Vind bijpassende sneeuwvlokken voor kinderen. Waarom er geen identieke sneeuwvlokken zijn
De stelling dat er geen twee identieke sneeuwvlokken zijn, is bekend bij elk schoolkind en is herhaaldelijk in twijfel getrokken. Maar de unieke onderzoeken van het California Institute of Technology hebben een einde kunnen maken aan dit echte nieuwjaarsnummer.
Sneeuw ontstaat wanneer microscopisch kleine waterdruppeltjes in wolken worden aangetrokken door stofdeeltjes en bevriezen.
De ijskristallen die in dit geval verschijnen, die aanvankelijk niet groter zijn dan 0,1 mm in diameter, vallen naar beneden en groeien als gevolg van condensatie van vocht uit de lucht erop. In dit geval worden zespuntige kristallijne vormen gevormd.
Door de structuur van watermoleculen zijn er slechts 60° en 120° hoeken mogelijk tussen de stralen van het kristal. Het belangrijkste waterkristal heeft de vorm van een regelmatige zeshoek in het vlak. Nieuwe kristallen worden vervolgens afgezet op de toppen van zo'n zeshoek, nieuwe worden erop afgezet en zo worden verschillende vormen van sneeuwvloksterren verkregen.
Hoogleraar natuurkunde aan de University of California Kenneth Libbrecht publiceerde de resultaten van jarenlang onderzoek door zijn wetenschappelijke groep. "Als je twee identieke sneeuwvlokken ziet, zijn ze nog steeds verschillend!" zegt de hoogleraar.
Libbrecht bewees dat voor elke vijfhonderd zuurstofatomen met een massa van 16 g/mol, er één atoom is met een massa van 18 g/mol in de samenstelling van sneeuwmoleculen.
De structuur van de bindingen van een molecuul met zo'n atoom is zodanig dat het een ontelbaar aantal opties voor verbindingen binnen het kristalrooster impliceert.
Met andere woorden, als twee sneeuwvlokken er echt hetzelfde uitzien, moet hun identiteit nog steeds op microscopisch niveau worden geverifieerd.
Het leren van de eigenschappen van sneeuw (en sneeuwvlokken in het bijzonder) is geen kinderspel. Kennis over de aard van sneeuw en sneeuwwolken is erg belangrijk bij het bestuderen van klimaatverandering.
De wind stak op en de sneeuwvlokken dwarrelden rond.
Kinderen voeren bewegingen uit in overeenstemming met de tekst.
Wij zijn sneeuwvlokken, wij zijn pluisjes, Wij zijn niet vies van spinnen. We zijn ballerina-sneeuwvlokken, we dansen dag en nacht. Laten we allemaal samen in een cirkel gaan staan - Het blijkt een sneeuwbal te zijn. We hebben de bomen witgekalkt, de daken met pluis bedekt, de aarde met fluweel bedekt, en ons van de kou gered.
I. p. - voeten op schouderbreedte uit elkaar, armen vrij omhoog, handen ontspannen. Schud de borstels, draai het lichaam naar links, keer terug naar en. n. Hetzelfde - in de andere richting. Kinderen draaien en bewegen soepel hun handen.
4. Doolhof "Help de verloren sneeuwvlokken elkaar te vinden" (Fig. 28, bijlage).
Kijk naar de sneeuwvlokken die boven en onder op de bladeren zijn geschilderd. Vind hetzelfde.
Help identieke sneeuwvlokken elkaar te vinden. Begin met tekenen van boven naar beneden.
5. De taak "Zoek een paar voor een sneeuwvlok" (Fig. 29, bijlage).
Kinderen krijgen kaarten met 4 verschillende sneeuwvlokken en 2 identieke.
Vind identieke sneeuwvlokken en vertel waar ze zich bevinden.
6. Taak "Maak een sneeuwvlok" (van geometrische vormen).
Kinderen voltooien de taak volgens de instructies van de leraar:
Zet een blauwe cirkel in het midden van de flanelograph; boven, onder, rechts, links van de cirkel zet je witte driehoeken; tussen driehoeken - blauwe rechthoeken; Leg met eetstokjes een cirkel rond je figuur. Ik heb een sneeuwvlok.
Maak je eigen sneeuwvlok en vertel ons uit welke geometrische vormen het bestaat, waar welk detail zich bevindt.
7. Kinderen versieren de groep met uitgesneden sneeuwvlokken in de klas, nadat ze hebben besproken waar ze ze zullen plaatsen.
8. Samenvattend.
Les 11. "Inwoners van het winterbos" Inhoud van het programma:
1. Ontwikkel het actieve gebruik van ruimtelijke termen door kinderen (voor, voor, enz.).
2. Versterk het begrip van kinderen voor de onduidelijkheid van afbeeldingen.
3. Ontwikkel logisch denken, geheugen.
Apparatuur: demonstratiemateriaal - een magneetbord met tekeningen van bomen (zomer- en winterversie), kleurenafbeeldingen van wilde dieren; tekeningen met "Tangra"; hand-out - kaarten met taken; stencils van wilde dieren, bomen, vellen papier, eenvoudige potloden, scharen, papieren vierkanten voor de tangram-taak.
Woordenschat werk: wilde dieren, wolf, haas, vos, beer, eland, egel, hol, hol.
Cursus voortgang.
De leerkracht nodigt de kinderen uit om mee te doen.
Aandacht! Aandacht! De wedstrijd begint! Wie noemt de meeste bossterren
Ray, die winnaar!
Kinderen noemen dieren (wolf, vos, haas, etc.). De leraar rangschikt op dit moment afbeeldingen van de genoemde dieren op een magnetisch bord met groene bomen. De winnaar wordt bepaald, hij - als beste expert - krijgt de volgende taak. Als het kind het niet aankan, helpen de anderen hem.
Welke van deze dieren zullen we niet tegenkomen in het winterbos? (De beer slaapt, de egel slaapt, de haas)
wordt ze wit. P.)
Op een magneetbord worden groene bomen veranderd in winterse bomen en worden overtollige dieren verwijderd.
1. Taak "Vind wie zich in het winterbos verstopt?" (Fig. 30, bijlage).
Kinderen worden uitgenodigd om naar de afbeelding te kijken, alle afgebeelde dieren te zoeken en te benoemen.
Waarom zijn alleen delen van dieren zichtbaar op de foto? Zeg me waar ze zich verstoppen.
Wat staat er voor hen?
2. Labyrint "Vind waar wiens spoor is."
Sneeuw viel in het bos. Dieren die in de sneeuw rennen, laten veel voetafdrukken achter. Alle sporen van perep
ontdooid.
Kinderen krijgen kaarten met de afbeelding van dieren: vossen, haas, kraaien - en hun voetafdrukken. Van elk dier naar zijn spoor loopt een verwarde lijn, de lijnen zijn met elkaar verward.
3. Fitness minuut. Mobiel spel "Bunny's".
Kinderen voeren de bijbehorende bewegingen uit.
Hazen springen:
Spring, spring, spring...
Ja tegen witte sneeuw
Ga zitten - luister
Komt de wolf?
Ze stampten met hun voeten,
handen klappen,
Rechts, links leunend
En ze keerden terug.
Hier is het geheim van gezondheid!
Aan alle vrienden - groeten lichamelijke opvoeding!
4. Taak “Plaats de dierensjablonen zoals ik zeg. Vertel me welke van de dieren en waar het is.
5. De leraar leest de kinderen een gedicht voor van V. Levanovsky:
Wat is honderd meter voor een haas? Als een pijl vliegt hij schuin! Dit is wat het betekent om te trainen met een vostrainer.
Waar gaat dit gedicht over? (De vos wil de haas vangen.)
De vos wil het konijn altijd vangen, maar dat lukt maar zelden. Waarom denk je dat? (De haas rent snel.)
Hij weet niet alleen hoe hij snel moet rennen - hij weet ook hoe hij de sporen moet verwarren. Het konijn rent nooit over een recht pad, hij rent tussen bomen en struiken en dit brengt de vos in verwarring.
Labyrint "Help het konijn naar zijn nerts te rennen" (Fig. 31, bijlage).
Vertel me hoe het konijn ging.
6. Taak "Tangram".
Snijd het vierkant langs de lijnen, uit de resulterende figuren, vouw de cantharellen volgens het patroon "(Fig.
32, app.).
7. Samenvattend.
Les 12. "Een sprookje bezoeken" "Inhoud programma:
1. Verbeter het vermogen van kinderen om in microspace te navigeren.
2. Verbeter het vermogen van kinderen om de bewegingsrichting te bepalen en verbaal aan te geven.
3. Ontwikkel de fijne motoriek van de handen.
Apparatuur: demonstratiemateriaal - twee kaarten met de afbeelding van fantastische dieren; hand-out - kaarten voor taken, eenvoudige potloden.
Woordenschat werk: sprookje, magie, fictie, fantasie, Baba Yaga, Kikkerprinses, Ivan Tsarevich.
Cursus voortgang.
Het Russische volk heeft vele prachtige sprookjes in hun spaarvarken verzameld. Wat? (“Zwanenganzen”, “De Kikkerprinses”, enz.) Waarom schrijven mensen sprookjes? (Antwoorden van kinderen.)
Mensen schrijven sprookjes om ze aan hun kinderen te vertellen, om ze te leren goed en kwaad te zien. Geen wonder dat in sprookjes het kwaad wordt gestraft en het goede wint. Het verhaal leert ons wijsheid en dat het goede in ruil daarvoor het goede voortbrengt. Een persoon moet boeten voor zijn fouten, acties, verlangens, en alleen vriendelijkheid en liefde zullen het leven gelukkiger maken. Voor een sprookje is niets onmogelijk, met één woord of gebaar komen voorwerpen, dieren erin tot leven en vinden er wonderbaarlijke transformaties plaats. Er gebeuren vandaag ook wonderen, we hebben een brief ontvangen van Baba Yaga.
De leraar leest de brief voor: “Nou, jongens! Heb je plezier op de kleuterschool? Zing, dans! Samenleven! Maar ik ben alleen in het bos, oh wat verveel ik me! En ik besloot je voor de gek te houden en betoverde alle taken! Beslis - goed gedaan, maar beslis niet - ik zal iedereen oproepen! Jouw Baba Jaga.
1. Taak "Benoem de dieren."
De juf laat de kinderen twee kaarten zien met op elk twee betoverde beesten. Elk van hen bestaat uit twee delen die niet met elkaar overeenkomen. De kinderen wordt gevraagd aan te geven welke dieren ze op de foto's hebben herkend. (Slang en hert, koe en leeuw.)
2. Taak "Noem de dieren en vertel me in welk deel van het blad ze zijn getekend."
Kinderen krijgen een afbeelding te zien waarin delen van het lichaam van dieren zijn getekend (van een varken -
oren en een big, van een haan - poten en een staart, van een haas - oren, van een kat - snorren en oren).
3. Fitness minuut. Mobiel spel.
Kinderen spelen met Baba Jaga.
Baba Yaga, een benen been, Viel van de kachel, brak haar been, Ging naar de tuin, Bereikte de poort.
Baba Yaga haalt de kinderen in. Wie hij met een bezem (hand) aanraakt, bevriest hij. Het spel eindigt wanneer alle kinderen bevriezen.
4. Taak "Teken het bos" (Fig. 35, bijlage).
Kinderen krijgen individuele kaarten, vullen de ontbrekende gegevens in en vertellen dan hoe ze zich bevinden.
5. De taak "Verbind de punten op volgorde" (afb. 33, bijlage).
Uit welk sprookje komt dit item? ( "Prinses Kikker".)
In welke richting vliegt de pijl? Teken een pijl die omhoog, naar rechts, naar beneden vliegt, enz.
6. Taak "Teken de tweede helft van de kroon voor Ivan Tsarevich."
Kinderen krijgen kaartjes aangeboden met de afbeelding van de helft van de kroon. Kinderen leggen uit hoe ze "tanden" op de kroon kunnen tekenen:
Eerst trekken we het potlood naar rechts, dan naar beneden naar rechts.
Maak dan de tweede helft van de kroon alleen af.
7. Labyrint "Help Ivan Tsarevich het moeras te bereiken" (Fig. 34, bijlage).
Elk kind spreekt het pad van Ivan Tsarevich uit. De leerkracht moedigt kinderen aan om de juiste antwoorden te geven.
8. Samenvattend.
Les 13. "Werkplaats van de Kerstman" Inhoud van het programma:
1. Verbeter het vermogen van kinderen om te navigeren in microspace (op een blad, op een bord).
2. Zelfstandig objecten leren ordenen in de genoemde richtingen van de microruimte, verbaal de locatie van objecten aangeven.
3. Leer kinderen de richting en locatie te bepalen van objecten die zich op aanzienlijke afstand van hen bevinden.
4. Ontwikkel de fijne motoriek van de handen. Ontwikkel verbeeldingskracht, aandacht.
Apparatuur: demonstratiemateriaal - een tekening van een kerstboom op een magneetbord;
een tekening met een voorbeeld van een kerstboomspeelgoed, een tekening "Kerstman met zakjes met cadeaus"; hand-out - kaarten met taken; potloden, kleurpotloden, schaar = schaar.
Woordenschat werk: Nieuwjaar, Kerstmis, kerstboom, geschenken, Santa Claus, Snow Maiden, wonderen, kerstversiering, slingers.
Cursus voortgang.
De leraar leest de kinderen een gedicht voor van Y. Kapotov:
Er zit grappig speelgoed op onze kerstboom: grappige egels en grappige kikkers, grappige beren, grappige herten, grappige walrussen en grappige zeehonden! We zijn ook een beetje grappig in maskers. De kerstman heeft ons nodig om grappig te zijn, zodat het vrolijk zou zijn, zodat er gelachen kon worden, Iedereen heeft tenslotte een leuke vakantie vandaag.
Welke vakantie komt er binnenkort aan? (Nieuwjaar.) We bereiden ons allemaal voor op de vakantie, nieuwjaar naaien
kostuums, geschenken voor vrienden en familie voorbereiden, kerstbomen en onze huizen versieren. Voorbereiden voor
vakantie en Sinterklaas. Vandaag gaan we naar de workshop naar de Kerstman en ook
we zullen hem helpen.
1. Taak.
Hoe is de boom versierd? Waar zijn de kegels, vlaggen, ballen in de kerstboom? Teken slingers, versier de bovenkant van de kerstboom.
Teken een geschenk onder de boom dat u voor het nieuwe jaar wilt ontvangen (afb. 36, bijlage).
2. De taak "Speelgoed maken" (Fig. 37, bijlage).
Kinderen krijgen een voorbeeld te zien van een bal die is versierd met een ornament van geometrische vormen (driehoeken, cirkels, enz. wisselen elkaar af). Kaarten met de afbeelding van een bal en een vlag worden uitgedeeld.
Ontwerp je eigen ornament op een bol met geometrische vormen.
Teken een sneeuwvlok op de vlag.
Kleur en knip.
3. Fitness minuut. Op de muziek "Een kerstboom werd geboren in het bos", dansen kinderen, verbeelden de helden van het lied.
4. Taak "Hang het speelgoed aan de kerstboom, waar ik zeg."
Het kind wordt uitgenodigd om het speelgoed dat op een kerstboom is gemaakt, op een magnetisch bord te "hangen", volgens de mondelinge instructies van andere kinderen. Alle kinderen maken de opdracht.
5. Taak.
Kinderen krijgen kaartjes met de afbeelding van stippen, genummerd van 1 tot 10. Als je de stippen verbindt, krijg je een ster.
Verbind de punten in volgorde. Knip uit wat je hebt.
Zoek een plaats voor het ontvangen object op de kerstboom. Vertel me waar je de ster hebt gehangen.
6. Taak "Help de Kerstman het ontbrekende speelgoed te vinden."
Kinderen krijgen een afbeelding van de kerstman en twee zakjes cadeaus te zien. Op de ene zak zijn vijf speeltjes getekend, op de andere vier soortgelijke speeltjes, één speeltje ontbreekt. Een speeltje (een echt object), vergelijkbaar met het ontbrekende, bevindt zich in de groep op aanzienlijke afstand van de kinderen (3-4 meter).
Welk speelgoed ontbreekt? Zoek dit speeltje in de groep en vertel waar het is
gelegen.
7. De taak "Prachtige tas".
De kerstman vroeg de kinderen te bedanken voor hun werk en stuurde een tas met cadeautjes.
Raad - uw geschenk (geschenken - ballonnen, potlood, snoep, enz.).
8. Samenvattend.
Les 14. - "Winterpret" Inhoud van het programma:
1. Verbeter het vermogen van kinderen om te navigeren in microspace (op een bord, blad).
2. Leer de locatie van een object te beschrijven met behulp van ruimtelijke termen
(in de buurt, in de buurt, enz.).
3. Leer de eenvoudigste ruimtelijke relaties te modelleren met behulp van chips.
4. Verbeter het vermogen van kinderen om in een bepaalde richting te bewegen, de bewegingsrichting te behouden en te veranderen.
5. Ontwikkel aandacht, oog.
Apparatuur: demonstratiemateriaal - de plotfoto "Winterpret", een kaart van het bos; hand-out - kaarten met taken; padschema's, eenvoudige potloden, vellen papier, chips.
Woordenschat werk: fun, wintersport, hockey, schaatsen, skiën, rodelen, alpineskiën, sneeuwballen.
Actie klassen.
De leraar nodigt de kinderen uit om te luisteren naar de opname van het lied "If there was no winter" (element door Yu. Entin, muziek door E. Krylatov).
Als er geen winter was In steden en dorpen, zouden we nooit weten Deze vrolijke dagen ...
Over welke leuke dagen gaat dit nummer? (Over winterdagen waarop je kunt spelen)
op straat.) Wat spelen kinderen tijdens een wandeling in de winter? (skate, ski, slee,
sneeuwballen spelen, enz.)
1. Taak.
Op het bord staat de plotfoto "Winter Fun".
Kinderen wordt gevraagd om te vertellen wat de kinderen in het midden van de afbeelding aan het doen zijn (in het midden van de afbeelding is een ijsbaan, kinderen zijn aan het hockeyen), en vervolgens aan de jongens die zijn afgebeeld in de rechterbovenhoek (de jongens spelen sneeuwballen) - zo wordt het hele plaatje beschreven.
2. Taak "Vertel me wat er op de voorgrond, op de achtergrond en in het midden van de afbeelding is getekend"
"Winterpret".
Het beeld is voorwaardelijk verdeeld in voorgrond, middendeel en achtergrond. De leerkracht bespreekt met de kinderen wat er op elk deel van de afbeelding staat. Bijvoorbeeld: voorkant
kinderen worden getekend met sleeën, ze gaan van de berg glijden, in het midden van de foto is een ijsbaan, op de ijsbaan spelen de jongens hockey, enz.
3. Taak.
Gebruik de fiches om het model van de afbeelding uit te leggen: plaats de fiches op de flanelgrafiek zodat
hoe de kinderen erop staan.
4. Fitness minuut. Mobiel spel "Sneeuwballen".
Kinderen verfrommelen een vel papier tot een bal - er worden "sneeuwballen" verkregen. "Sneeuwbal" moet het doel van het spel "Darts" of een ander doel raken.
5. Taak "Beschrijf je pad."
De leerkracht laat de kinderen zich voorstellen dat ze gaan skiën in het bos. En zodat ze niet verdwalen, laat hij ze kennismaken met een kaart van het bos (afb. 38, bijlage) en geeft hij elk zijn eigen routeplan (afb. 39, bijlage). Kinderen worden uitgenodigd om een pad naar de basis te tekenen in overeenstemming met hun padenschema.
Vervolgens nodigt de leerkracht de kinderen uit om om de beurt in dezelfde richting in de groepsruimte te lopen, waarbij de bewegingsrichting in spraak wordt aangegeven.
6. Taak "Zoek een paar handschoenen" (afb. 40, bijlage).
De kat Kotofey houdt van sneeuwballen spelen, hij zou gaan wandelen, maar hij kan het niet vinden
een paar voor mijn handschoen. Help Kotofey om twee identieke handschoenen te vinden. Vertel me waar
ze bevinden zich.
7. Doolhof "Pick-up partners in kunstschaatsen" (Fig. 41, bijlage).
Daarna worden de kinderen uitgenodigd om in paren samen te werken en de pose van een paar schaatsers na te bootsen.
8. De leraar maakt raadsels voor kinderen en vertelt wat voor soort wintervermaak voor kinderen
houdt meer van dan wat dan ook.
Haasten als een kogel, ik ben vooruit, Alleen het ijs kraakt, Ja, de lichten flitsen! Wie draagt mij? (Schaatsen.)
Ik nam twee balken van eikenhout, twee ijzeren rails, ik propte planken op de balken. Geef me sneeuw! Klaar... (Slee.)
9. Samenvattend.
Les 15. "Elektrische apparaten" (huishoudelijke apparaten)
1. Ontwikkel de ruimtelijke verbeeldingskracht van kinderen: leer ze zichzelf mentaal voor te stellen
op de plaats die een object in de ruimte inneemt.
2. Consolideren van het vermogen van kinderen om te navigeren in microruimte (op een blad, op een flanelgrafiek).
3. Train visuele functies - discriminatie, lokalisatie en tracking. Een keer-
ontwikkelen logisch denken, geheugen.
Apparatuur: demonstratiemateriaal - kaarten met de afbeelding van elektrische apparaten en huishoudelijke artikelen; kaarten met de afbeelding van de keuken, badkamer, hal, kinderkamer, slaapkamer; hand-out - taakkaarten, eenvoudige potloden, individuele flanelgrafieken.
Woordenschat werk: elektriciteit, elektrische apparaten, huishoudelijke apparaten, stofzuiger, waterkoker, strijkijzer, automatische wasmachine, tv, bandrecorder, computer.
Cursus voortgang.
De juf doet het licht aan en vraagt de kinderen wat hij aan het doen is.
Wie weet waarom de gloeilamp aangaat, waardoor hij zo helder brandt? (Elektrisch)
stvo.) Is het mogelijk om elektriciteit te ontmoeten in de natuur? (Bliksem.) Bliksem is een elektrische
cue rang.
De juf vraagt de kinderen of ze een licht knetteren bij zichzelf voelden, en soms zelfs vonken? (Ja, soms "klikken" dingen als je je uitkleedt.)
Dit is ook elektriciteit. Soms hoor je het geknetter van synthetische kleding als je het uittrekt. Soms plakt de kam aan het haar - en het haar "staat overeind". Dingen, haar, ons lichaam staat onder stroom. Onze groep heeft ook elektriciteit. Aan welke tekens kun je de aanwezigheid van elektriciteit raden? (stopcontacten, draden, lampen, bandrecorder, enz.)
Elektriciteit is nu in elk huis. Dit is onze allereerste assistent. Alle elektrische apparaten werken met behulp van elektriciteit. Vele jaren geleden wisten mensen niet dat elektriciteit kon worden gebruikt. Het was moeilijk voor een persoon om met huishoudelijke problemen om te gaan. Laten we een paar minuten teruggaan in de tijd om te zien hoe mensen zonder elektriciteit konden.
Identieke sneeuwvlokken komen voor in de natuur. In uitzonderlijke gevallen. Dit werd voor het eerst geregistreerd door het Amerikaanse National Center for Atmospheric Research in 1988.
Foto: pixabay.com
Onderzoeker Nancy Ridder in zijn werk "No Two Alike?" bewezen dat identieke sneeuwvlokken in de natuur kunnen voorkomen.
Knight kwam tot deze conclusie nadat ze experimenteel dezelfde sneeuwvlokken in het laboratorium had verkregen. Ze bewees haar theorie wiskundig, door middel van de waarschijnlijkheidstheorie. Ze leidde 100 onderscheidende kenmerken van sneeuwvlokken af, waarmee kan worden beoordeeld dat er 10 tot 158 graden van verschillende varianten van sneeuwvlokken zijn. En hoewel het resulterende aantal oneindig groot is, sluit dit de mogelijkheid niet uit om sneeuwvlokken te matchen, stelt Knight.
Tegelijkertijd is volgens hoogleraar natuurkunde aan de Universiteit van Californië Kenneth Libbrecht, uiterlijk identieke sneeuwvlokken hebben verschillen in de interne structuur, namelijk in het kristalrooster. Daarom kan niet worden gezegd dat het in principe mogelijk is om volledig identieke sneeuwvlokken in vorm en atomaire structuur te vinden.
Hoe worden sneeuwvlokken gevormd en waarom verschillen hun vormen?
Het proces van sneeuwvlokvorming omvat de sublimatie van kristallen uit de gasfase, waarbij de vloeibare toestand wordt omzeild. Tijdens de vorming van een sneeuwvlok groeien watermoleculen willekeurig vanaf het moment van vorming van het initiële kristal. Zo verloopt de groei van een sneeuwvlok ongeordend.
De groei van sneeuwvlokken is afhankelijk van externe omstandigheden, zoals temperatuur en vochtigheid. Afhankelijk van deze en andere omstandigheden worden nieuwe lagen moleculen op elkaar gelegd, waarbij telkens een nieuwe vorm van een sneeuwvlok ontstaat.
Alle sneeuwvlokken hebben zes zijden, omdat wanneer watermoleculen bevriezen, ze in een speciale volgorde op één lijn liggen, wat resulteert in een zeshoekige geometrische vorm.
De groei van een sneeuwvlok wordt bepaald door de luchttemperatuur waarbij deze is gevormd. Hoe lager de temperatuur, hoe kleiner de grootte van de sneeuwvlok.
De richtingen van sneeuwvlokgroei zijn te wijten aan het feit dat ijskristallen zeshoekig zijn. Twee kristallen kunnen niet onder een hoek worden verbonden, ze zijn altijd aan elkaar bevestigd door een gezicht. Daarom groeien de stralen altijd in zes richtingen en kan een "tak" alleen onder een hoek van 60 of 120 graden van de straal afwijken.
Wetenschappers identificeren twee opties voor de vorming van sneeuwkristallen. In het eerste geval kan waterdamp die door de wind wordt meegevoerd naar een zeer grote hoogte, waar de temperatuur ongeveer 40 ° C is, plotseling bevriezen en ijskristallen vormen. In de onderste wolkenlaag, waar het water langzamer bevriest, ontstaat een kristal rond een klein stofje of een bodempje. Dit kristal, waarvan er 2 tot 200 in één sneeuwvlok zitten, heeft de vorm van een zeshoek, dus de meeste sneeuwvlokken zijn een zespuntige ster.
"Land of Snows" - zo'n poëtische naam is door de inwoners voor Tibet uitgevonden.
De vorm van een sneeuwvlok hangt van veel factoren af: temperatuur rond, vochtigheid, druk. Niettemin worden 7 hoofdtypen kristallen onderscheiden: platen (als de temperatuur in de wolk van -3 tot 0 ° C is), stellaatkristallen, kolommen (van -8 tot -5 ° C), naalden, ruimtelijke dendrieten, kolommen met een tip en verkeerde vormen. Het is opmerkelijk dat als de sneeuwvlok roteert tijdens het vallen, zijn vorm perfect symmetrisch zal zijn, en als hij zijwaarts of op een andere manier valt, dan niet.
IJskristallen zijn zeshoekig: ze kunnen niet onder een hoek aansluiten - alleen aan een rand. Daarom groeien de stralen van een sneeuwvlok altijd in zes richtingen en kan de vertakking van de straal alleen onder een hoek van 60 of 120 ° vertrekken.
Sinds 2012 wordt Wereldsneeuwdag gevierd op de voorlaatste zondag van januari. Dit is een initiatief van de International Ski Federation.
Sneeuwvlokken lijken wit vanwege de lucht die ze bevatten: licht van verschillende frequenties wordt gereflecteerd op de randen tussen de kristallen en verstrooid. De grootte van een gewone sneeuwvlok is ongeveer 5 mm in diameter en de massa is 0,004 g.
Bij het scoren van de film "Alexander Nevsky" werd het kraken van sneeuw verkregen door gemengde suiker en zout te persen.
Er wordt aangenomen dat geen twee sneeuwvlokken hetzelfde zijn. Dit werd voor het eerst bewezen in 1885, toen de Amerikaanse boer Wilson Bentley de eerste succesvolle microscopische foto van een sneeuwvlok maakte. Hij wijdde hieraan 46 jaar en nam meer dan 5.000 foto's, op basis waarvan de theorie werd bevestigd.
Heb je ooit de uitdrukking "deze sneeuwvlok is speciaal" gehoord, zeggen ze, omdat het er meestal veel zijn en ze allemaal mooi, uniek en fascinerend zijn, als je goed kijkt. Oude wijsheid zegt dat geen twee sneeuwvlokken hetzelfde zijn, maar is het echt waar? Hoe kun je dit zelfs aangeven zonder naar alle vallende en gevallen sneeuwvlokken te kijken? Opeens is een sneeuwvlok ergens in Moskou niet anders dan een sneeuwvlok ergens in de Alpen.
Om deze vraag vanuit wetenschappelijk oogpunt te bekijken, moeten we weten hoe een sneeuwvlok wordt geboren en wat de kans (of onwaarschijnlijkheid) is dat er twee identieke worden geboren.
Sneeuwvlok genomen met een conventionele optische microscoop
Een sneeuwvlok is in wezen niets meer dan watermoleculen die aan elkaar binden in een specifieke vaste configuratie. De meeste van deze configuraties hebben een soort hexagonale symmetrie; het heeft te maken met hoe watermoleculen, met hun specifieke bindingshoeken - die worden bepaald door de fysica van een zuurstofatoom, twee waterstofatomen en de elektromagnetische kracht - aan elkaar kunnen binden. Het eenvoudigste microscopisch kleine sneeuwkristal dat onder een microscoop kan worden gezien, is een miljoenste van een meter (1 micron) groot en kan heel eenvoudig van vorm zijn, bijvoorbeeld een hexagonale kristalplaat. Het is ongeveer 10.000 atomen breed, en er zijn er veel zoals het.
Volgens het Guinness Book of World Records ontdekte Nancy Knight van het National Center for Atmospheric Research twee identieke sneeuwvlokken tijdens het onderzoeken van sneeuwkristallen tijdens een sneeuwstorm in Wisconsin terwijl ze een microscoop droeg. Maar wanneer vertegenwoordigers twee sneeuwvlokken als identiek certificeren, kunnen ze alleen maar betekenen dat de sneeuwvlokken identiek zijn voor de nauwkeurigheid van de microscoop; als de natuurkunde vereist dat twee dingen identiek zijn, moeten ze identiek zijn tot op het subatomaire deeltje. Wat betekent:
- je hebt dezelfde deeltjes nodig
- in dezelfde configuraties
- met dezelfde aansluitingen
- in twee totaal verschillende macroscopische systemen.
Eens kijken hoe dit geregeld kan worden.
Eén watermolecuul is één zuurstofatoom en twee waterstofatomen aan elkaar gebonden. Wanneer de bevroren watermoleculen aan elkaar binden, krijgt elk molecuul vier andere gehechte moleculen in de buurt: één op elk van de tetraëdrische hoekpunten boven elk afzonderlijk molecuul. Hierdoor vouwen de watermoleculen zich in een roostervorm: een hexagonaal (of hexagonaal) kristalrooster. Maar grote "blokjes" ijs, zoals in kwartsafzettingen, zijn uiterst zeldzaam. Als je naar de kleinste schalen en configuraties kijkt, zie je dat de boven- en ondervlakken van dit raster heel dicht opeengepakt en verbonden zijn: je hebt aan twee kanten "platte randen". De moleculen aan de overige zijden zijn meer open en extra watermoleculen binden zich er willekeuriger aan. Met name hexagonale hoeken hebben de zwakste bindingen, daarom zien we zesvoudige symmetrie in kristalgroei.
en de groei van een sneeuwvlok, een bepaalde configuratie van een ijskristal
Nieuwe structuren groeien dan in dezelfde symmetrische patronen en bouwen hexagonale asymmetrieën op nadat ze een bepaalde grootte hebben bereikt. In grote, complexe sneeuwkristallen zijn er honderden gemakkelijk te onderscheiden kenmerken wanneer ze onder een microscoop worden bekeken. Honderden kenmerken tussen de ongeveer 1019 watermoleculen waaruit een typische sneeuwvlok bestaat, volgens Charles Knight van het National Center for Atmospheric Research. Voor elk van deze functies zijn er miljoenen mogelijke plaatsen waar nieuwe vestigingen kunnen ontstaan. Hoeveel van dergelijke nieuwe functies kan een sneeuwvlok vormen en nog steeds niet een van de vele worden?
Elk jaar valt er over de hele wereld ongeveer 10 15 (quadrillion) kubieke meter sneeuw op de grond, en elke kubieke meter bevat in de orde van enkele miljard (10 9) individuele sneeuwvlokken. Sinds de aarde ongeveer 4,5 miljard jaar bestaat, zijn er door de geschiedenis heen 10 34 sneeuwvlokken op de planeet gevallen. En weet je hoeveel, statistisch gezien, afzonderlijke, unieke, symmetrische vertakkingskenmerken een sneeuwvlok zou kunnen hebben en op een bepaald punt in de geschiedenis van de aarde een tweeling zou kunnen verwachten? Slechts vijf. Terwijl echte, grote, natuurlijke sneeuwvlokken er meestal honderden hebben.
Zelfs op het niveau van één millimeter in een sneeuwvlok zie je onvolkomenheden die moeilijk te dupliceren zijn.
En alleen op het meest alledaagse niveau kun je per ongeluk twee identieke sneeuwvlokken zien. En als je bereid bent om naar het moleculaire niveau te gaan, wordt het veel erger. Zuurstof heeft meestal 8 protonen en 8 neutronen, terwijl waterstof 1 proton en 0 neutronen heeft. Maar 1 op de 500 zuurstofatomen heeft 10 neutronen, 1 op de 5000 waterstofatomen heeft 1 neutron, niet 0. Zelfs als je perfecte hexagonale sneeuwkristallen vormt, en je telde 10 34 sneeuwkristallen in de hele geschiedenis van planeet Aarde, zal het genoeg zijn om enkele duizenden moleculen te verkleinen (minder dan de lengte van zichtbaar licht) om een unieke structuur te vinden die de planeet nog nooit eerder heeft gezien.
Maar als je de atomaire en moleculaire verschillen negeert en het 'natuurlijke' loslaat, heb je een kans. Sneeuwvlokonderzoeker Kenneth Libbrecht van het California Institute of Technology heeft een techniek ontwikkeld om kunstmatige "identieke tweelingen" van sneeuwvlokken te maken en deze te fotograferen met een speciale microscoop, de SnowMaster 9000.
Door ze naast elkaar te kweken in het laboratorium, liet hij zien dat het mogelijk was om twee sneeuwvlokken te maken die niet van elkaar te onderscheiden waren.
Twee bijna identieke sneeuwvlokken gekweekt in een Caltech-lab
Bijna. Ze zullen niet te onderscheiden zijn voor iemand die met zijn eigen ogen door een microscoop kijkt, maar in werkelijkheid zullen ze niet identiek zijn. Net als identieke tweelingen zullen ze veel verschillen hebben: ze zullen verschillende moleculaire bindingsplaatsen hebben, verschillende vertakkingseigenschappen, en hoe groter ze zijn, hoe groter deze verschillen. Dat is waarom deze sneeuwvlokken erg klein zijn en waarom de microscoop krachtig is: ze lijken meer op elkaar als ze minder complex zijn.
Twee bijna identieke sneeuwvlokken gekweekt in een Caltech-lab
Toch lijken veel sneeuwvlokken op elkaar. Maar als je op zoek bent naar echt identieke sneeuwvlokken op structureel, moleculair of atomair niveau, dan zal de natuur je dit nooit geven. Zo'n aantal mogelijkheden is niet alleen geweldig voor de geschiedenis van de aarde, maar ook voor de geschiedenis van het heelal. Als je wilt weten hoeveel planeten je nodig hebt om twee identieke sneeuwvlokken te krijgen in de 13,8 miljard jaar geschiedenis van het universum, dan is het antwoord in de orde van 10. Gezien het feit dat er slechts 1080 atomen in het waarneembare heelal zijn, is dit hoogst onwaarschijnlijk. Dus ja, sneeuwvlokken zijn echt uniek. En dat is zacht uitgedrukt.