В рамках свежего исследования ученые Уральского федерального университета определили закономерности формирования ветвящихся ледяных структур, которые свойственны морозным узорам и снежинкам. Оказалось, что в условиях микрогравитации, на значительном удалении от Земли, эти кристаллы приобретают почти идеальную симметрию. В то же время на нашей планете под влиянием силы тяжести и неоднородных температурных потоков их форма далека от безупречных геометрических очертаний.
Полученные выводы важны не только для фундаментальной науки. Как подчеркивают авторы работы, ее результаты могут использоваться при компьютерном моделировании затвердевания металлических сплавов. Это создает возможности для разработки материалов с улучшенными свойствами: повышенной прочностью, стойкостью к высоким температурам и коррозии, что особенно актуально для космической и авиационной промышленности.
«Если говорить упрощенно, то мы опровергли распространенное представление о том, что форма снежинки описывается правильной геометрической фигурой. Исследование показало: форма кончика дендритного кристалла спереди может описываться параболой, но в целом снежинка имеет сложную, негладкую и несимметричную форму», — пояснила ведущий научный сотрудник лаборатории математического моделирования физико-химических процессов в многофазных средах УрФУ Любовь Торопова.
Согласно мнению исследователей, главными факторами, влияющими на скорость роста и форму ледяных отростков, являются степень переохлаждения воды, гравитация и движение воздуха. В космосе, где нет конвективных потоков, кристаллы растут в почти статичной среде. Это приводит к образованию более симметричных и предсказуемых структур, которые следуют лишь внутренним законам кристаллизации.
Подробнее читайте в эксклюзивном материале «Известий»:
Холодный подсчет: «идеальная» снежинка из невесомости поможет создать сверхпрочный сплав