Il vento si alzò e i fiocchi di neve turbinarono.
I bambini eseguono i movimenti secondo il testo.
Siamo fiocchi di neve, siamo lanugine, non siamo contrari allo spinning. Siamo ballerine fiocchi di neve, balliamo giorno e notte. Stiamo tutti insieme in cerchio - Si scopre una palla di neve. Abbiamo imbiancato gli alberi, coperto i tetti di lanugine, coperto la terra di velluto, e ci ha salvato dal freddo.
I. p. - piedi alla larghezza delle spalle, braccia liberamente alzate, mani rilassate. Scuotendo le spazzole, girare il corpo a sinistra, tornare a e. n. Lo stesso - nell'altra direzione. I bambini girano, muovendo dolcemente le mani.
4. Labirinto "Aiuta i fiocchi di neve perduti a ritrovarsi" (Fig. 28, appendice).
Guarda i fiocchi di neve dipinti sulle foglie sopra e sotto. Trova lo stesso.
Aiuta fiocchi di neve identici a trovarsi. Inizia a disegnare dall'alto verso il basso.
5. L'attività "Trova una coppia per un fiocco di neve" (Fig. 29, appendice).
I bambini ricevono carte con 4 diversi fiocchi di neve e 2 identici.
Trova fiocchi di neve identici e indica dove si trovano.
6. Attività "Crea un fiocco di neve" (da forme geometriche).
I bambini completano il compito secondo le istruzioni dell'insegnante:
Metti un cerchio blu al centro della flanella; sopra, sotto, a destra, a sinistra del cerchio metti triangoli bianchi; tra triangoli - rettangoli blu; Disponi un cerchio attorno alla tua figura con le bacchette. Ho un fiocco di neve.
Crea il tuo fiocco di neve e dicci in quali forme geometriche è composto, dove si trova quale dettaglio.
7. I bambini decorano il gruppo con fiocchi di neve ritagliati in classe, dopo aver discusso dove li collocheranno.
8. Riassumendo.
Lezione 11. "Abitanti della foresta invernale" Contenuto del programma:
1. Sviluppare l'uso attivo dei termini spaziali da parte dei bambini (per, prima, ecc.).
2. Rafforzare la comprensione da parte dei bambini dell'oscurità delle immagini.
3. Sviluppa pensiero logico, memoria.
Attrezzatura: materiale dimostrativo: una lavagna magnetica con disegni di alberi (versioni estive e invernali), immagini a colori di animali selvatici; disegni con "Tangra"; dispense - carte con compiti; stencil di animali selvatici, alberi, fogli di carta, matite semplici, forbici, quadrati di carta per il compito Tangram.
Lavoro di vocabolario: animali selvatici, lupo, lepre, volpe, orso, alce, riccio, tana, tana.
Avanzamento del corso.
L'insegnante invita i bambini a gareggiare.
Attenzione! Attenzione! La competizione ha inizio! Chi nominerà il maggior numero di stelle della foresta
Ray, quel vincitore!
I bambini nominano gli animali (lupo, volpe, lepre, ecc.). L'insegnante in questo momento organizza le immagini degli animali nominati su una lavagna magnetica con alberi verdi. Il vincitore è determinato, a lui - in quanto miglior esperto - viene assegnato il compito successivo. Se il bambino non ce la fa, gli altri lo aiutano.
Quale di questi animali non incontreremo nella foresta invernale? (L'orso dorme, il riccio dorme, la lepre
li diventa bianchi. P.)
Su una lavagna magnetica, gli alberi verdi vengono cambiati in quelli invernali e gli animali in eccesso vengono rimossi.
1. Attività "Trova chi si nasconde nella foresta invernale?" (Fig. 30, appendice).
I bambini sono invitati a guardare l'illustrazione, trovare e nominare tutti gli animali raffigurati su di essa.
Perché nell'immagine sono visibili solo parti di animali? Dimmi dove si nascondono.
Cosa c'è di fronte a loro?
2. Labirinto "Trova dove si trova la traccia".
La neve è caduta nella foresta. Gli animali che corrono sulla neve lasciano molte impronte. Tutte le tracce di perep
scongelato.
I bambini ricevono carte con l'immagine di animali: volpi, lepri, corvi - e le loro impronte. Da ogni animale alla sua scia c'è una linea aggrovigliata, le linee si confondono tra loro.
3. Minuto di fitness. Gioco per cellulare "Conigli".
I bambini eseguono i movimenti corrispondenti.
Le lepri saltano:
Salta, salta, salta...
Sì alla neve bianca
Siediti - ascolta
Il lupo sta arrivando?
Hanno pestato i piedi,
mani battute,
Destra, inclinazione a sinistra
E sono tornati indietro.
Ecco il segreto della salute!
A tutti gli amici - saluti di educazione fisica!
4. Compito “Posiziona gli stampini degli animali come dico io. Dimmi quale degli animali e dov'è.
5. L'insegnante legge ai bambini una poesia di V. Levanovsky:
Cosa sono cento metri per una lepre? Come una freccia, vola obliquamente! Questo è ciò che significa allenarsi con un allenatore di volpi.
Di cosa parla questa poesia? (La volpe vuole catturare la lepre.)
La volpe vuole sempre catturare il coniglio, ma raramente ci riesce. Perché pensi? (La lepre corre veloce.)
Non solo sa correre veloce, sa confondere i binari. Il coniglietto non corre mai lungo un sentiero rettilineo, corre tra alberi e cespugli e questo confonde la volpe.
Labirinto "Aiuta il coniglio a correre verso il visone" (Fig. 31, appendice).
Dimmi come è andato il coniglietto.
6. Compito "Tangram".
Taglia il quadrato lungo le linee, dalle figure risultanti, piega i finferli secondo lo schema "(Fig.
32, app.).
7. Riassumendo.
Lezione 12. "Visitare una fiaba" "Contenuto del programma:
1. Migliorare la capacità dei bambini di navigare nel microspazio.
2. Migliorare la capacità dei bambini di determinare e indicare verbalmente la direzione del movimento.
3. Sviluppa abilità motorie eccellenti mani
Attrezzatura: materiale dimostrativo: due carte con l'immagine di animali fantastici; volantino - carte per compiti, matite semplici.
Lavoro di vocabolario: fiaba, magia, finzione, fantasia, Baba Yaga, Frog Princess, Ivan Tsarevich.
Avanzamento del corso.
Il popolo russo ha raccolto molte meravigliose fiabe nel suo salvadanaio. Che cosa? ("Swan Geese", "The Frog Princess", ecc.) Perché le persone compongono le fiabe? (Risposte dei bambini.)
Le persone compongono fiabe per raccontarle ai propri figli, per insegnare loro a vedere il bene e il male. Non c'è da stupirsi che nelle fiabe il male venga punito e il bene vinca. Il racconto insegna la saggezza e che il bene in cambio genera il bene. Una persona deve pagare per i suoi errori, azioni, desideri e solo la gentilezza e l'amore renderanno la vita più felice. Per una fiaba niente è impossibile, con una parola o un gesto gli oggetti, gli animali prendono vita in essa e avvengono trasformazioni miracolose. I miracoli stanno accadendo anche oggi, abbiamo ricevuto una lettera da Baba Yaga.
L'insegnante legge la lettera: “Bene, ragazzi! Divertiti nella tua vita scuola materna? Canta, balla! Convivere! Ma sono solo nella foresta, oh che annoiato! E ho deciso di giocarti uno scherzo e ho stregato tutti i compiti! Decidi - ben fatto, ma non decidere - evocherò tutti! La tua Baba Yaga.
1. Attività "Nomina gli animali".
L'insegnante mostra ai bambini due carte, ciascuna raffigurante due bestie incantate. Ognuno di essi è composto da due parti che non corrispondono tra loro. Ai bambini viene chiesto di dire quali animali hanno riconosciuto nelle immagini. (Serpente e cervo, mucca e leone.)
2. Compito "Nomina gli animali e dimmi in quale parte del foglio sono disegnati".
Ai bambini viene mostrata un'immagine in cui vengono disegnate parti del corpo di animali (da un maiale -
orecchie e maialino, da un gallo - zampe e una coda, da una lepre - orecchie, da un gatto - baffi e orecchie).
3. Minuto di fitness. Gioco per cellulare.
I bambini giocano con Baba Yaga.
Baba Yaga, una gamba d'osso, cadde dalla stufa, si ruppe una gamba, andò in giardino, raggiunse il cancello.
Baba Yaga raggiunge i bambini. Chi tocca con una scopa (mano), si congela. Il gioco finisce quando tutti i bambini si bloccano.
4. Attività "Disegna la foresta" (Fig. 35, appendice).
I bambini ricevono le singole carte, completano i dettagli mancanti e poi raccontano come si trovano.
5. L'attività "Collega i punti in ordine" (Fig. 33, appendice).
Da quale fiaba è questo oggetto? ("Principessa Rana".)
In che direzione sta volando la freccia? Disegna una freccia che vola in alto, a destra, in basso, ecc.
6. Compito "Disegna la seconda metà della corona per Ivan Tsarevich".
Ai bambini vengono offerte carte con l'immagine di metà della corona. I bambini spiegano come disegnare i "denti" sulla corona:
Per prima cosa disegniamo la matita in alto a destra, poi in basso a destra.
Quindi termina la seconda metà della corona da solo.
7. Labirinto "Aiuta Ivan Tsarevich a raggiungere la palude" (Fig. 34, appendice).
Ogni bambino pronuncia il percorso di Ivan Tsarevich. L'insegnante incoraggia i bambini a dare risposte corrette.
8. Riassumendo.
Lezione 13. "Laboratorio di Babbo Natale" Contenuto del programma:
1. Migliorare la capacità dei bambini di navigare nel microspazio (su un foglio, su una lavagna).
2. Imparare a disporre in modo indipendente gli oggetti nelle direzioni nominate del microspazio, per indicare verbalmente la posizione degli oggetti.
3. Insegnare ai bambini a determinare la direzione e la posizione degli oggetti che si trovano a una distanza considerevole da loro.
4. Sviluppa la motricità fine delle mani. Sviluppa immaginazione, attenzione.
Attrezzatura: materiale dimostrativo: un disegno di un albero di Natale su una lavagna magnetica;
un disegno con un campione di un albero di Natale giocattolo, un disegno "Babbo Natale con sacchetti di regali"; dispense - carte con compiti; matite, matite colorate, forbici = forbici.
Lavoro di vocabolario:Nuovo anno, Natale, albero di Natale, regali, Babbo Natale, fanciulla delle nevi, miracoli, addobbi per l'albero di Natale, ghirlande.
Avanzamento del corso.
L'insegnante legge ai bambini una poesia di Y. Kapotov:
Sul nostro albero di Natale - giocattoli divertenti: ricci divertenti e rane divertenti, orsi divertenti, cervi divertenti, trichechi divertenti e foche divertenti! Siamo anche un po' divertenti con le maschere. Babbo Natale ha bisogno che siamo divertenti, in modo che sia gioioso, in modo che le risate possano essere ascoltate, Dopotutto, oggi tutti trascorrono una vacanza divertente.
Che vacanza è in arrivo? (Capodanno.) Ci stiamo tutti preparando per le vacanze, cucendo il nuovo anno
costumi, preparare regali per amici e familiari, decorare alberi di Natale e le nostre case. Prepararsi per
vacanze e Babbo Natale. Oggi andremo al laboratorio di Babbo Natale e anche
lo aiuteremo.
1. Compito.
Come è decorato l'albero? Dove sono i coni, le bandiere, le palline che si trovano sull'albero di Natale? Disegna ghirlande, decora la cima dell'albero di Natale.
Disegna un regalo sotto l'albero che vuoi ricevere per il nuovo anno (Fig. 36, appendice).
2. Il compito "Crea giocattoli" (Fig. 37, appendice).
Ai bambini viene mostrato un campione di una palla decorata con un ornamento di forme geometriche (triangoli, cerchi, ecc. Alternati). Vengono distribuite le carte con l'immagine di una palla e una bandiera.
Disegna il tuo ornamento su una palla di forme geometriche.
Disegna un fiocco di neve sulla bandiera.
Colore e taglio.
3. Minuto di fitness. Alla musica "Un albero di Natale è nato nella foresta", i bambini ballano, raffigurano gli eroi della canzone.
4. Compito "Appendete il giocattolo all'albero di Natale, dove dico io".
Il bambino è invitato ad “appendere” i giocattoli realizzati su un albero di Natale, posizionato su una lavagna magnetica, secondo le istruzioni verbali degli altri bambini. Tutti i bambini completano il compito.
5. Compito.
Ai bambini vengono date carte con l'immagine dei punti, numerate da 1 a 10. Se colleghi i punti, ottieni una stella.
Collega i punti in ordine. Taglia quello che hai.
Trova un posto per l'oggetto ricevuto sull'albero di Natale. Dimmi dove hai appeso la stella.
6. Compito "Aiuta Babbo Natale a trovare il giocattolo mancante".
Ai bambini viene mostrata una foto di Babbo Natale e due sacchetti di regali. Cinque giocattoli vengono disegnati su una borsa, quattro giocattoli simili vengono disegnati sull'altra, un giocattolo manca. Un giocattolo (oggetto reale), simile a quello scomparso, si trova nel gruppo a notevole distanza dai bambini (3-4 metri).
Quale giocattolo manca? Trova questo giocattolo nel gruppo e racconta dove si trova
situato.
7. Il compito "Borsa meravigliosa".
Babbo Natale ha chiesto di ringraziare i bambini per il loro lavoro e ha inviato una borsa con dei regali.
Indovina - il tuo regalo (regali - mongolfiere, matita, caramelle, ecc.).
8. Riassumendo.
Lezione 14. - "Divertimento invernale" Contenuto del programma:
1. Migliorare la capacità dei bambini di navigare nel microspazio (su una tavola, un foglio).
2. Impara a descrivere la posizione di un oggetto usando termini spaziali
(vicino, circa, ecc.).
3. Impara a modellare le relazioni spaziali più semplici usando i chip.
4. Migliorare la capacità dei bambini di muoversi in una determinata direzione, mantenere e cambiare la direzione del movimento.
5. Sviluppa attenzione, occhio.
Attrezzatura: materiale dimostrativo: l'immagine della trama "Divertimento invernale", una mappa della foresta; dispense - carte con compiti; schemi di percorso, matite semplici, fogli di carta, patatine.
Lavoro di vocabolario: divertimento, sport invernali, hockey, pattinaggio, sci, slittino, sci alpino, palle di neve.
spostare Lezioni.
L'insegnante invita i bambini ad ascoltare la registrazione della canzone "Se non c'era inverno" (elemento di Yu. Entin, musica di E. Krylatov).
Se non ci fosse l'inverno nelle città e nei villaggi, non sapremmo mai questi giorni allegri...
Di quali giorni divertenti parla questa canzone? (Riguardo ai giorni invernali in cui puoi giocare
per strada.) Cosa giocano i bambini durante una passeggiata in inverno? (Pattino, sci, slittino,
giocare a palle di neve, ecc.)
1. Compito.
Sulla lavagna c'è l'immagine della trama "Winter Fun".
Ai bambini viene chiesto di raccontare cosa stanno facendo i bambini situati al centro dell'immagine (al centro dell'immagine c'è una pista di pattinaggio, i bambini giocano a hockey), quindi di quei ragazzi che sono raffigurati nell'angolo in alto a destra (il ragazzi stanno giocando a palle di neve) - quindi viene descritta l'intera immagine.
2. Attività "Dimmi cosa è disegnato in primo piano, sullo sfondo e al centro dell'immagine
"Divertimento invernale".
L'immagine è condizionatamente divisa in primo piano, parte centrale e sfondo. L'insegnante discute con i bambini cosa si trova in ogni parte dell'immagine. Ad esempio: davanti
i bambini vengono trascinati con le slitte, scivoleranno giù per la montagna, al centro dell'immagine c'è una pista di pattinaggio, sulla pista i ragazzi giocano a hockey, ecc.
3. Compito.
Usa le patatine per disporre il modello dell'immagine: posiziona le patatine sul flannelgraph in modo che
come si trovano i bambini su di esso.
4. Minuto di fitness. Gioco per cellulare "Palle di neve".
I bambini accartocciano un foglio di carta in una palla: si ottengono "palle di neve". "Snowball" deve colpire il bersaglio del gioco "Darts" o qualsiasi altro bersaglio.
5. Attività "Descrivi il tuo percorso".
L'insegnante invita i bambini a immaginare di andare a sciare nella foresta. E affinché non si perdano, introduce loro una mappa del bosco (Fig. 38, appendice) e consegna a ciascuno il proprio tracciato del percorso (Fig. 39, appendice). I bambini sono invitati a tracciare un percorso verso la base secondo il loro schema di percorso.
Quindi l'insegnante invita i bambini a camminare a turno nelle stesse direzioni nello spazio del gruppo, indicando la direzione del movimento nel discorso.
6. Attività "Trova un paio di guanti" (Fig. 40, appendice).
Il gatto Kotofey adora giocare a palle di neve, stava per fare una passeggiata, ma non riesce a trovare
un paio per il mio guanto. Aiuta Kotofey a trovare due guanti identici. Dimmi dove
si trovano.
7. Labirinto "Prendi partner nel pattinaggio artistico" (Fig. 41, appendice).
Quindi i bambini sono invitati a fare squadra in coppia ea riprodurre la posa di una coppia di pattinatori.
8. L'insegnante fa enigmi per i bambini e parla del tipo di intrattenimento invernale per i bambini
piace più di ogni altra cosa.
Correndo come un proiettile, sono avanti, solo il ghiaccio scricchiola, sì, le luci lampeggiano! Chi mi sta portando? (Pattini.)
Ho preso due sbarre di quercia, due binari di ferro, ho infilato delle assi sulle sbarre. Dammi la neve! Pronto... (slitta.)
9. Riassumendo.
Lezione 15. "Apparecchi elettrici" ( Elettrodomestici) Contenuto del programma:
1. Sviluppa l'immaginazione spaziale dei bambini: insegna loro a immaginarsi mentalmente
nel posto che un oggetto occupa nello spazio.
2. Consolidare la capacità dei bambini di navigare nel microspazio (su un foglio, su un grafico di flanella).
3. Addestra le funzioni visive: discriminazione, localizzazione e tracciamento. Una volta-
sviluppare il pensiero logico, la memoria.
Attrezzatura: materiale dimostrativo - carte con l'immagine di elettrodomestici e articoli per la casa; carte con l'immagine di cucina, bagno, ingresso, scuola materna, camera da letto; dispense - schede attività, matite semplici, singoli flannelgraph.
Lavoro di vocabolario: elettricità, elettrodomestici, elettrodomestici, aspirapolvere, bollitore elettrico, ferro da stiro, lavatrice automatica, TV, registratore, computer.
Avanzamento del corso.
L'insegnante accende la luce e chiede ai bambini cosa sta facendo.
Chissà perché la lampadina si accende, cosa la aiuta a bruciare così intensamente? (Elettrico
stvo.) È possibile incontrare l'elettricità in natura? (Fulmine.) Il fulmine è elettrico
grado di spunto.
L'insegnante chiede ai bambini se hanno sentito un leggero crepitio su se stessi e talvolta anche scintille? (Sì, a volte le cose "clic" quando ti spogli.)
Anche questa è elettricità. A volte puoi sentire il crepitio degli indumenti sintetici quando li togli. A volte il pettine si attacca ai capelli e i capelli "si rizzano". Le cose, i capelli, il nostro corpo sono elettrizzati. Il nostro gruppo ha anche l'elettricità. Da quali segni si può intuire la presenza di elettricità? (Prese, fili, lampade, registratore, ecc.)
L'elettricità è ormai in ogni casa. Questo è il nostro primo assistente. Tutti gli apparecchi elettrici funzionano con l'aiuto dell'elettricità. Molti anni fa, la gente non sapeva che si poteva usare l'elettricità. Era difficile per una persona far fronte ai problemi domestici. Torniamo indietro nel tempo per qualche minuto e vediamo come le persone se la cavano senza elettricità.
Familiare a tutti gli scolari, l'affermazione che non ci sono due fiocchi di neve identici è stata ripetutamente messa in discussione. Ma gli studi unici del californiano università tecnologica sono stati in grado di porre fine a questo vero problema di Capodanno.
La neve si forma quando le microscopiche goccioline d'acqua nelle nuvole vengono attratte dalle particelle di polvere e si congelano.
I cristalli di ghiaccio che compaiono in questo caso, che all'inizio non superano 0,1 mm di diametro, cadono e crescono a causa della condensazione dell'umidità dall'aria su di essi. In questo caso si formano forme cristalline a sei punte.
A causa della struttura delle molecole d'acqua, tra i raggi del cristallo sono possibili solo angoli di 60° e 120°. Il cristallo d'acqua principale ha la forma di un esagono regolare nel piano. Nuovi cristalli vengono quindi depositati sulla sommità di tale esagono, su di essi ne vengono depositati di nuovi e si ottengono così varie forme di stelle a fiocco di neve.
Il professore di fisica all'Università della California Kenneth Libbrecht ha pubblicato i risultati di molti anni di ricerca del suo gruppo scientifico. "Se vedi due fiocchi di neve identici, sono ancora diversi!" dice il professore.
Libbrecht ha dimostrato che per ogni cinquecento atomi di ossigeno con una massa di 16 g/mol, c'è un atomo con una massa di 18 g/mol nella composizione delle molecole di neve.
La struttura dei legami di una molecola con un tale atomo è tale da implicare un numero innumerevole di opzioni per i composti all'interno del reticolo cristallino.
In altre parole, se due fiocchi di neve sembrano davvero uguali, la loro identità deve ancora essere verificata a livello microscopico.
Imparare le proprietà della neve (e dei fiocchi di neve in particolare) non è un gioco da ragazzi. La conoscenza della natura della neve e delle nuvole di neve è molto importante nello studio del cambiamento climatico.
Hai mai sentito la frase “questo fiocco di neve è speciale”, dicono, perché di solito ce ne sono molti e sono tutti belli, unici e affascinanti, se guardi da vicino. La vecchia saggezza dice che non esistono due fiocchi di neve uguali, ma è proprio vero? Come puoi anche dichiararlo senza guardare tutti i fiocchi di neve che cadono e cadono? Improvvisamente un fiocco di neve da qualche parte a Mosca non è diverso da un fiocco di neve da qualche parte nelle Alpi.
Per considerare questa domanda da un punto di vista scientifico, dobbiamo sapere come nasce un fiocco di neve e qual è la probabilità (o improbabile) che ne nascano due identici.
Fiocco di neve preso con un microscopio ottico convenzionale
Un fiocco di neve, al suo interno, è solo molecole d'acqua che si legano insieme in una specifica configurazione solida. La maggior parte di queste configurazioni ha una sorta di simmetria esagonale; ha a che fare con il modo in cui le molecole d'acqua, con i loro angoli di legame specifici - che sono determinati dalla fisica di un atomo di ossigeno, due atomi di idrogeno e la forza elettromagnetica - possono legarsi insieme. Il cristallo di neve microscopico più semplice che può essere visto al microscopio ha una dimensione di un milionesimo di metro (1 micron) e può avere una forma molto semplice, ad esempio una lastra di cristallo esagonale. È largo circa 10.000 atomi e ce ne sono molti simili.
Secondo il Guinness dei primati, Nancy Knight del National Center for Atmospheric Research ha scoperto due fiocchi di neve identici mentre esaminava i cristalli di neve durante una bufera di neve nel Wisconsin mentre trasportava un microscopio. Ma quando i rappresentanti certificano due fiocchi di neve come identici, possono solo significare che i fiocchi di neve sono identici per la precisione del microscopio; quando la fisica richiede che due cose siano identiche, devono essere identiche fino a particella subatomica. Che significa:
- hai bisogno delle stesse particelle
- nelle stesse configurazioni
- con gli stessi collegamenti
- in due sistemi macroscopici completamente diversi.
Vediamo come questo può essere organizzato.
Una molecola d'acqua è un atomo di ossigeno e due atomi di idrogeno legati insieme. Quando le molecole di acqua congelata si legano insieme, ogni molecola ottiene altre quattro molecole attaccate nelle vicinanze: una in ciascuno dei vertici tetraedrici sopra ogni singola molecola. Ciò fa sì che le molecole d'acqua si pieghino in una forma reticolare: un reticolo cristallino esagonale (o esagonale). Ma i grandi "cubi" di ghiaccio, come nei depositi di quarzo, sono estremamente rari. Quando guardi nelle scale e nelle configurazioni più piccole, scopri che i piani superiore e inferiore di questa griglia sono imballati e collegati molto strettamente: hai "bordi piatti" su due lati. Le molecole sui lati rimanenti sono più aperte e altre molecole d'acqua si legano ad esse in modo più casuale. In particolare, gli angoli esagonali hanno i legami più deboli, motivo per cui osserviamo una simmetria di sei volte nella crescita dei cristalli.
e la crescita di un fiocco di neve, una particolare configurazione di un cristallo di ghiaccio
Nuove strutture crescono quindi negli stessi schemi simmetrici, costruendo asimmetrie esagonali dopo aver raggiunto una certa dimensione. Nei cristalli di neve grandi e complessi, ci sono centinaia di caratteristiche facilmente distinguibili se osservate al microscopio. Centinaia di caratteristiche tra le circa 1019 molecole d'acqua che compongono un tipico fiocco di neve, secondo Charles Knight del National Center for Atmospheric Research. Per ciascuna di queste funzioni, ci sono milioni di possibili luoghi in cui possono formarsi nuovi rami. Quante nuove funzionalità può formarsi un fiocco di neve e non diventare ancora un altro dei tanti?
Ogni anno in tutto il mondo cadono al suolo circa 10 15 (quadrilioni) metri cubi di neve e ogni metro cubo contiene nell'ordine di diversi miliardi (10 9) singoli fiocchi di neve. Poiché la Terra esiste da circa 4,5 miliardi di anni, 10 34 fiocchi di neve sono caduti sul pianeta nel corso della storia. E sai quante, statisticamente parlando, caratteristiche ramificate separate, uniche e simmetriche un fiocco di neve potrebbe avere e aspettarsi un gemello a un certo punto della storia della Terra? Solo cinque. Mentre i fiocchi di neve veri, grandi e naturali di solito ne hanno centinaia.
Anche a livello di un millimetro in un fiocco di neve, puoi vedere imperfezioni difficili da duplicare.
E solo al livello più banale puoi vedere erroneamente due fiocchi di neve identici. E se sei disposto a scendere al livello molecolare, le cose peggiorano molto. L'ossigeno di solito ha 8 protoni e 8 neutroni, mentre l'idrogeno ha 1 protone e 0 neutroni. Ma 1 su 500 atomi di ossigeno ha 10 neutroni, 1 su 5000 atomi di idrogeno ha 1 neutrone, non 0. Anche se formi cristalli di neve esagonali perfetti, e nell'intera storia del pianeta Terra, hai contato 10 34 cristalli di neve , basterà scendere alla dimensione di diverse migliaia di molecole (meno della lunghezza della luce visibile) per trovare una struttura unica che il pianeta non ha mai visto prima.
Ma se ignori le differenze atomiche e molecolari e abbandoni il "naturale", hai una possibilità. Il ricercatore sui fiocchi di neve Kenneth Libbrecht del California Institute of Technology ha sviluppato una tecnica per creare "gemelli identici" artificiali di fiocchi di neve e fotografarli utilizzando uno speciale microscopio chiamato SnowMaster 9000.
Coltivandoli fianco a fianco condizioni di laboratorio, ha mostrato che è possibile creare due fiocchi di neve indistinguibili.
Due fiocchi di neve quasi identici cresciuti in un laboratorio Caltech
Quasi. Saranno indistinguibili per una persona che guarda con i propri occhi al microscopio, ma non saranno identici in verità. Come i gemelli identici, avranno molte differenze: avranno diversi siti di legame molecolare, diverse proprietà di ramificazione e più grandi saranno, maggiori saranno queste differenze. Ecco perché questi fiocchi di neve sono molto piccoli e perché il microscopio è potente: sono più simili quando sono meno complessi.
Due fiocchi di neve quasi identici cresciuti in un laboratorio Caltech
Tuttavia, molti fiocchi di neve sono simili tra loro. Ma se stai cercando fiocchi di neve veramente identici a livello strutturale, molecolare o atomico, la natura non te lo darà mai. Un tale numero di possibilità è ottimo non solo per la storia della Terra, ma anche per la storia dell'Universo. Se vuoi sapere quanti pianeti sono necessari per ottenere due fiocchi di neve identici nei 13,8 miliardi di anni di storia dell'universo, la risposta è dell'ordine di 100. Dato che ci sono solo 1080 atomi nell'universo osservabile, questo è altamente improbabile. Quindi sì, i fiocchi di neve sono davvero unici. E questo è un eufemismo.
Il pioniere dello studio della "teoria della neve" è stato il giovane agricoltore Wilson Alison Bentley, soprannominato "Fiocco di neve". Fin dall'infanzia, è stato attratto dalla forma insolita dei cristalli che cadevano dal cielo. Nel suo città natale A Jericho, negli Stati Uniti settentrionali, le nevicate erano frequenti e il giovane Wilson trascorreva molto tempo all'aperto, studiando i fiocchi di neve.
Wislon "Fiocchi di neve" Bentley
Bentley ha adattato una fotocamera a un microscopio regalato da sua madre per il suo 15° compleanno e ha cercato di catturare i fiocchi di neve. Ma ci vollero quasi cinque anni per migliorare la tecnologia: solo il 15 gennaio 1885 fu scattata la prima immagine chiara.
Nella sua vita, Wilson ha fotografato 5.000 diversi fiocchi di neve. Non ha mai smesso di ammirare la bellezza di queste opere in miniatura della natura. Per ottenere i suoi capolavori, Bentley ha lavorato a temperature sotto lo zero, posizionando tutti i fiocchi di neve che ha trovato su uno sfondo nero.
Il lavoro di Wilson è stato elogiato sia da scienziati che da artisti. È stato spesso invitato a parlare a conferenze scientifiche o esporre fotografie in gallerie d'arte. Sfortunatamente, Bentley morì all'età di 65 anni di polmonite, senza dimostrare che non ci sono fiocchi di neve identici.
Il testimone della "teoria della neve" fu raccolto cento anni dopo da Nancy Knight, ricercatrice del National Center for Atmospheric Research. In un articolo pubblicato nel 1988, ha dimostrato il contrario: fiocchi di neve identici possono e dovrebbero esistere!
Il dottor Knight ha cercato di riprodurre il processo di costruzione dei fiocchi di neve in laboratorio. Per fare ciò, ha fatto crescere diversi cristalli d'acqua, sottoponendoli agli stessi processi di superraffreddamento e sovrasaturazione. Come risultato degli esperimenti, è riuscita a ottenere fiocchi di neve assolutamente identici l'uno all'altro.
Ulteriori osservazioni sul campo e l'elaborazione di errori sperimentali hanno permesso a Nancy Knight di affermare che il verificarsi di fiocchi di neve identici è possibile ed è determinato solo dalla teoria della probabilità. Dopo aver compilato un catalogo comparativo di cristalli celesti, Knight ha concluso che i fiocchi di neve hanno 100 segni di differenza. Quindi il numero totale di opzioni aspettoè 100! quelli. quasi 10 alla 158a potenza.
Il numero risultante è il doppio del numero di atomi nell'universo! Ma questo non significa che le coincidenze siano del tutto impossibili - conclude il dottor Knight nel suo lavoro.
E ora - nuova ricerca sulla "teoria della neve". L'altro giorno, il professore di fisica all'Università della California, Kenneth Libbrecht, ha pubblicato i risultati di molti anni di ricerca del suo gruppo scientifico. "Se vedi due fiocchi di neve identici, sono ancora diversi!" - dice il professore.
Libbrecht ha dimostrato che per ogni cinquecento atomi di ossigeno con una massa di 16 g/mol, c'è un atomo con una massa di 18 g/mol nella composizione delle molecole di neve. La struttura dei legami di una molecola con un tale atomo è tale da implicare un numero innumerevole di opzioni per i composti all'interno del reticolo cristallino. In altre parole, se due fiocchi di neve sembrano davvero uguali, la loro identità deve ancora essere verificata a livello microscopico.
Imparare le proprietà della neve (e dei fiocchi di neve in particolare) non è un gioco da ragazzi. La conoscenza della natura della neve e delle nuvole di neve è molto importante nello studio del cambiamento climatico. E alcune delle proprietà insolite e inesplorate del ghiaccio possono anche trovare applicazioni pratiche.