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눈꽃

Snowflake
기타 용도는 눈송이(동음이의)를 참조하십시오.
갓 내린 눈송이
자연 눈송이의 거시적 사진

눈송이란 충분한 크기를 가진 얼음 결정체 하나로, 지구의 대기를 통해 [1][2][3]눈으로 내리는 다른 것들과 합쳐졌을 수도 있습니다.각각의 플레이크는 과냉각된 구름 물방울을 끌어당겨 과포화된 공기 덩어리의 작은 입자 주위에서 핵을 형성하며, 이 물방울은 결정 형태로 얼고 침전됩니다.플레이크가 대기 중의 상이한 온도 및 습도 영역을 이동함에 따라 복잡한 모양이 나타납니다. 따라서 개별 눈송이는 서로 세부적으로 다르지만 8개의 큰 분류 및 최소 80개의 개별 변종으로 분류될 수 있습니다.얼음 결정의 주요 구성 형태는 바늘, 기둥, 판, 그리고 석회입니다.눈은 투명한 얼음으로 되어 있음에도 불구하고 흰색으로 보입니다.이것은 [4]눈송이의 작은 결정체에 의해 빛의 전체 스펙트럼이 확산 반사되기 때문입니다.

형성

참고 항목:스노 사이언스
자연적으로 형성된 눈송이는 형성의 우연을 통해 서로 다릅니다.특징적인 여섯 갈래는 [5]얼음의 결정구조와 관련이 있습니다.

눈송이는 수분이 포화된 얼음 덩어리 속의 광물이나 유기 입자 주위에서 핵을 형성합니다.그들은 육각형 형태의 초기 결정에 순강착함으로써 성장합니다.응집력은 주로 정전기적입니다.

핵

따뜻한 구름에서는 에어로졸 입자 또는 "얼음 핵"이 핵 역할을 하기 위해 물방울 안에 존재해야 합니다.얼음 핵을 만드는 입자는 액체 구름 방울이 형성되는 핵에 비해 매우 희귀합니다. 그러나 무엇이 얼음 핵을 효율적으로 만드는지는 이해되지 않습니다.점토, 사막 먼지, 생물학적 입자가 [6]효과적일 수 있지만 어느 정도인지는 명확하지 않습니다.인공 핵에는 요오드화은과 드라이아이스의 입자가 포함되어 있으며, 이것들은 구름씨앗에서 [7]강수를 촉진하는 데 사용됩니다.실험 결과 구름 방울의 "균질한" 핵생성은 -35 °C(-31 [8]°F)보다 낮은 온도에서만 발생하는 것으로 나타났습니다.

성장

"캡 칼럼" 눈송이의 양쪽 끝에 있는 라임 서리의 주사 전자 현미경 이미지.

일단 물방울이 얼음 핵으로 얼면, 그것은 과포화된 환경에서 자랍니다. 액체 수분이 얼음과 공존하는 곳에서는 영하의 온도에서 평형점을 넘어 얼음과 공존합니다.그리고 나서 그 물방울들은 공기 중의 물 분자들이 그것들이 모이는 얼음 결정 표면에 퇴적됨으로써 생깁니다.물방울이 얼음 결정체보다 훨씬 더 많기 때문에, 물방울을 희생시켜도 수백 마이크로미터나 밀리미터의 크기로 자랄 수 있습니다.이 과정은 베게너-베르게론-핀데이젠 과정으로 알려져 있습니다.이에 따라 수증기가 고갈되면 물방울이 증발하게 되는데, 이는 얼음 결정이 물방울을 희생시켜 자란다는 것을 의미합니다.이 큰 결정체들은 질량 때문에 대기권을 통과하여 떨어지고, 성단이나 응집체에서 충돌하고 달라붙을 수 있기 때문에 효율적인 강수원입니다.이 골재들은 보통 [9]땅으로 떨어지는 얼음 입자의 종류입니다.기네스 세계 기록은 1887년 1월 몬태나주 포트 키오그에서 세계에서 가장 큰 눈송이를 기록한 것으로 기록하고 있습니다. 이 눈송이는 너비가 38cm(15인치)에 달하는데, 이는 일반적으로 기록된 너비 3~4인치의 눈송이 범위를 훨씬 벗어난 것입니다.다임 크기(직경 17.91mm)의 단결정이 [3]관측되었습니다.눈송이는 석회로 싸여 그라펠이라고 알려진 공을 형성합니다.

외모

색.

강한 직사광선 속의 눈 결정은 작은 프리즘처럼 작용합니다.

얼음은 그 자체로 투명하지만,[4] 눈은 눈송이의 작은 결정체에 의해 빛이 산란함으로써 빛의 전체 스펙트럼이 확산 반사되기 때문에 보통 흰색으로 보입니다.

모양.

눈송이의 모양은 [9]그것이 만들어지는 온도와 습도에 의해 광범위하게 결정됩니다.드물게, 약 -2°C (28°F)의 온도에서, 눈송이는 세 겹의 대칭, 즉 삼각형의 [10]눈송이를 형성할 수 있습니다.대부분의 눈 입자는 대칭적인 것으로 일반적으로 묘사되지만 형태는 불규칙합니다.일반적인 [11]눈송이를 구성하는 약 10개의19 물 분자 때문에 두 개의 눈송이가 비슷할 가능성은 거의 없습니다. 눈송이가 [12]땅으로 떨어지는 대기 내의 변화하는 온도와 습도에 따라 다른 속도로 그리고 다른 패턴으로 성장하는 일반적인 눈송이를 구성하는 약 10개의 물 분자 때문입니다.동일하게 보이지만 분자 수준에서 다를 수 있는 눈송이는 통제된 [13]조건에서 자랐습니다.

눈송이가 완벽한 대칭을 이루지는 않지만, 뭉치지 않은 눈송이의 성장은 종종 [14]얼음의 육각형 결정 구조에서 발생하는 6배의 방사상 대칭에 가깝습니다.그 단계에서, 눈송이는 작은 육각형 모양을 하고 있습니다.눈송이의 여섯 개의 "팔", 즉 덴드라이트는 육각형의 각 모서리로부터 독립적으로 자라고, 각 팔의 양쪽은 독립적으로 자랍니다.눈송이가 구름 사이로 떨어지면서 눈송이가 자라는 미세한 환경이 역동적으로 변하고, 온도와 습도의 작은 변화는 물 분자가 눈송이에 달라붙는 방식에 영향을 미칩니다.눈송이 주변의 미세 환경(및 그 변화)이 거의 동일하기 때문에, 각 팔은 거의 동일한 방식으로 성장하는 경향이 있습니다.그러나 동일한 미세 환경에 있다고 해서 각 암이 동일하게 성장하는 것이 보장되지는 않습니다. 실제로 일부 결정 형태의 경우 기본 결정 성장 메커니즘이 결정의 각 표면 영역이 얼마나 빠르게 [15]성장하는지에도 영향을 미치기 때문에 그렇지 않습니다.경험적 연구에 따르면 눈송이의 0.1% 미만이 이상적인 6배 대칭 [16]모양을 보인다고 합니다.아주 가끔 12개의 가지가 달린 눈송이가 관찰되는데,[17] 그것들은 6중 대칭을 유지합니다.

분류

참고 항목:눈의 분류
이스라엘 퍼킨스 워렌([18]Perkins Warren)의 눈송이 초기 분류.

눈송이는 매우 다양하고 복잡한 모양으로 형성되어 "둘 다 같지 않다"는 개념으로 이어집니다.비록 거의 동일한 눈송이들이 실험실에서 만들어졌지만,[19][11][20][21] 그것들은 자연에서 발견될 가능성이 매우 낮습니다.윌슨 알윈 벤틀리가 1885년부터 현미경으로 수천 개의 눈송이를 촬영하여 동일한 눈송이를 발견하려는 초기의 시도는 오늘날 우리가 알고 있는 매우 다양한 눈송이를 발견했습니다.

나카야 우키치로(Nakaya Ukichiro)는 아래 [22]표에 정리된 온도 및 수분 조건과 관련된 결정 형태도를 개발했습니다.

온도와 물의 포화도에 따른 결정구조 형태론
온도범위 포화범위(g/m3) 눈 결정의 종류

포화상태 이하로

 눈 결정의 종류

포화 이상의

0°C(32°F) ~ -3.5°C(26°F) 0.0 ~ 0.5 솔리드 플레이트 얇은 접시

덴드라이트

-3.5°C(26°F) ~ -10°C(14°F) 0.5 ~ 1.2 입체 프리즘

속이 빈 프리즘

 속이 빈 프리즘

바늘

-10°C(14°F) ~ -22°C(-8°F) 1.2 ~ 1.2 얇은 접시

솔리드 플레이트

 분절판

덴드라이트

-22°C(-8°F) ~ -40°C(-40°F) 0.0 ~ 0.4 얇은 접시

솔리드 플레이트

 열

프리즘

Wilson Bentley 현미경 사진은 눈송이, 접시와 기둥의 두 종류를 보여줍니다.바늘이 없어진 것도 하나의 예입니다.

눈송이의 모양은 주로 [9]그것이 만들어지는 온도와 습도에 의해 결정됩니다.공기를 -3 °C(27 °F)까지 동결하면 평면 결정(얇고 평평함)이 촉진됩니다.-8°C(18°F) 이하의 차가운 공기에서는 결정이 중공 기둥, 프리즘 또는 바늘로 형성됩니다.-22 °C(-8 °F) 정도의 차가운 공기에서는 모양이 다시 판 모양으로 변하며, 종종 가지 모양이나 수지상 모양을 띠기도 합니다.-22°C(-8°F) 미만의 온도에서는 포화 정도에 따라 결정이 판 모양으로 변하거나 기둥 모양으로 변합니다.나카야가 알아낸 바와 같이, 형태도 일반적인 수분이 포화도 이상인지 이하인지에 따라 결정됩니다.채도선 아래의 형태는 견고하고 컴팩트한 방향으로 더 나아갑니다.과포화 공기에서 형성되는 결정은 더 레이시하고 섬세하며 화려하게 변화합니다.조건과 얼음 핵에 [23][24][25]따라 측면 평면, 총알-장미 그리고 평면형과 같은 훨씬 더 복잡한 성장 패턴도 형성됩니다.만약 결정이 약 -5 °C (23 °F)의 열 성장 영역에서 형성되기 시작하여 따뜻한 판과 같은 영역으로 떨어진다면, 판 또는 수지상 결정이 열의 끝에서 싹트면서 소위 "캡 칼럼"[9]을 생성합니다.

마고노와 리는 80개의 다른 모양을 포함하는 갓 형성된 눈 결정의 분류를 고안했습니다.이들은 다음과 같은 주요 카테고리([26]기호 포함)에 나열됩니다.

  • 바늘 결정(N) – 다음으로 세분화:바늘과 바늘의 조합
  • 주상 결정(C) – 다음으로 세분화:단순 및 열 조합
  • 판결정(P) – 세분류: 한 평면의 정결정, 연장된 평면결정, 불규칙한 가지 수를 가진 결정, 12개의 가지를 가진 결정, 기형 결정, 평면 가지의 복사 집합체
  • 기둥형상 결정과 판결정의 조합(CP) – 양끝에 면결정이 있는 기둥, 면결정이 있는 탄, 공간적 확장이 있는 면결정으로 세분화
  • 측면 평면이 확장된 주상 결정(S) – 다음으로 세분화:측면 평면, 축척 측면 평면, 측면 평면, 탄환 및 열 조합
  • 테두리 결정(R) – 테두리 결정, 촘촘한 테두리 결정, 그라우펠리케 결정, 그라우펠로 구분
  • 불규칙한 눈 결정(I) – 다음으로 세분화:얼음 입자, 테두리 입자, 수정 조각, 잡동사니
  • 눈 결정의 균(G) – 다음으로 세분화:미세기둥, 골격 형태의 균, 미세 육각형 판, 미세한 별 결정, 미세한 판 조립, 불규칙한 균

그들은 현미경 [27]사진으로 각각을 기록했습니다.

국제 지상 계절별 눈 분류는 눈 결정이 땅에 쌓이면 결정의 모양과 크기를 포함하는 분류를 설명합니다.이 시스템은 또한 개별 결정체들이 변형되고 [28]합쳐지면서 스노우팩의 특징을 갖습니다.

기호로 사용

루미조키의 문장 속 눈송이

눈송이는 크리스마스 시즌, 특히 유럽과 북미에서 사용되는 전통적인 계절 이미지 또는 모티프입니다.기독교 축제로서, 크리스마스는 기독교 신앙에 따라 인류의 죄에 대해 속죄하는 예수의 화신을 기념합니다; 그러므로, 유럽과 북미의 크리스마스 전통에서, 눈송이는 [29][30]순수함을 상징합니다.눈송이는 전통적으로 크리스마스 동안 [30]자주 발생하는 "화이트 크리스마스" 날씨와도 연관되어 있습니다.이 시기에는 종이를 여러 번 접고 가위로 무늬를 도려낸 후 [31][32]펴서 종이 눈꽃을 만드는 것이 꽤 인기가 있습니다.이사야서는 죄가 하나님 앞에 '눈처럼 희게' 보이게 하는 속죄(cf)를 언급합니다.이사야서 1:18);[30]

눈송이는 겨울이나 추운 날씨를 나타내는 상징물로도 자주 사용됩니다.예를 들어, 혹독한 겨울 주행 조건에서 견인력을 향상시키는 스노우 타이어는 산의 [33]상징에 눈송이라는 라벨이 붙어 있습니다.눈송이는 1968년 동계 올림픽, 1972년 동계 올림픽, 1984년 동계 올림픽, 1988년 동계 올림픽, 1998년 동계 올림픽,[34][35] 2002년 동계 올림픽의 상징의 일부입니다.

캐나다 훈장 3등급(동행, 장교, 회원)

캐나다 훈장 (국가 명예 제도)에 사용된 여섯 개의 뾰족한 모양의 육각형 눈송이는 캐나다 북부의 유산과 [36]다양성을 상징하게 되었습니다.

헤럴드에서 눈송이는 정형화된 전하입니다.U+2744(❄)의 "눈꽃", U+2745(208)의 "엄격한 세모꼴 눈꽃", U+2746(208)의 "무거운 세모꼴 눈꽃"의 세 가지 눈꽃 기호가 유니코드로 인코딩됩니다.

당나라에서, 시 속의 눈송이는 때때로 도와 [37]은하계의 우주 에너지를 상징하는 역할을 했습니다.

갤러리

윌슨 벤틀리 (1865–1931)가 찍은 사진 모음:

신선한 눈송이에 대한 종합적인 사진 연구는 [38]벤틀리의 사진에 나타나는 단순한 대칭성을 드문 것으로 보여줍니다.

참고 항목

  • 코흐 눈송이 – 눈송이를 닮은 수학적 곡선.
  • 세카 주세츠 – 19세기 일본에서 쓰여진 눈꽃 형태에 대한 안내서.
  • Selburose — 눈송이로 착각할 수 있는 여덟 개의 뾰족한 꽃무늬입니다.
  • 눈꽃 연구 연표

참고문헌

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외부 링크

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