Их узоры несовершенны.
Физики Уральского федерального университета (УрФУ) осуществили первое в мире комплексное исследование условий и факторов, оказывающих влияние на рост кристаллов воды, то есть снежинок и узоров на стеклах. Они проанализировали имеющиеся экспериментальные данные, собранные также в условиях микрогравитации на околоземной орбите.
Исследователи подчеркивают, что из-за конвекции, то есть переноса тепла в атмосфере и воде, а также гравитации, снежинки на Земле не бывают симметричными и геометрически правильными. Это распространенное заблуждение. Тем не менее, ученые выяснили, что форма кончика дендритного кристалла может быть описана параболой, однако в целом снежинка обладает сложной неправильной структурой.
Конвекция делает форму снежинки неидеальной. Она определяет скорость роста и радиус кривизны различных частей объекта. Также важны степень переохлаждения воды и влияние гравитации. Последнее отсутствует в космосе. Поэтому в условиях невесомости снежинки формируются более симметрично и предсказуемо, следуя в основном внутренним законам кристаллизации.
Процесс формирования снежинок, который кажется простым, до сих пор не может быть полностью описан с точки зрения всех физических механизмов. Ученым необходимо подробно оценивать форму поверхности кристаллов, устойчивость режимов их роста, определять скорость и радиус вершины в различных плоскостях, морфологическую устойчивость межфазной границы, учитывать образование ответвлений и множество других параметров.
Разработанная модель, обобщающая существующие экспериментальные данные, описывает только основные природные процессы. Тем не менее, понимание нюансов роста кристаллов в бытовых земных условиях может иметь не только научную ценность, но и практическое значение. Например, промышленность может на основе этих данных лучше понимать процессы затвердевания сплавов и выявлять причины образования дефектов.
