ประเภทของเกล็ดหิมะ เรื่องน่ารู้เกี่ยวกับเกล็ดหิมะ

เกล็ดหิมะมีเอกลักษณ์เฉพาะและเลียนแบบไม่ได้ มีนักวิทยาศาสตร์ให้ความสนใจอยู่เสมอ และบางส่วนก็ทุ่มเททั้งชีวิตเพื่อศึกษาผลึกน้ำแข็ง

นักวิทยาศาสตร์คนแรกๆ ที่นึกถึงโครงสร้างของหิมะคือนักคณิตศาสตร์และนักดาราศาสตร์ชาวเยอรมัน โยฮันเนส เคปเลอร์(1571-1630). ในปี ค.ศ. 1611 เขาได้ตีพิมพ์บทความสั้นเรื่อง The New Year's Gift หรือ On Hexagonal Snowflakes ซึ่งสามารถเรียกได้ว่าเป็นเล่มแรก งานวิทยาศาสตร์อุทิศให้กับเกล็ดหิมะ

เนื่องจากเมื่อใดก็ตามที่หิมะเริ่มตก เกล็ดหิมะก้อนแรกจะมีรูปร่างเป็นดาวหกเหลี่ยม จึงต้องมีเหตุผลสำหรับเรื่องนี้ ถ้านี่เป็นอุบัติเหตุ แล้วทำไมถึงไม่มีเกล็ดหิมะรูปห้าเหลี่ยมหรือหกเหลี่ยม ทำไมรูปหกเหลี่ยมมักจะตกลงมา เว้นแต่ว่ามันจะเสียรูปทรงจากการชน อย่าเกาะติดกันเป็นฝูง แต่จะตกลงมาไม่บ่อยและแยกจากกัน?

- Johannes Kepler ของขวัญปีใหม่หรือเกล็ดหิมะหกเหลี่ยม 1611 (แปลโดย Yu. A. Danilov)

เรเน่ เดส์การ์ต(1596-1650) นักปรัชญาและนักคณิตศาสตร์ชาวฝรั่งเศส เป็นคนแรกที่อธิบายรายละเอียดเกี่ยวกับรูปร่างของเกล็ดหิมะ ที่น่าสนใจ แม้แต่ผลึกน้ำแข็งรูปแบบที่หายากมากยังถูกกล่าวถึงในบันทึกของเดส์การตส์ เช่น เสาบนยอด

พวกมันเป็นแผ่นน้ำแข็งเล็กๆ แบน เรียบและโปร่งใสมาก ราวกับกระดาษหนาหนึ่งแผ่น... พับเป็นรูปหกเหลี่ยมได้พอดี ด้านที่ตรงมากและมีมุมเท่ากัน... เป็นไปไม่ได้ คนที่จะสร้างอะไรแบบนั้น

— เรอเน เดส์การตส์ 1635

การประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์ทำให้นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษได้ โรเบิร์ต ฮุก(ค.ศ. 1635-1703) เพื่อตีพิมพ์ในปี ค.ศ. 1665 ผลงานที่เรียกว่า "ไมโครกราฟ" ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ได้อธิบายทุกอย่างที่เขาสามารถตรวจสอบได้ด้วยความช่วยเหลือของเครื่องมือใหม่ สิ่งพิมพ์ประกอบด้วยภาพวาดเกล็ดหิมะจำนวนมากซึ่งเป็นครั้งแรกที่แสดงให้เห็นถึงความซับซ้อนและความซับซ้อนของผลึกหิมะ

ภาพวาดจาก Micrography โดย Robert Hooke

อ้าง

ขณะตรวจดูเกล็ดหิมะด้วยกล้องจุลทรรศน์ ฉันพบว่า... ยิ่งกำลังขยายสูงเท่าไร ก็ยิ่งปรากฏอสมมาตรมากขึ้นเท่านั้น แต่ความไม่สมดุลนี้อาจเกิดจากการหลอมเหลวหรือความเสียหายในช่วงฤดูใบไม้ร่วง แต่ไม่ใช่ข้อบกพร่องในธรรมชาติ

— Robert Hooke, Micrography, 1665

หนึ่งในช่างภาพเกล็ดหิมะที่มีชื่อเสียงคนแรกคือ Andrei Andreevich Sigson(1840-1907) ช่างภาพชาวรัสเซียจาก Rybinsk โดยรวมแล้ว เขาสามารถถ่ายภาพผลึกน้ำแข็งในรูปแบบต่างๆ ได้ประมาณ 200 รูปแบบ ในการทำเช่นนี้ ช่างภาพใช้เทคโนโลยีพิเศษ: เกล็ดหิมะถูกจับบนตาข่ายไหม จากนั้นขยาย 15-24 เท่าโดยใช้กล้องจุลทรรศน์ เพื่อป้องกันไม่ให้คริสตัลที่เปราะบางละลายขณะถ่ายภาพ Sigson ได้ทำให้มือของเขาเย็นลงและหายใจผ่านท่อพิเศษ

เกล็ดหิมะซิกสัน

ผู้บุกเบิกการถ่ายภาพเกล็ดหิมะชาวอเมริกันคือ Wilson Bentley(พ.ศ. 2408-2474) ตลอดชีวิตของเขา เขาถ่ายภาพเกล็ดหิมะประมาณ 5,000 ภาพ 2,500 ของพวกเขาถูกตีพิมพ์ในปี 1931 ในหนังสือ Snow Crystals

เกล็ดหิมะเบนท์ลีย์ 2445

อุกิฮิโระ นากะยะ(พ.ศ. 2443-2505) นักฟิสิกส์ชาวญี่ปุ่น - นักวิทยาศาสตร์คนแรกที่จัดระบบความรู้เกี่ยวกับผลึกน้ำแข็ง Nakaya ไม่เพียงแต่ถ่ายภาพเกล็ดหิมะเท่านั้น แต่ยังได้เรียนรู้วิธีปลูกมันในห้องปฏิบัติการด้วย ผลการวิจัยของนักวิทยาศาสตร์คือหนังสือ "Snow Crystals: Natural and Artificial" ซึ่งเผยแพร่ในปี พ.ศ. 2497

เกล็ดหิมะเป็นจดหมายที่ส่งถึงเราจากสวรรค์

— อุกิฮิโระ นาคายะ สารคดี"ผลึกหิมะ" ค.ศ. 1939

เกล็ดหิมะเกิดขึ้นได้อย่างไร?

เกล็ดหิมะมีต้นกำเนิดมาจากเมฆ โดยที่ผลึกน้ำแข็งก่อตัวขึ้นบนอนุภาคฝุ่นที่เล็กที่สุดที่อุณหภูมิติดลบ จากนั้นจึงเกิดผลึกใหม่ๆ ขึ้นเรื่อยๆ เป็นต้น โครงสร้างของโมเลกุลน้ำเป็นตัวกำหนดรูปร่างหกเหลี่ยมของผลึก โดยรังสีของคริสตัลจะทำได้เพียงมุม 60 องศาและ 120 องศาเท่านั้น

เนื่องจากในแต่ละช่วงเวลา สภาวะที่เกล็ดหิมะเติบโต อย่างน้อยที่สุดก็แตกต่างกัน คริสตัลแต่ละชิ้นจึงมีรูปร่างที่เป็นเอกลักษณ์ ยิ่งกว่านั้นรังสีทั้งหมดของเกล็ดหิมะตัวเดียวมีความคล้ายคลึงกันมากเนื่องจากพวกมันตกผลึกพร้อม ๆ กันในสภาวะที่คล้ายคลึงกันมาก

เกล็ดหิมะมีกี่ประเภท?

แม้จะมีลักษณะเฉพาะของคริสตัล แต่พวกมันก็ยังให้ยืมตัวเองในการจำแนกประเภท อย่างไรก็ตาม ตามที่นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน Kenneth Libbrecht แห่งสถาบันเทคโนโลยีแห่งแคลิฟอร์เนีย บอกว่านี่ไม่ใช่งานง่าย เนื่องจากเรื่องนี้เป็นเรื่องของรสนิยมของนักวิจัยแต่ละคนในระดับหนึ่ง Libbrecht เองทำเกล็ดหิมะ 35 ชนิด; Ukihiro Nakaya - 41 และการจำแนกที่ซับซ้อนที่สุดที่เสนอโดยนักอุตุนิยมวิทยา Magono และ Lee ในปี 1966 - 80 ประเภทของผลึกหิมะ

การจำแนกประเภท อุกิฮิโระ นาคายะ. อุ. นาคายะ | ผลึกหิมะ: ธรรมชาติและประดิษฐ์ (สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด, 1954)

อย่างไรก็ตาม มีการจำแนกประเภทที่ง่ายกว่าซึ่งพัฒนาขึ้นในปี 1951 โดยคณะกรรมาธิการหิมะและน้ำแข็งของสมาคมอุทกวิทยาวิทยาศาสตร์ระหว่างประเทศ ซึ่งมีผลึกหิมะเพียง 7 รูปแบบและปริมาณน้ำฝนที่ตกตะกอน 3 ประเภทเท่านั้น

คลาส Snowflake ตาม International Snow Classification A.K.Dyunin ในอาณาจักรแห่งหิมะ สำนักพิมพ์ "วิทยาศาสตร์"โนโวซีบีสค์, 1983

1. บันทึก

เกล็ดหิมะที่ง่ายที่สุดคือปริซึมหกเหลี่ยมแบน

บนท้องฟ้าสูงซึ่งมีอุณหภูมิอากาศต่ำกว่า -30 กลายเป็นเมฆไอน้ำ เกล็ดหิมะ. พวกเขาไม่ปรากฏด้วยตัวเอง เช่นเดียวกับไข่มุก พวกเขาต้องการแกนกลาง ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นที่รังสีของดาวหิมะจะเติบโต มันสามารถเป็นอะไรก็ได้ - หยดน้ำแข็ง, อนุภาคของควัน, ฝุ่น ประการแรก เปลือกหกเหลี่ยมจะก่อตัวขึ้นรอบนิวเคลียส จากมุมที่รังสีสามารถเติบโตได้

รูปร่างของเกล็ดหิมะนั้นขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ความชื้น ลม และการที่เกล็ดหิมะตกลงไปบนพื้นราบหรือติดขอบ

เกล็ดหิมะมีหลายประเภท แต่มีหลายประเภทหลัก:
ปริซึม- แผ่นหกเหลี่ยมหรือเสาบาง

บางครั้งอาจเกิดโพรงภายในเสาแล้วเรียกว่า คอลัมน์กลวง.

เข็ม- คริสตัลบางยาว

เดนไดรต์- เกล็ดหิมะเนื่องจากมักถูกดึงและตัดออกจากกระดาษ

ชื่อของเกล็ดหิมะเหล่านี้หมายถึง "เหมือนต้นไม้" รังสีของพวกมันคล้ายกับกิ่งก้านของต้นไม้จริงๆ จัดสรรแยกต่างหาก เฟิร์นเดนไดรต์- มีลักษณะเป็นพุ่มเฟิร์นแบน

เสาพร้อมทิป- เสาหกเหลี่ยมที่ปลายแผ่นสมมาตร

หากคอลัมน์สั้นและแผ่นเปลือกโลกมีขนาดต่างกันจะเรียกว่าเกล็ดหิมะ จานคู่.

เกล็ดหิมะสิบสองรังสี- บางครั้งจานของเสาที่มีส่วนปลายจะก่อตัวขึ้นโดยการหมุนสัมพันธ์กัน และรังสีที่งอกออกมาจากพวกมันจะสร้างดาวสิบสองแฉก

ผลึกมิติได้มาเมื่อไม่ใช่หนึ่ง แต่มีเกล็ดหิมะหลายก้อนงอกออกมาจากนิวเคลียส เมื่อเวลาผ่านไป พวกมันสามารถแยกออกเป็นดาวแต่ละดวงได้

คริสตัล รูปร่างผิดปกติ ปรากฏขึ้นเมื่อเกล็ดหิมะขนาดเล็กจำนวนมากเติบโตร่วมกัน

อันที่จริงเป็นทรงหกเหลี่ยม มีเพียงสามในหกแขนเท่านั้นที่สั้นกว่าแบบอื่นๆ

อยู่ในหมู่ที่พบมากที่สุด รังสีของพวกมันไม่แตกแขนงเติบโตในวงกว้าง

หากขอบปรากฏบนรังสีจะเรียกว่าเกล็ดหิมะ จานที่มีเซกเตอร์.

เกล็ดหิมะมีความโปร่งใส แต่เมื่อมันเกาะติดกันเป็นสะเก็ด แสงจะพันกันที่ขอบ ดังนั้นหิมะจึงดูเป็นสีขาว

สูงมากในท้องฟ้าที่อุณหภูมิ -30 มีละอองน้ำสะสม - เมฆ ในฤดูร้อน หยดน้ำจะตกลงมาในรูปของฝน และเมื่อฤดูหนาวมาถึง ความหนาวเย็นจะเยือกแข็งหยดน้ำเล็กๆ ด้วยกล้องจุลทรรศน์และเปลี่ยนให้เป็นผลึกน้ำแข็ง - เกล็ดหิมะ มีเกล็ดหิมะมากมายและแตกต่างกันทั้งหมด ไม่มีใครเหมือนกัน
เกล็ดหิมะที่ใหญ่ที่สุดที่เคยบันทึกไว้คือเส้นผ่านศูนย์กลาง 12 ซม. โดยปกติ เกล็ดหิมะจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 5 มม. และมีมวล 0.004 กรัม

มีการจำแนกเกล็ดหิมะตามประเภทที่คล้ายกัน:

ปริซึม- มีทั้งแผ่นถ่าน 6 แผ่น และเสาแบบบางที่มีส่วนถ่าน 6 แผ่น ปริซึมมีขนาดเล็กและแทบจะมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า ขอบของปริซึมมักตกแต่งด้วยลวดลายที่ซับซ้อนต่างๆ

เข็ม- ผลึกหิมะที่บางและยาวก่อตัวที่อุณหภูมิประมาณ -5 องศา
เมื่อมองดูจะมีลักษณะเป็นขนเล็กๆ

เดนไดรต์- หรือคล้ายต้นไม้มีกิ่งแผ่กิ่งก้านบาง ๆ เด่นชัด บ่อยครั้งสิ่งเหล่านี้เป็นผลึกขนาดใหญ่ซึ่งสามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า ขนาดสูงสุดของเดนไดรต์สามารถมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 30 ซม.

เกล็ดหิมะ 12 แฉก- บางครั้งคอลัมน์ที่มีส่วนปลายจะถูกสร้างขึ้นด้วยการหมุนของเพลตที่สัมพันธ์กัน 30 องศา เมื่อรังสีเติบโตจากแต่ละแผ่น จะได้รับคริสตัลที่มีรังสี 12 ดวง

บันทึกคู่- ประเภทนี้ กระทู้ที่มีทิปจะมีส่วนแนวตั้งสั้นๆ แผ่นเปลือกโลกเติบโตเร็วมากจากไอน้ำหนึ่งในด้านล่างปิดบังวินาทีและทำให้มีขนาดใหญ่ขึ้น

โพสต์กลวง- คอลัมน์ด้านในที่มีส่วนหกเหลี่ยมบางครั้งอาจเกิดฟันผุ ที่น่าสนใจคือ รูปร่างของโพรงมีความสมมาตรเมื่อเทียบกับจุดศูนย์กลางของคริสตัล จำเป็นต้องใช้กำลังขยายสูงเพื่อดูเกล็ดหิมะขนาดเล็กครึ่งหนึ่ง

เดนไดรต์คล้ายเฟิร์น- ประเภทนี้เป็นหนึ่งในประเภทที่ใหญ่ที่สุด กิ่งก้านของ stellate dendrites จะบางและบ่อยมาก ส่งผลให้เกล็ดหิมะเริ่มดูเหมือนเฟิร์น

ผลึกมิติ- มันเกิดขึ้นที่ผลึกหิมะหลายก้อนเริ่มเติบโตในทิศทางที่ต่างกันจากการหยดด้วยกล้องจุลทรรศน์ แล้วพวกมันก็มีรูปร่างที่ซับซ้อนได้ ผลึกที่รวมกันเป็นก้อนดังกล่าวสามารถแตกตัวเป็นเกล็ดหิมะธรรมดาๆ ได้หลายก้อน

หิมะเทียม- ด้วยความช่วยเหลือของปืนหิมะพิเศษหยดน้ำเล็ก ๆ ถูกพ่นขึ้นไปในอากาศซึ่งแข็งตัวขณะบิน เป็นผลให้เกล็ดหิมะเทียมดูเหมือนหยดน้ำแช่แข็ง

คริสตัลผิดปกติ- ผลึกหิมะมักมีขนาดเล็ก ไม่สมมาตร และหลอมรวมเข้าด้วยกัน เพื่อให้ได้คริสตัลที่สมมาตรสวยงาม คุณต้องมีสภาพอากาศที่หลากหลายผสมผสานกันอย่างลงตัว

คริสตัลสามเหลี่ยม- เกล็ดหิมะดังกล่าวเกิดขึ้นที่อุณหภูมิประมาณ -2 องศา อันที่จริง สิ่งเหล่านี้คือปริซึมหกเหลี่ยม ซึ่งบางด้านสั้นกว่าด้านอื่นๆ มาก แต่บนใบหน้าของรังสีดังกล่าวสามารถเติบโตได้

เสาพร้อมทิป- เกล็ดหิมะดังกล่าวไม่ค่อยเห็น คริสตัลเริ่มเติบโตในรูปแบบของเสา แต่หลังจากที่ลมพัดพาพวกเขาไปยังโซนที่มีสภาพอากาศอื่น ๆ จากนั้นแผ่นเปลือกโลกก็เริ่มเติบโตที่ปลายของมัน

เกล็ดหิมะรูปดาว- เกล็ดหิมะดังกล่าวแพร่หลาย เหล่านี้เป็นผลึกแผ่นบาง ๆ ในรูปแบบของดาวที่มีรังสีหก บ่อยครั้งที่พวกเขาถูกตกแต่งด้วยลวดลายต่าง ๆ ที่สมมาตร เกล็ดหิมะดังกล่าวจะปรากฏที่อุณหภูมิ -2 °C หรือ -15 °C

จานพร้อมเซกเตอร์เป็นเกล็ดหิมะแผ่นเรียบรูปดาว แต่มีขอบที่โดดเด่นเป็นพิเศษซึ่งระบุมุมระหว่างหน้าปริซึมที่อยู่ติดกัน

นักวิทยาศาสตร์คนแรกๆ ที่นึกถึงโครงสร้างของหิมะคือนักคณิตศาสตร์และนักดาราศาสตร์ชาวเยอรมัน โยฮันเนส เคปเลอร์(1571-1630). ในปี ค.ศ. 1611 เขาได้ตีพิมพ์บทความสั้นเรื่อง The New Year's Gift หรือ On the Hexagonal Snowflakes ซึ่งสามารถเรียกได้ว่าเป็นงานทางวิทยาศาสตร์ชิ้นแรกเกี่ยวกับเกล็ดหิมะ

- Johannes Kepler ของขวัญปีใหม่หรือเกล็ดหิมะหกเหลี่ยม 1611 (แปลโดย Yu. A. Danilov)

— เรอเน เดส์การตส์ 1635

ภาพวาดจาก Micrography โดย Robert Hooke

อ้าง

— Robert Hooke, Micrography, 1665

เกล็ดหิมะซิกสัน

เกล็ดหิมะเบนท์ลีย์ 2445

เกล็ดหิมะเป็นจดหมายที่ส่งถึงเราจากสวรรค์

— Ukihiro Nakaya, สารคดี Snow Crystals, 1939

เกล็ดหิมะเกิดขึ้นได้อย่างไร?

เกล็ดหิมะมีกี่ประเภท?

1. บันทึก

เกล็ดหิมะที่ง่ายที่สุดคือปริซึมหกเหลี่ยมแบน

ดูเหมือนว่าไม่มีอะไรที่ไร้น้ำหนักมากไปกว่าเกล็ดหิมะเล็กๆ: ถ้ามันตกลงมาบนมือของคุณ คุณจะไม่รู้สึกถึงมัน ดูเหมือนว่า "ตาข่าย" บาง ๆ จะห้อยอยู่ในอากาศและพวกมันทั้งหมดก็ร่วงหล่น - หลายร้อยล้านพันล้าน ... ในอีกไม่กี่ชั่วโมงพื้นที่กว้างใหญ่ก็ถูกปกคลุมด้วย "ผ้าห่ม" ที่นุ่มฟู เมื่อหิมะตก คุณแทบจะไม่นึกถึงธรรมชาติของหิมะเลยแม้แต่น้อย - เกล็ดหิมะ (รีบกลับบ้าน - ท่ามกลางความร้อน!) แต่ปรากฎ - นี่คือโครงสร้างที่ซับซ้อนของผลึกน้ำแข็งที่เชื่อมโยงถึงกัน มีตัวเลือกมากมายสำหรับ "การประกอบ" เกล็ดหิมะ - จนถึงขณะนี้ยังไม่สามารถหาสองที่เหมือนกัน ...

เกล็ดหิมะคริสตัลลอยอยู่บนท้องฟ้า
เพื่อนกำลังบินอยู่ใกล้ ๆ - บนก้อนเมฆไม่น่ากลัว
หนึ่งเธอเป็นเกล็ดหิมะ และอีกนับล้านเป็นหิมะ
และจากที่สูงของสวรรค์ - วิ่งอย่างรวดเร็ว
เที่ยวบินบนท้องฟ้าเป็นที่น่าพอใจ แต่เร็ว ๆ นี้บนพื้นดิน
พวกเขาจะกลายเป็นกองหิมะเพื่อความสุขของเด็ก ๆ ! ..
เกล็ดหิมะคริสตัล - เมื่อเธออยู่คนเดียว!
Oleg ESIN

ความลึกลับของการเกิด

น้ำธรรมดาที่เย็นจัดทำให้เกิดรูปทรงลูกไม้สมมาตรได้อย่างไร? เพื่อให้เข้าใจว่าทำไมเกล็ดหิมะถึงดูสวยงาม มาทำความคุ้นเคยกับเรื่องราวชีวิตของผลึกหิมะก้อนหนึ่งกัน
เมฆมักประกอบด้วยน้ำแข็งหรือฝุ่นละอองจากต่างประเทศ พวกมันทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับแกนเล็กๆ ของเกล็ดหิมะ โมเลกุลของไอน้ำที่เคลื่อนที่อย่างโกลาหล เย็นลง และสูญเสียความเร็ว “อยากลงจอด” แล้วก็มีฝุ่น! ต้องขอบคุณคริสตัลที่ทำให้ได้ลวดลายและเปลี่ยนจาก "ลูกเป็ดขี้เหร่เป็นหงส์ที่สวยงาม" - เกล็ดหิมะคริสตัล

ผู้ฝ่าฝืนกฎหมาย

เกล็ดหิมะแต่ละอันมีเอกลักษณ์ ย้อนกลับไปในศตวรรษที่ 17 นักปรัชญาและนักคณิตศาสตร์ R. Descartes เขียนว่าสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ดูเหมือนดอกกุหลาบ ดอกลิลลี่ ล้อที่มีฟันหกซี่ เขาประทับใจเป็นพิเศษกับ “จุดสีขาวเล็กๆ” ที่อยู่ตรงกลางเกล็ดหิมะ ราวกับว่ามันเป็นรอยเท้าของเข็มทิศ ซึ่งใช้สำหรับร่างเส้นรอบวง นักดาราศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่ I. Kepler อธิบายรูปร่างของเกล็ดหิมะตามพระประสงค์ของพระเจ้า... อย่างไรก็ตาม มันเป็นเรื่องมหัศจรรย์ไม่ใช่หรือ! มายากลจริง!
เวทย์มนตร์คือเวทย์มนตร์ แต่เกล็ดหิมะหลากหลายแบบนี้จะออกมาได้อย่างไร? ปรากฎว่าภายใต้เงื่อนไขบางอย่าง "น้ำแข็ง" จะเติบโตอย่างหนาแน่นตามแนวแกน ก่อตัวเป็นเสาและเข็มที่ยาวขึ้น ส่วนอย่างอื่นพวกเขาชอบที่จะตั้งฉากกับแกน ในที่สุดก็แสดงจานหรือดาว ทุกอย่างดูเรียบง่ายและชัดเจน
และยังมีความลึกลับอยู่อย่างหนึ่ง - ความลับของโครงสร้างของเกล็ดหิมะ ตาม กฎทางกายภาพที่ซึ่งระเบียบที่เคร่งครัดไม่มีที่สำหรับความโกลาหล และในทางกลับกัน. และเมื่อกำเนิดของสิ่งมีชีวิตเหล่านี้มีระเบียบและความวุ่นวายอยู่ร่วมกัน
เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าของแข็งต้องอยู่ในรูปของผลึก (อะตอมได้รับคำสั่ง) หรืออยู่ในสถานะอสัณฐาน ในทางกลับกัน เกล็ดหิมะทำผิดกฎหมายทั้งหมด: พวกมันมีโครงตาข่าย ซึ่งอะตอมของออกซิเจน (และโมเลกุลของน้ำในภายหลัง) ถูกจัดเรียงอย่างเข้มงวดในสถานที่ต่างๆ เช่น ทหารในแถว และอะตอมของไฮโดรเจนจะถูกสุ่ม แต่เมื่อรวมกับอะตอมของออกซิเจน ไฮโดรเจน "คนจรจัด" จะสร้างใบหน้าที่เรียบเนียน และ... ปริซึมหกเหลี่ยมปกติก็ถือกำเนิดขึ้น
เกล็ดหิมะหนุ่มไม่เคยเป็นรูปห้าเหลี่ยมหรือหกเหลี่ยม ทุกครั้งที่ฉันไม่เคยหยุดชื่นชมความแม่นยำทางคณิตศาสตร์ที่น่าทึ่งซึ่งธรรมชาติสร้างผลงานชิ้นเอก อัศจรรย์! เครื่องประดับเป็นแค่การพักผ่อน...
อย่างไรก็ตาม ไม่ช้าก็เร็ว เกล็ดหิมะเริ่มมีน้ำหนักเพิ่มขึ้น: โมเลกุลของน้ำใหม่จะถูกดึงดูดไปที่แต่ละใบหน้าและตุ่มตุ่ม - มีสิ่งผิดปกติปรากฏขึ้น เมื่อเดินทางในเมฆ เกล็ดหิมะจะเติบโตอย่างรวดเร็ว: มีลำแสงหนาปรากฏขึ้นที่ขอบ กิ่งก้านจากตุ่ม หากใบหน้าทั้งหกอยู่ในสภาพเดียวกัน จะเกิดรังสี "แฝด" ขึ้น

แอร์วอลทซ์

เมื่อเกล็ดหิมะโตขึ้นและพวกเขา "ลูกของเมฆ" จำนวนมากกลายเป็นแออัดในบ้านของพ่อพวกเขาด้วย "ความอยากรู้อยากเห็นอย่างกล้าหาญ" ตัดสินใจที่จะลองเสี่ยงโชค - เพื่อเดินทางทางอากาศสู่โลกซึ่งสามารถทำได้ เงื่อนไขเท่านั้นที่เรียกว่าการตก เค. บัลมงต์บรรยายถึงการบินของเกล็ดหิมะอย่างมีสีสันว่า “ภายใต้ลมที่พัดมา มันสั่นสะท้าน ลอยขึ้นบนนั้น ทะนุถนอม มันแกว่งไปมาอย่างแผ่วเบา”
กระแสลมรับแสง "ปุย" นำพวกเขาไปด้านข้างยกพวกเขาขึ้นวงกลมในลมกรดแห่งการเต้นรำ - "เกล็ดหิมะเหมือนเสียงหัวเราะเต้นรำทันที ... " และพวกมันคือ "เบามีปีกเหมือนกลางคืน ผีเสื้อ” รู้ว่าตัวเองสนุกและร้องเพลงโดย A. Tvardovsky ได้ทันที:

พวกเราคือเกล็ดหิมะสีขาว
เราบิน เราบิน เราบิน
เส้นทางและเส้นทาง
เราจะทำทุกอย่างพัง
วนรอบสวนกันเถอะ
ในวันที่หนาวเหน็บ
และนั่งข้างกันเงียบๆ
กับคนอย่างเรา
เต้นรำกลางทุ่ง
เราเป็นผู้นำการเต้นรำแบบกลมของเรา
ที่ไหนเราไม่รู้
ลมจะพาเราไป

และเมื่อมองแวบแรกอาจดูเหมือนว่า “... พวกเขาไม่สนใจอะไรเลย! - ในชุดเดรสลูกไม้บางเบาพร้อมไหล่เปลือย ... ” แต่นี่ไม่เป็นความจริงทั้งหมด!

สูญเสียรูปร่าง

เกล็ดหิมะที่พลิ้วไหวในอากาศกำลังตกอยู่ในอันตราย เมื่ออยู่ใน "ขอบ" ที่อุ่นขึ้น พวกเขาสามารถละลายกลายเป็นเม็ดฝนหรือปลายข้าว นอกจากนี้ศัตรูของพวกเขาคือการระเหยโดยเฉพาะในลมและความชื้นต่ำ ยิ่งเกล็ดหิมะมีขนาดเล็กเท่าไหร่ก็ยิ่งละลายเร็วขึ้นเท่านั้น: ปลายแหลมจะเรียบขึ้น ส่วนนูนของลูกไม้ก็หายไป และยิ่งตกนานก็ยิ่งกลม
เมื่อไม่มีลม เกล็ดหิมะจะเกาะติดกันเป็นสะเก็ดขนาดใหญ่ - "จานรอง" หมุนวน และมันเกิดขึ้นว่าในช่วงที่มีน้ำค้างแข็งรุนแรง (ต่ำกว่า -30 ° C) ผลึกน้ำแข็ง "หยุด" ลมแรงทำลายรังสีที่เปราะบางของพวกเขาอย่างไร้ความปราณีหรือแตกสลายชนกันและตกลงสู่พื้นในรูปแบบของ “ฝุ่นเพชร” - หิมะปุย ๆ ที่ทำจากเข็มน้ำแข็งบาง ๆ
มีเพียงส่วนเล็ก ๆ ของ "เจ้าหญิงแห่งลูกบอลอากาศ" เท่านั้นที่มาถึงพื้นโลกโดยไม่เกิดอุบัติเหตุ - ปลอดภัยและมีเสียง อย่างไรก็ตาม แฟนสาวของพวกเขาที่เปลี่ยนไปจนจำไม่ได้ ก็เป็นเกล็ดหิมะเช่นกัน แม้ว่าจะไม่สมมาตรก็ตาม และความคิดเห็นที่ว่าพวกเขาจะต้องเป็นดาวหกเหลี่ยมเป็นสิ่งที่ผิด คนที่เพิ่งเกิด - ใช่ แต่ผู้ที่ "ฉลาดด้วยประสบการณ์" ที่รู้จักความร้อนลมและน้ำจะสูญเสียความงามในอดีตไป รูปร่างของพวกเขาไม่สง่างามและสม่ำเสมออีกต่อไป แต่ยังมีความหลากหลายมาก

วิทยาศาสตร์ทั้งหมด

เป็นการยากที่จะจำแนกปรากฏการณ์ที่มีลักษณะไม่ซ้ำซากจำเจ เกล็ดหิมะทั้งหมดแตกต่างกัน และการแยกออกเป็นส่วนใหญ่เป็นเรื่องของความชอบส่วนตัว เป็นเวลานานที่นักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถถ่ายภาพเกล็ดหิมะด้วยกล้องจุลทรรศน์ได้
เป็นครั้งแรกที่สิ่งนี้เกิดขึ้นในปี 1885 โดย American W. Bentley ชื่อเล่น “Snowflake” เป็นเวลา 46 ปีที่เขาได้สร้างสรรค์คอลเลกชั่นภาพถ่ายที่มีเอกลักษณ์กว่า 5,000 ภาพ ซึ่งพิสูจน์ว่าไม่มีเกล็ดหิมะที่เหมือนกันทุกประการ การศึกษาของพวกเขากลายเป็นวิทยาศาสตร์ และในปี ค.ศ. 1951 คณะกรรมาธิการระหว่างประเทศว่าด้วยหิมะและน้ำแข็งได้นำการจำแนกประเภทของผลึกน้ำแข็ง ซึ่งรวมถึงเกล็ดหิมะหลักเจ็ดประเภทและการตกตะกอนน้ำแข็งสามประเภท (เม็ดหิมะละเอียด เม็ดน้ำแข็ง และลูกเห็บ)
อย่างไรก็ตาม ถึงเวลาแล้วที่เกล็ดหิมะจะต้องแนะนำตัวเอง หลายครั้งที่เราพูดถึงความมหัศจรรย์และเอกลักษณ์ของพวกมัน

มาทำความรู้จักกัน!

ฉันเป็นปุยหิมะ เป็นผู้สร้างสรรค์ธรรมชาติที่สวยงามและน่าทึ่ง ไม่ใช่โดยไม่มีเหตุผลข้อที่โดดเด่นจะอุทิศให้ฉัน ฟังวิธีที่ K. Balmont เขียนเกี่ยวกับฉันว่า: “เกล็ดหิมะสีขาวนุ่มฟู บริสุทธิ์ ช่างกล้าหาญเหลือเกิน!” มันเป็นเรื่องของฉัน! แต่ฉันไม่ได้อยู่คนเดียว พวกเราเยอะมาก
ที่สวยที่สุดคือคริสตัลรูปดาวที่บาง (หนาเพียง 0.1 มม.) หรือเดนไดรต์ (ฉันอยู่ในกลุ่มนี้ด้วย) ลำตัวเหมือนต้นไม้ ฉลุ แตกแขนง (เส้นผ่านศูนย์กลาง 5 มม. ขึ้นไป) ประกอบด้วยกิ่งก้านสาขาที่สมมาตรกันหกกิ่งและหลายกิ่ง - ตามที่คุณต้องการ
ญาติสนิทของเราคือพี่สาวของดิสก์ แบนและบางเหมือนเรา อย่างไรก็ตามพวกเขาด้อยกว่าเราในด้านความงาม: ซี่โครงน้ำแข็งจำนวนมากแบ่งใบมีดของร่างกายออกเป็นส่วน ๆ - ไม่มีอะไรเช่นกัน แต่ไม่มีความสง่างามเหมือนของเรา!
และขอให้พวกเรามีน้อย แต่น้องสาวของฉันและฉันเป็นผลงานชิ้นเอก เราเอง - เกล็ดหิมะแผ่น - ที่ดึงดูดสายตามากกว่าเกล็ดหิมะประเภทอื่น และญาติของเราจำนวนมากที่สุดคือคอลัมน์หรือคอลัมน์ เป็นผลึกรูปหกเหลี่ยมและดินสอ มีแคปชี้ที่ปลาย...
มันเกิดขึ้นที่เสาที่ลอยอยู่ในลมหมุนของการเต้นรำไปยังโซนที่มีอุณหภูมิต่างกันเปลี่ยน "การวางแนว" ของพวกเขา - พวกเขากลายเป็นจาน และพวกเขาเรียกว่าคอลัมน์ (หรือคอลัมน์) พร้อมคำแนะนำแล้ว
ในบรรดาผลึกเรียงเป็นแนว ตัวอย่าง "เร่ง" แต่ละตัวจะยาวและบาง พวกเขาเรียกว่าเข็ม บางครั้งฟันผุยังคงอยู่และปลายแตกออกเป็นกิ่งก้าน
ญาติ "แบนและเรียงเป็นแนว" บางคนตัดสินใจอาศัยอยู่ใน "ครอบครัว" - โครงสร้างสามมิติ โดยวิธีการที่ได้การสร้างสรรค์ที่ซับซ้อนที่น่าสนใจมาก - เดนไดรต์เชิงพื้นที่: คริสตัลที่เติบโตร่วมกันรักษาความเป็นตัวของตัวเอง - แต่ละสาขาตั้งอยู่ในระนาบของตัวเอง
ปัญหามากมายตกอยู่ที่ส่วนแบ่งของ "เกล็ดหิมะนักบัลเล่ต์": ในความร้อนหรือลมแรงพวกมันจะแตกกิ่งก้านสาขา โดยปกติจะมี "คนพิการ" จำนวนมากในหิมะเปียก เหล่านี้เป็นคริสตัลที่มีรูปทรงไม่สม่ำเสมอ

หิมะหลากสี

ความจริงที่ว่าหิมะไม่ได้เป็นสีขาวบริสุทธิ์ แต่มีสีฟ้าเล็กน้อยเป็นที่ทราบกันมานานแล้ว ทำรูในนั้นประมาณหนึ่งเมตร แสงในความหนาของหิมะใกล้ขอบหลุมจะปรากฏเป็นสีเหลือง ลึกกว่า - เขียวอมเหลือง ฟ้าอมเขียว และสุดท้ายเป็นสีน้ำเงินสดใส การสะท้อนของท้องฟ้าไม่เกี่ยวอะไรกับมัน และในสภาพอากาศที่มีเมฆมากและเมื่อใช้หลอดกระดาษแข็งจะไม่มีอะไรเปลี่ยนแปลง ทำไมสีน้ำเงินจึงเกิดขึ้น?
น้ำแข็งของเกล็ดหิมะนั้นโปร่งใส และแสงแดดที่สะท้อนและกระจัดกระจายบนใบหน้าจำนวนมากของมัน สูญเสียรังสีสีแดงและสีเหลือง เหลือเพียงสีเขียวอมฟ้า น้ำเงิน หรือน้ำเงินสดใส - ขึ้นอยู่กับความหนาของคริสตัล แต่เมื่อมีเกล็ดหิมะจำนวนมาก ความประทับใจของมวลสีขาวก็ถูกสร้างขึ้น
ในพื้นที่ต่างๆ - หิมะ "ของพวกเขา" มีรูปร่างและสีพิเศษ ในภูมิภาคอาร์กติก คุณจะเห็นหิมะสีชมพูหรือสีแดง ซึ่งเป็นสีที่ได้มาจากสาหร่ายที่อาศัยอยู่ระหว่างคริสตัล มีหลายกรณีที่หิมะสีน้ำเงิน สีเขียว สีเทาและสีดำตกลงมา (เห็นได้ชัดว่าเกิดจากเขม่าและมลพิษในบรรยากาศทางอุตสาหกรรม)

เขาแก่เหมือนเรา

แต่กลับไปที่หิมะที่หลุดออกมาในรูปของดาว, เข็ม, เสา ... เกล็ดหิมะนับไม่ถ้วนไม่เหมือนเม็ดทราย: เหมือนสิ่งมีชีวิตที่อยู่ด้วยกันพวกเขาเริ่มโต้ตอบอย่างแข็งขัน: พวกมันระเหย มุมแหลม. ไอน้ำส่วนเกินจะเข้าสู่สถานะของแข็ง (หรือของเหลว) น้ำแข็งก่อตัวขึ้นตรงกลางเกล็ดหิมะ คริสตัลขนาดเล็กหายไป คริสตัลขนาดใหญ่กลายเป็นขนาดใหญ่ สูญเสียเอกลักษณ์ สะพานน้ำแข็งปรากฏขึ้น มีอากาศน้อยลงใน "บ้าน" ของหิมะหิมะถูกบีบอัดแข็งตัวกลายเป็นอัดแน่นแล้วอัดแน่นและในที่สุดก็กลายเป็นหิมะที่หยาบกร้านหนาแน่นจากเม็ดน้ำแข็งอัด
กระบวนการเหล่านี้พบเห็นได้ในหิมะที่ "เล่นเป็นเวลานาน" พวกมันถูกเร่งด้วยการละลายพวกมันได้รับผลกระทบจากลม และถ้าเกล็ดหิมะตกลงมาในรูปของเมล็ดพืชก่อตัวเป็นหิมะที่หนาแน่นอยู่แล้ว "อายุ" ของมันก็จะเร่งขึ้น ...
“ หิมะหมุนวน หิมะกำลังตก - หิมะ! หิมะ! หิมะ!..” หิมะที่สดชื่นในวันที่อากาศหนาวจัดมักจะมาพร้อมกับเสียงขบเคี้ยวอันร่าเริงที่อยู่ใต้ฝ่าเท้า และมันก็ไม่มีอะไรนอกจากเสียงของผลึกที่แตกสลาย เราไม่สามารถรับรู้เสียงของเกล็ดหิมะที่แตกได้ แต่ผลึกที่แตกละเอียดจำนวนนับไม่ถ้วนสร้างเสียงเอี๊ยดที่เด่นชัดมาก
ลองสวมนวมสวมนวมความงามท้องฟ้าที่เปราะบางนี้แล้วตรวจดูให้ดี คุณจะเห็นเองว่านี่คือเวทมนตร์ ปาฏิหาริย์ที่แท้จริง! และตะลึงในความยิ่งใหญ่ของมัน!

ตัวเลขและข้อเท็จจริง:

กว่าครึ่งของประชากร โลกไม่เคยเห็นหิมะจริง
ในหิมะ 1 ลูกบาศก์เมตร มีเกล็ดหิมะ 350 ล้านชิ้น และทั่วทั้งโลก - 10 ถึงองศาที่ 24 น้ำหนักของเกล็ดหิมะเพียงประมาณ 1 มก. ไม่ค่อย - 2-3 มก. อย่างไรก็ตาม เมื่อรวมกันแล้ว เกล็ดหิมะที่แทบไม่มีน้ำหนักนับพันล้านชิ้นสามารถส่งผลต่อความเร็วของการหมุนของโลกได้ อย่างไรก็ตาม เมื่อถึงปลายฤดูหนาว หิมะที่ปกคลุมบนดาวเคราะห์ดวงนี้ถึง 13,500 พันล้านตัน
นักอุตุนิยมวิทยาชาวเยอรมันสามารถคำนวณได้ว่ามีเกล็ดหิมะหลายพันล้าน (จำนวนที่มีศูนย์ 24) ตกในเยอรมนีทุกปี โดยในจำนวนนี้ไม่มีแม้แต่สองก้อนที่เหมือนกัน
เส้นผ่านศูนย์กลางของเกล็ดหิมะส่วนใหญ่ประมาณ 5 มม. แม้ว่าจะมีข้อยกเว้น เมื่อวันที่ 30 เมษายน ค.ศ. 1944 หิมะตกอย่างน่าอัศจรรย์ในกรุงมอสโกว เกล็ดหิมะขนาดเท่าฝ่ามือคล้ายกับขนนกกระจอกเทศ “ผู้ถือสถิติ” ที่จดทะเบียนอย่างเป็นทางการมีเส้นรอบวง 12 ซม.
ปรากฎว่าสีขาวทำให้หิมะ ... อากาศ (95 เปอร์เซ็นต์) หิมะที่หลวมและฟูนุ่มเต็มไปด้วยฟองอากาศจากผนังที่สะท้อนแสง การปรากฏตัวของอากาศยังเป็นตัวกำหนดความหนาแน่นต่ำมากของเกล็ดหิมะและหิมะ และความเร็วของการตกที่ช้า (0.9 กม./ชม.)
นักวิทยาศาสตร์ชาวญี่ปุ่น N. Ukichiro เรียกหิมะว่า "จดหมายจากสวรรค์ที่เขียนด้วยอักษรอียิปต์โบราณ" เขาเป็นคนแรกที่สร้างการจำแนกเกล็ดหิมะ พิพิธภัณฑ์เกล็ดหิมะแห่งเดียวในโลกบนเกาะฮอกไกโดตั้งชื่อตามเขา