Снег!

Муниципальное общеобразовательное бюджетное учреждение «Средняя
общеобразовательная школа № 7 имени Героя России И.В. Ткаченко»
г. Тында Амурской области
Исследовательская работа по теме:
«Хрустальное королевство снежинок»
По курсу: Окружающий мир
Выполнил:
ученик 4 «В» класса МОБУ СОШ № 7
Смирнов Андрей
Руководитель: учитель начальных классов
Ткачева Елена Григорьевна
2013 г.
1
АННОТАЦИЯ
Работа содержит 19 страниц печатного текста, в том числе 9 интернет
ресурсов, 46 рисунков, 1 таблица.
Исследовательская работа по теме «Хрустальное королевство
снежинок» подготовлена для детей младшего и среднего школьного возраста.
Исследования снежинок - это попытка привлечь внимание сверстников к
познанию нового и удивительного рядом.
2
СОДЕРЖАНИЕ
1. Введение …………………………………………………………… 4-6
1.1 Актуальность ………………… ……………………………………. 5
1.2 Цель ………….……………………………………………………..….5
1.3 Задачи ………………………………….…………………………..….5
1.4 Гипотеза ……………………………………………………….....…….5
1.5 Объект исследования ……………….…………………………...……5
1.6 Предмет исследования…………………………………………………5
1.7 Методы исследования ………………………..…………………….. 5
Снежинка – это мельчайший ледяной кристалл ……….………………6
Как формируются снежинки …………………………………….……….7
Интересные факты из жизни снежинок ……….……………………….. 9
Выводы ……………………………………………………………………10
2. Практическая часть исследовательской работы ….……..…………..11
2.1 Опыт № 1 «Природный снега»……………………….………………11
2.2 Опыт № 2 «искусственный снег «Юный химик»…….…………….16
2.3 Опыт № 3 «искусственный снег «Волшебный снег»….…………...17
Заключение ……………………………………………………………….18
Библиографический список…….………………………………………..19
3
Снег кружится,
Снег ложится Снег! Снег! Снег!
Рады снегу зверь и птица
И, конечно, человек!
Введение
На одном интернет сайте я прочитал историю об удивительном
каменном фонаре, который находится в Японии. Этот фонарь изготовлен
вручную, для любования снегом. Его высота 65 сантиметров, а крыша
сделана так, чтобы снег долгое время не таял и его можно было
рассматривать.1
«В японских садах можно
встретить необычный каменный
фонарь, у которого широкая крыша
с загнутыми вверх краями. Это
«Юкими-Торо». В переводе с
японского языка означает «фонарь
для любования снегом».
Праздник «Юкими» дарит
людям
наслаждение
красотой
повседневной жизни. На каменной
крыше
фонаря
расположились
миллионы крохотных снежинок,
каждая из которых неповторима и достойна самого пристального внимания.
Поражаясь чрезвычайно сложной форме, идеальной симметрии и
бесконечному разнообразию снежинок, люди издревле связывали их
очертания с действием сверхъестественных сил или божественным
промыслом».
Меня очень заинтересовала эта интернет-статья, и я также решил
рассмотреть красоту снежинок, но под микроскопом. В исследовательской
работе я опытным путём создам 2 вида искусственного снега и сравню их с
природным образцом. Я докажу, что снежинка – одно из самых прекрасных
созданий природы. И никакая наука и нано-технологии не могут состязаться
с природой. Моё исследование – это попытка привлечь внимание моих
сверстников к познанию нового и удивительного рядом. Тем более что живу
я в Амурской области, городе Тында (в местности, приравненной к районам
Крайнего Севера).
Первый снег выпадает у нас в начале
октября и лежит до середины мая. И 7 – 8
месяцев в году я наблюдаю это
удивительное природное явление.
1
http://japanesedolls.ru/index/0-585
4
Цель работы: Исследование снежинок под микроскопом и сравнение
снежинок искусственного и природного снега;
Задачи работы:
Изучить информацию о снежинках;
Найти интересные факты из жизни снежинок;
Опытным путём создать 2 вида искусственного снега;
Рассмотреть под микроскопом образцы снежинок искусственного и
природного снега;
Рассказать одноклассникам о полученных результатах.
Гипотеза работы: Я хочу убедиться, действительно ли снежинки
искусственного и природного снега отличаются. И доказать, что снежинки,
созданные природой, красивее «опытных».
Объект исследования: Снежинки искусственного и природного снега;
Предмет исследования: Форма и структура снежинок;
Методы исследования: Изучение и анализ литературы, подготовка и
проведение опытов, наблюдение за объектом исследования;
Оборудование: Научные капсулы искусственного снега «Юный химик»,
порошок «Волшебный снег», пробирки, пипетка, палочка, образец
природного снега, микроскоп Микромед 1, предметное стекло;
Практический
выход
исследования:
Рекомендовать
результаты
исследования для изучения по курсу «Окружающий мир».
5
Снежинка – это мельчайший ледяной кристалл.
Изучая книги, статьи о снеге, я узнал, что люди с древности наблюдали
и интересовались снежинками. Тайну снежных кристаллов мечтали разгадать
многие великие учёные. Иоганн Кеплер первым начал изучение снежинок.
Рене Декарт первый, кто детально описал некоторые формы снежинок,
причём все наблюдения были сделаны им невооружённым глазом.
Профессор физики Калифорнийского университета Кеннет Либрехт до сих
пор изучает строение снежинок. А американский фермер Уилсон Бентли
первым сделал удачную фотографию снежинки под
микроскопом.
Он
также
создал
учение
«Снежинковедение», сделав 5000 портретов снежных
красавиц.2
Упоминание
о
шестиугольных
кристаллах
имеется в книге китайского
писателя Хань Ши Вэй Чана,
написанной в 135г. до н.э., где
сказано: «Цветы растений и трав имеют обычно
пять лепестков, но они же у снега всегда
шестилучевые».
Научное объяснение формы снежинок появилось в начале ХХ века,
когда исследования с помощью лазерных лучей показали, что атомы
кислорода и водорода в кристаллах льда располагаются в решётке, состоящей
из шестиугольников.
2
http://www.snowflakebentley.com
6
Как формируется снежинка.
Многие ошибочно думают, что снежинки — это замёрзшие по пути к
Земле капельки дождя. Но изучив энциклопедии и Большую книгу вопросов
и ответов, я узнал, что самый первый кристаллик льда, который служит
основой будущей снежинки, может образоваться и из микроскопической
капельки жидкой воды. А дальнейшее строительство снежинки происходит
за счёт присоединения молекул водяного пара. В одной снежинке содержится
от 2 до 200 отдельных снежных кристаллов3.
Значит, снежинка состоит из кристалликов льда, собранных вместе.
Вариантов «сборки» множество — до сих пор не удалось найти среди
снежинок двух одинаковых! И это доказанный факт!
Постепенно молекулы водяного пара заполняют пустоты в снежинке,
не меняя первоначальную шестиугольную форму решётки льда. Но
рано или поздно на гранях появляются неровности. Каждый бугорок
притягивает к себе дополнительные молекулы и начинает расти. Снежинка
долго путешествует по воздуху и к её бугоркам присоединяются новые
молекулы воды. Так на снежинке очень быстро вырастают лучи. Из каждой
грани вырастает один толстый луч. Из бугорков, образующихся на этом луче,
вырастают ответвления. Во время путешествия крохотной снежинки все её
грани находятся в одинаковых условиях, поэтому на всех шести гранях
одинаковые лучи и ответвления.4
Разгадка загадочной симметрии снежинок кроется в
кристаллической решётке льда. Практически весь лёд на
планете кристаллизуется, образуя правильные призмы с
шестиугольным основанием. Поэтому шестиугольная
форма решётки задаёт шестилучевую симметрию
снежинок.
На форму снежинок влияет внешняя среда (например, ветер,
температура и влажность воздуха). Пока снежинки растут, они летают внутри
облака, а это значит, что они подвергаются разным воздействиям в разное
время, в результате чего их форма также меняется.
3
4
«Большая книга вопросов и ответов» Пер. К. Мишиной, А. Зыковой. – М.: Экспо, 2007.
Энциклопедия для детей «Я познаю мир. Экология» - М.: АСТ, 2007г
7
Я предлагаю Вам ознакомиться с основными формами снежинок.
Японский учёный Накая Укитиро первым создал классификацию снежинок.
Именем Накая назван единственный в мире музей снежинок, который
находится на острове Хоккайдо.
Пластинки;
Звёздочки;
Столбики;
Иглы;
Пространственные звёздочки;
Столбики с пластинками;
Кристаллы неопределённой формы;
Снежная крупа;
Ледяные зёрна;
Град.5
5
Международная классификация выпадающих снежных кристаллов.
8
Интересные факты из жизни снежинок.
Снежинки состоят на 95% из воздуха, это влияет на медленную скорость
падения (0,9 км/ч).
Снежинки бывают разных размеров. Оказывается, самая крупная
снежинка была засвидетельствована в 1887 г. во время снегопада в США.
Её диаметр был 38 сантиметров, а у обычной снежинки около 5 мм. А в
1944 г. в Москве выпал удивительный снег, форма снежинок размером
почти в ладонь напоминала страусиные перья.
Миллиарды «лёгких» снежинок способны повлиять на скорость вращения
Земли. Только в августе, когда на Земле наименьшая заснеженность,
снежный покров весит 7400 миллиардов тонн. А к концу зимы в северном
полушарии масса снега достигает 13500 миллиардов тонн. А ещё снег
влияет на Землю тем, что отражает в космос почти 90% энергии Солнца.
Скрип снега – это всего лишь шум от ломающихся лучиков снежинок.
Скрипит снег только в мороз, а тональность скрипа меняется в
зависимости от температуры воздуха – чем крепче мороз, тем выше тон
скрипа.
Снег бывает не только белым, но и розовым и даже красным. Прозрачные
снежинки отражают, растущие там водоросли. Известны случаи, когда
снег падал с неба уже окрашенный в голубой, зелёный, серый и чёрный
цвета. Скорее всего, это произошло из-за того, что снег при падении
впитал из атмосферы копоть, промышленные загрязнения, ядовитые
осадки и прочее.
26 400 000 $ американские учёные потратили на выяснение того факта,
что снежинки образуются непосредственно из пара, минуя стадию дождя.
6
6
allday.ru/2007/11/22/page,1,2,snezhinki_pod_mikroskopom.html
9
Выводы.
Снежинка - сложная симметричная структура, состоящая из кристалликов
льда, собранных вместе.
Двух одинаковых по форме снежинок не найти!
Изучение снежинки началось с теории «воля Божья» до «рентгеновской
кристаллографии» 7 . Для того чтобы структура снежинки была хорошо
видна на фотографии (а это очень важно для изучения ее
кристаллического строения), образец подсвечивают специальным образом,
и сама снежинка работает как сложная линза. Фотографировать снежинки
надо очень быстро — когда снежинка спустилась с неба, ее кристаллики
перестают расти и почти сразу же начинают терять четкость граней.
7
http://ru.wikipedia.org/wiki/%CA%F0%E8%F1%F2%E0%EB%EB%EE%E3%F0%E0%F4%E
8%FF
10
Практическая часть исследовательской работы.
Опыт № 1 «Природный снег».
Для опыта № 1 «Природный снег» я
приготовил
пробирки,
охлаждённое
предметное стекло и образец природного
снега.
Опытный образец № 1 без запаха,
белого цвета, без примесей и грязи,
рыхлый.
Поместив немного природного снега
на предметное стекло, я не смог
рассмотреть снежинки. Из-за разной
температуры охлаждённого предметного
стекла и воздуха в помещении предметное
стекло запотевало. Снег быстро таял. Не
помогло даже открытое окно. Поэтому
пришлось проводить опыт на балконе.
Мой
микроскоп
укомплектован
объективами-ахроматами
с
увеличением в 4, 10, 40 и 100 раз. Разглядывая снежинки под микроскопом, я
увидел «хрустальные замки изо льда». Представляю Вашему вниманию
фотографии опыта №1.
11
Увеличение снежинок природного
снега в 10 раз.
Увеличение снежинок
природного снега в 40 раз.
Увеличение снежинок природного снега во 100 раз.
Вывод: Я не думал, что белые сугробы снега, по которым я ежедневно
хожу, состоят из ледяных бриллиантов причудливых форм!
Конечно, изображения снежинок под микроскопом, которые мы видим
в книгах и статьях отличаются от тех, которые сделал я обычным
фотоаппаратом. Но я доволен таким результатом!
12
Я даже попробовал вырастить свои снежинки на окне. При резком
похолодании температура оконного стекла становится ниже температуры
окружающей среды и на нём оседают молекулы пара, образуя узоры.
Главное, поддерживать данные условия эксперимента. Ледяные узоры на
стекле также образуют формы, свойственные кристаллам снежинки.
13
Если бы у меня был сканирующий электронный микроскоп с 50000кратным увеличением, то я бы увидел снежинки такими.
14
15
Опыт № 2 искусственный снег «Юный химик».
Для опыта № 2 «Юный химик» я,
следуя инструкции, смешал порошок
«Быстрый снег» с водой. Получился
искусственный снег.
Увеличение снежинок
искусственного снега в 10 раз.
Увеличение снежинок
в 40 раз.
искусственного снега
Увеличение снежинок искусственного
снега в 100 раз.
Вывод: Полученный снег по виду похож на желатин, кашицеобразный,
имеет специфический запах. Под микроскопом снежинки похожи на
айсберги или куски льда. Данный снег не тает.
16
Опыт № 3 искусственный снег «Волшебный снег».
Для опыта № 3
«Волшебный
снег»
я
смешал порошок с водой.
Получился искусственный
снег.
Увеличение снежинок искусственного снега
в 10 раз.
Увеличение снежинок искусственного снега
в 40 раз.
Увеличение снежинок искусственного снега
в 100 раз.
Вывод: Полученный снег по виду рассыпчатый,
не имеет запаха. Под микроскопом снежинки похожи на кусочки поваренной
соли. Снег не тает.
17
Заключение.
В исследовательской работе поставленные мною задачи выполнены. Я
изучил информацию о формах и жизни снежинок, опытным путём создал два
вида искусственного снега и рассмотрел под микроскопом полученные
образцы снежинок искусственного и природного снега.
Полученные результаты я внёс в таблицу.
Признак
Внешний вид
Запах
Цвет
Прозрачность
Изменения со
временем
Природный
снег № 1
рыхлый
отсутствует
белый
прозрачный
сразу тает,
превращаясь в
воду
Искусственный
Искусственный
снег № 2
снег № 3
«Юный химик» «Волшебный снег»
желеобразный
рассыпчатый
специфический
отсутствует
белый
белый
матовый
матовый
не тает, кашица
не тает, со
со временем
временем не
ссыхается
изменяется
Я убедился в том, что снежинки искусственного и природного снега
отличаются и по внешним признакам и по физическим свойствам.
Мною доказано, что снежинки, созданные природой, красивее
«опытных».
18
Библиографический список используемой литературы:
1. http://japanesedolls.ru/index/0-585
2. http://www.snowflakebentley.com
3. «Большая книга вопросов и ответов» Пер. К. Мишиной, А. Зыковой. –
М.: Экспо, 2007 .
4. Энциклопедия для детей «Я познаю мир. Экология» - М.: АСТ, 2007.
5. Международная классификация выпадающих снежных кристаллов.
6. allday.ru/2007/11/22/page,1,2,snezhinki_pod_mikroskopom.html
7. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D1%ED%E5%E3
8. http://ru.wikipedia.org/wiki/%CA%F0%E8%F1%F2%E0%EB%EB%EE%E
3%F0%E0%F4%E8%FF
9. http://www.o8ode.ru/article/krie/klaccifikacia_cneginok.htm
19