Почему у снежинки 6 лучей?

Многие из нас делали бумажные снежинки, чтобы украсить дом к новому году. И наверняка, эти многие делали их неправильно.

Вода — это минерал

Лёд и снежинка являются таким же минералом, как алмаз или любой другой минерал. Поэтому он подчиняется всем правилам «кристаллостроения». В геологии уже долгие годы существует обособленная дисциплина — кристаллография, которая и объясняет нам, почему минералы выглядят так, как они выглядят. И кристаллография нам говорит, что снежинка может быть только шестиугольной. И исключений здесь быть не может, разумеется, если речь идёт о снежинке из обыкновенной воды.

Процесс роста снежинок — это процесс сублимации твёрдых кристаллов воды из водяного пара, минуя жидкую фазу. Вернее, это обратный процесс — десублимация. Она накрывает наши города морозными осенними утрами, и мы называем её инеем или изморосью.

Сублимация — это переход вещества из твёрдого состояния сразу в газообразное, минуя жидкое.

Есть минерал — есть решётка

Снег обретает естественную для льда структуру, отвечающую гексагональной сингонии. Всего у минералов семь вариантов сингоний (триклинная, моноклинная, ромбическая, тетрагональная, тригональная, гексагональная, кубическая), но снежинка может быть только гексагональной.

По-хо-же

В то время, как лёд бывает очень разный — 3 аморфных вида и 17 кристаллических:

Скучный список

Аморфный лёд не обладает кристаллической структурой. Он существует в трех формах: аморфный лёд низкой плотности (LDA), образующийся при атмосферном давлении и ниже, аморфный лёд высокой плотности (HDA) и аморфный лёд очень высокой плотности (VHDA), образующийся при высоких давлениях. Лёд LDA получают очень быстрым охлаждением жидкой воды («сверхохлаждённая стекловидная вода», HGW), или конденсацией водяного пара на очень холодной подложке («аморфная твёрдая вода», ASW), или путём нагрева высокоплотностных форм льда при нормальном давлении («LDA»).

  • Лёд Ih Обычный гексагональный кристаллический лёд. Почти весь лёд на Земле относится ко льду Ih, и только очень малая часть — ко льду Ic.
  • Лёд Ic Метастабильный кубический кристаллический лёд. Атомы кислорода расположены как в кристаллической решётке алмаза. Его получают при температуре в диапазоне от −133 °C до −123 °C, он остаётся устойчивым до −73 °C, а при дальнейшем нагреве переходит в лёд Ih. Он изредка встречается в верхних слоях атмосферы.
  • Лёд II Тригональный кристаллический лёд с высокоупорядоченной структурой. Образуется изо льда Ih при сжатии и температурах от −83 °C до −63 °C. При нагреве он преобразуется в лёд III.
  • Лёд III Тетрагональный кристаллический лёд, который возникает при охлаждении воды до −23 °C и давлении 300 МПа. Его плотность больше, чем у воды, но он наименее плотный из всех разновидностей льда в зоне высоких давлений.
  • Лёд IV Метастабильный тригональный лёд. Его трудно получить без нуклеирующей затравки.
  • Лёд V Моноклинный кристаллический лёд. Возникает при охлаждении воды до −20 °C и давлении 500 МПа. Обладает самой сложной структурой по сравнению со всеми другими модификациями.
  • Лёд VI Тетрагональный кристаллический лёд. Образуется при охлаждении воды до −3 °C и давлении 1,1 ГПа. В нём проявляется дебаевская релаксация.
  • Лёд VII Кубическая модификация. Нарушено расположение атомов водорода; в веществе проявляется дебаевская релаксация. Водородные связи образуют две взаимопроникающие решётки.
  • Лёд VIII Более упорядоченный вариант льда VII, где атомы водорода занимают, очевидно, фиксированные положения. Образуется изо льда VII при его охлаждении ниже 5 °C.
  • Лёд IX Тетрагональная метастабильная модификация. Постепенно образуется изо льда III при его охлаждении от −65 °C до −108 °C, стабилен при температуре ниже −133 °C и давлениях между 200 и 400 МПа. Его плотность 1,16 г/см³, то есть, несколько выше, чем у обычного льда.
  • Лёд X Симметричный лёд с упорядоченным расположением протонов. Образуется при давлениях около 70 ГПа.
  • Лёд XI Ромбическая низкотемпературная равновесная форма гексагонального льда.
  • Лёд XII Тетрагональная метастабильная плотная кристаллическая модификация. Наблюдается в фазовом пространстве льда V и льда VI. Можно получить нагреванием аморфного льда высокой плотности от −196 °C до примерно −90 °C и при давлении 810 МПа.
  • Лёд XIII Моноклинная кристаллическая разновидность. Получается при охлаждении воды ниже −143 °C и давлении 500 МПа. Разновидность льда V с упорядоченным расположением протонов.
  • Лёд XIV Ромбическая кристаллическая разновидность. Получается при температуре ниже −155 °C и давлении 1,2 ГПа. Разновидность льда XII с упорядоченным расположением протонов.
  • Лёд XV Псевдоромбическая кристаллическая разновидность льда VI с упорядоченным расположением протонов. Можно получить путём медленного охлаждения льда VI примерно до −143 °C и давлении 0,8-1,5 ГПа.
  • Лёд XVI Кристаллическая разновидность льда с наименьшей плотностью (0,81 г/см3) среди всех экспериментально полученных форм льда.
  • Лёд XVII Кристаллическая разновидность льда с меньшей кристаллографической плотностью (0,85 г/см3), чем у других экспериментально полученных форм льда.  Получается при температуре 280 К и давлении ~ 400 МПа. Его номинальный состав (Н2О)2Н2.

Наличие различных сингоний минералов является прямым следствием взаимного расположения молекул в их кристаллической решётке. А кристаллическая решётка снежинки и состоит из шестиугольников. Одна снежинка — 6 лучей. Поэтому вырезайте правильные снежинки и не забывайте заглянуть в наш магмазинчик. Там появилось ещё два классных принта.

4 комментария

  1. Осталось объяснить,почему только шестиконечная . Есть страшное подозрение,что снег придумали евреи,чтобы сгубить теплолюбивых арабов…тогда задача облегчается

    0
  2. +Процесс роста снежинок — это процесс сублимации твёрдых кристаллов воды из водяного пара, минуя жидкую фазу. Вернее, это обратный процесс — десублимация…
    Сублимация — это переход вещества из твёрдого состояния сразу в газообразное, минуя жидкое.»
    Пожалуй, было бы меньше путаницы, если бы понятия физической «сублимации» и гляциологической «сублимации» не были диаметрально противоположными. Кажется разумным при описании явления без терминологических разъяснений использовать только одну точку зрения на этот вопрос: или физиков, или гляциологов

    0
  3. Если после дождя, ночью, сделать снимок со вспышкой, то мелкие капельки находясь вне точки фокуса, незаметны для глаза но заметны для оптики, будут будут иметь гексагональную форму.

    1

Добавить комментарий