Come si formano i fiocchi di neve?

Nelle comunità settentrionali, la neve stagionale svolge un ruolo centrale nelle attività quotidiane.

Per alcuni, significa un giorno libero da scuola. Per altri, è un segnale che sta iniziando la stagione sciistica. O forse è un presagio di un tragitto extra lungo per andare a lavoro. È straordinario quanti ricordi ed emozioni possano essere evocati da qualche miliardo di minuscoli cristalli di ghiaccio.

Potremmo vedere la neve come una coperta o scivolare su di essa attraverso il paesaggio che ci circonda. Ma quand’è stata l’ultima volta che hai dato un’occhiata più da vicino alla neve, e intendo davvero da vicino?

Molti scrittori hanno descritto i fiocchi di neve come un’opera d’arte naturale. Ecco uno sguardo scientifico alla straordinaria natura dei fiocchi di neve e della neve.

Come si formano i fiocchi di neve?

Mentre cataloghi diversi diranno che ci sono sette tipi di fiocchi di neve, o otto o 35, probabilmente conosciamo meglio le classiche forme dendritiche a sei facce, caratterizzate da rami elaborati e quasi simmetrici.

Quando si forma il ghiaccio a livello molecolare, l’angolo tra gli atomi di idrogeno e ossigeno sarà sempre di 120 gradi; metti insieme tre di questi per ottenere un anello completo di molecole con una struttura a sei facce. Infatti, ogni volta che una molecola d’acqua si attacca a questo anello, lo farà con la stessa angolazione.

Man mano che il fiocco di neve cresce, l’attaccamento delle molecole d’acqua è determinato dalla temperatura e dall’umidità dell’aria. Dal momento che queste caratteristiche non cambiano troppo con le dimensioni di un fiocco di neve in crescita, questi attaccamenti tendono a verificarsi in modo uniforme attraverso i sei punti del fiocco esagonale.

Molecola dopo molecola, il fiocco di neve cresce e alla fine inizia a cadere. Questo porta il fiocco di neve in una nuova parte dell’atmosfera, dove la temperatura e l’umidità sono diverse, con conseguente formazione di nuove strutture di ghiaccio, ma sempre con lo stesso insieme di angoli.

Ogni fiocco di neve è davvero unico?

Un tipico dendrite è costituito da circa un quintilione (che è 1 seguito da 18 zeri) singole molecole d’acqua. Dati i lievi cambiamenti di temperatura e umidità e l’enorme numero di molecole e opportunità di legame coinvolte, le strutture di ghiaccio create possono essere incredibilmente diverse e complicate.

Per questo motivo, è del tutto probabile che due fiocchi di neve non si formino esattamente allo stesso modo, e di conseguenza non ci siano due fiocchi di neve uguali.

I fiocchi di neve gemelli sono stati coltivati in un laboratorio, dove la temperatura e l’umidità sono strettamente controllate, ma è un po’ un imbroglio.

Perché una parte della neve è leggera e soffice e un’altra è pesante?

La storia della crescita dei cristalli di neve non finisce in alto tra le nuvole. Una volta che i fiocchi di neve raggiungono il suolo e si accumulano come una coltre di neve, iniziano a cambiare.

La neve appena caduta tende ad essere leggera e soffice perché i fiocchi occupano molto spazio e c’è molta aria tra di essi e al loro interno. Ma col passare del tempo, si rompono, si compattano insieme e la densità aumenta.

Questo processo è noto come sinterizzazione ed è utile per costruire rifugi di neve come igloo e quinzee. Ma alcuni dei cambiamenti più notevoli avvengono nella parte inferiore del manto nevoso, dove interagiscono il calore del suolo sottostante e il freddo dell’aria sovrastante.

Attraverso un processo di sublimazione – le molecole d’acqua passano direttamente dal ghiaccio al vapore, saltando la fase liquida – e ricongelando, si possono formare cristalli a forma di coppa di pochi centimetri di diametro noti come brina di profondità. Anche se bella da vedere, la brina di profondità ha una bassa densità e quando si forma su un pendio ripido c’è la possibilità che il manto nevoso scivoli creando una valanga.

Quindi la prossima volta che sei fuori nella neve, anche se ti stai lamentando di dover spalare il vialetto per l’ennesima volta quest’inverno, prenditi un momento per catturare un fiocco di neve sul tuo guanto e dagli un’occhiata. Stai osservando una formazione che nessuno ha mai visto prima.

Controlla il sito web del professore di fisica Kenneth Libbrecht per una descrizione completa delle forme dei fiocchi di neve.