Геометрия зимы: тайны снежинок. Почему не бывает двух одинаковых?

Почему в один день с неба падают пушистые хлопья, а в другой – едва заметная ледяная пыль? Форма и размер снежинок – это отражение погодных условий в верхних слоях атмосферы. Температура и влажность управляют их ростом, а уникальность каждой кристаллической «звезды» делает поиск двух одинаковых снежинок почти невозможным.  

Рождение кристалла

Снежинка – это не замёрзшая капля воды. Настоящий кристалл рождается в облаках благодаря десублимации: водяной пар превращается сразу в лёд, минуя жидкую фазу. Основанием служит микроскопическая частица – пылинка, сажа, вулканический пепел или пыльца. Молекулы воды выстраиваются в решётку, формируя неизменную шестиугольную базу, а дальнейший узор зависит от хаотичных условий атмосферы.  

Температура как архитектор

Японский физик Укисиро Накая показал, что форма снежинок напрямую связана с температурой. При лёгком морозе (до -3 °C) рождаются тонкие пластинки. В диапазоне -3…-10 °C появляются столбики и иглы. При -10…-22 °C снова формируются крупные узорчатые «звёзды». А при ещё более сильных морозах снежинки упрощаются до столбиков.  

Влажность как топливо

Температура задаёт форму, а влажность определяет сложность узора. В сухом воздухе снежинки простые и ровные. При высокой влажности кристалл растёт стремительно: углы вытягиваются, появляются лучи и боковые ветви. Чем больше влаги, тем ажурнее и красивее снежинка.  

Размер: гиганты и карлики 

При сильных морозах (ниже -15 °C) снежинки мелкие и сухие – это «алмазная пыль». Холодный воздух способен удерживать очень мало влаги, поэтому снежинки растут медленно и не успевают набрать массу. Более того, сухой лед не липкий, поэтому кристаллики летят к земле поодиночке. 
Вблизи нуля (-5…+1 °C) снежинки становятся влажными по краям и легко слипаются в большие хлопья. Именно такой снег подходит для лепки снеговиков. 

Есть ли одинаковые снежинки?  

Простые ледяные призмы могут быть похожи, но сложные дендриты уникальны. Каждая снежинка летит к земле около получаса, проходя через зоны с разной температурой и влажностью. Этот путь «записывается» в её узоре, и повторить его невозможно. Даже на атомном уровне кристаллы отличаются.  

Послание с небес 

Накая называл снежинки «письмами с небес». Их форма рассказывает о том, что происходило в облаках. Сложный дендрит на рукаве – знак умеренного холода и высокой влажности. Мелкая крупа – свидетельство сурового, сухого воздуха. Каждая снежинка – уникальный отпечаток атмосферы, который больше никогда не повторится.