"동일한 눈송이가 있습니까?"라는 주제에 대한 연구 프로젝트. 두 개의 눈송이가 정확히 같을 수 있습니까?

"눈 이론" 연구의 선구자는 "눈송이"라는 별명을 가진 젊은 농부 윌슨 앨리슨 벤틀리였습니다. 어린 시절부터 그는 매력을 느꼈습니다. 특이한 모양하늘에서 떨어지는 크리스탈. 그의 고향인 미국 북부 제리코에서는 눈이 자주 내리는 일이 있었고, 어린 윌슨은 밖에서 눈송이를 연구하는 데 많은 시간을 보냈습니다.

휘슬론 "스노플레이크" 벤틀리

Bentley는 어머니가 15번째 생일에 선물로 주신 현미경에 카메라를 장착하여 눈송이를 포착하려고 했습니다. 그러나 기술을 개선하는 데 거의 5년이 걸렸습니다. 1885년 1월 15일에야 최초의 선명한 이미지가 얻어졌습니다.

윌슨은 일생 동안 5,000개의 서로 다른 눈송이 사진을 찍었습니다. 그는 자연의 축소판 작품의 아름다움에 끊임없이 감탄했습니다. 그의 걸작을 얻기 위해 Bentley는 영하의 온도에서 작업하여 각각의 완전한 눈송이를 검정색 배경에 배치했습니다.

윌슨의 작품은 과학자와 예술가 모두로부터 높은 평가를 받았습니다. 그는 종종 강연에 초대받았습니다. 과학 컨퍼런스또는 미술관에 사진을 전시하세요. 불행하게도 Bentley는 그 사실을 입증하지 못한 채 폐렴으로 65세의 나이로 사망했습니다. 똑같은 눈송이수 없습니다.

'눈 이론'의 지휘봉은 100년 후 국립 센터의 연구원에 의해 주워졌습니다. 대기 연구낸시 나이트. 1988년에 발표된 논문에서 그녀는 반대 진술, 즉 동일한 눈송이가 존재할 수 있고 존재해야 한다는 것을 증명했습니다!

나이트 박사는 실험실에서 눈송이가 만들어지는 과정을 재현하려고 노력했습니다. 이를 위해 그녀는 여러 개의 물 결정을 성장시켜 동일한 과냉각 및 과포화 과정을 거쳤습니다. 실험 결과, 그녀는 서로 완전히 동일한 눈송이를 얻을 수 있었습니다.

추가 현장 관찰과 실험 오류 처리를 통해 Nancy Knight는 동일한 눈송이의 발생이 가능하며 확률 이론에 의해서만 결정된다고 주장할 수 있었습니다. Knight는 천체 수정의 비교 카탈로그를 편집한 후 눈송이에 100가지의 차이 징후가 있다는 결론을 내렸습니다. 그래서, 총옵션 모습 100입니다! 저것들. 거의 10의 158제곱입니다.

그 결과 나오는 숫자는 우주에 있는 원자 수의 두 배입니다! 그러나 이것이 우연의 일치가 완전히 불가능하다는 것을 의미하지는 않는다고 Knight 박사는 그의 연구에서 결론을 내립니다.

그리고 지금은 "눈 이론"에 대한 새로운 연구입니다. 최근 캘리포니아 대학교 물리학 교수인 케네스 리브레히트(Kenneth Libbrecht)는 자신의 이론에 대한 수년간의 연구 결과를 발표했습니다. 과학 그룹. "두 개의 동일한 눈송이가 보이더라도 여전히 다릅니다!" -교수님이 말씀하세요.

리브레히트는 눈 분자의 구성에서 질량이 16g/mol인 산소 원자 약 500개마다 질량이 18g/mol인 원자가 1개 있다는 것을 증명했습니다. 그러한 원자와 분자의 결합 구조는 내부의 수많은 연결 변형을 암시하는 것과 같습니다. 결정 격자. 즉, 두 개의 눈송이가 실제로 동일해 보인다면 미시적 수준에서 그 신원을 확인해야 합니다.

눈(특히 눈송이)의 특성을 연구하는 것은 어린이 놀이가 아닙니다. 눈과 눈구름의 성질에 대한 지식은 기후변화를 연구할 때 매우 중요합니다. 그리고 얼음의 독특하고 탐구되지 않은 특성 중 일부는 실제적으로 적용될 수 있습니다.

이것이 어떻게 정리될 수 있는지 봅시다.

하나의 물 분자는 하나의 산소 원자와 두 개의 수소 원자가 서로 연결된 것입니다. 얼어붙은 물 분자가 서로 결합하면 각 분자는 근처에 4개의 다른 분자를 갖게 됩니다. 즉, 각 개별 분자 위의 각 사면체 꼭지점에 하나씩 있습니다. 이로 인해 물 분자가 격자 모양, 즉 육각형(또는 육각형) 결정 격자로 접히게 됩니다. 그러나 석영 퇴적물에서 발견되는 것과 같은 큰 얼음 "입방체"는 극히 드뭅니다. 가장 작은 규모와 구성을 살펴보면 이 격자의 상단과 하단 평면이 매우 단단히 채워지고 연결되어 있음을 알 수 있습니다. 양쪽에 "평평한 가장자리"가 있습니다. 나머지 면의 분자는 더 열려 있고 추가 물 분자는 더 무작위로 결합합니다. 특히 육각형 모서리는 가장 약한 결합을 가지므로 결정 성장에서 6중 대칭이 관찰됩니다.

그리고 눈송이의 성장, 얼음 결정의 특별한 구성

그런 다음 새로운 구조는 동일한 대칭 패턴으로 성장하며 특정 크기에 도달하면 육각형 비대칭이 증가합니다. 크고 복잡한 눈 결정에는 현미경으로 볼 때 쉽게 구별할 수 있는 수백 가지 특징이 있습니다. 국립 대기 연구 센터의 Charles Knight에 따르면, 전형적인 눈송이를 구성하는 약 10 19 개의 물 분자 중에는 수백 가지 특징이 있습니다. 이러한 각 기능에 대해 새로운 가지가 형성될 수 있는 장소는 수백만 개가 있습니다. 눈송이가 많은 것 중 하나가 되지 않으면서 얼마나 많은 새로운 특징을 형성할 수 있습니까?

매년 전 세계적으로 약 1015(천조) 입방미터의 눈이 내리고, 각 입방미터에는 약 수십억(109)개의 개별 눈송이가 포함되어 있습니다. 지구가 약 45억년 동안 존재한 이후, 역사를 통틀어 10 34 개의 눈송이가 지구에 떨어졌습니다. 그리고 통계적인 관점에서 볼 때, 눈송이가 지구 역사의 특정 시점에 쌍둥이를 가질 것으로 예상할 수 있는 개별적이고 고유하며 대칭적인 분기 기능이 몇 개나 있는지 알고 계십니까? 딱 5개. 반면에 실제 크고 자연적인 눈송이에는 대개 수백 개가 있습니다.

눈송이의 1mm 수준에서도 복제하기 어려운 결함을 볼 수 있습니다.

그리고 가장 평범한 수준에서만 두 개의 동일한 눈송이를 실수로 볼 수 있습니다. 그리고 분자 수준으로 내려가려고 한다면 상황은 훨씬 더 악화됩니다. 일반적으로 산소에는 양성자 8개와 중성자가 8개 있고, 수소 원자에는 양성자 1개와 중성자가 0개 있습니다. 하지만 산소 원자 500개 중 1개에는 중성자가 10개 있고, 수소 원자 5000개 중 1개에는 0이 아닌 중성자가 1개 있습니다. 완벽한 육각형의 눈 결정을 형성한다고 해도, 그리고 지구의 전체 역사를 통틀어 10개의 눈 결정이 있다고 해도, 수천 개의 분자 크기(길이보다 작은 크기)로 떨어지기에 충분할 것입니다. 가시 광선) 행성이 지금까지 본 적이 없는 독특한 구조를 찾기 위해.

그러나 원자와 분자의 차이를 무시하고 "자연적인" 것을 포기한다면 기회가 있습니다. 캘리포니아 공과대학(California Institute of Technology)의 눈송이 연구원인 Kenneth Libbrecht는 인공적으로 눈송이의 "일란성 쌍둥이"를 생성하고 SnowMaster 9000이라는 특수 현미경을 사용하여 사진을 찍는 기술을 개발했습니다.

그는 실험실에서 눈송이를 나란히 키워서 구별할 수 없는 두 개의 눈송이를 만드는 것이 가능하다는 것을 보여주었습니다.

Caltech 실험실에서 자란 두 개의 거의 동일한 눈송이

거의. 현미경을 통해 자신의 눈으로 보는 사람에게는 구별할 수 없지만 실제로는 동일하지는 않습니다. 일란성 쌍둥이처럼 그들은 많은 차이점을 가지고 있습니다. 다른 장소들분자 묶음, 다양한 분기 특성, 크기가 클수록 이러한 차이가 더 강해집니다. 그렇기 때문에 이 눈송이는 매우 작지만 현미경은 강력합니다. 덜 복잡할수록 더 유사해집니다.

Caltech의 실험실에서 자란 두 개의 거의 동일한 눈송이

그럼에도 불구하고 많은 눈송이는 서로 비슷합니다. 그러나 구조적, 분자적 또는 원자적 수준에서 정말로 동일한 눈송이를 찾고 있다면 자연은 결코 그것을 제공하지 않을 것입니다. 이러한 가능성의 수는 지구의 역사뿐만 아니라 우주의 역사에서도 엄청납니다. 138억년의 우주 역사 동안 두 개의 동일한 눈송이를 얻으려면 얼마나 많은 행성이 필요한지 알고 싶다면 대답은 10 100000000000000000000000 정도입니다. 관측 가능한 우주에 단 10 80개의 원자가 있다는 점을 고려하면, 이는 극히 불가능합니다. 그렇습니다. 눈송이는 정말 독특합니다. 그리고 그것은 그것을 온화하게 표현하는 것입니다.

"눈 이론" 연구의 선구자는 "눈송이"라는 별명을 가진 젊은 농부 윌슨 앨리슨 벤틀리였습니다. 어린 시절부터 그는 하늘에서 떨어지는 특이한 모양의 수정에 매료되었습니다. 그의 고향인 미국 북부 제리코에서는 눈이 자주 내리는 일이 있었고, 어린 윌슨은 밖에서 눈송이를 연구하며 많은 시간을 보냈습니다.

휘슬론 "스노플레이크" 벤틀리

윌슨의 작품은 과학자와 예술가 모두로부터 높은 평가를 받았습니다. 그는 종종 과학 회의에서 연설하거나 미술관에서 사진을 전시하도록 초대 받았습니다. 불행하게도 Bentley는 65세의 나이로 폐렴으로 사망했으며, 두 개의 눈송이가 똑같다는 것을 결코 증명하지 못했습니다.

"눈 이론" 지휘봉은 100년 후 국립 대기 연구 센터 연구원인 낸시 나이트(Nancy Knight)에 의해 채택되었습니다. 1988년에 발표된 논문에서 그녀는 반대 진술, 즉 동일한 눈송이가 존재할 수 있고 존재해야 한다는 것을 증명했습니다!

추가 현장 관찰과 실험 오류 처리를 통해 Nancy Knight는 동일한 눈송이의 발생이 가능하며 확률 이론에 의해서만 결정된다고 주장할 수 있었습니다. 천체 수정의 비교 카탈로그를 편집한 Knight는 눈송이에는 100가지의 차이 징후가 있다는 결론을 내렸습니다. 따라서 총 출현 옵션 수는 100개입니다! 저것들. 거의 10의 158제곱입니다.

그리고 지금은 "눈 이론"에 대한 새로운 연구입니다. 최근 캘리포니아 대학교 물리학 교수인 케네스 리브레히트(Kenneth Libbrecht)는 그의 과학 그룹이 수년간 연구한 결과를 발표했습니다. "두 개의 동일한 눈송이가 보이더라도 여전히 다릅니다!" -교수님이 말씀하세요.

리브레히트는 눈 분자의 구성에서 질량이 16g/mol인 산소 원자 약 500개마다 질량이 18g/mol인 원자가 1개 있다는 것을 증명했습니다. 그러한 원자와 분자의 결합 구조는 결정 격자 내 연결에 대한 수많은 옵션을 제안하는 것과 같습니다. 즉, 두 개의 눈송이가 실제로 동일해 보인다면 미시적 수준에서 그 신원을 확인해야 합니다.

MOBU "루엠 중등학교"

"눈송이도 똑같을 수 있을까"

(프로젝트)

작성자: Alina Pugacheva,

2학년 학생

머리: Zakharova A.M.,

초등학교 교사

루엠마을, 2013

나는 눈송이가 떨어지는 것을 보는 것을 좋아합니다. 눈송이는 다 똑같은지 궁금합니다. 나는 우리 반 학생들에게 이것에 대해 어떻게 생각하는지 물어보기로 결정했습니다.

	학생의 이름	예	아니요
	아즈마노바 D.
	아파코바 V.
	A. 보그다노프
	엔초프 A.
	이바노프 A.
	Kudryavtseva P.
	로가체바 T.
	마마예프 E.
	만수로프 K.
	미헤에바 A.
	사우토프 D.
	사피울리나 O.
	N. 스몰렌세바
	소로킨 D.
	스테파넨코 M.
	토크타예바 D.
	투마노바 V.
결과:

이 질문에 대답하려면 추가 과학 문헌을 살펴보고 검색해야 합니다. 추가 자료인터넷에는.

많은 사람들은 자연에서 동일한 눈송이 쌍을 찾는 것이 불가능하다는 것을 알고 있지만 서로 매우 유사할 수 있습니다. 이 현상은 컴퓨터 모델링 과정을 통해 우리 시대에 밝혀진 수백 년 된 미스터리입니다.

처음으로 독일의 천문학자이자 수학자인 요하네스 케플러(Johannes Kepler)는 모든 눈송이가 6개의 면과 하나의 대칭축을 가지고 있다는 그의 논문 중 하나를 작성하면서 답에 더 가까워지려고 노력했습니다. 위대한 과학자는 이 구조를 입자 배열의 본질과 연관시켰습니다. 그의 가정은 결정학의 기초를 형성했습니다.

또 다른 철학자이자 수학자인 프랑스인 르네 데카르트는 1635년부터 육안으로 관찰하면서 눈송이를 연구하고 묘사하기 시작했습니다. 과학자는 그 구조가 장미, 백합, 6개의 톱니를 가진 기계 기어와 유사하다고 설명했습니다. 데카르트는 또한 12개의 광선이 있는 눈송이를 보고 묘사한 최초의 사람이기도 합니다. 12개의 뾰족한 눈송이는 매우 드물다고 여겨지며 어떤 조건에서 형성되는지는 확실하지 않습니다.

1665년 영국의 박물학자 로버트 훅(Robert Hooke)은 현미경으로 눈송이를 연구했습니다. 그는 그것을 과학에 맡겼다 많은 수의스케치. 그리고 첫 번째 사진은 미국 농부 Wheels Bentley가 촬영했습니다. 이 남자는 어린 시절부터 눈송이의 구조에 매료되어 기회가 있을 때마다 눈꽃 사진을 찍는 데 전념했습니다. 첫 번째 사진을 찍는 데 2년이 걸렸습니다. Bentley가 디자인한 카메라는 카메라와 현미경의 하이브리드입니다. 흥미롭게도 처음에는 이 사진들이 진품으로 간주되지 않았지만 몇 년 후에는 인정을 받아 다양한 삽화로 성공적으로 사용되었습니다. 과학 기사. 1931년에 Bentley는 2,500장 이상의 사진이 포함된 Snow Crystals라는 책을 출판했습니다.

그러나 일본인은 문제 연구에 가장 철저하게 접근했습니다. 홋카이도 대학 나카야 우키히로 교수는 1932년부터 인공 눈송이를 재배하기 시작했으며, 이를 통해 최초로 눈 결정 분류를 만들었습니다. 주변 공기의 온도와 습도에 대한 이러한 형성의 모양과 크기의 의존성을 결정합니다. 그는 41개의 개별 유형을 포함하는 분류를 만들었습니다. 혼슈 섬 서쪽에 위치한 가가 시에는 과학자의 이름을 딴 '눈과 얼음의 박물관'이 있습니다. 인공눈송이를 생산하는 기계가 거기에 보관되어 있다. 수년 후인 1996년에 기상학자인 Magano와 Xiu Li는 80가지 유형을 설명했습니다.

따라서 과학 및 교육 문헌을 연구 한 결과 이 문제, 인터넷으로 검색하다가 내리는 눈꽃 구경하다가 왔어요결론은 동일한 눈송이는 없으며 각 눈송이는 그 자체로 아름답습니다.

설화

겨울에는 눈이 가득하다

아침부터 어두워질 때까지.

눈송이가 말리고 회전합니다.

우리 창문에서.

별이 반짝이는 것 같아

주위에 흩어져 있습니다.

은색이 돌진하고 있고,

그들은 집을 들여다 봅니다.

그러면 그들은 당신에게 방으로 들어오라고 요청할 것입니다.

그 사람들 또 도망가겠지

그들은 유리 뒤로 달려가

밖으로 나가라고 전화를 하더군요.

S.바루즈딘

사용된 소스:

눈송이도 똑같나요, 아니면 얼어붙은 물 속에 무엇이 숨겨져 있나요? - 접근 모드:http://shkolazhizni.ru/archive/0/n-33171/
눈과 눈송이에 관한 시. - 접근 모드:http://www.razumniki.ru/stihi_ro_sneg_i_sneginki.html

두 개의 눈송이가 똑같지 않다는 모든 학생들에게 친숙한 주장은 반복적으로 의문을 제기했습니다. 하지만 캘리포니아의 독특한 연구는 기술대학교우리는 이 진정한 새해 질문에 대한 마지막 손질을 할 수 있었습니다.

눈은 구름 속의 미세한 물방울이 먼지 입자에 이끌려 얼면서 형성됩니다.

처음에는 직경이 0.1mm를 초과하지 않는 얼음 결정이 공기 중의 수분 응결로 인해 떨어지고 성장합니다. 이는 6개 점의 결정 형태를 생성합니다.

물 분자의 구조로 인해 결정 광선 사이에는 60°와 120°의 각도만 가능합니다. 메인 워터 크리스탈은 평면 형태를 가지고 있습니다. 정육각형. 그런 다음 이러한 육각형의 꼭지점에 새로운 결정이 쌓이고, 그 위에 새로운 결정이 쌓이면서 다양한 모양의 눈송이 별이 얻어집니다.

캘리포니아 대학교 물리학 교수인 케네스 리브레히트(Kenneth Libbrecht)는 자신의 연구 그룹이 수년간 연구한 결과를 발표했습니다. "두 개의 동일한 눈송이가 보이더라도 여전히 다릅니다!" -교수님이 말씀하세요.

리브레히트는 눈 분자의 구성에서 질량이 16g/mol인 산소 원자 약 500개마다 질량이 18g/mol인 원자가 1개 있다는 것을 증명했습니다.

그러한 원자와 분자의 결합 구조는 결정 격자 내 연결에 대한 수많은 옵션을 제안하는 것과 같습니다.

즉, 두 개의 눈송이가 실제로 동일해 보인다면 미시적 수준에서 그 신원을 확인해야 합니다.

눈(특히 눈송이)의 특성을 연구하는 것은 어린이 놀이가 아닙니다. 눈과 눈구름의 성질에 대한 지식은 기후변화를 연구할 때 매우 중요합니다.