4.32. Форма снежинок

Что определяет форму снежных кристаллов — снежинок?

ОТВЕТ • Этот вопрос лишь кажется простым, окончательный ответ на него еще только предстоит получить. Сначала зародыш кристалла образуется на частичке пыли. Молекулы воды постепенно собираются вместе, они сильнее взаимодействуют и образуют гексагональную структуру. Говорят, что такая структура имеет ось симметрии шестого порядка, поскольку кристалл состоит из шести практически идентичных секций, группирующихся (наподобие кусков торта) вокруг центра. По мере роста кристалла новые молекулы мигрируют (диффундируют) по поверхности, пока не пристроятся к нему. Рост кристалла происходит главным образом вдоль его ребер и вершин, поскольку именно здесь кристалл максимально взаимодействует с парами воды в воздухе.

Число способов, которыми новые молекулы могут пристроиться к растущему кристаллу, огромно. Это число зависит от температуры и плотности водяного пара вблизи кристалла. При одних значениях внешних параметров кристаллы растут в виде пластинок, при других могут образовываться полые столбики и призмы, иглы или звездочки. Тот факт, что при росте снежинки симметрия сохраняется, вызывает удивление. Предлагалось много механизмов, которые должны были объяснить, почему на противоположных концах снежинки узор и скорость роста практически идентичны. Однако снежинка — достаточно маленький кристалл, и можно предположить, что везде вокруг нее внешние условия одинаковы и они, по-видимому, определяют форму и рост снежинки. Другая версия предполагает наличие обратной связи: если какой-то луч случайно оказался короче, то он имеет большую частоту колебаний, что ускоряет перемешивание воздуха и оседание молекул воды из атмосферы.

Хотя большинство снежинок обладает симметрией шестого порядка, имеются фотографии снежинок и более высокой симметрии (12-го, 18-го и 24-го порядка). Однако, скорее всего, это объединившиеся вместе две или несколько снежинок, каждая из которых имеет, как обычно, симметрию шестого порядка.