Ученые создали новую теорию роста снежинок
Зимой вокруг нас огромное количество снежинок, но мы даже не задумываемся, какие процессы стоят за их формированием. Теперь физики построили модель роста этих кристалликов и выяснили, как они приобретают свою форму, и от чего она зависит
Снежинки, которые, как известно, уникальны по своей форме, формируются за счет кристаллизации водяного пара из воздуха при низких температурах. В зависимости от влажности и температуры, снежинки могут приобретать различную форму. Различают 40 форм этих кристалликов, но до сих пор было неясно, как происходит их формирование на ранних стадиях.
Авторы нового исследования, о котором сообщает портал Phys.org, смоделировали процесс появления снежинок и обнаружили несколько деталей, которые до сих пор оставались неизвестными. В своей компьютерной модели физики учли одну важную деталь — микроскопический слой воды, который образуется на кристаллике льда на границе раздела с газообразной фазой.
По словам авторов, перенос вещества между фазами в такой системе, до сих пор до конца не изучен, однако учет формирования жидкого поверхностного слоя позволил сделать модель роста снежинок точнее и правдоподобнее. Авторы смоделировали рост кристалликов в различных условиях и выявили несколько закономерностей в типах структур, которые образуются и эволюционируют при росте.
Форма кристаллов льда диктуется темпами роста различных граней кристаллов. При низкой влажности снежинка растет главным образом благодаря «влетающим» в нее молекулам пара. Если же влажность достаточно велика, то рост происходит по большей части из толстой пленки жидкого поверхностного слоя по тому же механизму, что появляется лед в объеме переохлажденной воды.
Результаты работы опубликованы в статье журнала Nature Communications.