интересная наука

Почему снежинка во все стороны растёт симметрично и одинаково, но у каждой снежинки рисунок складывается разный? Откуда у звеньев одной ветви сведения о том, как сложились ветви другой? Как так получается?

GD Star Rating
loading...

29 Responses to Почему снежинка во

  1. supnow:

    интересная наука

    Вот, например, другая конфигурация.
    В чем различие в построении? Каковы его причины и на каком этапе формирования происходит тот момент, когда определяется закладки следующих звеньев?

  2. Raeack:

    Отличный вопрос, кстати. Мне в голову не пришёл, завидую.

  3. supnow:

    я допускаю, положим, что закладка первого, ну, десятка молекул происходит по принципу «наибольшей энергетической комфортности», так скажем, а дальше остальные молекулы налипают просто автоматичечки как нужно, просто потому, что это сама оптимальная позиция по энергетическим затратам. Но мне всё равно непонятно, почему этот «энергетический комфорт» во все звенья одинаково распространяется? Почему не бывает несимметричных конфигураций? Или бывают?
    Ну и какое число молекул является базой для закладки конфигурации? Две, три, десять, сто? Какое число минимально способно определить характер дальнейшего роста и начиная с какого момента получается уже разнообразие (ну, скажем, три молекулы воды слепить между собой не особо много вариантов будет)?

  4. Anaer:

    спрошу сейчас глупость, но все же.
    А с чего ты взял, что все снежинки симметричны?

  5. supnow:

    или почему нет единой «энергетический комфортной» конфигурации? Почему всё-таки по-разному налипают?

  6. Ragpp:

    Раз разные ветви получаются одинаковыми, значит программа построения приобретается до формирования ветвей. Откуда она берётся? Вот вопрос!

    Если ещё принять, что не бывает одинаковых снежинок, получается что вариантов программы бесконечно. Ну или очень-очень много. Не может же внутри конечной капли воды быть бесконечное количество комбинаций снежинок. Или может?

  7. Roton:

    и тут начинает всплывать страшный монстр «память воды»

  8. Ffoef:

    Шестиконечность снежинок это следствие кристалической структурой льда.

    Рост ветвей кристала происходит изза того что молекулам воды находящимся в воздухе больше шансов осесть на ближайшем конце кристала чем у центра снежинки.

    Кажущаяся симетричность ветвей обусловлена тем что они росли в одних условиях( по влажности, температуре, давлению ).

  9. supnow:

    что именно ты попытался объяснить нам своей минуткой капитана очевидность?

  10. Amtite:

    хочешь сказать, что рисунок конкретной снежинки формируется температурами тех слоёв воздуха, через которые она пролетает?

  11. Odnko:

    нет, где образуется. И не только температурой, но и влажностью.

  12. Ojaich:

    как-то не очень убедительно. хочешь сказать, что форма снежинки определяется только температурой/влажностью/давлением?

  13. Odaekb:

    Не только, но в основном
    Есть плотность зародышей (мало зародышей — идет град, много — мелкий дождь)
    На нем образуется кристаллик. Опять — много зародышей — высосали влагу, расти не из чего уже.
    Скорость роста кристалла по разным граням определяется температурой, влажностью — ну и не удивлюсь, если еще давление как-то влияет.
    Дальше кристалл (точнее уже снежинку) носит по облаку. Если на размере снежинки — скажем пара миллиметров — облако достаточно однородно, и лучи растут одинаково — то в пределах облака (скажем верх и низ тучи) условия различаются. Вынесло снежинку наверх — пошли другие грани расти, вниз вернуло -опять иглы. Каждую снежинку носит своей дорогой. Ветер несколько метров в секунду, условия меняются много раз..

  14. Ydoen:

    У Кеплера еще труд был помнится. Но там касательно шестиугольных.

  15. supnow:

    можно проследить в лабораторных условиях: зачать снежинку в колбе и подавать туда воздух с разной температурой и концентрацией паров. И зырить. Опыт простой, кто-то такое сделал?

  16. Odaekb:

    Знаешь, не знаю делали ли так конкретно — но есть такое утверждение: вся физика роста кристаллов изучалась на системе вода-лед. Количество работ по росту пленок льда зашкаливает.

  17. Odaekb:

    И да, Великий Гугл нашел мне http://www.its.caltech.edu/~atomic/snowc

  18. supnow:

    значит осталось только найти исчерпывающий ответ.

  19. supnow:

    на вопросы из поста там, случайно, нет ответов?

  20. Odaekb:

    наверное есть, почитай..

  21. Urrelo:

    Здесь уже была пара внятных объяснений и чудесная картинка. я попробую резюмировать.
    А для этого введу понятие, которое пока еще в этом обсуждении не упоминалось, но является ключевым — скелетный кристалл.

    1. Когда новые атомы цепляются к растущему кристаллу для них существуют три позиции, которые разнятся по степени энергетической выгодности. Наиболее энергетически выгодными для «вновь присоединяющихся» являются вершины кристалла, затем следуют ребра, а наименее энергетически выгодны грани.

    2. Скорость роста кристалла на вершинах выше, чем на ребрах, а на ребрах выше чем на гранях

    3. При нормальных условиях роста разница в скорости невелика и ее можно признать ничтожной.

    4. В условиях сильного пересыщения (а именно в таких условиях чаще всего и формируются снежинки) скорость роста на вершинах кристалла существенно выше чем на ребрах и еще выше, чем на гранях.

    То есть снежинка — это скелетный кристалл. Не сросток разных кристаллов, а именно целый самостоятельный кристалл. Пусть недоразвитый уродец, но единый кристалл. Соответсвенно и кристаллическая решетка на всю снежинку, на все ее лучи и отростки как бы одна, общая. Отсюда и ее симметричность (по крайней мере в первом порядке лучей).

    Снежинка совсем необязательно абсолютно симметрична — какие-то лучи могут быть длиннее, какие-то короче. Это зависит от равномерного или неравномерного поступления кристаллообразующего вещества с разных сторон формирующегося кристалла. Незменными всегда будут углы между лучами.

  22. supnow:

    всё равно из написанного непонятно (по крайней мере мне), почему, по какой причине одна ветвь этого кристалла растёт так же точно (ну, примерно), как другие? Ясно, что «энергетически выгодно». Но какая-то молекула в одной ветви прилепилась не так, как в другой, и это уже должно сделать картину несимметричной кардинально. Ан, нет.
    Но судя по тому, что снежинки отличаются друг от друга, всё-таки как-то они налипают друг к другу по-разному, несмотря на энергетическую выгоду.
    Я уже и не знаю, как объяснить очевидное, как мне казалось: допустим, у нас есть первая молекула, с которой начнётся рост кристалла снежинки. Вторая молекула сколькими способами может к ней прилипнуть? Я так понимаю, что двумя. Либо к одному концу, либо к другому. Три молекулы, соответственно, слипнутся одним единственным образом (если не брать в расчёт варианты местоположений друг относительно друга). Куда и как прилипнет четвёртая?

  23. Kisone:

    сразу вспомнил как выращивал в детстве алюмокалиевые квасцы в банке, какие у них кристаллы..

  24. Urrelo:

    нет. существует только один способ соединения молекул воды. вернее, их больше, но в рамках поставленного тобой вопроса только один. то есть «неправильно прилепиться» ни одна не сможет. завтра напишу аргуменированно, если интересно.

  25. Urrelo:

    Не бывает так чтобы одна молекула прилепилась не так. Это невозможно. Кристаллическое вещество характеризуется кристаллической решеткой, то есть закономерным взаимоупорядоченным расположением атомов. Любая кристаллическая решетка описывается расстояниями между атомами (узлами решетки) и углами между связями.
    То есть возможен один и только один способ «налипания» молекул на растущий кристалл.
    вот так выглядит модель кристаллической решетки льда

    Image #1922833, 15.3 KB

    Других решеток не существует.

    Если быть совсем точным, то другие решетки, то есть другие способы взаимного соединения атомов существуют. Лед имеет 6 или 7 (не помню точно) полиморфных модификаций. Полиморфизм — это способность одного и того же вещества существовать в различных кристаллических структурах. Каждая из полиморфных модификаций устойчива в своем диапазоне температур и давлений. Все полиморфные модификации льда (они называются лед-I, лед-II, лед-III и т. д.), кроме Льда-I устойчивы при давлениях в разы и на порядки превышающих атмосферное. То есть в условиях формирования снежинок образоваться не могут.

  26. supnow:

    ну тогда мне тем более непонятно, откуда многообразие видов конечного кристалла?

  27. Kipod:

    Прям как человек, растущий из двух встретившихся клеток. Другое дело, что каждая содержит в себе чуть больше информации, чем 0 или 1.

  28. Kipod:

    Даже на фото в заглавии не наблюдается никакой симметрии, а только стремление.

  29. Urrelo:

    Многообразие форм обусловлено тем, что снежинка представляет собой скелетный кристалл, о котором я писал выше.
    1. Скелетный кристалл един. Он является индивидом.
    2. Но не настолько един, как кристаллы обычные. Мы помним, что у него растут преимущественно вершины.
    3. Эти растущие вершины и образуют лучи. Все вместе они составляют кристалл (тот самый индивид).
    4. Каждый из этих лучей является субиндивидом. Судьба у этих субиндивидов общая, но у каждого есть своя, уникальная.
    5. Вершины субиндивидов (лучей снежинки) являются идеальным центром кристаллизации, то есть местом, где может появиться новый зародыш кристалла.
    6. Рост субиндивидов во времени происходит не равномерно, а ступенчато. Высокая степень пересыщения — луч растет быстро — «выбирает» весь водяной пар из своей эпсилон окружности (сушит воздух вокруг себя) — степень пересыщения падает — существенно падает скорость роста луча — создаются условия для роста нормального кристалла (с ребрами и гранями) — на вершине луча образуется зародыш кристалла (тоже субиндивид) (обрати внимание на всех фотографиях снежинки в том месте, где луч начинает ветвиться есть как бы такая шестиугольная табличка–утолщение) — степень пересыщения возрастает (к растущей снежинке нагоняет водяного пара) — новый субиндивид (тот который образовался на кончике луча) перестает быть нормальным кристаллом, и становится скелетником таким образом, что вновь растут только его вершины — лучи второго порядка. Преимущество в росте получает тот луч, который смотрит наружу потому что ему достается больше питания.
    7. Этот процесс может повторяться многократно с образованием лучей второго, третьего и более высоких порядков.
    8. Поскольку все новые субиндивиды появляются не на пустом месте, а их молекулы присоединяются к матрице уже имеющегося кристалла, постольку снежинка сохраняет общую геометрию.
    9.

Добавить комментарий