A szél feltámadt, és a hópelyhek kavarogtak.
A gyerekek a szövegnek megfelelően végeznek mozdulatokat.
Hópelyhek vagyunk, pihék vagyunk, Nem idegenkedünk a pörgéstől. Balerina hópelyhek vagyunk, Táncolunk éjjel-nappal. Álljunk össze egy körben – Kiderül, hogy egy hógolyó. Meszeltük a fákat, Beborítottuk a tetőket pelyhekkel, Beborítottuk a földet bársonnyal, S megmentettünk a hidegtől.
I. p. - a lábak vállszélességben, a karok szabadon felemelve, a kezek ellazultak. A keféket megrázva fordítsa a testet balra, térjen vissza a és a. n. Ugyanaz - a másik irányba. A gyerekek forognak, simán mozgatják a kezüket.
4. Labirintus "Segíts az elveszett hópelyheknek egymásra találni" (28. kép, melléklet).
Nézd meg a hópelyheket a levelekre fent és lent. Találd meg ugyanazt.
Segíts az azonos hópelyheknek megtalálni egymást. Kezdje a rajzolást fentről lefelé.
5. „Keress párat a hópehelyhez” feladat (29. ábra, melléklet).
A gyerekek kapnak egy kártyát, amelyen 4 különböző hópehely és 2 egyforma hópehely található.
Keresse meg az azonos hópelyheket, és mondja meg, hol találhatók.
6. Feladat "Készíts hópehelyet" (tól geometriai formák).
A gyerekek a feladatot a tanár utasításai szerint hajtják végre:
Tegyen egy kék kört a flanelográf közepére; felül, lent, jobbra, a kör bal oldalára tegyünk fehér háromszögeket; háromszögek között - kék téglalapok; Evőpálcikákkal rajzolj kört az alakod köré. Van egy hópehely.
Készítse el saját hópehelyét, és mondja el, milyen geometriai formákból áll, hol található melyik részlet.
7. A gyerekek az órán kivágott hópelyhekkel díszítik a csoportot, miután megbeszélték, hova helyezik el.
8. Összegzés.
11. lecke "A téli erdő lakói" A program tartalma:
1. Fejlessze a gyermekek aktív térfogalomhasználatát (előtte, stb.).
2. Erősítse meg a gyerekek megértését a képek homályosságáról.
3. Fejleszteni logikus gondolkodás, memória.
Felszerelés: bemutató anyag - mágneses tábla fák rajzaival (nyári és téli változat), vadállatok színes képeivel; rajzok "Tangra"-val; szóróanyag - kártyák feladatokkal; Vadállatok sablonjai, fák, papírlapok, egyszerű ceruzák, olló, papír négyzetek a Tangram feladathoz.
Szókincs munka: vadállatok, farkas, nyúl, róka, medve, jávorszarvas, sündisznó, barlang, odú.
A tanfolyam előrehaladása.
A tanár versenyre hívja a gyerekeket.
Figyelem! Figyelem! Kezdődik a verseny! Ki fogja megnevezni a legtöbb erdei csillagot
Ray, a győztes!
A gyerekek állatokat neveznek el (farkas, róka, nyúl stb.). A tanár ekkor a megnevezett állatok képeit rendezi el egy mágnestáblán, zöld fákkal. Kiderül a győztes, ő - mint a legjobb szakértő - kapja a következő feladatot. Ha a gyerek nem bírja, a többiek segítik.
Melyik állattal nem fogunk találkozni a téli erdőben? (A medve alszik, a sündisznó alszik, a nyúl
fehérré válik. P.)
Mágneses táblán a zöld fákat télire cserélik, és a felesleges állatokat eltávolítják.
1. Feladat "Keresd meg, ki rejtőzik a téli erdőben?" (30. ábra, melléklet).
A gyerekeket arra kérik, hogy nézzék meg az illusztrációt, találják meg és nevezzék meg az összes rajta ábrázolt állatot.
Miért csak állatok részei láthatók a képen? Mondd meg, hol rejtőznek.
Mi van előttük?
2. Labirintus "Keresse meg, hol van a nyoma."
Leesett a hó az erdőben. A hóban futó állatok sok lábnyomot hagynak maguk után. Perep minden nyoma
felengedve.
A gyerekek kártyákat kapnak állatok képével: róka, nyúl, varjak - és lábnyomaik. Minden állattól a nyomáig egy kusza vonal húzódik, a vonalak összekeverednek egymással.
3. Fitness perc. Mobiljáték "Nyuszik".
A gyerekek elvégzik a megfelelő mozdulatokat.
A nyulak ugrálnak:
Ugrás, ugrás, ugrás...
Igen a fehér hóra
Ülj le - figyelj
Jön a farkas?
Kopogtatták a lábukat,
tapsolt kezek,
Jobbra, balra dőlve
És visszatértek.
Íme az egészség titka!
Minden barátnak - testnevelési üdvözlet!
4. Feladat „Helyezze el az állatsablonokat úgy, ahogy mondom. Mondd meg, melyik állat és hol van.
5. A tanár felolvassa a gyerekeknek V. Levanovsky versét:
Mi a száz méter egy nyúlnak? Mint nyílvessző, ferdén repül! Ezt jelenti rókakiképzővel edzeni.
Miről szól ez a vers? (A róka meg akarja fogni a nyulat.)
A róka mindig el akarja kapni a nyuszit, de ritkán sikerül neki. Miért gondolod? (A nyúl gyorsan fut.)
Nem csak azt tudja, hogyan kell gyorsan futni, hanem tudja, hogyan kell összezavarni a nyomokat. A nyuszi soha nem fut egyenes úton, fák és bokrok között fut, és ez megzavarja a rókát.
Labirintus "Segíts a nyuszinak a nyércéhez futni" (31. kép, melléklet).
Mondd el, hogy ment a nyuszi.
6. „Tangram” feladat.
Vágja ki a négyzetet a vonalak mentén, a kapott figurákból hajtsa össze a rókagombát a minta szerint" (ábra.
32, kb.).
7. Összegzés.
12. lecke "Meselátogatás" "A program tartalma:
1. Javítani kell a gyermekek mikrotérben való navigációs képességét.
2. Javítsa a gyermekek mozgásiránymeghatározó és szóbeli jelzési képességét.
3. Fejleszteni finom motoros készségek kezek
Felszerelés: bemutató anyag - két kártya fantasztikus állatok képével; szóróanyag - kártyák a feladatokhoz, egyszerű ceruzák.
Szókincs munka: mese, varázslat, fikció, fantasy, Baba Yaga, Békahercegnő, Ivan Tsarevics.
A tanfolyam előrehaladása.
Az orosz nép sok csodálatos tündérmesét gyűjtött össze malacperselyükben. Mit? („Hattyúlibák”, „A békahercegnő” stb.) Miért komponálnak az emberek meséket? (Gyermekek válaszai.)
Az emberek meséket írnak, hogy elmondják őket gyermekeiknek, hogy megtanítsák látni a jót és a rosszat. Nem csoda, hogy a mesékben a gonoszt megbüntetik, és a jó győz. A mese bölcsességre tanít, és hogy a jó cserébe jót szül. Az embernek fizetnie kell hibáiért, tetteiért, vágyaiért, és csak a kedvesség és a szeretet teszi boldogabbá az életét. Egy mesénél semmi sem lehetetlen, egy szóval vagy mozdulattal tárgyak, állatok kelnek életre benne, és csodálatos átalakulások mennek végbe. Ma is történnek csodák, kaptunk egy levelet Baba Yagától.
A tanár felolvassa a levelet: „Nos, srácok! Jó szórakozást az életedben óvoda? Énekelj, táncolj! Együtt él! De egyedül vagyok az erdőben, ó, milyen unatkozom! És úgy döntöttem, hogy trükközök veled, és megbabonáztam az összes feladatot! Dönts - jól sikerült, de ne dönts - mindenkit megvarázsolok! A te Baba Yagád.
1. Feladat "Nevezd meg az állatokat."
A tanár két kártyát mutat a gyerekeknek, mindegyiken két elvarázsolt vadállat látható. Mindegyik két részből áll, amelyek nem felelnek meg egymásnak. A gyerekeket megkérjük, mondják el, mely állatokat ismerték fel a képeken. (Kígyó és szarvas, tehén és oroszlán.)
2. Feladat "Nevezd meg az állatokat, és mondd meg, hogy a lap melyik részébe vannak rajzolva!"
A gyerekeknek egy képet mutatnak, amelyen állatok testrészei vannak lerajzolva (egy disznóból -
fülek és malacok, kakastól mancsok és farok, nyúltól fülek, macskától bajusz és fülek).
3. Fitness perc. Mobil játék.
A gyerekek Baba Yagával játszanak.
Baba Yaga, csontláb, Leesett a tűzhelyről, Eltörte a lábát, Kiment a kertbe, Elért a kapuig.
Baba Yaga utoléri a gyerekeket. Akit seprűvel (kézzel) érint, megdermed. A játék akkor ér véget, amikor minden gyerek lefagy.
4. „Rajzold meg az erdőt” feladat (35. ábra, melléklet).
A gyerekek egyedi kártyákat kapnak, kiegészítik a hiányzó részleteket, majd elmondják, hol találhatóak.
5. „A pontok összekötése” feladat (33. ábra, melléklet).
Melyik meséből van ez a tárgy? ("Béka hercegnő".)
Melyik irányba repül a nyíl? Rajzolj egy nyilat, amely felfelé, jobbra, lefelé stb.
6. Feladat "Húzd le Ivan Tsarevics korona második felét."
A gyerekeknek kártyákat kínálnak a korona felének képével. A gyerekek elmagyarázzák, hogyan kell "fogakat" rajzolni a koronára:
Először felhúzzuk a ceruzát jobbra, majd lefelé jobbra.
Ezután fejezzék be maguktól a korona második felét.
7. Labirintus "Segíts Ivan Tsarevicsnek a mocsárhoz jutni" (34. ábra, függelék).
Minden gyermek kimondja Ivan Tsarevics útját. A tanár helyes válaszra ösztönzi a gyerekeket.
8. Összegzés.
13. lecke "Mikulás Workshop" A program tartalma:
1. A gyerekek mikrotérben való tájékozódási képességének fejlesztése (lapon, táblán).
2. Megtanulni a tárgyak önálló elrendezését a mikrotér megnevezett irányaiban, a tárgyak helyének szóbeli jelzését.
3. Tanítsa meg a gyerekeket a tőlük jelentős távolságra lévő tárgyak irányának és elhelyezkedésének meghatározására.
4. Fejleszti a kezek finommotorikáját. Fejleszti a képzelőerőt, a figyelmet.
Felszerelés: bemutató anyag - karácsonyfa rajza mágnestáblán;
rajz karácsonyfa játék mintájával, "Mikulás ajándékzsákokkal" rajz; szóróanyag - kártyák feladatokkal; ceruzák, színes ceruzák, olló = olló.
Szókincs munka:Újév, Karácsony, karácsonyfa, ajándékok, Mikulás, Snow Maiden, csodák, karácsonyfadíszek, füzérek.
A tanfolyam előrehaladása.
A tanár felolvassa a gyerekeknek Y. Kapotov versét:
A karácsonyfánkon - vicces játékok: vicces sündisznókés vicces békák, vicces medvék, vicces szarvasok, vicces rozmárok és vicces fókák! Maszkban is kicsit viccesek vagyunk. A Mikulásnak szüksége van arra, hogy viccesek legyünk, Hogy örömteli legyen, hogy nevetés hallható legyen, Hiszen ma mindenkinek vidám ünnepe van.
Milyen ünnep jön hamarosan? (Újév.) Mindannyian az ünnepre készülünk, újévet varrunk
jelmezeket, ajándékokat készíteni a barátoknak és a családnak, díszíteni karácsonyfát és otthonunkat. Felkészülés
ünnep és a Mikulás. Ma elmegyünk a műhelybe a Mikuláshoz és azt is
segítünk neki.
1. Feladat.
Hogyan díszítik a fát? Hol vannak a tobozok, zászlók, golyók a karácsonyfán? Rajzolj füzéreket, díszítsd fel a karácsonyfa tetejét.
Rajzolj a fa alá egy ajándékot, amelyet újévre szeretnél kapni (36. ábra, melléklet).
2. A „Játékok készítése” feladat (37. ábra, melléklet).
A gyerekeknek mutatnak egy mintát egy geometriai formájú díszekkel díszített labdáról (változnak háromszögek, körök stb.). A labda és a zászló képével ellátott kártyákat osztják ki.
Tervezze meg saját díszét egy geometriai formákból álló labdára.
Rajzolj egy hópelyhet a zászlóra.
Színezés és vágás.
3. Fitness perc. A „Karácsonyfa született az erdőben” zenére a gyerekek táncolnak, ábrázolják a dal hőseit.
4. Feladat "Akaszd fel a játékot a karácsonyfára, ahol mondom."
A gyermeket felkérik, hogy a karácsonyfára készített, mágnestáblán elhelyezett játékokat „akassza fel” más gyerekek szóbeli utasításai alapján. Minden gyerek teljesíti a feladatot.
5. Feladat.
A gyerekek 1-től 10-ig számozott, pontok képével ellátott kártyákat kapnak. Ha összekapcsolja a pontokat, csillagot kap.
Kösd össze a pontokat sorrendben. Vágd ki, ami van.
Keress helyet a kapott tárgynak a karácsonyfán. Mondd meg, hová akasztottad a csillagot.
6. „Segíts a Mikulásnak megtalálni a hiányzó játékot” feladat.
A gyerekeknek mutatnak egy képet a Mikulásról és két zsák ajándékot. Az egyik táskára öt játék, a másikra négy hasonló játék van rajzolva, egy játék hiányzik. A hiányzóhoz hasonló játék (valódi tárgy) található a csoportban a gyerekektől jelentős távolságra (3-4 méter).
Milyen játék hiányzik? Keresd meg ezt a játékot a csoportban, és mondd el, hol van
található.
7. A „Csodálatos táska” feladat.
A Mikulás kérte, hogy köszönje meg a gyerekek munkáját, és küldött egy táskát ajándékokkal.
Gondolod - az ajándékod (ajándékok - léggömbök, ceruza, cukorka stb.).
8. Összegzés.
14. lecke - "Téli mulatság" A program tartalma:
1. A gyerekek mikrotérben való tájékozódási képességének fejlesztése (táblán, lapon).
2. Tanulja meg leírni egy objektum helyét térbeli kifejezésekkel
(közelben, kb. stb.).
3. Ismerje meg a legegyszerűbb térbeli összefüggések modellezését chipek segítségével.
4. A gyermekek adott irányú mozgási képességének fejlesztése, mozgásirány megtartása, változtatása.
5. Fejleszti a figyelmet, a szemet.
Felszerelés: bemutató anyag - a telekkép "Téli mulatság", az erdő térképe; szóróanyag - kártyák feladatokkal; útvonalsémák, egyszerű ceruzák, papírlapok, chipek.
Szókincs munka: szórakozás, téli sportok, jégkorong, korcsolyázás, síelés, szánkózás, lesiklás, hógolyók.
mozog osztályok.
A tanár felkéri a gyerekeket, hogy hallgassák meg a „Ha nem lenne tél” című dalt (Yu. Entin eleme, E. Krylatov zenéje).
Ha nem lenne tél A városokban és falvakban soha nem tudnánk, hogy ezek a vidám napok...
Milyen vidám napokról szól ez a dal? (A téli napokról, amikor lehet játszani
az utcán.) Mit játszanak a gyerekek télen séta közben? (korcsolyázni, síelni, szánkózni,
hógolyózni stb.)
1. Feladat.
A táblán a "Winter Fun" cselekménykép látható.
A gyerekeket megkérjük, hogy mondják el, mit csinálnak a kép közepén lévő gyerekek (a kép közepén jégpálya van, gyerekek jégkorongoznak), majd azokról a srácokról, akiket a jobb felső sarokban ábrázolnak (a srácok hógolyót játszanak) - így a teljes kép le van írva.
2. Feladat „Mondd el, mi van a kép előterében, hátterében és közepén!
"Téli mulatság".
A kép feltételesen fel van osztva előtérre, központi részre és háttérre. A tanár megbeszéli a gyerekekkel, hogy mi található a kép egyes részein. Például: elöl
a gyerekeket szánkóval húzzák, le fognak csúszni a hegyről, a kép közepén egy korcsolyapálya van, a jégpályán a srácok jégkorongoznak stb.
3. Feladat.
A chipek segítségével rakja ki a kép modelljét: helyezze a chipeket a flanelgráfra úgy, hogy
hogyan helyezkednek el rajta a gyerekek.
4. Fitness perc. Mobiljáték "Hógolyók".
A gyerekek labdává gyűrik a papírlapot - „hógolyókat” kapnak. A „hógolyónak” el kell találnia a „Darts” játék célpontját vagy bármely más célpontot.
5. Feladat "Írja le az utat."
A tanár felkéri a gyerekeket, képzeljék el, hogy az erdőbe mennek síelni. S hogy el ne tévedjenek, bevezeti őket egy erdőtérképbe (38. kép, melléklet), és mindenkinek megadja a saját útitervét (39. kép, melléklet). A gyerekeket arra kérik, hogy rajzoljanak egy utat a bázishoz az útvonaltervüknek megfelelően.
Ezután a tanár felkéri a gyerekeket, hogy felváltva járjanak ugyanabban az irányban a csoporttérben, jelezve a mozgás irányát a beszédben.
6. „Keress egy pár kesztyűt” feladat (40. ábra, melléklet).
Kotofey macska imád hógolyózni, sétálni készült, de nem találja
egy pár a kesztyűmnek. Segíts Kotofey-nek találni két egyforma kesztyűt. Mondd meg hol
helyezkednek el.
7. Labirintus „Partnerek felszedése műkorcsolyában” (41. ábra, melléklet).
Ezután a gyerekeket felkérik, hogy párokban álljanak össze, és reprodukálják egy korcsolyázó pár pózát.
8. A tanár találós kérdéseket fogalmaz meg a gyerekeknek, és beszél arról, hogy milyen téli szórakozást nyújtanak a gyerekeknek
mindennél jobban szereti.
Rohanok, mint a golyó, Előre vagyok, Csak a jég csikorog, Igen, villognak a fények! Ki visz engem? (Korcsolya.)
Vettem két rúd tölgyfát, Két vassínt, deszkákat tömtem a rácsokra. Adj havat! Kész... (Szánkó.)
9. Összegzés.
15. lecke "Elektromos készülékek" ( Készülékek) A program tartalma:
1. Fejleszd a gyerekek térbeli képzelőerejét: tanítsd meg őket gondolatban elképzelni magukat
azon a helyen, amelyet egy tárgy a térben elfoglal.
2. A gyermekek mikrotérben való tájékozódási képességének megszilárdítása (lapon, flanelgráfon).
3. A vizuális funkciók képzése – megkülönböztetés, lokalizáció és nyomon követés. Egyszer-
fejleszti a logikus gondolkodást, a memóriát.
Felszerelés: bemutató anyag - kártyák elektromos készülékek és háztartási cikkek képével; kártyák a konyha, fürdőszoba, előszoba, gyerekszoba, hálószoba képével; szóróanyag - feladatkártyák, egyszerű ceruzák, egyedi flanelgráfok.
Szókincs munka: villany, elektromos készülékek, háztartási gépek, porszívó, gyorsforraló, vasaló, automata mosógép, TV, magnó, számítógép.
A tanfolyam előrehaladása.
A tanár felkapcsolja a villanyt, és megkérdezi a gyerekeket, hogy mit csinál.
Ki tudja, miért kapcsol ki a villanykörte, mi segíti abban, hogy ilyen fényesen égjen? (Elektromos
stvo.) Találkozhatunk-e elektromossággal a természetben? (Villám.) A villám elektromos
dákó rang.
A tanár megkérdezi a gyerekeket, hogy éreztek-e magukon egy enyhe reccsenést, sőt néha szikrát is? (Igen, néha a dolgok „kattannak”, amikor levetkőzöl.)
Ez is elektromosság. Néha hallani lehet a szintetikus ruha recsegését, amikor leveszed. Néha a fésű a hajhoz tapad - és a haj "feláll". A dolgok, a haj, a testünk felvillanyozódott. Csoportunk elektromos árammal is rendelkezik. Milyen jelek alapján sejtheti az elektromosság jelenlétét? (Aljzatok, vezetékek, lámpák, magnó, stb.)
Az áram ma már minden otthonban van. Ez a legelső asszisztensünk. Minden elektromos készülék elektromos áram segítségével működik. Sok évvel ezelőtt az emberek nem tudták, hogy elektromosságot lehet használni. Az embernek nehéz volt megbirkóznia a háztartási problémákkal. Menjünk vissza néhány percet az időben, és nézzük meg, hogyan boldogultak az emberek áram nélkül.
A minden iskolás számára ismerős állítás, miszerint nincs két egyforma hópehely, többször is megkérdőjelezték. De a kaliforniaiak egyedi tanulmányai műszaki egyetem véget tudtunk vetni ennek a valóban újévi számnak.
Hó akkor keletkezik, amikor a felhőkben lévő mikroszkopikus vízcseppek a porszemcséket vonzzák és megfagynak.
Az ilyenkor megjelenő jégkristályok, amelyek átmérője először nem haladja meg a 0,1 mm-t, a levegő nedvesség kondenzációja következtében leesnek és nőnek. Ebben az esetben hatágú kristályformák képződnek.
A vízmolekulák szerkezetéből adódóan a kristály sugarai között csak 60°-os és 120°-os szög lehetséges. A fő vízkristály a síkban szabályos hatszög alakú. Ezután egy ilyen hatszög tetejére új kristályok rakódnak le, újak rakódnak le rájuk, és így különféle hópehely-csillagok képződnek.
Kenneth Libbrecht, a Kaliforniai Egyetem fizikaprofesszora publikálta tudományos csoportja sokéves kutatásának eredményeit. "Ha két egyforma hópelyhet látsz, akkor is különböznek!" mondja a professzor.
Libbrecht bebizonyította, hogy minden ötszáz 16 g/mol tömegű oxigénatomra jut egy 18 g/mol tömegű atom a hómolekulák összetételében.
Egy ilyen atommal rendelkező molekula kötéseinek szerkezete olyan, hogy számtalan lehetőséget rejt magában a kristályrácson belüli vegyületek számára.
Más szóval, ha két hópehely valóban ugyanúgy néz ki, akkor mikroszkópos szinten is ellenőrizni kell az azonosságukat.
A hó (és különösen a hópelyhek) tulajdonságainak megismerése nem gyerekjáték. A hó és a hófelhők természetének ismerete nagyon fontos az éghajlatváltozás vizsgálata során.
Hallottad már azt a kifejezést, hogy „ez a hópehely különleges” – szokták mondani, mert általában nagyon sok van belőlük, és ha jobban megnézed, mindegyik gyönyörű, egyedi és lenyűgöző. A régi bölcsesség azt mondja, hogy nincs két egyforma hópehely, de tényleg igaz? Hogyan lehet ezt kijelenteni anélkül, hogy megnéznéd a hulló és lehullott hópelyheket? Hirtelen egy hópehely valahol Moszkvában nem különbözik egy hópehelytől valahol az Alpokban.
Ahhoz, hogy ezt a kérdést tudományos szempontból megvizsgálhassuk, tudnunk kell, hogyan születik egy hópehely, és mennyi a valószínűsége (vagy valószínűtlensége), hogy két egyforma születik.
Hagyományos optikai mikroszkóppal készített hópehely
A hópehely lényegében csak vízmolekulák, amelyek egy meghatározott szilárd konfigurációban kötődnek egymáshoz. A legtöbb ilyen konfigurációnak van valamiféle hatszögletű szimmetriája; ez azzal kapcsolatos, hogy a vízmolekulák sajátos kötési szögeikkel – amelyeket egy oxigénatom, két hidrogénatom fizikája és az elektromágneses erő határoz meg – hogyan tudnak egymáshoz kapcsolódni. A mikroszkóp alatt látható legegyszerűbb mikroszkopikus hókristály mérete egy milliomod méter (1 mikron), és nagyon egyszerű lehet, például egy hatszögletű kristálylemez. Körülbelül 10 000 atom széles, és sok hasonló van.
A Guinness-rekordok könyve szerint Nancy Knight, az Országos Légkörkutató Központ munkatársa véletlenül két egyforma hópelyhet fedezett fel, miközben mikroszkóppal a hókristályokat vizsgálta egy wisconsini hóvihar során. De ha a képviselők két hópelyhet azonosnak minősítenek, akkor a mikroszkóp pontossága szempontjából csak azt jelenthetik, hogy a hópelyhek azonosak; amikor a fizika megköveteli, hogy két dolognak azonosnak kell lennie, akkor ezeknek egészen addig azonosnak kell lenniük szubatomi részecske. Ami azt jelenti:
- ugyanazokra a részecskékre van szüksége
- azonos konfigurációkban
- ugyanazokkal a kapcsolatokkal
- két teljesen különböző makroszkopikus rendszerben.
Lássuk, hogyan lehet ezt elintézni.
Egy vízmolekulában egy oxigénatom és két hidrogénatom kapcsolódik egymáshoz. Amikor a fagyott vízmolekulák egymáshoz kötődnek, mindegyik molekulához négy másik molekula kapcsolódik a közelben: egy-egy az egyes molekulák feletti tetraéderes csúcsokban. Ez azt okozza, hogy a vízmolekulák rács alakúra gyűrődnek: hatszögletű (vagy hatszögletű) kristályrácsra. De a nagy jégkockák, mint a kvarctelepeknél, rendkívül ritkák. Ha megnézi a legkisebb méretarányokat és konfigurációkat, azt tapasztalja, hogy ennek a rácsnak a felső és alsó síkja nagyon szorosan össze van csomagolva, és nagyon szorosan össze van kötve: két oldalon "lapos élek" vannak. A többi oldalon lévő molekulák nyitottabbak, és további vízmolekulák véletlenszerűen kötődnek hozzájuk. Különösen a hatszögletű sarkokban van a leggyengébb kötés, ezért hatszoros szimmetriát figyelünk meg a kristálynövekedésben.
és egy hópehely növekedése, a jégkristály egy sajátos konfigurációja
Az új struktúrák ezután ugyanazokban a szimmetrikus mintákban nőnek, és hatszögletű aszimmetriákat építenek fel egy bizonyos méret elérése után. A nagy, összetett hókristályokban mikroszkóp alatt szemlélve több száz könnyen megkülönböztethető jellemző van. Charles Knight, a Nemzeti Légkörkutató Központ munkatársa szerint több száz jellemző van a körülbelül 1019 vízmolekulában, amelyek egy tipikus hópelyhet alkotnak. Mindegyik funkcióhoz több millió lehetséges hely van, ahol új fiókok alakulhatnak ki. Hány ilyen újdonság alakulhat ki egy hópehelyben, de mégsem válhat egy másik a sok közül?
Évente világszerte körülbelül 10 15 (kvadrillió) köbméter hó esik a földre, és minden köbméter nagyságrendileg több milliárd (10 9) egyedi hópehelyet tartalmaz. Mióta a Föld körülbelül 4,5 milliárd éve létezik, a történelem során 10 34 hópehely hullott a bolygóra. És tudja-e, hogy statisztikailag mennyi különálló, egyedi, szimmetrikusan elágazó tulajdonsággal rendelkezhet egy hópehely, és hány ikerre számíthat a Föld történetének egy bizonyos pontján? Csak öt. Míg az igazi, nagy, természetes hópelyhekben általában több száz van.
Már a hópehely egy milliméteres szintjén is láthatóak a nehezen megismételhető hiányosságok.
És csak a leghétköznapibb szinten lehet tévedésből két egyforma hópelyhet látni. És ha hajlandó lemenni a molekuláris szintre, a dolgok sokkal rosszabbak lesznek. Az oxigénnek általában 8 protonja és 8 neutronja van, míg a hidrogénnek 1 protonja és 0 neutronja. De 500 oxigénatomból 1-ben 10 neutron van, 5000 hidrogénatomból 1-ben 1 neutron, nem 0. Még ha tökéletes hatszögletű hókristályokat is alkotsz, és a Föld bolygó történelme során 10 34 hókristályt számoltál össze, akkor is. elég lesz több ezer molekula méretére csökkenteni (a látható fény hosszánál kisebb), hogy olyan egyedi szerkezetet találjunk, amelyet a bolygó még soha nem látott.
De ha figyelmen kívül hagyja az atomi és molekuláris különbségeket, és elhagyja a „természetet”, akkor van esélye. Kenneth Libbrecht, a California Institute of Technology hópehelykutatója kifejlesztett egy technikát, amellyel mesterséges "azonos ikreket" hozhat létre hópelyhekből, és a SnowMaster 9000 nevű speciális mikroszkóp segítségével lefényképezi őket.
Egymás mellett termeszteni őket laboratóriumi körülmények, megmutatta, hogy lehetséges két megkülönböztethetetlen hópehely létrehozása.
Két majdnem egyforma hópehely, amelyet a Caltech laboratóriumában termesztettek
Majdnem. Megkülönböztethetetlenek lesznek azok számára, akik a saját szemével néznek mikroszkópon keresztül, de valójában nem azonosak. Az egypetéjű ikrekhez hasonlóan sok különbségük lesz: különböző molekuláris kötőhelyekkel, eltérő elágazási tulajdonságokkal rendelkeznek, és minél nagyobbak, annál nagyobbak ezek a különbségek. Ezért nagyon kicsik ezek a hópelyhek, és ezért erős a mikroszkóp: jobban hasonlítanak, ha kevésbé bonyolultak.
Két majdnem egyforma hópehely, amelyet a Caltech laboratóriumában termesztettek
Ennek ellenére sok hópehely hasonlít egymáshoz. De ha valóban egyforma hópelyheket keres szerkezeti, molekuláris vagy atomi szinten, a természet ezt soha nem fogja megadni. Ez a sok lehetőség nemcsak a Föld, hanem az Univerzum történelme szempontjából is nagyszerű. Ha tudni akarod, hány bolygóra van szükséged ahhoz, hogy két egyforma hópehelyet kapj az univerzum 13,8 milliárd éves történetében, a válasz 10 1000000000000000nagyságrendű. Tekintettel arra, hogy a megfigyelhető univerzumban mindössze 1080 atom van, ez nagyon valószínűtlen. Tehát igen, a hópelyhek valóban egyediek. És ez finoman szólva is.
A „hóelmélet” tanulmányozásának úttörője Wilson Alison Bentley fiatal farmer volt, akit „Hópehelynek” becéztek. Gyermekkora óta vonzotta az égből hulló kristályok szokatlan alakja. Az övében szülőváros Az Egyesült Államok északi részén fekvő Jericho városában rendszeres volt a havazás, és az ifjú Wilson sok időt töltött kint a hópelyhek tanulmányozásával.
Wislon "Snowflakes" Bentley
Bentley egy kamerát adaptált az édesanyja 15. születésnapjára adott mikroszkóphoz, és megpróbálta megörökíteni a hópelyheket. De majdnem öt évbe telt a technológia fejlesztése – csak 1885. január 15-én készült az első tiszta kép.
Wilson egész életében 5000 különböző hópelyhet fényképezett. Soha nem szűnt meg csodálni a természet e miniatűr alkotásainak szépségét. A remekművek megszerzése érdekében Bentley nulla alatti hőmérsékleten dolgozott, és a talált hópelyhek mindegyikét fekete háttérre helyezte.
Wilson munkásságát tudósok és művészek egyaránt dicsérték. Gyakran meghívták tudományos konferenciákra, vagy fényképeket állítson ki művészeti galériákban. Sajnos Bentley 65 évesen meghalt tüdőgyulladásban, anélkül, hogy bebizonyította volna, hogy nincsenek egyforma hópelyhek.
A "hóelmélet" pálcáját száz évvel később vette át Nancy Knight, a Nemzeti Légkörkutató Központ kutatója. Egy 1988-ban megjelent cikkében bebizonyította az ellenkezőjét – egyforma hópelyhek létezhetnek és kell is!
Dr. Knight megpróbálta reprodukálni a hópelyhek építési folyamatát a laboratóriumban. Ennek érdekében több vízkristályt növesztett, és ugyanazokat a túlhűtési és túltelítettségi folyamatokat vetette alá. A kísérletek eredményeként sikerült elérnie, hogy a hópelyhek teljesen azonosak legyenek egymással.
A további terepi megfigyelések és a kísérleti hibák feldolgozása lehetővé tette Nancy Knightnak, hogy kijelentse, hogy azonos hópelyhek előfordulása lehetséges, és azt csak a valószínűségszámítás határozza meg. Az égi kristályok összehasonlító katalógusának összeállítása után Knight arra a következtetésre jutott, hogy a hópelyheken 100 különbség van. Tehát a lehetőségek teljes száma kinézet az 100! azok. majdnem 10 a 158. hatványhoz.
Az így kapott szám kétszerese az univerzum atomjainak számának! De ez nem jelenti azt, hogy a véletlenek teljesen lehetetlenek – fejezi be munkájában Dr. Knight.
És most - új kutatás a "hó elméletéről". A minap Kenneth Libbrecht, a Kaliforniai Egyetem fizikaprofesszora publikálta tudományos csoportja sokéves kutatásának eredményeit. "Ha két egyforma hópelyhet látsz, akkor is különböznek!" - mondja a professzor.
Libbrecht bebizonyította, hogy minden ötszáz 16 g/mol tömegű oxigénatomra jut egy 18 g/mol tömegű atom a hómolekulák összetételében. Egy ilyen atommal rendelkező molekula kötéseinek szerkezete olyan, hogy számtalan lehetőséget rejt magában a kristályrácson belüli vegyületek számára. Más szóval, ha két hópehely valóban ugyanúgy néz ki, akkor mikroszkópos szinten is ellenőrizni kell az azonosságukat.
A hó (és különösen a hópelyhek) tulajdonságainak megismerése nem gyerekjáték. A hó és a hófelhők természetének ismerete nagyon fontos az éghajlatváltozás vizsgálata során. És a jég néhány szokatlan és feltáratlan tulajdonsága gyakorlati alkalmazásra is találhat.