Снежинки - это особенный вид осадков в воздухе. Если близко рассмотреть каждую частичку, то представляет из себя водяную замерзшую частичку, "обросшую" другими льдинками. Пока капелька еще находится в воздухе, сначала формируется шестиугольная пластина. Такова геометрия льдинки, - ее кристаллической решетки.
Почему? В основе ледяной структуры - молекула воды. А на электронном уровне молекула воды H2О - это атом кислорода и два атома водорода, причем атомы кислорода и водорода имеют разные заряды и притягиваются с образованием водородных связей:
В воде, как жидкости, связи постоянно распадаются из-за движения молекул. Но при температуре, почти равной нулю градусов по цельсию, то есть, при переходе в твердое состояние, связи более устойчивые.
В основе кристаллической решетки воды такой многоугольник, как тетраэдр - фигура, где каждый атом кислорода из молекулы воды связан с другими атомами водорода и те, в свою очередь, с кислородом, который образует вершины:
Получается, что кристаллик льда - это структура из чередующихся тетраэдров. А энергетически более устойчивая фигура - это шестиугольная. Или "Лёд Ih". Такова структура льда на планете в 99% случаев.
Из этих рассуждений вытекает, что снежинка - только симметричная структура, в том числе обязательно "шестиугольная". В основе - "шестиугольник", а на него наращиваются другие частички.
Схематично вот так можно представить, как "наращивается" снежинка:
Теперь понятно, почему снежинка симметричная и шестиугольная, имеет вид шестигранника с шестью лучами.
Снежинка рождается в облаке путем образования кристаллика льда вокруг мельчайшей пылинки. А ледяные кристаллы всегда шестигранной формы, поэтому и снежинки получают форму шестиконечной звездочки.
Постепенно кристаллик растет, у него отрастают лучики, а из них - отростки. При этом ход роста каждой снежинки зависит от того, в каких условиях она совершает полет. На её внешний вид оказывают влияние и давление, и температура, и влажность.
Кристаллическая решетка всегда имеет шестикомпонентную симметрию, поэтому и снежинка получает форму шестиугольного кристалла. А два кристаллика всегда присоединяются гранями друг к другу, и никогда - углами. Поэтому лучики нарастают во все шесть сторон, а от них отходят веточки, но только под углом в 60 градусов или в 120 градусов. Вот так получаются симметричные пушистые создания природы - снежинки.
Не знаю, на сколько можно верить американским учёным, но одинаковые снежинки были найдены в стенах Национального центра атмосферных исследований США в 1988 году. Конечно, атомная структура кристаллов воды была далеко не абсолютно идентичной. Так ведь на атомном уровне на Земле не существует никаких копий.
Что же касается разнообразия форм снежинок, объяснение следующее:
О зиме и снеге столько сложено песен и цитат, стихов и поговорок. А мы все не перестаем ею восхищаться. Ждать чуда.
Пока летит снежинка вниз, загадывай желание.
Звездопад снежинок.
Снег летит с небес, не тая.
Первый снег напомнил первую любовь.
Чудесные снежинки облепили все окна.
Первый снег заставляет поверить в сказку и в волшебство.
Снег идет и идет, снежинки падают и мгновенно тают.
Снег не только пушистый, он еще и мягкий.
Снежинки спускаются к нам, словно письма с небес.
Метель зачастую
Снежинки словно крошечные поцелуи.
Зимой бывает и метель, и вьюга.
Снежинки, словно ангелы.
Метель, который день метет, словно хочет укрыть все дома снегом.
Можно придумать и прикольные подписи.
Подробный и точный ответ на такой вопрос получится весьма объёмным, но если постараться изложить суть коротко, то секрет заключается в строении молекулы воды, которая схематически изображается вот так:
Такие молекулы собираются в организованную кристаллическую решетку, согласно физико-химическим свойствам и межмолекулярным связям:
В итоге получаются кристаллы с чёткой геометрией:
