Проверка фактов – нет ли двух совершенно одинаковых снежинок?
- Почти невозможно, чтобы две снежинки были одинаковыми на молекулярном уровне.
- Ученый из Калифорнии создал внешне похожие снежинки в лаборатории с контролируемой средой.
- Влажность и температура определяют форму снежинки.
“Нет двух одинаковых снежинок” - это распространенная фраза, особенно в начальной школе. Подобно отпечаткам пальцев человека, каждая снежинка рассматривается как отдельная, и ни одна из них не выглядит точно так же, как другая. Но полностью ли верна эта фраза и что говорят по этому поводу ученые? Что ж, ответ кроется в деталях и зависит от того, насколько внимательно вы смотрите на хлопья. Снежинки - это крошечные кристаллики льда достаточного размера, которые соединяются, образуя снег. Поскольку снежинки движутся через различные зоны влажности и температуры в атмосфере, отдельные снежинки, как правило, отличаются друг от друга в деталях. Снежинки также могут быть созданы в лаборатории с использованием сложного лабораторного оборудования.
Как образуются снежинки
Снежинки - это кристаллы воды, которые образуются вокруг пыли или органических частиц в перенасыщенных воздушных массах. Это начинается как пылинка, плавающая в облаке, которое притягивает водяной пар в воздухе. Водяной пар конденсируется на пылинке и замерзает, превращаясь в кристалл. Небольшие изменения в микросреде облака вокруг снежинки влияют на форму, которую она в конечном итоге принимает. Изменение температуры, влажности и давления воздуха вынуждает снежинки переключаться между двумя различными процессами кристаллизации: разветвлением и огранкой. Процесс огранки отвечает за формирование шестигранной призмы благодаря химической связи в молекулах воды. Процесс ветвления отвечает за формирование элементов, которые отходят от шестиугольной призмы. Расширенные элементы образуются, когда углы призмы притягивают кристаллизующийся водяной пар быстрее, чем плоская поверхность.
Эмпирические исследования показывают, что только 0,1% снежинок имеют идеальную шестигранную симметричную форму. Иногда можно наблюдать снежинку с 12 ветвями. Ученые проявляют особый интерес к тому, как формируются снежинки, из-за их возможного влияния на глобальный климат. Они полагают, что кристаллы льда в атмосфере, которые слишком малы, чтобы упасть на землю, ответственны за разрушение озонового слоя, возможно, катализируя разрушение слоя.
Почему две снежинки могут выглядеть одинаково
Точная форма, которую принимает каждая снежинка, зависит от изменений влажности и температуры, с которыми она сталкивается при падении в атмосфере. Но поскольку снежинки, падающие в одно и то же время при сходных изменениях температуры и влажности, могли образоваться при сходных условиях, существует вероятность того, что две или более снежинок будут выглядеть одинаково. Более пристальный взгляд на снежные кристаллы на ранних стадиях их формирования, прежде чем они разветвляются, показывает, что они действительно похожи. Хотя фраза может быть применима к большим снежинкам, ученые полагают, что она может быть ложной для маленьких. По словам Джона Нельсона из Университета Рицумейкан в Киото, Япония, снежинки, удерживаемые между -130C и -110C, сохранят свою простую структуру и упадут на землю, выглядя точно так же.
Что означает “две одинаковые снежинки”
Для разрешения спора о том, могут ли два или более объекта быть идентичными, потребуется время. Многие философы считают, что никакие две вещи не могут быть идентичными, поскольку даже два атома не являются идентичными. Итак, многие считают, что вопрос об одинаковых снежинках излишен и бессмыслен. Чтобы любые две снежинки считались идентичными, они должны иметь одинаковую форму без каких-либо изменений до такой степени, чтобы они были действительно неразличимыми объектами. Соответственно, визуальное сходство между снежинками остается предметом дискуссий, которые будут продолжаться до тех пор, пока существует фраза “нет двух одинаковых снежинок”. Некоторые ученые, такие как Кеннет Либбрехт из Калифорнийского технологического института, который создал много снежинок в своей лаборатории, утверждают, что создать идентичные снежинки можно только в лаборатории с контролируемой средой. Хотя хлопья могут быть внешне похожи, этого нельзя сказать на молекулярном уровне.
Почему две снежинки не могут быть одинаковыми
На молекулярном уровне практически невозможно, чтобы две снежинки были одинаковыми, учитывая несколько способов образования снежинок. Хотя некоторые люди просматривали микроспоры и утверждают, что нашли идентичные снежинки, существует так много вещей, которые микроскоп не может наблюдать на молекулярном уровне. Есть много причин, по которым практически невозможно иметь две одинаковые снежинки. Во-первых, вода, которая является важным строительным материалом, из которого состоят снежинки, состоит из изотопов кислорода и водорода. Эти изотопы не идентичны и обладают свойствами, отличными друг от друга, что приводит к изменению структуры кристаллов, образованных с их использованием. Снежный кристалл содержит миллионы миллиардов молекул воды, которые могут располагаться бесконечным количеством способов, что делает практически невозможным, чтобы любые две снежинки выглядели одинаково.
Во-вторых, подобно однояйцевым близнецам с одинаковой ДНК, которые растут и приобретают новый опыт, каждая из снежинок подвергается различным условиям, влияющим на их структуру. Таким образом, даже если два кристалла идентичны в начале, они не будут такими же, как друг у друга, когда, наконец, упадут на землю. На ранних стадиях большинство снежных кристаллов всегда имеют форму шестигранной призмы, и некоторые из них могут достигать земли в такой форме. Однако, как только ветви начинают расти, каждый кристалл приобретает уникальную форму, которая отличает его от других.
Наконец, снежинки образуются вокруг крошечных пылинок или органических частиц в качестве исходного материала. Эти частицы имеют разные формы и размеры, а это означает, что редко две или более снежинок начинают одинаково. Некоторые пылинки правильной формы могут распадаться на частицы неправильной формы при контакте с водяным паром.
Классификация снежинок
Снежинки могут иметь различные замысловатые формы и размеры, что приводит к фразе “нет двух одинаковых снежинок”. Попытки идентифицировать снежинки, которые выглядят одинаково на протяжении многих лет, привели к открытию нескольких форм снежинок. Форма снежинки определяется в первую очередь влажностью и температурой, при которых она образуется. Форма также зависит от того, находится ли преобладающая влажность ниже или выше точки насыщения. Отдельные чешуйки можно разделить на восемь широких категорий и 80 разновидностей особей. Восемь категорий - это зародыш снежного кристалла (обозначается буквой G), игольчатый кристалл (N), нерегулярный снежный кристалл (I), столбчатый кристалл (C), столбчатый кристалл с расширенными боковыми плоскостями (S), оправленный кристалл (R), пластинчатый кристалл (P) и комбинация столбчатых и пластинчатый кристалл (CP).
