Исследовательская работа Эти чудные снежинки
Цель работы: - собрать и изучить информацию о снежинках;
- выяснить, является ли снежинка - замерзшей капелькой воды.
Задачи:
выяснить как рождается снег и как образуются снежинки;
изучить научное предположение;
найти интересные факты о снеге;
собрать информацию о музее льда и снега;
обобщить полученные результаты.
Гипотеза исследования
Я предположила , что снежинка-это замерзшая капелька воды.
Предмет исследования: снежинка
Методы исследования:
изучение научно-популярной литературы;
эксперимент по образованию снежинок;
наблюдение за формой снежинок;
наблюдение за тональностью скрипа снега.
Вступление
Покружилась звёздочка
В воздухе немножко,
Села и растаяла
На моей ладошке.
ДА – ЭТО СНЕЖИНКА
Падают белые снежинки, ложатся на землю, на крыши домов, засыпают прохожим шапки, воротники. Снежинки похожи на белые звёздочки. Они опускаются из облаков до самой земли.
“Поймай несколько снежинок на рукавичку и разгляди их хорошенько, только не дыши на них, а то растают. Правда красивые? Будто кружевные, все разные, с тонкими лучами, с лепестками, как у самых нежных цветов”-очень часто эти фразы говорят взрослые маленьким детишкам во время зимних прогулок, и малыши с интересом рассматривают снежинки. Но не всегда можно увидеть их. Иногда они слипаются вместе и большими хлопьями падают на землю. Иногда холодный ветер ломает белые звёздочки, превращая их в мелкую снежную пыль, и тогда их разглядеть совсем невозможно.
Однажды на прогулке, в морозный солнечный день меня заинтересовали вопросы: Как же образовались снежинки? Почему все снежинки шестиконечные? Сколько весит одна снежинка? Почему снег скользкий и почему он в морозную погоду скрипит под ногами? И я решила найти на них ответы.
Основная часть
Как рождается снег
Снежинка сложная симметричная структура, состоящая из кристалликов льда, собранных вместе. Вариантов «сборки» множество до сих пор не удалось найти среди снежинок двух одинаковых. Причудливые формы снежинок издавна привлекали внимание человека. Оказалось, что их форма, размер и характер зависят от вида и высоты облаков, в которых они образовались, от температуры тех слоев атмосферы, которые снежинкам пришлось пересечь при падении на землю. По виду снежинок метеорологи судят о погоде в верхних слоях атмосферы в дни, когда снегопад не позволяет вести наблюдения. Я поймала несколько снежинок на тарелочку и принесла их в дом - они растаяли и получились маленькие капельки воды. Я поместила тарелочку в морозильник, но когда капельки замерзли, то на их месте образовались льдинки.
Вывод: Значит снежинки это не просто замерзшие капельки воды. Они образуются в облаках из маленьких ледяных кристалликов. Зимой они сверкающими звездочками опускаются до самой земли и покрывают её снегом. Очень долгое время ученые не могли объяснить это странное явление. Потому что долгое время никто не знал как рождается снег!
Раньше думали так, как и я, что снег-это замерзшие капельки воды. Что идет он из тех же туч, что и дождь. И вот, наконец, была разгадана тайна рождения снежинок, и тогда узнали, что снег, никогда, не родится из капелек воды. Капельки воды могут стать градинками, комочками льда, который идет иногда летом вместе с дождем или во время грозы. Но капельки воды никогда не превращаются в снежинки, красивые шестиугольные звездочки. Всё бывает совсем по-другому. Водяные пары поднимаются очень высоко над землей, где царит сильный холод, и здесь сразу же из водяных паров образуются крохотные льдинки-кристаллики. Это еще не те снежинки, которые падают на землю, они очень малы. Но шестиугольный кристаллик все время растет, развивается и наконец, становится удивительно красивой звездочкой. Снежинки медленно-медленно опускаются, они собираются хлопьями и падают на землю.
Значит снежинка - это мельчайший ледяной кристалл. Ее образование начинается с ростом кристалла-зародыша, а форма зависит от того, какие грани этого кристалла растут быстрее.
Из мира науки
Снежинки не раз становились предметом серьезных научных
исследований.
Как известно, найти пару совершенно одинаковых снежинок практически
невозможно, хотя они могут быть очень похожими между собой. Это одна из
тех давних столетних тайн, раскрыть которую поможет процесс
компьютерного моделирования. А вот прославленный астроном и математик,
один из тех, кто сформулировал законы движения планет, Иоганн Кеплер,
живший четыре столетия назад, посвятил снежинке свой знаменитый
шутливый трактат "Новогодний подарок, или о шестиугольном снеге".
Относясь к работе с достаточной долей юмора, он в то же время скрупулезно,
как истинный ученый исследовал многие интересные особенности снежинок.
В том числе и вопрос, почему, собственно, снежинки "шестиугольны,
пушисты, как перышки с шестью лучами". А спустя три столетия были
изданы альбомы, в которых представлены коллекции увеличенных
фотографий тысяч снежинок, причем ни одна из них не повторяет другую,
тем самым заложив основы кристаллографии.
В 1635 году французский философ и математик Рене Декарт занялся
описанием видов снежинок, разглядывая их невооруженным глазом. Он
писал, что снежинки похожи на розочки, лилии и колесики с шестью
зубцами. Его особенно поразила найденная им в середине снежинки
"крошечная белая точка, точно это был след ножки циркуля, которым
пользовались, чтобы очертить ее окружность". Декарт также впервые нашел
и описал достаточно редкую двенадцатиконечную снежинку. До сих пор
двенадцатиконечная снежинка считается большой редкостью, так до конца и
неясно, где и при каких условиях она образуется. Считается, что снежинок с
4, 5 и 8 гранями не бывает, а вот с тремя увидеть можно.
В 1665 году Роберт Гук рассматривал снежинки уже под микроскопом,
оставив нам свои зарисовки. Первые фотографии снежного кристалла под
микроскопом были сделаны в 1885 году американским фермером Уилсоном
Бентли. Сфотографировав за свою жизнь свыше пяти тысяч снежных
кристаллов, он пришел к выводу, что среди них нет ни одного одинакового.
В 1931 году вышла его знаменитая книга "Снежные кристаллы".
Американские исследователи - профессор математики Янко Гравнер из
Калифорнийского университета в Девисе и Дэвид Гриффит из Университета
Висконсина-Мэдисона - с помощью компьютера научились достоверно
моделировать образование реальных трехмерных снежинок - то есть они
решили, наконец, задачу, которая до сих пор не поддавалась всем усилиям
ученых. Такие моделированные снежинки получили наименование "снежных
фальшивок".
Снежинка - сложная симметричная структура, состоящая из кристалликов
льда, собранных вместе. Вариантов "сборки" множество - до сих пор не
удалось найти среди снежинок двух одинаковых. Исследования,
проведенные в лаборатории Либбрехта, подтверждают этот факт –
кристаллические структуры можно вырастить искусственно или наблюдать в
природе. Существует даже классификация снежинок, но, несмотря на общие
законы построения, снежинки все равно будут чуть-чуть отличаться друг от
друга даже в случае относительно простых структур.
Для изучения характеристик снежинок профессор Либбрехт с 2001 год
начал делать фотографии образовавшихся естественным образом снежинок и
проводить их сравнительную классификацию. Структура и внешний вид
снежинок, как выяснилось, зависят от того, где именно их наблюдали. По
мнению Либбрехта, самые красивые и сложные по структуре снежинки
выпадают там, где климат суровее - к примеру, на Аляске, а вот в Нью-
Йорке, где климат мягче, структуры снежных кристалликов гораздо проще.
Классификация снежинок
Термин "снежинка" вполне научный - этот кристалл в форме простейшей
шестиугольной призмы сформирован из молекул воды, сгруппировавшихся
вокруг ядра. Принимает он самые разнообразные формы. Причем единства
по этому вопросу среди ученых нет. Одни утверждают, что уникальна каждая
снежинка. "Рождение" в атмосфере каждого нового ледяного кристалла
неповторимо - молекулы воды налипают на ядро и лучи случайным образом.
Это миллиарды, если не больше, самых удивительных форм... Другие
склоняются к тому, что всего в природе не больше 130 видов снежинок –
именно столько конфигураций в различных осях симметрии может
образовывать шестиугольная снежинка. А вот международная система
классификации признает только 10 видов. В 1951 году Международная Комиссия по Снегу и Льду приняла
классификацию твёрдых осадков. Согласно ей все снежные
кристаллы можно разделить на следующие группы: звёздчатые дендриты,
пластинки, столбцы, иглы, пространственные дендриты, столбцы
с наконечником и неправильные формы. К ним добавились еще три вида
обледеневших осадков: мелкая снежная крупка, ледяная крупка и град.
Звёздчатые дендриты - кристалл или другое образование, имеющее древовидную, ветвящуюся структуру. Они имеют шесть симметричных основных веток и множество расположенных в произвольном порядке ответвлений. Их размер - 5 мм и более в диаметре, как правило, они плоские и тонкие - всего 0.1 мм.
Пластинки - множество ледяных ребер как будто делят лопасти снежинок на сектора. Как и звёздчатые дендриты, они плоские и тонкие.
Столбики. Хотя плоские, пластинчатые снежинки больше притягивают взгляд, тем не менее, самой распространенной формой снежных кристаллов является столбик или колонна. Такие полые столбики могут быть шестигранными, в виде карандаша, заостренные на концах в виде конуса.
Иглы - столбчатые кристаллы, выросшие длинными и тонкими. Иногда внутри них сохраняются полости, а иногда концы расщепляются на несколько веточек.
Пространственные дендриты. Очень интересные конфигурации получаются, когда плоские или столбчатые кристаллики срастаются или спрессовываются, образуя объемные структуры, где каждая веточка расположена в своей плоскости.
Столбики с наконечниками. Изначально такие кристаллы имеют столбчатую форму, но в результате некоторых процессов меняют направление роста, превращаясь в пластинки. Такое может произойти, если, кристалл заносит ветром в зону с другой температурой.
Кристаллы неправильной формы. На долю снежинки может выпасть немало приключений, она может попасть в зону турбулентности и потерять в ней некоторые из своих веточек или разломаться совсем. Обычно таких "покалеченных" снежинок много в сыром снеге, т.е. при относительно высокой температуре, особенно при сильном ветре.
Этой же классификации подчиняется и рост инея, изморози и узоров
на стеклах. Эти явления, как и снежинки, образуются при конденсации,
молекула за молекулой на земле, траве, деревьях. Узоры на окне
появляются в мороз, когда на поверхности стекла конденсируется влага
теплого комнатного воздуха. А вот градины получаются при застывании
капель воды или когда в насыщенных водяным паром облаках лед плотными
слоями намерзает на зародыши снежинок. На градины могут намерзать
другие, уже сформировавшиеся снежинки, сплавляясь с ними, благодаря
чему градины принимают самые причудливые формы
А вдруг самая красивая снежинка упадет в вашем саду? Или пролетит за
вашим окном. Ведь до сих пор 12-конечная снежинка считается большой
редкостью, и так и неизвестно, где и при каких условиях она падает на
землю.
Как же выглядят снежинки?
Я взяла увеличительное стекло и в снежную, морозную погоду отправилась рассматривать снежинки. Они были все совершенно разные и все шестиконечные. Сколько я ни пыталась найти одинаковые снежинки, или с другим количеством лучиков у меня ничего не получилось. Подтверждение своих наблюдений я нашла в энциклопедии.
Вывод: Среди многих миллиардов снежинок, выпадающих зимой, не бывает двух совершенно одинаковых. В то же время, какой бы формы ни была снежная звездочка каждая из них шестигранная или шестилучевая. Почему? Форма снежинок с шестью лучами ясно описана немецким астрономом Иоганном Кеплером в эссе "Новогодний подарок, или о шестиугольных снежинках" в 1611году. В этом эссе Кеплер впервые пришел к выводу, что водяной пар при охлаждении может конденсироваться в шестилучевые кристаллики-снежинки. Форма снежинок похожа на пчелиные соты и кристаллы некоторых минераллов.
Научное объяснение формы снежинок появилось только через 300 лет, когда исследования с помощью рентгеновских лучей показали, что атомы кислорода и водорода в кристаллах льда располагаются в решетке, состоящей из шестиугольников.
Почему снежинки такие лёгкие?
Снежинки легче дождевых капель, поскольку состоят из кристаллов.
Однако снежные хлопья не такие лёгкие, как кажутся. Если бы это было так,
они не падали бы на землю, а оставались бы в облаках. Они падают потому,
что состоят из кристаллов льда, ставших слишком тяжёлыми, чтобы
удерживаться в облаках. Снежинки порхают, поскольку кристаллы велики и,
как парашюты, опираются на воздух в полёте. Если рассмотреть их в лупу,
можно увидеть переплетающиеся кристаллы. Кристаллы очень
разнообразны, и их форма тем сложнее и красивее, чем холоднее погода.
Среди миллиардов кристаллов, которые образуют снежинки, все
шестилучевые и с геометрически правильным рисунком, но двух одинаковых
снежинок в мире нет.
Но, соединяясь в огромных количествах вместе, снежные кристаллы могут
остановить поезд, образовав снежные завалы; а снежные лавины и ледники
могут сдвигать и сокрушать скалы.
Прикоснитесь пальцем к снежинке, и она мгновенно растает от тепла
руки. Сбросьте снежинку с рукава пальто – вы, конечно, не услышите, как
она упала, а может быть, и сломалась. Но прислушайтесь, как скрипит у вас
под ногами свежевыпавший снег. Что это за скрип! Это трещат и ломаются
миллионы снежных кристаллов. В ясную погоду снег мерцает и искрится,
«играет» на солнце. Это, как от множества крохотных зеркал, отражаются
лучи солнца от плоских граней кристалликов снега.
«Мелькает, вьётся первый снег,
Звездами падая на брег»
-говорит А.С.Пушкин. Звездами? Конечно, ведь каждая снежинка –
шестилучевая звёздочка, изредка – шестиугольная пластинка.
Сколько же весит эта сверкающая звездочка-снежинка? Если она упадет
вам на ладонь - вы ее даже не почувствуете.
Она весит около 1 миллиграмма (самая крупная-2-3 миллиграмма). Статистике известны случаи,когда на землю падали и крупные снежинки, размер которых просто поразителен. Самые большие снежинки упали
4 декабря 1892 года в Саксонии. Их диаметр достигал 12 см.
Так же меня заинтересовал вопрос: почему снег под ногами скрипит?
И я решила найти на него ответ.
Я пробежала по снегу в ясный морозный день и послушала, как скрипит под ногами снег. Мои наблюдения привели меня к выводу, что когда мороз усиливается, то снег под ногами начинает поскрипывать. А при сильном морозе он скрипит, как несмазанная телега. Почему? Я заметила, что тональность скрипа снега меняется от температуры воздуха: чем крепче мороз, тем выше тон скрипа. А вообще-то, скрип снега не что иное, как звук от раздавливаемых под нашим весом мельчайших кристалликов льда. Это потрескивают и поскрипывают маленькие лучи холодных звездочек, которые ломаются у меня под ногами. Я взяла одну снежинку и сжала её, но ничего не услышала. Потом я взяла горсть снега и сжала его в руках. Я услышала негромкий хруст. Почему? Каждый кристаллик так мал, что когда он ломается, то услышать этот звук наше ухо не в состоянии. Но когда миллионы и миллиарды кристалликов начинают "петь хором", мы слышим вполне явственный скрип. Причем "петь" снег начинает, только, когда температура опускается ниже 6° мороза.
А еще люди научились делать искусственный снег. Австрийские ученые изобрели пушку, которая стреляет снегом. Издали она похожа на большой фен на металлической платформе. По ободу пушки расположено 180 дырочек-форсунок, через которые вода под давлением 15 атмосфер разбрызгивается в виде мельчайших капелек, быстро превращающихся на морозе в кристаллики снега. Пушка дает 25-40 куб.метров снега в час. Этого вполне достаточно для длинной лыжной трассы.
Интересные факты Снег имеет не чисто-белый, а слегка голубоватый оттенок, известно давно. На картине И. Левитана «Март» тени от деревьев на снегу не черные, а голубые: их подсвечивает синее весеннее небо. Но снег и сам по себе способен окрашиваться в синий цвет. Чтобы увидеть эту окраску, нужно проделать в чистом снегу узкое отверстие глубиной около метра. Свет, пробившийся через толщу снега возле края этой ямки, будет казаться желтоватым, глубже он становится желтовато-зеленым, голубовато-зеленоватым и, наконец, ярко синим. Симметричные неповторяющиеся формы снежинок сильно зависят от температуры. Кстати, сам снег бывает не только белым. В арктических и горных регионах розовый или даже красный снег – обычное явление. Дело в том, что живущие между его кристаллов водоросли окрашивают целые участки снега. Но известны случаи, когда снег падал с неба уже окрашенный в голубой, зеленый, серый и черный цвета. Так, на Рождество 1969 года в Швеции выпал черный снег. Скорее всего, это произошло из-за того, что снег при падении впитал из атмосферы копоть и промышленные загрязнения. В 1955 году около Даны, штат Калифорния, выпал зеленый снег. Жители, рискнувшие попробовать на язык его хлопья, вскоре скончались, а у людей, бравших снег в руки, появились сыпь и сильный зуд. Возникло предположение, что подобные ядовитые осадки явились результатом атомных испытаний в штате Невада. Однако комиссия по расследованию этого происшествия данное предположение отвергла. По сей день происхождение зеленых хлопьев остается тайной. Не приходилось ли вам видеть, как в комнате идёт снег? Если зимой в морозную погоду внезапно распахнуть дверь или приоткрыть окно на улице из сырого и очень жарко натопленного помещения, то в тех местах, куда врывается холодный воздух, начинает падать снег.
Такой случай описан даже в Санкт- Петербургских ведомостях за 1773г.
В зимний вечер в одном из богатых домов Санкт-Петербурга происходила ассамблей (вечер-бал). В помещении скопилось очень много народа, и стало так жарко и душно, что присутствующие начали падать в обморок. Форточек в окнах тогда ещё не делали. Поэтому одному из присутствующих пришлось шпагой выбить стекло в окне. От ворвавшегося морозного воздуха во всём помещении пошёл хлопьями густой снег. А причина была в том, что от дыхания собравшихся в зале людей скопилось множество водяных паров; когда через выбитое окно внезапно ворвался холодный воздух, эти пары очень быстро охладились и затвердели, образовав кристаллики снега. Поэтому же на сильном морозе «пар идёт изо рта». Это кристаллизуются белым инеем пары, выдыхаемые человеком. Ресницы, усы, бороды людей на морозе покрываются инеем: это – тоже налёт снежных кристаллов.
Музей льда и снега В 1932 году физик-ядерщик Укихиро Накайя, профессор Университета в Хоккайдо, занялся выращиванием искусственных снежных кристаллов, что позволило составить первую классификацию снежинок и выявить зависимость величины и формы этих образований от температуры и влажности воздуха. Укихиро Накайя называл снег "письмом с небес, написанным тайными иероглифами". В городе Кага, расположенном на западном берегу острова Хонсю, существует основанный Укихиро Накайя Музей снега и льда, носящий теперь его имя (он выстроен в виде трех шестиугольников). В музее хранится машина для получения снежинок. Накайа выделил среди снежинок 41 индивидуальный тип. Сейчас во всём мире делают изумительно красивые фигуры изо льда, и даже города, но, к сожалению, такие музеи недолговечны! А жаль, ведь это творение рук человека
Заключение
На основании проведенных исследований и изученной литературы я сделала следующие выводы:
снег-твёрдые атмосферные осадки, выпадающие из облаков в виде снежинок - снежных кристаллов, очень разнообразных по форме, но имеющих в основе шестиугольную пластину или шестигранный столбик. Диаметр снежинок от долей мм до нескольких мм. При штиле и температуре воздуха около 0 градусов снежинки могут соединяться в крупные хлопья диаметром до нескольких см.
Снежинки -снежные кристаллы, образующиеся в облаках и туманах и выпадающие из них. Зимой снег укутывает землю словно пуховым одеялом и защищает её от мороза, а весной напоит её водой.
Литература.
Энциклопедия «Всё обо всём».-М.,2000
Детская энциклопедия.-М., 2005
«Детская энциклопедия»//Познавательный журнал.-.2005.- №12
Энциклопедия для детей. Том 3. География.- М.;изд.;«Мир энциклопедий Аванта +»,2007
Большая советская энциклопедия.-М.,1976
Детская энциклопедия «Я познаю мир».География.-М., 2005
Приложения
Моё стихотворение.
Ко мне на ладошку
Упала снежинка,
Красоты небесной
Лёгкая пушинка.
Я снежинку эту
Срисовать хотела,
Но я не успела,
Водичка заблестела.
Пословицы и поговорки.
Зимой снег глубокий - летом хлеб высокий.
Зима на лето работает, а лето на зиму.
Пришла зима не отвертишься.
Зиме и лету перемены нету.
Снег-хранитель полей.
Чем крепче зима, тем скорее весна.
Накопишь снег на полях, больше хлеба в закромах.
В зимний холод всякий молод.
Зима лето пугает, а всё равно тает.
Загадки.
С неба звёзды падают,
Лягут на поля.
Пусть под ними скроется
Чёрная земля.
Много-много звёздочек
Он чёрной тучей был сначала,
Он белым пухом лёг на лес.
Покрыл всю землю одеялом,
А по весне совсем исчез. (снег)
Тонких, как стекло.
Звёздочки холодные,
А земле тепло.
(снежинки)
Полетают в небесах
И растают на носах.
(снежинки)
С неба падают зимою
И кружатся над землёю
Лёгкие пушинки,
Белые (снежинки)
Лежало одеяло,
Мягкое,белое.
Солнце припекло –
Одеяло утекло.
(снег)
С неба падают зимою
И кружатся над землёю
Лёгкие пушинки,
Белые (снежинки)
Зимние приметы.
Зима снежная - лето дождливое.
Зима морозная - лето жаркое.
Если зимой звёзды ярко блестят- к морозу.
Кошка на печи - к стуже, а кошка на полу- к теплу.
Воробьи дружно чирикают- к оттепели.
Вороны и галки вьются в воздухе - перед снегом.
Если зимой лес шумит- жди оттепели.
Лес трещит- морозы будут стоять долго.
Коли в январе март, то бойся января в марте.
Много длинных сосулек в январе - к урожаю.
Снега глубоки- травы будут хороши.
Иней на деревьяхна мороз, туман на оттепель.
Если ворона ходит по дорогек теплу.
Много снегамного хлеба.
ВИДЫ СНЕЖИНОК
МУЗЕЙ
ЛЬДА
И СНЕГА
13 PAGE \* MERGEFORMAT 143115