Biebrzański Park Narodowy - w trosce o bagna

O biebrzańskich fraktalach chciałem napisać już wcześniej i to kilkakrotnie. Ponoć wszystko w naturze ma strukturę fraktalną, albo przynajmniej można ją tak opisać matematycznie. Ostatnie, wyjątkowo mroźne dni przyśpieszyły te zamiary – zajęcia się fraktalami. Każda bowiem wycieczka nad zamarzającą Biebrzę wiąże się nieodłącznie z obserwacjami najróżniejszych postaci lodu – a jest co oglądać!

 

Zacznijmy zatem od początku. Kryształ lodu dzięki tzw. wiązaniom wodorowym ma strukturę sześciokątną (heksagonalną). Jego elementarna komórka (najmniejszy fragment powtarzający się w sieci krystalicznej) ma kształt graniastosłupa o podstawie sześciokąta.

 

Najpierw wszystkie kryształki lodu rosną tak samo, formując tzw. heksaedr - sześcian foremny. Ale im kryształek lodu jest większy, tym szybciej zaczynają rosnąć jego wystające rogi. Dlaczego? Do wystających - z obrysu bryłki kryształu - rożków przykleja się więcej cząsteczek wody z nasyconego parą wodną powietrza. Nieco większe tempo wzrostu rogów sprawia, że kryształ lodu z sześcianu zamienia się w sześcioramienną gwiazdkę (o ile jest to płatek śniegu spadający z nieba) lub przypomina listek paproci lub piórko – jeżeli jest cząstką szronu lub szadzi. A co to ma wspólnego z fraktalami?

 

Doszukując się fraktali w przyrodzie, mamy na myśli obiekty, które wykazują cechę samopodobieństwa na kilku poziomach. Takim chyba najlepszym przykładem mogą być liście niektórych gatunków paproci, które są tzw. liśćmi złożonymi, pierzastymi czyli składającym się z odcinków 1, 2 a nawet 3 rzędu (patrz rycina). Podobnie jest także z kryształkami lodu. Tak naprawdę wszystko zależy od skali w jakiej dany obiekt oglądamy. Słowo fraktal (ang. fractal) pochodzi z łaciny od słowa fractus, które oznacza - złamany. Zostało ono wprowadzone przez słynnego matematyka - Mandelbrota.

 

Wzrost struktur krystalicznych lodu bardzo przypomina budową niektóre modele fraktali, np. krzywe Kocha lub paprocie afiniczne (paprocie Barnsleya).

 

Zainteresowanych fraktalami zapraszam do INTERNETU – tutaj znajdziecie całe tony informacji o tych przedziwnych, przepięknych strukturach. Mało kto zdaje sobie sprawę z tego, że teoria fraktali jest wykorzystywana i to na dużą skalę w procesach kompresji plików muzycznych, np. tzw. mp3! Ale to tylko kropla w morzu zastosowań fraktali …