I fiocchi di neve sono disponibili in una gamma infinita di forme e dimensioni. Molti sembrano essere opere d’arte bidimensionali. Altri sembrano un ammasso arruffato di fili di ghiaccio sfilacciati. La maggior parte vengono come individui, anche se alcuni possono cadere come ciuffi multi-fiocco. Ciò che tutti hanno in comune è la loro fonte: nuvole che di solito si librano ad almeno un chilometro (0,6 miglia) dal suolo.
In inverno, l’aria lassù può essere molto fredda — e diventerà più fredda più in alto si va. Per formare fiocchi di neve, quelle nuvole devono essere sotto lo zero. Ma non troppo freddo. I fiocchi di neve si formano dall’umidità in una nuvola., Se l’aria diventa troppo fredda, una nuvola non trattiene abbastanza acqua per far precipitare qualcosa. Quindi ci deve essere un equilibrio. Ecco perché la maggior parte dei fiocchi si sviluppa a o appena sotto lo zero — 0º Celsius (32º Fahrenheit). La neve può formarsi in ambienti più freddi, ma più freddo diventa, meno umidità sarà disponibile per fare un fiocco di neve.
Infatti, l’aria di una nuvola deve essere sovrasatura di umidità per formare un fiocco. Ciò significa che c’è più acqua nell’aria di quanto sarebbe normalmente possibile. (L’umidità relativa può raggiungere il 101% durante la sovrasaturazione., Ciò significa che c’è 1 per cento in più di acqua nell’aria di quanto dovrebbe essere in grado di contenere.)
Quando c’è troppa acqua liquida nell’aria, una nuvola cercherà di liberarsi dell’eccesso. Alcuni di quell’eccesso possono lampeggiare congelare in cristalli, che poi si snodano pigramente a terra.
O questa è la risposta semplice. I dettagli non sono così semplici.
L’acqua fredda da sola non farà un fiocco di neve
È necessaria un’altra cosa per trasformare l’umidità delle nuvole in un fiocco. Gli scienziati lo chiamano nucleo (NOO-klee-uhs). Senza qualcosa a glom su, gocce d’acqua non può congelare., Anche quando la temperatura dell’aria è ben al di sotto dello zero, le gocce d’acqua rimarranno liquide, almeno fino a quando non avranno un oggetto solido su cui possono attaccarsi.
Di solito, sarà qualcosa come un granello di polline, una particella di polvere o qualche altro bit aereo. Potrebbe essere aerosol smoglike o composti organici volatili rilasciati dalle piante. Anche minuscole particelle di fuliggine o microscopici pezzi di metallo vomitati nello scarico di un’auto potrebbero diventare i nuclei attorno ai quali cristallizzano i fiocchi di neve.
Infatti, quando l’aria è molto pulita, può essere molto difficile per l’umidità di una nuvola trovare un nucleo.,
Vicino al terreno, qualsiasi oggetto può rivelarsi una zona di congelamento adatta. È così che si forma il ghiaccio rime sui rami di alberi, pali della luce o veicoli. Diverso dal gelo, il ghiaccio rime si sviluppa quando le goccioline d’acqua super raffreddate si congelano sulle superfici subfreezing. (Al contrario, il gelo si forma quando l’umidità si raccoglie sulle superfici in forma liquida e quindi si congela.)
In alto in una nuvola, ci devono essere delle minuscole particelle galleggianti affinché i cristalli di neve si sviluppino. Quando emergono le giuste condizioni, gocce d’acqua super raffreddate si attaccano a questi nuclei (NOO-klee-eye)., Lo fanno uno per uno, costruendo un cristallo di ghiaccio.
Come i fiocchi di forma
Per capire cosa c’è dietro la forma intricata e complessa di un fiocco di neve, gli scienziati si rivolgono alla chimica: l’azione degli atomi.
Una molecola di acqua, o H2O, è costituita da due atomi di idrogeno legati ad un atomo di ossigeno., Questo trio si combina in un modello “Mickey Mouse”. Ciò è dovuto ai legami covalenti polari (Koh-VAY-lent). Il termine si riferisce a tre atomi che condividono elettroni l’uno con l’altro, ma in modo non uniforme.
Il nucleo dell’ossigeno è più grande, quindi ha più trazione. Tira più forte agli elettroni caricati negativamente che condividono. Questo porta quegli elettroni un po ‘ più vicini. Inoltre dà all’ossigeno una carica elettrica negativa relativa. I due atomi di idrogeno finiscono un po ‘ positivi, in termini di carica.
Da solo, la struttura di una molecola d’acqua assomiglia a un’ampia V., Ma quando più molecole di H2O si trovano vicine l’una all’altra, iniziano a ruotare in modo che le loro cariche elettriche si accoppino. Le cariche opposte si attraggono. Quindi un idrogeno negativo si propone verso un ossigeno positivo. La forma che tende a risultare: un esagono.
Ecco perché i fiocchi di neve hanno sei lati. Deriva dalla struttura esagonale a sei lati della maggior parte dei cristalli di ghiaccio. E gli esagoni si uniscono. Si collegano con altri esagoni, crescendo verso l’esterno.
Ecco come nasce un fiocco di neve.
Ogni esagono contiene molto spazio vuoto. Questo spiega perché il ghiaccio galleggia sull’acqua; è meno denso., Le molecole H2O più calde nella fase liquida sono troppo energiche per depositarsi in un esagono rigido. Di conseguenza, lo stesso numero di molecole di H2O occupano il 9 per cento di spazio in più come ghiaccio solido di quanto non facciano come acqua liquida.
A seconda della temperatura, questi esagoni si uniscono tra loro e crescono in modi diversi. A volte, fanno aghi. Altri possono formare dendriti simili a rami. Tutti sono belli. E tutti hanno la loro storia unica di crescita dei cristalli.,
Struttura fiocco di neve è stata una curiosità scientifica dal Wilson Alwyn “Fiocco di neve” Bentley attaccato un microscopio alla sua macchina fotografica nel 1885 e divenne la prima persona a fotografarli.
Questi cristalli di breve durata affascinano ancora gli scienziati. Per catturare meglio la loro forma e il movimento, Tim Garrett presso l’Università dello Utah a Salt Lake City ha recentemente costruito una fotocamera migliore fiocco di neve. Lo sta usando per avere una visione interna della varietà di fiocchi che cadono.,
Fiocchi di neve dai numeri
2. I fiocchi di neve tendono ad essere inferiori alla larghezza di una moneta di diametro. Ma una volta ogni tanto, si formano veri whoppers., Nel gennaio del 1887, un allevatore del Montana riportò fiocchi di neve “più grandi dei milkpans.”Ciò li renderebbe circa 38 centimetri (15 pollici) di diametro. Come che era di nuovo prima di telecamere portatili di casa, questo numero può essere sfidato. Ma a volte si sviluppano fiocchi di neve più grandi di 15,2 centimetri (6 pollici). Biggies tendono a formarsi quando temps sono vicino al congelamento e l’aria umida. Le dimensioni di un fiocco di neve riflettono anche altri fattori. Questi includono la velocità e la direzione del vento, il punto di rugiada, anche il modo in cui sono elettrificati i diversi strati dell’atmosfera., Ma nessuno ha mai veramente condotto misurazioni quando giganteschi fiocchi volavano.
3. La maggior parte dei fiocchi di neve cadono a circa un passo a piedi-tra 1,6 e 6,4 chilometri (1 e 4 miglia) all’ora.
4. Con la nuvola in cui i fiocchi si formano di solito da uno a due chilometri (da 0,6 a 1,2 miglia) in su, ogni meraviglia cristallina può andare alla deriva da 10 minuti a più di un’ora prima di raggiungere il suolo. A volte, vengono portati indietro, e ci vogliono diversi tentativi per loro di raggiungere il suolo.