Postoje li 2 identične pahulje. Teorija o snijegu: Ne postoje dvije iste snježne pahulje. Prilikom snimanja filma "Aleksandar Nevski" škripa snijega se dobija cijeđenjem pomiješanog šećera i soli
Naučnici identificiraju dvije opcije za formiranje snježnih kristala. U prvom slučaju, vodena para koju vjetar prenosi na vrlo veliku nadmorsku visinu, gdje je temperatura oko 40 °C, može se iznenada smrznuti, formirajući kristale leda. U donjem sloju oblaka, gdje se voda sporije smrzava, stvara se kristal oko male trunke prašine ili zemlje. Ovaj kristal, kojih u jednoj pahulji ima od 2 do 200, ima oblik šestougla, tako da je većina pahuljica šestokraka zvijezda.
"Zemlja snijega" - takav poetski naziv za Tibet su izmislili njegovi stanovnici.
Oblik pahulje zavisi od mnogih faktora: temperature oko, vlažnosti, pritiska. Ipak, razlikuje se 7 glavnih tipova kristala: ploče (ako je temperatura u oblaku od -3 do 0 °C), zvezdasti kristali, stubovi (od -8 do -5 °C), igle, prostorni dendriti, stubovi sa vrh i pogrešni oblici. Važno je napomenuti da ako se pahulja rotira prilikom pada, tada će njen oblik biti savršeno simetričan, a ako padne bočno ili na neki drugi način, onda neće.
Kristali leda su heksagonalni: ne mogu se spojiti pod uglom - samo na ivici. Stoga, zraci pahuljice uvijek rastu u šest smjerova, a grananje od snopa može otići samo pod uglom od 60 ili 120 °.
Od 2012. godine Svjetski dan snijega obilježava se pretposljednje nedjelje u januaru. To je pokrenula Međunarodna skijaška federacija.
Snježne pahulje izgledaju bijele zbog zraka koji sadrže: svjetlost različitih frekvencija se reflektira na rubovima između kristala i raspršuje. Veličina obične pahulje je oko 5 mm u prečniku, a masa je 0,004 g.
Prilikom snimanja filma "Aleksandar Nevski", škripa snijega se dobija cijeđenjem pomiješanog šećera i soli.
Vjeruje se da ne postoje dvije iste pahulje. To je prvi put dokazano 1885. godine, kada je američki farmer Wilson Bentley napravio prvu uspješnu mikroskopsku sliku pahulje. Tome je posvetio 46 godina i napravio više od 5.000 fotografija na osnovu kojih je teorija potvrđena.
Identične pahulje nalaze se u prirodi. U izuzetnim slučajevima. Ovo je prvi put zabilježio američki Nacionalni centar za istraživanje atmosfere 1988.
Foto: pixabay.com
Istraživač Nancy Knight u svom djelu "Nema dva ista?" dokazali da se u prirodi mogu pojaviti identične pahulje.
Najt je do ovog zaključka došla nakon što je eksperimentalno dobila iste pahulje u laboratoriji. Svoju teoriju je dokazala matematički, kroz teoriju vjerovatnoće. Izvela je 100 karakterističnih karakteristika pahuljica, po kojima se može suditi da postoji od 10 do 158 stepeni različitih varijanti pahuljica. I, iako je rezultirajući broj beskonačno velik, to ne isključuje mogućnost podudaranja snježnih pahulja, tvrdi Knight.
Istovremeno, prema profesor fizike na Kalifornijskom univerzitetu Kenneth Libbrecht, spolja identične pahulje imaju razlike u unutrašnjoj strukturi, odnosno u kristalnoj rešetki. Stoga se ne može reći da je u principu moguće pronaći potpuno identične pahulje po obliku i atomskoj strukturi.
Kako nastaju pahulje i zašto su njihovi oblici različiti?
Proces formiranja pahuljice uključuje sublimaciju kristala iz gasne faze, zaobilazeći tečno stanje. Tokom formiranja pahuljice, molekuli vode rastu nasumično od trenutka formiranja početnog kristala. Dakle, rast pahuljice se odvija neuređeno.
Rast pahuljica zavisi od spoljašnjih uslova, kao što su temperatura i vlažnost. U zavisnosti od ovih i drugih uslova, novi slojevi molekula se naslanjaju jedan na drugi, svaki put formirajući novi oblik pahuljice.
Sve pahulje imaju šest strana, jer kada se molekuli vode smrznu, one se poredaju u posebnom redosledu, što rezultira heksagonalnim geometrijskim oblikom.
Rast pahulje određen je temperaturom zraka na kojoj je nastala. Što je temperatura niža, to je pahulja manja.
Smjerovi rasta pahuljice su zbog činjenice da su kristali leda heksagonalni. Dva kristala se ne mogu spojiti pod uglom, oni su uvek međusobno povezani licem. Zbog toga zraci uvijek rastu u šest smjerova, a "grana" može odstupiti od zraka samo pod uglom od 60 ili 120 stepeni.
Pionir proučavanja "teorije snijega" bio je mladi farmer Wilson Alison Bentley, prozvan "Pahulja". Od djetinjstva ga je privlačio neobičan oblik kristala koji padaju s neba. U njegovom rodnom gradu Jerihonu na sjeveru Sjedinjenih Država, snježne padavine su bile redovna pojava, a mladi Wilson je provodio mnogo vremena napolju proučavajući snježne pahulje.
Wislon "Snowflakes" Bentley
Bentley je prilagodio kameru mikroskopu koji mu je majka poklonila za 15. rođendan i pokušao da snimi pahulje. Ali bilo je potrebno skoro pet godina da se poboljša tehnologija - tek 15. januara 1885. napravljena je prva jasna slika.
Tokom svog života, Wilson je fotografisao 5.000 različitih pahulja. Nikada nije prestao da se divi ljepoti ovih minijaturnih djela prirode. Da bi dobio svoja remek-djela, Bentley je radio na temperaturama ispod nule, stavljajući svaku cjelinu snježnih pahulja koje je pronašao na crnu pozadinu.
Vilsonov rad su pohvalili i naučnici i umjetnici. Često je bio pozivan da govori na naučnim konferencijama ili izlaže fotografije u umjetničkim galerijama. Nažalost, Bentley je umro u 65. godini od upale pluća, a da nije dokazao da ne postoje identične pahulje.
Palicu "teorije snijega" stotinu godina kasnije preuzela je Nancy Knight, istraživačica u Nacionalnom centru za istraživanje atmosfere. U radu objavljenom 1988. godine dokazala je suprotno – identične pahulje mogu i trebaju postojati!
Doktor Najt je pokušao da reproducira proces pravljenja pahuljica u laboratoriji. Da bi to učinila, uzgojila je nekoliko kristala vode, podvrgavajući ih istim procesima prehlađenja i prezasićenja. Kao rezultat eksperimenata, uspjela je dobiti snježne pahulje apsolutno identične jedna drugoj.
Dalja zapažanja na terenu i obrada eksperimentalnih grešaka omogućili su Nensi Najt da tvrdi da je pojava identičnih pahuljica moguća i da je određena samo teorijom verovatnoće. Nakon što je sastavio uporedni katalog nebeskih kristala, Najt je zaključio da pahulje imaju 100 znakova razlike. Dakle, ukupan broj opcija izgleda je 100! one. skoro 10 na 158. potenciju.
Rezultirajući broj je dvostruko veći od broja atoma u svemiru! Ali to ne znači da su slučajnosti potpuno nemoguće - zaključuje u svom radu dr. Najt.
A sada - novo istraživanje o "teoriji snijega". Pre neki dan, profesor fizike na Univerzitetu Kalifornije, Kenneth Libbrecht, objavio je rezultate dugogodišnjeg istraživanja svoje naučne grupe. “Ako vidite dvije identične pahulje, one su i dalje različite!” - kaže profesor.
Libbrecht je dokazao da na svakih pet stotina atoma kisika mase 16 g/mol u sastavu molekula snijega dolazi jedan atom mase 18 g/mol. Struktura veza molekula s takvim atomom je takva da implicira bezbroj opcija za spojeve unutar kristalne rešetke. Drugim riječima, ako dvije snježne pahulje zaista izgledaju isto, onda njihov identitet još uvijek treba provjeriti na mikroskopskom nivou.
Učenje svojstava snijega (a posebno pahuljica) nije dječja igra. Poznavanje prirode snijega i snježnih oblaka je veoma važno u proučavanju klimatskih promjena. A neka neobična i neistražena svojstva leda mogu naći i praktičnu primjenu.
Svakom školarcu poznata tvrdnja da ne postoje dvije identične pahulje više puta je dovedena u pitanje. Ali jedinstvene studije Kalifornijskog instituta za tehnologiju uspjele su staviti tačku na ovo zaista novogodišnje izdanje.
Snijeg nastaje kada mikroskopske kapljice vode u oblacima privlače čestice prašine i smrzavaju se.
Kristali leda koji se pojavljuju u ovom slučaju, koji u početku ne prelaze 0,1 mm u prečniku, padaju i rastu kao rezultat kondenzacije vlage iz zraka na njima. U ovom slučaju nastaju šestokraki kristalni oblici.
Zbog strukture molekula vode, mogući su uglovi od samo 60° i 120° između zraka kristala. Glavni kristal vode ima oblik pravilnog šestougla u ravnini. Potom se na vrhove takvog šesterokuta talože novi kristali, na njih se talože novi i tako se dobijaju različiti oblici zvijezda pahuljica.
Profesor fizike na Kalifornijskom univerzitetu Kenneth Libbrecht objavio je rezultate dugogodišnjeg istraživanja svoje naučne grupe. “Ako vidite dvije identične pahulje, one su i dalje različite!” kaže profesor.
Libbrecht je dokazao da na svakih pet stotina atoma kisika mase 16 g/mol u sastavu molekula snijega dolazi jedan atom mase 18 g/mol.
Struktura veza molekula s takvim atomom je takva da implicira bezbroj opcija za spojeve unutar kristalne rešetke.
Drugim riječima, ako dvije snježne pahulje zaista izgledaju isto, onda njihov identitet još uvijek treba provjeriti na mikroskopskom nivou.
Učenje svojstava snijega (a posebno pahuljica) nije dječja igra. Poznavanje prirode snijega i snježnih oblaka je veoma važno u proučavanju klimatskih promjena.
Priroda je zimi prekrasna: samo treba na minut usporiti, pogledati snijegom prekriveno drveće, pahuljaste snježne nanose i ispružiti ruku - dok na nju pada nekoliko pahuljica. Nema ničeg ljepšeg i bestežinskog od ovih minijaturnih djela prirode.
Šteta što se njihovom prekrasnom uzorku može diviti samo kratko vrijeme.
Možda ste čuli izjavu: ne postoje dvije iste pahulje. Pogledajmo ovo "zimsko izdanje".
Proces formiranja snježnih pahuljica je na prvi pogled vrlo složen. Ovdje su uključeni fizički zakoni interakcija elementarnih čestica. U atmosferi, na temperaturama ispod nule, molekule vode privlače molekule prašine i skrućuju se, formirajući šestokrake kristale. Između pojedinih zraka kristala, zbog posebnosti strukture molekule vode, mogući su uglovi od samo 60 ili 120 stepeni, a zbog novih kristala koji spajaju vrhove šesterokuta nastaju različiti oblici i šare pahuljica.
Tako smo saznali da:
- Pahulje se formiraju unutar ledenog oblaka od pare, zaobilazeći tečnu fazu.
- Rast pahuljica zavisi od spoljašnjih uslova: vlažnosti i temperature vazduha.
- "Zameci" pahuljica su heksagonalnog oblika.
- Oblik snježne pahulje može se promijeniti dok prolazi kroz atmosferu.
- Brzina pada pahuljice je 15 m/min.
- Led koji formira pahulju je providan.
Pogledajmo pobliže posljednju činjenicu. Zašto je snijeg bijeli ako je pahulja prozirna? Zakoni fizike odgovaraju na ovo pitanje: svjetlost, koja se odbija od rubova pahuljica, stvara utisak bijele mase, koju nazivamo snijegom.
Dakle, proces formiranja pahuljica uzbudio je mnoge umove.
Pioniri u teoriji "snijega" bili su farmer W.E. Bentley i dr. N. Knight.
Bentley je tokom svog života stvorio ogromnu kolekciju fotografija pahuljica koje su zainteresovale i naučnike i fotografe. Dr. Knight je u laboratoriji uspio reproducirati formiranje snježnih pahulja.
Njihovo znanje i naučni rad sistematizovao je profesor sa Univerziteta u Kaliforniji K. Libbreht, koji je u procesu proučavanja ove problematike izneo izjavu: „Ako vidite dve identične pahulje, one su ipak različite!“.
On je bio taj koji je naučno potkrijepio svoju izjavu, objašnjavajući da molekuli i atomi koji formiraju kristalnu rešetku mogu imati ogroman broj načina za povezivanje.
Libbrecht je naveo da vizualno pahulje mogu izgledati isto, ali ako ih pogledate pod mikroskopom, uzorak će biti potpuno drugačiji!
Sada znate, ako snijeg padne izvan prozora, svaka će pahulja biti jedinstvena i neponovljivo lijepa na svoj način!
