“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.
Related posts:
- Як утворюються сніжинки? Снігові кристали утворюються в холодних хмарах високо над землею. На дуже великих висотах, де температура доходить до мінус 40 градусів Цельсія, водяна пара, занесений туди вітром, може раптово замерзнути, формуючись в кристалики льоду. В хмарах, розташованих нижче, де температура вище, вода замерзає повільніше, попередньо пристав до якоїсь виваженої в повітрі частинки. Температура при цьому звичайно […]...
- Будова кристалів. Просторова решітка. Елементарна комірка Поняття кристала зазвичай асоціюється у нас з мінералами, що мають геометрично правильну форму, яка однакова як для великих, так і для малих шматків мінералів. Розглядаючи окремі кристали, можна переконатися, що вони обмежені плоскими, як би шліфованими гранями у вигляді правильних багатокутників. Кристали одного і того ж речовини можуть мати різну форму, оскільки вона залежить від […]...
- Закони Кеплера для руху планет “Хоча Кеплера пам’ятають сьогодні головним чином завдяки його трьом законам” Про рух планет, – пише астроном Оуен Джінджеріч, – це були всього три напрямки його набагато більш обширних пошуків космічної гармонії… Завдяки йому астрономія знайшла майже в сто разів більш точну, цільну і фізично обгрунтовану геліоцентричну систему світу “. Йоганн Кеплер, німецький астроном і богослов-космолог, […]...
- Застосування рідких кристалів Рідкі кристали мають широке практичне застосування. Однією із властивостей рідких кристалів є залежність їхнього кольору від температури. Цю властивість використовують для вимірювання температури. Із сумішей рідкокристалічних речовин виготовляють температурні індикатори в інтервалі температур від -20 до +250°С. Індикатор являє собою тонку гнучку плівку з рідкого кристала. При накладенні плівки на поверхню предмета за кольором індикатора […]...
- Чому йде сніг Зима дивовижна пора і головна її ознака – це білосніжний пухнастий сніг. Всім відомо, сніг – це вид атмосферних опадів в холодну пору року. Буває, при досить низькій температурі сніг не випадає, але це називають рідкісним явищем. Як правило, снігові замети покривають великі території під час зимового періоду до підвищення температури повітря, поки сніг повністю […]...
- Звідки береться сніг? Під дією тепла вода з поверхні морів і річок постійно випаровується, і водяна пара піднімається в атмосферу. Цей процес відбувається безперервно, тому в атмосфері накопичується дуже багато вологи. Одні крапельки пара з’єднуються один з одним і падають на Землю дощем, інші замерзають, перетворюючись на прозорі кристали льоду. Повітряні потоки переносять їх з місця на місце, […]...
- Закони Кеплера – коротко Розглянуті приклади руху супутника ілюструють, як класична механіка дає пояснення першого закону Кеплера. Планети Сонячної системи, будучи своєрідними супутниками Сонця, рухаються навколо нього по еліптичних орбітах. Оскільки форма орбіти визначається швидкістю руху планети, то очевидно, що швидкість кожної планети менше, ніж значення параболічної швидкості, відповідної масі Сонця і віддалі від нього до даної планети. В […]...
- Монокристали і полікристали Наслідком упорядкованого внутрішньої будови кристалів є залежність їх властивостей від вибраного напряму, або анізотропія властивостей. Анізотропія властива лише монокристалів, т. є. Одиночним кристалам. Неозброєним оком можна побачити, наприклад, монокристали кухонної солі, цукрового піску, кварцу. Кристали, наведені на малюнку 106, є монокристалами. Найчастіше тверде тіло являє собою безліч зрощених кристалів. Таке тверде кристалічне тіло називають полікристалам. […]...
- Вирощування кристалів Для того щоб виростити справжній кристал в домашніх умовах знадобиться будь-яка сіль, яка добре розчиняється у воді і розчинність якої підвищується при нагріванні. Зазвичай це: Дихромат калію; Бура; Різні сульфати (сульфат нікелю, сульфат міді, сульфат цинку); Рідше алюмінієвий і хромовий галун, який застосовується при вичинки шкіри. Перш ніж приступити до вирощування кристалів необхідно заздалегідь приготувати […]...
- Кристалічні і аморфні тіла Ми живемо на поверхні твердого тіла – земної кулі, в будинках, побудованих з твердих тіл. Різні прилади, знаряддя праці зроблені з твердих тіл. Знати властивості твердих тіл необхідно. Згадайте, що таке тверде тіло. Чим ми нехтували, коли в механіці вважали, що тіло абсолютно тверде? Які фізичні властивості твердих тіл? Які фізичні величини характеризують властивості твердих […]...
- Закони Кеплера (формули) Закони, відкриті німецьким астрономом Іоганном Кеплером, зробили справжній переворот в астрономії. Кеплеру вдалося ще до відкриття Ньютоном закону всесвітнього тяжіння визначити практично безпомилково орбіти деяких планет і на їх основі вивести закони їх руху. 1 закон Кеплера: Кожна планета Сонячної системи обертається по еліпсу, в одному з фокусів якого знаходиться Сонце. Де с – відстань […]...
- Утворення краплі під час дощу Водяна пара не видний, але в земній атмосфері він завжди присутній. Формування хмари – це перетворення невидимої води в щось відчутне. Відбувається наступне: тонкий водяний пар збирається в крапельки або кристалики льоду, які, з’єднуючись разом, утворюють хмару. Ось його ми і бачимо. Пар збирається в крапельки, якщо є частинки, до яких можна “прилипнути”. Над океанами, […]...
- Електронно-дірковий перехід – коротко Ізольований кристал n-типу електрично нейтральний, сума позитивних і негативних зарядів у ньому дорівнює нулю. Кількість атомів, що позбулися одного електрона і перетворилися на позитивні іони, суворо дорівнює кількості відірвалися від атомів електронів. Чим вища температура, тим більше утворюється вільних електронів. Позитивні іони знаходяться у вузлах кристалічної решітки. Також електрично нейтральний і ізольований кристал р-типу. Однак […]...
- Водяна пара і хмари Ми звикли розглядати хмари як невід’ємну частину неба, проте далеко не всі учні знають, з чого складаються хмари і як вони утворюються. Хмари : поняття і види Хмари являють собою зважені в шарах атмосфери продукти конденсації водяної пари, які є видимими відносно поверхні Землі. Хмари складаються з хмарних елементів: дрібних кристалів льоду і крапель води. […]...
- Теплові властивості кристалів Кристал являє собою систему впорядковано розташованих атомів, що володіють певними масами; між атомами діють сили тяжіння і відштовхування, що врівноважують один одного за певних рівноважних відстанях між атомами. При відхиленні атома з положення рівноваги виникає повертає сила, протилежна зміщення, величина якої залежить від типу атома, його оточення та напрямки зміщення в кристалі. Відповідно до класичної […]...
- Гроза в стакані Для отримання ефекту “грози” в склянці знадобиться: – жаростійкий азбестова пластинка, – невелика порцелянова ступка (або хімічний стакан з товстим склом), – кристали йоду, – алюмінієвий пил (можна використовувати і цинкову пил), – піпетка з водою. Порцелянову ступку ставлять на азбестову пластинку. У ступці ретельно змішують між собою 6-7 грам кристалів йоду і 1,5 грама […]...
- Групи сегнетоелектриків Мікроскопічна теорія фазових переходів розділяє сегнетоелектрики на дві групи. Перша група Титанат барію відноситься до першої групи, і як її ще називають, групі сегнетоелектриків типу зміщення. У неполярному стані титанат барію має кубічну симетрію. При фазовому переході в полярне стан іонні підгратки зміщуються, симетрія кристалічної структури знижується. Друга група До другої групи відносять кристали типу […]...
- Кристалічний стан і його класифікація У навколишньому світі є величезна кількість речовин в кристалічному стані, яким притаманні багато вельми різноманітні властивості, що визначаються як різним внутрішньою будовою, так і природою атомів, що входять до їх складу. Взагалі кристалічний стан можна визначити як такий стан речовини, у якому складові його атоми, молекули або групи атомів (надалі будемо називати їх частками) розташовані […]...
- Що таке іній і як він утворюється? У наших помірних широтах іній не бачили, хіба що, новонароджені. Він може з’явитися під час перших або останніх заморозків, а взимку іній – це звична справа. Прокинешся зранку – а за вікном, автомашини, асфальт і пожухла трава покриті пухнастим білим нальотом. Правда, побачити іній може перешкодити замерзле скло, але крижані візерунки на них – це […]...
- Цікаві факти про сніг Земля дуже різноманітна – в одних її куточках сніг не тане круглий рік, а в інших його не буває ніколи. І якщо сніжна маса являє собою щось звичне, то кожна сніжинка унікальна, але чи багато людей надає цьому значення, коли йде по засніженій доріжці? Цікаві факти про сніг Всі сніжинки унікальні, до сих пір не […]...
- Види опадів У розумінні пересічної людини, атмосферні опади – це дощ або сніг. Насправді, видів набагато більше і всі вони, так чи інакше, зустрічаються протягом року. Серед них є досить незвичайні явища, які призводять до красивих ефектів. Які ж опади бувають? Дощ Дощ – це падіння крапель води з неба на землю в результаті її конденсації з […]...
- Властивості рідких кристалів – коротко Особливості будови рідких кристалів обумовлюють їх властивості. Так, можливістю хаотичного поступального руху молекул пояснюється плинність, а їх впорядкованим розташуванням – анізотропія таких фізичних якостей, як пружність, електропровідність, діелектрична і магнітна проникність і ін. Властивості рідких кристалів змінюються залежно від температури, довжини хвилі зовнішнього випромінювання, механічної деформації, електричного і магнітного полів. Це визначає можливості їх широкого […]...
- Реферат на тему “Іній” Взимку, особливо вранці, можна спостерігати легкий білий наліт на асфальті, машинах, траві, листі дерев. Дане явище носить назву іній. Спостерігати його поява міг кожен, але чому і як утворюється іній і яка природа цього явища для багатьох залишається секретом. Що представляє собою іній Морозний іній – це атмосферні опади, тонкий шар кристалів льоду. Пояснити природне […]...
- Вільні і не вільні заряди Найпростіша відповідь на питання. Що таке електрика? Це природа і поведінка електричних зарядів. Заряди можуть бути вільними і пов’язаними, як і все в природі, вони також перебувають у русі. Ось такий рух електричних зарядів і є електричний струм, або потік електрики. Чим відрізняється вільний заряд від не вільні, тобто пов’язаного? Вільні заряди під дією зовнішніх […]...
- Підсистема пам’яті Підсистема пам’яті здійснює зберігання даних і команд в швидкодіючої кеш-пам’яті і взаємодія процесора з оперативною пам’яттю. До неї відносяться наступні пристрої. Кеш даних першого рівня. Це пам’ять з малим часом доступу об’ємом 8 (для Pentium Pro) або 16 Кбайт (для більш нових процесорів), призначена для зберігання даних. Кеш команд першого рівня. Ця пам’ять по своїй […]...
- Опис структури кристалів Кристал можна представити як періодично повторювані в просторі однакові елементарні структурні одиниці – елементарні комірки кристала, що складаються з одного, у найпростішому випадку, або декількох атомів кожна. Елементарна комірка в загальному випадку має форму косокутного паралелепіпеда. Всі розташовані в ній атоми прийнято називати базисом елементарної комірки кристала. Закономірності будови елементарної комірки і базису, зокрема ступінь […]...
- Кристалічна решітка Льодяна бурулька і клинок шаблі, залізничний рейок і кристал рубінового лазера, уламок цеглини і красуня-сніжинка, корпус повітряного лайнера і розпечена нитка електролампи – все це тверді тіла. Що у них спільного і що відрізняє ці тіла від інших тіл? У фізиці твердими тілами зазвичай називають тільки кристалічні тіла. Основним зовнішнім ознакою твердого тіла є його […]...
- Чи однаково утворюється туман і хмари? До складу атмосфери входить водяна пара, який випаровується з поверхні річок і озер, лісів і лугів, зволоженою грунту. Найбільше випарів йде від поверхні океанів і морів: вони займають близько 71 відсотка всієї поверхні земної кулі. В атмосфері постійно знаходиться більше 10 000 мільярдів тонн води у вигляді пари. Це означає, що над кожним гектаром земної […]...
- Оксиди та гідроксиди хрому Хром утворює три оксиду: CrО, Cr2О3 і CrО3. Оксид хрому II (CrО) – основний оксид – чорний порошок. Сильний відновник. CrО розчиняється в розведеною соляної кислоті: CrО + 2НСl = CrСl2 + Н2О. При нагріванні на повітрі вище 100 ° C CrО перетворюється на Cr2О3: 4CrО + О2 = 2Cr2О3. Оксид хрому III (Cr2О3) – […]...
- Кристалічні тіла На відміну від рідин тверде тіло зберігає не лише свій об’єм, але і форму і володіє значною міцністю. Різноманітні тверді тіла, з якими доводиться зустрічатися, можна розділити на дві групи, що істотно розрізняються за своїми властивостями: кристалічні та аморфні. Основні властивості кристалічних тіл Кристалічні тіла мають певну температуру плавлення, що не змінюється в процесі плавлення […]...
- Іонна кристалічна решітка У разі, якщо в вузлах кристала знаходяться заряджені частинки – іони, ми можемо говорити про іонної кристалічній решітці. Як правило, з іонних кристалах чергуються позитивні іони (катіони) і негативні іони (аніони), тому частки в кристалі утримуються силами електростатичного притягання. Залежно від типу кристала і типу іонів, що утворять кристал, такі речовини можуть бути досить міцними […]...
- Чому навколо Місяця видно кільце? Чи доводилося вам бачити вночі навколо Місяця велике примарне кільце білого кольору? Кола навколо Місяця здатні спантеличити. Ми знаємо, що в дійсності навколо Місяця немає ніяких кілець, які оберталися б у вакуумі на відстані близько 400 000 км від Землі. Ці кільця від нашого неба. Але чому навколо Місяця видно кільце? І чому воно з’являється […]...
- Утворення снігу і його властивості Сніг утворюється в хмарах завдяки тяжінню крапельок вологи до частинкам пилу і подальшого їх замерзання. Так-так, центром кожної сніжинки є маленька частинка пилу. А потім ці самі сніжинки падають на землю, устеляючи її ніби білим покривалом, і залишаються лежати до закінчення холодів. Властивості сніжинок Сніжинки мають шестикутну форму. Завжди. Це не якісь там замерзлі краплі […]...
- Гарячий лід Дослідження англійського фізика Бріджмена показали, що під досить значним тиском вода переходить в так званий гарячий лід і залишається такою при температурі значно вище 0 градусів. Бриджмен показав, що може існувати лід не одного сорту, а кілька (шість). Гарячий лід, виходить під жахливим тиском в 20600 атмосфер і залишається твердим при температурі 76 градусів Цельсія. […]...
- Гало З погляду прогнозу погоди явища гало дуже важливі. Коли небо одягається в тонкий шар перистих хмар, що складаються з крижаних кристалів, то в атмосфері можна побачити цікаві явища, які носять назву гало. При цьому близько сонця і місяця видно кола, вінці і стовпи. У середині кола знаходиться сонці або місяць, а його веселковий круг всередині […]...
- Йодоформ CHJ3 Йодоформ CHJ3 виходить із спирту або ацетону при дії йоду і їдких лугів або карбонатів лужних металів. Більш досконалим методом є електроліз йодистого калію або натрію в спиртовому розчині. При електролізі утворюються йод і луг, необхідні для процесу. Утворений при реакції йодистий калій (натрій) знову піддається електролізу, і, таким чином, весь йод йодистой солі йде […]...
- Звідки беруться морозні візерунки на вікнах? Хто не милувався взимку чудесними крижаними картинами на шибках? Візерунки ці нагадують те пальмові ліси, то гірлянди квітів, то гілки ялин, то мохи та лишайники. Як же виходять ці химерні морозні візерунки на вікнах? Зазвичай такими питаннями задаються під час виконання монотонної і одноманітною роботи, коли хочеться трохи відволіктися і відпочити. Наприклад, під час багатогодинної […]...
- Скільки води в льодовику? Велика кількість льоду, яка поступово рухається, – це і є льодовик. Деякі з льодовиків можуть зупинитися. І утворюється так званий “мертвий лід”. Але більшість льодовиків рухаються, хоча і з дуже маленькою швидкістю, найчастіше – кілька метрів у рік. Хоча розташований на Алясці льодовик, який називається Блек-Рапідс, переміщався протягом декількох місяців зі швидкістю 32 метра на […]...
- Кристалічні решітки Отже, кристалічна структура характеризується правильним (регулярним) розташуванням частинок в суворо визначених місцях у кристалі. При уявному поєднанні цих точок лініями виходять просторовий каркас, який називають кристалічною решіткою. Точки, в яких розміщені частинки, називаються вузлами кристалічної решітки. Як ми вже знаємо, у вузлах можуть перебувати іони, атоми або молекули. Ці частинки коливаються в вузлах решітки біля […]...
- Алотропні модифікації вуглецю Фізичні властивості Має чотири основних аллотропних модифікації: Алмаз; Графіт; Карбін; Фулерен. Алмаз – кристалічна речовина, прозоре, сильно заломлює промені світла, дуже твердий, не проводить електричний струм, погано проводить тепло, ρ = 3,5 г / см3; Т ° пл. = 3730 ° C; Т ° кип = 4830 ° C. У структурі алмазу кожен атом вуглецю […]...