Снежинка представляет собой снежный кристалл в форме шестилучевого многогранника. При тридцатиградусных морозах ледяные кристаллы выпадают на землю, образуя слой пушистого снега. Кристаллы растут в ледяном облаке при переходе из состояния пара в твёрдую фазу. На их рост непосредственное влияние оказывает температура и влажность воздуха.
Рассмотрим процесс формирования снежинки.
В облаке при температуре ниже 15 градусов образуются ледяные кристаллы. Их основой (ядром) являются микроскопические льдинки. К ядру присоединяются молекулы воды, придавая снежинке форму шестигранника. Разгадка формы снежинки кроется в молекуле воды. Она представляет собой пирамиду, в центре которой находится кислород, а на вершинах водород. Снежинка это быстро выросший в неравновесных условиях кристалл льда. Шестигранники могут расти вдоль оси, а могут перпендикулярно ей. В зависимости от этого и формируется форма снежинки. Они могут быть очень разнообразными – шестиугольные звёздочки, столбики или иглы.
Снежинки привлекают внимание исследователей. Так в начале 17 века астроном И.Кеплер написал трактат о шестиугольных снежинках. Несколько десятилетий спустя Р.Гук опубликовал рисунки снежинок разной формы. А в конце 19 века американец У. Бентли сделал первый удачный фотоснимок снежинки под микроскопом. Его последователи (К. Либбрехт и У. Накайя) подтвердили теорию о зависимости формы снежинки от внешних факторов – влажности и температуры воздуха – экспериментальным путём. Они выращивали в лабораторных условиях кристаллы льда. Работы Кеннета Либбрехта можно посмотреть на его сайте SnowCrystals.com.
Снежинка уникальна тем, что в ней одновременно существуют вместе порядок и хаос. Благодаря гексагональной решётке атомы кислорода в снежинке упорядочены, а водорода - хаотичны. Снежинка приобретает свою форму и ровные грани благодаря ориентации молекул в решётке и расположению свободных водородных тканей. Молекулы пара заполняют пустоты, и снежинки приобретают форму с ровными краями. Такие снежинки падают с неба при небольшой влажности и вне зависимости от температуры воздуха.
При движении на гранях снежинки появляются неровности. Каждая такая неровность притягивает молекулы и начинает увеличиваться в размерах. Прежде чем упасть на поверхность земли, снежинка долгое время находится в полёте. В этот промежуток времени она чаще выступающими бугорками, чем гранями, встречается с новыми молекулами воды. Благодаря этому на основе из каждой грани очень быстро вырастают толстые лучи. А на бугорках луча образуются ответвления. Во время полёта все грани снежинки находятся в одинаковых условиях, что способствует равномерному росту лучей на всех гранях. В идеальных условиях, которые чаще всего можно создать только в специализированной лаборатории, все шесть лучей снежинки и их ответвления растут симметрично. Но в атмосфере всё подчиняется естественным законам природы. Снежинки представляют собой нерегулярные кристаллы, и поэтому лишь часть из шести направляющих лучей может иметь симметричный вид.
