Снежинки, форма

Рис. 14. Наиболее распространенные формы снежинок

Согласно этой модели, кристалл снега начинает расти с относительно стабильной формы. Однако кристалл может быть легко дестабилизирован небольшим посторонним воздействием. За этим следует быстрый процесс кристаллизации из окружающего водяного пара. Такой ускоренный рост кристалла постепенно видоизменяет его, переводя в квазистабильную форму. Затем происходит последующее возмущение, и это снова обусловливает новое направление роста с другой скоростью. Слабая стабильность снежинки делает растущий кристалл очень чувствительным даже к ничтожным изменениям в его микроокружении. Эта гипотеза была разработана физиком-теоретиком Лангером, как отмечается в недавней публикации [17]. [c.44]

Форма и симметрия снежинок. Великолепная гексагональная симметрия кристаллов снега, фактически бесконечное разнообразие их форм и естественная красота делают их превосходными примерами симметричных образований. Чарующее впечатление от формы и симметрии снежинок выходит далеко за пределы научного интереса к их образованию, разнообразию и свойствам. Морфология снежинок определяется их внутренней структурой и внешними условиями их образования. Однако вызывает удивление тот факт, как малы нащи сведения о достоверном механизме образования снежинок. Безусловно, хорошо известно, что гексагональное размещение молекул воды, обусловленное водородными связями, ответственно за гексагональную симметрию снежинок. Но пока остается загадкой, почему имеется бесчисленное множество различных форм снежинок и почему даже ничтожные отклонения от основного мотива снежинки точно повторяются во всех шести направлениях. [c.42]

Неповторимость формы снежинок удается связать с представлениями о слабой стабильности. Образование кристаллов льда начинается с плоского гексагонального мотива кристалликов воды, растущих в шести эквивалентных направлениях. Поскольку вода быстро затвердевает, выделяется скрытая теплота кристаллизации, которая распределяется между шестью растущими выпуклостями. Эта выделившаяся теплота замедляет рост на участках, находящихся между выпуклостями. Такая модель дает объяснение дендритной, или древовидной, форме кристалла. Как незначительные различия в условиях роста двух кристаллов, так и их слабая стабильность обусловливают их неповторимое развитие. То, что находится на грани устойчивости, крайне чувствительно к небольшим изменениям и будет значительно реагировать на ничтожные усилия [17]. На каждой стадии такого роста реализуются слегка видоизмененные условия в микроокружении, что обусловливает новые изменения в развивающихся лучах (или ветвях). Однако приходится допускать, что для всех шести лучей условия микроокружения одинаковы, что определяет их почти полное тождество. [c.44]

Водяные капли и снежинки — это чистейшая природная форма воды. К сожалению, деятельность человека приводит к попаданию в атмосферу большого количества вредных газов, что делает сегодняшние дожди гораздо более грязными, чем они были в прежние времена. [c.81]

Исследования с помощью электронного микроскопа показывают, что в сильно кислых растворах образуются более совершенные кристаллы сернокислого бария, а в результате осаждения при pH от 4 до 6 образуются дендриты типа снежинок. Размер дендритов в 3—5 раз больше, чем размер более совершенных кристаллов, поэтому осадки, кристаллизующиеся в форме дендритов, легче отфильтровываются. Длительное стояние с маточным раствором и изменение концентрации реагирующих компонентов (бария и сульфата) мало влияет на размер и форму кристаллов. Кристаллы и дендриты сернокислого бария, полученного в различных условиях, показаны на рис. 7 и 8. [c.64]

При охлаждении такого ненасыщенного водяным паром воздуха постепенно достигается состояние насыщения, после чего избыточный водяной пар начинает выделяться в виде тумана или — при резком охлаждении — в виде дождя. Если весь процесс проходит при более низких температурах, получается соответственно иней или снег. На рис. IV-12 показаны некоторые из тех красивых форм, которые имеют отдельные снежинки. [c.132]

Если будет замечено, что муть растворилась, надо к теплому, раствору добавить еще 3—5 капель раствора иода (8). Подождите 2—3 мин, пока кристаллы сформируются. Затем при помощи пипетки возьмите со дна пробирки 2 капли осадка с кристаллами йодоформа и перенесите их на предметное стекло. Посмотрите кристаллы под микроскопом — они имеют форму правильных шестиугольников или шестиконечных звездочек в виде снежинок (рис. 17). Зарисуйте в журнале форму кристаллов. [c.35]

Бесцветные или белые кристаллы в виде волокнистых агрегатов, сферолитов, пластинок или скелетных форм роста, напоминающих снежинки одноосный, положительный По= 1,550, е = 1,640 — 1,650. При кипячении в воде превращается в арагонит или кальцит, при кипячении в Na l — в кальцит переходит в кальцит при температуре около 440°С. Синтетически получают путем принудительной кристаллизации гелеобразного СаСОз при 5°С в присутствии избытка карбоната калия. [c.193]

Модель слабой стабильности привлекательна с точки зрения объяснения большого разнообразия форм снежинок. Но эта модель несколько [c.44]

Первые дошедшие до нас эскизы снежинок, сделанные в Европе, относятся к XVI в. и не отражают их гексагональной формы. Первым европейцем, отметившим гексагональную симметрию снежинок, стал Иоганн Кеплер. Он посвятил этому вопросу свой трактат на латинском языке под названием О шестиугольных снежинках , опубликованный в 1611 г. [2] К тому времени, когда Кеплер обратил внимание на снежинки, он уже открыл первые два закона движения планет и, следовательно, установил истинное строение солнечной системы. Кеплер исследовал идеальную форму снежинок, их симметрию и впервые поставил вопрос, не отражает ли она их внутреннее строение. Современные представления о существовании связи между внешним видом кристалла и его внутренней структурой излагаются в главе о кристаллах (гл. 9). [c.48]

Декарт также занимался наблюдением кристаллов снега и увековечил их формы. Некоторые из его эскизов, выполненные в 1635 г., воспроизведены на рис. 2-39 [16]. Поскольку это были действительно первые рисунки снежинок, их следует считать настоящим достижением из-за [c.48]

Кроме дождя и града атмосферные осадки также выпадают в виде снега. Причудливые формы снежинок издавна привлекали внимание человека. Оказалось, что их форма, размер и характер зависят от вида и высоты облаков, в которых они образовались, от температуры тех слоев атмосферы, которые снежинкам пришлось пересечь при падении на землю. По виду снежинок метеорологи судят о погоде в верхних слоях атмосферы в дни, когда снегопад не позволяет вести наблюдения. [c.19]

Вода имеет помимо наибольшего среди других известных веществ числа кристаллических фаз (определяемых термодинамическими условиями) наибольшее разнообразие кристаллических форм (определяемых кинетическими факторами) — снежинок. Особенная привлекательность снежинок помимо красоты и многообразия их форм состоит в том, что опи обладают множеством мелких граней — фасеток , на которых свет отражается и преломляется, играя па солнце. [c.50]

Важная роль работы Накайя состояла не только в том, что он изучал идеальную или близкую к идеальной форму снежинок он также занимался и отклонениями от гексагональной симметрии. Разумеется, микроструктура на атомном уровне остается гексагональной, но морфология или внешний вид кристалла могут отклоняться от идеальной гексагональной симметрии. Накайя называет такие кристаллы плохо сформированными (неправильными) и утверждает, что именно эти асимметричные кристаллы могут быть более обычными, чем строго симметричные. Конечно, симметрию следует рассматривать с точки зрения степени симметричности. Ведь даже снежинки, которые выглядят наиболее симметричными, при тщательном рассмотрении обнаруживают небольшие различия в своих ветвях. На рис. 2-45 показана снежинка с ярко выраженной асимметрией, чье развитие, вероятно, было обусловлено неоднородностью окружавшего ее водяного пара. [c.55]

ЛЕД, Н2О—минерал класса окислов (кристаллическое состояние воды). Разности снежинки — пластинчатые скелетные кристаллы, возникающие при охлаждении водяного пара иней, изморозь — дендриты И узорчатые образования, возникающие также при сублимации град — концентрически-сло-истые или сферолитовые агрегаты сосульки — натечные формы, образующиеся из переохлажденной воды фирн, илн фирновый Л,— уплотненный снег с зернистым строением, содержащий большое количество пор, заполненных воздухом глетчерный Л.— плотные агрегаты крупных неправильной формы зерен. Кроме того, выделяют Л. р е ч н о й, озерный, морской, грунтовой и пещерный. Хим. состав (%) [c.696]

Обращаемся теперь к ледяным кристалликам, образующимся путем затвердевания не жидкой воды, а ее паров, — к снежинкам. При быстрой кристаллизации образование кристалла не завершается броней плоских граней, а останавливается на формах роста из отдельных изогнутых выступов, загибов с углублениями, не заполненными веществом. На формах роста можно наблюдать бесчисленное множество самых фантастических образований, соперничающих по своему разнообразию и причудливой форме с формами живого мира. Снежинки это ч есть формы роста . Снежинка — не сросток кристаллов. Каждая снежинка — отдельный, как бы незаконченный, недоразвившийся кристаллик. [c.212]

Вторая важнейшая особенность кристаллических образований состоит в их способности самоограняться. Например, при медленном выпаривании водного раствора хлористого натрия это вещество выделяется в виде кристалликов с ясно выраженными плоскими гранями. Такое же явление наблюдается при выделении из растворов или расплавов и других кристаллизующихся веществ. В то же время как осторожно и постепенно мы ни выпаривали бы раствор, например столярного клея, это вещество будет получено либо в виде листочка, либо в виде бесформенных комочков, ограниченных случайными кривыми поверхностями. Ни листочек, ни комочки на изломе не обнаружат кристаллического строения. Способность самоограняться ярко проявляется при образовании снежинок зимой (из парообразной воды), причем их форма отличается поразительным разнообразием среди множества снежинок очень трудно найти одинако- [c.112]

Такая комбинация обозначается т п т, и она характерна для высокосимметричных объектов. По этой причине их формы сравнительно просты. Как показано на рис. 2-35, некоторые из полиэдров имеют симметрию тп-.т.К ним относятся квадратная призма (ш 4 ш), пентагональная призма (т-5 т), тригональная бипирамида (т 3 т), квадратная бипирамида (т-4 т), биконус, цилиндр и эллипсоид (три последние имеют симметрию т со. т). Один из наиболее красивых и простых примеров проявления этого типа симметрии-снежинки (т-6 т). [c.42]

Маклаклан считает, что координирование роста шести лучей можно объяснить существованием термических и акустических стоячих волн в кристалле. По мере того как снежинка растет путем наслаивания молекул воды на первоначальный зародыш кристаллизации, она совершает тепловые колебания в температурном интервале 250-273 К. Движущиеся молекулы воды ударяют по зародышу, и некоторые отскакивают от него, а те, которые остаются, способствуют его росту. Разветвление происходит в местах с высокой концентрацией молекул воды. Если изначальный зародыш льда имеет гексагональную форму, показанную на рис, 2-38, <з, и условия благоприятствуют росту дендри-тов, го шесть угловых позиций будут получать больше молекул воды и будут выделять больше скрытой теплоты кристаллизации, чем остальные участки. Развитие дендрита, вытекающее из подобных условий, показано на рис. 2-38,6. Следующая стадия развития снежинки-это образование нового набора дендритных ветвей (или лучей), которые определяются характером колебаний вдоль иглообразных лучей снежинки. Считается, что длинные иглы, показанные на рис. 2-38, й, состоят из совокупности молекул, которые соответствуют структуре льда. Молекулы совершают колебания, и распределение энергии между колебательными модами находится под влиянием граничных условий. Когда одна из игл становится сильно перегруженной в некотором месте, в ней индуцируются продольные колебания, В узловых точках таких колебаний будут выбрасываться дендритные ветви, которые оказываются равноудаленными, как показано на рис. 2-38,г е. Как же стоячие волны в одной из ветвей взаимодействуют с себе подобными в других Такое взаимодействие осуществляется через центральную часть снежинки, в которой сходятся все лучи и через которую проходит ось симметрии. Это место сочленения ретранслирует все частоты колебаний, индуцируя те же самые узлы во всех лучах. Таким образом, Маклаклан утверждает, что дендритное развитие идет идентично во всех ветвях и оно не зависит от какой-либо выбранной ветви, для которой произошло изменение условии. [c.45]

Интерес человека к снежинкам имеет долгую историю. Наиболее раннее зарегистрированное упоминание о формах снежинок восходит ко II в. до н.э. и относится к Китаю согласно Нидхему и Лю Чудьену [22]. [c.47]

Установление правильной симметрии снежинок и сравнение с другими формами было, безусловно, значительным достижением в Восточной Азии. Привлечение к рассуждению понятий Йинь и Янь только показывает, какое важное значение придавалось подобным работам. [c.48]

Строение реальных К. Неравновесные условия кристаллизации приводят к разл. отклонениям формы К. от плоских граней-к округлым граням и ребрам (вициналям), возникновению пластинчатых, игольчатых, нитевидных (см. Нитевидные кристаллы), ветвистых (дендритных), К. типа снежинок. Если в объеме расплава образуется сразу большое число центров кристаллизации, то разрастающиеся К., встречаясь друг с другом, приобретают 4юрму неправильных зерен. Нерелко возникают микроскопич. двойники и др. сростки. При выращивании К. не стремятся обязательно получить их в правильной кристаллографич. огранке, главный критерий качества - однородность и совершенство [c.539]

Каждая снежинка представляет собой монокристалл, который имеет ветвистую форму в виде шести лучей, выходящих из центрального ядра и затем ветвящихся снова и снова. Некоторые фотографии снежинок, выполненные Бентли и Хамфрисом, показаны на рис. 14 (Банн, 1970), откуда видно, что все снежинки представляют собой вариации на тему гексагональной симметрии. Причину, по которой при кристаллизации из паров образуются сложные ветвистые — дендритные формы вместо полиэдрических, в течение многих лет выяснял У. Мезон (Банн, 1970). Он изучал рост ледяных кристаллов при разных температурах и различных плотностях пара и нашел, что образованию красивых ветвистых форм способствуют высокие пресыщения пара, т. е. высокие скорости конденсации, которые характе- [c.50]

Проведенные нами исследования конденсации водяного пара в вакууме в присутствии молекул неконденсирующихся газов (воздух, Нг, Не, СО2 и др.) показали, что молекулы газа способствуют образованию ассоциированных групп из молекул водяного пара. А1олекулы неконденсирующихся газов, отражаясь от охлаждаемой поверхности, сильнее поляризуются полем молекулы водяного пара и тем самым вызывают адсорбцию и конденсацию водяного пара из паровоздушной смеси. Отсюда следует, что процесс конденсации водяного пара в твердое состоя- ние в присутствии молекул газа должен интенсифицироваться при определенных условиях за счет объемной конденсации, которая возникает в результате отражения молекул газа от охлаждаемой поверхности. Структуру образуюш,ихся ассоциированных групп, т. е. их стереометрию, пока еще не удалось точно зафиксировать, но априори допускаем, что их структура та же, что у воды и льда. В ассоциированных группах нахо--дится, по-видимому, такое минимальное количество молекул, которое необходимо для создания устойчивой формы строения этой группы. Для структуры отдельных кристаллов как для воды, так и для льда в любой его форме (снежинки, иней, изморозь и т. д.) требуется для устойчивой формы минимум пять молекул, четыре из которых размещены вокруг пятой по углам тетраэдра. Этот факт хорошо согласуется с теоретическим расчетом и общим анализом построения структуры решетки воды и льда. Но что представляет собой ассоциированная группа молекул пара в условиях высокого вакуума, как не одну из форм льда Подтверждением этого являются электронно-микроскопические снимки, показывающие, что ассоциированные группы молекул возрастают до размеров видимых частиц льда, структура которых есть структура тридимита [113]. [c.140]

Структура снежного кристалла зависит от температуры и от количества водяных паров, за счет которых он растет. Снежинки при всем своем разнообразии преимущественно имеют вид шести- и двенадцатилучевых звездочек — дендритов, шестиугольных пластинок и шестигранных призм (рисунки 9, 10). При прохождении слоев облака с температурой —8—12° С в интервале наибольшего перепада между плотностями насыщенного пара над водной и ледяной поверхностями образуются в основном дендриты. При температуре около—15° С появляются интересные снежные образования — занонки это кристаллические иголочки льда, на каждом конце которых наросла в виде основания звездочка пли пластинка. Фигурку, у которой оба основания имеют форму пластинки, называют цузуми, подчеркивая ее сходство с традиционным японским барабаном того же наименования. [c.38]

Лед — снег — сингония точно не установлена, возможно, гексагональная LSP. Формы мошэдр положительный с 0001 я от ицательный, гексагональная призма а 1120 , гексагональная пирамида р 1121 . Индивидуализированные призматического облика кристаллы обр1азуются при очень низких температурах. При более высоких температурах образуются индивиды таблитчатые (2). Скелетные кристаллы чашеобразной формы (3) наблюдаются во влажных пещерах. При температурах, близких к О °С, в атмосфере кристаллизуются скелетные кристаллы — снег (4). Основные геометрические типы снежинок (скелетные кристаллы) изображены на рис. 63, позиция 5. [c.280]

Различные свойства полиформальдегида описаны в ряде обзорных статей 92 9 >00-102, 104, 105,108-112 Многие исследования посвящены изучению структуры полиформальдегида Так, электроскопическим -методом изучена форма кристаллов полиме-тиленокеида, получаемых из разбавленных растворов полимера Б анилине . При этом найдено, что вначале образуются плоские гексагональные кристаллы, а после старения в течение одного месяца наблюдается возникновение дендритов, по форме напоминающих снежинки. Кристаллы обоих типов имеют одинаковую кристаллическую структуру и дают идентичные электронограм-мы. Синтезирован новый тип полиметиленоксида орторомбической структуры . Микроскопическое изучение образцов, полученных медленным охлаждением расплава полиформальдегида, показало, что он способен к образованию самых разнообразных вторичных структур [c.168]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология