XVI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке. Летняя площадка 2022

Почему снежинки такие разные?

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Конюхова В.Е. 1Боярская В.А. 1Баранов М.А. 1

---

1МАОУ СШ №2 г.Бор Нижегородской обл.

Крапчина Т.В. 1

---

1МАОУ СШ №2 г.Бор Нижегородской обл.

Работа в формате PDF

2.7 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

«Снежинки – это письма с неба, написанным тайными иероглифами» - писал японский физик Укихиро Накая. Снежинка является одним из самых прекрасных явлений природы. Ее форма и красота восхищают и завораживают. Когда идет снег, миллионы снежинок выпадают на землю, и все они такие разные. Этой зимой в Нижегородской области выпало очень много снега. На прогулке мы часто рассматривали снежинки и каждый раз восхищались их красотой.

В школе на уроках по окружающему миру мы узнали, какие бывают снежинки и из чего они состоят. Но почему они такие разные? Почему не бывает пятиугольных или восьмиугольных снежинок? От чего зависит их форма? На все эти вопросы мы захотели получить ответ и решили провести своё исследование.

Гипотеза: мы предполагаем, если снежинки такие разные, значит на их форму и размер влияют климатические условия, при которых они образуются.

Чтобы проверить эту гипотезу, нам необходимо решить следующие задачи:

Изучить литературу по теме;

Выяснить почему, как и где формируются снежинки;

Описать разнообразие форм и существующие классификации;

Определить условия образования такого разнообразия снежинок;

Провести анкетирование одноклассников

Составить журнал наблюдений за 1 зимний месяц;

Сделать выводы.

Объект исследования – снежинка.

Предмет исследования – форма снежинки и погодные условия на нее влияющие.

Цель исследования: выяснить, от чего зависит форма снежинки.

Методы исследования:

Изучение информационных источников;

Анкетирование;

Наблюдение;

Фотофиксация;

Сбор и анализ наблюдений;

Анализ полученных данных.

Актуальность исследования. Актуальность нашей исследовательской работы заключается в том, что она может быть использована на уроках по окружающему миру, а также во внеклассной работе. Работа развивает внимательность и наблюдательность, мышление, фантазию, обогащает словарный запас.

План проведения исследования:

Выдвижение гипотезы;

Изучение теоретической части вопроса;

Анкетирование одноклассников;

Ведение журнала наблюдений, сравнение и обобщение;

Подведение итогов исследования, выводы.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА

Теоретические исследования

Рождение снежинки

Как появляются снежинки? Хотя мы и думаем, что снег «чистый», но на самом деле большинство снежинок формируются высоко в облаках вокруг мелких частиц пыли, поднятых ветром вверх. Водяной пар может замерзать также вокруг частиц дыма, пыльцы, соли, бактерий. Используя очень мощные микроскопы, ученые смогли разглядеть частицы, спрятанные в сердцевине снежинки. При просмотре большого количества снежных кристаллов обнаружили, что большинство снежинок содержали в центре мельчайшие частицы глины. Так что снежинки — это кусочки почвы, может быть даже с вашего огорода, только покрытые льдом.

Кристаллик, который образовался вокруг пылинки, как и все кристаллы льда, имеет шестиугольную форму. Постепенно он начинает расти, но два кристаллика не могут соединиться углом, они всегда присоединяются друг к другу гранью. Именно из-за этого большинство снежинок имеют форму шестиконечной звезды, реже 3-х или 12 –конечной (Приложение 1 Рис. 1).

Как именно в настоящий момент будет расти снежинка, зависит от текущих условий вокруг снежинки: влажность, температура, ветер. И даже самые незначительные изменения этих данных могут изменить ход роста снежинки. Условия постоянно меняются и получается, что снежинка то растет в ширину, то у нее отрастают лучи. А в холодную и сухую погоду снежинки вообще растут в высоту, а не в ширину, и получаются шестиугольные столбики.

Профессор Укихиро Накайя из Японии первым предположил, что величина и форма снежинок зависят от температуры и влажности воздуха, и подтвердил эту гипотезу экспериментально, выращивая в лаборатории кристаллы льда разной формы (Приложение 1 Рис.2). Так как путь до земли у каждой снежинки свой, довольно долгий, а значит и своя история, и своя окончательная форма.

В наши дни изучение снежинок превратилось в целую науку – кристаллографию.

Классификация снежинок

Известно несколько классификаций снежных кристаллов. В 1951 г. Комиссией снега и льда Международной ассоциации гидрологических наук предложена классификация, различающая семь основных форм кристаллов: звёздчатые дендриты, пластинки, столбцы, иглы, пространственные дендриты, столбцы с наконечником и неправильные формы. К ним добавились еще три вида обледеневших осадков: мелкая снежная крупка, ледяная крупка и град (Приложение 2 Рис. 1).

Пластинки – это плоские и тонкие шестиугольные снежинки без лучиков.

Звёздчатые дендриты. Эти снежинки похожи на звёздочки: от центральной льдинки, расходятся шесть лучей. Снежинки-звездочки называют дендритами (от греч. dendron — дерево). Они плоские и тонкие, их размер - 5 мм и более.

Столбики (колонны)–самая распространенная форма снежинок. Они могут быть шестигранными столбцами или в виде карандаша, заостренного на концах; сплошными или полыми внутри.

Иглы –это столбики, выросшие длинными и тонкими. Иногда их концы расходятся на несколько веточек.

Пространственные дендриты – это объемные снежинки, которые образуются при срастании нескольких кристаллов.

Столбики с наконечниками.Изначально такой кристалл имеет форму столбика, но затем у него на концах начинают расти пластинки. Это может произойти, если, кристалл заносит ветром в зону с другой температурой. Такие снежинки похожи на запонки для мужских рубашек.

Кристаллы неправильной формы. На долю снежинки может выпасть немало приключений, она может потерять некоторые из своих веточек или разломаться совсем. Обычно таких сломанных снежинок много в сыром снеге и при сильном ветре.

Существует и более развернутая классификация, при которой каждый из этих типов разделяется на несколько видов и подвидов. Например, американский профессор физики из Калифорнийского технологического университета Кеннет Либбрехт, использует в своей работе классификацию из 35 видов (Приложение 2 Рис. 2).

Интересные факты

Миллиарды снежинок способны повлиять даже на скорость вращения земли. Но самое главное предназначение снежинок в том, что при таянии весной они питают нашу землю влагой. Оказывается, под снежным одеялом тепло. Многие звери зарываются в снег и так спят ночью. Снежный покров спасает растения от вымерзания. Снежинки служат хорошую службу человеку. Они очищают воздух от пыли и гари, поэтому во время снегопада всегда дышится легко. На Севере люди делают из него временные жилища. Нарезают из него кирпичи и складывают из них домики. Охотники, застигнутые на Чукотке метелью, ложатся в снег с собаками вместе, и их заносит снегом. После метели они выбираются из-под снега живыми.

Более половины населения земного шара никогда не видело снега, разве только на фотографиях.

Cогласно Книге Рекордов Гиннесса самая большая снежинка была найдена в Форт Киу, Монтана, 28 января 1887 г. ее ширина составляла 38 см, а толщина 20 см.

Снежинки на 95 % состоят из воздуха.Именно поэтому снежинки так медленно падают на землю, словно кружатся в медленном танце.

В Японии есть музей снега и льда, названный в честь ученого физика Укихиро Накая, где хранятся первые снимки и машина для получения снежинок.

Около 27 миллионов долларов американские ученые потратили на выяснение того факта, что снежинки образуются непосредственно из пара, минуя стадию дождя.

В языке эскимосов для наименования снега существует больше 20 слов. В якутском языке — около 70.

Снег белый, потому что снежинки — это кристаллы, которые отражают весь спектр света, который мы видим, как белый.

Если в воздухе находится большое количество пыли, примесей или песка, то можно увидеть, как падает розовый, коричневый, оранжевый или красный снег. Оранжевый снег выпал в Сибири в 2007 г, а Краснодар красовался розовым снегом в 2010 г. (Приложение 3 Рис. 1)

На Крайнем Севере снег бывает настолько твёрдым, что топор при ударе по нему звенит, словно ударили по железу.

Практические исследования

Анкетирование

Нашим одноклассникам было предложено ответить на следующие вопросы:

Из чего образуется снежинка?

Почему все снежинки разные?

Бывает ли снег цветным?

Ребята отвечали письменно. Все их ответы мы представили в виде круговой диаграммы (Приложение 3 Рис. 2).

Вывод: После проведенного анкетирования и анализа результатов, мы выяснили, что всего 13 из 29 одноклассников знают, из чего образуется снежинка. На вопрос: «Почему все снежинки разные?» верно смогли ответить только 4 человека из 29. На вопрос: «Бывает ли снег цветным?» правильно ответили 13 человек из 29.

Проанализировав все анкеты, нам стало еще интереснее работать над изучением этой темы. Для того, чтобы найти практическое подтверждение нашей гипотезы, мы решили составить свой дневник наблюдений.

Дневник наблюдений

Изучив литературу (Приложение 4 рис.1,2) мы узнали, что форма и размер снежинок зависит от погодных условий. Попробуем это проверить, составив свой журнал наблюдений, куда будем вносить данные о климатических условиях и формах снежинок на основе фотонаблюдений. Нам понадобится (Приложение 4 Рис. 3):

Микроскоп со 100-кратным увеличением и подсветкой;

Смартфон с режимом макросъёмки и приложением, определяющим погоду;

Черная бархатная бумага.

В течение 1 месяца (с 15 января по 15 февраля 2022 года) во время снегопадов, мы фотографировали снежинки, пойманные с помощью бархатной бумаги (Приложение 4 Рис. 4,5,6). В дни, когда не было осадков, наблюдения не велись.

При ведении журнала мы использовали Классификацию Международной Комиссии Снега и Льда. Полученные данные мы занесли в таблицу (Приложение 5).

Затем с помощью развернутой классификации Кеннета Либбрехта мы дали точные определения снежинкам из наших фотонаблюдений (Приложение 6).

Выводы

Самые большие и пушистые снежинки выпадают в безветренную погоду при температуре ниже -10°С.

Чем больше влажность, тем также причудливей узор снежинки, так как снежинка встречает на своем пути большее количество частиц пара.

При ветреной погоде снежинки, сталкиваясь друг с другом, теряют свои веточки или ломаются и обретают неправильную форму.

При температуре близкой к 0 °С выпадают обледенелые осадки (крупка, град).

Пластинки выпадают при температуре от -3°С до -5°С и температуре ниже -10°С.

Столбики и иглы выпадают при температуре примерно от –5°С до - 10°С, но, если влажность высокая, появляются также дендриты и звезды.

Однако, то, какой мы увидим снежинку, когда она прилетит на землю, зависит не только от того какие погодные условия на поверхности земли, но и от того, каким был ее путь от самого рождения. К сожалению, в домашних условиях весь путь от облака до земли мы повторить не сможем, а только зафиксировать результат.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе проделанной работы мы выяснили, что снежинки формируются высоко в облаках вокруг мелких пылинок, поднятых ветром вверх. Мы познакомились с разнообразием их форм и классификациями. Влажность, температура и ветер- это основные факторы, влияющие на форму снежинки, преодолевающую свой путь из облака до земли. Мы узнали, что даже незначительное изменение данных параметров может изменить ход роста снежинки.

В соответствии с выдвинутой гипотезой и поставленными задачами, нами были проведены наблюдения за погодными условиями, влияющими на образование снежинок. В течение месяца, мы вели свой дневник наблюдений. В соответствии с ним мы можем утверждать, что величина и форма снежинок напрямую зависят от погодных условий, таких как температура и влажность воздуха, а также скорость ветра. В ходе ведения дневника, мы не только познакомились с разнообразием форм снежинок, но и наглядно это увидели.

Наша гипотеза подтвердилась!

Своими исследованиями мы поделились с одноклассниками, показали им полученные фотографии. Данная тема была им очень интересна и познавательна. Многие были огорчены тем, что зима уже заканчивается, так как хотели начать вести свой дневник наблюдений за таинственными снежинками.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ

Большая российская энциклопедия, 2019 г.

Година О.В. Снег и лед. Все самое интересное. - Рязань: Умные подарки Стар прожект, 2018 г.

Кассино М., Нельсон Д. Снег. Зимнее чудо. - М.: Издательство «Манн, Иванов и Фербер», 2016 г.

Либбрехт К. Снежинки: Тайная красота зимней природы, зани-мательное снежинковедение. М.: Издательство «Добрая книга», 2017 г.

Смирнова Ю.А. История снежинки, или чудо на рукавице, М.: Издательство «Качели», 2018 г.

Энциклопедия для детей. Т. 3 География. - М.: Аванта+, 2004 г.

https://ru.wikipedia.org

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Схема появления снежинки

Рис. 1

График зависимости формы снежинок от температуры воздуха и влажности

Рис. 2

Приложение 2

Классификация снежинок Международной комиссией по Снегу и Льду

Рис. 1

Классификация снежинок Кеннета Либбрехта

Рис. 2

Приложение 3

Розовый снег, выпавший в г. Краснодар в 2010 г.

Рис. 1

Результаты анкетирования

Рис. 2

Приложение 4

Фотографии проводимых исследований

Рис.1 Рис. 2

Рис. 3 Рис. 4

Рис. 5 Рис. 6

Приложение 5

Дневник наблюдений

Приложение 6

Фотографии снежинок и их классификация