Fisica Terrestre

La scienza dei fiocchi di neve (galleria macrofotografica)

Con l’arrivo dell’inverno arrivano anche le prime nevicate e con esse tanta geometria. Eh sì, perché se avete mai visto un fiocco di neve con una lente d’ingrandimento sapete di cosa stiamo parlando. Ma per quale ragione i fiocchi di neve hanno una geometria così ben definita e simmetrica?

I singoli cristalli di ghiaccio che compongono i fiocchi di neve sono cristalli in cui le molecole di acqua sono allineate in un insieme a simmetria esagonale. La solidificazione delle gocce di acqua presenti in atmosfera porta alla grandine, ma i cristalli di neve si formano invece a partire dal vapore acqueo presente in atmosfera che condensa direttamente in solido, senza passare per lo stato liquido. Il cristallo cresce e si sviluppa, dando origine alle incredibili forme che conosciamo.

Si forma innanzitutto un nucleo esagonale, dai 6 angoli dell’esagono si formano i rami del fiocco. Le diverse condizioni di umidità e temperatura affrontate dal fiocco durante la sua crescita portano alle diverse forme osservabili. La semplificazione esagonale è intuitiva, ma in realtà il fiocco è un oggetto tridimensionale, e gli esagoni costituiscono la base di un prisma esagonale.

I fiocchi di neve sono in realtà un bel problema dal punto di vista fisico, soprattutto nella previsione della loro geometria. Ogni minima variazione di temperatura e umidità genera infatti forme anche molto diverse nei fiocchi, tanto che anche i singoli fiocchi di una stessa nevicata possono essere molto diversi uno dall’altro e la previsione di queste forme risulta spesso impossibile. A partire dai vertici del nucleo esagonale (la simmetria esagonale è dovuta alla disposizione delle molecole di acqua nel cristallo di ghiaccio) si formano simultaneamente i 6 bracci del fiocco, in maniera quasi del tutto simmetrica, ma indipendentemente uno dall’altro: la loro somiglianza è dovuta semplicemente al fatto che tutti e 6 subiscono quasi esattamente lo stesso cammino tra le nubi, affrontando quindi quasi le stesse variazioni di umidità e temperatura.

Quei “quasi” sono importanti, perché infatti la maggior parte dei fiocchi di neve sono in realtà leggermente irregolari, e non veramente simmetrici. Nel seguente diagramma sono classificate le principali forme di fiocco di neve in funzione di umidità e temperatura.

http://www.snowcrystals.com/morphology/SnowflakeMorphology2med.jpg

Di seguito una galleria di fotografie del fotografo russo Alexey Kljatov, che ha scattato queste meravigliose fotografie tramite una tecnica particolare che spiega in questo articolo sul suo blog (le fotografie sono presenti grazie al suo permesso). Potete divertirvi a classificare i fiocchi presenti nelle fotografie all’interno del diagramma qui sopra.

Fonte: Snowcrystal.com

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