Dietro la magia dei fiocchi di neve si nasconde una sorprendente complessità fisica. Nessuno è uguale all’altro, e il motivo è scritto nella struttura molecolare del ghiaccio.
Dalla nube al suolo: la nascita di un fiocco di neve
A differenza del ghiaccio che si forma al suolo per congelamento dell’acqua liquida, i fiocchi di neve – o meglio, cristalli di neve – nascono direttamente dal vapore acqueo presente nelle nubi. Quando la temperatura in quota scende sotto lo zero, il vapore comincia a brinare: passa cioè direttamente dallo stato gassoso a quello solido. Questo processo avviene attorno a minuscole particelle sospese nell’atmosfera, come granelli di polvere o polline, che fungono da nucleo di condensazione.
Il primo stadio del cristallo è generalmente un minuscolo prisma esagonale. La forma a sei lati non è casuale: dipende dalla disposizione degli atomi all’interno del reticolo cristallino del ghiaccio. Questa struttura molecolare è responsabile della simmetria esagonale che caratterizza ogni fiocco.
Crescita e trasformazione: il viaggio del cristallo nella nube
Una volta formato, il cristallo inizia il suo viaggio all’interno della nube, spostandosi verso l’alto o verso il basso trascinato dalle correnti. In questa fase, il vapore acqueo continua a depositarsi principalmente agli spigoli del prisma, contribuendo alla crescita del fiocco. Il modo in cui questo accrescimento avviene dipende in maniera diretta da due variabili chiave: temperatura e umidità.
In condizioni particolari, il cristallo può sviluppare ramificazioni complesse, come quelle che associamo comunemente all’idea di un fiocco di neve. In altri casi, la crescita può avvenire in modo più compatto, con strutture a colonne o aghi. Quando la massa del fiocco diventa troppo grande per restare sospesa, la gravità entra in gioco e il cristallo inizia la discesa verso il suolo.
Perché non esistono due fiocchi identici?
La vera meraviglia della neve risiede nella unicità di ogni fiocco. Ogni cristallo, durante la sua discesa, attraversa zone della nube con condizioni microclimatiche diverse: piccoli cambiamenti di temperatura o umidità possono modificare in modo significativo il processo di accrescimento. Questo significa che ogni fiocco segue un percorso unico, sviluppando una forma esclusiva in base alle condizioni incontrate.
Anche se alla vista alcuni fiocchi possono sembrare simili, la loro struttura interna li rende diversi. La varietà di forme è tale che è praticamente impossibile trovare due fiocchi esattamente identici. Un fenomeno affascinante, che combina simmetria naturale e imprevedibilità atmosferica.
A ciascuna temperatura, la sua geometria
Negli anni, diversi studi hanno cercato di correlare la forma dei fiocchi alle condizioni ambientali in cui si sviluppano. Le ricerche hanno evidenziato come a temperature intorno ai -5°C si formino prevalentemente aghi, mentre tra -10°C e -20°C dominano le strutture dendritiche, cioè ramificate. Al di sotto dei -20°C, invece, si osservano soprattutto prismi colonnari o piatti.
Questo legame tra temperatura, umidità e geometria cristallina è stato rappresentato graficamente in diagrammi che mostrano la transizione tra le diverse forme. Un vero e proprio “alfabeto della neve” che racconta, in modo silenzioso, le condizioni atmosferiche presenti all’interno delle nubi.