მიწის ზემოთ მაღალ სიმაღლეზე 0-დან 40 გრადუსამდე ტემპერატურაზე, ისინი სწრაფად გადაიქცევიან ყინულის კრისტალებად. ზედაპირთან უფრო ახლოს, ტემპერატურა თანდათან მატულობს, ნელდება, მის თავზე ახალი კრისტალები იყრება. კრისტალები გაიზრდებიან, ისინი გაჭიმავს სხივებს, ანუ სხივების გამონაყარს და გადაიქცევა ფიფქად. თითოეული ფიფქი იბადება მეორისგან განსხვავებით, თავისი განსაკუთრებული ნიმუშით.

ზუსტად როგორ მიმდინარეობს პროცესი, დამოკიდებულია ტენიანობაზე, ტემპერატურაზე, წნევაზე და ფიფქის საწყის ფორმაზე. პარამეტრების ოდნავი რყევები მკვეთრად ცვლის ფიფქის ზრდის მიმართულებას. ამიტომაც არ იქნება იდენტური ფიფქები.

რატომ არის ფიფქები თეთრი? სინათლე ირეკლავს ყინულის კრისტალებსა და ფიფქის შიგნით არსებულ ჰაერს შორის და იფანტება.
სხვადასხვა ნიმუშებს, რომლებსაც ყინვაგამძლე საღამოებზე ვხედავთ შუშის ფანჯრებზე, სწორი ფორმა აქვთ. ორთქლი მიდრეკილია შექმნას უწყვეტი ფორმირება, შეავსოს მთელი თავისუფალი სივრცე. ეს ფაქტი და სხვადასხვა ზედაპირის თავისებურება გავლენას ახდენს ბროლის ზრდის მიმართულებაზე, ამიტომ „ყინვაგამძლე“ შაბლონები არ ინარჩუნებენ იმ სწორ ფორმას, რაც აქვს ერთ ფიფქს.

როგორ ჩნდება ფიფქები?

მეცნიერები მიეძღვნენ ფიფქების შესწავლას

ფრანგი ტისანდიე აკვირდებოდა ბუშტიდან თოვლის წარმოქმნის პროცესს. მან ცაში აიღო ძლიერი თოვლი და შენიშნა, რომ მეტრ-მეტრში თოვლის ფიფქები თანდათან მცირდებოდა ზომით ცალკეულ ფიფქებამდე. 2000 მეტრის სიმაღლეზე ჰაერი სრულიად გამჭვირვალე გახდა, მხოლოდ თოვლის პატარა კრისტალები ჩანდა. მეცნიერი, როგორც ჩანს, თოვლის ლაბორატორიაში აღმოჩნდა.

მსოფლიოში პირველი კრისტალოგრაფიული ტრაქტატი

თოვლის კრისტალების ფორმა გერმანელმა მეცნიერმა, ფიზიკოსმა, ასტრონომმა ჯ.კეპლერმა 1611 წელს სრულიად (ჩვენთვის) შემთხვევით აღმოაჩინა.
ამ დროისთვის ორმოცი წლის მეცნიერმა აღმოაჩინა პლანეტების მოძრაობის პირველი ორი კანონი, გამოაქვეყნა ნაშრომები ასტრონომიაზე და გამოიგონა ტელესკოპი. მიუხედავად იმისა, რომ ის ცნობილი მეცნიერი იყო, ცხოვრობდა სიღარიბეში და არ იცოდა როგორ ეკვება ოჯახი. იმაზე ფიქრში, თუ როგორ გაეკეთებინა მსუბუქი, უწონო საახალწლო საჩუქარი ერთ კარგ ადამიანს, მან ყურადღება ქურთუკზე ჩამოყრილ ფიფქებზე მიიპყრო. სახლში შესვლისას გამადიდებელი შუშა ამოიღო და თოვლის დნობის შემოწმება დაიწყო. შემდეგ მაგიდას მიუჯდა და ბრწყინვალე ვარაუდები გამოთქვა ბუნებაში კრისტალების გეომეტრიული აგებულების შესახებ. წიგნი დაწერილია გულწრფელად, მხიარულად, მარტივი გასაგები ენით. აქ მან, ფიფქების ფორმაზე ასახვით, თქვა, რომ არ ესმის, რატომ აქვთ მათ ექვსკუთხა ფორმა.

ამერიკაში ნატურალისტი ფოტოგრაფი ბენტლი ნახევარი საუკუნის განმავლობაში აგროვებდა ფიფქების 5000-ზე მეტ ფოტოს მიკროსკოპის ქვეშ. და წარმოიდგინეთ: ამ ფოტოებს შორის ორი იდენტური არ იყო! მას ხშირად უახლოვდებოდნენ იუველირები და მხატვრები, რომლებიც მის ნამუშევრებს იყენებდნენ საკუთარი თავის შესაქმნელად. სურათებზე ფიფქები ნამდვილად ჰგავს უბადლო ოსტატი იუველირის მიერ შექმნილ სამკაულს. ასე უწოდა მათ: თოვლის სამკაულები. მოგვიანებით, ამერიკულმა ამინდის ბიურომ კოლექციიდან გამოუშვა ფიფქების ატლასი, რომელიც მოიცავდა ნატურალისტის ფოტოების ნახევარს. მან არავის გაუმხილა მაღალი ხარისხის სურათების მიღების საიდუმლო.

ფიფქის ფოტოს გადაღება ადვილი არ არის, რადგან ის სწრაფად დნება და კარგავს სიმკვეთრეს.

რუსებმა ასევე აღმოაჩინეს თოვლის კრისტალების გადაღების მეთოდი, რომლის დროსაც ფიფქებს ათავსებდნენ არა მინაზე, არამედ საუკეთესო აბრეშუმის ბადეზე. ფოტოებიც კარგი ხარისხის იყო, შემდეგ კი ბადე გადაკეთდა. 1933 წელს კასატკინმა, პოლარული სადგურის დამკვირვებელმა, გადაიღო 300 ფოტო სხვადასხვა ფიფქებისგან. ყველა ფიფქი ძირითადად ექვსკუთხაა, მაგრამ იყო სპეციალური, ისეთებიც, რომლებიც საათებს წააგავს („ბროლის საათები“, როგორც ბენტლიმ უწოდა).

იოდოფორმის კრისტალი ასევე ექვსკუთხაა; პროფესორმა ლემანმა მიიღო იოდოფორმის "ფიფქები" ლაბორატორიული გზით, აღნიშნა მათი თანმიმდევრული ფორმირება და მსგავსება ჩვეულებრივ ფიფქებთან.

ფიფქის ფორმირება

ექვსკუთხა ფიფქის ფორმა

ელემენტარული - ტეტრაედონი, რომელიც აერთიანებს ექვს წყლის მოლეკულას. წყლის თითოეული მოლეკულა ინარჩუნებს წყალბადის ბმების ფორმირების უნარს. ამიტომ, ტეტრაჰედრებს შეუძლიათ ერთმანეთთან დაკავშირება, ახალი სტრუქტურების შექმნა. ბუნებაში, მათი მრავალფეროვნება არსებობს, მაგრამ ძირითადი სტრუქტურა არის ექვსკუთხედი, რომელშიც წყლის მოლეკულები გაერთიანებულია რგოლში. ამრიგად, ფიფქია შედგება ასაწყობი ყინულის კრისტალებისგან. ყინულის ექვსკუთხა სტრუქტურა განსაზღვრავს ფიფქის ექვსკუთხა ფორმას.

პატარა კრისტალები ერთმანეთთან დაკავშირებულია კიდეებით და არა კუთხეებით; შედეგად, სხივები გაიზრდება ექვსი მიმართულებით, ხოლო მეორე სხივი სხივს შორდება მკაცრად კუთხით. 120 ან 60 გრადუსზე. ფიფქის ფორმირების პირობები ყოველ ჯერზე განსხვავებული იქნება. ამიტომ, ის იზრდება სიგანეში, შემდეგ მისი სხივები გახანგრძლივდება. მშრალ ყინვაგამძლე დღეს წარმოიქმნება უჩვეულო ფორმის ფიფქი, ის გრძელდება და იქცევა ექვსკუთხა სვეტად.

თოვლის კრისტალების ფორმა დამოკიდებულია ტემპერატურაზე: -3-დან 0 გრადუსამდე (ცელსიუსამდე) - იქმნება ექვსკუთხა ბრტყელი ფორმები, -5-დან -3-მდე ნემსის ფორმის, -8-დან -5-მდე - სვეტები - პრიზმები, -12-დან -8 - ისევ ბინა. თუ ტემპერატურა დაიკლებს, ფიფქებს შეუძლიათ სხვადასხვა ფორმის მიღება.

თითოეულ ფიფქს აქვს საკუთარი სიცოცხლე, რადგან ფიფქის ფორმირება ყოველ ჯერზე ხდება ახალ პირობებში. ყოველ ჯერზე, ოდნავ, მაგრამ, შეიცვლება პარამეტრები: ტენიანობა, ტემპერატურა, წნევა. დედამიწაზე დაცემისას ფიფქია იცვლის ფორმას: თუ ის ზევით ბრუნავს, იდეალურად სიმეტრიული იქნება, წინააღმდეგ შემთხვევაში არა. თუ ღრუბლების ქვემოთ ჰაერის ტემპერატურა ნულამდე მოიმატებს, ეს იქნება ნორმალური წვიმა. ხშირად ხდება, რომ თოვლი წვიმად გადაიქცევა.

ფიფქების თანამედროვე კლასიფიკაცია

თანამედროვე დროში ფიფქების ყურება გაიზარდა. თოვლის საერთაშორისო კომისიამ საფუძვლად მიიღო მყარი ნალექების მარტივი კლასიფიკაცია. დაფიქსირდა 7 სახის კრისტალები ფირფიტების სახით, ვარსკვლავის ფორმის კრისტალები, სვეტები, ნემსები და ა.შ. რუსმა მეცნიერმა ზამორსკიმ ფიფქები 9 კლასად და 48 ტიპად დაყო. ასე რომ, ფიფქების სახეობების სია შეიძლება გაგრძელდეს ზღარბით, ფუმფულაებით, მანჟეტით, პრიზმებით, ვარსკვლავებით და ა.შ.

მეცნიერი, რომელიც ასინთეზებს ტყუპ ფიფქს

თუ ოდესმე შეგიმჩნევიათ, რომ მათ განსხვავებული ფორმები აქვთ. ითვლება, რომ ერთ კუბურ მეტრ თოვლში დაახლოებით 350 მილიონი ფიფქია! ისინი ყველა ექვსკუთხაა და ბროლის მსგავსი სტრუქტურები აქვთ, მაგრამ თითოეულს აქვს თავისი უნიკალური ფორმა. წლების განმავლობაში მეცნიერები ცდილობდნენ გაეგოთ, საიდან მოდის ეს ფორმა, რა გავლენას ახდენს ასეთ სიმეტრიაზე და რატომ არის ის განსხვავებული ყველასთვის. თითოეული მიღებული პაწაწინა ინფორმაცია ავლენს კიდევ ერთ საოცარ საიდუმლოს, რომელიც ფიფქშია.

ფიფქების ექვსკუთხა სტრუქტურის მრავალფეროვნება და იდეალურობა არის ღმერთის, როგორც შემოქმედის, სიბრძნისა და შემოქმედების გამოვლინება. ფიფქების ფორმირება უფლის უსაზღვრო გამომგონებლობის კიდევ ერთი გამოვლინებაა.ეს წვრილი, პატარა ფიფქები ჰგავს ვარსკვლავებს ან ნემსის თავს მრავალი მყიფე წვერით. ნახატებში ფიფქების ფორმა მართლაც საოცარია. მრავალი წლის განმავლობაში ასეთი სტრუქტურა ხალხის ინტერესის საგანი იყო. 1945 წლიდან ტარდება კვლევა მიკროსკოპული ყინულის კრისტალებისგან გეომეტრიული ფორმების წარმოქმნის მიზეზის დასადგენად. ერთი ფიფქი შედგება 200-ზე მეტი ყინულის კრისტალისგან. ფიფქები შედგება წყლის მოლეკულებისგან, რომლებმაც მიიღეს რთული ფორმა. თოვლი, ბუნების ყველაზე არქიტექტურული საოცრება, ფორმას იღებს, როდესაც წყლის ორთქლი იყინება ღრუბელში გავლისას. ეს ხდება შემდეგნაირად.

როდესაც წყლის მოლეკულები ღრუბლებში შედიან, შემთხვევით მიმოფანტული წყლის ორთქლში, ისინი იწყებენ ქაოტური მოძრაობის დაკარგვას ტემპერატურის ზრდის გამო. ცოტა ხნის შემდეგ წყლის მოლეკულები ნელდება, იწყებენ პატარა ჯგუფებად შეკრებას და გამაგრებას. ამავდროულად, ისინი დალაგებულია და აქვთ ექვსკუთხა ფიგურების ფორმა, რომლებიც ხშირად ერთმანეთის მსგავსია. თავდაპირველად, თითოეული ფიფქი შედგება ერთი გეომეტრიულად ექვსკუთხა წყლის მოლეკულისგან. შემდეგ მას უერთდებიან სხვა მსგავსი მოლეკულები.

მკვლევართა თეორიების მიხედვით, მთავარი ფაქტორი, რომელიც განსაზღვრავს ფიფქის ფორმას, არის ის, რომ ეს ექვსკუთხა წყლის მოლეკულები ერთმანეთს ჯაჭვის რგოლების მსგავსად უერთდებიან. გარდა ამისა, ბროლის ნაწილაკები, რომლებიც ჩვეულებრივ ერთნაირად უნდა გამოიყურებოდეს, იღებენ სხვადასხვა ფორმას ტემპერატურისა და ტენიანობის დონის მიხედვით. (როჯერ დეივი, დევიდ სტენლი, "ყველაფერი ყინულის შესახებ", ახალი მეცნიერი, 1993 წლის 6 სექტემბერი.)

და მაინც, რატომ აქვს ყველა ფიფქს ექვსკუთხა სიმეტრია და რატომ განსხვავდება ისინი ერთმანეთისგან? რატომ არის მათი კონტურები კუთხოვანი და არა თანაბარი? მეცნიერები ჯერ კიდევ ცდილობენ ამ კითხვებზე პასუხის პოვნას. მაგრამ ერთი რამ ცხადია: მხოლოდ ღმერთს, ერთ შემოქმედს, რომელსაც აქვს დიდი ძალა, შეუძლია ათასობით მილიარდობით ფიფქის მოწოდება.

ფიფქი ბუნების ერთ-ერთი ულამაზესი ქმნილებაა. ჩვენ უნდა ვიმუშაოთ იმისთვის, რომ შეგვექმნა ფიფქის ფორმის სილამაზით შესადარებელი ფორმა. როცა თოვს, მილიონობით ფიფქი ეცემა მიწაზე და არც ერთი არ არის ერთნაირი.

თოვლი, როგორც უკვე იცით, უბრალოდ გაყინული წყალია. რატომ არის თოვლი თეთრი, თუ გაყინული წყალია? ეს უნდა იყოს უფერო. თოვლი თეთრია, რადგან ფიფქის სიბრტყეები, რომლებიც ყინულის კრისტალებია, ირეკლავს სინათლეს, რის გამოც თოვლი თეთრი ჩანს.

როდესაც წყალი იყინება, წარმოიქმნება კრისტალები. ეს ნიშნავს, რომ მოლეკულები რიგდებიან სპეციალური თანმიმდევრობით, ქმნიან გეომეტრიულ ფორმას, რომელსაც ჩვენ ვუწოდებთ "კრისტალს".

მოხდა ისე, რომ წყლის მოლეკულა შედგება სამი ნაწილაკისგან - ორი წყალბადის ატომისგან და ერთი ჟანგბადის ატომისგან. ამიტომ, კრისტალიზაციის დროს მას შეუძლია შექმნას სამ ან ექვსკუთხა ფიგურა. თოვლად გადაქცევა წყლის ორთქლის ფორმაა ატმოსფეროში. გაყინვისას წყლის კრისტალები იმდენად მცირეა, რომ არ ჩანს. როდესაც თოვლი წარმოიქმნება, ეს კრისტალები ატმოსფეროში ჰაერის ნაკადებით მოძრაობენ ზემოთ და ქვემოთ.

ასეთი მოძრაობების დროს ისინი ჯგუფდებიან მტვრის ან წყლის წვეთების უმცირესი ნაწილაკების გარშემო. კრისტალების ასეთი ჯგუფი სულ უფრო და უფრო მეტი ხდება, რამდენიმე ასეული ასეთი კრისტალები შეიძლება შეიკრიბოს ერთი ასეთი ბირთვის გარშემო.

ეს ჯგუფი ხდება დიდი, მძიმე და ეცემა მიწაზე. ჩვენ მას "ფიფქიას" ვუწოდებთ. ზოგიერთი ფიფქია დიამეტრში სამ სანტიმეტრს აღწევს. ფიფქების ზომა დამოკიდებულია ტემპერატურაზე. რაც უფრო დაბალია ტემპერატურა, მით უფრო პატარაა ფიფქები.

რატომ არის ფიფქები ასეთი ფორმის? ყველაფერი მარტივია! Აქ:

H2O მოლეკულა- ეს არის ტეტრაედონი, რომლის ცენტრში არის ჟანგბადი, ხოლო ორ წვეროზე - წყალბადის პროტონები, რომლებიც მონაწილეობენ ჟანგბადთან კავშირის ფორმირებაში. ორი თავისუფალი წვერო უკავია ჟანგბადის ელექტრონების წყვილს, რომლებიც არ მონაწილეობენ ინტრამოლეკულური ბმების ფორმირებაში. კრისტალური მედის კვანძებში ჟანგბადის ატომები მოწესრიგებულია და ქმნიან რეგულარულ ექვსკუთხედებს, მაგრამ წყალბადის ატომები იკავებენ თვითნებურ პოზიციებს ბმების გასწვრივ.

ვინაიდან, ბროლის ანიზოტროპიის გამო, გაყინვა ხდება არათანაბრად, ყველა ფიფქი განსხვავებულად გამოიყურება. მაგრამ რადგან ყინულის კრისტალს აქვს მეორე რიგის სამი ღერძი, ფიფქი შეიძლება იყოს მხოლოდ ექვსკუთხა.

თუ ამ ახსნა-განმარტებიდან ვერაფერი გაიგეთ, არ ინერვიულოთ. ჩვენც ვერ გავიგეთ მისი, მხოლოდ სახელმძღვანელოს ციტირება მოვახდინეთ. იმის გასაგებად, თუ რატომ აქვს ფიფქს ეს ფორმა, დავუბრუნდეთ წყლის მოლეკულას. ეს არის სამკუთხედი:

ყინულის კრისტალებს, თავის მხრივ, აქვთ ექვსკუთხედის ფორმა, რომელიც შედგება ზემოაღნიშნული სამკუთხედებისგან:

ეს პირველივე კრისტალი მომავალი ფიფქია. მისი შემდგომი ზრდა მოხდება კრისტალში წყლის ორთქლის ახალი მოლეკულების დამატების გამო.

მიუხედავად იმისა, რომ ახალი მოლეკულების მიმაგრების რიგი ქაოტურია, ისინი საბოლოოდ ექვსკუთხედებად დგანან, ისევე როგორც ჩვენი პირველი კრისტალი.

გარდა ამისა, ტოტები დაიწყებენ ზრდას ფიფქზე. ზუსტად როგორ გამოიყურებიან ისინი დამოკიდებულია ტემპერატურაზე, ტენიანობაზე, წნევაზე და სხვა ფაქტორებზე. კრისტალები ყოველთვის უერთდებიან ერთმანეთს პირისპირ და არასდროს კუთხით, ამიტომ ფიფქის სხივი ყოველთვის ექვსკუთხა იქნება.

ტოტები შეიძლება გაგრძელდეს სხივიდან, მაგრამ ისინი ყოველთვის იზრდებიან 60° ან 120° კუთხით.

ეს იყო იდეალური ფიფქი. სინამდვილეში, „ტოტების“ უზარმაზარი მტევანი, რომლებიც ქაოტურად იზრდება, თითოეულ ფიფქს უნიკალურს ხდის. ასე რომ, ფიფქები შეიძლება ასე გამოიყურებოდეს:

ან ასე:

ან ასე:

და ასეც რომ იყოს (როდესაც ორი ფიფქი ერთმანეთს "აკავშირებს", მიიღება 12-სხივიანი ფიფქი):

ჭორები ამბობენ, რომ არის სამკუთხა ფიფქები:

სინამდვილეში, ეს არის იგივე ექვსკუთხა ფიფქები, რომლებშიც ზოგიერთი მხარე უფრო მოკლეა, ვიდრე სხვები.

ფიფქების ფორმის დამოკიდებულება გარე პირობებზე

არსებობს ფიფქების ფორმის ტემპერატურაზე დამოკიდებულების გამარტივებული სტატისტიკა. იგი ემყარება მეცნიერთა გრძელვადიან დაკვირვებებს:

0..-3°С:ბრტყელი ექვსკუთხედები
-4..5°С:ნემსის კრისტალები
-6..-8°С:პრიზმის სვეტები
-9..-12°С:ისევ ბრტყელი ექვსკუთხედები
-13..-16°С:ფიფქის ვარსკვლავები
>16°C:ნებისმიერი ფორმის ფიფქები, მათ შორის ძალიან რთული

და მაინც შეუძლებელია ფიფქების ფორმის უფრო ზუსტად პროგნოზირება - ამაზე ძალიან ბევრი ფაქტორი მოქმედებს. ფიფქების შექმნის პროცესის მოდელირება შეუძლებელია, რადგან თითოეული ინდივიდუალური შემთხვევის მოდელირება უნდა მოხდეს. ითვლება, რომ ყოველი ახალი ფიფქი არ ჰგავს უკვე შექმნილს.

თოვლის ფანტელები და ფერადი თოვლი

ფიფქებს ასევე შეუძლიათ ერთმანეთთან დაკავშირება (როგორც ზემოთ მოცემულ სურათზე), ქმნიან კომპლექსურ მრავალკუთხა თოვლის ფანტელებს. ზოგჯერ ეს ფანტელები რეკორდული ზომისაა - სერბეთში თოვლი რატომღაც ჩამოვიდა ფანტელის დიამეტრით 30 სმ-მდე! ეს იყო 1971 წლის ზამთარი. მაგრამ ყველაზე ხშირად მათი ზომა არ აღემატება 1-2 სმ.

არის ფერადი თოვლიც - მტვრის მცირე ნაწილაკები ღრუბლებში ცვივა, ფიფქებს ყვითლად, მოწითალო ან ყავისფრად აფერადებენ. ეს ხდება უდაბნოებთან ახლოს მდებარე ადგილებში, სადაც მძვინვარებს ქვიშის ქარიშხალი. სხვათა შორის, ხანდახან თოვლი მოდის თავად უდაბნოებში, რაც ადგილობრივ მოსახლეობას ახარებს ფიფქების მრავალფეროვნებითა და სილამაზით.

ოდესღაც ფიფქები იყო და რადგან მათთვის უკეთესი ოკუპაცია ვერ იპოვეს, მიწაზე დაფრინდნენ. ბევრი მინდორში აღმოჩნდა და იქ დარჩა, ბევრი დაეცა სახურავებზე და დარჩა, ღია ფანჯარას კი ერთი ფიფქია მოხვდა, მაგრამ მის ბედზე ამბავი დუმს, ალბათ, იქ დარჩა.
რობერტ უოლსერი. ტანერის ოჯახი

ჰაერი, რომელშიც ისინი ჩნდებიან, სავსეა შემოქმედებითი გენიოსით. არამგონია უფრო აღელვებული ვიყო
თუნდაც ნამდვილი ვარსკვლავები დაეცა ჩემს ქურთუკზე.
ჰენრი დევიდ თორო

ფიფქია- გაყინული წყლის ულამაზესი და მოხდენილი ფორმა - ყოველთვის ძალიან პოპულარული იყო ხალხში. როგორც ცნობილია, ფიფქიაარის თოვლის ან ყინულის კრისტალი, ჩვეულებრივ ექვსკუთხა ფირფიტებისა და ექვსქიმიანი ვარსკვლავების სახით.

ძალიან ძლიერი ყინვების დროს (-30 ° C-ზე დაბალ ტემპერატურაზე), ყინულის კრისტალები ცვივა ". ბრილიანტის მტვერი”- ამ შემთხვევაში, დედამიწის ზედაპირზე წარმოიქმნება ძალიან ფუმფულა თოვლის ფენა, რომელიც შედგება თხელი ყინულის ნემსებისგან.

ჩვეულებრივ, ყინულის ღრუბელში გადაადგილებისას ყინულის კრისტალები იზრდება წყლის ორთქლის მყარ ფაზაში პირდაპირი გადასვლის გამო. ზუსტად როგორ ხდება ეს ზრდა დამოკიდებულია გარე პირობებზე, კერძოდ ტემპერატურასა და ტენიანობაზე. მეცნიერებმა ზოგადი თვალსაზრისით დაადგინეს დამოკიდებულების ბუნება, მაგრამ ჯერ ვერ შეძლეს მისი ახსნა.

გარკვეულ პირობებში, ყინულის ექვსკუთხედები ინტენსიურად იზრდება მათი ღერძის გასწვრივ, შემდეგ კი წარმოიქმნება წაგრძელებული ფიფქები - ფიფქები-სვეტები, ფიფქები-ნემსები. სხვა პირობებში, ექვსკუთხედები ძირითადად იზრდება მათი ღერძის პერპენდიკულარული მიმართულებით, შემდეგ კი ფიფქები იქმნება სახით. ექვსკუთხა ფირფიტებიან ექვსკუთხა ვარსკვლავები. წყლის წვეთი შეიძლება გაიყინოს ჩამოვარდნილ ფიფქამდე - შედეგად, არარეგულარული ფორმის ფიფქები.

მათ სხვადასხვა დროს აინტერესებდათ ფიფქები რენე დეკარტი- ფრანგი ნატურალისტი; ბარონი ნიკოლაი ვასილიევიჩ კაულბარსი- გენერალი და სამხედრო მწერალი, რუსეთის იმპერიული გეოგრაფიული საზოგადოების წევრი, რომელმაც აღმოაჩინა უჩვეულო ფორმის ფიფქები; ამერიკელი უილსონ ელვინ ბენტლი- ფიფქის ერთ-ერთი პირველი ფოტოგრაფი; იაპონელი ბირთვული ფიზიკოსი უკიჰირო ნაკაია 1954 წელს გამოსცა წიგნი თოვლის კრისტალები: ბუნებრივი და ხელოვნური”, სადაც მან დეტალურად შეისწავლა ფიფქების ბუნება; კენეტ ლიბრეხტი- ამერიკელი ფიზიკის პროფესორი, რომელმაც გამოსცა წიგნი " ფიფქები. ზამთრის ბუნების სილამაზის საიდუმლო».

ის იყო პირველი, ვინც ფიფქები შეისწავლა იოჰანეს კეპლერი(1571-1630) - ცნობილი გერმანელი ასტრონომი და მათემატიკოსი.

ასევე შიგნით 1611 წელს მან გამოაქვეყნა ტრაქტატი "", რომელშიც მან გააანალიზა მათი სტრუქტურის გეომეტრიული ასპექტები. ეს ცნობილი სამეცნიერო და მხატვრული ნამუშევარი ხელმისაწვდომი ფორმით ავლენს პატარა ნამსხვრევების ბუნებას. მიუხედავად იმისა, რომ ავტორი არ იძლევა დასმულ კითხვაზე საბოლოო პასუხს, ამ ნაშრომმა მნიშვნელოვანი გავლენა იქონია მეცნიერების განვითარებაზე და ითვლება ამოსავალ წერტილად კრისტალოგრაფიის განვითარებაში.

კეპლერის ტრაქტატის მაღალი მეცნიერული მიღწევები ერთხელ დააფასა ვ.ი. ვერნადსკიმ თავის ნაშრომში კრისტალოგრაფიის საფუძვლები. ვერნადსკიმ აღნიშნა:

„ნამუშევრის მნიშვნელობა მდგომარეობს იმაში, რომ მან პირველად დაამტკიცა, რომ კრისტალები გეომეტრიის კანონებს ემორჩილებიან.

« საახალწლო საჩუქარი, ან ექვსკუთხა ფიფქების შესახებ“- ელეგანტური მინიატურული ხუმრობა. შენი შრომა იოჰანეს კეპლერიეძღვნება მეგობარს იოჰან მათიას ვაკერ ფონ ვაკენფელსი, იმპერატორ რუდოლფ II-ის მრჩეველი, რომელიც კეპლერისაახალწლო საჩუქრად ვიფიქრე „არაფერი“ მეჩუქებინა. ასე რომ, საახალწლო საჩუქრის ძიებაში ი.კეპლერი ასახავს:

„სირცხვილისგან გატანჯულ ხიდს გავდივარ - საახალწლო საჩუქრის გარეშე დაგტოვე! და მაშინ მე მეძლევა კარგი შესაძლებლობა! წყლის ორთქლი, სიცივისგან თოვლში შედედებული, ფიფქებივით ეცემა ჩემს ტანსაცმელზე, სულ ერთია, ექვსკუთხა, ფუმფულა სხივებით. ჰერკულესს ვფიცავ, აქ არის ნივთი, რომელიც ნებისმიერ წვეთზე პატარაა, აქვს ფორმა, შეიძლება იყოს დიდი ხნის ნანატრი საახალწლო საჩუქარი არაფრის მოყვარულისთვის და ღირსია მათემატიკოსი, რომელიც არაფერს ფლობს და არაფერს იღებს, რადგან ის ცვივა ციდან და მალავს ექვსკუთხა ვარსკვლავის მსგავსებას!

იოჰანეს კეპლერიშეგნებულად ადარებს "არაფერს" და ფიფქს. ბოლოს და ბოლოს, ლათინურად ნიქსგერმანულად "თოვლს" ნიშნავს ნიჰილი- "არაფერი". მეცნიერს აინტერესებს, რატომ ცვივა ფიფქები, სანამ დიდ ფანტელებად ჩამოვარდება, ექვსკუთხედად ცვივა და ფუმფულა, როგორც ბუმბული ექვსი სხივით.

და რატომ, როცა თოვს იწყებს, პირველ ფიფქებს ექვსკუთხა ვარსკვლავის ფორმა აქვთ. ამიტომ ამას კონკრეტული მიზეზი უნდა ჰქონდეს. გეომეტრიას რომ მივუბრუნდეთ, მეცნიერმა შენიშნა, რომ თაფლი ასევე აგებულია ექვსკუთხა თანმიმდევრობით:

„თაფლის საცავის ნებისმიერი უჯრედი გარშემორტყმულია ექვსი სხვა უჯრედით, რომელთაგან თითოეულს აქვს ერთი საერთო კედელი. თითოეული უჯრედის ფუძეს სამი სიბრტყე აქვს, რომლებიც მის გვერდებთან შეერთებით ქმნიან ექვს მრავალკუთხედს. უჯრედის სამკუთხა ფსკერს აქვს ფორმა, რომელსაც გეომეტრები რომბს უწოდებენ. მაგრამ რატომ აშენებენ ფუტკრები ექვსკუთხა სავარცხლებს და არა მეორეს? მაგრამ რადგან რეგულარული ექვსკუთხედი ფარავს უდიდეს ფართობს ხარვეზების გარეშე. ფუტკარი ინტუიციურად აყალიბებს რაც შეიძლება დიდ სავარცხელს მეტი თაფლის შესანახად.

მეცნიერი იმის დაკვირვებით, რომ წყლის ორთქლი სქელდება სიცივის გავლენით, სვამს კითხვას: შეიძლება თუ არა სიცივე მივიჩნიოთ იმ მიზეზად, თუ რატომ აქვს თოვლს ექვსკუთხა ფორმა? და რატომ ყალიბდება ყინვაგამძლე ნიმუშები ფანჯრებზე ზამთარში? Პასუხი არის:

„ზამთრის სიცივე ფანჯრების ბზარებიდან შემოდის. ამ ვიწრო ბზარებთან არის დაპირისპირება სიცხესთან. სითბო მაღლა იწევს და სიცივე იკლებს. მართლაც, სიცხეში ნივთიერება ფართოვდება, სიცივეში კი უფრო მკვრივი და მძიმე ხდება და აქედან სითბო ზევით იწევს. ამიტომ, როდესაც შიგნით დაგროვილი ორთქლი გამოდის გარეთ, გარეთ დაგროვილი სიცივე მიდის შიგნით, რაც ღია ფანჯრის კიდეებს ან ბზარებს განსაკუთრებით ცივს. მათ მიღწევისას ორთქლი გამუდმებით გაიყინება და ორთქლისა და ჰაერის მოძრაობა ჯერ ერთი მიმართულებით, შემდეგ მეორეში ქმნის იმ ზოლებსა და მკვეთრ სხივებს. ორთქლი წყდება მათზე.

თუმცა, ფიფქების ექვსკუთხა ფორმის მიზეზი ჯერ კიდევ გაურკვეველია. ბოლოს და ბოლოს კეპლერიშევამჩნიე, რომ ფიფქები მაშინვე არ ცვივა, როცა ცვივა. რამდენიმე წამის განმავლობაში მათი ცალკეული ნაწილები თავდაყირა იდგა და მხოლოდ რამდენიმე ხნის შემდეგ დაეცა მიწაზე. რატომ?

ექვსკუთხა ვარსკვლავები წარმოიქმნება, როდესაც ეცემა სამი დაბლა დიამეტრი, რომლებიც დაკავშირებულია ერთ წერტილში ისე, რომ მათი ბოლოები თანაბრად ნაწილდება გარშემოწერილობის გარშემო და ეცემა მიწაზე მხოლოდ სამი დაბლა სხივებით, ხოლო დანარჩენი სამი სხივი, რომელიც პირველის გაგრძელებას წარმოადგენს. დარჩება ამაღლებული მანამ, სანამ სხივები, რომლებზეც ვარსკვლავი ეყრდნობა, არ დაიღუნება და მაღლა მყოფი სხვა სხივები არ დაეცემა იმავე სიბრტყეზე პირველ სამ სხივს შორის ინტერვალებში.

თუ მათემატიკოსს ჰკითხავთ, რომელ ფიგურაში იკვეთება სამი დიამეტრი ერთ წერტილში ორთოგონალურად, ან ორმაგი ჯვრის სახით, მაშინ მათემატიკოსი გიპასუხებთ: რვააედრში, რომლის საპირისპირო წვეროები დაკავშირებულია. მაგრამ ოქტაედრონს აქვს ზუსტად ექვსი წვერო. როგორ ხდება ისე, რომ ჩამოვარდნილი თოვლი, სანამ ბრტყელი გახდება, მისი სამი დიამეტრით ერთმანეთის მიმართ სწორი კუთხით, ქმნის რვაკუთხედის ჩონჩხს?

ასე რომ, წვეთების კუბური განლაგება სივრცეში, რომლებიც ქმნიან თოვლს, განპირობებულია ორთქლის შიდა სითბოთი. იგი აფიქსირებს წარმოსახვით ორთქლის წვეთებს სამი დიამეტრის გასწვრივ, ათავსებს მათ ოქტაედრული თანმიმდევრობით ისე, რომ ნივთიერება, კონდენსირებული, გროვდება მითითებული დიამეტრის გასწვრივ. აქვე უნდა დავამატოთ, რომ ცენტრიდან ყველა ფუმფულა მიმართულია გარედან, როგორც ნემსები ნაძვის ტოტზე. ეს მიუთითებს იმაზე, რომ ფორმირების ძალა კონცენტრირებულია ცენტრში და იქიდან ყველა მიმართულებით თანაბრად მოქმედებს.

კეპლერივარაუდობენ, რომ სამი არჩეული დიამეტრი წარმოიქმნება იმავე მიზეზით, რომ ცოცხალი არსებების სხეულში სამი არჩეული მიმართულებაა: ზედა, ქვედა, წინა და უკანა, ასევე მარჯვენა და მარცხენა მხარეები.

ცხოველების სხეულში ექვსი არჩეული მიმართულების გაჩენა ვარაუდობს, რომ ცხოველების სხეულები იქმნება არა მხოლოდ გეომეტრიული ფიგურების არქეტიპის მიხედვით, კერძოდ კუბის, არამედ გარკვეული მიზნის მიღწევის აუცილებლობის გამო. ადამიანი ასევე შეიძლება შევადაროთ სხვადასხვა ელემენტისგან აწყობილ კუბს.

ასე რომ, ყველაფრის შესწავლის შემდეგ, რაც შესაძლებელი იყო, მეცნიერი მივიდა შემდეგ დასკვნამდე: "თოვლის ექვსკუთხა ფორმა განპირობებულია მუდმივი რიცხვითი თანაფარდობით."

რა არის თოვლის წარმოქმნის მიზანი? ი.კეპლერიპასუხობს:

”ფორმირების პრინციპი არა მხოლოდ ცდილობს მიაღწიოს მიზნებს, არამედ ხელს უწყობს დეკორაციას, არა მხოლოდ წარმოშობს ბუნებრივ სხეულებს, არამედ არ არის უცხო დროებითი გასართობებისთვის, რაც დასტურდება ნამარხების მრავალი მაგალითით. და თუ ბუნება მხიარულობს, არ არის მოკლებული იუმორის გრძნობას, მაშინ ცხოვრება ფილოსოფიის გარეშე მკვდარია!

უწონო ფიფქები სასწაულმოქმედი ბუნების ზღაპრული სილამაზეა! ამჟამად, მაკრო ლინზებით გადაღებული ფიფქების ულამაზესი ფოტოები კანადელმა ფოტოგრაფმა შექმნა. დონ კომარეჩკა (დონ კომარეჩკა).

ფორმირების პროცესის გაგებამ მეცნიერებს საშუალება მისცა თავად შეექმნათ ფიფქები, მიეღოთ ინფორმაცია ბროლის ზრდის ფიზიკისა და მათი ფორმირების მოდელების შესახებ. ფიფქების შესწავლა ასევე დაგეხმარებათ კლიმატის ცვლილებისა და ზოგადად წყლის თვისებების შესწავლაში.

მინიატურა I. Kepler " ექვსკუთხა ფიფქების შესახებ”ეს არ არის მხოლოდ მეცნიერების იშვიათობა, თეორიული კრისტალოგრაფიის დოკუმენტი და მისი ისტორიის სიამაყე. კრისტალოგრაფიის ისტორიკოსის აზრით I. I. შაფრანოვსკი:

„ეს არის ყველაზე ღრმა იდეების სიმრავლე, მიდგომის სიგანე ფიფქების წარმოქმნის მიზეზების განხილვისას, მშვენიერი გეომეტრიული განზოგადებები, გამოთქმული ჰიპოთეზების სითამამე და ჭკუა“.

და მართალია ნაშრომი დაიწერა ოთხ საუკუნეზე მეტი ხნის წინ, მაგრამ დღესაც მკითხველი მოხიბლულია იმით, თუ რამდენად ზუსტია სამეცნიერო ინფორმაცია იოჰანეს კეპლერიმოახერხა საახალწლო ზღაპრის სათამაშო ფორმით სწავლება.

ბედნიერი კითხვა!

რეზნიკ მარინა ვასილიევნა,
ქალაქის საკრედიტო განყოფილების ბიბლიოთეკარი