Сніжинка

одиничний кристал льоду або агрегація кристалів, яка падає крізь атмосферу Землі / З Вікіпедії, безкоштовно encyclopedia

Шановний Wikiwand AI, Давайте зробимо це простіше, відповівши на ключові запитання:

Чи можете ви надати найпопулярніші факти та статистику про Сніжинка?

Підсумуйте цю статтю для 10-річної дитини

Сніжи́нка — це одиничний кристал льоду або агрегація кристалів, що падає до поверхні Землі крізь атмосферу. Сніжинки утворюються з кристаликів снігу, сформованих внаслідок замерзання мікроскопічних крапель води у переохолодженій хмарі. Вони бувають різноманітних розмірів і форм. Складні форми — це лусочки, що рухаються через різні режими температури та вологості. Кожна окрема сніжинка майже унікальна за своєю структурою. Сніжинки, укладені у форму кульок, називають крупа. На вигляд вони білого кольору, незважаючи на те, що утворюються з чистого льоду. Це пов’язано з дифузним віддзеркаленням усього спектру світла на малих гранях кристалу [1] .

Декілька сніжинок, сфотографованих на темному тлі так, що їх видно неозброєним оком

Утворення

Для утворення сніжинок у порівняно тепліших хмарах повинні бути аерозольні частки, що перебувають у контакті з краплею як ядро. Частинки, що створюють крижані ядра, відрізняються від ядер, на яких формуються краплі рідини хмари. Однак незрозуміло, що робить їх ефективними. Глина, пустельний пил і біологічні частинки можуть бути такими, [2] хоча якою мірою — невідомо. Штучні ядра містять частинки срібла та сухого льоду, їх використовують для стимулювання опадів шляхом засіву хмар. [3]

Після того, як крапля замерзла, вона росте в середовищі, де повітря насичене льодом, за температури, нижчої від точки замерзання. Потім крапля зростає з осадженням молекул води в повітрі (пара) на лід поверхні кристала, де вони були зібрані. Оскільки краплі води, через їх велику наявність, більші, ніж кристалики льоду, останні можуть рости до сотень мікрометрів або міліметрів у розмірі за рахунок водяних крапель. Цей процес відомий як Вегенер-Бержерон-Фіндейсен процес [en] . Відповідні виснаження парів води призводять до випаровування крапель. Це означає, що кристали льоду ростуть за рахунок крапель. Великі кристали є ефективним джерелом опадів, оскільки вони проникають крізь атмосферу завдяки їх масі і можуть зіштовхуватися чи злипатися в кластери або агрегати. Зазвичай ці агрегати є частинками льоду, які падають на землю. [4] У списку Книги рекордів Гіннеса найбільша сніжинка в світі була у січні 1887 в Форт-Кео, Монтана; одна виміряна сніжинка у ширину 15 дюймів (38 см). Хоч це повідомлення фермера є сумнівним, агрегати шириною з три або чотири дюймів спостерігаються. Монокристали були розміром з копійку. [5]

Точні деталі механізму прилипання, залишаються спірними. Можливості містять механічне блокування, спікання, електростатичне тяжіння, а також існування шара, подібного до рідини, на поверхні кристала. Окремі кристали льоду, часто мають гексагональну сингонію. Незважаючи на розсіювання світла на гранях кристала та западин/недоліків, кристали часто мають білий колір через дифузне віддзеркалення всього спектру світла частинками. [6] Форма сніжинки визначається в цілому за температурою та вологістю, за якої вона утворюється. Рідко при температурі близько −2 ° С (28 ° F) сніжинки можуть утворюватися в симетрії третього порядку — трикутних сніжинок. [7] Найбільш поширені снігові частинки помітно нерегулярні, хоча майже ідеальні сніжинки можуть бути більш поширеними в картинках, оскільки вони візуально привабливіші. [8] . Малоймовірно, що будь-які дві сніжинки є подібними у зв’язку з передбачуваною кількістю 10 19 (10 квінтильйонів) водяних молекул, які складають типову сніжинку, що росте з різною швидкістю та формою в залежності від зміни вищезгаданих температури та вологості в атмосфері так, що сніжинка падає крізь неї власною траєкторією.

Симетрія

Неагреговані сніжинки часто демонструють шестиразову діедральну симетрію. «Шестирукі» сніжинки або дендрити ростуть незалежно одна від одної, і кожен бік кожного плеча зростає незалежно. Більшість сніжинок неповністю симетричні. Мікросередовище, в якому зростає сніжинка в міру змін, коли сніжинка падає через хмари, і найменші зміни температури та вологості впливають на те, яким чином молекули води додаються до сніжинки. Мікросередовище (і його зміни) є ідентичним навколо сніжинки, кожен важіль може рости майже так само. Однак перебування у тому самому мікросередовищі не гарантує, що кожна рука ростиме однаково. Дійсно, на деякі кристалічні форми, що знаходяться в основі механізму росту кристалів, також впливає те, як швидко кожна поверхня кристалу росте. [9] Емпіричні дослідження показують: менше, ніж 0,1 % сніжинок мають ідеальну шестиразову симетричну форму. [10]

Унікальність

Сніжинки утворюються в широкому спектрі складних форм, що призводить до народного вислову: «немає двох однакових». Хоча можливо, що це дуже малоймовірно. [11] [12] Перші спроби знайти ідентичні сніжинки, фотографуючи їх тисячі у мікроскоп розпочаті в 1885 Вілсоном Бентлі. Він знайшов широке розмаїття сніжинок, яке ми знаємо сьогодні. В 1988 Ненсі Найт під час документування сніжинки Національного центру атмосферних досліджень виявив дві однакові сніжинки полого-колонного типу. [13]

Використання як символу

Часто сніжинка є традицією сезонних образів або мотивів, які використовуються у Різдво Христове, особливо в Європі, Сполучених Штатах та Канаді. Вона являє собою традиційне Біле Різдво [en] . Протягом цього періоду є достатньо популярним виготовлення сніжинок з паперу, складаючи листок кілька разів, вирізаючи моделі ножицями, а потім розгортаючи. [14] [15]

Сніжинки також часто використовуються як символи, що представляють зиму або холодні умови. Наприклад, зимові шини, які підсилюють зчеплення під час суворих зимових умов керування, позначені сніжинкою. [16] Сніжинка була символом Зимових Олімпійських ігор 2002 в Солт-Лейк-Сіті, штат Юта. [17]

У геральдиці сніжинка є стилізованим зарядом, який часто використовується для представлення зими або зимового виду спорту.

Три різні символи сніжинки кодуються в Юнікод: «сніжинка» на U+2744 (❄); «щільно трійчаста сніжинка» При U+2745 (❅); і «сніжинка важкий шеврон» на U+2746 (❆).

Галерея

Вибір фотографій, зроблених Вілсоном Бентлі (1865—1931) :

Задачі та вправи № 200-238. Механіка

1. З літака, який летить у горизонтальному напрямку зі швидкістю ν₀ = 720 км/год, на висоті h = 3920 м над землею скинули вантаж (мал. 45). На якій відстані від місця скидання вантаж упаде на землю?

Мал. 45. Рух вантажу, кинутого горизонтально

Рівень А

200. Чи на однакову висоту піднімуться тіла різної маси, кинуті з деякої висоти вертикально вгору з однаковими початковими швидкостями?

202. З гелікоптера, нерухомого відносно Землі, викинули вимпел. Яку він буде мати швидкість через 1, 2 і 3 с вертикального падіння?

203. Камінь падав на дно ущелини 4 с. Яка глибина ущелини?

204. Стрілу випустили з лука вертикально вгору зі швидкістю 30 м/с. На яку висоту підніметься стріла?

205. Визначте швидкість каменя через 2 с вертикального польоту вгору, якщо його початкова швидкість – 20 м/с.

206. Киньте вертикально вгору м’яч. Приблизно визначивши, на яку висоту піднявся м’яч, скажіть, якої швидкості ви йому надали?

207. Ствол рушниці й мішень розташовано на одній горизонталі. Одночасно з пострілом мішень починає вільно падати. Чи влучить куля в мішень?

208. М’яч кинуто під кутом 30° до горизонту з початковою швидкістю 10 м/с. Визначте горизонтальну і вертикальну складові початкової швидкості.

209. М’яч, кинутий горизонтально з початковою швидкістю 25 м/с, упав на землю через 3 с. З якої висоти кинуто м’яч? Яка горизонтальна дальність польоту?

210. Баскетболістка кидає м’яч своїй напарниці, і при цьому м’яч летить по параболі протягом 1 с. Яка найбільша висота піднімання м’яча і яка відстань між дівчатами, якщо м’яч кинуто під кутом 45° до горизонту?

211. М’яч кинуто під кутом 30° до горизонту з початковою швидкістю 10 м/с. Визначте висоту піднімання, а також час і дальність польоту м’яча.

212. Побудуйте траєкторію руху тіла, кинутого під кутом 45° до горизонту. Масштаб початкової швидкості і координат виберіть самостійно.

Рівень Б

213. Чи можна стверджувати, що кинутий угору камінь весь час рухається зі швидкістю, модуль якої рівномірно зменшується? Опором повітря знехтувати.

214. Намалюйте графіки проекцій швидкості й прискорення тіл, кинутих: а) вертикально вгору; б) вертикально вниз. Початкова швидкість кидання ν₀.

215. Дві краплі води одночасно відокремилися від даху: перша – від бурульки, друга – скотившися з гребеня даху. Чи одночасно впадуть ці краплі на землю?

216. Тіло, вільно падаючи без початкової швидкості, досягає землі за 4 с. За який час воно досягне землі, коли його кинути з тієї самої висоти з початковою швидкістю 29,4 м/с?

217. У ліфті, що рівномірно піднімається зі швидкістю 1 м/с, падає тіло з висоти 50 см. Через скільки часу після початку падіння тіло торкнеться підлоги? На скільки зміниться за цей час висота тіла відносно Землі?

215. Дві краплі води одночасно відокремилися від даху: перша – від бурульки, друга – скотившися з гребеня даху. Чи одночасно впадуть ці краплі на землю?

216. Тіло, вільно падаючи без початкової швидкості, досягає землі за 4 с. За який час воно досягне землі, коли його кинути з тієї самої висоти з початковою швидкістю 29,4 м/с?

217. У ліфті, що рівномірно піднімається зі швидкістю 1 м/с, падає тіло з висоти 50 см. Через скільки часу після початку падіння тіло торкнеться підлоги? На скільки зміниться за цей час висота тіла відносно Землі?

218. Повітряна куля, що перебуває у спокої, починає підніматися з поверхні землі з прискоренням 2 м/с 2 . Через 5 с після початку піднімання з кулі скинули баласт (без початкової швидкості відносно неї). Через скільки часу після кидання баласт упаде на землю?

219. З пружинного пістолета з висоти 2 м над землею вилітає вертикально вгору кулька зі швидкістю 5 м/с. Визначте, на яку максимальну висоту підніметься кулька і яку вона матиме швидкість у момент падіння на землю. Скільки часу кулька перебувала в польоті? Яке її переміщення за перші 0,2 с польоту?

220. Яку швидкість мало б тіло через 1, 2, 3, 4 с, якщо його кинули б угору зі швидкістю 30 м/с?

221. Де – на Землі чи на Місяці – більше зміститься тіло по горизонталі, якщо його кидати горизонтально з однакової висоти з однаковими за модулем швидкостями?

222. У якому випадку (за інших однакових умов) дальність польоту списа буде більша: а) метальник кидає спис зі стану спокою; б) метальниця кидає спис з розгону? Чому?

223. Предмет падає з полиці залізничного вагона, розташованої на висоті 2 м над підлогою. Вагон рухається зі швидкістю 18 км/год. На яку відстань переміститься вагон за час падіння предмета, (g = 10 м/с 2 )?

224. Зі спортивної рушниці куля вилітає з початковою швидкістю 300 м/с, а з мисливської – 375 м/с. Порівняйте дальність польоту кулі в обох випадках, якщо рушниці було розташовано в горизонтальному напрямку і на однаковій висоті.

225. З крутого берега річки заввишки 20 м кидають горизонтально камінь зі швидкістю 15 м/с. Через скільки часу і з якою швидкістю камінь упаде у воду? Який кут утворить вектор кінцевої швидкості каменя з поверхнею води?

226. Літак летить до арктичної станції «Академік Вернадський» на висоті 8 км зі швидкістю 900 км/год. За скільки кілометрів до станції пілот має скинути вантаж, щоб він упав біля неї? Як зміниться ця відстань, коли висота польоту буде вдвічі більшою?

227. М’яч кинуто з початковою швидкістю 20 м/с. Визначте висоту і дальність польоту м’яча, якщо кут кидання становить 30°, 45° і 60°. Яка кінцева швидкість м’яча і який напрям її вектора в кожному із цих випадків?

228. Снаряд, що вилетів з гармати під кутом до горизонту, перебував у польоті 12 с. Якої найбільшої висоти він досяг?

229. Тіло кинуто під кутом 45° до горизонту зі швидкістю 50 м/с. Визначте графічно модуль і напрямок швидкості тіла через 1, 2, 3 і 6 с.

230. Порівняйте дальність польоту і висоту підйому двох тіл, кинутих під кутами 30° і 60° до горизонту з однаковими за модулем швидкостями.

231. Спортсменка кидає диск під кутом 45° до горизонту. Визначте дальність польоту диска, якщо він піднявся на висоту h.

Є над чим замислитися

233. Два тіла кинуто вертикально вгору з різними початковими швидкостями. Одне з них досягло в 4 рази більшої висоти, ніж друге. У скільки разів його початкова швидкість була більшою, ніж початкова швидкість другого тіла?

234. З гондоли аеростата, який рівномірно піднімається зі швидкістю 4 м/с, на висоті 20 м від землі кинули вгору предмет зі швидкістю 6 м/с відносно аеростата. Через який час предмет впаде на землю? На якій висоті буде аеростат у цей момент?

235. Скільки часу і з якою кінцевою швидкістю тіло вільно падає з висоти 5 м на Землі і на Місяці?

236. Дальність польоту м’яча l дорівнює висоті його підйому Н. Під яким кутом ос до горизонту було кинуто м’яч?

237. Літак летить на висоті 400 м зі швидкістю 300 км/год. З літака треба скинути вантаж на судно, яке рухається зі швидкістю 22 км/год назустріч літаку. На якій відстані від судна треба скинути вантаж?

238. Спортсменка на змаганнях, які відбувалися в Осло, кинула спис на відстань 90 м 86 см. На якій відстані впав би спис, якби його кинули з такою самою швидкістю і під тим самим кутом до горизонту в Токіо? (Прискорення вільного падіння в Осло дорівнює 9,819 м/с 2 , а в Токіо – 9,798 м/с 2 ).

§ 26. Сонце і Місяць. Вплив Сонця і Місяця на Землю

Гарно і при місяці, коли сонця немає, — кажуть добрі люди.

Правда, кажуть і таке:

«Гріло б ясне сонце, а місяць як хоче, все одно він світить а не гріє, тільки в Бога дурно хліб їсть».

ПОМІРКУЙТЕ!

То хто ж правий: чи є користь від Місяця, чи він «тільки дурно в Бога хліб їсть»?

Чи світив би Місяць, якщо б не було Сонця?

1. Характеристика Місяця

Часто, виходячи ввечері на вулицю, ви бачите на небі привабливе яскраве коло, або півкола, або лише тоненький серпик. Зрозуміло, що кожен із вас добре знає, що це Місяць. Згадаймо, що ми знаємо про цей космічний об’єкт.

Місяць — це єдиний природний супутник Землі.

Місяць являє собою величезну кулю, яка обертається навколо нашої планети на відстані, яка дорівнює приблизно 60 радіусів Землі (384 тис. км). Радіус Місяця лише у 3,7 рази менший від радіуса Землі (мал. 26.1), а от маса менша за масу Землі у 81 раз.

Мал. 26.1. Порівняння розмірів Землі та Місяця

Одночасно з обертанням навколо Землі Місяць обертається й навколо своєї осі, саме тому, як і на Землі, на Місяці є день і ніч. Якщо рахувати земними добами, то одна місячна доба триває 29,5 земних діб (місяць). Зазначимо, що Місяць робить один оберт навколо своєї осі за той самий час, що й один оберт навколо Землі.

Оскільки період обертання Місяця навколо своєї осі й період обертання навколо Землі збігаються, то до Землі він завжди повернутий тільки одним боком, тому інший бік ми спостерігати не можемо (мал. 26.2).

Мал. 26.2. Вигляд Місяця з Землі

Через те, що день і ніч на Місяці тривають близько 15 земних діб, удень його поверхня нагрівається до 130 °С, а вночі охолоджується до -170 °С.

ПОМІРКУЙТЕ

У чому, на вашу думку, ще одна причина (окрім дуже довгої ночі) такого сильного охолодження поверхні Місяця?

2. Фази Місяця

Сам Місяць не випромінює світла, але сонячні промені відбиваються від його поверхні — тож Місяць світить відбитим світлом Сонця. Одна сторона Місяця постійно освітлена Сонцем, а друга перебуває в темряві. Ми бачимо лише освітлену сторону, тобто ту, яка в даний момент відбиває сонячні промені. Оскільки Місяць обертається навколо Землі, то в різні дні він звідси має різний вигляд: від вузенької «скибочки» до повного диску.

Видимі із Землі форми Місяця називають фазами Місяця.

У фазі нового Місяця його зовсім не видно. Протягом цього часу Місяць повернутий до Землі своєю неосвітленою частиною (Сонце і Місяць розташовані по один бік від Землі) (див. мал. 26.3). Освітлену вузеньку частину з правого боку місячного диска називають молодиком. Поступово Місяць «росте» (частина видимої з Землі освітленої поверхні збільшується), й у фазі першої чверті ми бачимо половину диска

Місяця. Коли наш супутник опиняється на протилежному боці від Сонця, увесь його бік, який видно із Землі, повністю освітлюється. Тоді Місяць має вигляд диска — це фаза повного Місяця (повня). Потім освітлена частина Місяця починає зменшуватися, спостерігається фаза останньої чверті, нарешті він знову повертається до Землі своєю неосвітленою частиною (фаза нового Місяця), далі все повторюється.

Мал. 26.3. Фази Місяця

3. Місячне й сонячне затемнення

Сонячні та місячні затемнення — це явища, які також, як і місячні фази, обумовлені рухом Місяця навколо Землі.

Коли, рухаючись навколо Землі, Місяць опиняється між Сонцем і Землею, він може повністю або частково затулити світило — на Землю впаде тінь від Місяця. Місяць майже в 400 разів ближчий до Землі, ніж Сонце, водночас Сонце також у 400 разів більше за нього. Тому видимі розміри Сонця й Місяця майже однакові і Місяць може закрити собою Сонце (мал. 26.5).

Мал. 26.5. Сонячне затемнення

До цікавих явищ належить і місячне затемнення. Воно відбувається тоді, коли Сонце, Земля й Місяць опиняються на одній прямій і Місяць потрапляє в тінь Землі (мал. 26.6.). Затемнення може бути повним або частковим. У разі часткового затемнення тінь Землі падає не на всю поверхню Місяця, а лише на його частину.

Мал. 26.6. Місячне затемнення

4. Вплив Місяця на Землю

Періодичні коливання рівня води на узбережжі океану називають припливами та відливами, (мал. 26.7) Вони виникають під дією сили тяжіння Місяця й Сонця. Ці явища являють собою підйом і зниження води в морі двічі на добу. Під час припливу вода находить на берег, затоплюючи частину суходолу. Під час відливу вона, навпаки, відступає далеко назад, частково оголюючи дно.

Припливи та відливи, викликані Місяцем, значно відчутніші за сонячні. Це пояснюється різними відстанями до цих небесних тіл від Землі. Найбільша різниця між припливом і відливом води виникає тоді, коли Сонце, Місяць і Земля опиняються на одній лінії. Це відбувається кожні два тижні. Високі припливи спостерігаються у вузьких затоках і протоках. Так, найбільшу висоту (до 18 м) мають припливи в затоці Фанді на східному узбережжі Північної Америки.

Мал. 26.7. Припливи та відливи

5. Дослідження Місяця

Коли ви дивитесь на Місяць, то вашу увагу передусім привертають темні та світлі плями на його поверхні. Це величезні рівнини, оточені пагорбами. їх назвали «морями» (море Дощів, море Хмар, море Вологості тощо), бо астрономи, які давали ці назви, не мали уявлення про фізичні умови на Місяці. Зараз достеменно відомо, що на Місяці майже немає атмосфери.

Під час спостереження в телескоп виявилось, що на світлих ділянках поверхні Місяця дуже багато кратерів. Кратери (мал. 26.8) являють собою чашоподібне заглиблення, оточене круглим гірським хребтом.

Мал. 26.8. Величезний стародавній місячний кратер Клавій, розташований на видимому боці Місяця

Розміри кратерів — від кількох метрів до 250 км. Більшість кратерів на поверхні Місяця мають метеоритне походження. Космічне каміння весь час бомбардує поверхню Місяця, змінюючи її рельєф.

На зворотному боці Місяця більше материків — нерівних гористих районів. Більшість гірських хребтів на Місяці мають земні назви: Карпати, Альпи, Піренеї тощо.

ПОМІРКУЙТЕ

Як науковці дізналися, який вигляд має зворотний бік Місяця, адже побачити його неможливо навіть у потужний телескоп?

Уперше отримати знімки зворотного боку Місяця вдалося радянському апарату «Луна-3», якого було запущено 1959 року. Апарат обігнув Місяць і, пролетівши на відстані 6200 км від його поверхні, зробив знімки, які передав на Землю. А вже через 10 років після цього на Землю були доставлені зразки місячного ґрунту американськими астронавтами корабля «Аполлон-11».

ЗАПАМ’ЯТАЙТЕ

Місяць — природний супутник Землі, має кулясту форму.

Коли Сонце, Земля і Місяць опиняються на одній прямій і Місяць потрапляє в зону тіні Землі, ми спостерігаємо місячне затемнення.

Коли Місяць, рухаючись навколо Землі, опиняється між Сонцем і Землею і його тінь падає на Землю, ми спостерігаємо сонячне затемнення.

Місяць — єдине небесне тіло, крім Землі, на якому побували люди. 20 липня 1969 року на Місяць здійснив посадку американський корабель «Аполлон-11 ».

ПЕРЕВІРТЕ СВОЇ ЗНАННЯ

• 1. Чому ми бачимо тільки один бік Місяця?
• 2. Чому на Місяць не можна висадитися без скафандру?
• 3. Як відбуваються сонячні та місячні затемнення?
• 4. Охарактеризуйте фази Місяця.
• 5. Чим Місяць подібний до Землі? Чим вони різняться між собою?

ЗАСТОСУЙТЕ СВОЇ ЗНАННЯ

Мал. 26.9. Положення Місяця

• 2. Найкращі легкоатлети-стрибуни долають висоту дещо більшу за 2 метри. Як відомо, Місяць притягує будь-яке тіло, розташоване на його поверхні, в шість разів слабше. То як високо такий спортсмен стрибнув би на Місяці?