Come potrebbe ogni fiocco di neve essere diverso? La risposta riguarda il vapore acqueo, temperatura e probabilità. ©jefunne/iStock/Thinkstock La prossima volta che ne prendi uno con la lingua, potresti fermarti a considerare la lunga e ardua situazione del fiocco di neve. Quei cristalli delicati e intricati hanno viaggiato per molte miglia prima di precipitare a terra insieme ai loro trilioni di cugini. E sebbene volino in moltitudini, la parola sulla strada bagnata dalla neve è che nessuno di quei piccoli fiocchi è uguale all'altro. Ogni fiocco di neve può davvero essere diverso?
La risposta breve è sì, i fiocchi di neve sono davvero diversi l'uno dall'altro. Potresti trovarne alcuni estremamente simili (in particolare all'inizio dello sviluppo di un fiocco) ma i fiocchi di neve completamente formati sono effettivamente strutturalmente diversi, se solo per il più piccolo dei gradi.
Capire perché i fiocchi di neve assumono forme uniche significa innanzitutto capire come si formano. Tutto inizia dalla superficie terrestre, mentre l'acqua evapora dagli oceani, fiumi e laghi e sale nell'atmosfera sotto forma di vapore acqueo gassoso, che a volte vediamo come nuvole.
In estate, quelle nuvole vagano nel cielo, fornendo ombra e spezzando l'orizzonte blu. Ma in inverno, le cose cambiano. L'aria fredda costringe le molecole di vapore acqueo in piccole goccioline liquide che tendono a condensarsi su qualsiasi particolato nelle vicinanze, come polline o polvere. Questi minuscoli cristalli di ghiaccio sono le versioni per bambini di quelli che presto diventeranno fiocchi di neve cresciuti.
I cristalli fluttuano nel cielo e si scontrano con molecole di vapore acqueo. Quando il vapore entra in contatto con i cristalli, il vapore acqueo passa direttamente dal suo stato di gas direttamente a un cristallo solido, aggiungendosi al nucleo originario del fiocco di neve. Questo processo si ripete più e più volte, trasformando il fiocco di neve da un cristallo quasi impercettibile in un fiocco più grande che, date le giuste condizioni, cade a terra e potrebbe farti pronunciare molte parolacce quando ti rendi conto che il tuo spazzaneve a gas è rotto.
Sapendo tutto questo, può essere ancora difficile credere che in un cielo pieno di fiocchi di neve non ce ne siano due uguali. Nella pagina successiva vedrai come il processo di creazione dei fiocchi garantisce praticamente che questi piccoli cristalli siano tutti unici, anche quando cadono a miliardi.
Mentre un mucchio di fiocchi può sembrare uniforme, ogni fiocco di neve separato ha le sue caratteristiche. ©Photos.com/Thinkstock Mentre i primissimi cristalli di ghiaccio si uniscono in un gruppo di fiocchi di neve nascenti, i nuovi fiocchi spesso sembrano sorprendentemente simili. Ciò è in gran parte dovuto al fatto che i cristalli di ghiaccio assumono tipicamente una forma reticolare esagonale (a sei lati) a causa del modo in cui gli atomi di idrogeno si legano con l'ossigeno per produrre acqua.
Alcuni bordi dei cristalli di ghiaccio sono frastagliati. Questi stracciati, le aree irregolari attirano più molecole d'acqua rispetto alle parti più lisce e uniformi dell'esagono. Ogni piccolo braccio germoglia più dello stesso, crescendo in un fiocco di neve intricato e uniforme.
Se lo sviluppo del fiocco di neve si interrompeva nei primi istanti della nascita, finiremmo con molti più fiocchi che si somigliano in modo sospetto. Ma i fiocchi di neve continuano a raccogliere sempre più cristalli, raggruppandosi uno sopra l'altro secondo schemi distinti.
Mentre quei grappoli di cristalli continuano la loro festa dei fiocchi di neve, altri ospiti visitano la festa dei fiocchi. Si presentano sotto forma di fattori ambientali, in particolare umidità e temperatura. Entrambi giocano un ruolo importante nel fatto che il fiocco di neve diventi sempre più grande o svanisca.
Puoi immaginare quanto sia critica la temperatura per la formazione e la struttura dei cristalli di ghiaccio. Tra temperature di 27 e 32 gradi Fahrenheit (-2,8 e 0 gradi Celsius), i cristalli assumono l'aspetto di una lastra o di un prisma. Questi sono i prototipi di fiocchi di neve a sei braccia che mancano di molto interesse visivo.
Abbassa la temperatura di qualche grado e vedrai strutture aghiformi. Le colonne cave si sviluppano a temperature ancora più basse. E quando fa un freddo pazzesco vedrai stelle spuntare braccia simili a felci.
L'umidità più bassa tende a produrre fiocchi più piatti. Maggiore umidità significa maggiore sviluppo di cristalli nei bordi e negli angoli.
Aggiungi un po 'di umidità in più a quelle temperature davvero gelide e improvvisamente i fiocchi di neve possono diventare straordinariamente belli. Contengono una moltitudine di placche intersecanti, aghi e spazi, minuti capolavori che cadono dal cielo.
Possono risultare in piccoli, fiocchi simili a granuli. Oppure possono aggiungere uno strato dopo l'altro fino a diventare fiocchi di neve mostruosi come i fiocchi larghi da record di 15 pollici (38 centimetri) che caddero nel Montana nel 1887.
Un fiocco di neve può contenere un quintilione di molecole. © Marcophoto/iStock/Thinkstock La fisica e le condizioni meteorologiche determinano la forma e le dimensioni del fiocco di neve. La matematica determina che quei fiocchi sono unici.
Considera che ogni fiocco di neve è composto da un numero enorme di molecole d'acqua. Secondo una stima, un fiocco può avere fino a un quintilione di molecole [fonte:Washington Post]. Perché ogni piccolo ramo di un fiocco di neve può generarne molti altri, ci sono dozzine e dozzine di modi per unire varie caratteristiche cristalline. Ci sono così tante possibili disposizioni che alcuni scienziati affermano che ci sono due volte più possibili combinazioni di cristalli quanti sono gli atomi nell'intero universo [fonte:The Naked Scientists].
Questi tipi di numeri sono così grandi che non riusciamo nemmeno a comprenderli. Ma se la matematica regge, quei numeri significano che è terribilmente improbabile che due fiocchi di neve siano mai stati o saranno mai esattamente uguali.
Per di più, ci sono tutti i tipi di altri fattori in gioco nella formazione del fiocco di neve in un dato momento. Anche la più piccola fluttuazione di temperatura e umidità altera la costruzione del cristallo. Minuscole impurità come granelli di polvere cambiano i cristalli, pure. Anche gli angoli con cui le molecole d'acqua si scontrano con i cristalli esistenti sono importanti.
Nell'atmosfera vorticosa miglia sopra la superficie terrestre, tutte queste variabili cambiano incessantemente. Le condizioni che reggono in un piccolo spazio sono solo leggermente diverse da quei pollici in qualsiasi direzione, e tutto questo trasforma i cristalli e i loro successivi fiocchi di neve in infiniti modi.
I fiocchi di neve si scontrano mentre sfrecciano e piombano nell'aria. dove i loro rami si frantumano, se ne formano di nuovi, aggiungendo all'unicità di ogni piccolo fiocco traslucido.
Quindi i fiocchi di neve sono davvero quasi infiniti nella loro particolarità. Sono minuscole ed effimere testimonianze dello strano e costante cambiamento nel mondo e nell'universo intorno a noi.
Mentre cercavo questo articolo, Sono stato sorpreso di leggere che i fiocchi di neve più grandi della storia erano larghi circa 15 pollici. Certo, non ci sono prove concrete dell'esistenza di quegli enormi fiocchi. Ma gli scienziati dicono che enormi fiocchi di neve di circa 6 pollici cadono regolarmente su tutto il nostro pianeta, quindi sembra ragionevole che con le giuste condizioni potrebbero diventare ancora più grandi. Se avrò la fortuna di vedere fiocchi di neve grandi quasi quanto palloni da basket, Non so se sarei emozionato o terrorizzato... ma sarebbe sicuramente un'esperienza indimenticabile.
