Jak se námrazové vzory tvoří na skle. Proč jsou vzory na oknech v zimě tak krásné? vzory hvězd trichyta

Chaotické linie, široké pruhy a oblouky, nejmenší motivy dřeva… Hlavním umělcem v zimě je mráz, který maluje na okna jedinečné obrazy. Jak se to stane?

Z vědeckého hlediska dochází k ojínění vnitřního povrchu skla. Faktem je, že teplota vzduchu v blízkosti oken v zimním období je vždy nižší než ve zbytku místnosti. Studený vzduch nemůže obsahovat tolik vlhkosti jako teplý vzduch, v zimě padá ve formě námrazy nebo v létě rosy. Pokud je teplota skla nad nulou, pak jsou okna pokryta nejmenšími kapkami vlhkosti - zamlžují se (kdo nosí brýle, pochopí, o co jde). A pokud je pod nulou, tak se vodní pára neusazuje ve formě vodních kapiček, ale hned ve formě ledových krystalků (tedy voda přechází z plynného skupenství okamžitě do pevného - sublimace). Takové ledové krystaly (jinovatka) pokrývají sklo tenkou vrstvou.

A vzor je spojen s pohybem vzduchu v místnosti: lidé se pohybují, digestoř funguje, okna se otevírají kvůli větrání, v rámech jsou mezery atd. Důležitou roli hrají vlastnosti povrchu skla (drobné škrábance, prach nebo otisky prstů atd.). Kombinace těchto faktorů tvoří jedinečný mrazivý vzor.

Mimochodem, nejen okna mohou zmrznout, ale také jakékoli předměty ochlazené na negativní teplotu, které jsou do budovy přivedeny z ulice. teplá místnost. Jen na nich mráz nevypadá tak působivě a tyto předměty se obvykle rychle zahřejí na pokojovou teplotu. Další věcí jsou okna, jejichž nízkou teplotu udržuje vnější chlad.

A co je nejdůležitější, kresba na oknech také naznačuje, že místnost má špatnou tepelnou izolaci. V moderních oknech s dvojitým zasklením, kde se používají dvě nebo dokonce tři skla, se již netvoří mrazivé vzory. V tomto případě je mezi sklenicemi podtlak s nulovou vlhkostí a na studeném skle (na tom sousedícím s ulicí) se prostě nemá co usazovat. Nyní jsou mrazivými vzory domy na vesnicích, okna některých autobusů a trolejbusů. Pokrok nechává za sebou romantiku...

Vždy je důležité, aby člověk věděl, jaké bude počasí, protože to ovlivňuje jeho aktivitu a pohodu. Při pozorování přírody za špatného počasí a za slunečného dne, za soumraku i v noci si lidé všímali charakteristických znaků, které předcházejí určitým změnám počasí. Takže tam byly četné známky - důkazy lidová moudrost, z nichž mnohé jsou založeny na jednoduchém sněhovém vzoru.

Krásný sněhový vzor na oknech v lesku ranního slunce a v husté modři zimního soumraku, když brzy ráno vstanete z postele, protáhnete se, půjdete k oknu ... A, ach, ZÁZRAK!! ! Na okně je opět kouzlo. Ano ano. Nedivte se. Nejskutečnější kouzlo: pohádkové stromy, okouzlující les, neobvyklé květiny. Je to tak přitažlivě krásné, neobvyklé a tajemné, že mě vždy zajímá: proč mráz kreslí na okna sněhové vzory? Mohou vzory předpovídat počasí? Jaké magické proměny se tvoří na skle a jsou závislé na teplotě vzduchu?

Ukázalo se, že je to voda! Průhledná vodní pára, která je vždy ve vzduchu. Je také v místnosti. A mezi dvojitými okenními rámy - všude! Teplá vodní pára se usazuje na studených skleněných oknech a mění se v ledové krystaly, stejně jako sněhové vločky na obloze. Existuje mnoho takových krystalů, jsou navzájem propojeny. Aby mohla krystalizace začít, musí se první ledové krystalky na něčem usadit. Na okně, které ještě není zamrzlé, se první krystaly objevují především v místech, kde jsou na skle škrábance a nečistoty. Někdy na zcela nezamrzlém skle navlékne mráz na sotva znatelný škrábanec girlandu sněhových vloček. Někdy se zdá, že sklo je čistě opotřebované a mráz na něm vykreslí vzory, které ukazují stopy ubrousku, kterým se utíralo okno.

První ledové krystaly na skle jsou vždy šestipaprskové hvězdy nebo šestihranné stonky. Ale zvětšujíce se, rozšiřují se, setkávají se, vytvářejí tlak na sebe, ohýbají se, ohýbají. A objevují se vzory.

Čím silnější je mráz na ulici, tím více se tvoří ledové krystaly a

ulpívá na škrábancích a prachových částicích na skle.

Při růstu krystalů, zvláště pokud je růst velmi rychlý, často vznikají tzv. skeletové formy a rozvětvené krystaly neboli dendrity. Příklady dendritických krystalů jsou ledové vzory na skle a sněhové vločky.

Mezi sněhovými vločkami jsou "desky", "pyramidy", "sloupce", "jehly", "šípky", jednoduché nebo složité "hvězdy" s vysoce rozvětvenými paprsky.

Každý z nich je jedinečný. Ale zároveň mají všechny šest tváří a jednu osu symetrie.

Prostorová mřížka ledových krystalků.

Kuličky představují atomy kyslíku; polohy atomů vodíku

nezobrazeno. První, kdo zaznamenal tuto vlastnost sněhových vloček, byl německý astronom Johannes Kepler.

Vědci zjistili, že tvar sněhového krystalu opakuje molekulární strukturu ledu - jeho krystalová mřížka se skládá pouze z šestiúhelníků.

Ukazuje se, že vnitřní struktura sněhového krystalu určuje jeho vzhled.

První systematické studie sněhových krystalů provedl ve 30. letech 20. století Japonec Ukihiro Nakaya. Vyčlenil 41 druhů sněhových vloček, provedl první klasifikaci a zjistil, že velikost a tvar výsledných ledových krystalů závisí na teplotě a vlhkosti.

Na skle zamrzlého okna je dobře vidět, jak ledové krystaly vznikají, rostou a postupně mění svůj tvar. Nejprve se ve spodní části okna začnou objevovat mrazivé kresby. Obvykle se zde hromadí velký počet voda a pak postupně stoupají mrazivé krystaly.

Kulaté „kukátko“ v neprůhledné vrstvě ledu, které zakrylo okno, je možné vyčistit dýcháním na zamrzlé sklo nebo přiložením prstu. Přestanete-li kukátko zahřívat, bude opět pokryto vrstvou ledu, stejně jako ledová díra na řece zamrzne studeným mrazem.

Když se podíváte pozorněji na to, jak se kukátko zavírá, můžete vidět: nejprve se od jeho okrajů ke středu táhnou tenké jehličky - jemný, sotva viditelný vzor. Z těchto jehličí se do stran větví nové jehličí, peříčka, hvězdičky. Zatím je jimi pokryto celé oko jako nejtenčí krajka a z okrajů oka vyrůstá nová vrstva jehličí a hvězd, uzavírající první vazbu - jednotlivé větve se spojují, splývají v souvislou vrstvu. Takto rostou ledové krystaly.

Nové krystaly vždy začnou vyrůstat z okrajů oka, z vrstev ledu, které neroztály. Existuje pro to jednoduché a srozumitelné vysvětlení: částice vody se snadněji přichytí na již připravenou krystalovou mřížku, než začít budovat mřížku novou.

Sněhový krystal často roste jako fraktál a vytváří složitou nepravidelnou strukturu, jejíž části jsou podobné celku.

V přírodě jsou fraktály vidět všude - v obrysech hor, řek, mořských pobřeží, stromů, cévního systému... A v mrazivých vzorech na oknech!

Fraktály jsou soubory s extrémně nepravidelnou rozvětvenou a zubatou strukturou. Termín zavedl B. Mandelbort v roce 1975, ačkoli takové objekty byly v matematice studovány již od konce 19. století. Hlavní charakteristikou fraktálu je jeho zlomkový rozměr.

Když se vzduch ochladí, jeho vlhkost klesá, přebytečná voda kondenzuje dál okenní sklo. Když teplota vzduchu klesne pod 0ºС, voda krystalizuje.

Proč se v mrazu objevují kresby na skle okna? Na jedné straně samotné krystaly mají svou vlastní strukturu, která určuje vzor. Kromě toho škrábance na povrchu skla, prachové částice, proudy vzduchu pomáhají Santa Clausovi vytvářet krásné vzory na oknech.