Секрет образования снежинок окончательно разгадан
Москва, 15:14, 14 Май 2017, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.
Более 400 лет назад известный математик и ученый Иоганн Кеплер выдвинул предположение о возникновении шестигранных снежинок. Хотя атомы будут обнаружены лишь спустя два столетия, Кеплер открыто размышлял о микроскопических строительных блоках, которые приводят к формированию гексагональных ледяных кристаллов, включая множество факторов, обусловивших это повторяющееся явление.
Химики из Университета Тафтса ответили на вопросы Кеплера, объяснив этот процесс с помощью объединения электронов обратного рассеяния в модели большого монокристалла льда. Ученые обнаружили, что плоские кристаллы льда по бокам образуют шестигранник, и состоят из центральной молекулы воды, окруженной шестью другими в одном и том же слое.
Форма «chair-form» шестигранника представляет собой одну из стереохимических конформаций бесформенного 6-членного кольца (в виде циклогексанового кольца), в котором два атома, прямо противоположные друг другу в кольце, находятся вне плоскости, содержащей другие четыре атома, причем один из двух атомов находится над плоскостью, а другой под плоскостью – что сравнимо с формой лодки.
Шесть плоских граней снежинки растут из этого шестигранника в один слой. Этот большой шестигранник проворачивается на 30 градусов относительно chair-form шестигранника.
«Снежинки растут из водяного пара. Грани, которые выделяют наибольшее количество тепла (на единицу площади), испаряются», — поясняет профессор Мэри Джейн Шульц. «Грань с наименьшим тепловыделением — это гексагональная грань, а не плоская грань шестигранника большего размера. Плоская сторона шестиугольника выделяет наибольшее количество тепла на каждую область, испаряясь сама. Таким образом, гексагональная призма снежинки имеет плоские стороны, соответствующие большему шестиугольнику».
«Результаты исследования развенчали прежние предположения, что снежинки растут из плоской стороны chair-form шестигранника», — говорит Шульц.
Чтобы определить, как происходит формирование, профессор Шульц решила использовать метод дифракции электронов обратного рассеяния, который является более наглядным и визуально привлекательным, чем рентгеновский.
Исследование подтвердило, что контрольные точки снежинки в точности совпадают с кристаллографическими осями.
