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…
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.
В ночь на 31 декабря Центральную Россию чудесным образом припорошило. Легкий пушистый снег придал новогоднего настроения и укрыл землю мягким белым ковром, который смягчит воздействие сильных морозов.
Снежинки, уникальные и неповторимые, во все времена интересовали ученых, и некоторые из них посвятили исследованию ледяных кристаллов всю свою жизнь.
Одним из первых ученых, задумавшихся о структуре снега, был немецкий математик и астроном Иоганн Кеплер (1571–1630). В 1611 году он опубликовал короткий трактат «Новогодний подарок, или О шестиугольных снежинках», который можно назвать первой научной работой, посвященной снежинкам.
Поскольку всякий раз, когда начинает идти снег, первые снежинки имеют форму шестиугольной звезды, то на то должна быть определенная причина. Ибо если это случайность, то почему не бывает пятиугольных или семиугольных снежинок, почему всегда падают шестиугольные, если только они от соударений не утрачивают форму, не слипаются во множестве, а падают редко и порознь?
- Иоганн Кеплер, Новогодний подарок, или О шестиугольных снежинках, 1611 (перевод Ю. А. Данилова)
Рене Декарт (1596–1650), французский философ и математик, стал первым, кто подробно описал форму снежинок. Интересно, что в записях Декарта упомянуты даже очень редкие формы ледяных кристаллов, например, увенчанные столбики.
Это были маленькие пластинки льда, плоские, очень гладкие и прозрачные, толщиной примерно с лист плотной бумаги... идеально сложенные в шестиугольники, стороны которых были столь прямыми, а углы столь равными... человеку невозможно создать что-либо подобное.
- Рене Декарт, 1635
Изобретение микроскопа позволило английскому физику Роберту Гуку (1635–1703) опубликовать в 1665 году работу под названием «Микрография», в которой ученый описал все, что мог исследовать с помощью нового инструмента. В издание вошло множество рисунков снежинок, впервые показавших всю сложность и замысловатость снежных кристаллов.
Рисунок из «Микрографии» Роберта Гука
Цитата
Изучая снежинки с помощью микроскопа, я обнаружил... чем сильнее увеличение, тем более несимметричными они кажутся. Но эту несимметричность можно приписать таянию или повреждению во время падения, но никак не дефекту Природы.
- Роберт Гук, Микрография, 1665
Одним из первых известных фотографов снежинок стал Андрей Андреевич Сигсон (1840–1907), российский фотохудожник из Рыбинска. Всего ему удалось сделать фотографии около 200 различных форм ледяных кристаллов. Для этого фотограф использовал специальную технологию: снежинки ловились на сетку из шелковинок, затем с помощью микроскопа увеличивались в 15–24 раза. Чтобы хрупкие кристаллы не растаяли во время фотографирования, Сигсон охлаждал руки и дышал через специальную трубку.
Снежинки Сигсона
Американским же пионером фотографии снежинок стал Уилсон Бентли (1865–1931). За всю жизнь он сделал около 5000 снимков снежинок. 2500 из них были опубликованы в 1931 году в книге «Снежные кристаллы».
Снежинки Бентли, 1902 год
Укихиро Накайя (1900–1962), японский физик - первый ученый, который систематизировал знания о ледяных кристаллах. Накайя не только фотографировал снежинки, но и научился выращивать их в лаборатории. Результатом изысканий ученого стала книга «Снежные кристаллы: природные и искусственные», выпущенная в 1954 году.
Снежные кристаллы - это письма, посланные нам с небес.
- Укихиро Накайя, документальный фильм «Снежные кристаллы», 1939
Так как же формируются снежинки?
Снежинки зарождаются в облаках, где на мельчайших пылевых частицах при отрицательной температуре образуются кристаллики льда. Затем на этих кристаллах нарастают новые, и так далее. Структура молекулы воды обуславливает шестиугольную форму кристалла, между его лучами возможны углы лишь 60° и 120°.
Поскольку в каждый момент времени условия, в которых растет снежинка, хоть минимально, но различаются, то каждый кристалл имеет уникальную форму. При этом все лучи одной снежинки очень похожи, так как кристаллизуются одновременно в очень похожих условиях.
Сколько бывает типов снежинок?
Несмотря на уникальность кристаллов, они все же поддаются классификации. Однако, по мнению американского ученого Кеннета Либбрехта из Калифорнийского технологического института, это непростое занятие, поскольку в какой-то мере это дело вкуса каждого исследователя. Сам Либбрехт выдляет 35 типов снежинок; Укихиро Накайя - 41 а самая сложная классификация предложена метеорологами Магоно и Ли в 1966 году - 80 различных видов снежных кристаллов.
Классификация Укихиро Накайи. © U. Nakaya | Snow Crystals: Natural and Artificial (Harvard University Press, 1954)
Впрочем, есть и более простая классификация, разработанная в 1951 году Комиссией снега и льда Международной ассоциации научной гидрологии - всего 7 форм снежных кристаллов и 3 вида замороженных осадков.
Классы снежинок по Международной классификации снега. © А. К. Дюнин, В царстве снега, Издательство «Наука»,Новосибирск, 1983
1. Пластинки
Самые простые из снежинок - плоские шестиугольные призмы.
© Kichigin | Shutterstock.com
2. Звезды
Как и пластинки, звезды обычно плоские и тонкие, с шестью лучами.
3. Столбики
Полые внутри, могут иметь форму карандаша.
4. Иглы
Длинные и тонкие кристаллы, иногда состоят из нескольких веточек.
© Kenneth G. Libbrecht, Caltech | SnowCrystals.com
5. Пространственные дендриты
Объемные снежинки, образуются при срастании нескольких кристаллов.
© Kenneth G. Libbrecht, Caltech | SnowCrystals.com
6. Увенчанные столбики
Образуются в случае, если столбики попадают в иные условия, и кристаллы меняют направление роста.
© Yanping Wang | Shutterstock.com
7. Неправильные кристаллы
Самый распространенный тип. Образуется при повреждении снежинки.
© Kenneth G. Libbrecht, Caltech | SnowCrystals.com
Сейчас на дворе лето! И про снег вроде бы не было и речи, но всё-таки мне хочется рассказать вам интересные факты об этом климатическом явлении.
Что же из себя представляет снег?
Снег - это не что иное, как замерзшая вода. Однако в таком случае, почему же он не похож на лед? Дело в том, что снежинки в действительности состоят из маленьких кристалликов льда, и поскольку свет отражающийся от их многочисленных граней, снежинки кажутся белыми, а не прозрачными. Снег образуется при замерзании водяного пара, содержащегося в атмосфере. Вначале появляются крошечные кристаллики, чистые и прозрачные. Следуя за воздушными течениями, они перемещаются в воздухе во всех направлениях. Постепенно, эти кристаллики «приклеиваются» друг к другу, пока их не наберется сотня или даже больше. Когда размеры смерзшихся льдинок оказываются достаточно большими, они начинают медленно опускаться к земле. Эти скопления льдинок мы и называем снежинками.
1. Как известно, снег не ложиться по всему земному шару, потому что природа позаботилась об температурных условиях некоторых стран. Именно по этому большая половина людей, которая населяет нашу планету, за свою жизнь не видели снег в живую. Разве что по фотографии, либо побывали в снежных странах.
2. Из всего выпавшего снега на всем земном шаре, не найдется ни одной повторяющейся по структуре снежинки!
3. Снежинки на 95% состоят из воздуха. Именно по этому они падают очень медленно, со скоростью 0.9км/час.
4. Почему снег белый? Потому что снег имеет в своей структуре воздух. При этом всевозможные лучи света попросту отражаются от границы кристаллов льда с воздухом и рассеиваются.
Но в истории бывали случаи когда выпадал снег другого цвета. Например в Швейцарии в 1969 году выпал черный снег, как раз на Рождество, а в 1955 году на Калифорнию обрушился зеленый снегопад. Самое печальное в этой истории то, что жители, попробовавшие на вкус этот снег, в ближайшем времени скончались, а те кто брал зеленый снег в руки получили сильный зуд и сыпь на руках. Наверно по этому нам запрещают есть желтый снег.
Но снег не везде такой белоснежный. Например в Антарктике и высоких горах встречается снег розового, фиолетового, красного и желтовато-бурого цвета. Этому способствуют существа, которые живут в снегу и называются – хламидомонадой снежной.
5. 1 см. снежного покрова, который устилает за зиму нашу Землю, дает полноценные 25-35 кубометров воды на 1 га площади. Быть может люди скоро придумают какие-то приспособления для сбора снега и использования его в дальнейшем. Где-то в промышленности, или как техническая вода для орошений полей, смывания в общественных туалетах и тд. И тп. А может научатся отделять воду и находящиеся в снегу химикаты.
6. Когда снежинка падает в воду, она издает высокочастотный звук, который не улавливается человеком, но по словам ученных очень не нравится рыбному населению реки.
7. Снег, в нормальных условиях, тает при температуре 0 градусов Цельсия. Однако значительный объем снега может испариться при минусовой температуре, минуя преобразование в жидкую фазу. Этот процесс происходит когда солнечные лучи попадают на снег.
8. В зимнее время года снег отражает от поверхности Земли до 90% солнечных лучей, направляя их снова в космос. Тем самым не давая Земле прогреться.
9. Примерно при температуре ниже -2-5 градусов Цельсия при ходьбе по снегу слышен скрип. И чем морознее температура, тем сильнее слышен этот скрип. И на это есть две причины: во первых звук появляется при ломании кристаллов снега, во вторых при скольжении кристаллов друг о друга под давлением, которое создается вами.
10. За всю историю была засвидетельствована самая крупная снежинка во всем мире. Во время снегопада в 1987 году 28 января в Форт-Кое (Монтана, США) найденная снежинка имела диаметр 38 см. И это при том, что обычные снежинки в среднем имеют диаметр 5 мм.
Почему снежинки шестиугольные, а снег белого цвета? И другие интересные факты о снежинках, о которых вы даже не догадывались. Бонус: шаблон для двойной снежинки.
Опять зима - снегопад, холод и сугробы.
Но не спешите отчаиваться, всё гораздо интереснее!
Присмотритесь к снегу повнимательнее, ведь это не просто атмосферное явление, а удивительный шедевр искусства природы.
1. Образуются на небе из микроскопических капель воды и пылевых частиц.
2. Представляют собой причудливо собранную конструкцию из ледяных кристаллов, преимущественно в виде шестигранных звёздочек или пластинок.
Хотя бывают и исключения.
3. По мере приближения к земле, в результате конденсации воды из воздуха, они растут и приобретают свою неповторимую форму.
4. Живут только в полёте!
Спустившись с неба, кристаллы снежинки перестают расти и практически сразу начинают терять чёткость граней.
5. Снежинки имеют шестиугольную форму благодаря соответствующему строению кристалла воды.
6. Новые кристаллы последовательно крепятся к вершинам кристалла-основания, создавая тем самым симметричную шестигранную структуру.
7. При падении с высоты кристаллики неоднократно тают и затвердевают вновь, в результате чего идеальная геометрическая структура нарушается. Но поскольку кристаллизация всех шести лучей проходит в одинаковых условиях все лучики одной снежинки практически идентичны.
8. Природа обладает безграничной фантазией и неиссякаемым воображением, поэтому Вы никогда не увидите двух одинаковых снежинок.
9. В зависимости от окружающих условий формируются снежинки вытянутой формы (снежинки-столбики и снежинки-иголки) или любимые нами ажурные шестигранники.
10. При предельно низких температурах (ниже минус тридцати градусов по Цельсию) снег выпадает в виде так называемой "алмазной пыли" - снежных иголочек, которые оседая на землю, создают самые пушистые сугробы.
11. Снежинки на 95 процентов состоят из воздуха.
12. Именно благодаря наличию воздуха, который рассеивает световые волны, снег белого цвета.
13. Скорость падения снежинки составляет 0, 9 километров в час.
14. Средний размер снежинок 5 миллиметров, а вес всего 4 тысячных грамма.
15. Зафиксированы случаи выпадения снежинок-гигантов диаметром более 30 см.
16. В кубическом метре снега содержится около 350 000 000 уникальных снежинок.
17. Снег скрипит при температуре ниже минус 5 градусов. В основном из-за ломки кристаллов. При более высокой температуре снег при сдавливании не ломается, а тает - поэтому и не скрипит.
18. Существуют . Вы всегда можете их найти в уютном магазине изысканных аксессуаров МЕЧТАШОП.
19. На японском острове Хоккайдо находится единственный в мире музей снежинок.
20. Более половины жителей нашей планеты никогда не видели снега вживую. А ведь так хочется увидеть настоящее чудо природы...
На помощь могут прийти красивые снежинки из бумаги.
