Индивидуальный проект "Как рождается снежинка"

 

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «ЛИЦЕЙ №1 ЗЕЛЕНОДОЛЬСКОГО

МУНИЦИПАЛЬНОГО РАЙОНА  РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Индивидуальный проект

Предмет «Окружающий мир»

 

«КАК РОЖДАЕТСЯ СНЕЖИНКА?»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

Брендин Максим Андреевич, 3 г класс

 

 

Руководитель:

Батталова Назиря Рахимулловна

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Зеленодольск

2023

Содержание

 

Введение	3
I Теоретическая часть	4
1.1. Образование снежинки	4
1.2. Почему снежинки белого цвета?	4
1.3. Классификация форм снежинок	4
II Практическая часть	6
2.1. Наблюдение за снежинками	6
2.2. Эксперимент	7
Заключение	8
Список использованной литературы	9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Актуальность исследования заключается в том, что мы часто видим снежинки, но редко кто задумывается о тайнах, которые они скрывают.

 

Цель моей работы: выяснить, как образуется снежинка, и из чего она состоит.

 

Задачи:

1) узнать при каких условиях образуются снежинки.

2) изучить состав и формы снежинок.

3) понаблюдать за снежинками в природных условиях.

4) попробовать получить снежинки в домашних условиях.

5) рассмотреть под микроскопом.

Методы, используемые в работе:

1) сбор и обработка информации

2) наблюдение

3) эксперимент

4) анализ полученных данных.

 

 

 

 

 

 

 

1.Теоретическая часть

1.1. Образование снежинки

 

Снежинка – это мельчайший ледяной кристалл. Водяные пары в морозном воздухе высоко в небе превращаются в ледяные кристаллики. В воздухе кристаллики сталкиваются друг с другом, соединяются – получается снежинка. Какой бы формы не были снежинки - лучей в них всегда ровно шесть. Снежинка может быть только шести лучевой – таково строение кристаллов. (Приложение 1)

Образование снежинки.

Жизнь снежинки начинается с того, что в облаке водяного пара при понижении температуры образуются кристаллические зародыши льда. Центром кристаллизации могут быть пылинки, любые твердые частицы, но в любом случае эти льдинки размером меньше десятой доли миллиметра уже имеют свою кристаллическую решетку.

Снежные кристаллы образуются в холодных облаках высоко над землей. Хоть мы и думаем, что снег «чистый», но на самом деле большинство снежинок формируются вокруг мелких частиц грунта, поднятых ветром вверх. Водяной пар может замерзать так же вокруг частиц дыма. Используя очень мощные микроскопы, ученые смогли разглядеть частицы, спрятанные в сердцевине снежинки. При просмотре серии снежных кристаллов обнаружили, что около 3/4 снежинок содержали в центре мельчайшие частицы глины. Так что снежинки — это кусочки почвы, может быть даже с вашего огорода, только покрытые льдом.

Ледяные или инородные пылинки в тучах обрастают кристалликами льда, образующимися из молекул воды. Молекула воды состоит из трех частиц - двух атомов водорода и одного атома кислорода. Поэтому при кристаллизации она может образовать только трех- или шестиугольную фигуру.

Молекулы воды, хаотично перемещающиеся в виде водяного пара, проходят через облака, то вместе с температурой они теряют и скорость. Все больше и больше шестиугольных молекул воды присоединяется к растущей снежинке в определенных местах, придавая ей отчетливую форму. При этом выпуклые участки снежинки растут быстрее. Так, из первоначально шестигранной пластинки вырастает шестилучевая звездочка.

По мнению специалистов в этой области, главная особенность, определяющая форму кристалла, - это крепкая связь между молекулами воды, подобная соединению звеньев в цепи. Кроме того, из-за различного соотношения тепла и влаги кристаллы, которые в принципе должны быть одинаковыми, приобретают различную форму. Сталкиваясь на своем пути с переохлажденными мелкими капельками, снежинка упрощается по форме, сохраняя при этом симметрию.

Основная форма снежинки зависит от температуры, при которой снежинка образуется.

Чем выше облако, тем оно холоднее. Выше самых высоких облаков воздух разрежен и постепенно переходит в вечно холодное безвоздушное пространство космоса. Высокие перистые облака, дрейфующие при температурах ниже минус 35 градусов Цельсия, состоят из кристалликов-призм, которые выглядят, как блестящие подвески люстр, сверкающие в лучах солнца.

Температура (◦ С)	Вид снежинки
от-3 до 0	плоские шестиугольники
от-5 до -3	игольчатые кристаллы
от- 8 до - 5	столбики - призмы
от -12 до - 8	плоские шестиугольники
от-16 до - 12	звездчатые снежинки
ниже -16	снежинки всех типов

 

Каждая снежинка неповторима, со своей великолепной конструкцией, единственная во всем мире. Посмотрите на снежинку, и вы увидите сложную фигуру, где внутри одной звездочки находятся другие кристаллы.

По мере того как снежинка растет, она становится тяжелее и падает на землю, при этом ее форма изменяется. Если снежинка при падении вращается, как волчок, то ее форма идеально симметрична. Если же она падает боком или иначе, то и форма ее будет несимметричной. Падающие кристаллы слипаются, формируясь в снежные хлопья. В каждой такой крупной снежинке содержится от 2 до 200 снежных кристаллов.

Снежинка — сложная симметричная структура, состоящая из кристалликов льда, собранных вместе. Вариантов «сборки» множество — до сих пор не удалось найти среди снежинок двух одинаковых. Исследования, проведенные в лаборатории Либбрехта, подтверждают этот факт — кристаллические структуры можно вырастить искусственно или наблюдать в природе. Несмотря на общие законы построения, снежинки все равно будут чуть-чуть отличаться друг от друга даже в случае относительно простых структур.

Даже невооруженным взглядом рассматривая снежинки, можно заметить, что ни одна из них не повторяет другую. Предполагается, что в одном кубическом метре снега находится 350 миллионов снежинок, каждая из которых уникальна. Не бывает пятиугольный или семиугольных снежинок, все они имеют строго шестиугольную форму.

Порхающую в воздухе снежинку подстерегают две опасности. Во-первых, она может растаять, оказавшись в более теплых воздушных слоях. Во-вторых, во время полета происходит постепенно испарение снежинки, усиливающееся в ветреную погоду и при уменьшении относительной влажности воздуха.

То, что одна снежинка практически невесома, любой из нас прекрасно знает: достаточно подставить ладошку под падающий снежок. Обычная снежинка весит около миллиграмма (очень редко 2-3 миллиграмма), хотя бывают и исключения - самые крупные снежинки выпали 30 апреля 1944 года в Москве. Пойманные на ладонь, они закрывали её почти всю целиком и напоминали страусиные перья).

Миллиарды "невесомых" снежинок способны повлиять даже на скорость вращения Земли. Только в августе, в период наименьшей заснеженности Земли, когда снегом бывает покрыто 8,7% всей поверхности планеты, снежный покров весит 7400 миллиардов тонн. А к концу зимы в северном полушарии масса сезонного снега достигает 13500 миллиардов тонн. Но снег оказывает влияние на Землю не только своим весом. Снежный покров отражает в космос почти 90% лучистой энергии Солнца. Свободная от снега суша отражает только 10, максимум 20%.

Кстати, сам снег бывает не только белым. В арктических и горных регионах розовый или даже красный снег – обычное явление. Дело в том, что живущие между его кристаллов водоросли окрашивают целые участки снега. Но известны случаи, когда снег падал с неба уже окрашенный – в голубой, зеленый, серый и черный цвета. Так, на Рождество 1969 года в Швеции выпал черный снег. Скорее всего, это произошло из-за того, что снег при падении впитал из атмосферы копоть и промышленные загрязнения.

Слой в один сантиметр слежавшегося за зиму снега дает 25-35 кубометров воды на 1 га

Скрип снега – это всего лишь шум от раздавливаемых кристалликов. Разумеется, человеческое ухо не может воспринять звук одной "сломанной" снежинки. Но мириады раздавленных кристалликов создают вполне явственный скрип. Скрипит снег лишь в мороз, а тональность скрипа меняется в зависимости от температуры воздуха – чем крепче мороз, тем выше тон скрипа.

Как образуются снежинки

 

В некоторых тёплых регионах планеты (например, в Африке) такое явление, как снег, отсутствует или бывает только один раз в несколько лет. Как же им не повезло…

В России снег устанавливается на большей части страны. И с приходом холодов мы с нетерпением ждем первого снега. Но кто же тот волшебник, который одаривает нас этой красотой?! А может все очень просто? И действительно. Никто не выдавливает снежинки из облаков, а там они и рождаются. Сначала образуется ядрышко-кристаллик из пара, на ней образуется пластинка шестиугольная, при полете на пластинке вырастают иголочки-лучики. Лучики в полете увеличиваются и превращаются в красивые звездочки – снежинки.

 

ядрышко

 

 

шестиугольная пластинка

 

 

вырастают иголочки – лучики

 

 

 

звездочка - снежинка

 

Снежинка шестиконечная, и это верно. И главное, что все концы снежинки одинаковой формы. Чудеса. Но оказывается, что чудес никаких и нет. Просто главный кристалл воды в плоскости имеет форму шестиугольника. На самых верхних точках этого правильного шестиугольного кристалла осаждаются новые и новые кристаллы, образуя шестиконечную снежинку.

Поскольку каждая снежинка живет своей жизнью и внешние условия у них у всех хотя бы минимально, но отличаются, то все снежинки разные.

Снежинки бывают самой разнообразной формы: звездочки, пластинки, столбики, иглы, градинки, пушинки. Это зависит от температуры, в которой она образуется. Если снежинка формируется в высоком облаке, то она становится похожей на подвески люстры, если она формируется от минус 3 до 0 градусов, то образуются плоские шестиугольники; от -5 до -3 °С становятся как игольчатые кристаллы; от -8 до -5 °С тут уже образуются столбики-призмы; от -12 до -8°С вновь появляются плоские шестиугольники; от -16 до -12 °С возникают первые звездчатые снежинки. Пока снежинка падает, то может менять свою форму Если снежинка падает и в это время вращается, то её форма идеально симметрична, если же она падает боком или иначе, то форма будет несимметричной. Еще одна причина это наличие или отсутствие ветра. Если дует теплый ветерок снежинки подтаивают и сцепляются в хлопья при полете. В более теплую и безветренную погоду снежинки красивее и больше в размере, в морозную они все однообразные и неинтересные в виде пластинки, без лучиков.

Как мы уже знаем, снег – это замерзшая вода. Почему же тогда снег белый, он ведь должен быть бесцветным. Белый цвет оттого, что плоскости снежинки, являющиеся кристалликами льда, отражают свет, поэтому снег и кажется нам белым. Белый цвет происходит от заключённого в снежинке воздуха. Снежинки состоят на 95% из воздуха, поэтому снежинка имеет сравнительно медленную скорость падения (0,9 км/ч). Хоть мы и думаем, что снег чистый и белый, но на самом деле большинство снежинок формируются вокруг мелких пылинок, малейших частей грунта, поднятых ветром вверх. Одна снежинка может содержать до сотни отдельных снежных кристаллов.

 

 

 

1.2. Почему снежинки белого цвета?

 

Белый цвет связан с тем, что снежинка на 95 % состоит из воздуха. Когда солнечный свет проходит сквозь снег, лучи красного спектра поглощаются, а все остальные рассеиваются. Поэтому снег белый.

Однако, снег может быть и другого цвета. Это связано с присутствием в воздухе, где образуются снежинки, определенных видов грибка или пыли.

 

1.3. Классификация форм снежинок

 

В 1951 г. Международная комиссия по снегу и льду классифицировала все снежные осадки на семь основных (Приложение 2):

 

-пластинки

-звездчатые кристаллы (дендриты)

-пространственные дендриты

-столбцы (колонны)

-столбцы с наконечниками

-иглы

-неправильные формы

Причем форма и размер снежинок зависит от температуры воздуха, влажности, ветрености и атмосферного давления.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Практическая часть

2.1 Наблюдение за снежинками

 

Цель: изучить снежинки в природных условиях и рассмотреть под микроскопом.

 

Сейчас зима и можно проводить свои наблюдения хоть каждый день. В результате проведенных мной наблюдений, я пришёл к следующим заключениям:

1. Снежинки - это действительно замерзшие капельки воды, поскольку они тают на теплой руке.

2. Снежинки очень легкие по весу, так как они медленно и плавно спускаются на землю с неба.

3. Снежинки белого цвета, хотя вечером они отливают синевой.

4. Чем ниже температура воздуха на улице, тем меньше размер падающих снежинок.

5. По форме снежинки, в основном, шестиугольные. Но если на улице дует ветер, то чаще встречаются неправильные формы. Мне удалось встретить редкую форму снежинки, она имела 12 лучей.

6. Все снежинки по форме совершенно разные, одинаковых я не нашёл.

Под микроскопом мною было рассмотрено более 20 снежинок. В результате проведенных наблюдений, я не увидел абсолютно одинаковых снежинок, но все они были похожи друг на друга и вписывались в форму шестигранника. (Приложение 3)

 

Вывод: несмотря на все многообразие форм снежинок, невозможно встретить двух одинаковых в природе, поскольку для этого нужны совершенно идентичные условия их создания.

 

2.2 Эксперимент

 

Цель: можно ли получить снежинку в домашних условиях?

 

1. Для этого я взял кусочек стекла и подержал его над паром.

2. На стекле образовался конденсат - капельки воды от пара.

3. Затем положил стекло в морозильную камеру, где температура ниже 20 градусов.

4. На следующий день я обнаружил, что мое стеклышко покрылось слоем инея, но не снежинками. (Приложение 4)

Таким образом, для создания снежинки просто наличия капли воды и низкой температуры воздуха недостаточно.

Вывод: в домашних условиях вырастить снежинку нельзя, так как нет всех необходимых условий, при которых она образуется. Для образования снежинки необходимы определенные условия: высокая влажность, низкая температура воздуха, атмосферное давление.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение.

 

Таким образом, цель и задачи, которые я ставил перед собой, достигнуты.

 

Я выяснил, что снежинка появляется из капельки воды, она может образоваться только в естественных условиях при температуре воздуха ниже 0 градусов, форма и размер снежинок не случайны, а зависят от природных условий.

Мои наблюдения показали, что большинство снежинок имеет шестиугольную форму, но двух похожих я не нашёл.

Мой эксперимент показал, что получить снежинку в домашних условиях невозможно, поскольку для этого нужны специальные условия.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы:

 

https://mechtashop.ru/blog/snezhinka-chudo-prirody.html

 

https://nauka-prosto.ru/page/vsyo-o-snege-i-snezhinkah/

 

https://ru.wikipedia.org/wiki/Снежинка