“Шестикутна сніжинка” Кеплера

Американський письменник, мислитель і натураліст Генрі Девід Торо так писав про сніжинки: “Повітря, в якій вони виникають, наповнений творчим генієм. Навряд чи я захопився б більше, навіть якби мені на пальто впали справжні зірки “. Протягом всієї історії снігові кристали з гексагональної симетрією порушували цікавість художників і вчених. У 1611 р Йоганн Кеплер опублікував монографію “Про шестикутної снежинке”, в якій дана одна з найбільш ранніх наукових теорій освіти сніжинок (на противагу релігійним уявленням). Романтичний вчений думав, що прекрасну симетрію сніжних кристалів легше зрозуміти, якщо розглядати їх як живі, одухотворені істоти, у кожного з яких є задана Богом мету. Однак він справедливо вважав, що більш правдоподібне пояснення дивної геометрії сніжинки випливає з способу гексагональної упаковки частинок, розміри яких не дозволяють їх розрізнити.

Сніжинки (або, більш строго, снігові кристали, бо сніжинки, які падають з неба, можуть складатися з безлічі кристалів) часто утворюються на найдрібніших частинках пилу, коли на них при достатньо низькій температурі конденсуються молекули води. Оскільки зростаючий кристал падає крізь шари атмосфери з різною вологістю і температурою, водяні пари продовжують конденсуватися на твердий лід, і кристал повільно знаходить свою форму. Вважається, що шестилучевая симетрія виникає через те, що гексагональная структура звичайного льоду енергетично більш вигідна. Шість гілочок сніжинки виглядають такими схожими, тому що вони всі формувалися в однакових умовах. Але іноді утворюються кристали й іншої форми, включаючи шестигранні стовпці.

Вчені вивчають снігові кристали і їх зростання зокрема й тому, що фізика кристалів важлива в багатьох областях – від електроніки до науки про самосборке матеріалів, молекулярної динаміки і спонтанного утворення структур.

Типовий сніговий кристал містить близько 1018 молекул води, а тому шанси виявити два абсолютно однакових за формою і розміром кристала практично дорівнюють нулю. На макроскопічному рівні це означає, що з часів першої впала на землю сніжинки до наших днів, мабуть, не було жодної, схожої на іншу, – всі ці дивовижні створіння природи були різні.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (2 votes, average: 2.50 out of 5)

“Шестикутна сніжинка” Кеплера