Наука о снежинках — BBC Ideas

Что снежинки говорят нам о нашей Вселенной?

Профессор Брайан Кокс: Снежинки сложны, красивы, загадочны и совершенно очаровательны. Но при всей своей сложности – и бесконечном разнообразии – строение снежинки можно объяснить некими универсальными законами природы. Законы, объясняющие всё: от снежинок до галактик. Начнем с самого начала. Что такое снежинка? Или, если использовать более техническое название, кристалл льда? Кристаллы льда образуются в облаках, когда водяной пар встречается с небольшими пылинками или пыльцой. Это формирует его небольшое шестиугольное ядро. Кончики торчат и грубые. Это притягивает молекулы воды. Затем больше молекул воды. И более. Они образуют веточки нашей снежинки. Размер и форма этих ветвей зависят от точной температуры и влажности, с которыми сталкивается снежинка во время своего путешествия сквозь облака, которые тянут вниз силой гравитации. Каждый из них идет по своему маршруту, а это значит, что не бывает двух одинаковых снежинок. Когда снежинка приземляется вам на рукав, она отправляется в совершенно уникальное путешествие, чтобы добраться до вас. Прежде чем оно растает в одно мгновение. Еще в 1611 году холодным январским утром в Праге на рукав математику Иоганну Кеплеру упала снежинка. Это заставило его задуматься: «Почему у снежинок шесть сторон?» Прорывом Кеплера стала его теория о том, что шестиугольный узор является наиболее эффективным использованием пространства. Находятся ли соты внутри улья. Или груды сложенных артиллерийских снарядов. Или нежная и мимолетная снежинка. Чтобы доказать его теорию, потребовалось 400 лет, 400 лет. Чего Кеплер в то время не знал, так это того, что каждая молекула воды, или H2O, состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Когда молекулы воды при замерзании собираются вместе, угол между атомами водорода всегда составляет около 105 градусов. Это дает нам шесть сторон. По своей сути снежинка всегда имеет шестиугольную форму. Но они могут принимать самые странные и чудесные формы. Длинный и тонкий, как карандаш. Острый, как игла. Цилиндрическая, как пуля. Или, иногда, треугольный. Но правда в том, что большинство снежинок… ну, похожи на пузыри. Если вы поговорите с фотографом снежинок – их очень мало в мире – они скажут вам, что на морозе нужны дни и дни, чтобы сделать «денежный снимок». Условия должны быть подходящими – от минус 15 до минус 13. Но с тех пор, как Уилсон Бентли, фермер из Вермонта, сделал первые фотографии потрясающих снежинок в 1885 году, мы были зацеплены. Ученые доказали, что симметрия невероятно приятна человеческому мозгу. Все снежинки радиально-симметричны, а это значит, что их можно разрезать на одинаковые ломтики, как торт. Морские ракушки, цветы, морские звезды и даже спиральные галактики, такие как Млечный Путь, обладают таким же типом симметрии. И у природы есть еще один трюк в рукаве. Снежинки на самом деле не белые. Он прозрачный, но у него много краев, и это рассеивает свет, делая его белым. Каждая снежинка – это микрокосм законов физики. Гравитация заставляет его падать. Электромагнетизм определяет его форму. И у вас есть симметрия. То же самое относится и к звездам, солнечным системам и планетам. И с нами. Глядя на снежинку, можно прочитать ее историю. Своя уникальная история. Опыт, с которым она сталкивается, формирует из нее ту, кто она есть. Точно так же, как и мы.