Снег - настоящее чудо природы, о котором мы так мало знаем. Знаете ли вы, что зимой с неба падают снежинки-звездочки, снежинки-пластинки и снежинки-столбики? Или что внутри снежинки всегда находится маленькая частичка - кристаллик соли, бактерия, пыльца или песчинка?
Фотограф-натуралист Марк Кассино и специалист по кристаллам Джон Нельсон посвятили свою книгу «Снег» удивительному чуду природы.
В книге собраны невероятно красивые фотографии снежинок, сделанные под микроскопом и увеличенные в сотни раз. Вы узнаете, как, где и когда образуются снежинки, почему у них всегда 6 лучей, отчего зависит форма кристаллов, почему нельзя найти две одинаковые снежинки и многое другое. Книга понравится всей семье - малышам, школьникам и даже взрослым.
А теперь несколько занимательных фактов и великолепных фотографий из книги.
Где живут снежинки?
Жизнь снежинки начинается высоко в небе, в холодном-прехолодном облаке. Облака состоят из воздуха и воды. Но есть в них и частицы других веществ: соли, песка, пепла. Внутри облака могут оказаться даже живые бактерии, которые попали в небо на подхваченных ветром листьях деревьев. Такая частичка и нужна снежинке, чтобы начать расти. Частичка такая крошечная, что невооружённым глазом её и не разглядеть.
От чего зависит форма снежинки
Когда снежинка становится больше и тяжелее, она начинает медленно падать. В это время снежинка продолжает расти и наконец приобретает свою окончательную форму. Иногда лучи с одной стороны снежинки растут быстрее, чем с другой: всё оттого, что на пути встречаются участки облака, которые имеют разную температуру и влажность.
Снежинки-звездочки
Некоторые снежинки похожи на звёздочки: от центральной льдинки, образовавшейся вокруг частички, расходятся шесть лучей. Лучи кажутся одинаковыми, но редко бывают точной копией друг друга. Снежинки-звёздочки называются дендритами (от греч. dendron - дерево). Они появляются в облаках, в которых много воды, а температура держится около 15 градусов ниже нуля.
Снежинки-пластинки
Простейшая форма ледяного кристалла - шестиугольная пластинка. Снежинки-пластинки образуются в менее влажных облаках, температура которых на пару градусов отличается от той, что нужна для образования снежинок-звёздочек. Снежинки-пластинки - это снежинки без лучиков. Самые простые пластинки похожи на шестиугольники с ровными сторонами. Но более интересно смотрятся снежинки, у которых на углах есть зубцы.
Снежинки-столбики
Снежинки-столбики формой напоминают карандаш. Они совсем не похожи на снежинки-звёздочки и снежинки-пластинки. Эти крошечные ледяные кристаллы более ровные и твёрдые, поэтому снег, состоящий из снежинок-столбиков, довольно скользкий. Такие снежинки образуются высоко в небе при очень низкой температуре.
Волшебное число 6
Каждая снежинка имеет шесть лучей или шесть граней. Всё из-за того, что при низкой температуре молекулы воды объединяются в группы по шесть, образуя правильные шестиугольники. Вот почему снежинки всегда имеют шестиугольную (плоскую) или шестигранную (объёмную) форму.
Раз снежинка, два снежинка…
Очень часто снежинки слипаются в полёте, образуя снежные хлопья. Иногда сцепляется несколько сотен и даже тысяч снежинок! Хлопья снега, которые мы видим во время снегопада, зачастую состоят из таких слипшихся ледяных кристаллов. Отдельные кристаллы - снежинки - увидеть гораздо сложнее, ведь они очень маленькие.
По материалам книги «Снег. Зимнее чудо» .
P.S. Подписывайтесь на нашу рассылку: советы, лайфхаки, любопытные факты. Раз в 2 недели присылаем подборку лучших статей из нашего блога.
Снег всегда ассоциируется с чем-то светлым и волшебным. Это настоящее чудо природы, с которым связано немало интересных фактов:
Снег образуется, когда микроскопические капли воды в облаках притягиваются к пылевым частицам и замерзают. Появляющиеся при этом кристаллы льда, не превышающие поначалу 0,1 мм в диаметре, падают вниз и растут в результате конденсации на них влаги из воздуха. При этом образуются шестиконечные кристаллические формы с углами в 60° и 120°.
Впервые научно обосновал форму снежинок астроном Иоганн Кеплер в 1611 году. Он издал научный трактат «О шестиугольных снежинках», в котором подверг чудеса природы рассмотрению со стороны жёсткой геометрии.
Считается, что двух снежинок с одинаковым узором не существует. Как уверяет физик Джон Нельсон, вариантов геометрических форм снежинок больше, чем атомов в наблюдаемой Вселенной.
Снежинки на 95% состоят из воздуха. Это определяет их основной цвет - белый.
Из-за низкой плотности снежинки падают на землю медленно - со скоростью примерно 0.9 км/час.
Предполагается, что в одном кубическом метре снега находится 350 миллионов снежинок.
Обычно снежинки имеют диаметр в 5 мм и весят порядка 0,004 г. Но известно и о снежинке - рекордсмене. «Пухленькая» снежинка попала на Землю 28 января 1887 года в Форт-Кео (Монтана, США). Она имела 15 дюймов в диаметре (около 38 см). Об этом говорится в американских научных журналах начала прошлого века.
Снег белый, в подавляющем большинстве случаев. Однако иногда бывают исключения – и снег выпадает розовым или красным. Такое бывает высоко в горах и в приполярных областях Земли. Необычный оттенок ему придает распространенная там водоросль хламидомонада.
В частности, в 2006 году о «розово-красном снеге со вкусом арбуза» говорили жители американского штата Колорадо.
Почему снег хрустит при ходьбе? Основная причина - кристаллики ломаются. Характер хруста зависит от температуры снега. Чем она ниже - тем громче звук. Кстати, скрип, похожий на хруст снега, можно получить, если сжимать смешанные соль и сахар. Раньше этот прием довольно часто использовался при озвучивании фильмов и в театральных постановках.
Известно, что в 1949 году снег выпал в пустыне Сахара. И даже продержался там целых полчаса!
Первая удачная фотография снежинки под микроскопом была сделана в 1885 году. Заслуга принадлежит упорству и терпению американского фермера Уилсона Бентли. Ему понадобилось для этого кадра 46 лет проб и ошибок. Всего же Бентли принадлежат более 5000 уникальных снимков. Утверждение, что не существует двух одинаковых снежинок, изначально строилось именно на его работах.
В Японии на острове Хоккайдо существует музей снежинок. Он назван в честь физика Накая Укитиро.
Снег - это невероятные по величине цифры, поражающие наше воображение. Для того, чтобы из водяных паров выкристаллизовалась одна снежинка, нужен миллион водяных капель. А всего за зиму в среднем на землю выпадает один септиллион снежинок. Септиллион - это один триллион триллионов, это цифра с 24 нулями после единицы. Теперь попробуйте узнать число водяных капелек, перемножив септиллион на миллион…
Снег летает и кружится, потому что снежинки почти что невесомы. И неудивительно: ведь они всего лишь на 5% состоят из воды. Поэтому в тихую безветренную погоду скорость падения снежинки весом в 1 миллиграмм не превышает 0,9 км/ч. Но при умопомрачительных цифрах числа снежинок это кажущаяся легкость. Достаточно сказать, что всего лишь 1 см снежного покрова на гектаре площади может дать от 25 до 35 кубометров воды.
Воспетая в веках белизна снега - следствие 95-процентного содержания в снежинках воздуха. Свет рассеивается от бесчисленных поверхностей ледяных кристаллов, коими и являются снежинки, во всех направлениях, независимо от длины волны спектра. В целом же снег играет огромную роль в терморегуляции климата Земли: он отражает до 90% солнечных лучей. Именно с началом снегопадов и появлением заснеженных поверхностей разогретая вулканами земная атмосфера древней Земли начала охлаждаться до современного состояния. Хотите узнать, как выглядит планета, лишенная снега? Взгляните на Венеру…
Но идеально белый снег может окрашиваться в какие угодно цвета, в зависимости от того, какой компонент присутствует в водяных капельках: пыль, песок, водоросли и т.п. Хроника человечества, от летописей до роликов в YouTube, рассказывает о снеге самых разнообразных цветовых оттенков. Можете себе представить ужас швейцарцев, когда на их головы аккурат на Рождество 1969 года посыпался черный снег! Кое-где в высокогорье лежит розовый снег, окрашенный водорослями, которыми питаются ледяные черви. А пахнет такой снег… арбузами!
Если вы не только видели снег, но и бродили по нему, — можете считаться счастливчиком: большая часть населения земного шара никогда не видели снега вживую. Кстати, заметили, что чем сильнее мороз, тем громче скрипит снег под ногами? Этот скрип - суть хруст ломающихся ледяных иголочек на снежинках. При температуре ниже -6 градусов в спектре этого хруста присутствует высокочастотная составляющая. Что интересно: звуки высокой частоты снежинки издают и когда просто падают в воду. Это «пение» человеческому уху неслышимо, но, как утверждают ученые, рыбы его на дух не переносят.
Каждый человек, посвятивший свою жизнь изучению снежинок, может считать, что прожил ее не зря. Первым стал, кстати, не ученый, а профессиональный фотограф американец Уилсон Бентли. Снежинки заинтересовали его еще подростком. Но зарисовать их Бентли не успевал: снежинки быстро таяли даже при минусовой температуре. По счастью, к этому времени уже появились фотокамеры. После долгих экспериментов первая фотография снежинки на черном бархате была сделана 15 января 1885 года. За свою жизнь Бентли сделал более 5 тысяч таких фотографий, вместе с ученым Перкинсом впервые заявил, что нет двух одинаковых снежинок, и заслуженно получил прозвище Snowflake (Снежинка).
Бентли и Перкинс оказались правы. Процесс кристаллизации водяных капелек непредсказуем, а потому двух снежинок с одинаковым узором не существует. Некоторые физики, выводя сложные формулы, доказывают, что число вариантов форм снежинки превышает число атомов в наблюдаемой человеком части Вселенной! Варьируются также и их размеры. Среднестатистическая снежинка в диаметре не более 5 мм. Но 28 января 1987 года в Форт-Кое (Монтана, США) во время снегопада один из наследников дела Бентли обнаружил без преувеличения гигантскую 38-миллиметровую снежинку!
Вы спросите: «Зачем изучать снежинки? Есть ли в этом какой-то смысл?» Ведь с тех пор, как Иоганн Кеплер в своем трактате «О шестиугольных снежинках» поверил чудеса природы жесткой геометрией, прошло четыре столетия. Есть.
Теория кристалла, которую существенно дополнили изучения снежинок, имеет немало пробелов. Например, ученые знают о зависимости роста снежинки от температуры, влажности воздуха и других внешних условий. Но вот объяснить его так и не смогли. Пока что.
Зато снежинки как вид твердых осадков вошли в классификацию Международной комиссии по снегу и льду. Оказывается, кристаллы снега могут быть в форме пластинок, звездообразные, столбцов простых, столбцов с наконечником, игл, пространственных дендритов и даже неправильной формы. Последнее случается, когда к падающей «молодой» снежинке примерзает капелька воды.
А вот в Японии снежинки не только все, как на подбор, правильные, но еще и особые. То есть, японские. Кроме шуток: на Японских островах до сих пор подозревают, что местный снег не такой, как в других странах. Какие уж тут шутки! В начале 1980-х дело дошло до ограничения правительством импорта лыж под предлогом защиты отечественного производителя. Кое-где в Японии под Новый год все еще можно услышать песенку про японского чемпиона, который ни в жизнь не сможет поехать по японскому снегу на импортных лыжах…
Дорогие читатели, здравствуйте! У нас новый, ну очень занимательный проект. Все из нас ловили маленькие падающие с неба белые парашютики на варежки или в тёплые ладошки, а иногда и прямо в рот! А вот откуда берутся эти узорные кристаллики льда, и знаете ли вы, какие бывают снежинки?
План урока:
Как появляются снежинки?
Существуют снежинки в природе благодаря водяному пару. Из скопления воды летом выпадает дождь, а вот зимой холодный воздух замораживает маленькие капельки воды и в результате идёт снег.
Как получается это хрупкое чудо? Начало каждой узорной кристаллинки даёт её серединка – ядро, которым может стать любая пылинка из тучи. Эта пылинка по мере перемещения через облака обрастает прозрачными ледяными кристалликами, которые придают ей определённую форму. Постепенно кристалликов приклеивается столько много, что вес пылинки заставляет её опускаться на землю.
Если внимательно рассматривать узоры падающих с неба снежинок, можно без труда заметить, что ни одна из них не похожа на другую.
Интересные факты! Обычная снежинка весит около 1 миллиграмма, редко 2 или 3. А вот самые большуханские выпали в 1944 году в Москве. Их и снежинками-то не назовёшь. Размером с ладошку они больше были похожи на пёрышки страуса.
Почему снежинки разные?
Вопросом о том, почему ледяные кристаллы падают с неба разной формы, всегда был интересен для учёных. Первым, кто задумался об их структуре, был немецкий астроном Кеплер. Он удивлялся, почему с неба не падает пятиугольных или семиугольных снежинок.
Французский математик Декарт впервые сделал подробное описание, как могут выглядеть ледяные кристаллы, и разделил их на группы. В его работах упомянуты редкие формы.
Когда изобрели микроскоп, физик из Англии Гук опубликовал графические изображения снежинок, показав все уникальные замысловатые узоры чуда природы.
Российскому фотографу Сигсону удалось даже сделать фото около двухсот самых разных снежинок. Но настоящим снежным пионером фотографии стал американец Бентли, который за свою жизнь сделал 5000 снимков, из них 2500 вошли в книгу «Снежные кристаллы».
Физик из Японии Накайя научился растить снежинки в лаборатории. Он их поэтически называл письмами с небес.
В результате работы учёных из разных стран стало понятно, что
- в природе не существует другой формы снежинок, кроме шестиугольной,
- вид зависит от того, в какой среде рождается ледяной кристаллик,
- среди факторов, влияющих на форму, – температура воздуха и влажность,
- самые простые узоры появляются при не очень влажном воздухе,
- чем выше процент влажности и температура воздуха, тем сложнее и красивее получается снежинка.
- угол между лучами может быть либо 60, либо 120 градусов.
Интересные факты! Падающая на воду снежинка создаёт высокий звук. Человек его, конечно, не слышит, а вот, как говорят учёные, рыбам такой шум крайне неприятен.
Теперь вы знаете, откуда берутся снежинки и почему они отличаются. Все ледяные кристаллики условно подразделили на семь простых групп и дали им условные названия.
Пластинка
Самая простая из всех, тонкая и плоская. У неё много рёбер, которые делят кристалл на части.
Столбик
Такие снежинки, напоминающие полый шестигранный карандаш, — самые распространённые из всех форм. Он могут быть на концах тупые или заострённые.
Столбик с наконечником
Этот вид получается, если обычный столбик попадает в определённые условия, при которых кристалл изменяет направление своего роста и постепенно на концах превращается в пластинку. Например, такое происходит при перемещении в другую температурную зону под воздействием ветра.
Игла
Это разновидность столбчатой снежинки, которая выросла тонкой и длинной. Бывает, что внутри у них полость, но иногда на концах они раскрываются в виде веточек.
Звёзды
У этого экземпляра красивый ветвящийся силуэт, которым мы любим восхищаться. В нём есть шесть абсолютно симметричных основных лучиков и много разных ответвлений. Размером они около 5 миллиметров и обычно плоские.
Пространственные дендриты
Удивительные узорчатые кристаллы получаются объёмными за счёт соединения разных других видов.
Неправильные снежинки
Да, есть и такая группа, куда входят повреждённые представительницы, которые на пути к нам повредили свои веточки или совсем разломились на части. Такие покалеченные снежинки получаются обычно при сильном ветре, их много в сыром снеге.
Помните, мы говорили о том, что разные формы получаются при разных условиях? Так вот,
- звёзды обычно получаются при температуре до -5 градусов,
- а вот иглы – от -5 до -10,
- для сложных дендритов должна быть температура не менее -10 и не ниже -20 градусов,
- а вот пластинки и столбики разных размеров образуются даже при воздухе в -35.
Интересные факты! Подсчитано, что половина жителей Земли никогда не видела снежинок. Но у них есть шанс приехать на север или посетить единственный в мире музей снежинок в Японии на острове Хоккайдо.
Вот такой интересный проект у нас сегодня получился. Заглядывайте к нам почаще, в мире ещё много интересного, про что можно рассказать!
Кстати, о многом интересном мы уже беседовали. Например, о том, почему листья желтеют осенью . мы познакомились с зимними народными приметами, а узнали больше о шаровой молнии.
Евгения Климкович.
