Как давно хотелось про них узнать.

В самом начале апреля 2005 года на нашем сайте была размещена статья А. Ершова "Снег и его тайны" (см  http://www.metodolog.ru/00387/00387.html ). Работа вызвала большой интерес читаттелей, она была перепечатана более чем в десяти изданиях, причем, что особенно ценно, в ряде случаев без указания исходного авторства, под иными фамилиями. А школьники из Санкт Петербурга даже создали сайт, посвщенный тому, о чем рассказывала статья. 
В то же время было и много недоверчивых читателей, не соглашающихся с идеями, высказанными в статье. И вот – апофеоз, торжество разума! Ученые в очередной раз подтверждают смелые предположения – вид снежинки может зависеть от характера радиоизлучения, сквозь которое она летит в процессе роста.Наши прогнозы сбываются и будут сбываться, потому что за ними знания, которые сила!
Редактор
 
Когда клубятся волны мрака
и дух мой просит облегчения,
я роюсь в книгах, как собака,
ища траву для излечения».
 Игорь Губерман .
 
Сегодня прекрасный день! Как- то так сложилось, что после многих дней плохого самочувствия, сегодня вроде состояние нормальное, все, что крутилось в голове, вдруг вылилось в отлично сформулированную задачу и сегодня же удалось найти ответ. Это одна из задач, которая меня интересовала давно, но как – то все было недосуг. Есть много задач, которые многих интересует такие, например, как шаровая молния, тайна египетских пирамид, солитон, образование снежинок и т.д. И мне пришлось начать удовлетворять свое любопытство о рождении снежинок. Не скрою начал этим заниматься под небольшим давлением и с их помощью, очень мне симпатичных людей - Алексея, Оксаны, Евгения…
 Совсем недавно я подарил свою книгу “От технологического брака до научного открытия” Алексею Борисовскому. Меня удивило, что, во-первых, он дочитал ее до страницы, на которой сообщается, что если вы дочитали до сих пор, сообщите автору, и он вышлет вам подарок. И, во-вторых, он обратил внимание на правило, которое я привел для себя. Об этом правиле, которое я сформулировал после решения задачи по эффекту Тваймана о деформации тонких пластин, поверхности которых обработаны по разному, меня НИКТО из читателей книги не спросил. А оно, хотя и для себя, я полагаю, может применяться и другими при решении задач. Преклоняясь перед Л.Пастером, я назвал неравенство ДИССИММЕТРИЕЙ, а правило звучит так: Если в симметрично расположенных точках, линиях, плоскостях, объемах любых тел (газовых, жидких, твердых, составных, выращенных) имеется разность (или сумма) зарядов, токов, потенциалов, напряжений, сил, потоков, концентраций и прочих противоположностей, и существуют условия для скалярного или векторного взаимодействия, то есть разность или сумма (диссимметрия) значительна, а расстояние между взаимодействующими элементами достаточно мало, то ЭТА ДИССИМЕТРИЯ СОВЕРШИТ РАБОТУ, и будет наблюдаться некий эффект, например, изгиб, осмос диффузия, ток, растворение высаживание и т.д. Алексей предлагает это правило “свернуть”, и оставить: “Если диссимметрия значительна, то она совершит работу”. Главная его мысль сводится к тому, что это правило может находить подтверждение во многих явлениях и претендовать на статус одного из Законов.
Теперь я хочу ненадолго вернуться к своей книге. Дело в том, что когда я пришел со службы и начал работать лаборантом в лаборатории спектрального анализа, меня учили собирать установки. Токарное дело я знал, учили приваривать стеклянные и кварцевые трубки и прочим разным премудростям. Но творчеству никто не учил да я и не знал, что этому можно учить. Потом я работал в РИАНЕ, и там потребовалось решать много задач, причем некоторые решить не удалось. И вот когда стал работать в КБ по разработке транзисторов, я убедился, что молодые инженеры не всегда успешно решают возникающие задачи. И тут я впервые встретился с работами Г.С.Альтшуллера, который уверил меня, что творчеству можно и нужно учиться, что я и сделал. Я не только сам учился, но делал попытки учить других. Когда я ушел на пенсию я решил написать книгу для технологов. Цель книги показать технологам, что они могут решать задачи, причем задачи по нахождению и устранению брака, самого страшного врага на производстве и разработке изделий. Она написана на примере моего собственного опыта, и я считал, что помогу молодым, да и не только молодым инженерам, техникам в их нелегкой работе. Судя по скупым отзывам, она мало кому помогла, и поэтому когда Алексей мне рассказывал, как он прочитал и думает над этой книгой, меня это очень тронуло. Ведь брак – это страшнейший фактор нашей жизни! Чтобы не быть голословным по поводу брака приведу буквально несколько цифр.
« Известно, что в Германии с 1935 по 1943 год произошло около 150 авиационных аварий и катастроф, причиной которых оказался флаттер. В США за период 1940-1950-х годов было более100 подобных происшествий. Советские авиаторы тоже понесли такого рода потери, но данные об этом сразу засекречивали». Наука и Жизнь№5 2009 г «Эолова арфа, самолеты и мосты».С.Кузьмина, П.Карклэ.
Как говорил один из космонавтов – мы же не можем перепаивать транзисторы в космосе, если один из них вышел из строя!
 
А теперь обратимся к знакомой нам симметрии, полагая, что ее-то мы знаем. Обратимся к (1).
 «Да, но что такое симметрия? Возможно, мы не сможем ответить на этот вопрос удовлетворительно, по крайней мере, с учетом всех сторон этого емкого понятия. Согласно русскому кристаллографу Е.С. Федорову, который также занимался вопросами симметрии, «симметрия есть свойство геометрических фигур повторять свои части, или, выражаясь точнее, свойство их в различных положениях приходить в совмещение с первоначальным положением». Приведем второе определение, принадлежащее Х.Кокстеру: «Когда мы говорим, что некоторая фигура симметрична, мы подразумеваем, что для нее имеется конгруэнтное (совместимое ) преобразование, которое оставляет фигуру неизменной, переставляя лишь ее отдельные части». Федоровское определение симметрии приводится здесь по А.В.Шубникову, который также был авторитетом в области симметрии и занимался кристаллографией; от себя он добавляет, что, хотя симметрия есть свойство геометрических фигур, очевидно, и «материальные тела» тоже могут обладать симметрией. Шубников далее пишет, что только те части, которые в некотором смысле РАВНЫ друг другу, могут повторяться, и отмечает наличие двух видов равенства - совместимого и зеркального. Эти два вида равенства являются подтипами концепции метрического равенства….». А если не равенства, то это что - диссимметрия?
А вот его высказывание по поводу диссимметрии.
«Более четверти века назад Шубников отметил, что в литературе часто наблюдается путаница при употреблении терминов «асимметрия и диссимметрия». К сожалению, такая же путаница пока еще продолжает существовать. Шубников правильно отметил, что научный смысл этих терминов целиком согласуется с грамматикой этих слов: асимметрия означает отсутствие симметрии, а диссимметрия - расстройство «симметрии». (1)
 
Какие величины расстроены, и какова величина расстройства?
 
«Пьер Кюри применил термин «диссимметрия» в более широком смысле Он называл кристалл дисимметрическим в случае отсутствия в нем тех элементов симметрии, от которых зависит существование определенных физических свойств. Говоря словами самого Кюри, «ДИССИММЕТРИЯ СОЗДАЕТ ЯВЛЕНИЕ». (1)
 Но ведь явление возникает от действия сил!? Причина явления – ДИ, следствие- само явление! Я понимаю так, что после совершения работы (завершив работу) диссимметрия теряет “добавку” значительная, по этому-то работа и прекращается! Я не совсем уверен, что явление это что-то “замороженное,застывшее”, это фотография какая-то… А получается так, что работа завершилась, и мы наблюдаем явление. Явление, по-моему, наблюдается в момент совершения работы. А Вы как думаете?
Итак, в случае эффекта Тваймана разная обработка поверхностей пластинки – создает явление – ИЗГИБ, т.е. по П.Кюри диссимметрию. В этом эффекте мы встречаемся с разницей или суммой сил поверхностного натяжения-то есть с неравенством сил. Мне представляется, что понятие ДИ и неравенство, - идентичны и, к тому же, неравенство можно считать.
Теперь, я приведу, небольшой материл о Пьере Кюри и его открытий.
«Мария Склодовская-Кюри и Пьер Кюри - 3 страница (2)
С двадцати лет Пьер вместе с братом начал исследование кристаллов. Заинтересовавшись результатами экспериментальных наблюдений и математического анализа электрических свойств кристалла, Пьер Кюри стал изучать симметрию кристаллов и предсказал существование пьезоэлектричества. В проведенной вместе с братом работе в 1880 г. Пьер Кюри подтвердил свое предсказание экспериментально. Для проведения исследований братья Кюри разработали специальные приборы: Кюри-электрометр и пьезоэлектрический кварц - новый прибор для измерения малых количеств электричества. Эта аппаратура очень помогла впоследствии Пьеру Кюри при исследовании радиоактивности. За совместные исследования, которые продолжались до 1883 г., когда Пьер Кюри был избран руководителем научной работы в Парижской Ecole de physique, оба брата были удостоены премии Планте.
Явление пьезоэлектрического эффекта:
Пьезоэлектрический эффект был открыт в 1880 году Джексом и Пьером Кюри. Они заметили, что в некоторых кристаллах при механическом воздействии на них появляется электрическая поляризация, причем степень ее пропорциональна величине воздействия. Позже Кюри открыл инверсионный пьезоэлектрический эффект — деформирование материалов, помещенных в электрическое поле. Эти явления еще называют прямым и обратным пьезо- электрическим эффектом.
Пьезоэлектрический эффект присущ некоторым природным кристаллам, таким как кварц и турмалин, которые в течение многих лет использовались в качестве электромеханических преобразователей. Кристаллическая решетка кристаллов, обладающих пьезоэлектрическим эффектом, не имеет центра симметрии. Воздействие (сжимающее или растягивающее), приложенное к такому кристаллу, приводит к поляризации после разделения положительных и отрицательных зарядов, имеющихся в каждой отдельной элементарной частице. Эффект практически линейный, то есть степень поляризации прямо пропорциональна величине прилагаемого усилия, но направление поляризации зависимо, так как усилие сжатия или растяжения генерируют электрические поля, а следовательно, и напряжение, противоположной полярности. Соответственно, при помещении кристалла в электрическое поле упругая деформация вызовет увеличение или уменьшение его длины в соответствии с величиной и направлением полярности поля».
Давайте посмотрим на ЛЮБОЕ явление. Оно образуется от действия силы или суммы или разности сил, которые диссимметричны, а сама ДИ возникает от внешних или внутренних воздействий или взаимодействий.
Теперь давайте сравним результаты наших экспериментов (3) -эффект Тваймана на монокристаллическом кремнии и пьезоэлектрический эффект братьев Кюри на кварце. Мы берем пластинку, полированную с двух сторон и никакой деформации на ней нет. Наверняка на поверхности нашей пластинки есть очень тонкий оксидный слой SiO2-кварц. Силы поверхностного натяжения компенсируют друг друга и стрела прогиба равна нулю.
Братья Кюри берут кристалл кварца и воздействуют на него сжимающими или растягивающими силами, и так как степень поляризации прямо пропорциональна величине прилагаемого усилия, но направление поляризации зависимо, так как усилие сжатия или растяжения генерируют электрические поля, а, следовательно, и напряжение, противоположной полярности. Таким образом, они фиксируют РАЗНОСТЬ потенциалов, т.е. они получили диссимметрию потенциалов - пьезоэлектрический эффект или явление.
Мы же, обработав одну поверхность грубым абразивным порошком, наблюдаем изгиб пластинки, т.е. сумму СПН или диссимметрию. А тончайший слой кварца очень может быть ведет себя как у братьев Кюри! Я это не проверял.
 
Конечно, со времен Пастера и братьев Кюри прошло много лет, но по моему Ди заслуживает более чуткого к себе отношения. А ведь вроде мы до сих пор не смогли отгадать загадку, оставленную нам Л.Пастером - почему все живое имеет L-аминокислоты, которые входят в состав белков и только D-нуклеотиды находятся в нуклеиновых кислотах.
Теперь посмотрим, как наше правило работает в таком интереснейшем явлении как образование снежинок.
В ХиЖ№12-09г есть прекрасная статья «РОСТ_СНЕЖИНКИ_ПО_РАДИОВОЛНЕ.»_М.Е.Перельман .
Он рассматривал кристалл затравки снежинки и пара как два электронных уровня - нижний и возбужденный, по аналогии с лазером. Излучение скрытой энергии перехода по типу лазерных переходов. Ранее заброшенные на возбужденный уровень атомы одновременно сваливаются и излучают фотоны характеристических для данного вещества частот. Автору удалось не только рассчитать, что водяной пар должен при конденсации излучать в инфракрасной области в районе 3,6 и 6,4мм. В лаборатории были подтверждены эти данные. Академик А.Д.Сахаров представил эту статью в академический журнал. Лазер по правилу диссимметричен.
Дальше автор описывает, как образуется и другое излучение при образовании снежинок. И в этом случае автор рассматривает, как на малых расстояниях работает ДИ. Кому это интересно можно посмотреть ХиЖ№12
И все же процесс рождения снежинок и их вид порождает массу вопросов, например, как главному конструктору удалось создать громадное серийное производство ажурных изделий таких одновременно симметричных и диссимметричных , и все это на небесах! К концу зимы масса снежного покрова северного полушария планеты достигает 13 500 млрд. тонн…! Вот это производство!
Ниже я привожу несколько коротких статей, которые помогут Вам понять суть снежинок, как они формируются и краткую историю их изучения.
 
 
  Схема возникновения снежинки внутри облака
 
По сравнению с ледяными гигантами особенно ощутима миниатюрность почвенного игольчатого льда — ещё одной разновидности льда, встречающейся на нашей планете. Такой лёд можно наблюдать при медленном охлаждении песчаных и гумусовых почв, когда температура окружающей среды постепенно переходит через нулевую отметку.
Изысканным геометрическим совершенством отличаются многие формы атмосферного льда — снег, иней, ледяная пыль, крупа, град.
Снег образуется в облаках при определённых температурных условиях: капельки переохлаждённой воды намерзают на ледяные мельчайшие кристаллики, содержащиеся в облаках. Особенно интенсивно они растут там, где в слое облака преобладают переохлаждённые капли (рис. ). В тропосфере основная масса облаков пребывает при температуре ниже 0°С, но попадающие туда при испарении с поверхности планеты водяные пары не сразу превращаются в лёд. В заметных количествах кристаллики льда появляются там лишь в температурном интервале от –12 до –16°С, интенсивное кристаллообразование идёт при –22°С, однако ещё и при –41°С в облаках обнаруживают отдельные капли переохлаждённой воды.
Облака получают влагу от восходящих воздушных потоков и циркулирующих в атмосфере воздушных масс. В этих массах содержится основное количество (90%) атмосферной влаги. Сложный режим восходящих потоков воздуха, питающих облака влагой, вносит разнообразие в образование и рост ледяных кристалликов в облаке. Постепенно они приобретают такие размеры и вес, что преодолевают подъёмную силу восходящих потоков воздуха, и выпадают на землю в виде снега.
Сергей Апресов
Белая магия
В японских садах можно встретить необычный каменный фонарь, увенчанный широкой крышей с загнутыми вверх краями. Это „Юкими-Торо“, фонарь для любования снегом. Праздник „Юкими“ призван дарить людям наслаждение красотой повседневной жизни. Мы тоже решили рассмотреть прекрасное в повседневном и подошли к „Юкими-Торо“ несколько ближе, чем обычно. На каменной крыше фонаря расположились миллионы крохотных снежинок, каждая из которых неповторима и достойна самого пристального внимания. Поражаясь чрезвычайно сложной форме, идеальной симметрии и бесконечному разнообразию снежинок, люди издревле связывали их очертания с действием сверхъестественных сил или божественным промыслом.
 
Цветное изображение, обработанное компьютером, демонстрирует, как менялись температурные условия на пути снежинки с неба на землю и каким образом это влияло на характер её роста. Температура убывает от красного цвета к зелёному. Изображение: „Популярная механика“
 
Тайну снежных кристаллов мечтали разгадать многие великие учёные. В далёком 1611 году трактат о шестилучевой симметрии снежинок опубликовал знаменитый немецкий математик и астроном Иоганн Кеплер. Первую систематизированную классификацию геометрических форм снежинок в 1635 году создал не кто иной, как знаменитый математик, физик, физиолог и философ Рене Декарт. Ему удалось невооружённым глазом обнаружить даже такие редкие снежные кристаллы, как столбики с наконечниками и двенадцатилучевые снежинки. Наиболее полное исследование строения снежинок и их разновидностей японский физик-ядерщик Укичиро Накая опубликовал лишь в середине прошлого века. Чтобы разгадать тайны образования снежных кристаллов, были необходимы современные представления о молекулярной структуре льда и сложные исследовательские технологии — к примеру, рентгеновская кристаллография.
Невзирая на достижения современной науки, люди и сейчас продолжают задавать вопросы, которыми интересовались тысячи лет назад: почему снежинки симметричны, почему снег белый, правда ли, что среди всех снежинок на свете не найдётся двух одинаковых? На наши вопросы ответил профессор физики Калифорнийского технологического института Кеннет Либбрехт. Значительную часть своей жизни он посвятил исследованию снежных кристаллов, при этом научившись выращивать снежинки в лабораторных условиях и даже управлять их формой. Кроме того, профессор Либбрехт известен как автор самой большой и разнообразной коллекции фотографий снежинок.
Рис 3
Морфология снежных кристаллов.
Изображение: „Популярная механика“
Триединство воды
Многие ошибочно полагают, что снежинки — это замёрзшие по пути к земле капельки дождя. Разумеется, такое атмосферное явление тоже случается и называется „снег с дождём“, но красивых геометрически правильных снежинок в этом коктейле нет. Настоящие снежинки вырастают, когда водяные пары конденсируются на поверхности ледяного кристалла, минуя жидкую фазу. Вода — это единственное вещество, которое в повседневной жизни можно наблюдать в тройной точке фазовой диаграммы: его твёрдая, газообразная и жидкая стадии могут сосуществовать при температуре приблизительно 0,01 градуса Цельсия. Самый первый кристаллик льда, который служит фундаментом будущей снежинки, может образоваться и из микроскопической капельки жидкой воды, однако всё дальнейшее строительство происходит за счёт присоединения молекул водяного пара.
Разгадка загадочной симметрии снежинок кроется в кристаллической решетке льда. Лёд — это уникальное вещество, способное образовывать более десяти различных кристаллических структур. Кубический лёд IX стал центральным элементом романа Курта Воннегута „Колыбель для кошки“, где ему приписывалась фантастическая способность заморозить всю воду на Земле лишь одной маленькой гранулой. На самом деле практически весь лёд на планете кристаллизуется в гексагональной сингонии — его молекулы образуют правильные призмы с шестиугольным основанием. Именно шестиугольная форма решётки в конечном счёте обусловливает шестилучевую симметрию снежинок.
Рис 4
Образование граней. Свободные водородные связи
в гексагональной кристаллической решётке льда
ориентируются таким образом, что новые молекулы
водяного пара стремятся заполнять пустоты в гранях
растущего кристалла. Изображение: „Популярная механика“
Однако связь между структурой кристаллической решётки и формой снежинки, которая больше молекулы воды в десять миллионов раз, неочевидна: если бы молекулы воды присоединялись к кристаллу в случайном порядке, форма снежинки получилась бы неправильной. Всё дело в ориентации молекул в решётке и расположении свободных водородных связей, которое способствует образованию ровных граней. Представьте себе игру в тетрис: установить гладкий кубик на гладкую же поверхность несколько труднее, чем заполнить образовавшуюся в ровной линии брешь. В первом случае приходится выбирать, продумывать стратегию на будущее. А во втором — и так всё ясно. Точно так же молекулы водяного пара с большей вероятностью заполняют пустоты, нежели пристают к ровным граням, потому что пустоты содержат больше свободных водородных связей. В результате снежинки принимают форму правильных шестиугольных призм с ровными гранями. Такие призмы падают с неба при сравнительно небольшой влажности воздуха в самых разных температурных условиях.
Рано или поздно на гранях появляются неровности. Каждый бугорок притягивает к себе дополнительные молекулы и начинает расти. Снежинка долго путешествует по воздуху, при этом шансы встретиться с новыми молекулами воды у выступающего бугорка несколько выше, чем у граней. Так на снежинке очень быстро вырастают лучи. Из каждой грани вырастает один толстый луч, так как молекулы не терпят пустоты. Из бугорков, образующихся на этом луче, вырастают ответвления. Во время путешествия крохотной снежинки все её грани находятся в одинаковых условиях, что служит предпосылкой для роста одинаковых лучей на всех шести гранях.
Звёздная семейка
Наблюдать за явлением интересно лишь тогда, когда ощущаешь его многообразие.
 
Очень трудно классифицировать явление, которое не имеет повторений в природе. „Все снежинки разные, и их группировка — это во многом вопрос личных предпочтений“, — считает Кеннет Либбрехт. Международная классификация твёрдых осадков выделяет семь основных типов снежинок. Таблица, созданная Укичиро Накая, содержит 41 морфологический тип. Метеорологи Магоно и Ли расширили таблицу Накая до 81 типа.
Путь света
От маршрута, по которому снежинка путешествует с неба на землю, прямо зависит её облик. В районах с разной влажностью, температурой и давлением грани и лучи растут по-разному. Снежинка, которую ветер пронёс над широким ареалом, имеет все шансы приобрести самую причудливую форму. Чем дольше снежинка спускается на землю, тем большие размеры она может приобрести. Самая большая снежинка была зафиксирована в 1887 году в американской Монтане. Её диаметр составил 38 см, а толщина — 20 см. В Москве самые крупные снежинки, размером с ладонь, выпали 30 апреля 1944 года.
 
Рис 5
Пластинки. Эти тонкие снежинки могут делиться на секторы и иметь широкие плоские лучи, украшенные разнообразными узорами. Пластинки образуются при температуре около –2 или же –15 градусов. Изображение: „Популярная механика“
 
 
 
 
 
В погоне за снегом
Чтобы хорошенько рассмотреть настоящие снежинки, нужно как минимум выйти из дома. А за особенно крупными и красивыми экземплярами придётся охотиться по всей стране. Для начала стоит взглянуть на карту осадков и выбрать те места, где часто идёт снег. Точно так же за снегом гоняются горнолыжники, но нам с ними не по пути: на обустроенных горных курортах, как правило, сравнительно тепло, от 0 до –5 градусов. В такую погоду снежинки, подлетая к земле, подтаивают, покрываются инеем, форма их сглаживается или вовсе теряется. Для хорошего снега необходим хороший мороз — приблизительно пара десятков градусов ниже нуля. Он позволяет снежинкам расти уверенно, до самой земли сохраняя остроту лучей и граней. Однако и здесь важно знать меру: как правило, весь снег выпадает при тех же –20°C, и при дальнейшем понижении температуры воздух остаётся сухим, осадки не образуются. Конечно, в приполярных районах, где температура редко поднимается выше –40°C, а воздух очень сухой, всё равно идёт снег. При этом снежинки представляют собой крохотные шестиугольные призмы с идеально ровными гранями, без малейшего сглаживания углов. Зато в средней полосе России, особенно в Центральной Сибири, иногда выпадают огромные звёзды диаметром до 30 см. Вероятность увидеть крупные снежинки существенно возрастает вблизи водоёмов: испарения с озёр и водохранилищ — это отличный строительный материал. И конечно же, крайне желательно отсутствие сильного ветра, иначе большие снежинки будут сталкиваться друг с другом и ломаться. Поэтому лесной ландшафт предпочтительнее степей и тундр.
Даже Кеннет Либбрехт, путешествуя по всему миру в поисках редких снежных кристаллов, до сих пор не смог найти точный способ предсказать, где и когда снег будет самым лучшим, — в этой формуле слишком много случайных величин, а результат может быть самым неожиданным. К примеру, Укичиро Накая обнаружил и сфотографировал почти все кристаллы, которые легли в основу его классификации, у себя на родине, на острове Хоккайдо в Японии. Тем не менее к концу зимы масса снежного покрова северного полушария планеты достигает  13 500 млрд. тонн.  
Обычно же снежинки бывают маленькими, диаметром в пару миллиметров и массой в пару миллиграммов.
 
Рис 6
Белоснежное одеяло отражает в космос до 90% солнечного света. А почему, собственно, белоснежное? Почему снег выглядит белым, тогда как снежинки состоят из прозрачного льда? Всё объясняется сложной формой снежинок, их бо льшим количеством и способностью льда преломлять и отражать свет. Проходя через многочисленные грани снежинок, лучи света преломляются и отражаются, непредсказуемо меняя направление. Снег освещается солнцем и отчасти лучами разных цветов, отражёнными от окружающих объектов. В результате многочисленных преломлений отражения объектов рассеиваются и снег возвращает в основном белый солнечный свет. Точно таким же свойством обладает гора колотого льда или битого стекла. Разумеется, во время многочисленных переотражений снег поглощает часть света, причём свет красного спектра поглощается активнее, чем свет синего спектра. На поверхности голубоватый оттенок снега едва заметен, так как при прямом попадании почти весь свет отражается. Попробуйте проделать в снегу глубокую узкую ямку, на дно которой не проникал бы свет. В глубине ямки вы сможете увидеть свет, прошедший сквозь толщу снега, — и он будет синим.
Снежная мифология
Симметрия и идентичность всех лучей снежинок обусловлены наличием информационного канала между ними.
Неверно. Многим трудно поверить в простое объяснение симметрии снежинок, которое заключается в следующем: во время роста все грани и лучи снежинок находятся в абсолютно одинаковых условиях, поэтому вполне могут вырасти одинаковыми. Стараясь объяснить симметрию, люди вводят в теории поверхностную энергию, квантовые квазичастицы фононы, возбуждения кристаллической решётки и даже сверхъестественные силы. Профессор Кеннет предлагает принять во внимание тот факт, что подавляющее большинство снежинок абсолютно не симметричны, а его коллекция фотографий снежинок правильной формы — результат тщательного отбора. Так что единственные факторы симметрии — это стабильные условия роста и везение.
Снег, сделанный с помощью снежных пушек на горнолыжных курортах, абсолютно идентичен натуральному.
Неверно. Настоящие снежинки образуются, когда водяные пары конденсируются на ледяном кристалле, минуя жидкую фазу. Снежные пушки распыляют жидкую воду в виде мелких капель, которые замерзают на холодном воздухе и падают на землю. У замёрзших капель нет ни граней, ни лучей, это просто маленькие бесформенные кусочки льда. Кататься на лыжах по ним не хуже, чем по натуральным снежным кристаллам, разве что хрустят они не так звонко.
Двух одинаковых снежинок не существует в природе.
Верно. Здесь нужно определиться, что считать снежинкой и что понимать под словом „одинаковый“. Микроскопические кристаллы льда, состоящие из нескольких молекул воды, могут быть абсолютно идентичными. Хотя и тут следует учесть, что на 5000 молекул воды приходится одна, которая вместо обычного водорода содержит дейтерий. Простые снежинки, например призмы, образующиеся при низкой влажности, могут выглядеть одинаково. Хотя на молекулярном уровне они, конечно, будут отличаться. А вот сложные звёздчатые снежинки и правда обладают уникальной, отличимой на глаз геометрической формой. И вариантов таких форм, по мнению физика Джона Нельсона из Университета Рицумеикан в Киото, больше, чем атомов в наблюдаемой Вселенной.
Когда снежинка растает, получившуюся воду можно заморозить, и она примет первоначальную форму снежинки.
Неверно. На дворе XXI век, но эта сказка продолжает передаваться из поколения в поколение. Это невозможно как с точки зрения физики, так и с точки зрения здравого смысла. Да, молекулы воды могут объединяться в кластеры за счёт водородных связей, но связи эти в жидкой фазе живут не более пикосекунды (10–12 с), так что память у воды девичья. Ни о какой долгосрочной памяти воды на макроуровне и речи быть не может. Кроме того, как мы уже выяснили, снежинки образуются не из воды, а из водяного пара.
На советских плакатах можно увидеть снежинки с пятью лучами. Они существуют?
Неверно. Снежинки с пятью лучами художники рисовали не с натуры, а руководствуясь собственным идеологическим рвением и наказом партии.
В некоторых случаях снег может приобретать совершенно неожиданные оттенки. В арктических регионах можно увидеть красный снег: он не тает долгое время, поэтому между его кристаллами живут водоросли. В середине прошлого века в промышленных европейских городах, отапливаемых в основном углем, падал чёрный снег. Нам о чёрном снеге рассказывали жители современного Челябинска.
Свежему снегу в морозный день всегда сопутствует весёлый хруст под ногами. Это не что иное, как звук ломающихся кристаллов. Никто не способен расслышать, как ломается одна снежинка, но тысячи маленьких кристалликов — солидный оркестр. Чем ниже опускается столбик термометра, тем более твёрдыми и хрупкими становятся снежинки и тем выше становится тон хруста под ногами. Набравшись опыта, можно использовать это свойство снега, чтобы определять температуру на слух.
 
Теперь, рассмотрев образование снежинок, то есть, побывав в этом микромире, мы можем бросить взгляд в область наномира, а потом в область макро мира, Очевидно, ДИ в наномире играет громадную роль и в частности потому, что размеры и расстояния между атомами и молекулами лежат в области нанометров. В макромире мы можем впервые для себя посмотреть на земной шар с позиции неравенства одного полушария другому. Все что нас окружает реки, поля, моря леса, горы, в одном полушарии не симметричны с другим полушарием. Все они притягиваются лунным гравитационным притяжением, особенно воды океанов морей, да и на человека оно должно влиять. Одновременно на все эти объекты воздействует противоположная сила- гравитация Земли. И можно еще много приводить примеров, но главное- это то, что - это все РЕСУРСЫ, которые могут быть задействованы, при решений изобретательских задач. И, не только сами эффекты, явления, но и их изменения!
 
 
 
Литература
  1. И.Харгиттаи/М.Харгиттаи «Симметрия глазами химика» Москва «Мир»1989г.
  2. ИНТЕРНЕТ.
  3. В.В.Митрофанов «От технологического брака до научного открытия». Санкт-Петербург.1989г.

Алфавитный указатель: 

Рубрики: 

Комментарии

Re: Как давно хотелось про них ...

1. Дорогой Волюслав Владимирович! Я прочитал Вашу книгу, как минимум, 3 раза, но специального подарка не получал.
Конечно , это шутка, т.к. самый большой подарок - наша многолетняя дружба.
2. Что касается дисимметрии. Для меня, несмотря на пункт 1, этот термин остается малопонятным, а приводимые примеры плохо исправляют такое положение. Думаю, что не я один не слишком хорошо его понимаю, почему он редко используется нашими триз-коллегами.
Когда Вы приводите в контексте разъяснений этого термина эффект Тваймана, то для меня этот эффект свидетельство проявления закона согласования-рассогласования. Уравняли свойства поверхностей - изгиба нет, и, наоборот,создали неоднородность свойств, создали их градиент - появился изгиб. У Вас, насколько помню, так и разъясняется. Нужен ли тогда еще один термин? Задаю вопрос не в порядке его отрицания, а для стимулирования дальнейшего изучения проблемы его понимания.
Природа, похоже, действует двояко - с одной стороны, стремится к увеличению энтропии, а, с другой, создает неоднородные сгустки энергии, приводящие к явлениям самоорганизации материи, т.е. к повышению энтропии. Изобретатель для повышения "жизнеспособности" системы стремится к сближению свойств взаимодействующих объектов, тратит на это энергию и тем самым снижает тенденцию к повышению энтропии в процессе функционирования.С другой стороны, чтобы получить "движение", изменение, мы искажаем "пространство", вводим градиенты.
Например, если мы едины в понимании термина "диссиметрия", то и нет его обсуждения. Если ещдинства понимания нет, то часто задаем, недоуменные вопросы, искажающие пространство понимания-непонимания, требующие усилий для постижения истины.
3. У меня продолжаются "каникулы" (я свободен от экзаменационной сессии), потому и пишу этот,громко сказано, комментарий. Получилось, похоже, короткое приватное письмо. Ну и хорошо. А может быть кто-то из читателей этого письма тоже поразмышляет над рассматриваемым вопросом. Вы-то пишите именно для этого. Да и я преследую ту же цель.А то, что вольный стиль изложения, то это иногда к лучшему.
Ваш А.Гасанов.

Re: Как давно хотелось про них ...

Изображение пользователя AlexZ.

Коллеги, приветствую!

Свидетельство, что книга уважаемого В.В.Митрофанова прочитана со всей тщательностью :)))
На этом месте должна была быть фотография книги "От брака до научного открытия", вся уклеенная стикерами с пометками, замечаниями, комментариями, но что-то не получилось... :(((

Уточнение

Quote:
Что касается дисимметрии. ... этот термин остается малопонятным.
... для меня эффект Тваймана - свидетельство проявления закона согласования-рассогласования. Уравняли свойства поверхностей - изгиба нет, и, наоборот, создали неоднородность свойств, создали их градиент - появился изгиб. У Вас, насколько помню, так и разъясняется.
Нужен ли тогда еще один термин? Задаю вопрос не в порядке его отрицания, а для стимулирования дальнейшего изучения проблемы его понимания.

Дисимметрия - это другое имя для градиента (разницы) параметров системы. Именно термин "градиент" входит в формулировку теоремы Онсагера - одной из основных теорем термодинамики неравновесных процессов (1931 г.): в термодинамических системах, в которых имеются градиенты температуры, концентраций компонентов, потенциалов, возникают процессы теплопроводности, диффузии, реакций. Эти процессы характеризуются тепловыми и диффузионными потоками, скоростями реакций и т.д.
Большая Советская Энциклопедия, цитаты, Онсагера теорема, http://oval.ru/enc/50145.html

Ну, и можно даже не упоминать закон согласования-рассогласования: «... создали неоднородность свойств, создали их градиент - появился изгиб» - всё по Онсагеру.

Исправление

Quote:
Природа, похоже, действует двояко - с одной стороны, стремится к увеличению энтропии, а, с другой, создает неоднородные сгустки энергии, приводящие к явлениям самоорганизации материи, т.е. к повышению энтропии.

Здесь явная опечатка - явление самоорганизации = понижение энтропии, т.е. повышение организованности, упорядоченности, определенности.
С наилучшими пожеланиями,
AlexZ

Re: Как давно хотелось про них ...

AlexZ wrote:

Дисимметрия - это другое имя для градиента (разницы) параметров системы. Именно термин "градиент" входит в формулировку теоремы Онсагера - одной из основных теорем термодинамики неравновесных процессов (1931 г.): в термодинамических системах, в которых имеются градиенты температуры, концентраций компонентов, потенциалов, возникают процессы теплопроводности, диффузии, реакций. Эти процессы характеризуются тепловыми и диффузионными потоками, скоростями реакций и т.д.
Большая Советская Энциклопедия, цитаты, Онсагера теорема, http://oval.ru/enc/50145.html

Ну, и можно даже не упоминать закон согласования-рассогласования: «... создали неоднородность свойств, создали их градиент - появился изгиб» - всё по Онсагеру.


Коллеги, по просьбе Волюслава Владимировича ставлю его комментарий.

В.В.Митрофанов: По моему, формулировка теоремы Онсагера не подходит ни под эффект Тваймана, ни под эффект Кюри. Представьте себе пластинку с одной стороны полированную, а с другой шлифованную. Силы поверхностного натяжения на полированной поверхности сжимают поверхность, а силы ПН на шлифованной поверхности растягивают ее. Происходит мгновенное совместное
действие-изгиб. В пластине возникают внутренние механические напряжения
и можно их назвать градиентом. Но он заметно не изменяется и может
сработать через несколько суток.
В формулировке теоремы Онсагера -говорится о температуре, диффузии и
т.д. т.е. о процессах которые первичны, а в нашем случае градиент
возникает от появления первичных СПН на поверхности пластин. Этот эффект
наблюдается на стеклах полупроводниках, металлах...
Братья Кюри сжимают или растягивают кристалл. причем определенный - турмалин или кварц и получают пьезоэлектрический эффект.
Если они бы взяли другой кристалл и стали бы его давить или растягивать
возможно градиент напряжения бы был,но пьезоэффекта не было бы. Мне так
представляется, а может я не прав.В.Митрофанов

Re: Как давно хотелось про них ...

Изображение пользователя AlexZ.

Теорема Онсагера в нескольких словах: всякое действие всегда связано с появлением разницы (перепада, градиента, различия, неравенства, дисимметрии - неважно, как это называется) в чем-то.
Для эффекта Тваймана: разная степень обработанности поверхности --> разница в силах поверхностного натяжения --> появление в материале напряженного состояния --> искажение формы (от микро- до макроскопического, даже скручивания и излома).
Успехов,
AlexZ

Re: Как давно хотелось про них ...

Хотелось бы поблагодарить В.В. Митрофанова за очень интересную статью.

Позволю себе только одну ремарку по поводу комментария:

AlexZ wrote:
Теорема Онсагера в нескольких словах: всякое действие всегда связано с появлением разницы (перепада, градиента, различия, неравенства, дисимметрии - неважно, как это называется) в чем-то.
Для эффекта Тваймана: разная степень обработанности поверхности --> разница в силах поверхностного натяжения --> появление в материале напряженного состояния --> искажение формы (от микро- до макроскопического, даже скручивания и излома).
Успехов,
AlexZ

Строго говоря, теорема Онсагера ( http://bse.sci-lib.com/article084482.html ) описывает термодинамику неравновесных процессов. Описанный в статье эффект Тваймана на монокристаллическом кремнии и пьезоэлектрический эффект Кюри на кварце не могут рассматриваться как термодинамические неравновесные процессы и представляют собой другой класс физических явлений, относящихся к изотермическим.

Subscribe to Comments for "Как давно хотелось про них узнать."