Чи однакові сніжинки, або Що приховано в замерзлій воді, Світ навколо нас
Багатьом, напевно, відомо, що зустріти в природі пару ідентичних сніжинок неможливо, але вони можуть бути дуже схожими один на одного. Цей феномен є багатовіковою таємницею, розкрити яку допоміг у наші дні процес комп'ютерного моделювання.
Вперше спробував наблизитися до розгадки німецький астроном і математик Йоган Кеплер, який написав в одному зі своїх трактатів, що всі сніжинки мають шість граней і одну вісь симетрії. Великий вчений пов'язував таку будову з характером розташування частинок. Його припущення було покладено основою науки кристалографії.
Інший філософ і математик, француз Рене Декарт, у 1635 році зайнявся вивченням та описом сніжинок, спостерігаючи їх неозброєним оком. Вчений описував їхню будову як схожу на троянди, лілії та механічні шестерні з шістьма зубами. Також Декарт був першим, хто побачив і описав сніжинку з дванадцятьма промінчиками. Досі вважається, що дванадцятикінцева сніжинка є великою рідкістю, достеменно не відомо, за яких умов відбувається її утворення.
У 1665 році англійський натураліст Роберт Гук займався вивченням сніжинок вже під мікроскопом. Він залишив науці велику кількість замальовок. Ну а перші фотографічні знімки були зроблені американським фермером Вілсоном Бентлі. Цей чоловік з дитинства захоплювався будовою сніжинок, і коли у нього з'явилася можливість, присвятив себе їхньому фотографуванню. Щоб здобути перші знімки, він витратив два роки. Сконструйований Бентлі фотоапарат являв собою гібрид фотокамери та мікроскопа.
Але скрупульозніше до вивчення питання підійшли японці. Професор університету в Хоккайдо Укіхіро Накайя зайнявся у 1932 році вирощуванням штучнихсніжинок, що, своєю чергою, дозволило йому створити першу класифікацію снігових кристалів, і навіть визначити залежність форми та розміру цих утворень від температури та вологості навколишнього повітря. Ним було створено класифікацію, що містить 41 індивідуальний тип. У місті Кага, що розташований на заході острова Хонсю, знаходиться «Музей снігу та льоду», що носить ім'я вченого. Там зберігається машина для виробництва штучних сніжинок. Багато років пізніше, в 1996, метеорологами Магано і Сю Лі були описані вже 80 типів.
Як з'являється це диво природи? Сніжинки утворюються з перенасиченої водяної пари. Центрами кристалізації є зважені в повітрі порошинки. Поверхня кристала є напіврідким шаром. Молекули води можуть як приєднуватися до нього, і відокремлюватися. Зрештою, вони заповнюють вільні місця на увігнутих ділянках. Сніжинка розміром лише одну десяту міліметра вже має гексагональну решітку. Причиною цього є будова молекули води, яка є тетраедр (шестикутник). Тому між променями кристалів можливі лише кути 60 та 120 градусів.
Згодом на вершинах цього шестикутника осідають нові молекули, утворюючи цим химерні форми сніжинок. У процесі переміщення в атмосфері, а також під впливом перепаду температур, кристали можуть частково підтаювати і знову замерзати, утворюючи змішані форми візерунків.
Отже, вирізаючи сніжинки до Нового року, пам'ятайте, що в природі не зустрічаються кристали з чотирма, п'ятьма чи вісьмома гранями, практично всі вони шестикутні.