айсберга средней величины содержат в себе массу воды, равную годовому стоку Волги (годовой сток Волги - 252 кубических километра).
- Бывают черные айсберги. Первое сообщение в печати о них появилось в 1773 г.. Чёрный цвет айсбергов вызван деятельностью вулканов - лёд покрыт толстым слоем вулканической пыли, которая не смывается даже морской водой.

26 400 000 $ американские учёные потратили на выяснение того факта, что снежинки образуются непосредственно из пара, минуя стадию дождя.

Феодальный правитель Страны восходящего солнца Тосицура Онаками Дои с присущим японцам чувством точности и хрупкой красоты составил 97 рисунков «снежных цветков».

Легенда о самом первом снеге - Восставшие ангелы в момент падения теряли свои белоснежные крылья, которые покрыли землю белым блестящим ковром. Так появился снег и наступила первая зима.