Тимофей Черепанов - Большая книга о маленьких снежинках

© Тимофей Черепанов, 2015

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero.ru

Половина населения Земли никогда не видела снега. Соответственно, другая половина – видела. На 1 января 2015 года число людей на Земле составило 7 263 339 729 человек. Половину от этого числа определить, к сожалению, нельзя, потому что делимое число – нечетное, а люди пополам не делятся. Но даже приблизительно это очень много – более 3,6 миллиардов.

В то же время все эти люди (исключая, конечно, младенцев) знают, что снег состоит из снежинок. Ученые и тут не остались в стороне: они подсчитали, что на землю ежегодно падает 1 септильон снежинок. Это единица и 24 нуля. Чтобы получить такое число, надо миллиард возвести в квадрат и результат умножить на миллион. Теперь уже мы сами с помощью простого деления можем определить, что на каждого жителя из «счастливой» половины, включая младенцев, приходится примерно по 275 триллионов снежинок. Пожалуй, более чем достаточно, чтобы знать о них все. Ну, хотя бы об их внешнем виде.

Однако уже то, что вы сейчас держите в руках эту книгу, говорит о вашем желании узнать больше. Мне это кажется совершенно естественным и вы тоже в этом убедитесь, когда прочтете или хотя бы просмотрите эту книгу до конца, поэтому не спешите откладывать ее в сторону. Перед вами откроется мир, о котором вы, скорее всего, даже не подозревали. Удивительный и прекрасный мир снежных кристаллов. Они в буквальном смысле слова падают во множестве нам на голову, но не будет большим преувеличением сказать, что подавляющее большинство людей не знает о снежинках ничего или почти ничего.

Всего лишь несколько лет назад я тоже ничем в этом плане не отличался, пока однажды мне не пришла в голову мысль сфотографировать снежинку. Пришла чисто случайно, запись в файле того снимка сохранила дату и время – это произошло 1 января 2009 года в 14.59. Город был пустой, все еще отсыпались после встречи Нового года. А я с собакой погулять вышел. Отдельные снежинки падали на все вокруг, и каждую можно было рассмотреть. Но они так малы… Поэтому я вернулся домой, нацепил на фотоаппарат макрообъектов и опять вышел во двор. Нашел на скамейке самую красивую, как мне показалось, снежинку и сфотографировал. Так поступают многие – современные фотоаппараты есть почти у каждого, да и макросъемка в наши дни тоже не является чрезвычайно сложным делом. В таком случае вдвойне непонятно утверждение, что люди почти ничего не знают о снежинках. Однако это становится понятно любому, кто пытается это осуществить на практике. Даже специализированные макрообъективы обеспечивают съемку в масштабе до 1:1, то есть изображение на матрице фотоаппарата будет иметь тот же размер, что и сам объект. Снежинки размером 4 мм считаются уже очень крупными. Матрицы профессиональных зеркальных фотокамер имеют размер 24х36 мм, площадь так называемых «кропнутых» примерно вполовину меньше. Матрицы компактных камер значительно меньше, но у них и объективы не обеспечивают такой масштаб съемки. В любом случае получается, что изображение снежинки занимает лишь малую часть кадра. Это, конечно, лучше, чем наблюдать невооруженным глазом, но явно недостаточно для полноценных исследований. Те, кто совершает подобные попытки, совершенно естественным образом выбирают для съемки самые крупные кристаллы «классической» формы, и именно они формируют устоявшийся образ снежинки в виде шести расходящихся в одной плоскости лучей. Образ же этот, к слову, сформировался задолго до изобретения фотографии.

Изображения снежинок обнаружены даже в петроглифах – наскальных рисунках эпохи неолита на берегах Онежского озера. Сделаны они за несколько тысяч лет до нашей эры. Несмотря на примитивизм изображений и ошибку в счете – число лучей не равно шести – сомнений в том, что древний человек высекал на камне именно снежинку, не возникает. Снежинки можно увидеть также на некоторых старых иконах.

Еще в самом начале XVII века Иоганн Кеплер написал небольшой трактат «О шестиугольных снежинках». Он издавался в русском переводе1 и интересен, пожалуй, в большей степени как исторический документ, хотя в научном мире и считается, что тем самым Кеплер заложил основу науки кристаллографии. Судить об этом не мне, но читать интересно. Хотя бы в том отношении, чтобы понять, что представляла собой в те времена наука. При отсутствии хотя бы какой-то теории в ее современном понимании Кеплер умозрительно пытается обосновать, почему снежинки шестиугольные, а не имеют, скажем, пять или семь углов или граней. Рассматривая при этом такие аналогии, как пчелиные соты, зерна граната или горошины в стручке.

Никакая наука о природе немыслима без достаточного количества экспериментального материала. Казалось бы, при таком астрономическом количестве падающих на землю снежинок никаких проблем с этим быть не должно. Однако снег – это не снежинки, хотя и образуется из них. Извлечь из массы даже свежевыпавшего снега одну-единственную снежинку нереально. Даже если бы подобная идея пришла кому-либо в голову и была реализована, ценность полученного таким способом материала была бы весьма невысока. Причина в том, что в химическом отношении снежинки состоят из воды, только в твердом агрегатном состоянии. Это кристаллы льда. Вещества, как известно, имеют и третье агрегатное состояние – газообразное, или паровое. Все имеют возможность наблюдать, как лед и снег превращаются в жидкую фазу, когда тают. Точно так же все видели, как вода превращается в пар при кипении. Однако практически незаметным для глаза остается третий процесс, именуемый сублимацией. Это когда твердое вещество (в данном случае лед) превращается в газообразное непосредственно, минуя жидкую фазу. Снег по сравнению с водой имеет очень малую плотность. Свежевыпавший, он на 95% состоит из воздуха, заполняющего все пространство между кристаллами. Из этого следует, что снег имеет огромную поверхность соприкосновения с воздухом, что и является предпосылкой к интенсивной сублимации. Известно, что в течение зимы испаряется половина выпавшего снега.