Штормгласс: правда или вымысел?⁠⁠

Всем привет!

Сегодня я расскажу про штормгласс.

Это была моя исследовательская работа по физике в 11 классе. Меня долго тыкали, чтобы я уже выступил с чем-нибудь, а к тому времени я как раз наткнулся на статью в журнале "Юный техник" (1989-01) об этом приборе.

Если кому-то интересна более или менее подробная история, можете почитать в Сети. А я приведу несколько интересных фактов. Штормгласс, если верить книгам и сайтам:

- Появился примерно в XVII веке, вероятно, как результат опытов алхимиков

- До сих пор не могут до конца объяснить, что вызывает рост и растворение кристаллов

- Использовался моряками для предсказания штормов

- Адмирал Р. Фицрой (с ним путешествовал Ч. Дарвин) наблюдал за этими приборами во время путешествий (1825). Писал, что прибор больше реагирует на изменение направления, но не силы ветра, и никак не связывал кристаллы и, например, осадки.

-А. Делениус написал книгу "30 000 новейших открытий, рецептов и общеполезных практических сведений" (1885), в которой тоже упомянул штормгласс. Согласно его инструкциям, можно было предсказывать ясную/пасмурную погоду, осадки, грозу, туман, наличие/отсутствие ветра, температуру.

-Учёные Крыма установили, что есть связь между высотой кристалла и атмосферным давлением, магнитными бурями и солнечной активностью (1995).

- Г. Балабуев давал свои инструкции по трактованию состояния штормгласса. Частично совпадает с Делениусом.

- Г. Галеви воздействовал магнитным полем на прибор, изменений не было. Воздействовал ионизатором воздуха - вызвал выпадение кристаллов "необычных форм".

-Дж. Пиккарди писал, что все его штормглассы работают синхронно, но если его накрыть металлической сеткой, то кристаллы практически перестают расти.

- Н. Бескаравайный не выявил зависимости между изменением давления от 700 до 900 мм рт. ст. и состоянием раствора.

- В. Низовцев установил, что связи с погодой нет.

Что в итоге:

- Придумали давно

- Не знают, как работает

- Но активно пользовались

- При этом каждый пользовался по-своему

- И почти каждый давал свой, немного отличающийся от других, рецепт

Ну как тут можно удержаться и не попробовать проверить всё, что писали до меня?

Вот картинка, чтоб не скучали (это кристалл не падает, он вырос прямо на стенке :D):

Первое дело - сосуд. У меня это бутылёк от чего-то из аптечки. Может, там зелёнка была, может, таблетки какие - сейчас уже не вспомню.

Второе - рецепт. Нашёл в Сети, он, как было написано, является самым удачным:

• 10 г камфары (C10H16O)

• 2,5 г калиевой селитры (нитрата калия, KNO3)

• 2,5 г нашатыря (хлорида аммония, NH4Cl)

• 33 мл воды (H2O)

• 40 мл этилового спирта (C2H5OH)

Рецепт пересчитал на мой объём сосуда. Со всем, кроме нашатыря, проблем не было. Его получал, смешивая паяльную кислоту (хлорид цинка) и нашатырный спирт (гидроксид аммония) в стехиометрической пропорции (с учётом концентраций растворов, естессна). Гидроксид цинка выпадает в осадок, раствор фильтруется, хлорид аммония тщательно высушивается, несмотря на его гигроскопичность.

Камфору выделял из камфорного спирта, сильно разбавляя его водой. Камфора в воде не растворима, поэтому всплывает на поверхность, где её можно собрать. Потом отжать и высушить.

Народ на специализированных сайтах рассуждает, какая камфора лучше. Я точно не помню, но, кажется, синтетическая молекула завёрнута не так, как натуральная, и, возможно, этим и объясняется, почему раньше штормглассы работали, а теперь - нет. Я не парился, у меня не было выбора.

Ещё картинка:

Когда все компоненты собраны, растворяем камфору в спирте, а соли - в воде, сливаем два раствора вместе, подогреваем и закупориваем.

Два тонких момента:

-Спирт и камфора хорошо переходят в газообразное состояние, надо следить за этим.

-Надо оставить пузырёк воздуха, чтобы от перепадов температуры не было проблем.

И начинаем наблюдения!

Как это делал я:

А - День

B - Погода. Записывал как облачность, так и осадки. Максимум, три раза за день

С - Перевод из слов в цифры. Например, строка 6. Переменная облачность - это примерно 50% облачности. При этом переменно было только с утра, что составляет 1/3 дня. Получается, в среднем, 24 августа облачность составляла 17%.

D - Аналогичный перевод для осадков

E и F - Перевод из 100-бальной шкалы в 20-бальную. Позже будет ясно, зачем

G - Высота кристалла с утра --- высота вечером + его форма

H - Среднее арифметической между утренней и вечерней высотами

I - Аналогично для кристалла, который рос сверху (высота раствора была 40 мм)

По этим данным строятся графики.

Серым - облачность по 20-бальной шкале:

Синим - осадки по 20-бальной шкале, прямо на облачность. Таким образом, чем хуже была погода, тем выше получится итоговый сине-серый столбик:

Это график изменения средней высоты кристалла:

К нему через некоторое время добавился ещё один штормгласс:

И все графики в кучу:

Надеюсь, объяснил понятно. Теперь мы должны проанализировать это на проверку утверждения "чем хуже будет погода, тем выше растут кристаллы".

Время красивой картинки:

Долго держать интригу не буду - никакой связи. Если бы она была, то графики ниже имели бы выраженный рост или спад

Если интересно, то для анализа входных данных, построения этих графиков и поиска хоть какой-то связи потребовались вот такие таблицы:

Кроме того, из 200 дней наблюдений я 44 дня отмечал направление ветра, чтобы проверить инструкцию Фицроя. Не подтвердилось, связи тоже нет.

Но.

Посмотрите красную ломаную на картинке ниже.

Вы тоже это видите? Периодичность. Быстрый рост от нуля до локального максимума, более плавный спад, опять ноль. И так повторяется. Я поискал, что такого периодичного может происходить в нашем мире, и нашёл. Чёрными кружками отмечены дни новолуния. Они почти идеально попадают на максимумы высоты кристалла.

Что это может значить? Совпадение? Взаимное положение Луны, Земли и Солнца влияет на рост кристаллов? Я без понятия, упоминания об этом в литературе нет.

Вот и всё. Погоду не предсказываем, но знаем, когда новолуние :/

Вот вам видосик, как растут кристаллы. Снималось всю ночь, потом ускорялось в 1137 раз. Прошу прощения за низкое качество:

И несколько фото:

И через микроскоп. 100-кратное увеличение:

И 450-кратное:

Теперь вы тоже знаете, как сделать красивую безделушку. Может, дело в рецепте, может, ещё в чём-то. Не говорю за все штормглассы, но мой погоду не предсказывает.

Если остались вопросы или я что-то забыл рассказать - спрашивайте.