Kredit: Kenneth G., Libbrecht
Keine zwei Schneeflocken…
Sie sagen, dass keine zwei Schneeflocken gleich sind. Das mag wahr sein, aber Schneeflocken haben einige auffällige Ähnlichkeiten., Take a look at these snowflakes:
Credit: Kenneth G. Libbrecht
See a pattern?, Es ist vielleicht nicht sofort klar, aber sie sind alle auf ähnliche Weise symmetrisch. Der ausgefallene Weg, dies zu sagen, ist, dass sie alle „sechsfache radiale Symmetrie“ haben.“Mit anderen Worten, wenn Sie sechs gleichmäßig verteilte Linien aus der Mitte der Flocke zeichnen, werden Sie feststellen, dass sich die Form auf dieser Linie auf den fünf anderen Linien wiederholt.
Warum haben sie ein solches Muster? Und wenn sie alle ein so ähnliches Muster haben, warum ist es dann so unvorstellbar, dass zwei Schneeflocken identisch sind? Um beide Fragen zu beantworten, müssen Sie wissen, wie sich eine Schneeflocke bildet.,
Die Geburt einer Schneeflocke
Schnee ist nicht einfach ein gefrorener Wassertropfen, der aus einer Wolke fällt. Was eine Schneeflocke anders macht, ist, dass sie sich langsam bildet und in der Wolke wächst.
Eine Schneeflocke entsteht, wenn Wasserdampf durch die Luft strömt und auf einem Teilchen kondensiert (von einem Gas zu einem Feststoff wechselt). Dort bildet es einen langsam wachsenden Kristall. Es gibt zwei grundlegende Möglichkeiten, wie der Dampf kondensieren kann. Jeder Weg spielt eine große Rolle in der Form, die die Schneeflocke schließlich annehmen wird.,
Eine Sammlung von grundlegenden sechsseitigen Prismen. Die Facetten sind die ebenen Flächen.
Der erste Weg besteht darin, sogenannte Facetten zu bilden.“Eine Facette ist im Wesentlichen ein flaches Gesicht auf einer 3D-Form, wie ein Prisma. Sie bilden sich natürlich, wenn ein Kristall wächst. In Eiskristallen spiegelt die Form, die sie annehmen, die Form der Moleküle wider, die den Kristall bilden. Die Kristallstruktur von gefrorenem Eis ist eine sechsseitige Form. Daher ist auch eine eisige Facette sechsseitig. Hier kommt die Symmetrie in einer Schneeflocke her.,
Der zweite Weg, eine Schneeflocke zu wachsen, besteht darin, Zweige zu bilden. Es überrascht nicht, dass dies diese schönen baumartigen Strukturen schafft. Zweige bilden sich, weil Wasserdampf beim ersten Berühren kondensiert. Wenn sich auf der Oberfläche einer Flocke eine kleine Beule befindet, kondensiert der Dampf dort, anstatt weiter zu reisen. Jetzt ist die Beule größer und es ist noch wahrscheinlicher, dass sie an diesem Punkt Wasserdampf „fängt“. Der Prozess wiederholt sich und ein Zweig wird gebildet!,
Chaos folgt…
Während die Schneeflocke im Allgemeinen als Prisma mit sechs Facetten beginnt, kann ihr Wachstum zwischen dem Erstellen von Facetten und dem Bilden von Zweigen hin und her wechseln. Und beide Prozesse können gleichzeitig auftreten. Nahezu unmerkliche Temperaturänderungen und die Wassermenge in der Luft verändern, wie die Moleküle wirken und wie sie kondensieren.
stellen Sie sich eine wachsende Schneeflocke in einer cloud. Während es hin und her bläst, erfährt es alle möglichen sich ändernden Bedingungen., Es gibt unterschiedliche Temperaturen und Feuchtigkeitsniveaus in verschiedenen Teilen der Wolke. Es gibt auch verschiedene Bedingungen auf mikroskopischer Ebene. Die Reihenfolge, in der es diese Änderungen erfährt und wie lange jeder Satz von Bedingungen dauert, bestimmt die Form, die es macht.
Wie wahrscheinlich wäre es, wenn zwei Schneeflocken bis auf mikroskopische Ebene die gleichen Bedingungen erleben würden? Astronomisch unwahrscheinlich! Deshalb werden Sie nie zwei wirklich identische Flocken finden!,
Während des Schneesturms von 2015 fallen zahlreiche Schneeflocken auf die Straßen von New York City. Kredit: Anthony Quintano.