La scienza dei fiocchi di neve – BBC Ideas

Cosa ci dicono i fiocchi di neve sul nostro universo?

Professor Brian Cox: I fiocchi di neve sono complessi, belli, misteriosi e assolutamente accattivanti. Ma nonostante tutta la sua complessità – e la sua infinita diversità – la struttura di un fiocco di neve può essere spiegata da alcune leggi universali della natura. Leggi che spiegano tutto, dai fiocchi di neve alle galassie. Cominciamo dall'inizio. Cos'è un fiocco di neve? O, per usare il suo nome più tecnico, un cristallo di ghiaccio? I cristalli di ghiaccio si formano nelle nuvole quando il vapore acqueo incontra piccoli granelli di polvere o polline. Questo forma il suo piccolo nucleo esagonale. Le punte sporgono e sono ruvide. Questo attira le molecole d'acqua. Quindi più molecole d'acqua. E altro ancora. Questi formano i rami del nostro fiocco di neve. La dimensione e la forma di questi rami dipendono dall'esatta temperatura e umidità che il fiocco di neve incontra durante il suo viaggio tra le nuvole, che vengono trascinate verso il basso dalla forza di gravità. Ognuno prende un percorso leggermente diverso, il che significa che non esistono due fiocchi di neve esattamente uguali. Quando un fiocco di neve si posa sulla tua manica, intraprende un viaggio assolutamente unico per arrivare a te. Prima che si sciolga in un attimo. Nel 1611, in una gelida mattina di gennaio a Praga, un fiocco di neve cadde sulla manica del matematico Giovanni Keplero. Gli venne da pensare: “Perché i fiocchi di neve hanno sei lati?” La svolta di Keplero fu la sua teoria secondo cui questo modello esagonale rappresentava l'uso più efficiente dello spazio. Se il favo è all'interno di un alveare. O pile di proiettili di artiglieria impilati. O un fiocco di neve delicato e fugace. Ci sono voluti 400 anni per dimostrare la sua teoria, 400 anni. Ciò che Keplero non sapeva all'epoca era che ogni molecola d'acqua, o H2O, consisteva di due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno. Quando le molecole d'acqua si uniscono quando sono congelate, l'angolo tra gli atomi di idrogeno è sempre di circa 105 gradi. Questo ci dà i sei lati. Fondamentalmente, il fiocco di neve ha sempre la forma esagonale. Ma possono crescere in tutti i tipi di forme strane e meravigliose. Lungo e sottile come una matita. Affilato come un ago. Cilindrico come un proiettile. O, a volte, triangolare. Ma la verità è che la maggior parte dei fiocchi di neve sono una specie di… beh, simili a bolle. Se parli con un fotografo di fiocchi di neve – ce ne sono pochissimi al mondo – ti diranno che ci vogliono giorni e giorni al freddo per ottenere lo “scatto dei soldi”. Le condizioni devono essere perfette, tra meno 15 e meno 13. Ma da quando Wilson Bentley, un agricoltore del Vermont, scattò le prime foto di splendidi fiocchi di neve nel 1885, ne siamo rimasti affascinati. Gli scienziati hanno dimostrato che la simmetria è incredibilmente piacevole per il cervello umano. I fiocchi di neve sono tutti radialmente simmetrici, il che significa che puoi tagliarli in fette identiche, come una torta. Conchiglie, fiori, stelle marine e persino galassie a spirale, come la Via Lattea, condividono questo tipo di simmetria. E la natura ha un ultimo asso nella manica. I fiocchi di neve in realtà non sono bianchi. È trasparente, ma ha molti bordi e questo disperde la luce, facendola apparire bianca. Ogni fiocco di neve è un microcosmo delle leggi della fisica. La gravità lo fa cadere. L'elettromagnetismo ne determina la forma. E hai la simmetria. Lo stesso vale per le stelle, i sistemi solari e i pianeti. E con noi. Quando guardi un fiocco di neve, puoi leggere la sua storia. La sua storia unica. Le esperienze che affronta la plasmano in quello che è. Proprio come noi, davvero.