Лаборатории по выращиванию снежинок
☃️В 1930-х годах японский исследователь Укичиро Накая начал систематическое изучение различных типов снежных кристаллов. В середине столетия Накая выращивал снежинки в лаборатории, используя отдельные волоски кролика, помещённые в охлаждённое помещение. Он возился с настройками влажности и температуры, выращивая основные типы кристаллов, и собрал свой оригинальный каталог возможных форм. Накая обнаружил, что снежинки-звёзды имеют тенденцию образовываться при -2 °C и при -15 °C. Столбцы образуются при -5 °C и примерно при -30 °C (Рис.6).

☃️В 2001 году свои исследования в области снега начал профессор физики, астроном Кеннет Либбрехт (Kenneth Libbrecht) из Калифорнийского технологического института. Вместе со своей маленькой командой исследователей Либбрехт пытался придумать рецепт снежинки, то есть некий набор уравнений и параметров, которые можно загрузить в компьютер и получить от ИИ великолепное разнообразие снежинок. В лаборатории профессора Либбрехта снежинки выращиваются искусственно. Либбрехт предложил идею молекулярной диффузии на основе поверхностной энергии. Эта идея описывает, как рост снежного кристалла зависит от начальных условий и поведения молекул, которые его образуют (Рис.7).


Снежинки в облаках
По составу облака делятся на три группы:
☁️ водяные (жидкокапельные), состоящие из капель воды. При отрицательных температурах они состоят из переохлажденных капель;
☁️ ледяные (кристаллические), состоящие из ледяных кристаллов;
☁️ смешанные, состоящие из смеси переохлажденных водяных капель и ледяных кристаллов.
Ледяные кристаллы, составляющие облака, различаются как по размеру, так и по форме. Форма и размер кристаллов в значительной степени зависят от температуры и относительной влажности воздуха в облаке (Рис.8). Основной формой твердых облачных частиц является шестигранная призма. Такие частицы называются полными кристаллами. Они существуют лишь в том случае, когда сублимация пара происходит медленно и спокойно. Шестигранные призмы, имеющие малую высоту по сравнению с площадью основания, называются ледяными пластинами. Кристаллы, сильно развитые в высоту, но с малой площадью основания, называются ледяными столбиками. Существуют и более сложные кристаллы в виде частичек неправильной формы. Могут возникать кристаллы в виде ледяных игл, строение которых соответствует строению лучей игольчатых звезд.

В настоящее время снег изучает раздел гляциологии — и такая ветвь науки называется снеговедение.

📷 Фотографии 1-5 сделаны сотрудниками ИФА РАН.