La diversité étonnante des flocons de neige donne à penser que chacun est unique. Même si "pas de deux flocons" est une métaphore attrayante, ce n'est pas tout à fait vrai. Pourtant, cela ne nous empêche pas de regarder les structures cristallines complexes accrochées à nos mitaines. Cela n'empêche pas les chercheurs de cataloguer minutieusement chaque type de cristal susceptible de se former.
Grâce à leur travail, le professeur de chimie Andy Brunning, qui tient le blog Compound Interest sur le blog chimie et chimie, a créé un graphique fascinant qui présente 39 types de précipitations solides, dont 35 cristaux de neige ou flocons. Les autres formes de précipitation décrites comprennent le grésil, la glace, un grêlon et une particule d’hydrométéor gelée.
Intérêt composé (CC BY 4.0) Brunning écrit:
Vous vous demandez peut-être ce que les formes de flocons de neige ont à voir avec la chimie. En fait, l’étude des structures cristallines des solides a sa propre discipline, la cristallographie, ce qui nous permet de déterminer la disposition des atomes dans ces solides. La cristallographie fonctionne en faisant passer des rayons X à travers l'échantillon, qui sont ensuite diffractés au fur et à mesure qu'ils passent à travers les atomes qu'il contient. L'analyse du motif de diffraction permet de discerner la structure du solide; Cette technique a été utilisée par Rosalind Franklin pour photographier l’arrangement de la double hélice de l’ADN avant la confirmation de la structure par Watson & Crick.
Les efforts précédents ont abouti à quelques chiffres différents pour le total des catégories de précipitations solides. Le nouveau graphique est basé sur des travaux de chercheurs basés au Japon. Les 39 catégories peuvent être subdivisées en 121 sous-types, rapporte Susannah Locke pour Vox. Et ils peuvent tous être regroupés en huit groupes plus larges:
- Cristaux de colonne
- Cristaux plats
- Combinaison de cristaux de colonne et de plan
- Agrégation de cristaux de neige
- Cristaux de neige à rebords
- Germes de cristaux de glace
- Particules de neige irrégulières
- Autres précipitations solides.
Kenneth Libbrecht, physicien à Caltech, écrit sur son site Web la formation de cristaux de neige:
L'histoire commence dans un nuage, lorsqu'une petite gouttelette de nuage se fige pour la première fois dans une minuscule particule de glace. Lorsque la vapeur d'eau commence à se condenser à sa surface, la particule de glace développe rapidement des facettes, devenant ainsi un petit prisme hexagonal. Pendant un moment, il conserve cette forme à facettes simple au fur et à mesure de sa croissance.
Cependant, à mesure que le cristal grossit, des branches commencent à germer aux six coins de l'hexagone (il s'agit de la troisième étape du diagramme à droite). Étant donné que les conditions atmosphériques (température et humidité, par exemple) sont presque constantes dans le petit cristal, les six bras en formation se développent tous à peu près au même rythme.
Pendant qu'il grossit, le cristal est soufflé dans les nuages, de sorte que la température qu'il voit change de manière aléatoire avec le temps.
Ces changements de température transforment les bras en différentes formes et nous donnent les divers flocons de neige et cristaux que nous voyons. Étant donné que tous les bras subissent les mêmes fluctuations, ils peuvent se développer de manière symétrique. En réalité, la plupart des cristaux de neige sont irréguliers, écrit-il.
Pourquoi passer tout ce temps à classer les flocons de neige? Comme l'explique Libbrecht, il s'agit en réalité d'une étude de la formation des cristaux. Et cette connaissance peut être appliquée à la fabrication de cristaux pour une foule d'autres applications - par exemple, le silicium et les autres semi-conducteurs utilisés en informatique et en électronique sont construits à partir de cristaux.
De plus, ils sont superbes.
