Comment chaque flocon de neige pourrait-il être différent ? La réponse implique la vapeur d'eau, température et probabilité. ©jefunne/iStock/Thinkstock La prochaine fois que vous en attraperez un avec votre langue, vous pourriez vous arrêter pour considérer le sort long et ardu du flocon de neige. Ces cristaux délicats et complexes ont parcouru de nombreux kilomètres avant de s'effondrer au sol aux côtés de leurs milliards de cousins. Et bien qu'ils volent en multitude, le mot dans la rue enneigée est qu'il n'y a pas deux de ces petits flocons identiques. Chaque flocon de neige peut-il vraiment être différent ?
La reponse courte est oui, les flocons de neige sont vraiment différents les uns des autres. Vous pouvez en trouver qui sont extrêmement similaires (en particulier au début du développement d'un flocon) mais les flocons de neige entièrement formés sont en effet structurellement différents, ne serait-ce que par des degrés infimes.
Comprendre pourquoi les flocons de neige prennent des formes uniques signifie comprendre comment ils se forment en premier lieu. Tout commence à la surface de la Terre, à mesure que l'eau s'évapore des océans, rivières et lacs et s'élève dans l'atmosphère sous forme de vapeur d'eau gazeuse, que nous voyons parfois comme des nuages.
En été, ces nuages dérivent dans le ciel, fournir de l'ombre et briser l'horizon bleu. Mais en hiver, les choses changent. L'air froid force les molécules de vapeur d'eau en petites gouttelettes liquides qui ont tendance à se condenser sur toute matière particulaire à proximité, comme le pollen ou la poussière. Ces minuscules cristaux de glace sont les versions pour bébés de ce qui deviendra bientôt des flocons de neige adultes.
Les cristaux flottent dans le ciel et entrent en collision avec des molécules de vapeur d'eau. Lorsque la vapeur entre en contact avec les cristaux, la vapeur d'eau passe directement de son état de gaz directement à un cristal solide, s'ajoutant au noyau original du flocon de neige. Ce processus se répète encore et encore, construire le flocon de neige à partir d'un cristal presque imperceptible en un flocon plus grand qui, dans les bonnes conditions, tombe au sol et peut vous faire proférer beaucoup de gros mots lorsque vous réalisez que votre souffleuse à neige à essence est en panne.
Sachant tout cela, il peut encore être difficile de croire que dans un ciel plein de flocons de neige, il n'y en a pas deux pareils. Sur la page suivante, vous verrez comment le processus de fabrication des flocons garantit pratiquement que ces petits cristaux sont tous uniques, même quand ils tombent par milliards.
Alors qu'un tas de flocons peut sembler uniforme, chaque flocon de neige séparé a ses propres caractéristiques. ©Photos.com/Thinkstock Alors que les tout premiers cristaux de glace se rassemblent en un groupe de flocons de neige naissants, les nouveaux flocons semblent souvent étonnamment similaires. C'est en grande partie dû au fait que les cristaux de glace prennent généralement une forme de réseau hexagonal (six côtés) en raison de la façon dont les atomes d'hydrogène se lient à l'oxygène pour produire de l'eau.
Certains bords des cristaux de glace sont déchiquetés. Ces haillons, les zones inégales attirent plus de molécules d'eau que les parties plus lisses et plus uniformes de l'hexagone. Chaque petit bras pousse plus du même, devenant un flocon de neige complexe et uniforme.
Si le développement des flocons de neige s'est arrêté dans les premiers instants de la naissance, nous nous retrouverions avec beaucoup plus de flocons qui se ressemblent étrangement. Mais les flocons de neige continuent de rassembler de plus en plus de cristaux, se regroupent les uns sur les autres selon des motifs distincts.
Alors que ces grappes de cristaux continuent leur fête des flocons de neige, d'autres invités visitent la fête de fabrication de flocons. Ils se présentent sous la forme de facteurs environnementaux, notamment l'humidité et la température. Les deux jouent un rôle majeur pour déterminer si le flocon de neige devient de plus en plus gros ou s'éteint.
Vous pouvez imaginer à quel point la température est critique pour la formation et la structure des cristaux de glace. Entre des températures de 27 et 32 degrés Fahrenheit (-2,8 et 0 degrés Celsius), les cristaux prennent l'apparence d'une plaque ou d'un prisme. Ce sont des prototypes de flocons de neige à six branches qui manquent d'intérêt visuel.
Baissez la température de quelques degrés et vous verrez des structures en forme d'aiguille. Les colonnes creuses se développent à des températures encore plus basses. Et quand il fait un froid fou, vous verrez des étoiles pousser des bras semblables à des fougères.
Une humidité plus faible a tendance à produire des flocons plus plats. Une humidité plus élevée signifie plus de développement de cristaux dans les bords et dans les coins.
Ajoutez un peu d'humidité supplémentaire à ces températures vraiment glaciales et les flocons de neige peuvent soudainement devenir d'une beauté fascinante. Ils contiennent une multitude de plaques et d'aiguilles qui se croisent et d'espaces, de minuscules chefs-d'œuvre tombant du ciel.
Ils peuvent entraîner de minuscules, flocons en forme de granulés. Ou ils peuvent ajouter couche après couche jusqu'à ce qu'ils soient des flocons de neige monstrueux comme les flocons de 15 pouces (38 centimètres) de large qui sont tombés dans le Montana en 1887.
Un flocon de neige peut contenir un quintillion de molécules. © Marccophoto/iStock/Thinkstock La physique et les conditions météorologiques déterminent la forme et la taille des flocons de neige. Les mathématiques déterminent que ces flocons sont uniques.
Considérez que chaque flocon de neige est composé d'un grand nombre de molécules d'eau. D'une estimation, un flocon peut contenir jusqu'à un quintillion de molécules [source :Washington Post]. Parce que chaque petite branche d'un flocon de neige peut en engendrer bien d'autres, il existe des dizaines et des dizaines de façons pour diverses caractéristiques cristallines de se joindre. Il y a tellement d'arrangements possibles que certains scientifiques disent qu'il y a deux fois plus de combinaisons de cristaux possibles qu'il y a d'atomes dans l'univers entier [source :The Naked Scientists].
Ce genre de chiffres est si grand que nous ne pouvons même pas vraiment les comprendre. Mais si le calcul tient, ces chiffres signifient qu'il est très peu probable que deux flocons de neige aient jamais été ou soient jamais exactement identiques.
Par ailleurs, il y a toutes sortes d'autres facteurs en jeu dans la formation des flocons de neige à un moment donné. Même la plus petite fluctuation de température et d'humidité altère la construction du cristal. Des impuretés infimes comme des taches de poussière changent les cristaux, trop. Les angles sous lesquels les molécules d'eau entrent en collision avec les cristaux existants sont également importants.
Dans l'atmosphère tourbillonnante à des kilomètres au-dessus de la surface de la Terre, toutes ces variables changent sans cesse. Les conditions qui tiennent dans un petit espace sont juste un tout petit peu différentes de ces pouces dans n'importe quelle direction, et tout cela transforme les cristaux et leurs flocons de neige ultérieurs de manières infinies.
Les flocons de neige s'entrechoquent alors qu'ils zooment et volent dans les airs. Où leurs branches se brisent, de nouveaux se forment, ajoutant à l'unicité de chaque petit flocon translucide.
Ainsi, les flocons de neige sont vraiment presque infinis dans leur particularité. Ce sont des témoignages minuscules et éphémères du changement étrange et constant dans le monde et l'univers tout autour de nous.
Au cours de mes recherches sur cet article, J'ai été étonné de lire que les plus gros flocons de neige de l'histoire mesuraient environ 15 pouces de large. Bien sûr, il n'y a aucune preuve concrète de l'existence de ces énormes flocons. Mais les scientifiques disent que d'énormes flocons de neige d'environ 6 pouces tombent régulièrement sur toute notre planète, il semble donc raisonnable qu'avec les bonnes conditions, ils puissent devenir encore plus gros. Si jamais j'ai la chance de voir des flocons de neige presque aussi gros que des ballons de basket, Je ne sais pas si je serais excité ou terrifié... mais ce serait certainement une expérience inoubliable.
