Автор: Мартина Георгиева – 11 клас, ПМГ “Акад. Иван Гюзелев”, гр. Габрово
Северните народи имат най-много имена за снега. Ескимосите говорят по различен начин за снежинките в зависимост от това дали те са падащи, паднали, посипани под или върху дърветата, „излъскани” от Слънцето, забити като игли, гладки, фини или други. В Гренландия се използват 49 имена за лед и сняг: летящ, падащ над Земята или над водата, зърнист, фин, пухкав, мокър и т.н. Причината за многообразието от имена е, че снегът винаги е различен.
Красивата снежна покривка на Земята провокира интереса на хората от най-древни времена. Симетрията на снежинките е описана от китайците още през II век пр. Хр., а доминиканският монах Магнус пише за тази особеност през VIII век. Европейските учени я преоткриват в средните векове. Един от тях е Йохан Кеплер, който също е впечатлен от ледените кристали и през 1611 година излиза книгата му “За шестогълната снежинка”. През 1644 година френският математик Декарт открива, че ъгълът между “игличките” на снежинките винаги е 60○.
Американският фермер от щата Върмонт, Уилсън Бентли, става известен като Бентли “Снежинката”, защото е първият човек, който успешно снима снежинка. Очарован от красотата на снега, той го наблюдава под микроскоп и се опитва да го рисува. Установява, че всеки кристал е с много сложна форма и е трудно да бъде нарисуван преди да се стопи. Затова прикачва фотоапарат към микроскопа си и, след многобройни опити, на 15 януари 1885 година прави първата снимка на снежинка. Методът, става известен като микрофотография и се използва и до днес.
Сн.1. Уилсън Бентли
Впоследствие той прави 5381 снимки и всички заснети от него снежинки са уникални, няма две еднакви. Бентли се опитва да ги систематизира в каталог, като номерира всяка отделна форма.
По-голямата част от автентичните снимки на Уилсън Бентли се съхраняват в музея на родния му град Йерихон в щата Върмонт. Останалите фермерът дарява на град Бъфало, където част от тях са дигитализирани и подредени в електронна библиотека.
През 1954 година японският ядрен физик Укихиро Накая извършва проучване на снежните кристали и ги систематизира в книга. Триумфът в дейността му е създаденият от него, за първи път през 1936 година, изкуствен сняг в лабораторни условия. В град Катаямазу в Япония, родното място на физика, през 1994 година е открит „Музей на ледените кристали”.
Експозицията в музея е разделена на пет зони. Първата е посветена на живота и делото на Накая. Във втората посетителят се потапя в царството на снежинките. Изложени са и снимки на различни по вид кристали. В тази зала се намира и апаратът, с който световният учен създава първия изкуствен сняг. Трета зона е за експерименти. В нея всеки посетител има възможността да наблюдава под микроскоп ледени кристали и да присъства на демонстрация по създаване на изкуствен сняг.
Специални зали в музея са отделени на проучванията на Накая върху ядрата на снежните кристали и на неговата международна дейност.
Какво е снежинката за физиците?
Водните пари се издигат високо над земята, където е много студено. Там образуват ледени кристалчета, но това все още не са снежинките, които падат около нас, защото засега са твърде малки. Движейки се надолу, кристалчето расте и най-накрая оформя красива малка ледена звездичка. След това снежинките бавно се спускат, събират се, слепват се в снежни парцали и падат на земята.
Снежинката е симетрична и това се дължи на разположението на кислородния и водородните атоми в молекулата на водата. Атомите на кислорода са така подредени, че да образуват правилни шестоъгълници, а тези на водорода са разположени хаотично. Едва след това тези атоми се пренареждат така, че се получават истински произведения на изкуството. Твърди се, че по света няма две еднакви ледени кристалчета. Всяко е уникално и неповторимо.
Снежинките имат хексагонална (шестоъгълна) структура на кристалната решетка, затова най-срещаната форма на снежен кристал е шестоъгълната призма. Свободната молекула вода може да се изобрази като тетраедър, в чийто център се намира атом кислород, а на двата върха – по един водороден. Водородните атоми, свързани с кислородния, сключват ъгъл 104°27′, но, тъй като кислородът има по-голяма електроотрицателност от водорода, притегля електронна плътност към себе си. Така при него се създава лек отрицателен заряд, а при водорода – лек положителен. Възниква електромагнитно привличане между кислорода от една молекула и водорода от друга. Всяка молекула вода образува до четири водородни връзки като две от тях образува атомът на кислорода и две – тези на водорода.
Физиците описват различни групи кристали: игли, дискове, звезди, таралежи, капсули, пластини или пирамиди, а формата им може да бъде на чашки, куршуми или спирали. Причини за това са разнообразието от възможните условия – температура и влажност – при образуването на снежинките, съчетанието между тях и динамиката на промените им. Разстоянията между разклоненията им и дебелината им са много чувствителни дори към малки изменения в температурата, влажността и налягането. И, тъй като тези условия са почти константни за отделната снежинка, шестте разклонения растат по сходен начин.
Диаграма, изработена от Калифорнийския технологичен институт, показва как формата на ледените кристали зависи от влажността и температурата. Температурата е най-важният фактор – плочиците са склонни да се образуват от 0° С до -3°С и от -10°С до -22°С, а пръчиците – от -3°С до -10°С и под -22°С. Ниската влажност пък предизвиква образуването на прости кристални форми, а по-високата – на по-сложни.
Засега не е ясно защо ледените кристали образуват различни форми при различни температури.
Анализирайки диаграмата, се стига до извода, че тънки плочки и звездобразни снежинки растат до около -2°C, а пръчици и тънки игли се появяват близо до -5°C. Плочки и звезди се образуват отново на около -15°C. Комбинация от плочки и пръчици се появяват на приблизително на -30°C. Дългите игли се образуват на около -5°С, а големите тънки плочици – при -15°С, когато влажността е особено висока.
Изящните бели кристали, сипещи се от облаците при студ и влага, представляват замръзнали вода и въздух. При много ниски температури, около -40°C, водата полепва по прашинки и химикали, носещи се из въздуха. Ако той е сух, снежинките са дребни и компактни – до 3 мм. При влажен въздух и температура около 0°C, ледените кристалчета се уголемяват, достигайки до 20 мм. Тогава пускат „филизи” и се слепват, образувайки парцали с големина до 6 см. И тъй като всеки леден кристал поема собствен път към Земята, преминавайки през различни температури и влажност, възникват съвършено различни структури.
Идеалните по форма снежинки могат да бъдат видени, когато падне слаб сняг и духне лек вятър, а температурите са много ниски, тъй като това влияе на модела на кристалите на леда. Например, при -2°C се получават плоски дискове. При -5°C – иглообразни, а при -15°C – големи красиви звездовидни снежинки като тези, които най-често са изобразени по коледните и новогодишни картички.
Има няколко вида снеговалеж: хапре, при който се наблюдава плавно падане на снежинки без наличие на вятър, парле – при наличие на вятър, стемсен – бързо падане на снежинки без наличие на вятър и слейк, при който снежинките падат в различни посоки под въздействието на ураганен вятър.
От приказните кристалчета само една малка част достига до Земята в идеалната си форма. Причини за това се явяват вятърът, водата и сблъсъкът на снежинките едни с други. Най-големите от тях летят със скорост от 1,64 км/ч. Обичайно достигат до нас за около 2 часа. Обикновено едно кристалче има маса около един милиграм, затова не е за учудване, че в един кубичен метър броят на снежинките е около 350 милиона, тъй като всяка от тях е с диаметър приблизително 5 мм.
Според книгата на рекордите “Гинес” най-голямата, наблюдавана досега снежинка е “уловена” на 28 януари 1887 година във Форт Кео в Монтана, САЩ. Нейният диаметър е 38 см.
Когато снежинките падат във водата, те издават високочестотен звук от 50кHz до 200кHz, който не може да се долови с човешко ухо. Когато температурата навън е под -2°С и до -5°С, по време на ходене по снега се чува специфичен звук. Има две причини за възникване на явлението – първо, поради счупването на снежните кристали, станали по-крехки, и второ, от налягането, което оказваме с тежестта си, заради което снежинките се търкат една в друга.
Белият цвят на снега се дължи на въздушната структура на снежинките. Светлината се отразява по границата на ледените кристали и въздуха и се разсейва. Традиционно е, но не е задължително, снегът да е бял. Понякога кристалчетата са сини, жълти или червени. Това се получава, когато водата се групира около малки водорасли, вместо около прашинки. “Цветен” сняг, най-често червен, вали в океанските страни. Цветът се дължи на микроорганизми, които живеят в кристалчетата. Розовият сняг има мирис и вкус на диня. Този удивителен феномен се дължи на определен вид водорасли.
Например, на 31 януари 2007 г. в Омска област, Русия, вали оранжев сняг. Преди това в северната част на Приморския край хората са изненадани от розов такъв, в американския щат Колорадо през 2006 г. е регистриран червен, а на Камчатка, заради прашни бури през 2002г., снежната покривка прилича на дъга. В Антарктика се среща сняг с розов, виолетов, червен и жълто-кафяв цвят. Причината за оцветяването е наличието на специфични, едноклетъчни зелени водорасли, наричани хламидомонада снежна.
Санкт Петербург, 2017 г. Арктика, 2016 г.
Арктика, 2006 г.
Днес дори можем да си направим изкуствена снежинка. Проф. Либрехт, например, получава ледените кристалчета по изкуствен начин в лабораторията си. Той създава специална камера с вграден микроскоп за “полеви” изследвания. За да се вижда добре структурата на снежинките на снимките, образците се осветяват по специален начин и самите снежинки се превръщат в сложни лещи.
Независимо на каква възраст е човекът и колко различни чудеса е видял, щом падне сняг, сърцето му се изпълва с искрено възхищение.
Какво е снежинката за мен?
За мен красивите ледени кристалчета са природен шедьовър.
Шедьовър и в емоционален план, заради това, че обличайки Земята в уникална бяла премяна, създават усещане за чистота и красота. Заради това, че превръщат едни от любимите ми празници в снежна приказка. С това, че в детството ми с тях са свързани много игри и забавления.
Затова с нетърпение очаквах предстоящата зима. Защо ли?
За да си уловя снежинки!
Няколко дни преди снеговалежа замразих във фризера парче черно кадифе. Когато настъпи заветният миг, поставих на пътя на летящите снежинки плата, превръщайки го в писта за тяхното кацане. Разгледах ги внимателно с помощта на лупа и след много упорити опити и търпение се насладих на няколко прекрасни екземпляра.
Това са първите ми стъпки към истинската колекционерска страст.
В по-смелите си мечти откривам и моя снимка като част от експозицията в уникалния музей на снежинките в света.
Библиография:
Уикипедия
http://muzei-mira.com
http://www.24chasa.bg
сп. “В.Ю.Скосарь”
http://www.bgfermer.bg
http://www.hera.bg
http://www.duma.bg, Альона Нейкова
http://www.highviewart.com
demilked.com
http://web.tierra-firme.org
https://chaoticmind75.blogspot.bg
Лични фотографии
