Учёный НИУ «БелГУ» объяснил, как образуются объёмные ледяные узоры на земле

Профессор института инженерных и цифровых технологий рассказал о природе появления на земле в морозные дни причудливых ледяных кристаллических узоров, похожих на цветы.

Жители Алексеевского района Белгородской области обратили внимание на ледяные узоры, напоминающие цветы, которые образовались на речном льду и на поверхности земли. Природное явление прокомментировал профессор кафедры теоретической и экспериментальной физики института инженерных и цифровых технологий, доктор физико-математических наук Владислав Сыщенко.

По словам учёного, снежные узоры на земле образуются по той же причине, что и снежинки в воздухе.

– В воздухе присутствуют молекулы воды – водяной пар. Когда температура падает, молекул воды становится слишком много, и им удобнее будет осесть на какую-нибудь твёрдую поверхность. И если несколько молекул уже сцепились вместе, образовав затравку ледяного кристаллика, то другим молекулам из окружающего воздуха будет удобнее присоединиться к своим «сёстрам». Попадая в область короткодействующих сил межмолекулярного притяжения, при наличии подходящей пространственной конфигурации они встраиваются в образующуюся кристаллическую решетку. Так нарастает падающая в воздухе снежинка, так нарастают и морозные узоры на земле, – пояснил Владислав Вячеславович.

Профессор отметил, что молекулы воды могут упаковываться в различные кристаллические структуры, но самая обычная для воды – гексагональная, в основе которой лежит правильный шестиугольник. Если присмотреться к изображениям на фото, «веточки» на ледяном узоре образуют угол в 60 градусов, такой же, как между лучами снежинки.

Рассуждая на тему образования кристаллов, Владислав Сыщенко заметил, что при слове «кристалл» в воображении человека чаще всего встаёт нечто плотное, массивное, вроде кристаллов минералов, которые в великом множестве и разнообразии можно увидеть, например, в геолого-минералогическом музее НИУ «БелГУ». Почему же в случае с ледяными кристаллами мы видим ажурные «веточки»?

– Дело в том, что вырастить такой плотный кристалл, в котором молекулы, атомы или ионы вещества последовательно заполняют все подходящие для них места, может оказаться не так просто, для этого требуются специальные усилия. Те, кто в детстве пытался вырастить кристалл соли, опустив в стакан с раствором ниточку, замечали, как на ней вместо плотного аккуратного монокристалла вырастает ветвистая, древесноподобная структура, которая так и называется – дендрит. Нетрудно представить себе, как оседающие из охлаждённого воздуха молекулы воды присоединяются к уже существующей основе, наращивая ажурные веточки ледяных цветов, – прокомментировал физик.