Fiocchi E Cristalli Di Neve, Meraviglie Della Natura

Cari ragazzi e cari lettori, il Natale è connesso, oltre che alla nascita del Santo Bambino nel suo significato più intimo, anche...alla neve. Sì alla neve!

Osserviamo allora più da vicino la diafana e soffice neve per scoprire che i suoi fiocchi altro non sono che aggregati cristallini, formatisi nelle nuvole come conseguenza della condensazione del vapore acqueo. La neve è, infatti, un tipo di precipitazione di acqua ghiacciata cristallina, composta di innumerevoli e minuscoli cristalli di ghiaccio, aventi per struttura base la forma esagonale. Ogni cristallo è di tipo diverso. Essi sono contemporaneamente simmetrici con se stessi nelle varie direzioni, ma diversissimi tra di loro.

Le complesse simmetrie a base esagonale sono dovute alla configurazione atomica delle molecole di acqua che, allo stato solido, formano una griglia compatta di celle simili a quelle di un alveare. In base a innumervoli esperimenti di laboratorio, si è potuto verificare che la forma dei cristalli dipende in primis dal variare dell'umidità e della temperatura. In particolare, per valori di temperatura più elevati, i prismi cristallini di base esagonale (a forma di piccole colonne) si possono trasformare in strutture aghiformi, o presentare delle cavità. I prismi cristallini più piatti possono, invece, generare forme esagonali, che gemmano dai sei vertici della figura madre, ramificandosi successivamente, secondo una crescita dendritica.

Una domanda interessante  (vedi Wikipedia) è perché i bracci dei cristalli di neve che formano i fiocchi siano perfettamente simmetrici e non ci siano due cristalli di neve uguali. La risposta risiede nel fatto che la distanza "tra" i cristalli di neve è molto maggiore di quella "dentro" i cristalli di neve.

Data la simmetria iniziale esagonale della struttura cristallina del ghiaccio comune (derivante direttamente dalla struttura molecolare dell'acqua), i bracci del cristallo di neve crescono indipendentemente in un ambiente che è ritenuto molto variabile in temperatura, umidità e così via. Questo ambiente è ritenuto relativamente omogeneo nello spazio di un singolo fiocco e questo porta i bracci a crescere in modo molto simmetrico, rispondendo in modo uguale a un ambiente uguale, come alberi non imparentati tra loro rispondono ai cambiamenti ambientali facendo crescere serie simili di anelli nel tronco. La differenza nell'ambiente su scale molto più grandi di un cristallo di neve conduce alla mancanza di uguaglianza osservata tra le forme di cristalli differenti.

Comunque il concetto che due cristalli di neve non possano assolutamente essere uguali è scorretta. Infatti è perfettamente possibile, anche se improbabile, che due cristalli possano essere identici, a patto che le condizioni ambientali siano abbastanza simili: sia che i cristalli crescano abbastanza vicini l'uno all'altro sia anche per puro caso. La Società Meteorologica Americana ha riportato che due cristalli identici sono stati trovati da Nancy Knight del Centro Nazionale per la Ricerca Atmosferica, il 1º novembre 1986. I cristalli non erano "fiocchi" dendritici nel senso comune del termine, ma piuttosto semplici piastre esagonali prismatiche.

Come abbia origine un fiocco di neve mi sembra sia ancora in fase di studio. Pare che il processo sia catalizzato dal cosidetto nucleo di congelamento, un granello di “polvere” attorno al quale solidifica l’acqua, a causa delle temperature negative presenti all’interno delle nuvole. Questo processo dà origine alla struttura dei cristalli di neve, la cui complessità ci regala forme naturali di una bellezza straordinaria.

Potete provare  a creare il vostro fiocco di neve, a casa, oppure divertirvi a crearne uno di neve virtuale. 
 

Qui le più belle foto di cristalli di neve dalle raccolte delle università americane

Una bella galleria di fotografie di cristalli.

Link ad archivi fotografici e di immagini di fiocchi di neve.

Kennet Libbrecht, un fisico del California Institute of Technology, ha creato un sito web,  dedicato alla fisica della fotografia dei cristalli di neve, dove potete vedere in un diagramma di morfologia come l’umidità e la temperatura determinino la formazione dei vari tipi di cristalli di neve, tutti di forma esagonale.

Per finire, vi segnalo il post L'uomo "fiocco di neve", pubblicato oggi da Daniele di Osmosi delle idee, e dedicato alla straordinaria figura di Wilson "Snowflake" Bentley, l'uomo che fotografò nel 1885, dopo anni di tentativi, il primo cristallo di neve.