Оглавление.
Введение.
Глава 1.
1.1.Происхождение снежинок.
1.2.Бывают ли снежинки одинаковые?
Глава 2. Мои эксперименты.
Глава 3.Интересные факты о снежинках.
4.Заключение.
5. Используемые источники.
ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ:
изучить снежинки, как удивительное явление природы.
ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ :
наблюдение за снежинками в природе;
изучение образования снежинок;
выявление разнообразия форм снежинок;
опытным путём понаблюдать образование снежинок;
выявить знания учащихся о снежинках.
ГИПОТЕЗА.
Если при таянии снежинок образуется вода, то снежинки появляются из воды.
Если снежинок так много, значит в природе должно быть большое количество одинаковых снежинок.
ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ.
снежинки
снег
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Каждый маленький ребёнок очень любознателен и всем интересно что, откуда, как…?
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ :
1. Изучение литературы о снежинках.
2. Фотографирование снежинок.
3. Проведение экспериментов.
4. Анализ проделанной работы.
Время проведения исследования: январь-февраль 2017 года.
Введение.
Начну с трогательного, нежного и завораживающего стихотворения о снежинке.
Снежинка.
Светло-пушистая, снежинка белая,
Какая чистая, какая смелая!
Дорогой бурною легко проносится,
Не в высь лазурную - на землю просится.
В лучах блистающих скользит умелая
Средь хлопьев тающих сохранно-белая.
Но вот кончается дорога дальняя,
Земли касается звезда хрустальная.
Лежит пушистая снежинка смелая
Какая чистая, какая белая!
(Константин Бальмонт)
Глава 1.
1.1.Происхождение снежинок.
Снег лежит. Летят снежинки. Что здесь необычного? Просто наступила зима. И тем не менее, это ещё одно чудо природы, которое подарил нам этот удивительный мир! Невероятная красота, неправда ли? Вот уж действительно, - удивительное вокруг нас. Так что, когда лежит снег или летят снежинки, мы с вами наблюдаем не просто явление зимы на землю, а настоящее чудо природы, достойное изучения.
Снежинка - сложная симметричная структура, состоящая из кристалликов льда. Снег образуется, когда микроскопические капли воды в облаках притягиваются к пылевым частицам и замерзают. Появляющиеся при этом кристаллы льда, падают вниз и растут в результате конденсации на них влаги из воздуха. При этом образуются шестиконечные кристаллические формы. И снежинка отправляется на землю уже шестиконечной звёздочкой. Но до земли они долетают в виде снега, только если температура ниже нуля. Если же температура выше, снежинки испаряются и превращаются в водяной пар, который снова поднимается вверх. Или же эти кристаллы тают и падают на землю в виде дождя или крупы. А иногда бывает так, что на крыше высотного здания идет снег, а на улице - уже дождь.
Вид снежинок зависит от содержания воды в том облаке, где она зародилась, температуры воздуха, высоты над уровнем моря. Даже если и «родились» две одинаковые снежинки, им предстоит путь до земли со скоростью приблизительно 1 км. в час. Они попадают в разные температурные условия и до земли долетают с совершенно разным узором, но обязательно шестиугольной формы. Ученые сумели выделить несколько основных форм снежинок. Им даже дали названия:
звезда,
пластинка,
столбик,
игла,
пушинка,
ёж,
запонка.
Форма снежинок зависит от погоды.
В безветреный морозный день снежинки падают медленно. Они крупные, блестящие, похожие на звездочки. Снежинки падают по одной, поэтому их легко рассмотреть.
При слабом морозе снежинки похожи на снежные шарики – «снежная крупа». А при сильном ветре идет «снежная пыль», так как ветер обламывает у снежинок лучи и грани.
Когда нет мороза, падая на землю, снежинки прилепляются друг к другу и образуют «снежные хлопья». Они крупные и напоминают кусочки ваты».
Каждая снежинка неповторима так же, как отпечаток пальца или ДНК человека. Снежинок одинаковых не бывает, как не бывает одинаковых листьев на деревьях, одинаковых капель дождя, одинаковых людей.
Но если снежинка - кристалл, то почему она белая, она же должна быть прозрачной? Это благодаря воздуху (95%), заключённому в ней! Свет отражается на поверхностях между кристаллами и в воздухом и рассеивается. Благодаря воздуху снежинки очень легкие. Даже во время очень сильных снежных заносов люди или животные могут дышать под снегом в течение длительного времени.
1.2. Бывают ли одинаковые снежинки.
Существуют ли две одинаковые снежинки? Нет! Это доказал в своих работах фермер Уилсон Бентли в 1885 году, ему-то и удалось сделать первую фотографию снежинки под микроскопом. А понадобилось ему для этого 46 лет!
С детства он исследовал форму падающих с неба кристаллов, за что и получил прозвище «Снежинка». Всю жизнь Уилсон посвятил исследованию снежинок, всего он сделал 5000 снимков, и ни на одном из них не было повторяющихся снежинок.
Одним из первых ученых, задумавшихся о структуре снега, был немецкий математик и астроном Иоганн Кеплер (1571–1630). В 1611 году он опубликовал короткий трактат «Новогодний подарок, или о шестиугольных снежинках», который можно назвать первой научной работой, посвященной снежинкам.
Глава 2. Исследование.
Я всегда думала, если после таяния снега образуется вода, то после замерзания капельки воды превратятся в снежинки.
Эксперимент 1.
Я заморозила капельки воды, но снежинки не получились. А это значит , снег не появляется из капелек воды. Капельки воды могут стать градинками, комочками льда, но не снежинками .
Эксперимент 2.
В снегопад я вышла на улицу, подставила рукавичку под снег. На неё упало несколько снежинок. Я стала рассматривать их в увеличительное стекло.
С нежинки хорошо можно рассмотреть только тогда, когда они падают на ладонь. Под действием какой-то даже небольшой силы они ломаются, а значит снежинки очень хрупкие.
Я проводила интервью среди 40 учеников начальной школы.
По результатам интервью
35 из 40 ребят утверждают, что снежинка состоит из воды;
30 из 40 ребят утверждают что одинаковые снежинки бывают;
Так как мне очень нравятся снежинки, я научилась вырезать их из бумаги, разукрашивать и рисовать.
На Новый год у меня был костюм снежинки:
А еще, я с родителями вспоминала, как строила из деталек конструктора - дом. Детальки я брала маленькие, а постройка получалась большая. Природа тоже умеет строить. Но строит она не дома, а снежинки из необычного ледяного конструктора – из крохотных льдинок!
Глава 3. Интересное о снежинках.
Во время снегопада в 1987 году в Форт-Кое-(Монтана, США) была найдена снежинка-мировая рекордсменка диаметром 38 см.
Более половины населения земного шара никогда не видело снега, разве только на фотографиях.
На Крайнем Севере снег бывает настолько твердым, что топор при ударе по нему звенит, словно ударили по железу.
В Японии ученые называют снежинки письмами с небес, которые написаны тайными иероглифами.
Заключение.
Работая над темой я достигла своей цели и узнала очень много о снежинках. В процессе изучения и исследования решила поставленные мной задачи. К большому сожалению мои гипотезы не подтвердились. В процессе работы над проектом я узнала, что снежинок одинаковых не бывает. Еще узнала, что они появляются из алмазной пыли, они всегда имеют центр, симметричны и шестиугольны.
Использованные источники:
Одинаковые ли снежинки, или Что сокрыто в замерзшей воде? - Режим доступа: http://shkolazhizni.ru/archive/0/n-33171/
Стихи про снег и снежинки. - Режим доступа: http://www.razumniki.ru/stihi_ro_sneg_i_sneginki.html
Проектная работа БЫВАЮТ ЛИ СНЕЖИНКИ ОДИНАКОВЫЕ Выполнил: Макар Жихарев, 3- класс, лицей №179, г. Санкт-Петербург. Руководитель: Агафонова С.В.
Во время снегопада мы редко задумываемся, что обыкновенные снежинки могут продемонстрировать удивительную сложность строения, правильность и многообразие форм. Это хорошо заметно даже невооруженным глазом, однако если рассматривать снежинки в микроскоп, нам откроются новые и весьма удивительные детали.
ПЛАН ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ: изучить снежинки, как удивительное явление природы. ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ: наблюдение за снежинками в природе; изучение образования снежинок; выявление разнообразия форм снежинок, причины скрипа снега; опытным путём понаблюдать образование снежинок; выявить знания учащихся о снежинках;
ГИППОТЕЗА Если при таянии снежинок образуется вода, то снежинки появляются из воды. Если снежинок так много, значит в природе должно быть большое количество одинаковых снежинок.
Предмет исследования СНЕЖИНКИ СНЕГ
Что такое СНЕЖИНКА Снежинка - сложная симметричная структура, состоящая из кристалликов льда. Снег образуется, когда микроскопические капли воды в облаках притягиваются к пылевым частицам и замерзают. Появляющиеся при этом кристаллы льда, падают вниз и растут в результате конденсации на них влаги из воздуха. При этом образуются шестиконечные кристаллические формы. И снежинка отправляется на землю уже шестиконечной звёздочкой. ;
ИЗУЧЕНИЕ СНЕЖИНКИ Уилсон А. Бентли Профессор Либбрехт
ИЗУЧЕНИЕ СНЕЖИНКИ
ЭКСПЕРИМЕНТ 1 Я заморозил капельки воды, но снежинки не получились. А это значит, снег не появляется из капелек воды. Капельки воды могут стать градинками, комочками льда, но не снежинками.
ЭКСПЕРИМЕНТ 2 В снегопад я вышел на улицу, подставил рукавичку под снег. На неё упало несколько снежинок. Я стал рассматривать их в увеличительное стекло. С нежинки хорошо можно рассмотреть только тогда, когда они падают на ладонь. Под действием какой-то даже небольшой силы они ломаются, а значит снежинки очень хрупкие.
Что же такое снежинки
ИНтервью Я проводил интервью среди 25 учеников 3-А класса школы № 619, в которой учится моя подруга. По результатам интервью - 20 из 25 ребят утверждают что снежинка состоит из воды; - 24 из 25 ребят утверждают что одинаковые снежинки бывают;
МИФ об ОДИНАКОВЫХ СНЕЖИНКАХ
ИНТЕРЕСНЫЕ ФАКТЫ О снежинках
ВЫВОДЫ Работая над темой я достиг своей цели и узнал очень много о снежинках. В процессе изучения и исследования решил поставленные мной задачи. К большому сожалению мои гипотезы не подтвердились. За то мы теперь точно знаем, как образуются снежинки и какими они бывают.
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!!!
Давайте посмотрим, как это можно устроить.
Одна молекула воды - это один атом кислорода и два атома водорода, связанные между собой. Когда замороженные молекулы воды связываются между собой, каждая молекула получает поблизости четыре других привязанных молекулы: по одной на каждой из тетраэдрических вершин над каждой отдельной молекуле. Это приводит к тому, что молекулы воды складываются в форму решетки: шестиугольную (или гексагональную) кристаллическую решетку. Но большие «кубики» льда, как в отложения кварца, чрезвычайно редкие. Когда вы заглядываете в мельчайшие масштабы и конфигурации, вы находите, что верхние и нижние плоскости этой решетки упакованы и связаны очень плотно: вы имеете «плоские грани» на двух сторонах. Молекулы на оставшихся сторонах более открыты, и дополнительные молекулы воды связываются с ними более произвольно. В частности, шестигранные углы имеют самые слабые связи, поэтому мы наблюдаем шестикратную симметрию в росте кристаллов.
и рост снежинки, частной конфигурации кристалла льда
Новые структуры затем растут по таким же симметричным схемам, наращивая гексагональные асимметрии по достижении определенного размера. В больших сложных кристаллах снега сотни легко различимых особенностей, если смотреть под микроскопом. Сотни особенностей среди примерно 10 19 молекул воды, из которых состоит обычная снежинка, если верить Чарльзу Найту из Национального центра атмосферных исследований. На каждую из таких функций есть миллионы возможных мест, где могут образоваться новые веточки. Сколько же может образовать таких новых особенностей снежинка и при этом не стать очередной из многих?
Каждый год во всем мире падает примерно 10 15 (квадриллион) кубометров снега на землю, и в каждом кубометре содержится порядка нескольких миллиардов (10 9) отдельных снежинок. Поскольку Земля существует около 4,5 миллиардов лет, за всю историю на планету упало 10 34 снежинок. И знаете, сколько с точки зрения статистики отдельных, уникальных, симметричных ветвящихся особенностей могла иметь снежинка и ожидать двойника в определенный момент истории Земли? Всего пять. Тогда как у настоящих, больших, природных снежинок их обычно сотни.
Даже на уровне одного миллиметра в снежинке можно рассмотреть несовершенства, которые сложно продублировать
И только на самом приземленном уровне можно ошибочно разглядеть две одинаковых снежинки. И если вы готовы спуститься на молекулярный уровень, ситуация станет гораздо хуже. Обычно в кислороде 8 протонов и 8 нейтронов, а в атоме водорода 1 протон и 0 нейтронов. Но 1 из 500 атомов кислорода имеет 10 нейтронов, в 1 из 5000 атомов водорода имеет 1 нейтрон, а не 0. Даже если вы образуете идеальные шестиугольные кристаллы снега, и за всю историю планеты Земля насчитали 10 34 кристаллов снега, достаточно будет опуститься до размеров нескольких тысяч молекул (меньше длины видимого света), чтобы найти уникальную структуру, которую планета никогда не видела прежде.
Но если проигнорировать атомные и молекулярные различия и отказаться от «природного», у вас будет шанс. Исследователь снежинок Кеннет Либбрехт из Калифорнийского технологического института разработал методику для создания искусственных «идентичных близнецов» снежинок и фотографирует их с помощью специального микроскопа под названием SnowMaster 9000.
Выращивая их бок о бок в лабораторных условиях, он показал, что можно создать две снежинки, которые будут неразличимы.
Две практически идентичных снежинки, выращенные в лаборатории Калтеха
Ну, почти. Они будут неразличимы человеку, которые смотрит своими глазами через микроскоп, но они не будут идентичны по правде. Как и идентичные близнецы, они будут иметь много различий: у них будут разные места связки молекул, разные свойства ветвления, и чем они больше, тем сильнее эти различия. Вот почему эти снежинки очень маленькие, а микроскоп мощный: они более похожи, когда менее сложны.
Две почти идентичных снежинки, выращенные в лаборатории в Калтехе
Тем не менее многие снежинки похожи одна на другую. Но если вы ищете действительно идентичные снежинки на структурном, молекулярном или атомном уровне, природа никогда вам этого не преподнесет. Такое число возможностей велико не только для истории Земли, но и для истории Вселенной. Если вы хотите знать, сколько вам нужно планет, чтобы заполучить две идентичные снежинки за 13,8 миллиардов лет истории Вселенной, ответ будет порядка 10 100000000000000000000000 . Учитывая, что в наблюдаемой Вселенной всего 10 80 атомов, это крайне маловероятно. Так что да, снежинки действительно уникальны. И это мягко говоря.
