Find matchende snefnug til børn. Hvorfor er der ingen identiske snefnug
Ethvert skolebarn kender til udsagnet om, at der ikke er to identiske snefnug, gentagne gange blevet stillet spørgsmålstegn ved. Men de unikke undersøgelser fra California Institute of Technology var i stand til at sætte en stopper for dette ægte nytårsnummer.
Sne dannes, når mikroskopiske vanddråber i skyer tiltrækkes af støvpartikler og fryser.
De iskrystaller, der opstår i dette tilfælde, som først ikke overstiger 0,1 mm i diameter, falder ned og vokser som følge af kondensering af fugt fra luften på dem. I dette tilfælde dannes sekstakkede krystallinske former.
På grund af strukturen af vandmolekyler er kun 60° og 120° vinkler mulige mellem krystallens stråler. Hovedvandkrystallen har form som en regulær sekskant i planet. Nye krystaller aflejres derefter på toppen af en sådan sekskant, nye aflejres på dem, og derved opnås forskellige former for snefnugstjerner.
Professor i fysik ved University of California, Kenneth Libbrecht, offentliggjorde resultaterne af mange års forskning udført af sin videnskabelige gruppe. "Hvis du ser to identiske snefnug, er de stadig forskellige!" siger professoren.
Libbrecht beviste, at for hver fem hundrede oxygenatomer med en masse på 16 g/mol, er der et atom med en masse på 18 g/mol i sammensætningen af snemolekyler.
Strukturen af bindingerne af et molekyle med et sådant atom er sådan, at det indebærer et utal af muligheder for forbindelser inden for krystalgitteret.
Med andre ord, hvis to snefnug virkelig ser ens ud, så skal deres identitet stadig verificeres på mikroskopisk niveau.
At lære snes egenskaber (og især snefnug) er ikke en barneleg. Viden om naturen af sne og sneskyer er meget vigtig i studiet af klimaændringer.
Vinden tog til og snefnuggene hvirvlede.
Børn udfører bevægelser i overensstemmelse med teksten.
Vi er snefnug, vi er fnug, Vi er ikke afvisende over for spinning. Vi er ballerina snefnug, vi danser dag og nat. Lad os alle stå sammen i en cirkel - Det viser sig en snebold. Vi kalkede træerne, dækkede tagene med fnug, dækkede jorden med fløjl, og reddede os fra kulden.
I. p. - fødder i skulderbredde fra hinanden, arme frit løftet, hænder afslappede. Ryst børsterne, drej kroppen til venstre, vend tilbage til og. n. Det samme - i den anden retning. Børn snurrer og bevæger jævnt deres hænder.
4. Labyrint "Hjælp de tabte snefnug med at finde hinanden" (Fig. 28, appendiks).
Se på snefnugene malet på bladene over og under. Find det samme.
Hjælp identiske snefnug med at finde hinanden. Begynd at tegne fra top til bund.
5. Opgaven "Find et par til et snefnug" (Fig. 29, bilag).
Børn får kort med 4 forskellige snefnug og 2 ens.
Find identiske snefnug og fortæl, hvor de er placeret.
6. Opgave "Lav et snefnug" (fra geometriske former).
Børn udfører opgaven i henhold til lærerens instruktioner:
Sæt en blå cirkel i midten af flannelografen; over, under, til højre, til venstre for cirklen sættes hvide trekanter; mellem trekanter - blå rektangler; Læg en cirkel rundt om din figur med spisepinde. Fik et snefnug.
Lav dit eget snefnug og fortæl os, hvilke geometriske former det består af, hvor hvilken detalje er placeret.
7. Børn pynter gruppen med snefnug, der er skåret ud i klassen, efter at have diskuteret, hvor de vil placere dem.
8. Opsummering.
Lektion 11. "Vinterskovens beboere" Programindhold:
1. Udvikle børns aktive brug af rumlige termer (for, før osv.).
2. Styrke børns forståelse af billeders uklarhed.
3. Udvikle logisk tænkning, hukommelse.
Udstyr: demonstrationsmateriale - en magnetisk tavle med tegninger af træer (sommer- og vinterversioner), farvebilleder af vilde dyr; tegninger med "Tangra"; uddelingskort - kort med opgaver; stencils af vilde dyr, træer, ark papir, simple blyanter, sakse, papirfirkanter til Tangram opgaven.
Ordforrådsarbejde: vilde dyr, ulv, hare, ræv, bjørn, elg, pindsvin, hule, hule.
Kursus fremskridt.
Læreren inviterer børnene til at konkurrere.
Opmærksomhed! Opmærksomhed! Konkurrencen begynder! Hvem vil nævne flest skovstjerner
Ray, den vinder!
Børn navngiver dyr (ulv, ræv, hare osv.). Læreren arrangerer på dette tidspunkt billeder af de navngivne dyr på en magnettavle med grønne træer. Vinderen er kåret, han - som den bedste ekspert - får den næste opgave. Hvis barnet ikke klarer det, hjælper de andre ham.
Hvilke af disse dyr vil vi ikke møde i vinterskoven? (Bjørnen sover, pindsvinet sover, haren
bliver hvide dem. P.)
På en magnettavle ændres grønne træer til vintertræer, og overskydende dyr fjernes.
1. Opgave "Find hvem der gemmer sig i vinterskoven?" (Fig. 30, bilag).
Børn inviteres til at se på illustrationen, finde og navngive alle de dyr, der er afbildet på den.
Hvorfor er kun dele af dyr synlige på billedet? Fortæl mig, hvor de gemmer sig.
Hvad er der foran dem?
2. Labyrint "Find hvor hvis spor er."
Sne faldt i skoven. Dyr, der løber i sneen, efterlader mange fodspor. Alle spor af perep
optøet.
Børn får kort med billedet af dyr: ræve, harer, krager - og deres fodspor. Fra hvert dyr til dets spor er der en sammenfiltret linje, linjerne er forvekslet med hinanden.
3. Fitness minut. Mobilspil "Bunnies".
Børn udfører de tilsvarende bevægelser.
Harer hopper:
Hop, hop, hop...
Ja til hvid sne
Sæt dig ned - lyt
Kommer ulven?
De stampede med fødderne,
hænder klappede,
Højre, venstre lænet
Og de vendte tilbage.
Her er hemmeligheden bag sundhed!
Til alle venner - idrætshilsner!
4. Opgave “Placer dyresjablonerne som jeg siger. Fortæl mig hvilket af dyrene og hvor er det.
5. Læreren læser et digt af V. Levanovsky for børnene:
Hvad er hundrede meter for en hare? Som en pil flyver den skråt! Dette er hvad det vil sige at træne med en rævetræner.
Hvad handler dette digt om? (Ræven vil fange haren.)
Ræven vil altid gerne fange kaninen, men det lykkes sjældent. Hvorfor tror du? (Haren løber hurtigt.)
Han ved ikke kun, hvordan man løber hurtigt – han ved, hvordan man forvirrer sporene. Kaninen løber aldrig ad en lige vej, han løber mellem træer og buske, og det forvirrer ræven.
Labyrint "Hjælp kaninen med at løbe hen til minken" (Fig. 31, bilag).
Fortæl mig, hvordan det gik med kaninen.
6. Opgave "Tangram".
Skær firkanten langs linjerne, fra de resulterende figurer, fold kantarellerne i henhold til mønsteret "(fig.
32, ca.).
7. Opsummering.
Lektion 12. "Besøg et eventyr" "Programindhold:
1. Forbedre børns evne til at navigere i mikrorummet.
2. Forbedre børns evne til at bestemme og verbalt angive bevægelsesretningen.
3. Udvikle finmotorik i hænderne.
Udstyr: demonstrationsmateriale - to kort med billedet af fantastiske dyr; handout - kort til opgaver, simple blyanter.
Ordforrådsarbejde: eventyr, magi, fiktion, fantasy, Baba Yaga, Frog Princess, Ivan Tsarevich.
Kursus fremskridt.
Det russiske folk har samlet mange vidunderlige eventyr i deres sparegris. Hvad? ("Svanegæs", "Frøprinsessen" osv.) Hvorfor digter folk eventyr? (Børns svar.)
Folk komponerer eventyr for at fortælle dem til deres børn, for at lære dem at se godt og ondt. Ikke underligt i eventyr bliver det onde straffet, og det gode vinder. Fortællingen lærer visdom, og at det gode til gengæld føder det gode. En person skal betale for sine fejltagelser, handlinger, ønsker, og kun venlighed og kærlighed vil gøre livet lykkeligere. For et eventyr er intet umuligt, med et ord eller en gestus kommer genstande, dyr til live i det, og mirakuløse transformationer finder sted. Mirakler sker også i dag, vi modtog et brev fra Baba Yaga.
Læreren læser brevet: ”Nå, gutter! Har du det sjovt i børnehaven? Syng, dans! Bo sammen! Men jeg er alene i skoven, åh hvor keder jeg mig! Og jeg besluttede at spille dig et puds og forheksede alle opgaverne! Beslut dig - godt gået, men lad være med at bestemme - jeg tryller alle! Din Baba Yaga.
1. Opgave "Navngiv dyrene."
Læreren viser børnene to kort, der hver viser to fortryllede udyr. Hver af dem består af to dele, der ikke svarer til hinanden. Børnene bliver bedt om at sige, hvilke dyr de genkendte på billederne. (Slange og hjorte, ko og løve.)
2. Opgave "Navngiv dyrene og fortæl mig i hvilken del af arket de er tegnet."
Børn får vist et billede, hvor dele af kroppen af dyr er tegnet (fra en gris -
ører og en pattegris, fra en hane - poter og en hale, fra en hare - ører, fra en kat - overskæg og ører).
3. Fitness minut. Mobil spil.
Børn leger med Baba Yaga.
Baba Yaga, et benben, Faldt ned fra komfuret, Brækkede benet, gik til haven, nåede porten.
Baba Yaga indhenter børnene. Hvem han rører med en kost (hånd), fryser han. Spillet slutter, når alle børn fryser.
4. Opgave "Tegn skoven" (Fig. 35, bilag).
Børn modtager individuelle kort, udfylder de manglende detaljer og fortæller derefter, hvordan de er placeret.
5. Opgaven "Forbind prikkerne i rækkefølge" (Fig. 33, bilag).
Hvilket eventyr er denne genstand fra? ("Prinsessefrøen").
I hvilken retning flyver pilen? Tegn en pil, der flyver op, til højre, ned osv.
6. Opgave "Tegn den anden halvdel af kronen til Ivan Tsarevich."
Børn tilbydes kort med billedet af halvdelen af kronen. Børn forklarer, hvordan man tegner "tænder" på kronen:
Først tegner vi blyanten op til højre, derefter ned til højre.
Afslut derefter anden halvdel af kronen på egen hånd.
7. Labyrint "Hjælp Ivan Tsarevich med at nå sumpen" (fig. 34, appendiks).
Hvert barn udtaler Ivan Tsarevichs vej. Læreren opfordrer børn til rigtige svar.
8. Opsummering.
Lektion 13. "Julemandens workshop" Programindhold:
1. Forbedre børns evne til at navigere i mikrorummet (på et ark, på et bræt).
2. At lære at uafhængigt arrangere objekter i de navngivne retninger af mikrorummet, at verbalt angive objekters placering.
3. Lær børn at bestemme retningen og placeringen af genstande, der er i betydelig afstand fra dem.
4. Udvikle finmotorik i hænderne. Udvikle fantasi, opmærksomhed.
Udstyr: demonstrationsmateriale - en tegning af et juletræ på en magnetisk tavle;
en tegning med en prøve af et juletræslegetøj, en tegning "Julemanden med poser med gaver"; uddelingskort - kort med opgaver; blyanter, farveblyanter, saks = saks.
Ordforrådsarbejde: Nytår, jul, juletræ, gaver, julemand, Snow Maiden, mirakler, julepynt, guirlander.
Kursus fremskridt.
Læreren læser et digt af Y. Kapotov for børnene:
Der er sjovt legetøj på vores juletræ: Sjove pindsvin og sjove frøer, Sjove bjørne, sjove rådyr, Sjove hvalrosser og sjove sæler! Vi er også lidt sjove i masker. Julemanden har brug for, at vi er sjove, Så det ville være glædeligt, så latteren kunne høres, Alle har trods alt en sjov ferie i dag.
Hvilken ferie kommer snart? (Nytår.) Vi forbereder os alle til ferien, syr nytår
kostumer, forberede gaver til venner og familie, pynte juletræer og vores hjem. Forberedelse til
ferie og julemand. I dag skal vi på værksted til julemanden og også
vi vil hjælpe ham.
1. Opgave.
Hvordan er træet pyntet? Hvor er koglerne, flagene, kuglerne på juletræet? Tegn guirlander, pynt toppen af juletræet.
Tegn en gave under træet, som du ønsker at modtage til nytår (Fig. 36, bilag).
2. Opgaven "Lav legetøj" (Fig. 37, bilag).
Børn får vist en prøve af en kugle dekoreret med et ornament af geometriske former (trekanter, cirkler osv. skiftevis). Kort med billedet af en bold og et flag uddeles.
Design dit eget ornament på en kugle af geometriske former.
Tegn et snefnug på flaget.
Farve og klip.
3. Fitness minut. Til musikken "Et juletræ blev født i skoven", danser børn, skildrer sangens helte.
4. Opgave "Hæng legetøjet på juletræet, hvor jeg siger."
Barnet opfordres til at "hænge op" legetøjet lavet på juletræet, placeret på en magnetisk tavle, i henhold til de verbale instruktioner fra andre børn. Alle børn udfører opgaven.
5. Opgave.
Børn får kort med billedet af prikker, nummereret fra 1 til 10. Hvis du forbinder prikkerne, får du en stjerne.
Forbind prikkerne i rækkefølge. Klip ud, hvad du har.
Find en plads til den modtagne genstand på juletræet. Fortæl mig, hvor du hængte stjernen.
6. Opgave "Hjælp julemanden med at finde det forsvundne legetøj."
Børn får vist et billede af julemanden og to poser med gaver. Fem legetøj er tegnet på den ene taske, fire lignende legetøj tegnet på den anden, et legetøj mangler. Et legetøj (en rigtig genstand), der ligner den manglende, er placeret i gruppen i betydelig afstand fra børnene (3-4 meter).
Hvilket legetøj mangler? Find dette legetøj i gruppen og fortæl, hvor det er
beliggende.
7. Opgaven "Vidunderlig taske".
Julemanden bad om at takke børnene for deres arbejde og sendte en pose med gaver.
Gæt - din gave (gaver - balloner, blyant, slik osv.).
8. Opsummering.
Lektion 14. - "Vintersjov" Programindhold:
1. Forbedre børns evne til at navigere i mikrorummet (på en tavle, et ark).
2. Lær at beskrive placeringen af et objekt ved hjælp af rumlige termer
(tæt på, omkring osv.).
3. Lær at modellere de enkleste rumlige forhold ved hjælp af chips.
4. Forbedre børns evne til at bevæge sig i en given retning, fastholde og ændre bevægelsesretningen.
5. Udvikl opmærksomhed, øje.
Udstyr: demonstrationsmateriale - plotbilledet "Vintersjov", et kort over skoven; uddelingskort - kort med opgaver; stiskemaer, simple blyanter, ark papir, chips.
Ordforrådsarbejde: sjov, vintersport, hockey, skøjteløb, skiløb, slæde, alpint skiløb, snebolde.
bevæge sig klasser.
Læreren inviterer børnene til at lytte til optagelsen af sangen "Hvis der ikke var nogen vinter" (element af Yu. Entin, musik af E. Krylatova).
Hvis der ikke var vinter i byer og landsbyer, ville vi aldrig vide disse glade dage ...
Hvilke sjove dage handler denne sang om? (Om vinterdage, hvor du kan spille
på gaden.) Hvad leger børn under en gåtur om vinteren? (Skøjteløb, skiløb, slæde,
spille snebolde osv.)
1. Opgave.
På tavlen er plotbilledet "Vintersjov".
Børn bliver bedt om at fortælle, hvad børnene i midten af billedet laver (i midten af billedet er der en skøjtebane, børn spiller hockey), og derefter om de fyre, der er afbildet i øverste højre hjørne (den fyre spiller snebolde) - således er hele billedet beskrevet.
2. Opgave “Fortæl mig, hvad der er tegnet i forgrunden, baggrunden og i midten af billedet
"Vinterhygge".
Billedet er betinget opdelt i forgrund, central del og baggrund. Læreren diskuterer med børnene, hvad der er placeret på hver del af billedet. For eksempel: foran
børn bliver trukket med slæder, de skal glide ned af bjerget, i midten af billedet er der en skøjtebane, på banen spiller fyrene hockey osv.
3. Opgave.
Brug spånerne til at lægge billedets model ud: placer spånerne på flannelgrafen, så
hvordan børnene er placeret på den.
4. Fitness minut. Mobilspil "Snebolde".
Børn krøller et ark papir til en bold - "snebolde" opnås. "Snebold" skal ramme målet fra spillet "Dart" eller ethvert andet mål.
5. Opgave "Beskriv din vej."
Læreren inviterer børnene til at forestille sig, at de skal på ski i skoven. Og for at de ikke skal fare vild, introducerer han dem til et kort over skoven (Fig. 38, bilag) og giver hver sin stiplan (Fig. 39, bilag). Børn opfordres til at tegne en sti til basen i overensstemmelse med deres stiskema.
Derefter inviterer læreren børnene til at skiftes til at gå i de samme retninger i grupperummet og angive bevægelsesretningen i talen.
6. Opgave "Find et par handsker" (Fig. 40, bilag).
Katten Kotofey elsker at spille snebolde, han skulle ud at gå en tur, men han kan ikke finde
et par til min handske. Hjælp Kotofey med at finde to identiske handsker. Fortæl mig hvor
de er placeret.
7. Labyrint "Hent partnere i kunstskøjteløb" (Fig. 41, bilag).
Derefter inviteres børnene til at slå sig sammen to og to og gengive stillingen af et par skatere.
8. Læreren laver gåder til børn og fortæller om, hvad det er for vinterunderholdning for børn
kan lide mere end noget andet.
Farende som en Kugle, jeg er fremad, Kun Isen knirker, Ja, Lysene blinker! Hvem bærer mig? (Skøjter.)
Jeg tog to stænger af eg, to jernskinner, jeg stoppede planker på stængerne. Giv mig sne! Klar... (Slæde.)
9. Opsummering.
Lektion 15. "Elektriske apparater" (husholdningsapparater)
1. Udvikl børns rumlige fantasi: lær dem at forestille sig selv mentalt
på det sted, et objekt optager i rummet.
2. At konsolidere børns evne til at navigere i mikrorummet (på et ark, på en flannelgraf).
3. Træn visuelle funktioner - diskrimination, lokalisering og sporing. Enkelt gang-
udvikle logisk tænkning, hukommelse.
Udstyr: demonstrationsmateriale - kort med billedet af elektriske apparater og husholdningsartikler; kort med billedet af køkken, badeværelse, hall, børnehave, soveværelse; handout - opgavekort, simple blyanter, individuelle flannelgrafer.
Ordforrådsarbejde: el, elektriske apparater, husholdningsapparater, støvsuger, elkedel, strygejern, vaskemaskine, tv, båndoptager, computer.
Kursus fremskridt.
Læreren tænder lyset og spørger børnene, hvad han laver.
Hvem ved, hvorfor pæren tænder, hvad hjælper den til at brænde så stærkt? (Elektrisk
stvo.) Er det muligt at møde el i naturen? (Lyn.) Lyn er en elektrisk
cue rang.
Læreren spørger børnene, om de følte en lille knitren på sig selv, og nogle gange endda gnister? (Ja, nogle gange "klikker" ting, når du klæder dig af.)
Dette er også elektricitet. Nogle gange kan du høre knitren fra syntetisk tøj, når du tager det af. Nogle gange klæber kammen til håret - og håret "står på højkant". Ting, hår, vores krop er elektrificeret. Vores gruppe har også elektricitet. Med hvilke tegn kan du gætte tilstedeværelsen af elektricitet? (Stikkontakter, ledninger, lamper, båndoptager osv.)
Elektricitet er nu i alle hjem. Dette er vores allerførste assistent. Alle elektriske apparater fungerer ved hjælp af elektricitet. For mange år siden vidste man ikke, at man kunne bruge strøm. Det var svært for en person at klare hjemlige problemer. Lad os gå et par minutter tilbage i tiden og se, hvordan folk klarede sig uden elektricitet.
Identiske snefnug findes i naturen. I ekstraordinære tilfælde. Dette blev første gang registreret af US National Center for Atmospheric Research i 1988.
Foto: pixabay.com
Forsker Nancy Knight i sit værk "No Two Alike?" bevist, at identiske snefnug kan forekomme i naturen.
Knight kom til denne konklusion, efter at hun eksperimentelt fik de samme snefnug i laboratoriet. Hun beviste sin teori matematisk gennem sandsynlighedsteorien. Hun udledte 100 kendetegn ved snefnug, hvorved det kan bedømmes, at der er 10 til 158 grader af forskellige varianter af snefnug. Og selvom det resulterende antal er uendeligt stort, udelukker dette ikke muligheden for at matche snefnug, argumenterer Knight.
Samtidig er det iflg professor i fysik ved University of California Kenneth Libbrecht, udadtil identiske snefnug har forskelle i den indre struktur, nemlig i krystalgitteret. Derfor kan det ikke siges, at det i princippet er muligt at finde helt identiske snefnug i form og atomstruktur.
Hvordan dannes snefnug, og hvorfor er deres former anderledes?
Processen med snefnugdannelse involverer sublimering af krystaller fra gasfasen, uden om den flydende tilstand. Under dannelsen af et snefnug vokser vandmolekyler tilfældigt fra tidspunktet for dannelsen af den indledende krystal. Således forløber væksten af et snefnug på en uordnet måde.
Væksten af snefnug afhænger af ydre forhold, såsom temperatur og luftfugtighed. Afhængigt af disse og andre forhold lægges nye lag af molekyler oven på hinanden, som hver gang danner en ny form af et snefnug.
Alle snefnug har seks sider, for når vandmolekyler fryser, stiller de sig op i en særlig rækkefølge, hvilket resulterer i en sekskantet geometrisk form.
Væksten af et snefnug bestemmes af lufttemperaturen, hvor det blev dannet. Jo lavere temperatur, jo mindre størrelse er snefnuget.
Retningen for snefnugs vækst skyldes, at iskrystaller er sekskantede. To krystaller kan ikke forbindes i en vinkel, de er altid knyttet til hinanden med et ansigt. Derfor vokser strålerne altid i seks retninger, og en "gren" kan kun afvige fra strålen i en vinkel på 60 eller 120 grader.
Forskere identificerer to muligheder for dannelsen af snekrystaller. I det første tilfælde kan vanddamp båret af vinden til en meget høj højde, hvor temperaturen er omkring 40 ° C, pludselig fryse og danne iskrystaller. I det nederste lag af skyer, hvor vandet fryser langsommere, skabes der en krystal omkring en lille fnug af støv eller jord. Denne krystal, som der er fra 2 til 200 af i et snefnug, har form som en sekskant, så de fleste snefnug er en sekstakkede stjerne.
"Land of Snows" - et sådant poetisk navn blev opfundet til Tibet af dets indbyggere.
Formen på et snefnug afhænger af mange faktorer: temperatur omkring, luftfugtighed, tryk. Ikke desto mindre skelnes der 7 hovedtyper af krystaller: plader (hvis temperaturen i skyen er fra -3 til 0 ° C), stjernekrystaller, søjler (fra -8 til -5 ° C), nåle, rumlige dendritter, søjler med en spids og forkerte former. Det er bemærkelsesværdigt, at hvis snefnuget roterer, når det falder, vil dets form være perfekt symmetrisk, og hvis det falder sidelæns eller på anden måde, så vil det ikke.
Iskrystaller er sekskantede: de kan ikke forbindes i en vinkel - kun i en kant. Derfor vokser strålerne fra et snefnug altid i seks retninger, og forgreningen fra strålen kan kun afvige i en vinkel på 60 eller 120 °.
Siden 2012 er World Snow Day blevet fejret den næstsidste søndag i januar. Dette blev initieret af det internationale skiforbund.
Snefnug ser hvide ud på grund af den luft, de indeholder: lys med forskellige frekvenser reflekteres på kanterne mellem krystallerne og spredes. Størrelsen af et almindeligt snefnug er omkring 5 mm i diameter, og massen er 0,004 g.
Når man scorede filmen "Alexander Nevsky", blev knirken af sne opnået ved at presse blandet sukker og salt.
Det menes, at ikke to snefnug er ens. Dette blev først bevist i 1885, da den amerikanske landmand Wilson Bentley tog det første vellykkede mikroskopiske billede af et snefnug. Han viede 46 år til dette og tog mere end 5.000 fotografier, på grundlag af hvilke teorien blev bekræftet.
Har du nogensinde hørt sætningen "det her snefnug er specielt", siger de, for der er normalt mange af dem, og de er alle smukke, unikke og fascinerende, hvis man ser godt efter. Gammel visdom siger, at ikke to snefnug er ens, men er det virkelig sandt? Hvordan kan du overhovedet erklære dette uden at se på alle de faldende og faldne snefnug? Pludselig er et snefnug et sted i Moskva ikke anderledes end et snefnug et sted i Alperne.
For at overveje dette spørgsmål fra et videnskabeligt synspunkt er vi nødt til at vide, hvordan et snefnug er født, og hvad er sandsynligheden (eller usandsynligheden) for, at to identiske vil blive født.
Snefnug taget med et konventionelt optisk mikroskop
Et snefnug er i sin kerne blot vandmolekyler, der binder sig sammen i en bestemt fast konfiguration. De fleste af disse konfigurationer har en slags sekskantet symmetri; det har at gøre med, hvordan vandmolekyler med deres specifikke bindingsvinkler - som er bestemt af fysikken i et oxygenatom, to brintatomer og den elektromagnetiske kraft - kan binde sammen. Den enkleste mikroskopiske snekrystal, der kan ses under et mikroskop, er en milliontedel af en meter (1 mikron) i størrelse og kan være meget enkel i formen, såsom en sekskantet krystalplade. Den er omkring 10.000 atomer bred, og der er mange som den.
Ifølge Guinness Book of World Records opdagede Nancy Knight fra National Center for Atmospheric Research tilfældigvis to identiske snefnug, mens hun undersøgte snekrystaller under en snestorm i Wisconsin, mens hun bar et mikroskop. Men når repræsentanter attesterer to snefnug som identiske, kan de kun betyde, at snefnuggene er identiske for mikroskopets nøjagtighed; når fysikken kræver, at to ting er identiske, skal de være identiske ned til den subatomare partikel. Hvilket betyder:
- du har brug for de samme partikler
- i samme konfigurationer
- med de samme forbindelser
- i to helt forskellige makroskopiske systemer.
Lad os se, hvordan dette kan arrangeres.
Et vandmolekyle er et oxygenatom og to hydrogenatomer bundet sammen. Når de frosne vandmolekyler binder sig, får hvert molekyle fire andre vedhæftede molekyler i nærheden: et ved hvert af de tetraedriske hjørner over hvert enkelt molekyle. Dette får vandmolekylerne til at folde sig til en gitterform: et sekskantet (eller sekskantet) krystalgitter. Men store "terninger" af is, som i kvartsaflejringer, er yderst sjældne. Når du kigger ind i de mindste skalaer og konfigurationer, finder du ud af, at top- og bundplanet af dette gitter er pakket og forbundet meget tæt: du har "flade kanter" på to sider. Molekylerne på de resterende sider er mere åbne, og yderligere vandmolekyler binder sig mere tilfældigt til dem. Især sekskantede hjørner har de svageste bindinger, hvorfor vi observerer seksdobbelt symmetri i krystalvækst.
og væksten af et snefnug, en særlig konfiguration af en iskrystal
Nye strukturer vokser derefter i de samme symmetriske mønstre og opbygger sekskantede asymmetrier efter at have nået en vis størrelse. I store, komplekse snekrystaller er der hundredvis af let skelnelige træk, når de ses under et mikroskop. Hundredvis af funktioner blandt de omkring 1019 vandmolekyler, der udgør et typisk snefnug, ifølge Charles Knight fra National Center for Atmospheric Research. For hver af disse funktioner er der millioner af mulige steder, hvor nye grene kan dannes. Hvor mange sådanne nye funktioner kan et snefnug danne og stadig ikke blive en af mange?
Hvert år rundt om i verden falder cirka 10 15 (kvadrillioner) kubikmeter sne på jorden, og hver kubikmeter indeholder i størrelsesordenen adskillige milliarder (10 9) individuelle snefnug. Siden Jorden har eksisteret i omkring 4,5 milliarder år, er 10 34 snefnug faldet på planeten gennem historien. Og ved du, hvor mange, statistisk set, separate, unikke, symmetriske forgreningstræk et snefnug kunne have og forvente en tvilling på et bestemt tidspunkt i Jordens historie? Kun fem. Hvorimod ægte, store, naturlige snefnug normalt har hundredvis af dem.
Selv på niveau med en millimeter i et snefnug kan du se ufuldkommenheder, som er svære at kopiere.
Og kun på det mest verdslige niveau kan du fejlagtigt se to identiske snefnug. Og hvis du er villig til at gå ned til det molekylære niveau, bliver tingene meget værre. Ilt har normalt 8 protoner og 8 neutroner, mens brint har 1 proton og 0 neutroner. Men 1 ud af 500 oxygenatomer har 10 neutroner, 1 ud af 5000 brintatomer har 1 neutron, ikke 0. Selvom du danner perfekte sekskantede snekrystaller, og i hele planeten Jordens historie, har du talt 10 34 snekrystaller , vil det være nok at gå ned til størrelsen flere tusinde molekyler (mindre end længden af synligt lys) for at finde en unik struktur, planeten aldrig har set før.
Men hvis du ignorerer de atomare og molekylære forskelle og opgiver det "naturlige", har du en chance. Snefnugforsker Kenneth Libbrecht fra California Institute of Technology har udviklet en teknik til at skabe kunstige "identiske tvillinger" af snefnug og fotografere dem ved hjælp af et specielt mikroskop kaldet SnowMaster 9000.
Ved at dyrke dem side om side i laboratoriet viste han, at det var muligt at skabe to snefnug, der ikke kunne skelnes.
To næsten identiske snefnug dyrket i et Caltech-laboratorium
Næsten. De vil ikke kunne skelnes for en person, der ser med egne øjne gennem et mikroskop, men de vil ikke være identiske i sandhed. Ligesom identiske tvillinger vil de have mange forskelle: de vil have forskellige molekylære bindingssteder, forskellige forgreningsegenskaber, og jo større de er, jo større er disse forskelle. Det er derfor, disse snefnug er meget små, og derfor er mikroskopet kraftfuldt: de ligner mere, når de er mindre komplekse.
To næsten identiske snefnug dyrket i et Caltech-laboratorium
Ikke desto mindre ligner mange snefnug hinanden. Men hvis du leder efter virkelig identiske snefnug på et strukturelt, molekylært eller atomært niveau, vil naturen aldrig give dig dette. Sådan et antal muligheder er store ikke kun for Jordens historie, men også for Universets historie. Hvis du vil vide, hvor mange planeter du skal bruge for at få to identiske snefnug i universets 13,8 milliarder års historie, er svaret i størrelsesordenen 100. I betragtning af, at der kun er 1080 atomer i det observerbare univers, er dette højst usandsynligt. Så ja, snefnug er virkelig unikke. Og det er mildt sagt.