La sublime symétrie des flocons de neige.
Les flocons de neige sont magnifiques et d’une perfection toute céleste !
Pixabay
En hiver, losqu’on les regarde attentivement s’échouer sur nos vêtements, on se rend compte à quel point ils sont d’une beauté féérique.
Tous les flocons de neige sont différents et tous sont également d’une symétrie ... presque parfaite !
Qu’est-ce qu’un flocon de neige ?
C’est est un agrégat de cristaux de glace (environ 10 millions de fois plus petit que lui)
Il tombe sous forme de précipitations à une température inférieure ou égale à 0 °C.
Ces agrégats sont initialement des cristaux de neige qui se développent lorsque des gouttelettes microscopiques (10 μm de diamètre) en surfusion (températures inférieures à −18 °C) s’agglutinent à la structure de base.
La forme des flocons
Ils sont de formes multiples et de tailles différentes.
Un même modèle de base à six branches les caractérise.
Ils apparaissent dans une variété infinie et complexe de motifs ; tous uniques.
Comment se forment-ils ?
Le physicien américain Kenneth Libbrecht s’est particulièrement penché sur la physique des flocons.
On apprend qu’au niveau atomique, ils sont effectivement tous dissemblables. Les molécules d’eau qui les forment sont constituées de deux atomes d’hydrogène et d’un seul d’oxygène, mais parfois le nombre de neutrons dans l’atome d’oxygène diffère : il y en a 16 ou 18.
Les molécules d'eau (H2O) ont une forme de «V» évasé, où l'atome d'oxygène est à la base du «V» et les deux hydrogènes s'alignent de part et d'autre de l'oxygène avec un angle d'environ 105°. Quand l'eau congèle, tous ces petits «V» s'assemblent dans une structure cristalline hexagonale, à l'image des alvéoles d'abeille.
Au départ, le flocon est comme un prisme hexagone, c’est le premier stade où ils sont tous pareils.
Sur l’hexagone initial, des molécules d’eau se déposent formant des protubérances qui vont graduellement grossir, se déployant peu à peu en branches, d’où partiront également d’autres branches plus petites et ainsi de suite. C’est ce que les physiciens appellent la «croissance dendritique».
Ensuite, selon le degré d’humidité et la température, les branches des flocons se déploient et se différencient dans leur unicité.
- Un air très sec ou très froid (sous les - 20 °C) donnera généralement des flocons aux formes plus simples.
- Un haut niveau d’humidité, favorisera toutefois la croissance dendritique et des flocons très élaborés (entre - 10 °C et - 20 °C).
Le secret de leur symétrie ?
Les changements de température et d'humidité auxquels les branches du flocon sont soumises, ils les subissent en même temps. Ainsi, les six branches croissent et font des sous-branches de la même manière simultanément.
Les flocons sont généralement symétriques…
Mais lorsqu’on les observe de près, on se rend compte qu’ils sont «relativement» symétriques, avec de petites imperfections !
La preuve mathématique;
Le mathématicien américain Eric Weisstein a élaboré une formule permettant de calculer la probabilité que deux flocons soient identiques. Il a ainsi pu démontrer que la probabilité de trouver deux flocons identiques est de 0,00…1 (avec 700 zéros après la virgule).
Plutôt improbable quoi !
On a aussi voulu les classifier; tout un défi !
Dans les années 50 la Commission internationale de la neige et de la glace a tenté de déterminer des critères pour les classer en catégories distinctes.
Elle a déterminé 7 types principaux de cristaux de neige :
- Plaquette
- Étoile
- Colonne
- Aiguille
- Dendrite (cristal ramifié, en forme d’arbre avec un tronc et des branches)
- Colonne coiffée et formes irrégulières
- Le grésil, les grains de neige et la grêle (précipitations congelées)
En 1954 Ukichiro Nakaya, propose la première classification systématique des flocons en 41 types morphologiques différents à partir de 3000 photos
Puis en 1966, deux météorologues, C. Magono et C.W. Lee, publient une classification basée sur celle de Nakaya, représentant 80 différents cristaux de neige, dont certains en 3D.
L’œuvre de Nakaya est poursuivie à présent par Kenneth Libbrecht, professeur de physique à l’Université Caltech, en Californie ,passionné par les flocons de neige…
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Toi qui nous parle de flocons et nous qui sommes ici en Afrique du sud a 40Celsius au soleil ^^
Chouette article sinon :)
Wow! Impressionnant!!!
Je ne savais pas qu'il existait une Commission internationale de la neige et de la glace!
Merci encore pour ce bel article fort agréable à lire!
Superbe article sur un des prodige de la nature ! Upvoté à 100% !
Encore une fois merci du support :)