? Toàn bộ sự thật về bông tuyết Thú vị!? NhấnPress. Tại sao tất cả các bông tuyết đều có một đặc điểm rất kỳ lạ - chúng đều có hình lục giác. Johannes Kepler nổi tiếng, - thuyết trình




Bình luận của K.H. N. O. V. Mosina.

Tại sao tinh thể băng cơ bản có hình lục giác là điều dễ hiểu bằng cách phân tích cấu trúc của tinh thể nước - băng.

Trong phân tử nước, hai cặp electron hình thành liên kết cộng hóa trị có cực giữa nguyên tử hydro và oxy, hai cặp electron còn lại vẫn tự do và được gọi là không được chia sẻ.

Cơm. Phân tử nước

Vì nguyên tử oxy có nhiều electron hơn (các nhà hóa học cho rằng nguyên tử oxy có độ âm điện lớn hơn) so với nguyên tử hydro nên các electron của hai nguyên tử hydro dịch chuyển về phía nguyên tử oxy có độ âm điện lớn hơn, khiến hai điện tích dương của nguyên tử hydro bị triệt tiêu. giá trị bằng nhau của hai nguyên tử hydro có điện tích âm trên nguyên tử oxy. Do đó, đám mây điện tử có mật độ không đồng đều. Thiếu mật độ electron ở gần hạt nhân hydro và ở phía đối diện của phân tử, gần hạt nhân oxy, có mật độ electron vượt quá. Điều này dẫn đến phân tử nước là một lưỡng cực nhỏ chứa điện tích dương và âm ở hai cực. Chính cấu trúc này quyết định tính phân cực của phân tử nước. Nếu bạn nối tâm chấn của điện tích dương và điện tích âm bằng những đường thẳng, bạn sẽ có được một thể tích hình hình học- tứ diện đều.

Ô đơn vị của nước là tứ diện chứa năm phân tử H2O liên kết với nhau bằng liên kết hydro. Hơn nữa, mỗi phân tử nước trong tứ diện đơn giản vẫn giữ được khả năng hình thành liên kết hydro. Do các khối tứ diện đơn giản của chúng, chúng có thể được nối với nhau bằng các đỉnh, cạnh hoặc mặt, tạo thành nhiều cấu trúc không gian khác nhau.

Cơm. Trong cấu trúc tinh thể của nước đá, mỗi phân tử nước tham gia vào 4 liên kết hydro tạo thành khối tứ diện

Do đó, cấu trúc của nước gắn liền với cái gọi là chất rắn Platonic (tứ diện, khối mười hai mặt), hình dạng của chúng liên quan đến tỷ lệ vàng. Phân tử nước cũng có hình dạng của chất rắn Platonic (tứ diện).

Và trong số tất cả các cấu trúc đa dạng trong tự nhiên, cấu trúc cơ bản là cấu trúc lục giác (sáu mặt), khi sáu phân tử nước (tứ diện) được kết hợp thành một vòng. Kiểu cấu trúc này đặc trưng cho băng, tuyết và nước tan.

Bông tuyết là một cấu trúc đối xứng phức tạp bao gồm các tinh thể băng tập hợp lại với nhau. Có rất nhiều lựa chọn để "lắp ráp" - cho đến nay vẫn chưa thể tìm thấy hai cái giống hệt nhau trong số những bông tuyết. Nghiên cứu được thực hiện trong phòng thí nghiệm của Libbrecht đã xác nhận thực tế này - các cấu trúc tinh thể có thể được trồng nhân tạo hoặc quan sát được trong tự nhiên. Thậm chí còn có cách phân loại bông tuyết, nhưng mặc dù luật chung các công trình xây dựng, những bông tuyết vẫn sẽ hơi khác nhau ngay cả trong trường hợp các cấu trúc tương đối đơn giản.

Cơm. 1. Cấu trúc tinh thể của băng

Vậy tại sao bông tuyết lại có hình lục giác? Trong cấu trúc tinh thể của băng, mỗi phân tử nước tham gia vào 4 liên kết hydro hướng tới các đỉnh của khối tứ diện ở các góc xác định chặt chẽ bằng 109°28" (trong khi ở cấu trúc băng I, Ic, VIIVIII tứ diện này đúng). Ở trung tâm của khối tứ diện này có một nguyên tử oxy, ở hai đỉnh có một nguyên tử hydro, các electron của nó tham gia vào quá trình hình thành liên kết cộng hóa trị với oxy. Hai đỉnh còn lại bị chiếm giữ bởi các cặp electron hóa trị oxy, không tham gia vào việc hình thành liên kết nội phân tử. Bây giờ đã rõ tại sao tinh thể băng lại có hình lục giác.

Đặc điểm chính quyết định hình dạng của tinh thể là sự liên kết giữa các phân tử nước, tương tự như sự liên kết của các mắt xích trong một chuỗi. Ngoài ra, do tỷ lệ nhiệt và độ ẩm khác nhau, các tinh thể, về nguyên tắc phải giống nhau, thu được hình dạng khác nhau. Va chạm với những giọt nhỏ siêu lạnh trên đường đi, bông tuyết đơn giản hóa hình dạng của nó trong khi vẫn duy trì tính đối xứng.

Nhưng tại sao đôi khi bông tuyết lại hình thành? hình dạng thon dài? Bông tuyết là một tinh thể băng đơn lẻ, tương tự như tinh thể lục giác, nhưng phát triển nhanh chóng trong điều kiện không cân bằng. Trong một số điều kiện, các hình lục giác băng phát triển mạnh dọc theo trục của chúng, sau đó hình thành những bông tuyết thon dài - bông tuyết hình cột, bông tuyết hình kim. Trong các điều kiện khác, hình lục giác phát triển chủ yếu theo hướng vuông góc với trục của chúng và sau đó các bông tuyết được hình thành dưới dạng các tấm lục giác hoặc các ngôi sao lục giác.

Để biết thêm thông tin về những bông tuyết và quá trình hình thành của chúng, hãy đọc bài viết “White Magic” của Sergei Apresov:

K.x. N. O. V. Mosin

TẠI SAO BÔNG TUYẾT LỤC GIÁC?

Để hiểu tại sao những bông tuyết trông rất đẹp, chúng ta cần xem xét lịch sử tồn tại của một tinh thể tuyết.

Những bông tuyết băng trong đám mây hình thành ở -15 độ do hơi nước chuyển sang trạng thái rắn. Cơ sở hình thành bông tuyết là những hạt bụi nhỏ hoặc những mảnh băng cực nhỏ, đóng vai trò là hạt nhân cho sự ngưng tụ của các phân tử nước trên chúng. Hạt nhân kết tinh là nơi bắt đầu hình thành những bông tuyết.

Ngày càng có nhiều phân tử nước bám vào bông tuyết đang phát triển ở một số nơi nhất định, tạo cho nó hình lục giác rõ rệt. Chìa khóa cho cấu trúc của nước rắn nằm ở cấu trúc phân tử của nó, có thể đơn giản hóa bằng hình dung dưới dạng một khối tứ diện - một kim tự tháp với đế hình tam giác trong đó chỉ có thể có các góc 60° và 120°. Ở trung tâm có oxy, ở hai đỉnh có hydro, hay chính xác hơn là một proton, các electron của chúng tham gia vào việc hình thành liên kết cộng hóa trị với oxy. Hai đỉnh còn lại bị chiếm bởi các cặp electron hóa trị oxy, không tham gia vào việc hình thành liên kết nội phân tử, đó là lý do tại sao chúng được gọi là đơn độc.

Bông tuyết là một tinh thể băng đơn lẻ, một biến thể theo chủ đề tinh thể hình lục giác, nhưng là một tinh thể phát triển nhanh chóng trong điều kiện không cân bằng. Trong một số điều kiện, các hình lục giác băng phát triển mạnh dọc theo trục của chúng, sau đó hình thành những bông tuyết thon dài - bông tuyết hình cột, bông tuyết hình kim. Trong các điều kiện khác, hình lục giác phát triển chủ yếu theo hướng vuông góc với trục của chúng và sau đó các bông tuyết được hình thành dưới dạng các tấm lục giác hoặc các ngôi sao lục giác.

Một giọt nước có thể đóng băng thành bông tuyết rơi, dẫn đến hình thành những bông tuyết có hình dạng không đều. Niềm tin phổ biến rằng những bông tuyết nhất thiết phải có hình dạng của những ngôi sao lục giác là sai lầm. Hình dạng của những bông tuyết hóa ra rất đa dạng.

Nhà thiên văn học Johannes Kepler đã viết toàn bộ chuyên luận “Về những bông tuyết hình lục giác” vào năm 1611. Năm 1665, Robert Hooke đã nhìn thấy và xuất bản nhiều bức vẽ bông tuyết bằng kính hiển vi. hình dạng khác nhau. Bức ảnh thành công đầu tiên về bông tuyết dưới kính hiển vi được chụp bởi nông dân người Mỹ Wilson Bentley vào năm 1885. Những người ủng hộ phong trào Bentley nổi tiếng nhất là Ukihiro Nakaya và nhà vật lý người Mỹ Kenneth Libbrecht. Nakaya là người đầu tiên cho rằng kích thước và hình dạng của bông tuyết phụ thuộc vào nhiệt độ không khí và độ ẩm, đồng thời đã xác nhận một cách xuất sắc giả thuyết này bằng thực nghiệm bằng cách nuôi cấy các tinh thể băng có hình dạng khác nhau trong phòng thí nghiệm. Và Libbrecht, tại Caltech, vẫn bận rộn trồng những bông tuyết suốt cả ngày. Nhà khoa học này cùng với nhiếp ảnh gia Patricia Rasmussen đang có kế hoạch xuất bản một cuốn sách bao gồm những bông tuyết ăn ảnh nhất, một số trong số đó đã có thể được nhìn thấy trên trang web của anh ấy. SnowCrystals.com.

Có một bí ẩn khác vốn có trong cấu trúc của bông tuyết. Trong đó, trật tự và hỗn loạn cùng tồn tại. Tùy thuộc vào điều kiện sản xuất, chất rắn phải ở trạng thái tinh thể (khi các nguyên tử được sắp xếp theo thứ tự) hoặc ở trạng thái vô định hình (khi các nguyên tử tạo thành mạng lưới ngẫu nhiên). Bông tuyết có mạng lục giác, trong đó các nguyên tử oxy được sắp xếp một cách có trật tự, tạo thành các hình lục giác đều, còn các nguyên tử hydro được sắp xếp ngẫu nhiên. Tuy nhiên, mối liên hệ giữa cấu trúc của mạng tinh thể và hình dạng của bông tuyết, lớn hơn phân tử nước mười triệu lần, là không rõ ràng: nếu các phân tử nước được gắn vào tinh thể theo một thứ tự ngẫu nhiên, thì hình dạng của bông tuyết sẽ không đều. Tất cả là về sự định hướng của các phân tử trong mạng và sự sắp xếp các liên kết hydro tự do, góp phần hình thành các cạnh nhẵn.

Các phân tử hơi nước có nhiều khả năng lấp đầy các khoảng trống hơn là bám vào các cạnh nhẵn vì các khoảng trống chứa nhiều liên kết hydro tự do hơn. Kết quả là những bông tuyết có hình lăng trụ lục giác đều với các cạnh nhẵn. Những lăng kính như vậy rơi từ trên trời xuống, có độ ẩm không khí tương đối thấp trong nhiều điều kiện nhiệt độ khác nhau.

Sớm hay muộn, những bất thường sẽ xuất hiện ở các cạnh. Mỗi củ thu hút các phân tử bổ sung và bắt đầu phát triển. Một bông tuyết bay trong không khí trong một thời gian dài và khả năng gặp các phân tử nước mới gần củ nhô ra cao hơn một chút so với ở mặt. Đây là cách các tia phát triển rất nhanh trên bông tuyết. Một tia dày phát ra từ mỗi mặt, vì các phân tử không chịu được sự trống rỗng. Cành mọc ra từ các củ hình thành trên tia này. Trong cuộc hành trình của một bông tuyết nhỏ, tất cả các mặt của nó đều ở trong những điều kiện giống nhau, điều này là điều kiện tiên quyết cho sự phát triển của các tia giống nhau trên cả sáu mặt. Trong điều kiện phòng thí nghiệm lý tưởng, tất cả sáu hướng của bông tuyết đều phát triển đối xứng và có cấu hình tương tự nhau. Trong khí quyển, hầu hết các bông tuyết đều là những tinh thể không đều; chỉ một số trong sáu nhánh có thể đối xứng.

Ngày nay, việc nghiên cứu về bông tuyết đã trở thành một môn khoa học. Trở lại năm 1555, nhà thám hiểm người Thụy Sĩ Mangus đã phác họa hình dạng của những bông tuyết. Năm 1955, nhà khoa học người Nga A. Zamorsky chia bông tuyết thành 9 lớp và 48 loài. Đó là những tấm, kim, ngôi sao, nhím, cột, lông tơ, khuy măng sét, lăng kính, nhóm. Ủy ban Quốc tế về Tuyết và Băng đã thông qua vào năm 1951 một cách phân loại khá đơn giản về tinh thể băng: tấm, tinh thể sao, cột hoặc cột, hình kim, sợi nhánh không gian, cột nghiêng và hình dạng bất thường. Và ba loại mưa băng nữa: hạt tuyết mịn, hạt băng và mưa đá.

Năm 1932, nhà vật lý hạt nhân Ukihiro Nakaya, giáo sư tại Đại học Hokkaido, bắt đầu phát triển các tinh thể tuyết nhân tạo, giúp có thể biên soạn phân loại bông tuyết đầu tiên và xác định sự phụ thuộc của kích thước và hình dạng của các thành tạo này vào nhiệt độ và độ ẩm không khí. Tại thành phố Kaga, nằm trên bờ biển phía tây của đảo Honshu, có Bảo tàng Băng tuyết do Ukihiro Nakaya thành lập, hiện mang tên ông, được xây dựng một cách tượng trưng dưới dạng ba hình lục giác. Bảo tàng có một chiếc máy làm bông tuyết. Nakaya đã xác định được 41 loại hình thái riêng lẻ trong số các bông tuyết, và các nhà khí tượng học S. Magano và Xu Li vào năm 1966 đã mô tả 80 loại tinh thể.

Trong những điều kiện nhất định, khi không có gió, những bông tuyết rơi xuống có thể dính vào nhau tạo thành những bông tuyết khổng lồ. Vào mùa xuân năm 1944, những mảnh vụn có đường kính lên tới 10 cm, tương tự như những chiếc đĩa quay, rơi xuống Moscow. Và ở Siberia, người ta đã quan sát thấy những bông tuyết có đường kính lên tới 30 cm. Bông tuyết lớn nhất được ghi nhận vào năm 1887 ở Montana, Mỹ. Đường kính của nó là 38 cm và độ dày của nó là 20 cm. Hiện tượng này đòi hỏi sự bình tĩnh hoàn toàn, bởi vì những bông tuyết di chuyển càng lâu thì chúng càng va chạm và dính chặt vào nhau. Vì vậy, ở nhiệt độ thấp và gió mạnh những bông tuyết va vào nhau trong không khí, vỡ vụn và rơi xuống đất dưới dạng mảnh vỡ - “bụi kim cương”. Khả năng nhìn thấy những bông tuyết lớn tăng lên đáng kể ở gần các vùng nước: sự bốc hơi từ các hồ và hồ chứa là một điều tuyệt vời. vật liệu xây dựng.

Lớp băng tạo thành bông tuyết thì trong suốt, nhưng khi có nhiều bông tuyết, ánh sáng mặt trời phản chiếu và rải rác trên nhiều mặt sẽ tạo cho chúng ta ấn tượng về một khối màu trắng đục - chúng ta gọi nó là tuyết. Bông tuyết có màu trắng vì nước hấp thụ rất tốt phần màu đỏ và hồng ngoại của quang phổ ánh sáng. Nước đóng băng phần lớn vẫn giữ được các đặc tính của nước lỏng. Ánh sáng mặt trời khi xuyên qua một lớp tuyết hoặc băng sẽ mất đi các tia màu đỏ và vàng, bị tán xạ và hấp thụ trong đó, đồng thời ánh sáng xuyên qua có màu xanh lam, xanh lam hoặc xanh lam sáng - tùy thuộc vào độ dày của lớp đó trong con đường của ánh sáng.

DỮ LIỆU về những bông tuyết

Những bông tuyết tạo thành lớp phủ tuyết phản chiếu tới 90% ánh sáng mặt trời vào không gian.
Trong một mét khối Có 350 triệu bông tuyết trong tuyết và trên toàn bộ Trái đất - lũy thừa 10 mũ 24.

Trọng lượng của bông tuyết chỉ khoảng một miligam, hiếm khi bằng 2…3. Tuy nhiên, vào cuối mùa đông, lượng tuyết phủ dày Bắc bán cầu hành tinh đạt 13.500 tỷ tấn.

Tuyết không chỉ có màu trắng. Ở các vùng Bắc Cực và miền núi, tuyết có màu hồng hoặc thậm chí đỏ là phổ biến. Điều này là do tảo sống giữa các tinh thể. Nhưng có những trường hợp tuyết rơi từ trên trời xuống đã có màu. Vì vậy, vào ngày Giáng sinh năm 1969, tuyết đen rơi ở Thụy Điển. Rất có thể, đây là bồ hóng và ô nhiễm công nghiệp được hấp thụ từ khí quyển. Năm 1955, tuyết màu xanh phát quang rơi xuống gần Dana, California, giết chết nhiều người và gây tổn hại nghiêm trọng cho những ai thử nó trên lưỡi của họ. Các phiên bản khác nhau của hiện tượng này đã nảy sinh, thậm chí thử nghiệm nguyên tửở Nevada. Tuy nhiên, tất cả đều bị từ chối và nguồn gốc của tuyết xanh vẫn còn là một bí ẩn.

Kenneth Libbrecht: tuyết dưới kính hiển vi

Sự phổ biến của Kenneth Libbrecht người Mỹ trên toàn thế giới là do mùa đông, hay đúng hơn là do một thuộc tính cần thiết như tuyết. Lời đề tặng cho tác phẩm của ông là lời của Henry David Thoreau: “Không khí nơi chúng xuất hiện tràn ngập thiên tài sáng tạo. Tôi khó có thể ngưỡng mộ nó nhiều hơn, ngay cả khi những ngôi sao thực sự rơi trên áo khoác của tôi.” Bạn có đoán được chúng ta đang nói về điều gì không? Phải. Về những bông tuyết!

Kenneth Libbrecht sinh năm 1958 tại Fargo, Bắc Dakota. Và anh ấy không phải là một nhiếp ảnh gia, thoạt nhìn có vẻ như vậy, mà là một nhà khoa học. Kenneth là giáo sư vật lý tại Viện Công nghệ California. Khi bắt đầu sự nghiệp, anh hùng của chúng ta quan tâm đến thiên văn học, nhưng nghiên cứu mới nhất của anh ấy được dành cho việc nghiên cứu đặc tính của tinh thể băng và đặc biệt là cấu trúc của bông tuyết. Để bổ sung cho nghiên cứu chuyên môn của Kenneth, một số cuốn sách nổi tiếng đã được xuất bản, minh họa bằng những bức ảnh chụp những bông tuyết với nhiều hình dạng và kích cỡ khác nhau.

Hầu hết các bông tuyết đều có sự đối xứng sáu mặt, mặc dù có những mẫu có ba và mười hai mặt. Nhưng không thể nhìn thấy một viên pha lê có bốn, năm hoặc tám cạnh, Kenneth đảm bảo với chúng tôi. Theo tác giả, những bông tuyết có hình dạng lý tưởng nhất có thể được tìm thấy khi có tuyết rơi nhẹ, gió thổi nhẹ và thời tiết đặc biệt lạnh.

Sự nổi tiếng của tác phẩm của Kenneth còn được chứng minh rõ ràng hơn qua việc bốn bức ảnh của ông đã được Bưu điện Hoa Kỳ chọn làm thiết kế cho tem Kỳ nghỉ Mùa đông năm 2006. Tổng số tem được lưu hành là khoảng ba tỷ bản.

Kenneth Libbrecht cho biết: “Mỗi đợt tuyết rơi là một cuộc phiêu lưu đối với nhiếp ảnh gia vì tất cả chúng đều mang đến những tinh thể khác nhau”. “Và đó là sự thật – không có hai bông tuyết nào giống nhau cả.” Chà, nếu đúng như vậy, thì chúng ta có thể tự tin nói hai điều: tác giả được cung cấp tác phẩm để đời và những sáng tạo của anh ta có thể được chiêm ngưỡng không ngừng.

Nhiếp ảnh gia Yaroslav Gnatyuk -


Mô hình virus HIV -

visualscience.ru/illustrations/modelling/gripp-H1N1-interactive/

Tại sao bông tuyết có hình lục giác?

Bông tuyết là một trong những sinh vật đẹp nhất của thiên nhiên. Chúng ta sẽ phải làm việc chăm chỉ để tạo ra một hình dạng có vẻ đẹp tương đương với hình dạng của một bông tuyết. Khi tuyết rơi, hàng triệu bông tuyết rơi xuống đất và không có bông tuyết nào giống bông nào.

Tuyết, như bạn đã biết, chỉ là nước đóng băng. Tại sao tuyết trắng nếu nó là nước đóng băng? Nó phải không màu. Tuyết có màu trắng vì các mặt phẳng của bông tuyết, là những tinh thể băng, phản chiếu ánh sáng, đó là lý do tại sao tuyết có màu trắng.

Khi nước đóng băng, tinh thể hình thành. Điều này có nghĩa là các phân tử được sắp xếp theo một trật tự đặc biệt, tạo thành hình dạng hình học, đó là những gì chúng ta gọi là "tinh thể".

Điều đó xảy ra là một phân tử nước bao gồm ba hạt - hai nguyên tử hydro và một nguyên tử oxy. Do đó, khi kết tinh, nó có thể tạo thành hình ba hoặc hình lục giác.

Nước biến thành tuyết là một dạng hơi nước trong khí quyển. Khi đóng băng, các tinh thể nước nhỏ đến mức không thể nhìn thấy được. Khi tuyết hình thành, những tinh thể này di chuyển lên xuống theo dòng không khí trong khí quyển.

Trong những chuyển động như vậy, chúng tập trung xung quanh những hạt bụi hoặc giọt nước nhỏ nhất. Một nhóm tinh thể như vậy ngày càng lớn hơn; hàng trăm tinh thể như vậy có thể tụ tập xung quanh một lõi như vậy.

Nhóm này trở nên lớn, nặng nề và rơi xuống đất. Chúng tôi gọi nó là "bông tuyết". Một số bông tuyết có đường kính lên tới ba cm. Kích thước của bông tuyết phụ thuộc vào nhiệt độ. Nhiệt độ càng thấp thì tuyết càng ít.

Bạn có biết rằng tuyết rơi ở một số nơi trên hành tinh: xanh lam, xanh lá cây, đỏ và thậm chí là đen? Điều này là do sự hiện diện của một loại nấm hoặc bụi nhất định trong không khí nơi hình thành bông tuyết.


Tại sao tất cả các bông tuyết đều có một đặc điểm rất kỳ lạ - chúng đều có hình lục giác. Johannes Kepler nổi tiếng, nhà thiên văn học đã khám phá ra các định luật.” chuyển động của hành tinh. Và anh ấy tiếp cận câu hỏi “tuyết” đơn giản như một nhà khoa học thực thụ và dành công trình khoa học “Về những bông tuyết hình lục giác” cho nó. Để tìm kiếm “nguyên lý hoạt động”, Kepler kiểm tra và so sánh hình dạng của tổ ong và hạt lựu, các phần của thân cây và hình dạng hoa. Có vẻ như những đối tượng nghiên cứu này không liên quan đến tuyết mùa đông, nhưng nhà khoa học nhìn thấy sự hài hòa của thế giới xung quanh trong sự kết nối của tất cả các yếu tố của nó. Hơn nữa, anh ta phát hiện ra mối liên hệ của những hình thức này với “tỷ lệ thần thánh” (tỷ lệ của “Phần vàng”) và với các số Fibonacci. Hãy tiếp tục Hãy tiếp tục!?


Snowflake Bentley Wilson A. Bentley, một nông dân tự học xuất sắc đến từ Vermont (Mỹ), có biệt danh là “Người đàn ông bông tuyết”. Năm 1885, khi ông 20 tuổi, sau nhiều lần nỗ lực không thành công Wilson cuối cùng đã chụp được bức ảnh đầu tiên về bông tuyết khiến anh vô cùng ngạc nhiên, gắn một chiếc máy ảnh gấp lớn vào kính hiển vi. Kể từ thời điểm đó, Wilson Bentley đã không rời xa máy ảnh. Trong 46 năm, Bentley đã sưu tập một bộ sưu tập ảnh bông tuyết độc đáo. Đến cuối đời Bentley, bộ sưu tập đã lên tới hơn 5.000 chiếc. Đáng ngạc nhiên là không có một hình dạng bông tuyết nào được lặp lại. Có những bông tuyết giống nhau nhưng không có bông tuyết nào giống hệt nhau hoàn toàn!



Trong tiếng Eskimo có hơn 20 từ chỉ tuyết. Ngôn ngữ Yakut có khoảng 70. Họ có 50 Những từ khácđể tượng trưng cho màu sắc của tuyết. Người Eskimo có 28 từ để chỉ tuyết. Và trong tiếng Eskimo có 14 định nghĩa về tuyết. Người Eskimo có 150 từ để chỉ tuyết. Anh ấy là cả cuộc đời của họ. Vì vậy, tuyết mùa xuân được gọi khác với tuyết mùa đông.


Tuyết hình thành khi nước trong khí quyển ở dạng hơi đóng băng. Hơi nước đóng băng, tạo ra các tinh thể trong suốt, sạch sẽ. Sự chuyển động của không khí làm cho những tinh thể này bay lên xuống. Tuyết có màu trắng vì bông tuyết là tinh thể phản chiếu toàn bộ quang phổ ánh sáng mà chúng ta nhìn thấy. Hơn nữa


Ở Siberia, những bông tuyết có đường kính lên tới 30 cm. Những gã khổng lồ như vậy chỉ có thể gục ngã khi hoàn toàn bình tĩnh. Ở nhiệt độ thấp và gió mạnh, những bông tuyết va vào nhau trong không khí, vỡ vụn và rơi xuống đất dưới dạng mảnh vụn. Ở nhiệt độ 40 độ, các tinh thể băng mới hình thành rơi ra dưới dạng “bụi kim cương”. Ở Yakutia, trong thời tiết băng giá trong trẻo, những chiếc kim băng mỏng rơi ra.


Hình dạng lục giác của bông tuyết được giải thích bằng cấu trúc phân tử của nước, nhưng câu hỏi tại sao bông tuyết lại phẳng vẫn chưa được giải đáp. Một số bông tuyết có đường kính lên tới ba cm. Kích thước của bông tuyết phụ thuộc vào nhiệt độ. Nhiệt độ càng thấp thì tuyết càng ít. Ở một số nơi trên hành tinh, tuyết rơi có màu: xanh lam, xanh lá cây, đỏ và thậm chí là đen? Điều này là do sự hiện diện của một loại nấm hoặc bụi nhất định trong không khí nơi hình thành bông tuyết.



Bông tuyết là một trong những sinh vật đẹp nhất của thiên nhiên. Chúng ta sẽ phải làm việc chăm chỉ để tạo ra một hình dạng có vẻ đẹp tương đương với hình dạng của một bông tuyết. Khi tuyết rơi, hàng triệu bông tuyết rơi xuống đất và không có bông tuyết nào giống bông nào.

Tuyết, như bạn đã biết, chỉ là nước đóng băng. Tại sao tuyết trắng nếu nó là nước đóng băng? Nó phải không màu. Tuyết có màu trắng vì các mặt phẳng của bông tuyết, là những tinh thể băng, phản chiếu ánh sáng, đó là lý do tại sao tuyết có màu trắng.

Khi nước đóng băng, tinh thể hình thành. Điều này có nghĩa là các phân tử được sắp xếp theo một thứ tự đặc biệt, tạo thành một dạng hình học mà chúng ta gọi là “tinh thể”.

Điều đó xảy ra là một phân tử nước bao gồm ba hạt - hai nguyên tử hydro và một nguyên tử oxy. Do đó, khi kết tinh, nó có thể tạo thành hình ba hoặc hình lục giác. Nước biến thành tuyết là một dạng hơi nước trong khí quyển. Khi đóng băng, các tinh thể nước nhỏ đến mức không thể nhìn thấy được. Khi tuyết hình thành, những tinh thể này di chuyển lên xuống theo dòng không khí trong khí quyển.

Trong những chuyển động như vậy, chúng tập trung xung quanh những hạt bụi hoặc giọt nước nhỏ nhất. Một nhóm tinh thể như vậy ngày càng lớn hơn; hàng trăm tinh thể như vậy có thể tụ tập xung quanh một lõi như vậy.

Nhóm này trở nên lớn, nặng nề và rơi xuống đất. Chúng tôi gọi nó là "bông tuyết". Một số bông tuyết có đường kính lên tới ba cm. Kích thước của bông tuyết phụ thuộc vào nhiệt độ. Nhiệt độ càng thấp thì tuyết càng ít.


Để hiểu tại sao những bông tuyết trông rất đẹp, chúng ta cần xem xét lịch sử tồn tại của một tinh thể tuyết.

Những bông tuyết băng trong đám mây hình thành ở -15 độ do hơi nước chuyển sang trạng thái rắn. Cơ sở hình thành bông tuyết là những hạt bụi nhỏ hoặc những mảnh băng cực nhỏ, đóng vai trò là hạt nhân cho sự ngưng tụ của các phân tử nước trên chúng. Hạt nhân kết tinh là nơi bắt đầu hình thành những bông tuyết.

Ngày càng có nhiều phân tử nước bám vào bông tuyết đang phát triển ở một số nơi nhất định, tạo cho nó hình lục giác rõ rệt. Chìa khóa cho cấu trúc của nước rắn nằm ở cấu trúc phân tử của nó, có thể hình dung đơn giản như một khối tứ diện - một kim tự tháp có đáy là hình tam giác trong đó các góc chỉ có thể là 60° và 120°. Ở trung tâm có oxy, ở hai đỉnh có hydro, hay chính xác hơn là một proton, các electron của chúng tham gia vào việc hình thành liên kết cộng hóa trị với oxy. Hai đỉnh còn lại bị chiếm bởi các cặp electron hóa trị oxy, không tham gia vào việc hình thành liên kết nội phân tử, đó là lý do tại sao chúng được gọi là đơn độc.

Bông tuyết là một tinh thể băng đơn lẻ, một biến thể theo chủ đề tinh thể hình lục giác, nhưng là một tinh thể phát triển nhanh chóng trong điều kiện không cân bằng. Trong một số điều kiện, các hình lục giác băng phát triển mạnh dọc theo trục của chúng, sau đó hình thành những bông tuyết thon dài - bông tuyết hình cột, bông tuyết hình kim. Trong các điều kiện khác, hình lục giác phát triển chủ yếu theo hướng vuông góc với trục của chúng và sau đó các bông tuyết được hình thành dưới dạng các tấm lục giác hoặc các ngôi sao lục giác.

Một giọt nước có thể đóng băng thành bông tuyết rơi, dẫn đến hình thành những bông tuyết có hình dạng không đều. Niềm tin phổ biến rằng những bông tuyết nhất thiết phải có hình dạng của những ngôi sao lục giác là sai lầm. Hình dạng của những bông tuyết hóa ra rất đa dạng.

Nhà thiên văn học Johannes Kepler đã viết toàn bộ chuyên luận “Về những bông tuyết hình lục giác” vào năm 1611. Năm 1665, Robert Hooke đã sử dụng kính hiển vi để quan sát và xuất bản nhiều bức vẽ về những bông tuyết với nhiều hình dạng khác nhau. Bức ảnh thành công đầu tiên về bông tuyết dưới kính hiển vi được chụp bởi nông dân người Mỹ Wilson Bentley vào năm 1885. Những người ủng hộ lý tưởng của Bentley nổi tiếng nhất là Ukihiro Nakaya và nhà vật lý người Mỹ Kenneth Libbrecht. Nakaya là người đầu tiên cho rằng kích thước và hình dạng của bông tuyết phụ thuộc vào nhiệt độ không khí và độ ẩm, đồng thời đã xác nhận một cách xuất sắc giả thuyết này bằng thực nghiệm bằng cách nuôi cấy các tinh thể băng có hình dạng khác nhau trong phòng thí nghiệm. Và Libbrecht, tại Caltech, vẫn bận rộn trồng những bông tuyết suốt cả ngày. Nhà khoa học cùng với nhiếp ảnh gia Patricia Rasmussen dự định xuất bản một cuốn sách bao gồm những bông tuyết ăn ảnh nhất, một số trong số đó đã có thể được nhìn thấy trên trang web SnowCrystals.com của anh ấy. .

Có một bí ẩn khác vốn có trong cấu trúc của bông tuyết. Trong đó, trật tự và hỗn loạn cùng tồn tại. Tùy thuộc vào điều kiện sản xuất, chất rắn phải ở trạng thái tinh thể (khi các nguyên tử được sắp xếp theo thứ tự) hoặc ở trạng thái vô định hình (khi các nguyên tử tạo thành mạng lưới ngẫu nhiên). Bông tuyết có mạng lục giác, trong đó các nguyên tử oxy được sắp xếp một cách có trật tự, tạo thành các hình lục giác đều, còn các nguyên tử hydro được sắp xếp ngẫu nhiên. Tuy nhiên, mối liên hệ giữa cấu trúc của mạng tinh thể và hình dạng của bông tuyết, lớn hơn phân tử nước mười triệu lần, là không rõ ràng: nếu các phân tử nước được gắn vào tinh thể theo một thứ tự ngẫu nhiên, thì hình dạng của bông tuyết sẽ không đều. Tất cả là về sự định hướng của các phân tử trong mạng và sự sắp xếp các liên kết hydro tự do, góp phần hình thành các cạnh nhẵn.

Các phân tử hơi nước có nhiều khả năng lấp đầy các khoảng trống hơn là bám vào các cạnh nhẵn vì các khoảng trống chứa nhiều liên kết hydro tự do hơn. Kết quả là những bông tuyết có hình lăng trụ lục giác đều với các cạnh nhẵn. Những lăng kính như vậy rơi từ trên trời xuống, có độ ẩm không khí tương đối thấp trong nhiều điều kiện nhiệt độ khác nhau.

Sớm hay muộn, những bất thường sẽ xuất hiện ở các cạnh. Mỗi củ thu hút các phân tử bổ sung và bắt đầu phát triển. Một bông tuyết bay trong không khí trong một thời gian dài và khả năng gặp các phân tử nước mới gần củ nhô ra cao hơn một chút so với ở mặt. Đây là cách các tia phát triển rất nhanh trên bông tuyết. Một tia dày phát ra từ mỗi mặt, vì các phân tử không chịu được sự trống rỗng. Cành mọc ra từ các củ hình thành trên tia này. Trong cuộc hành trình của một bông tuyết nhỏ, tất cả các mặt của nó đều ở trong những điều kiện giống nhau, điều này là điều kiện tiên quyết cho sự phát triển của các tia giống nhau trên cả sáu mặt. Trong điều kiện phòng thí nghiệm lý tưởng, tất cả sáu hướng của bông tuyết đều phát triển đối xứng và có cấu hình tương tự nhau. Trong khí quyển, hầu hết các bông tuyết đều là những tinh thể không đều; chỉ một số trong sáu nhánh có thể đối xứng.

Ngày nay, việc nghiên cứu về bông tuyết đã trở thành một môn khoa học. Trở lại năm 1555, nhà thám hiểm người Thụy Sĩ Mangus đã phác họa hình dạng của những bông tuyết. Năm 1955, nhà khoa học người Nga A. Zamorsky chia bông tuyết thành 9 lớp và 48 loài. Đó là những tấm, kim, ngôi sao, nhím, cột, lông tơ, khuy măng sét, lăng kính, nhóm. Ủy ban Quốc tế về Tuyết và Băng đã thông qua một cách phân loại khá đơn giản về tinh thể băng vào năm 1951: tiểu cầu, tinh thể hình ngôi sao, cột hoặc cột, hình kim, sợi nhánh không gian, cột nghiêng và hình dạng không đều. Và ba loại mưa băng nữa: hạt tuyết mịn, hạt băng và mưa đá.

Năm 1932, nhà vật lý hạt nhân Ukihiro Nakaya, giáo sư tại Đại học Hokkaido, bắt đầu phát triển các tinh thể tuyết nhân tạo, giúp có thể biên soạn phân loại bông tuyết đầu tiên và xác định sự phụ thuộc của kích thước và hình dạng của các thành tạo này vào nhiệt độ và độ ẩm không khí. Tại thành phố Kaga, nằm trên bờ biển phía tây của đảo Honshu, có Bảo tàng Băng tuyết do Ukihiro Nakaya thành lập, hiện mang tên ông, được xây dựng một cách tượng trưng dưới dạng ba hình lục giác. Bảo tàng có một chiếc máy làm bông tuyết. Nakaya đã xác định được 41 loại hình thái riêng lẻ trong số các bông tuyết, và các nhà khí tượng học S. Magano và Xu Li vào năm 1966 đã mô tả 80 loại tinh thể.

Trong những điều kiện nhất định, khi không có gió, những bông tuyết rơi xuống có thể dính vào nhau tạo thành những bông tuyết khổng lồ. Vào mùa xuân năm 1944, những mảnh vụn có đường kính lên tới 10 cm, tương tự như những chiếc đĩa quay, rơi xuống Moscow. Và ở Siberia, người ta đã quan sát thấy những bông tuyết có đường kính lên tới 30 cm. Bông tuyết lớn nhất được ghi nhận vào năm 1887 ở Montana, Mỹ. Đường kính của nó là 38 cm và độ dày của nó là 20 cm. Hiện tượng này đòi hỏi sự bình tĩnh hoàn toàn, bởi vì những bông tuyết di chuyển càng lâu thì chúng càng va chạm và dính chặt vào nhau. Do đó, ở nhiệt độ thấp và gió mạnh, những bông tuyết va vào nhau trong không khí, vỡ vụn và rơi xuống đất dưới dạng mảnh vỡ - “bụi kim cương”. Khả năng nhìn thấy những bông tuyết lớn tăng lên đáng kể ở gần các vùng nước: sự bốc hơi từ hồ và hồ chứa là vật liệu xây dựng tuyệt vời.

Lớp băng tạo thành bông tuyết thì trong suốt, nhưng khi có nhiều bông tuyết, ánh sáng mặt trời phản chiếu và rải rác trên nhiều mặt sẽ tạo cho chúng ta ấn tượng về một khối màu trắng đục - chúng ta gọi nó là tuyết. Bông tuyết có màu trắng vì nước hấp thụ rất tốt phần màu đỏ và hồng ngoại của quang phổ ánh sáng. Nước đóng băng phần lớn vẫn giữ được các đặc tính của nước lỏng. Ánh sáng mặt trời khi xuyên qua một lớp tuyết hoặc băng sẽ mất đi các tia màu đỏ và vàng, bị tán xạ và hấp thụ trong đó, đồng thời ánh sáng xuyên qua có màu xanh lam, xanh lam hoặc xanh lam sáng - tùy thuộc vào độ dày của lớp đó trong con đường của ánh sáng.

DỮ LIỆU
Những bông tuyết tạo thành lớp phủ tuyết phản chiếu tới 90% ánh sáng mặt trời vào không gian.
Trong một mét khối tuyết có 350 triệu bông tuyết, và trên toàn bộ Trái đất - 10 mũ 24.
Trọng lượng của bông tuyết chỉ khoảng một miligam, hiếm khi bằng 2…3. Tuy nhiên, vào cuối mùa đông, khối lượng tuyết phủ ở bán cầu bắc hành tinh lên tới 13.500 tỷ tấn.

Nhân tiện, bản thân tuyết không chỉ có màu trắng. Ở các vùng Bắc Cực và miền núi, tuyết có màu hồng hoặc thậm chí đỏ là phổ biến. Điều này là do tảo sống giữa các tinh thể. Nhưng có những trường hợp tuyết rơi từ trên trời xuống đã có màu. Vì vậy, vào ngày Giáng sinh năm 1969, tuyết đen rơi ở Thụy Điển. Rất có thể, đây là bồ hóng và ô nhiễm công nghiệp được hấp thụ từ khí quyển. Năm 1955, tuyết màu xanh phát quang rơi xuống gần Dana, California, giết chết nhiều người và gây tổn hại nghiêm trọng cho những ai thử nó trên lưỡi của họ. Có nhiều phiên bản khác nhau của hiện tượng này, thậm chí cả các cuộc thử nghiệm nguyên tử ở Nevada. Tuy nhiên, tất cả đều bị từ chối và nguồn gốc của tuyết xanh vẫn còn là một bí ẩn.

Tuyết mới vào một ngày băng giá luôn đi kèm với tiếng lạo xạo vui vẻ dưới chân. Đây không gì khác hơn là âm thanh của các tinh thể vỡ. Những bông tuyết cũng làm sạch bụi và khói trong không khí, vì vậy bạn có thể thở dễ dàng khi tuyết rơi.