- Marta Bartošovičová външен редактор
- 7 февруари 2018 г.
Назовавайки снежинка, ние всъщност я наричаме леден кристал. Замръзналите водни молекули са свързани помежду си в прецизно шестоъгълно разположение, което се вижда в типична форма, характеризираща се с аксиална симетрия по шест различни оси с обща точка в центъра на формацията, според която цялата формация е централно симетрична.
Снежинката обаче е и общото наименование на всяка сноп сняг, който пада от облаците през зимата. Често те са групи от стотици ледени кристали, които се сливат по време на падането им на земята поради различни фактори.
Снежинка геометрия
Централната симетрия се създава от състава на две аксиални симетрии, определени от оси, които са перпендикулярни една на друга и се пресичат в центъра на симетрията. Не всички снежинки имат формата на шестолъчна звезда. Докато разглеждате по-отблизо някои от тях, ще наблюдавате разнообразие от форми и форми.
Защо шестоъгълник?
Шестократната симетрия, на която се възхищаваме на снежинките, се дължи на структурата на водните молекули в структурата на ледения кристал. Докато растем, наблюдаваме шестоъгълници, но леденият кристал е триизмерно образувание, мъничко тяло в космоса и такова тяло е всяка снежинка. Звездните снежинки са тънки резенчета лед. Не всички люспи, които падат по земята от облаци по време на снеговалеж, са такива.
Най-простите снежинки са шестоъгълни призми, които имат две шестоъгълни основи и шест странични стени във формата на правоъгълници. Те могат да бъдат с различни размери, те са дълги и тънки, или ниски и смели, или нещо между тях. Те са резултат от бавно замразяване, кристализация и растеж на ледения кристал и обикновено са с много малки размери.
Ледена морфогенеза
Преобразуването на обикновена ледена призма в сложна форма на звездна люспа с шест сегментирани рамена е пример за физическа морфогенеза. Това е процес, при който форма на сложна форма и форма се формира от неодушевен безформен материал по спонтанен начин, когато от първоначалния хаос възниква определен точен закон и ред, структура. Има много примери за природни процеси, при които можем да наблюдаваме този процес: вълни върху езера, ивици на снежни преспи или пясъчни дюни или различни геометрични модели на житни полета, за които се твърди, че са създадени от извънземни. Снежинките обаче са уникален пример за процеса на физическа морфогенеза поради привидно безкрайното разнообразие от техните форми и шарки.
Как се образуват люспи
Шестте върха на ледения кристал растат малко по-бързо, защото изпъкват повече във влажния въздух в космоса. Така зародишите на ръцете започват да растат. Тъй като кристалът постепенно расте, ядрата се увеличават и страничните ядра на други рамена растат отново на върховете си. Постоянно повтаряйки този процес, накрая се създава сложна сложна форма на снежинката. Колкото по-бързо расте кристалът, толкова по-сложна е формата му. По-големите снежинки са по-разклонени, формата им е по-сложна и моделите са по-възхитителни.
Хаос и ред
Формирането на страничните рамена често е хаотично. Когато леденият кристал расте изключително бързо, страничните рамена са разположени произволно, понякога изобщо не са симетрични, а самите рамена са асиметрични. Както хаосът, така и редът играят роля в растежа на снежинките, поради което моделите им са толкова необичайни и интересни. Шестоъгълната призматична структура на ледените кристали е естествен закон за кристализация. Това се нарушава хаотично от скоростта на растеж, което причинява артикулацията на ръцете и сложността на тяхната структура. Тези две природни сили заедно създават красива сложна симетрична структура на снежинката.
Снежинките наподобяват фрактали в сложната си форма. Те произтичат и от хаотичен начин за разделяне и повтаряне на намалени копия на първоначалната им форма, принцип, който наричаме самоподобство.
Различни форми и форми на снежинки
Определени са 35 различни форми. Те могат да бъдат разделени на осем основни групи според основната им форма: дендрити с форма на звезда; стълбове и игли; капачки; дендрити с форма на папрат; диамантен кристален прах; триъгълни кристали; дванадесетръки снежинки; люспи с иновации и градушка.
Звездни дендрити - най-често срещаната форма на снежинките е звезда, образувана от ръце и странични рамена, наподобяващи формата на дърво ("дендрит" означава дървесна). Това са големи люспи, които падат в студено време, когато температурата е около -15 ° C.
Постове и игли - снежинки с форма на стълб се появяват при температура около -6 ° C. Те са относително малки и можем да ги наблюдаваме като малки бели косми, падащи в лек сняг. Дългите тънки колони се наричат иглени кристали. Някои имат конични отвори в двата края.
Публикации с капачки - Тези форми на снежинките не са много типични, но в действителност не е трудно да ги откриете, когато знаете какво да търсите. Те се образуват, когато люспи растат по време на пътуване през слоеве с различни температури. Колоната започва да расте при температура около -6 ° C, а капачките в краищата й растат при температура от -15 ° C.
Дендрити с форма на папрат - тези кристали наподобяват дендрити с форма на звезда, но са по-големи и имат по-изразени рамена с много листа. Формата наподобява листа от папрат. Ако се вгледате внимателно, ще видите, че страничните рамена са почти успоредни на съседните основни рамена. Те не са съвсем симетрични, а страничните рамена често са неправилни. Те са големи люспи, с диаметър до 5 мм.
Диамантен кристален прах - тези малки ледени кристали приличат на мъничък искрящ прах на слънчева светлина. Оттам идва и името им. Те са най-малките снежинки, много имат диаметър, по-малък от диаметъра на човешки косъм. Те се появяват по време на сурово студено време. Основната форма е тънка шестоъгълна призма, идеално симетрично тънко парче лед.
Триъгълни кристали - Необичайните форми на тези снежинки са създадени от аеродинамичния ефект. Те са склонни да бъдат малки, пресечени триъгълници, понякога имат шестоъгълни израстъци и образуват странни симетрични форми.
Дванадесетръки снежинки - ако две шестръки снежинки се залепят на земята, може да се образува дванадесетръка снежинка. Изглежда, че такъв сблъсък се случва само рядко, но в действителност не е никак трудно да се открият тези форми на люспи по време на обилен снеговалеж.
Люспи с иновации и градушка - ледените кристали, образувани в облаците, образувани от водните капчици, често се сблъскват с тези капчици и ледените капчици замръзват. Ние призоваваме замразени капчици за иновации. Възможно е да няма нововъведения върху кристалите или само няколко капчици, а понякога те са напълно покрити с иновации. Иновациите за мехурчета се наричат грис или ледник.
Тема Снежинки - всяка от тях е наистина уникална? представен от успешен учен в областта на приложната математика док. RNDr. Даниела Величова, CSc., На 30 януари 2018 г. в 9.00 ч в Братиславската научна сладкарница в Центъра за научна и техническа информация на Словашката република. Запитана в заглавието на речта си дали всяка снежинка е уникална, тя каза: „Да и не! Няма две подобни снежинки. Разпознаваме обаче само няколко основни форми и форми. Те се образуват при определени условия по време на кристализацията на водни пари и малки капки вода и при определена температура. Правилната шестоъгълна симетрична форма е хаотично нарушена от влиянието на физическите условия. Ето защо формата на снежинките е толкова разнообразна и произволна. "
док. RNDr. Даниела Величова, CSc., идва от Братислава. Учи математика и дескриптивна геометрия във Факултета по природни науки на Университета Коменски (Великобритания) в Братислава. Той е ръководител на Института по математика и физика към Факултета по машиностроене на Словашкия технологичен университет (STU) в Братислава. Освен че преподава в университета, той е активен в областта на математическото образование на европейските инженери в рамките на европейската организация SEFI и в Европейската асоциация на жените по математика EWM. Нейните изследвания са фокусирани основно върху геометрията и геометричното моделиране на фигури, компютърната графика, електронното обучение по математика и разработването на уеб приложения. Тя е автор на около 200 публикации в тези области. Участвала е в много национални изследователски задачи и проекти в ЕС, които са били част от програмите VEGA, KEGA, APVV, Socrates, Minerva, Leonardo da Vinci, Erasmus и FP6.
Подготвено и публикувано от: Marta Bartošovičová, NCP VaT в CVTI SR
Снимка: Ján Laštinec, NCP VaT в CVTI SR
Снимки: от представянето на док. RNDr. Даниела Величова, CSc.