Кристаллы снега и льда

Ещё один вид кристаллов известен всем. Эти кристаллы почти полгода (а в полярных областях и круглый год) покрывают необозримые пространства Земли, лежат на вершинах гор и сползают с них ледниками, плавают айсбергами в океанах. Это – кристаллы замерзшей воды, то есть лёд и снег.

Каждый отдельный кристаллик льда, каждая снежинка хрупка и мала. Часто говорят, что снег падает, как пух. Но даже и это сравнение, можно сказать, слишком «тяжёлое»: ведь каждая снежинка примерно в десять раз легче пушинки. Десяток тысяч снежинок весит столько же, сколько весит одна копейка. Но, соединяясь в огромных количествах вместе, снежные кристаллы могут, например, остановить поезд, образовав сугробы на железнодорожных путях; они могут даже сдвигать и разрушать скалы, как это делают снежные лавины и ледники.

Шестилучевые звёздочки снежинок
Нескончаемо разнообразны шестилучевые звёздочки снежинок.

Прикоснитесь пальцем к снежинке, и она мгновенно растает от теплоты вашей руки. Сбросьте снежинку с рукава пальто, – вы, конечно, не услышите, как она упала, а может быть, и сломалась. Но прислушайтесь, как скрипит у вас под ногами свежевыпавший снег. Что это за скрип? Это трещат и ломаются миллионы снежных кристалликов. В ясную погоду снег мерцает и искрится, «играет» на солнце. Как от миллионов крохотных зеркал, отражаются лучи света от плоских граней кристалликов снега.

Отдельными кристалликами снега – снежинками – вы, наверно, не раз любовались.

«Мелькает, вьётся первый снег, Звездами падая на брег»,–

говорит о снеге А. С. Пушкин. Действительно, все снежинки – шестилучевые звёздочки или изредка – шестисторонние пластинки.

Снежинки из атласа Бентлея
Фотографии снежинок из атласа Бентлея.

На снежинках легче всего убедиться в том, что кристаллы обычно имеют правильную и симметричную форму. Бесконечно разнообразны формы снежинок. Один натуралист больше пятидесяти лет занимался фотографированием снежинок под микроскопом. Он составил атлас нескольких тысяч фотографий снежинок, и все эти снежинки различны, вы не найдёте там ни одной пары одинаковых. Но всё-таки наверняка можно сказать, что в этом атласе собраны отнюдь не все формы снежинок; можно снять ещё много тысяч таких фотографий и всё же не исчерпать колоссального разнообразия форм кристаллов снега.

Интересно сравнить современные фотографии снежинок с рисунком, взятым из старинной шведской книги «История северных народов» Олафа Магнуса. Вот наглядное свидетельство того, что люди давно уже обратили внимание на удивительные формы снежинок. Но как наивны эти рисунки четырёхсотлетней давности и как мало похожи они на истинные узоры снежных кристаллов!

Рисунки снежинок из книги «История северных народов» 1555 года
Рисунки снежинок из книги Олафа Магнуса «История северных народов», изданной в 1555 году.

Ледяной покров реки, массив ледника или айсберга – это отнюдь не один большой кристалл. Плотная масса льда обычно является поликристаллической, то есть состоит из множества отдельных кристаллов; их не всегда разглядишь, потому что они мелкие и все срослись вместе. Иногда эти кристаллы можно различить в тающем льду, например, весной на реке. Тогда видно, что лёд состоит как бы из «карандашиков», сросшихся вместе, причём все «карандашики» параллельны друг другу и стоят перпендикулярно к поверхности воды; эти «карандашики» и есть отдельные кристаллики льда.

Лёд под микроскопом
Лёд под микроскопом. Видны очертания сросшихся шестигранных кристалликов и мельчайшие пузырьки воды в тех местах, где началось таяние.

Известно, как опасны для растений весенние или осенние заморозки. Когда температура почвы и воздуха падает ниже нуля, подпочвенные воды и соки растений замерзают, образуя иголочки кристалликов льда. Эти острые иголки рвут нежные ткани растений, листья сморщиваются и чернеют, корни разрушаются.

После морозных ночей по утрам в лесу и в поле часто можно наблюдать, как на поверхности земли вырастает «ледяная трава». Каждый стебелёк такой травы – это прозрачный шестигранный или трёхгранный кристаллик льда. Ледяные иголочки достигают длины в 1-2 сантиметра, а иногда доходят до 10-12 сантиметров. В иных случаях земля оказывается покрытой пластинками льда, лежащими или стоящими торчком. Вырастая из земли, эти кристаллики льда поднимают на своих головках песок, гальку, камешки до 50-100 граммов весом. Льдинки даже выталкивают из земли и уносят вверх маленькие растения. Иногда ледяная корка обволакивает растение, и корень просвечивает сквозь лёд. Бывает и так, что щёточка ледяных иголок поднимает тяжёлый камень, сдвинуть который не под силу одному кристаллику. Искрится и горит радужным блеском хрустальная «ледяная трава», но лишь только пригреют лучи солнца, кристаллики изгибаются навстречу солнцу, падают и быстро тают.

Побывайте в лесу в морозный весенний или осенний день рано утром, когда солнце ещё не успело уничтожить следы ночных заморозков. Деревья и кусты покрыты инеем. На ветках повисли капли льда. Вглядитесь, внутри ледяных капель видны пучки тонких шестигранных иголочек – кристал-ликов льда. Покрытые инеем листья кажутся щётками: как щетинки, стоят на них блестящие шестигранные столбики кристаллов льда. Сказочным богатством кристаллов, хрустальным узором украшен лес.

Далее: Внутреннее строение кристаллов