Защо снежинките винаги са симетрични?

Архив Варна

03-01-2010, 12:58

Автор:

varnautre

Всичко от Автора

Може и да изкарахме Нова година без сняг, но ето че в последния празничен ден навън вали.


Ефирни и изящни снежинки се стелят над Варна. Колкото и тревоги да създава на отговарящите за проходимостта на улиците и шосетата, снегът задължително носи добро настроение за малки и големи. Той ни предлага много форми на забавление - различни зимни спортове, "снежни" шеги и романтични разходки. Децата най-много му се радват – пързалят се с шейни, правят снежни човеци и се замерват със снежни топки.


Първият научен трактат за снежинките е на немския математик и астроном Йохан Кеплер, който през 1611 г. публикува “За шестоъгълните снежинки”. В него за пръв път се поставя въпросът защо малките ледени форми са винаги симетрични.
Двадесетина години по-късно френският философ и математик Рене Декарт прави и първото описание на морфологията на снежните кристали. През 1665 г. Робърт Хук публикува своя обемен труд “Микрография”, в който са включени множество чертежи, правени след микроскопски анализ и разкриващи сложността и симетрията на кристалната структура на снега. Този труд ще бъде надминат чак след три столетия.


Тогава американският фермер и фотограф на снежинки Уилсън А. Бентли прави над 5000 снимки на снежните кристали през живота си. През 1931 г. на бял свят се появява и книгата му “Снежни кристали”, преиздавана и до днес. Фотомикрографията на Бентли, който получава заради работата си прозвището Snowflake Man (снежинков човек), доказва, че няма две еднакви снежинки. Едва през 1954 г. е извършено истинско системно проучване на снежните кристали, което води до огромен скок в разбиранията за снежните форми. То е извършено от японския ядрен физик Укихиро Накая и е систематизирано в книгата “Snow Crystals: Natural and Artificial”.
Какво представлява снегът? Съставен е от множество снежинки, образувани от кристален лед. Той има отворена и мека структура, освен ако не е уплътнен от външен натиск. Снегът обикновено се образува високо в атмосферата от водни пари при температура под 0°C, след което пада на земята. Може да бъде произвеждан и изкуствено, като в този случай всъщност се получават малки гранули, подобни на мека градушка.


Снеговалежите варират според географската ширина, надморската височина и други фактори, които оказват влияние на времето по принцип. На ширини по-близки до екватора, вероятността от снеговалежи е по-малка, като 35° ширина често е смятана за приблизителна граница на наличието на сняг. По западните крайбрежия на континентите сняг не вали дори на значително по-големи ширини.
Някои планини, дори на екватора или в близост до него, имат постоянна снежна покривка във високите си части (например Килиманджаро в Африка или Андите в Южна Америка). Обратно, в много области на Арктика и Антарктика почти не вали сняг и снежната покривка е незначителна, тъй като при много ниски температури въздухът губи способността си да задържа водни пари.


Най-големият снеговалеж за един сезон е измерен на връх Бейкър в Съединените щати през 1998-1999 - 28,96 m. Дневният рекорд е измерен при езерото Силвър в Съединените щати през 1921 - 1,93 m.


Защо разклоненията на снежинките са симетрични и защо всеки две снежинки изглеждат различни? Снежинките винаги са симетрични с шест разклонения, което се дължи на шестоъгълната кристална структура на обикновения лед.
Съществуват две обяснения за симетрията на снежинките. Първо, възможно е да съществува трансфер на информация между разклоненията, така че растежът на всяко от тях да се отразява на растежа на останалите. Възможните начини за осъществяване на такава комуникация са повърхностното напрежение или фононите.
Според другото обяснение, което е преобладаващо, разклоненията на снежинките растат независимо, но в среда, която е хомогенна в мащаба на отделната снежинка, което води до висока степен на визуално подобие между тях. В по-едър мащаб различията в средата са по-големи, което води до разликата във формата на отделните снежинки.


Най–често се срещат снежинки с класическата шестоъгълна форма, но често се срещат и такива с формата на шестоъгълна призма (колонка), игловидни или по–сложни конформации от горепосочените.


Въпреки това идеята, че никои две снежинки не са еднакви е некоректна. Напълно възможно е, макар и не много вероятно, две снежинки да бъдат визуално идентични, ако средата, в която се формират, е сходна, тъй като са образувани близо една до друга или просто по случайност. Но е по-вероятно да откриете ДНК-двойника си, отколкото две напълно еднакви снежинки.


В представите на различните народи, снегът винаги е носен от някого. Дори се смятало, че ескимосите, които живеят в полярните и субполярни зони, имат множество думи за сняг. Тази теория пръв лансира американският антрополог Франц Боас през 1911 г. в своя труд “Наръчник на северноамериканските индианци”. В наши дни почти няма поддръжници на тезата, тъй като изследвания показват, че в множеството инуитски езици има толкова думи за сняг колкото и в езиците на други народи и коренът на думата “сняг” се използва в различни словосъчетания, като “снеговалеж”, “снежни преспи” и т.н.


У нас се смятало, че снегът се сипел от дългата бяла брада на Свети Никола.
Някои хора смятат, че падането на първия сняг е личен празник на всички, които носят снежни имена. Най-емблематичното такова е Снежанка. У нас името Снежанка се свързва с героинята от немската народна приказка, записана от братята Якоб и Вилхем  Грим и с „асистентката” на Дядо Мраз. В Русия обаче правят разлика между двете Снежанки. Другарката на Дед Мароз се нарича Снегурачка, а девойката с коси по черни и от абанос и лице по бяло и от сняг се казва Белоснежка. В западните държави няма подобен проблем, тъй като добрият старец се вози сам в своята вълшебна шейна, теглена от северните елени Дашър, Денсър, Пренсър, Виксен, Комета, Купидон, Донър, Блитцен и Рудолф. Първият пълнометражен анимационен филм е „Снежанка и седемте джуджета” и е дело на Walt Disney през 1937 г. Номиниран е за Оскар за музика.