Snefnug

Et snefnug  er en separat sne- eller iskrystal , der falder fra skyer i form af nedbør med størrelser fra fraktioner til flere millimeter. Deres dannelse i atmosfæren er forbundet med processerne med kondensation og krystallisation af vanddamp fra luften. Den moderne internationale klassificering af former for iskrystaller i atmosfæren, vedtaget i 1949, identificerer mere end 40 hovedtyper af snefnug. De mest almindelige former for snefnug er dendritter , stjerner, plader og søjler med seks-strålesymmetri i bunden. Ispartikler kan vokse i størrelse på grund af kollisioner med partikler af underafkølet vand , efterfulgt af frysning af væskefasen på isoverfladen, eller danne komplekse aggregater ved at kollidere og klæbe sammen.

I århundreder har snefnug vakt både lægmandens nysgerrighed og den akademiske interesse i det videnskabelige samfund på grund af deres æstetiske kvaliteter, komplekse geometriske former og symmetriegenskaber [1] . I 1885 udgav den amerikanske entusiastiske fotograf Wilson Bentley en bog med over 5.000 billeder af snefnug.

Generel information

Den moderne internationale klassificering af formerne for iskrystaller i atmosfæren, vedtaget i 1949, identificerer mere end 40 hovedtyper af snefnug [2] .

Snefnugs rumlige dimensioner ligger i gennemsnit i intervallet fra brøkdele af en millimeter til flere millimeter [3] . Normalt er de meget mindre end 2 centimeter, men i den videnskabelige litteratur er der rapporter om snefnug, der overstiger denne værdi [4] . Som regel, med en stigning i omgivende temperatur og et fald i vindstyrke, har snefnug en tendens til at stige i størrelse [3] . Det tilsyneladende enorme udvalg af snefnugkonfigurationer fra et krystallografisk synspunkt er baseret på en enkelt grundform, nemlig et sekskantet prisme med sideflader af typen (0001) og basisflader af typen (10 1 0). Krystallinske flader af typer (10 1 2), (11 2 0) - sidefladen af ​​den dodecagonale struktur og (10 1 1) - pyramidens sideflade er metastabile og observeres i yderst sjældne tilfælde [5] .

I en rolig atmosfære er hastigheden af ​​snefnugfald i gennemsnit omkring en meter i sekundet, typisk varierende fra en tiendedel til to meter i sekundet. Denne værdi afhænger i det væsentlige af lufttemperaturen og af iskrystallers aerodynamiske egenskaber. I processen med nedbør fra atmosfæren omdannes snefnug kontinuerligt på grund af koagulering, granulering og frosting. De har en tendens til at samle underafkølet fugt på sig selv, gribe ind og fryse sammen med dannelsen af ​​snefnug . Efter at være faldet til jordens overflade gennemgår de kraftige ændringer i snedækket [3] [6] .

Formation

I processen med deres dannelse kan snefnug antage en række geometriske former. De mest almindelige former for snefnug er dendritter , stjerner, plader og søjler med seks-strålesymmetri i bunden (vinklen på 60° mellem bjælkerne er forbundet med den sekskantede struktur dannet af vandmolekyler i is) [3] [6] .

Isfladerne på en voksende krystal er altid dækket af en tynd flydende film, som kaldes det quasi-flydende lag. Dette fænomen er relateret til overfladesmeltningen, der forekommer på overfladen af ​​mange krystallinske materialer og er en type førsteordens faseovergang . Overfladesmeltning sker ved temperaturer under smeltepunktet for fast is på grund af de svagere bindinger af vandmolekyler på overfladen af ​​krystallen end i dens dybde. Denne effekt dikterer betingelserne for forekomsten af ​​kemiske reaktioner på isoverfladen, processerne for dens vækst samt en række andre atmosfæriske fænomener [7] .

Forekomsten af ​​snefnug i den atmosfæriske luft sker under den komplekse påvirkning af en kombination af forskellige faktorer [8] . Væksten af ​​rene krystaller fortsætter på grund af aflejringen af ​​vanddampmolekyler på isoverfladen. Den voksende iskrystals sekssidede symmetri gav navn og betegnelse til den såkaldte normale sekskantede is Ih . Iskrystalgitteret Ih er det vigtigste og mest almindeligt forekommende, men kun én mulig modifikation af is ud af mindst 13 andre, der nogensinde er blevet observeret ved forskellige kombinationer af lufttemperatur og atmosfærisk tryk [9] . I blandede og iskolde skyer anspores sublimationsvæksten af ​​is af typiske forhold ved temperaturer ned til -40 °C, når vanddamptrykket svarer til mætning over vand, men ikke over is. Overmætningen over is, der skabes på denne måde, kan nå op på titusinder af procent, hvilket starter processen med destillation af al tilgængelig fugt fra den flydende fase til den faste fase. Dette er især mærkbart ved temperaturer omkring -12,5 °C [10] .

Derudover kan ispartikler vokse i størrelse på grund af kollisioner med partikler af superafkølet vand , efterfulgt af frysning af væskefasen på isoverfladen. En anden form for vækst af faste partikler er aggregering, når de støder sammen og klæber til hinanden og danner komplekse sammensatte aggregater [8] .

Observations- og studiehistorie

Det menes, at den første beskrivelse af snefnug som krystallinske objekter blev givet af den tyske matematiker og astronom Johannes Kepler i 1611 i hans afhandling On Hexagonal Snowflakes [11 ] . Men samtidig er der tegn på, at Kepler i dette aspekt var efterfølgeren til observationerne af den danske astronom Tycho Brahe , hvis skitser af faldende snefnug har overlevet til nutiden [12] . I 1635 vakte snefnugs geometriske egenskaber den franske naturforsker og matematiker René Descartes interesse . Descartes opdagede først en sjælden form for snefnug med tolv kronblade, hvis oprindelse stadig er uklar. I 1665 lavede den engelske opfinder Robert Hooke en række observationer af snefnug ved hjælp af et mikroskop og offentliggjorde sine resultater i form af tegninger [11] .

1800-tallet

I 1820 skabte den engelske opdagelsesrejsende og pioner William Scoresby verdens første systematiske klassificering af snefnug. Han blev også den første af dem, der gjorde opmærksom på det utvivlsomme forhold mellem formen af ​​iskrystaller og temperaturen i den omgivende luft [13] .

I 1870'erne blev en stor mængde snefnugfotografering udført af den russiske amatørfotograf Andrey Sigson . Fuldstændig overgivet til sin hobby, afkølede han sine hænder og åndede gennem en speciel luftkanal for ikke at beskadige de skrøbelige iskrystaller. Resultatet af forskningen var sølvmedaljen fra Moskva Polytekniske Udstilling i 1872 og helbredsproblemer - gigt af fingrene [11] [14] . Efter ham i 1885 udgav den amerikanske entusiastiske fotograf Wilson Bentley en bog med mere end 5.000 billeder taget ved fotografering under et mikroskop [15] .

20. århundrede

I 1910 kompilerede den russiske forsker I. B. Shushkevich en af ​​de første russiske klassifikationer af faldende iskrystaller under hensyntagen til de medfølgende vejrforhold. Et par årtier senere blev dette system forfinet af den sovjetiske glaciolog Boris Veinberg [12] .

Et væsentligt bidrag til studiet af snefnug blev ydet af den japanske fysiker og naturforsker Ukishiro Nakaya fra University of Hokkaido i Sapporo . Han begyndte sin forskning i 1932, og efter flere års arbejde var han i stand til at reproducere næsten enhver konfiguration af is i sit laboratorium. Han studerede mere end 3.000 fotografier af naturlige snefnug, og på grundlag heraf foreslog han en klassificering af faldende iskrystaller i 40 morfologiske kategorier. Hans resultater blev opsummeret og systematiseret i form af det såkaldte Nakaya-diagram, som relaterede luftens temperatur og fugtighed til egenskaberne af de observerede snefnugsformer. Takket være Nakaya-diagrammet blev det muligt at udlede forholdene i den øvre atmosfære ved at observere morfologien af ​​de iskrystaller, der falder derfra. I lyset af sine resultater omtalte Nakaya ofte snefnug som "breve fra himlen" [16] .

I 1940 udviklede den autodidakt amerikanske opfinder Vincent Schaefer en teknik til fastgørelse af iskrystalaftryk på overfladen af ​​en tynd plastfilm . En blanding af dichlorethan og polyvinylchromal blev valgt som hovedmateriale til denne film [15] . Denne tilgang interesserede en anden amerikansk forsker - kemiker Irving Langmuir , som i 1946 lokkede den driftige Schaefer til stillingen som sin assistent. Under forsøg og observationer af underafkølet vandaerosol i fryseren, blev det opdaget, at det var muligt at kontrollere fugtkondensering ved hjælp af tøris og andre kemiske reagenser. Denne opdagelse førte til fremkomsten af ​​moderne metoder til at påvirke skyer og kontrollere vejret [17] .

I 1949 blev der, baseret på W. Nakayas ideer, skabt og vedtaget en international klassifikation af former for ispartikler af atmosfærisk oprindelse, som omfattede mere end 40 former og konfigurationer af snefnug [2] .

Den sovjetiske forsker F. Ya. Klinov gennemførte i 40-50'erne af det 20. århundrede en kompleks undersøgelse af morfologien af ​​de observerede iskrystaller ved hjælp af forbundne radiosondeballoner i området af byen Verkhoyansk . Ud over parametrene for ispartikler blev de hydrotermiske forhold under deres dannelse og typen af ​​uklarhed registreret [12] .

I 1966 foreslog meteorologerne K. Magono og K. Lee et klassifikationssystem, der standardiserede de forskellige former for observerede is- og snepartikler ved at tildele dem særlige koder [18] . Ligesom Nakaya skitserede disse forskere områderne med statistisk forekomst af forskellige typer partikler efter temperatur og relativ overmætning af vanddamp i den øvre atmosfære [19] .

Relaterede fænomener

Snekrystaller forårsager meget opmærksomhed hos almindelige mennesker og videnskabsmænd i forbindelse med deres indflydelse på dannelsen af ​​specifikke optiske fænomener, der ofte observeres i atmosfærens overfladelag. Blandt disse fænomener kan man ikke undlade at nævne de velkendte solsøjler , halo , parhelion og anthelium , som kan være ledsaget af et helt kompleks af mindre udtalte bivirkninger. Deres forekomst på himlen er forbundet med brydningen af ​​sollys på ispartiklernes flade overflader, under hvis vækst strengt definerede vinkler dannes mellem forskellige elementer i iskrystalstrukturen [20] [21] .

I kultur og massebevidsthed

Historien om æstetisk kontemplation af iskrystaller går flere titusinder af århundreder tilbage. Den første til at henlede opmærksomheden på uforanderligheden af ​​den sekssidede symmetri af ispartikler var den kinesiske tænker Han Yun i 135. Efter ham nævnte kinesiske videnskabsmænd og forfattere ofte dette faktum i deres skrifter. Den fandt også vej ind i den klassiske kinesiske poesi, for eksempel i et af digtene, der går tilbage til det 6. århundrede [22] . I de gamle kineseres verdensbillede tilhørte snekrystaller elementet Yin . Deres natur og sekskantede symmetri blev identificeret med symbolikken traditionel for kinesisk kultur, men der blev ikke gjort et eneste forsøg på i det mindste at give en forklaring på de observerede fænomener [23] .

De gamle grækere og tænkere fra det tidlige arabiske øst efterlod ingen omtale af snefnug i deres dokumenter [24] . Det skyldes højst sandsynligt blot, at atmosfærisk is er et ekstremt sjældent fænomen i middelhavsklimaet [25] .

Mange århundreder senere var det oplyste sind i middelalderens Europa opmærksom på snepartikler i atmosfæren . Den første kendte af disse var den tyske teolog Albertus Magnus , som omkring 1260 efterlod referencer til stjerneformede iskrystaller, der først falder i februar og marts [25] . Den skandinaviske biskop Olaf Magnus beskrev snefnugs særegenhed i sin bog, som blev udgivet i Rom i 1555. Ud over ordene efterlod han sine efterkommere et træstik med billeder af treogtyve snefnug, som havde yderst mærkelige former og konturer. Historiskheden af ​​dette bevis er tvivlsomt [22] , da graveren, der lavede dette billede, tilsyneladende ikke fangede betydningen af ​​forfatterens instruktioner eller mistede sine skitser [26] .

Teknologiske fremskridt har foretaget sine egne justeringer af opfattelsen af ​​sneskønheder. Den engelske naturforsker fra det 17. århundrede, Robert Hooke , blev chokeret over ufuldkommenheden af ​​ispartikler under et mikroskop, og med stigende optisk forstørrelse af hans apparat steg overfloden af ​​synlige defekter på deres overflade kun. Robert Hooke turde ikke antyde, at skabelsen skabt efter den Almægtiges plan kunne være i det mindste noget ufuldkommen, og tilskrev alle de synlige fejl til et snefnugs lange rejse fra himlen til jorden [27] . I en mere generel sammenhæng ræsonnerede Hooke på en måde svarende til den filosofiske linje af Joseph Glanville og John Locke . I overensstemmelse med disse ideer stammer manglende evne til at se den sande skønhed og den sande essens af Guds forsyn fra manglerne ved menneskelig opfattelse, som forringedes på tidspunktet for faldet . Det vil sige, at eventuelle fejltagelser fra naturforskerne er resultatet af forvrængning af deres sanseorganer, som har mistet de muligheder, Skaberen har fastsat på grund af den menneskelige disposition for synd [28] .

I orientalsk kunst gled motivet af snefnug med deres typiske symmetri gennem den japanske kunstner Utagawa Kunisadas visuelle værker . Det menes at være inspireret af tegninger af sne offentliggjort i 1832 af den japanske statsmand Toshitsura Doi.[29] . Betydningen af ​​Toshitsura Dois observationer stammer fra det faktum, at japansk videnskab på tidspunktet for udgivelsen af ​​hans arbejde var i sin vorden [13] .

I det 21. århundrede dukkede det nedsættende udtryk " snefnuggeneration " op i Storbritannien , som begyndte at blive brugt hver dag i forhold til den yngre generation (oftest studerende), hvis opvækstperiode faldt på 2010'erne. For at understrege deres øgede følsomhed og manglende evne til at møde hverdagens vanskeligheder, begyndte dette udtryk at blive brugt som et redskab i politiske diskussioner. Det bruges især ofte i populistiske eller højreorienterede politiske kommentarer [30] .

I afroamerikansk slang betegner det engelske ord "snefnug" ( engelsk snefnug ) enhver repræsentant for den hvide race og har en stødende konnotation. I denne forstand cirkulerer det ofte i film og tv-serier [31] . Det har samme slang betydning på britisk engelsk [32] . I modsætning hertil refererer begrebet "snefnug" ( engelsk snefnug ) i slang amerikansk engelsk ofte til kokain [32] .   

Der er flere snefnug-karakterer i Unicode : U+2744 ❄ snefnug , U+2745 ❅ stram trebladet snefnug , U+2746 ❆ tungt snefnug [33] .

Noter

  1. ↑ Singh, 2011 , Snow Crystal Structure, s. 1038.
  2. ↑ 1 2 Golubev, 2013 , s. 54.
  3. ↑ 1 2 3 4 Khromov, Mamontova, 1974 , Snezhinka, s. 427.
  4. ↑ Pruppacher, Klett, 2004 , Mikrostruktur af skyer og nedbør bestående af ispartikler, s. 40.
  5. ↑ Pruppacher, Klett, 2004 , Form, Dimensioner, Bulk Density and Number Concentration of Snow Crystals, s. 40, 41.
  6. ↑ 1 2 Kotlyakov, 1984 , Snezhinka, s. 407.
  7. ↑ Singh, 2011 , Ice, s. 558.
  8. ↑ 1 2 Pruppacher, Klett, 2004 , Mikrostruktur af skyer og nedbør bestående af ispartikler, s. 39.
  9. ↑ Singh, 2011 , Ice, s. 557.
  10. ↑ Tverskoy, 1962 , Nedbør fra iskolde og blandede skyer, s. 444, 445.
  11. ↑ 1 2 3 Om snefnug Arkivkopi af 4. juni 2020 på Wayback Machine Hydrometeorological Center i Rusland
  12. ↑ 1 2 3 Golubev, 2013 , s. 53.
  13. ↑ 1 2 Hobbs, 1974 , Tidlige observationer af snekrystaller, s. 525.
  14. ↑ N. A. Petukhova Andrey Andreevich Sigson Arkivkopi af 27. oktober 2020 på Wayback Machine Yarkipedia, 2016
  15. ↑ 1 2 Chemistry and Life, 1961 , s. 77-78.
  16. ↑ Singh, 2011 , Ice, s. 559.
  17. ↑ Keene, 2018 , Weather Wars, s. 151.
  18. ↑ Wang, 2013 , Magono–Lee klassifikation, s. 59.
  19. ↑ Golubev, 2013 , s. 57.
  20. ↑ Tape, 1994 , Halos from Plate Crystals, s. 3-7.
  21. ↑ Tape, 1994 , The Role of Sun Elevation, s. 58-60.
  22. ↑ 1 2 Libbrecht, Wing, 2015 , Snowflake Watching, s. 19.
  23. ↑ Liou og Yang, 2016 , Nogle historiske perspektiver, s. 30, 31.
  24. ↑ Liou og Yang, 2016 , Nogle historiske perspektiver, s. 31.
  25. ↑ 1 2 Hobbs, 1974 , Tidlige observationer af snekrystaller, s. 524.
  26. ↑ Noble og Gottesman, 2001 , note.
  27. ↑ Wragge-Morley, 2020 , Robert Hooke and the Ruins of Snowflake, s. 86.
  28. ↑ Wragge-Morley, 2020 , Robert Hooke and the Ruins of Snowflake, s. 84.
  29. ↑ Libbrecht, Wing, 2015 , Snowflake Watching, s. 22.
  30. ↑ Creasy, Corby, 2019 , Snowflakes, s. 38,39.
  31. ↑ Widawski, 2015 , snefnug, s. 255.
  32. ↑ 1 2 Datzell og Victor, 2006 , snefnug, s. 1807.
  33. ↑ Snowflake-symbol - Lad teksten sne Arkiveret 3. november 2020 på Wayback Machine fsymbols.com

Kilder

Links

  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier
I bibliografiske kataloger