Снег под микроскопом — ваша личная коллекция
Новогодние праздники позади, зато впереди – самый холодный и самый снежный месяц в году. Как говорят садоводы-любители, «февраль – косые дороги». Это значит, что последний месяц зимы обычно сопровождается метелями и заносами, за городом лежат глубокие сугробы, с которыми часто не успевает справляться дорожно-уборочная техника. Однако, оставим хозяйственные проблемы взрослым, а сами порадуемся легкому морозцу, крутой горке и удивительной красоте снежинок.
Всем известно, что атмосферные осадки выпадают в виде дождя, града и снега. Морозные узоры и причудливые снежинки издавна привлекали внимание людей, как взрослых, так и детей. Знаете ли вы, что строение снежинки, ее форма и размер, напрямую зависят от высоты, на которой она образовалась, от вида облаков, а также от температуры атмосферных слоев, которые кристаллики льда преодолевают в падении. В полете кристаллы соединяются между собой, образуя неповторимую фрактальную структуру. Специалисты судят о метеорологических условиях в верхних слоях атмосферы по виду снежинок в дни, когда наблюдение затруднено непогодой.
Кто из нас не любовался причудливыми формами упавших на ладошку снежинок, которые тут же таяли от тепла рук и неосторожного дыхания? Тяжело разглядеть в снегопаде одну единственную снежинку с целыми лучиками, не поврежденными в полете. За ее разглядыванием можно провести много времени, изучая форму кристалликов. Чтобы поймать снежинку невредимой, она должна упасть на шерстяное полотно варежки или шарфика. Запутавшись в ворсинках шерсти снежинка не обломает лучики, а вы сможете рассмотреть ее через лупу, а еще лучше — в объектив микроскопа.
Прежде чем рассмотреть снежинки под микроскопом, узнаем, как они образуются. В облаке пара в верхних атмосферных слоях при понижении температуры появляются микроскопические кристаллики льда. Последний изначально имеет правильную шестигранную форму, что обусловлено структурой кристаллической решетки молекулы воды. Подчиняясь закону всемирного тяготения, кристаллики устремляются к земле. В полете ледяные «зародыши» начинают расти в шести боковых направлениях абсолютно равномерно, что обусловлено единой температурой во всем теле кристалла. В свою очередь, на каждом из образовавшихся лучиков растут новые, в тех же направлениях, под углом 60 или 120 градусов. Так образуются снежинки, которые мы с вами сейчас постараемся разглядеть в микроскоп.
Для приготовления временного микропрепарата нужно поместить снежинку в среду, где она не растает. Это может быть охлажденное предметное стекло либо охлажденный ниже нуля градусов по Целюсию керосин, который не смешивается с водой. Таким образом, вы сможете наблюдать за снежинками под микроскопом до тех пор, пока предметное стекло или керосин не нагреются до положительной температуры.
Наверняка вы видели изображения снежинок под микроскопом — красивые фото! — в детских энциклопедиях. Не ожидайте увидеть идеальные по строению снежинки, как те, что представлены на иллюстрациях. Преодолевая атмосферные слои, снежинки сталкиваются, прилипают друг к другу, тают и испаряются, поэтому нелегко обнаружить внутреннюю симметрию в бесформенной крупинке. Снег под микроскопом тогда будет иметь совершенную форму, когда он имел возможность свободно падать, без каких-либо помех. Разглядывая снежинки под микроскопом, вы увидите, что размеры и форма граней кристаллов различна. Однако некая внешняя симметрия им свойственна во всех случаях.
Если вам не удается увидеть снежинки под микроскопом, красивые фото можно сделать с узорами на стекле. При резком похолодании температура оконного стекла становится гораздо ниже окружающей и на нем оседают молекулы пара, образуя узоры. Помните, что узоры не появятся, если форточка открыта, ведь температура стекла тоже понизится. Ледяные узоры на окне также образуют формы, свойственные кристаллам снежинки под микроскопом. Их вы можете рассмотреть в объектив окулярной камеры Альтами.
Не обязательно рассматривать только что «выловленный» снег под микроскопом. Не каждый день небо покрывают снежные облака, зато иней доступен в любое холодное время. За тонким слоем кристаллического льда можно наблюдать во время его образования, он возникает на переохлажденных предметах. При резком потеплении температура этих плохо проводящих тепло предметов оказывается ниже окружающей, и на них образуется иней, то есть конденсируются водяные пары. Конечно, фото снежинок под микроскопом не сравнить с фото ледяного слоя, однако, глядя на микроскопический белоснежный лес, воображение может унести вас в сказочную страну, где правит Снежная Королева.
Знаете ли вы, что выращивать псевдоледяные узоры можно с помощью химического вещества гипосульфита либо карловарской соли. Первое вещество продают в отделах фототоваров, а второе – в аптеках. Для получения узора необходимо приготовить насыщенный раствор одного из этих веществ, протереть им оконное стекло и поставить рядом с ним вентилятор. Через несколько минут вода испарится, а на стекле получится узор.
Такие узоры долговечны, их кристаллы по внешнему виду не отличаются от кристаллов, образующих строение снежинки. Изменяя концентрацию раствора и мощность воздушного потока, можно повлиять на скорость их роста. Если налить на стекло перенасыщенный раствор и не обдувать его, то вместо узора получатся куски кристаллов – сталагмитов. И конечно же, за ростом кристаллов можно наблюдать с помощью микроскопа.
Обязательно сделайте и сохраните фото снежинок под микроскопом, делайте фото морозных узоров на окне и микроскопических сталагмитов по мере их роста — соберите вашу собственную коллекцию снега под микроскопом. И пусть ледяные узоры так недолговечны — снежинки под микроскопом (красивые фото!) будут радовать круглый год.
Источник
Гид по снежинкам или работа мороза под микроскопом
Во вселенной не было, нет и не будет двух одинаковых снежинок. А при увеличении их утонченная красота выглядит еще более необыкновенной. Смотрим!
Снежинка — это самое прекрасное, что создает мороз. Но не каждая снежинка выглядит как шестиконечная звезда. Вы даже не представляете, насколько они бывают разными. Смотрите:
snowcrystals.com
Серьезный ученый физик Кеннет Либбрех настолько очарован снежинками, что буквально посвятил их изучению свою жизнь. И теперь благодаря Кеннету мы можем разобраться во всем разнообразии ювелирных созданий мороза и посмотреть на волшебные фотографии.
snowcrystals.com
Звездные дендриты — именно так называются привычные снежинки с 6 лучами. Они формируются при температуре -15 градусов и хорошо различимы на темном фоне. Даже без микроскопа можно наслаждаться ажурной работой природы.
Каждую секунду где-то на Земле падает около миллиона миллиардов снежинок. Этого снега достаточно, чтобы делать по снеговику для каждого человека на планете каждые десять минут.
snowcrystals.com
Объем общего ежегодного снегопада точно не известен, также, как и средний размер снежинки.
chaoticmind75.blogspot.com
Колонны и иглы — это столбчатые маленькие кристаллики, полые столбцы, которые появляются при -6 С. На рукаве они выглядят как маленькие белые волоски, а под микроскопом — как удлиненные бриллианты.
synkroniciti.com
Последние исследования показывают, что около половины населения Земли никогда не видели снега. Большинство жителей Китая видели снегопад, но большинство жителей Индии и Индонезии — нет. Население экваториальных областей Южной Америки, Африки, а также пустынных районов Ближнего Востока имеют минимальные шансы увидеть снег.
synkroniciti.com
Колонны с наконечниками — самый необычный тип снежинок, который напоминает катушку ниток. При 6 градусах мороза формируется колонна, а при -15 на ее концах вырастают дополнительные пластины. Выглядит впечатляюще!
snowcrystals.com
В 1987 году в штате Монтана, США была найдена самая большая снежинка. Ее диаметр составил 38 см!
synkroniciti.com
Папоротникообразные звездные дендриты — шестиконечные снежинки, лучики которых похожи на листья папоротника. Это самый крупный вид, который может достигать 5 мм. И что удивительно, такие снежинки идеально симметричны.
snowcrystals.com
Снежинки на 95% состоят из воздуха, поэтому и падают с неба с такой малой скоростью — 900 м/ч.
snowcrystals.com
Алмазная пыль — это крошечные кристаллики снега, меньше диаметра человеческого волоса. При макросъемке они оказываются квадратными или шестигранными.
snowcrystals.com
Треугольные кристаллы — необычные треугольные снежинки, на углах которых иногда появляются ветвистые образования. Редкое явление!
flickr.com
Двенадцатилучевые кристаллы — это две сросшиеся во время снегопада шестилучевые снежинки. Вы удивитесь, как много выпадает таких красавиц в обильный снегопад.
snowcrystals.com
Характерный хруст снега можно услышать уже при 2 градусах мороза. Это мы слышим, как ломаются лучики снежинок.
synkroniciti.com
Снежная крупа, изморось — кристаллики, которые растут на морозе внутри облака из капель воды.
snowcrystals.com
Когда снежинка падает в воду, она поет — издает высокочастотный звук, который не слышит человек, но который очень не любят рыбы.
snowcrystals.com
А для тех, кому интересно, как же растет снежинка, мы подготовили видео:
Источник
Снежинка под микроскопом
Снежинки – это кристаллы снега или льда. Чаще всего они бывают в форме звездочек с шестью лучами или шестиугольных пластинок. Ширина снежинки варьируется от 0,2 мм до 5 мм. Многие из них видны даже невооруженным глазом. Но снежинки под микроскопом поистине невероятны! Даже на небольшом увеличении можно рассмотреть их уникальную структуру и неповторимую красоту.
Взять снежинки можно с улицы или с верхней одежды – снежинки часто запутываются в меховых воротниках и остаются на поверхности сумки. Иногда они встречаются и в морозильнике. Чтобы снежинки не растаяли прямо под объективом микроскопа, рекомендуем приготовить из них временный микропрепарат. Вариантов два. Или охлаждаем предметное стекло до отрицательной температуры. Или помещаем снежинки в охлажденный до 0 °C керосин – он не смешивается с водой, поэтому ваш зимний образец не растает. Все готово для изучения снежинки – микроскоп лучше взять инструментальный (стереоскопический).
Большое увеличение не понадобится. Снежинки хорошо видны даже в лупу, а сфотографировать их можно и при помощи обычного цифрового фотоаппарата. Кстати говоря, как выглядит снежинка под микроскопом, показано на фото, прикрепленном к этой статье. Снимок сделан Ron Shawley при помощи цифрового микроскопа Levenhuk DTX 500 LCD.
Если вам нужен микроскоп не только для изучения снежинок, рекомендуем обратиться к консультантам нашего интернет-магазина. Мы посоветуем вам подходящую модель, подберем необходимые аксессуары, дадим советы по наблюдениям. В нашем ассортименте представлены микроскопы как для хобби, так и для учебы и работы.
Использование материала полностью для общедоступной публикации на носителях информации и любых форматов запрещено. Разрешено упоминание статьи с активной ссылкой на сайт www.4glaza.ru.
Производитель оставляет за собой право вносить любые изменения в стоимость, модельный ряд и технические характеристики или прекращать производство изделия без предварительного уведомления.
Источник
Снежинки под микроскопом.
Снежинки под микроскопом — это не только красиво, но и познавательно!
В обычный снегопад мы не задумываемся, что обычная снежинка при изучении ее в микроскоп, может представлять из себя не менее прекрасное зрелище и поражать нас правильностью и сложностью форм. Здесь небольшая подборка фотографий снежинок, которая наверняка убедит вас в том, что так надоевшее за зиму явление выпадения снега состоит из такой вот красоты.
Кристаллография в настоящее время активно развивается в связи с потребностями электроники и физики твердого тела — в частности, свойства полупроводников, использующихся в наших повседневных электронных приборах, в значительной мере зависят от характеристик используемых в них кристаллов. Очередной шаг в изучении свойств наиболее известных природных кристаллов — снежинок — сделан профессором физики Кеннетом Либбрехтом (Kenneth Libbrecht) из Калифорнийского технологического института. В лаборатории профессора Либбрехта снежинки выращиваются искусственно.
«Я пытаюсь выяснить динамику формирования кристаллов на молекулярном уровне, — комментирует профессор. — Это непростая задача, и ледяные кристаллы скрывают множество секретов».
Снежинка — сложная симметричная структура, состоящая из кристалликов льда, собранных вместе.
Для изучения характеристик снежинок профессор Либбрехт с 2001 года 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.
Для того чтобы структура снежинки была хорошо видна на фотографии (а это очень важно для изучения ее кристаллического строения), образец подсвечивают специальным образом, и сама снежинка работает как сложная линза. Либбрехт разработал специальную камеру с встроенным микроскопом для «полевых» исследований. Фотографировать снежинки надо очень быстро — когда снежинка спустилась с неба, ее кристаллики перестают расти и почти сразу же начинают терять четкость граней.
Фотографии позволили ученому выявить нестабильности роста кристаллов у снежинок, что раньше еще никому не удавалось.
«Эти нестабильности очень важны для понимания процесса роста кристаллов, но объяснить их с научной точки зрения пока еще сложно», — комментирует ученый.
Даже невооруженным взглядом рассматривая снежинки, можно заметить, что ни одна из них не повторяет другую. Предполагается, что в одном кубическом метре снега находится 350 миллионов снежинок, каждая из которых уникальна. Не бывает пятиугольный или семиугольных снежинок, все они имеют строго шестиугольную форму (хотя советских художников заставляли рисовать на плакатах пятиконечные снежинки). Полные идеальной гармонии конструкции снежных кристаллов уже на протяжении многих лет вызывают интерес людей. Еще в 1635 году французский философ и математик Рене Декарт, писал, что снежинки похожи на розочки, лилии и колесики с шестью зубцами.
Особенно математика поразила найденная им в середине снежинки «крошечная белая точка, точно это был след ножки циркуля, которым пользовались, чтобы очертить ее окружность». Великий астроном Иоганн Кеплер в своем трактате «Новогодний дар. О шестиугольных снежинках» объяснил форму кристаллов волей Божьей. Японский ученый Накая Укитиро называл снег «письмом с небес, написанным тайными иероглифами». Он первым создал классификацию снежинок. Именем Накая назван единственный в мире музей снежинок, расположенный на острове Хоккайдо.
Основа для формирования снежинки, её крошечное ядро — это ледяные или инородные пылинки в тучах. Молекулы воды, хаотично перемещающиеся в виде водяного пара, проходят через облака, то вместе с температурой они теряют и скорость. Все больше и больше шестиугольных молекул воды присоединяется к растущей снежинке в определенных местах, придавая ей отчетливую форму. При этом выпуклые участки снежинки растут быстрее. Так, из первоначально шестигранной пластинки вырастает шестилучевая звездочка.
По мнению специалистов в этой области, главная особенность, определяющая форму кристалла, — это крепкая связь между молекулами воды, подобная соединению звеньев в цепи. Кроме того, из-за различного соотношения тепла и влаги кристаллы, которые в принципе должны быть одинаковыми, приобретают различную форму. Сталкиваясь на своем пути с переохлажденными мелкими капельками, снежинка упрощается по форме, сохраняя при это симметрию.
Порхающую в воздухе снежинку подстерегают две опасности. Во-первых, она может растаять, оказавшись в более теплых воздушных слоях. Во-вторых, во время полета происходит постепенно испарение снежинки, усиливающееся в ветреную погоду и при уменьшении относительной влажности воздуха.
То, что одна снежинка практически невесома, любой из нас прекрасно знает: достаточно подставить ладошку под падающий снежок. Обычная снежинка весит около миллиграмма (очень редко 2-3 миллиграмма, хотя бывают и исключения — самые крупные снежинки выпали 30 апреля 1944 года в Москве. Пойманные на ладонь, они закрывали её почти всю целиком и напоминали страусиные перья).
Миллиарды «невесомых» снежинок способны повлиять даже на скорость вращения Земли. Только в августе, в период наименьшей заснеженности Земли, когда снегом бывает покрыто 8,7% всей поверхности планеты, снежный покров весит 7400 миллиардов тонн. А к концу зимы в северном полушарии масса сезонного снега достигает 13.500 миллиардов тонн. Но снег оказывает влияние на Землю не только своим весом. Снежный покров отражает в космос почти 90% лучистой энергии Солнца. Свободная от снега суша отражает только 10, максимум 20%.
То, что 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. Отсвет голубого неба здесь ни при чем, и чтобы убедиться в этом, можно провести опыт в пасмурную погоду или заглянуть в отверстие через картонную трубку.
Цвет льда зависит от его возраста и может быть использован для оценки его прочности. Океанический лед в первый год своей жизни белый, потому что он насыщен воздушными пузырьками, от стенок которых свет отражается сразу же, не успев поглотиться. Летом поверхность льда тает, теряет прочность, и под тяжестью ложащихся сверху новых слоев пузырьки воздуха сжимаются и исчезают совсем. Свет внутри льда проходит больший путь, чем прежде, и выходит наружу, имея голубовато-зеленый оттенок. Голубой лед старше, плотнее и прочнее белого «пенистого», насыщенного воздухом. Полярные исследователи это знают и выбирают для своих плавучих баз, научных станций и ледовых аэродромов надежные голубые и зеленые льдины.
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.
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. Во всяком случае, лабораторная проверка проб воздуха выявила в черном снеге присутствие инсектицида ДДТ.
В 1955 году около Даны, штат Калифорния, выпал фосфоресцирующий 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.
Скрип снега – это всего лишь шум от раздавливаемых кристалликов. Разумеется, человеческое ухо не может воспринять звук одной «сломанной» снежинки. Но мириады раздавленных кристалликов создают вполне явственный скрип. Скрипит снег лишь в мороз, а тональность скрипа меняется в зависимости от температуры воздуха – чем крепче мороз, тем выше тон скрипа. Ученые произвели акустические измерения и установили, что в спектре скрипа снега есть два пологих и не резко выраженных максимума – в диапазоне 250-400 Гц и 1000-1600 Гц. В большинстве случаев низкочастотный максимум на несколько децибел превышает высокочастотный. Если температура воздуха выше минус 6°C, высокочастотный максимум сглаживается и полностью исчезает. Усиление морозов делает ледяные кристаллики более твердыми и хрупкими. При каждом шаге ледяные иглы ломаются, акустический спектр скрипа смещается в область высоких частот.
Интересные факты из жизни снежинок — Снежинка — один из самых фантастических примеров самоорганизации материи из простого в сложное. — На Крайнем Севере снег бывает настолько твердым, что топор при ударе по нему звенит, словно ударили по железу.
— Снежинки состоят на 95% из воздуха, что обуславливает низкую плотность и сравнительно медленную скорость падения (0,9 км/ч). — Снег можно есть. Правда, энергозатраты на поедание снега во много раз больше его калорийности.
— Более половины населения земного шара никогда не видело снега, разве только на фотографиях. — Слой в один сантиметр слежавшегося за зиму снега дает 25-35 кубометров воды на 1 га.
Лед неодинаково холоден. Есть очень холодный лед, с температурой около минус 60 градусов, это лед некоторых антарктических ледников. Намного теплее лед гренландских ледников. Его температура равна примерно минус 28 градусам. Совсем «теплые льды» (с температурой около 0 градусов) лежат на вершинах Альп и Скандинавских гор.
Количество воды, «законсервированной» в ледниках земного шара, в 50 раз меньше, чем вся масса океанских вод, и в 7 раз больше вод суши. Если бы ледники совсем растаяли, то уровень мирового океана повысился бы на 800 метров. — Два-три айсберга средней величины содержат в себе массу воды, равную годовому стоку Волги (годовой сток Волги — 252 кубических километра). — Бывают черные айсберги. Первое сообщение в печати о них появилось в 1773 г. Черный цвет айсбергов вызван деятельностью вулканов — лёд покрыт толстым слоем вулканической пыли, которая не смывается даже морской водой.
26 400 000 $ американские ученые потратили на выяснение того факта, что снежинки образуются непосредственно из пара, минуя стадию дождя.
Феодальный правитель Страны восходящего солнца Тосицура Онаками Дои с присущим японцам чувством точности и хрупкой красоты составил 97 рисунков «снежных цветков».
Легенда о самом первом снеге — Восставшие ангелы в момент падения теряли свои белоснежные крылья, которые покрыли землю белым блестящим ковром. Так появился снег, и наступила первая зима.
Если, читая этот материал, вы думаете, что ученые всю жизнь занимаются изучением снежинок, ради забавы, то глубоко ошибаетесь. Свойства снега необходимо изучать для прогнозирования климатических изменений. «Каждый снегопад – это приключение для фотографа, потому что все они приносят разные кристаллы, — рассказывает Кеннет Либбрехт. И это правда – двух одинаковых снежинок нет». Ну а раз так, то можно с уверенностью утверждать две вещи: работой автор обеспечен на всю жизнь, а его творения можно рассматривать бесконечно.
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов
Источник
