Снежинки – один из самых простых примеров фрактала в окружающем мире. Дополнительную для нас притягательность вызывает неповторимая красота рисунка каждой из них и симметрия, напоминающая кристаллы драгоценных камней.

Среди рассмотренных ранее геометрических фракталов имеется «именная» снежинка – «Снежинка Коха»:

Что роднит её с природными снежинками, так это бросающаяся в глаза шестиугольная форма. Действительно, почему большинство снежинок шестиугольные?

Чтобы ответить на этот вопрос, нужно разобраться, откуда берутся снежинки. Их приносят облака. А облака состоят из капель воды, водяного пара и крошечных частиц пыли. Когда воздух охлаждается, то соседние молекулы воды начинают организовывать решетку, постепенно строя шестиугольник, который называется "лёд IH" (одна из 14 известных форм льда!). На рисунке красные шарики представляют атомы кислорода, белые - водорода. У каждой молекулы воды есть четыре соседки (в плоскости одного листа видны только три).

Из-за того, что молекуле проще закрепиться на шероховатой поверхности, чем на ровной, появляются грани. Так сначала заполняются неровные участки, а затем медленно растут гладкие поверхности, которые впоследствии определят форму кристалла. Таким образом, первоначальной формой любой снежинки является идеальная шестиугольная призма. Далее, в процессе роста, снежинке всё труднее сохранить свою форму, и на углах появляются ответвления в виде ножек. Окончательная форма кристалла всегда будет иметь 6 ответвлений - по одному на каждый угол. Но в центре многих снежинок все ещё можно увидеть породившую их шестигранную призму.

Снежинка в виде обычной шестигранной призмы

Размер упавших на землю снежинок может варьироваться от почти идеальной шестигранной призмы всего лишь 0,2 мм шириной (так называемой «алмазной пыли») до больших «дендритных» снежных кристаллов шириной 5 мм. Кристаллы, которые меньше алмазной пыли, слишком легкие, чтобы падать на землю, поэтому они остаются в воздухе, в то время как крупные кристаллы очень хрупкие и разваливаются при малейшем ветерке.

На следующем рисунке демонстрируется рост снежного кристалла, начиная с момента, когда молекулы собираются вокруг крошечных примесей, а затем изменения во внешней среде изменяют размеры и форму кристалла. Кроме того, снежинки пока растут, летают внутри облака, а это значит, что они подвергаются в разное время разным воздействиям, в результате чего их форма меняется. Таким образом, в структуре снежинке записана вся экологическая история её жизни.

Каждый с детства знает фразу, что "нет двух одинаковых снежинок", и для крупных дендритных снежинок это, безусловно, верно. Дело в том, что у снежинок более 100 различных признаков, что дает 10 в степени 158 (а это число со 158 нулями!) вариантов создания снежинки. Это примерно в два раза больше, чем атомов во Вселенной, так что очень маловероятно, что вы найдете две одинаковые. И поскольку рост снежинки является результатом воздействия окружающей среды, даже малейший перепад температуры или влажности будет кардинально изменять форму снежинки. Если во время формирования снежинка подвергалась множеству различных воздействий, то какой она вырастет непредсказуемо. Идеально симметричные кристаллы появляются только тогда, когда каждая часть снежинки росла в одних и тех же условиях, так что увидеть одинаковые снежинки проще, когда они очень малы.

Именно поэтому далеко не каждому удаётся фотографировать снежинки, а мастера хранят свои методы в секрете. Но некоторые посвящают этому занятию всю свою жизнь - как Уилсон Бентли, который создал 5000 изображений снежинок, и получил прозвище «Снежинка Бентли». Кстати, именно ему принадлежит заявление, что «нет двух одинаковых снежинок»!

Ещё одним видом ледяных фракталов являются дендритные кристаллы морозных узоров на стеклах.

Можно сравнить эти фотографии с компьютерными изображениями «ледяных фракталов»:

Конечно, они напоминают предыдущие снимки, но природа создает бесконечное разнообразие и красоту, недостижимые никому: