눈 결정체가 같은 모양이 나올 확률은?

  눈 결정체가 같은 모양이 나올 확률은?  

겨울이면 하늘에서 내리는 눈꽃송이를 감상할 수 있는데

얼음덩어리인 눈 결정체가 아름다울 수 밖에 없는 이유가 있습니다.

투명하고 윤이 나며 종이 한장두께 보다 더 얇으면서도

완벽한 육각형 모양을 하고 있는 눈결정체는 쉽게 만들어지는게 아니죠.

아래 그림은 손으로 그려진 눈 결정체 모양 일러스트로

1635년 철학자 데카르트가 현미경 없이 눈으로만 관찰하여

눈 결정을 목록으로 분류한 자료입니다.

눈이 만들어지기 위해서는 하늘의 구름속에 수증기가 있어야 하죠.

기온이 영하 이하로 떨어지게 되면 수증기가 얼음 결정체가 되는데

온도가 내려가면 내려갈수록 눈송이는 더 작아지고 가벼워지는 분말처럼 되어갑니다.

이렇게 만들어진 눈이 놀라운 이유는 완전 대칭되는 정육각형 모양을 한다는 것이죠.

눈의 얼음 결정체는 과학적으로 아이스 1h라고 알려져 있습니다.

이것은 육각의 기본모양으로 각각의 코너는 정확히 60도의 내각을 가지고 있죠.

물분자가 얼때 육각형 모양을 하는 것은 면내기라는 물리적 현상때문이죠.

얼음 결정체의 기본폼은 6면체 프리즘 모양이며

여기에서 더 진행되면 육각 모서리에 가지가 뻗어나오기 시작하고

가지끝에서 다시 육각모양의 얼음결정체가 또다시 나오기 시작합니다.

이것은 얼음이 커질때 모서리 부분에서 더빨리 자라나기 때문이죠.

이렇게 만들어진 눈이 하늘에서 떨어지면 평균 약 5km/h의 속력으로 내려오는데

이때에도 계속해서 곁가지 얼음이 자라나게 되는 거죠.

그리고 투명한 얼음인 눈이 하얗게 보이는 이유는

수많은 면들이 생기면서 빛을 분산시키기 때문이죠.

이 사진은 Libbrecht 씨가 북부 미시간주와 온타리오주를 여행하면서 촬영한 이미지입니다.

그는 눈을 촬영할 때 페인트붓을 이용해서 눈을 유리위에 옮겨와

디지털 카메라에 디지털 현미경을 부착해 촬영하는데

2007년 미국 기념우표에도 사용되었던 사진들이죠.

과학적으로 눈의 결정체는 동일한 모양이 나올 수 없다고 하죠.

그 이유는 눈이 떨어지면 자유자재로 움직이며 지나온 기온도 서로 다르기 때문인데

결정적인 이유는 눈을 정확히 측정할 수 없기 때문에

같은지 다른지 비교할 수 없다는 이유도 있습니다.

하지만 이제는 기술이 발달해 눈 결정체를 비교할 수 있는 수준까지 와 있는데

철학적인 측면에서 정확하진 않지만 대략 1천경의 물분자는 평균적인 눈결정체가 되는데

이중에서 정확하게 같은 패턴을 가질 확률은 두개정도라고 합니다.

하늘에서 땅까지 먼거리를 똑같은 패턴으로 떨어지는 일은 그리 쉽지않은 사건이죠.

게다가 기온까지 같은 조건이 되려면 더욱 그러한데

도표에 보시면 기온에 따라 눈의 결정체 모양이 다양하게 바뀌는 것을 알 수 있습니다.