눈 결정은 왜 대칭일까요?이유가 있나요?
눈은 다양한 육각 모양의 결정을 가지고 있습니다
같은 모양을 찾기 힘들 만큼 다양한 형태로 되어 있는데
왜 항상 대칭 구조를 이루고 있을까요?
6개의 모서리 방향에서 결정이 성장할 때 서로 영향을 미치는 게 아니라면 눈 결정은 기본적으로 6각 모양이되 각 모서리의 모양은 서로 다른 모양이어야 하지 않을까요?
1936년 일본의 물리학자 나카야 우키치로가 눈결정 형태학 도표(snow crystal morphology diagram) 또는 고안자의 이름을 딴 나카야 도표를 만들었습니다. 온도와 습도에 따라서 어떠한 형태의 눈결정이 만들어지는지 나타낸 도표입니다.
도표를 보면 습도가 높고 영하 15도 정도에서 우리가 흔히 생각하는 복잡한 눈결정이 만들어지고, 습도가 낮거나 온도가 너무 낮으면 단순한 육각형 형태의 눈결정이 생깁니다. 즉 결정의 형태는 적당한 온도 일 때 습도가 중요한 요인입니다.
눈결정은 대기중의 먼지를 핵으로 물분자가 달라붙어 생성됩니다. 물분자는 결정격자를 이룰때(얼때) 육각형 형태를 띱니다. 때문에 눈결정은 육각형 형태로 나타납니다.
눈결정은 주변의 물분자가 달라붙어 조금씩 커집니다. 동시에 눈결정에 물분자가 달라붙은 만큼 주변의 습도가 떨어집니다. 이때 육각형의 모서리 부분은 면 부분에 비해 면적이 넓어서 습도가 높고 더 빨리 자라게 됩니다. 그 결과 모서리에서 가지가 나오게 됩니다.
이때 눈결정의 중심으로 부터 같은 거리의 습도는 거의 같고 비슷한 형태로 가지가 자라납니다. 결국 눈결정은 육각대칭 구조를 형성합니다.
참고
동아사이언스
