Ученые Уральского федерального университета выяснили, как на Земле и в космосе формируются снежинка и морозные узоры на стеклах. Специалисты обобщили накопленный опыт за последние 10-летия и проанализировали все известные экспериментальные данные по росту ледяных кристаллов. Результатами исследований поделились на портале «наука.рф» по данным пресс-службы вуза.
Из-за переноса тепла и гравитации в земных условиях – форма кристалла вырастает неидеальной, и узор «снежинка» получается ассиметричным. Таким образом, ученые опровергли распространенное представление о том, что данная форма имеет правильную геометрическую фигуру.
Снежинка, в целом, имеет сложную, негладкую и несимметричную форму. Быть «идеальной» рисунку мешают земные процессы, в частности, конвекция. Именно она влияет на форму кристалла и делает его ассиметричным. Это подтвердили и расчеты.
Также специалисты заметили, что на то, какими будут кончики снежинок влияет степень переохлаждения воды. В условиях микрогравитации ледяные дендриты растут в практически неподвижной среде, что позволяет им формироваться более симметрично и предсказуемо, следуя только своим внутренним законам кристаллизации.
Ученые применили геометрико-морфологическую теорию, метод граничных интегралов и критерий отбора для описания устойчивого режима роста таких кристаллов. Это позволило определить скорость роста вершины дендрита и радиус кончика в базальной плоскости в зависимости от переохлаждения жидкости в ходе одного и того же эксперимента
Работа физиков УрФУ впервые обобщает и анализирует вместе все известные экспериментальные данные, включая полученные в условиях микрогравитации и в космосе. Это дает новую, более точную, реалистичную, неидеализированную модель формы снежинки и является шагом вперед по сравнению с упрощенными представлениями.
В планах ученых — расширить методологию на другие вещества и выяснить, как формируются кристаллы не только в воде, но и в других материалах.