Как снежинки получают свою симметричную шестиугольную форму?
Расскажем о снежинках.
«Каким образом молекулы воды в снежинке влияют на другие молекулы, расположенные на расстоянии тысячи молекул от них, чтобы создать одинаковые фрагменты шестиконечной фигуры?»
1. Они и не влияют. Здесь нет никаких сверхъестественных сил. Снежинка имеет форму шестиугольного кристалла из-за шестикомпонентной симметрии кристаллической решетки, которую вода формирует при замерзании при давлении в одну атмосферу (лед получается при других показателях давления и имеет другую решетку).
Кристалл сам по себе не беспокоится о молекулах воды. Его интересует только одна, которая может заполнить пробел в его решетке. С ее помощью он сможет расти. Если молекула двигается слишком быстро, она не попадет в проем. Это похоже на шарик в колесе рулетки, который мечется там и сям, прежде чем теряет энергию, выбрасывающую его из одной ячейки в другую. Точно так же молекулы воды подпрыгивают и сталкиваются, пока одна из них не растеряет энергию и не остановится в проеме решетки.
В окружающей среде, где тепло уходит медленно, молекулы заполняют пробелы в решетке определенным образом, и снежные кристаллы, знакомые и любимые, растут шестиугольными и симметричными.
Различия в температуре и давлении в микросреде каждой снежинки вызывают вариации рисунка, доказывающие, что кристаллы на самом деле не бывают совершенно одинаковыми, но могут быть очень похожими.
При быстром замораживании получится плотная масса взаимосвязанных кристаллов, без выраженной кристаллической структуры. Таковы кубики льда. Но при медленном замерзании, как на окнах или на поверхности пруда, постепенное охлаждение создает типичную шестиугольную кристаллическую решетку.
2. Снежинки начинаются с мельчайших частиц или других ядерных структур, вокруг которых вода замерзает, чтобы создать «зерно» ледяного кристалла шестиугольной формы. Пузырьки воды быстрее замерзают в уголках шестиугольника, поэтому лучи снежинки начинают расти от этих углов. Лучи принимают различные формы в зависимости от атмосферных условий, в которых растет кристалл. Если снежинка в процессе формирования движется в облаке, она проходит через районы с различной температурой и влажностью, которые порождают появление различных кристаллических форм.
Соединение различных фаз роста определяет конечную сложную форму снежинки. Поскольку снежинка маленькая, каждая сторона ее формируется в одинаковых условиях, поэтому она растет одинаково, в результате почти все снежинки симметричны, хотя, конечно, идеальной симметрии тут быть не может. Поскольку у каждой снежинки своя история, конечная форма каждой из них уникальна.
3. Краткий ответ: они и не влияют. Фотографы долго и упорно искали полностью симметричные снежинки. Подавляющее большинство снежинок несимметричны.
Техпром: бытовая и цифровая техника
Модератор 24.09.2021 13:22Восьмое небо
Модератор 11.03.2021 17:42Восьмое небо
Модератор 11.03.2021 17:41Замок Ласточкино гнездо
Михаил Петелев 27.03.2019 13:58Замок Ласточкино гнездо
Михаил Петелев 27.03.2019 13:52