Ìèíåðàëû è ãîðíûå ïîðîäû Ðîññèè è ÑÑÑÐ
<<< Î êðèñòàëëàõ è èõ
ñèììåòðèè | Ñîäåðæàíèå | Ýëåìåíòû îãðàíåíèÿ êðèñòàëëà >>>
ÌÎÐÔÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ ÎÑÎÁÅÍÍÎÑÒÈ
ÌÈÍÅÐÀËÎÂ
Î êðèñòàëëàõ è èõ ñèììåòðèè
Ñèììåòðèÿ âíåøíåé ôîðìû
Ãëàâíîé, áðîñàþùåéñÿ â ãëàçà îñîáåííîñòüþ
êðèñòàëëîâ íåñîìíåííî ÿâëÿåòñÿ ñèììåòðèÿ èõ
âíåøíåé ôîðìû. Ýòó-òî ñèììåòðèþ èçó÷àåò è
îïèñûâàåò ãåîìåòðè÷åñêàÿ êðèñòàëëîãðàôèÿ.
Êîíå÷íî, ó÷åíèå î ñèììåòðèè ãîðàçäî øèðå; îíî
âûõîäèò äàëåêî çà ðàìêè êðèñòàëëîãðàôèè,
ðàñïðîñòðàíÿÿñü íà âñå áåç èñêëþ÷åíèÿ ÿâëåíèÿ è
îáúåêòû ïðèðîäû — êàê íåæèâîé, òàê è æèâîé. Åìó
îòäàþò äîëæíóþ äàíü âñå åñòåñòâåííûå íàóêè — îò
ìàòåìàòèêè, àñòðîíîìèè è ôèçèêè äî õèìèè
(íåîðãàíè÷åñêîé è îðãàíè÷åñêîé) è áèîëîãèè.
Ëþáûå îáúåêòû, èçó÷àåìûå åñòåñòâåííûìè
íàóêàìè, ïîä÷èíÿþòñÿ çàêîíàì ñèììåòðèè. Íî
ñàìûì íàãëÿäíûì, ìîæíî äàæå ñêàçàòü, ðàçèòåëüíûì
ïðèìåðîì ïðîÿâëåíèÿ ýòèõ çàêîíîâ ñëóæèò âñå-òàêè
ìèð êðèñòàëëîâ è â ÷àñòíîñòè — ìèð ìèíåðàëîâ.
Äåéñòâèòåëüíî, íåìíîãî íàéäåòñÿ íà Çåìëå
òàêîãî, ÷òî áûëî áû ñîïîñòàâèìî ïî êðàñîòå,
ñîðàçìåðíîñòè è ãàðìîíèè ëèíèé, èçÿùåñòâó è
ñîâåðøåíñòâó ôîðì ñ õîðîøî îáðàçîâàííûì,
ãåîìåòðè÷åñêè ïðàâèëüíûì êðèñòàëëîì âî âñåé
ïîëíîòå åãî ðàçâèòèÿ, — ýòèì ÷óäåñíûì òâîðåíèåì
ïðèðîäû. À ìåæäó òåì, âñÿ êðàñîòà è
ïðîïîðöèîíàëüíîñòü êðèñòàëëîâ, âñå èõ èçÿùåñòâî
è ñîâåðøåíñòâî, ñòîëü ïîðàæàâøèå ëþäåé
ñðåäíåâåêîâüÿ (äà è áîëåå ïîçäíèõ âåêîâ), êîòîðûå
âèäåëè â êðèñòàëëàõ ìèíåðàëîâ íå÷òî ìèñòè÷åñêîå,
— âñå ýòî ïîä÷èíÿåòñÿ ñòðîãèì çàêîíàì è
ìîæåò áûòü èñ÷èñëåíî è îïèñàíî ïî ïðàâèëàì
ìàòåìàòèêè, òî÷íåå ãåîìåòðèè (ñòåðåîìåòðèè).
Íåäàðîì æå ó÷åíèå î ìîðôîëîãèè êðèñòàëëîâ
èìåíóåòñÿ ãåîìåòðè÷åñêîé êðèñòàëëîãðàôèåé.
È õîòÿ ñàìî ïîíÿòèå ñèììåòðèè (ãðå÷åñêîå
"ñîðàçìåðíîñòü") è ãàðìîíèè ôîðì â ïðèðîäå,
çàðîäèâøååñÿ â ãëóáîêîé äðåâíîñòè èç íàáëþäåíèé
íàä îáúåêòàìè ïðåæäå âñåãî æèâîé ìàòåðèè, íàøëî
îòðàæåíèå ïîíà÷àëó ãëàâíûì îáðàçîì â òàêèõ
îáëàñòÿõ ÷åëîâå÷åñêîé äåÿòåëüíîñòè, êàê
àðõèòåêòóðà è èçîáðàçèòåëüíîå èñêóññòâî, íî
ñòðîãîå è ñòðîéíîå ó÷åíèå î ñèììåòðèè, âêëþ÷àÿ
ðàçðàáîòêó âñåãî òîãî àïïàðàòà, êîòîðûì îíî íûíå
îïåðèðóåò, — â òîì ÷èñëå ñîâîêóïíîñòè ýëåìåíòîâ
è îïåðàöèé ñèììåòðèè — î÷åíü äîëãî ñêëàäûâàëîñü
èìåííî â ðàìêàõ êðèñòàëëîãðàôèè. Ëèøü
âïîñëåäñòâèè, ïî ìåðå òîãî, êàê ñòàíîâèëîñü ÿñíî,
÷òî ñèììåòðèÿ åñòü íåîòúåìëåìîå ñâîéñòâî âñÿêîé
ìàòåðèè, ó÷åíèå î ñèììåòðèè ïåðåøàãíóëî ãðàíèöû
êðèñòàëëîãðàôèè, çàíÿâ ïîäîáàþùåå åìó ìåñòî â
ôèçèêå, õèìèè, áèîëîãèè è ìàòåìàòèêå.
Óíèâåðñàëüíûé ïðèíöèï ñèììåòðèè áûë âûäâèíóò
êðóïíåéøèì ôðàíöóçñêèì ôèçèêîì Ïüåðîì Êþðè.
Ñîãëàñíî ýòîìó ïðèíöèïó, ñèììåòðèÿ åñòü
"ñîñòîÿíèå ïðîñòðàíñòâà, õàðàêòåðíîå äëÿ
ñðåäû, ãäå ïðîèñõîäèò äàííîå ÿâëåíèå". Ñåãîäíÿ
ìû óæå ìîæåì îïðåäåëèòü êðèñòàëëîãðàôèþ êàê
ïðèëîæåíèå îáùåãî ó÷åíèÿ î ñèììåòðèè ê
êîíêðåòíûì îáúåêòàì — êðèñòàëëàì, à
ìèíåðàëîãè÷åñêóþ êðèñòàëëîãðàôèþ â ÷àñòíîñòè —
êàê ïðèëîæåíèå çàêîíîâ ñèììåòðèè ê êðèñòàëëàì
ìèíåðàëîâ.
 îñíîâå ìîðôîëîãè÷åñêîé ñèììåòðèè êðèñòàëëîâ
— ñèììåòðèè èõ âíåøíåé ôîðìû — ëåæèò ïðàâèëüíîå,
çàêîíîìåðíîå âíóòðåííåå ñòðîåíèå
êðèñòàëëè÷åñêîãî âåùåñòâà. Íà÷èíàÿ ñî
çíàìåíèòîãî îïûòà Ìàêñà ôîí Ëàóý (1912) ïî
äèôðàêöèè ðåíòãåíîâñêèõ ëó÷åé íà êðèñòàëëàõ, —
îïûòà, îäíîâðåìåííî óñòàíîâèâøåãî âîëíîâóþ
ïðèðîäó ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷åíèÿ è ðåøåò÷àòîå
ñòðîåíèå êðèñòàëëè÷åñêèõ òåë, — ñòàëè
ðàçâèâàòüñÿ ðåíòãåíîãðàôè÷åñêèå, à âïîñëåäñòâèè
òàêæå ýëåêòðîíî- è íåéòðîíîãðàôè÷åñêèå ìåòîäû
èññëåäîâàíèÿ âíóòðåííåé ñòðóêòóðû êðèñòàëëîâ.
Ê íàñòîÿùåìó âðåìåíè ýòî ïðèâåëî ê ðàñøèôðîâêå
êðèñòàëëè÷åñêèõ ñòðóêòóð âñåõ èëè ïî÷òè âñåõ
ìèíåðàëîâ çåìíîé êîðû, ðàâíî êàê è èñêóññòâåííûõ
ñîåäèíåíèé, ïîëó÷àåìûõ â ëàáîðàòîðèÿõ. Áûë, â
÷àñòíîñòè, ñèíòåçèðîâàí öåëûé ðÿä èñêóññòâåííûõ
êðèñòàëëîâ — ñòðóêòóðíûõ àíàëîãîâ ïðèðîäíûõ
ìèíåðàëîâ, âî ìíîãèõ ñëó÷àÿõ — ñ âåñüìà öåííûìè;
ïîä÷àñ óíèêàëüíûìè ñâîéñòâàìè.
 Ïðè âñåì ðàçíîîáðàçèè
êðèñòàëëè÷åñêèõ ñòðóêòóð â îñíîâå èõ ëåæèò îäíà
îáùàÿ äëÿ ëþáûõ êðèñòàëëîâ ÷åðòà: âñå îíè
îáëàäàþò ïðàâèëüíîé (ðåãóëÿðíîé) ïðîñòðàíñòâåííîé,
èëè êðèñòàëëè÷åñêîé, ðåøåòêîé (ðèñ. 2À.1),
ïðåäñòàâëÿþùåé ñîáîé áåñêîíå÷íóþ òðåõìåðíóþ
ñèñòåìó òî÷åê, íàçûâàåìûõ óçëàìè ðåøåòêè, â
êîòîðûõ çàêîíîìåðíî, ïåðèîäè÷åñêè ÷åðåäóÿñü,
ðÿäàìè ðàñïîëàãàþòñÿ àòîìû, èîíû, ìîëåêóëû,
ðàäèêàëû, ò.å. ìàòåðèàëüíûå ÷àñòèöû, ñîñòàâëÿþùèå
äàííîå òâåðäîå òåëî (â òîì ÷èñëå, ðàçóìååòñÿ, è
ìèíåðàë).
Ðèñ. 2À.1. Ïðîñòðàíñòâåííàÿ ðåøåòêà ñ âïèñàííûì â
íåå "ïàðàëëåëåïèïåäîì ïîâòîðÿåìîñòè" —
ïðèìèòèâíîé ýëåìåíòàðíîé ÿ÷åéêîé
Ðàññòîÿíèÿ ìåæäó ýòèìè ÷àñòèöàìè (óçëàìè
ðåøåòêè) îêàçàëèñü ñîèçìåðèìûìè ñ äëèíîé
âîëíû ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷åíèÿ, âñëåäñòâèå ÷åãî
ïî îòíîøåíèþ ê íåìó ÷åé ñêâîçü êàêîå-ëèáî
êðèñòàëëè÷åñêîå âåùåñòâî âîçíèêàåò (è ìîæåò áûòü
çàôèêñèðîâàíà) õàðàêòåðèñòè÷åñêàÿ äëÿ íåãî äèôðàêöèîííàÿ
êàðòèíà.
Ñåãîäíÿ óæå íåëüçÿ ãîâîðèòü î âíåøíåé
ñèììåòðèè êðèñòàëëîâ, âîâñå íå êàñàÿñü èõ
âíóòðåííåãî ñòðîåíèÿ è, â ÷àñòíîñòè, ñèììåòðèè
êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè; ïîýòîìó ïî õîäó
èçëîæåíèÿ ìàòåðèàëà íàì ïðèäåòñÿ âðåìÿ îò
âðåìåíè çàòðàãèâàòü, ïóñòü è âåñüìà áåãëî, òàêæå
è ýòó òåìó.
Ñêîëü áû íè áûëà ñëîæíà âíóòðåííÿÿ (àòîìíàÿ)
ñòðóêòóðà êðèñòàëëà, â ïðîñòðàíñòâåííîé ðåøåòêå
ëþáîãî êðèñòàëëè÷åñêîãî âåùåñòâà âñåãäà ìîæíî
âûäåëèòü íåêèé íàèìåíüøèé "ñòðîèòåëüíûé
êèðïè÷èê" — òàê íàçûâàåìûé "ïàðàëëåëåïèïåä
ïîâòîðÿåìîñòè", áåñêîíå÷íî ïîâòîðÿþùèéñÿ â
òðåõ íåïàðàëëåëüíûõ íàïðàâëåíèÿõ. Â êðèñòàëëàõ,
ñèììåòðèÿ ðåøåòêè êîòîðûõ ñîîòâåòñòâóåò òàêîìó
ïðèìèòèâíîìó ïàðàëëåëåïèïåäó , îí ïðèíèìàåòñÿ çà
åäèíèöó êðèñòàëëè÷åñêîé ñòðóêòóðû — åå ýëåìåíòàðíóþ
ÿ÷åéêó (ý.ÿ.).
Åñëè æå ñèììåòðèÿ êðèñòàëëà îòëè÷íà îò
ñèììåòðèè ïðèìèòèâíîãî ïàðàëëåëåïèïåäà (êàê
ïðàâèëî, âûøå), òî â êà÷åñòâå ý.ÿ. ìîæåò áûòü
âûáðàí âîâñå íå îí, à äðóãàÿ ôèãóðà —
íàïðèìåð, êóá, òåòðàãîíàëüíàÿ (÷åòûðåõãðàííàÿ)
èëè ãåêñàãîíàëüíàÿ (øåñòèãðàííàÿ) ïðèçìà,
ðîìáîýäð è ò.ä., ïðè÷åì óçëû ðåøåòêè ìîãóò
ðàñïîëàãàòüñÿ íå òîëüêî â óãëàõ (âåðøèíàõ), íî è â
íåêîòîðûõ èç òàêèõ ôèãóð (îáúåìíîöåíòðèðîâàííûå
ðåøåòêè), â öåíòðàõ áîêîâûõ ñòîðîí
(ãðàíåöåíòðèðîâàííûå ðåøåòêè) èëè â öåíòðàõ
âåðõíåé è íèæíåé ñòîðîí, â ÷àñòíîñòè,
ïðèçìàòè÷åñêèõ ÿ÷ååê (áàçîöåíòðèðîâàííûå
ðåøåòêè).
Îñíîâàíèåì äëÿ âûáîðà íåïðèìèòèâíîé ý.ÿ. ñëóæèò
ñîâïàäåíèå åå ñèììåòðèè ñ îáùåé ñèììåòðèåé
ðåøåòêè, ò.å. ñîõðàíåíèå ñèììåòðèè ðåøåòêè â
êàæäîé ýëåìåíòàðíîé ÿ÷åéêå ñòðóêòóðû.
Âñåãî ñóùåñòâóåò 14 òèïîâ êðèñòàëëè÷åñêèõ
ðåøåòîê (ðèñ. 2À.2); îíè íàçûâàþòñÿ ïðîñòðàíñòâåííûìè
ðåøåòêàìè Áðàâý ïî èìåíè ôðàíöóçñêîãî
êðèñòàëëîãðàôà Îãþñòà Áðàâý (1811-1863), óòî÷íèâøåãî
â 1848 ã. èõ âîçìîæíîå ÷èñëî. Ðåøåòêè Áðàâý
ñîîòâåòñòâóþò òèïàì ýëåìåíòàðíûõ ÿ÷ååê,
âûäåëÿåìûõ â êðèñòàëëàõ ðàçíîé ñèììåòðèè. Âàæíî,
÷òîáû òàêèå íàèìåíüøèå ñòðóêòóðíûå åäèíèöû —
ýëåìåíòàðíûå ÿ÷åéêè — ìîãëè, ïëîòíî ïðèëåãàÿ
îäíà ê äðóãîé, ñïëîøü, áåç ïðîáåëîâ è ïðîñâåòîâ,
çàïîëíÿòü ïðîñòðàíñòâî (îáúåì êðèñòàëëà).
Ðèñ. 2À.2.14 òèïîâ ïðîñòðàíñòâåííûõ
(òðàíñëÿöèîííûõ) ðåøåòîê Áðàâý:
à) Òðèêëèííàÿ; á) Ìîíîêëèííàÿ ïðèìèòèâíàÿ; â)
Ìîíîêëèííàÿ áàçîöåíòðèðîâàííàÿ; ã) Ðîìáè÷åñêàÿ
ïðèìèòèâíàÿ; ä) Ðîìáè÷åñêàÿ áàçîöåíòðèðîâàííàÿ;
å) Ðîìáè÷åñêàÿ îáúåìíîöåíòðèðîâàííàÿ; æ)
Ðîìáè÷åñêàÿ ãðàíåöåíòðèðîâàííàÿ; ç)
Ãåêñàãîíàëüíàÿ; è) Òðèãîíàëüíàÿ ðîìáîýäðè÷åñêàÿ;
ê) Òåòðàãîíàëüíàÿ ïðèìèòèâíàÿ; ë) Òåòðàãîíàëüíàÿ
îáúåìíîöåíòðèðîâàííàÿ; ì) Êóáè÷åñêàÿ
ïðèìèòèâíàÿ; í) Êóáè÷åñêàÿ
îáúåìíîöåíòðèðîâàííàÿ; î) Êóáè÷åñêàÿ
ãðàíåöåíòðèðîâàííàÿ
Âíåøíÿÿ ôîðìà êðèñòàëëà, êàê ïðàâèëî, îòðàæàåò
åãî âíóòðåííåå ñòðîåíèå: ñîãëàñíî çàêîíó
(òî÷íåå, ïðàâèëó) Áðàâý, è ñåé÷àñ îò÷àñòè
ñîõðàíÿþùåìó ñâîå çíà÷åíèå, íà êðèñòàëëå ïî
ïðåèìóùåñòâó ïîÿâëÿþòñÿ (èëè ïîëó÷àþò
íàèáîëüøåå ðàçâèòèå) ãðàíè, ïàðàëëåëüíûå ïëîñêèì
ñåòêàì ïðîñòðàíñòâåííîé ðåøåòêè ñ íàèáîëåå
ãóñòûì ðàñïîëîæåíèåì ÷àñòèö (êàê ãîâîðÿò, ñ
"ìàêñèìàëüíîé ðåòèêóëÿðíîé, ò.å. ñåòî÷íîé,
ïëîòíîñòüþ"), äà ê òîìó æå îãðàíè÷åííûå
ðåáðàìè, ïàðàëëåëüíûìè ðÿäàì ÷àñòèö ñ íàèáîëåå
ñèëüíîé ñâÿçüþ â ðåøåòêå; âïðî÷åì, òàêèå ðÿäû
îáû÷íî ñàìè ñîîòâåòñòâóþò îòðåçêàì ïëîñêèõ
ñåòîê ñ ìàêñèìàëüíîé ðåòèêóëÿðíîé ïëîòíîñòüþ.
<<< Î êðèñòàëëàõ è èõ
ñèììåòðèè | Ñîäåðæàíèå | Ýëåìåíòû îãðàíåíèÿ êðèñòàëëà >>>
Ïîçíàêîìèòüñÿ ñ èçîáðàæåíèÿìè è îïèñàíèÿìè äðóãèõ îáúåêòîâ ïðèðîäû Ðîññèè è ñîïðåäåëüíûõ ñòðàí -
 ìèíåðàëîâ è ãîðíûõ ïîðîä,
ïî÷â,
ãðèáîâ,
âîäîðîñëåé,
ëèøàéíèêîâ,
ëèñòîñòåáåëüíûõ ìõîâ,
äåðåâüåâ, êóñòàðíèêîâ, êóñòàðíè÷êîâ è ëèàí,
òðàâÿíèñòûõ ðàñòåíèé (öâåòîâ),
ÿãîä è äðóãèõ äèêîðàñòóùèõ ñî÷íûõ ïëîäîâ,
âîäíûõ áåñïîçâîíî÷íûõ æèâîòíûõ,
íàñåêîìûõ-âðåäèòåëåé ëåñà,
äíåâíûõ áàáî÷åê,
ïðåñíîâîäíûõ è ïðîõîäíûõ ðûá,
çåìíîâîäíûõ (àìôèáèé),
ïðåñìûêàþùèõñÿ (ðåïòèëèé),
ïòèö, ïòè÷üèõ ãíåçä, èõ ÿèö è ãîëîñîâ, à òàêæå
ìëåêîïèòàþùèõ (çâåðåé), -
ìîæíî â ðàçäåëå Ïðèðîäà Ðîññèè íàøåãî ñàéòà.
 ðàçäåëå Ïðèðîäà â ôîòîãðàôèÿõ
ðàçìåùåíû òàêæå òûñÿ÷è íàó÷íûõ ôîòîãðàôèé ãðèáîâ, ëèøàéíèêîâ, ðàñòåíèé è
æèâîòíûõ Ðîññèè è ñòðàí áûâøåãî ÑÑÑÐ, à â ðàçäåëå
Ïðèðîäíûå ëàíäøàôòû ìèðà - ôîòîãðàôèè ïðèðîäû
Åâðîïû,
Àçèè,
Ñåâåðíîé è
Þæíîé Àìåðèêè,
Àôðèêè,
Àâñòðàëèè è Íîâîé Çåëàíäèè è
Àíòàðêòèêè.
 ðàçäåëå Ìåòîäè÷åñêèå ìàòåðèàëû
Âû òàêæå ìîæåòå ïîçíàêîìèòüñÿ ñ îïèñàíèÿìè ðàçðàáîòàííûõ ýêîëîãè÷åñêèì öåíòðîì "Ýêîñèñòåìà"
ïå÷àòíûõ îïðåäåëèòåëåé ðàñòåíèé ñðåäíåé ïîëîñû,
êàðìàííûõ îïðåäåëèòåëåé îáúåêòîâ ïðèðîäû ñðåäíåé ïîëîñû,
îïðåäåëèòåëüíûõ òàáëèö "Ãðèáû, ðàñòåíèÿ è æèâîòíûå Ðîññèè",
êîìïüþòåðíûõ (ýëåêòðîííûõ) îïðåäåëèòåëåé ïðèðîäíûõ îáúåêòîâ,
ïîëåâûõ îïðåäåëèòåëåé äëÿ ñìàðòôîíîâ è ïëàíøåòîâ,
ìåòîäè÷åñêèõ ïîñîáèé ïî îðãàíèçàöèè ïðîåêòíîé äåÿòåëüíîñòè øêîëüíèêîâ è ïîëåâûõ ýêîëîãè÷åñêèõ èññëåäîâàíèé
(âêëþ÷àÿ êíèãó äëÿ ïåäàãîãîâ "Êàê îðãàíèçîâàòü ïîëåâîé ýêîëîãè÷åñêèé ïðàêòèêóì"), à òàêæå
ó÷åáíî-ìåòîäè÷åñêèõ
ôèëüìîâ ïî îðãàíèçàöèè ïðîåêòíîé èññëåäîâàòåëüñêîé äåÿòåëüíîñòè øêîëüíèêîâ â ïðèðîäå.
Ïðèîáðåñòè âñå ýòè ìàòåðèàëû ìîæíî â íàøåì íåêîììåð÷åñêîì Èíòåðíåò-ìàãàçèíå.
Òàì æå ìîæíî ïðèîáðåñòè mp3-äèñêè Ãîëîñà ïòèö ñðåäíåé ïîëîñû Ðîññèè è
Ãîëîñà ïòèö Ðîññèè, ÷.1: Åâðîïåéñêàÿ ÷àñòü, Óðàë, Ñèáèðü.
|
