Кристаллы формируются под воздействием земной конвекции и гравитации, что делает их геометрию сложной и разнообразной.
Снежинка – кристалл льда с шестипроменной симметрией, лежащий на темной ткани.
Для описания устойчивого режима роста таких кристаллов ученые применили геометрико-морфологическую теориюИсточник: пресс-служба УрФУ
Ученые Уральского федерального университета выяснили, почему снежинки и морозные узоры на стеклах никогда не бывают идеально симметричными. Специалисты проанализировали все известные экспериментальные данные по росту ледяных кристаллов за последние десятилетия, а их расчеты опубликовали в журнале Acta Materialia.
В результате физики пришли к выводу, что «идеальная геометрия» снежинки – лишь распространенное заблуждение. Главными «виновниками» асимметрии ученые назвали конвекцию и гравитацию.
– Мы опровергли распространенное представление о том, что форма снежинка описывается правильной геометрической фигурой. Исследование показало, что форма кончика дендритного кристалла спереди может описываться параболой, но в целом снежинка имеет сложную, негладкую и несимметричную форму, – Любовь Торопова, ведущий научный сотрудник лаборатории математического моделирования физико-химических процессов в многофазных средах УрФУ.
На Земле перенос тепла и сила тяжести мешают кристаллу расти равномерно, делая его форму сложной, негладкой и несимметричной. В условиях микрогравитации, напротив, они растут в неподвижной среде и формируются, подчиняясь лишь внутренним законам кристаллизации.
Отмечается, что расчеты уральских физиков впервые объединили данные, полученные как на Земле, так и в космосе. Понимание точной формы кристаллов важно не только для науки, но и для промышленности. К примеру, те же механизмы определяют, как затвердевают металлические сплавы и где в них возникают опасные дефекты.
В перспективе ученые хотят расширить методологию на другие вещества и создать универсальную модель роста кристаллов.
Никита Коюшев,
автор Наука Mail,
