dlaczego płatki śniegu są symetryczne? Jak krystalizacja lodu na jednym ramieniu może „znać” kształt innych ramion na płatku?

Miriam Rossi, profesor chemii w Vassar College, oferuje następującą odpowiedź:

płatki śniegu są symetryczne, ponieważ odzwierciedlają wewnętrzny porządek cząsteczek wody, gdy układają się w stanie stałym (proces krystalizacji)., Cząsteczki wody w stanie stałym, na przykład w lodzie i śniegu, tworzą ze sobą słabe wiązania(zwane wiązaniami wodorowymi). W wyniku tych uporządkowań powstaje podstawowy, symetryczny, sześciokątny kształt płatka. W rzeczywistości istnieje wiele różnych rodzajów płatków śniegu (jak w Banale, że „nie ma dwóch płatków śniegu są podobne”); zróżnicowanie to występuje, ponieważ każdy płatek śniegu jest oddzielnym kryształem, który podlega określonym warunkom atmosferycznym, w szczególności temperaturze i wilgotności, pod którymi jest kształtowany.

drugie pytanie dotyczy sposobu powstawania płatków śniegu., Wzrost płatków śniegu (lub jakiejkolwiek substancjipochodzenie od cieczy do stanu stałego) jest znana ascrystallization. Podczas tego procesu cząsteczki (w tym cząsteczki wody) wyrównują się, aby zmaksymalizować siły przyciągające i zminimalizować odpychające. W rezultacie cząsteczki wodne układają się WZ góry określonych przestrzeniach iw specyficznym układzie. Proces ten jest podobny do układania podłogi zgodnie z określonym wzorem: po ułożeniu wzoru i ułożeniu pierwszych płytek, wszystkie pozostałe płytki muszą przejść w z góry określone przestrzenie, aby zachować wzór symetrii., Cząsteczki wody po prostu układają się, aby pasowały do przestrzeni i zachowują symetrię; w ten sposób powstają różne paski płatka śniegu.

Howard T. Evans, Jr., krystalograf rentgenowski, który jest obecnie emerytowanym naukowcem w U. S. Geological Survey, dodaje kilka zdań:

płatki śniegu są tajemniczymi rzeczami. Ich podstawowa forma wynika z ułożenia cząsteczek wody w krysztale lodowym. Kiedy ciecz zamarza, cząsteczki mają tendencję do osiedlania się w stanie najniższej energii, a to prawie zawsze wiąże się z jakąś formą symetrii. Im wyższa symetria, tym bardziej stabilny jest kryształ.,

cząsteczki wody unoszące się swobodnie w oparach zaczynają układać się w krystaliczne ciało stałe, gdy temperatura spada poniżej zera. Dwa atomy wodoru cząsteczek mają tendencję do przyciągania sąsiednich cząsteczek wody. Gdy temperatura (ruch termiczny) jest wystarczająco niska, cząsteczki łączą się ze sobą, tworząc stałą, otwartą strukturę, która ma ścisłą symetrię sześciokątną.

ale dlaczego kształty płatków śniegu są tak wyszukane? Nikt nie ma na to dobrej odpowiedzi. Ogólne wyjaśnienie jest takie, że w atmosferze, w której warunki są bardzo złożone i zmienne, tworzą się płatki śniegu., Kryształ może zacząć rosnąć w jeden sposób, a następnie minuty lub nawet sekundy później coś się zmienia (Temperatura lub wilgotność), więc zaczyna rosnąć w inny sposób. Heksagonalsymetria jest zachowana, ale kryształ lodu może rozgałęziać się w nowych kierunkach. Zmiany warunków środowiskowych zachodzą na dużym obszarze w porównaniu z wielkością pojedynczego płatka, więc wszystkie regiony płatka są podobne affected.In koniec, są wszelkiego rodzaju formy, które mogą powstać: wszystko od pryzmatów i igieł do znanych płatków lacysnow. Woda to niesamowita substancja!,

odpowiedź pierwotnie zamieszczona 21 października 1999.

Leave a Comment