La straordinaria diversità dei fiocchi di neve dà origine all'idea che ognuno di essi sia unico. Mentre "nessun due fiocchi simili" potrebbe essere una metafora attraente, non è del tutto vero. Eppure ciò non ci impedisce di scrutare le intricate strutture cristalline catturate sui nostri guanti. Inoltre, non impedisce ai ricercatori di catalogare minuziosamente ogni tipo di cristallo che potrebbe formarsi.
Grazie al loro lavoro, l'insegnante di chimica Andy Brunning, che mantiene il blog di grafica e chimica Compound Interest, ha creato una grafica affascinante che mostra 39 tipi di precipitazioni solide, di cui 35 che sono cristalli di neve o fiocchi. Le altre forme di precipitazione nella foto includono nevischio, ghiaccio, una grandine e una particella di idrometeor congelata.
Interesse composto (CC BY 4.0) Brunning scrive:
Potresti chiederti cosa hanno a che fare le forme dei fiocchi di neve con la chimica. In realtà, lo studio delle strutture cristalline dei solidi ha una sua disciplina, la cristallografia, che ci consente di determinare la disposizione degli atomi in questi solidi. La cristallografia funziona facendo passare i raggi X attraverso il campione, che vengono poi diffratti mentre attraversano gli atomi in esso contenuti. L'analisi del modello di diffrazione consente di discernere la struttura del solido; questa tecnica è stata usata da Rosalind Franklin per fotografare la disposizione a doppia elica del DNA prima della conferma della sua struttura da parte di Watson & Crick.
Gli sforzi precedenti hanno prodotto alcuni numeri diversi per le categorie totali di precipitazioni solide. La nuova grafica si basa sul lavoro di ricercatori con sede in Giappone. Le 39 categorie possono essere ulteriormente suddivise in 121 sottotipi, Susannah Locke riferisce per Vox. E tutti possono essere raggruppati in otto gruppi più ampi:
- Cristalli di colonna
- Cristalli piani
- Combinazione di cristalli di colonna e piano
- Aggregazione di cristalli di neve
- Cristalli di neve bordati
- Germi di cristalli di ghiaccio
- Particelle di neve irregolari
- Altre precipitazioni solide.
Kenneth Libbrecht, fisico di Caltech, scrive sulla formazione di cristalli di neve sul suo sito Web:
La storia inizia in una nuvola, quando una piccola goccia di nuvola si congela per la prima volta in una minuscola particella di ghiaccio. Quando il vapore acqueo inizia a condensarsi sulla sua superficie, la particella di ghiaccio sviluppa rapidamente sfaccettature, diventando così un piccolo prisma esagonale. Per un po 'mantiene questa semplice forma sfaccettata man mano che cresce.
Man mano che il cristallo diventa più grande, tuttavia, i rami iniziano a spuntare dai sei angoli dell'esagono (questo è il terzo stadio nel diagramma a destra). Poiché le condizioni atmosferiche (ad es. Temperatura e umidità) sono quasi costanti attraverso il piccolo cristallo, i sei bracci in erba crescono all'incirca alla stessa velocità.
Mentre cresce, il cristallo viene soffiato avanti e indietro all'interno delle nuvole, quindi la temperatura che vede cambia casualmente con il tempo.
Quelle variazioni di temperatura trasformano le braccia in forme diverse e ci danno i diversi fiocchi di neve e cristalli che vediamo. Poiché tutte le braccia sopportano le stesse fluttuazioni, possono crescere simmetricamente. In realtà, la maggior parte dei cristalli di neve sono irregolari, scrive.
Perché passare tutto questo tempo a classificare i fiocchi di neve? Come spiega Libbrecht, questo è davvero lo studio di come si formano i cristalli. E quella conoscenza può essere applicata alla creazione di cristalli per una miriade di altre applicazioni, ad esempio il silicio e altri semiconduttori nei computer e nell'elettronica sono fatti di cristalli.
Inoltre, sono incredibili.
