Можно ли найти две одинаковых снежинки?

Взгляните на них поближе! Каждая снежинка — настоящее произведение искусства, сотворенное природой.

Пушистые хлопья снега состоят из крошечных, полностью симметричных звездочек— каждая из них уникальна, вы не сможете найти двух одинаковых снежинок. Или все-таки ситуация обстоит немного не так?

В XVII веке астроном Иоганн Кеплер писал: «Это отдельные кусочки льда, абсолютно плоские, безупречно гладкие и совершенно прозрачные, толщиной примерно с лист бумаги... идеальные шестигранные фигуры. Их шесть граней настолько похожи, что человек никогда не смог бы создать нечто такое же симметричное».

В основе узора каждой снежинки лежит шестисторонняя симметрия.

Каждая снежинка всегда имеет шесть лучей или граней. Но почему? Что создает столь безупречную симметрию?

Все дело в процессах, которые происходят на молекулярном уровне при замерзании воды. Молекулы воды не плоские — они слегка изогнутые. Поэтому они соединяются друг с другом под углом, который и создает шестистороннюю симметрию кристаллической решетки. Однако есть еще один важный момент: крошечый кристаллик льда изначально не имеет лучей и похож на шестигранную призму.

В процессе роста снежинки она изменяется: благодаря симметрии кристаллической решетки молекулы воды оседают в определенных точках маленького кристаллика. Именно в этих зонах кристалл растет быстрее — сначала они формируют грани, а затем и лучи. Шестигранная снежинка начинает ветвиться, покрываясь острыми ледяными иглами.

Действительно ли каждая снежинка уникальна?

Как же обстоит дело с бесконечным разнообразием рисунков снежинок — неужели и правда нет двух одинаковых ледяных кристаллов? Это предположение было сделано фермером и фотографом-любителем Уилсоном Бентли около 90 лет назад, когда он наблюдал за природой и снимал снежинки под микроскопом. В 1922 году он написал: «Каждая снежинка обладает бесконечной красотой, которая становится еще более невероятной благодаря осознанию того, что наблюдатель, вероятно, никогда не найдет две одинаковых снежинки». Бентли хорошо знал, о чем говорит: за свою жизнь он сделал как минимум 5000 фотографий снежинок.

Именно благодаря этим фотографиям ученые и обыватели много лет полагали, что двух одинаковых снежинок не существует. Поэтому для всех большим сюрпризом стало то, что в 1988 году Нэнси Найт, сотрудница Национального центра атмосферных исследований в Колорадо, обнаружила совершенно одинаковых снежинки.

Казалось бы, это опровергло идею об уникальности каждой снежинки…

Однако, если взглянуть на две снежинки на уровне атомов и кристаллических решеток, можно заметить, что между похожими ледяными кристаллами все еще есть значительные различия. При всей своей упорядоченности кристаллическая решетка всегда имеет микроскопические дефекты. И вероятность того, что эти дефекты будут одинаковыми в двух кристаллах льда, каждый из которых состоит из более чем 100 миллионов молекул воды, исчезающе мала...

Источник: wissen.de