Формы и ориентация кристалликов льда

Кристаллы льда в облаках существуют в самых разных формах, из которых хорошо знают только снежинки, хотя еще бывают пластинки (толстые и тонкие), колонны (полые и цельные), иголки и пирамидальные и т.д.. Молекулы льда (воды) так устроены, что формируют гексагональную кристалическую решетку, поэтому обычно, кристалы льда растут шестиугольными.

пластинки
"пластинки"
колонны
"колонны"

Но идеальной формы "пластинок" и "колонн", показанной на рисунке выше, у кристаллов льда которые находятся а воздухе практически не бывает, все намного сложнее. Форма кристалла определяется условиями (температуры и влажности воздуха) при которых он образовался и вырос, см. "морфологическую схему" с сайта SnowCrystals.com:

морфологическая схема роста кристалов 
Форма кристалла льда в зависимости от температуры и влажности.

Для изучения того, как образуется гало пока используются только самые простые две формы кристаллов, но не так давно для расчетов очень редких гало стали использовать пирамидальные формы. Пока этого достаточно (для создания почти сотни различных видов гало), хотя еще существует несколько гало без удовлетворительной теории. 

Основные формы кристаллов льда: 

  • шестиугольные правильные
    • плоские призмы (размер основания больше высоты) — "пластинки" (plate)
    • колоннообразные (длина-высота больше основания) — "колонны" (column)
  • шестиугольные неправильной формы
    • скошеные, неправильной формы
    • с вкраплениями,  plates with inner structures decorated plates 
  • пирамидальные
    • plate, плоские пирамидальные
    • column, колоннообразные пирамидальные
  • другие (иногда моделируют гало с помощью других форм, например, кубических, либо склееных нескольких 6-ти угольных)

Кроме формы кристаллов для образования гало важно то, как они расположены в воздухе:
произвольно или упорядочено,  парят или вращаются.

Всего с учетом формы и ориентации выделяют следующие основные условия формирования гало:

  • Не упорядоченые кристаллы
    • Произвольно ориентированные шестиугольные кристаллы
    • Случайно ориентированные пирамидальные кристаллы
  • Упорядоченные кристаллы
    • Горизонтально ориентированные колоннообразные кристаллы
    • Горизонтально ориентированные плоские призмы
    • Ориентированные плоские пирамидальные кристаллы
    • Ориентированные колоннообразные пирамидальные кристаллы
  • Сложно упорядоченые кристаллы (двойная ориентация)
    • Ориентация Парри (горизонтально ориентированные колоннообразные кристаллы с дополнительным условием — горизонтальность боковых граней)
    • Ориентация Ловица (горизонтально ориентированные "пластинки" с дополнительным условием — вращение вокруг вертикальной оси)

При наблюдении, в отдельном облаке могут оказаться кристаллы одной формы (если облако образовалось все сразу при одних условиях), либо множество кристаллов разных форм (например, 10% пластинок, 89% колонн и 1% пирамидальных пластинок). Кроме того, все кристаллы могут летать, крутиться, планировать совершенно независимо друг от друга. По яркости разных форм гало можно оценить примерное присутствие тех или иных форм кристаллов и попытаться смоделировать то, что вы видели на небе с помощью симулятора.

Пример

Ниже показаны расчеты наблюдения, если в воздухе присутствуют сразу несколько типов и ориентаций кристаллов.

1)  высота солнца — 15 градусов, случайные обычные и пирамидальные кристаллы, они же присутствуют в колоннообразном виде и виде плоских призм, в ориентации Парри и Ловица:

2) те же условия, цент схемы — зенит:

3) те же условия, высота солнца — 35 градусов:

4) высота солнца 55 градусов:

 


Подробнее о каждом случае:

Leave a Reply

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*