Descobrint la fascinant física darrere de la formació dels copos de neu i la seva diversitat única.

En un món on les similituds són comunes, la naturalesa ens sorprèn amb la seva diversitat, especialment en el cas dels copos de neu. L'article de Javier Yanes publicat a Agència SINC ens apropa a la fascinant realitat que, efectivament, no hi ha dos copos de neu iguals. Aquesta afirmació, que pot semblar un tòpic, es fonamenta en una complexa interacció de factors físics que encara no es comprenen del tot. L'argument fonamental que guia l'article és que "una estimació parla de 10¹⁵⁸ possibles dissenys diferents; és a dir, un un seguit de 158 ceros, 1070 vegades més que el nombre d'àtoms en l'univers."

Per començar a desentranyar aquest misteri, és essencial entendre que l'aigua, el líquid més comú, presenta comportaments inusuals al congelar-se. A diferència d'altres líquids que es contrauen i s'assequen, "l'aigua s'expandeix, redueix la seva densitat i fa que el gel floti." Aquesta peculiaritat és clau per a la formació dels cristalls que componen els copos de neu, cada un d'ells únic i diferent. El físic Kenneth Libbrecht, expert mundial en la física dels copos de neu, destaca que "la clau és l'estructura dels cristalls, els mateixos que formen els copos de neu."

Història i investigació

La curiositat humana sobre els copos de neu no és nova. En 1611, l'astrònom Johannes Kepler va presentar un assaig titulat "El copo de neu de sis cantonades", on plantejava la incògnita de la simetria cristal·lina hexagonal. Encara que no disposava de la ciència necessària per resoldre el misteri, la seva observació va ser pionera. "Kepler, no obstant això, no disposava d'una ciència prou avançada en el seu temps com per desentranyar el misteri."

Els estudis posteriors, com els del físic japonès Ukichiro Nakaya, van començar a desvelar els secrets de la morfologia dels copos de neu. Nakaya va ser el primer científic a crear cristalls de neu artificials, i va desenvolupar el diagrama de morfologia que mostra quins tipus de copos es formen per diferents valors de temperatura i humitat. "El diagrama de morfologia de Nakaya s'ha convertit en una espècie de pedra Rosetta dels copos de neu, proporcionant almenys una explicació qualitativa per a la gran varietat de tipus de cristalls de neu que poden trobar-se en la natura."

Condicions de formació

La formació dels copos de neu depèn de les condicions ambientals, com la temperatura i la humitat. "Els cristalls de gel, aquestes diminutes plaquetes hexagonals, comencen a créixer quan l'aigua de les núvols s'evapora i el vapor es congela directament sobre ells." Així, el creixement dels copos es determina per la manera en què el vapor es congela, ja sigui en forma de placa o columna, resultant en una varietat de formes i estructures. "En condicions fredes i seques, els copos augmenten de mida enganxant-se uns als altres per mitjà de les seves branques i espícules."

A més, el text destaca que, tot i que en un laboratori es poden crear copos iguals, "és virtualment impossible que això ocorri en la natura." Aquesta afirmació ressalta la singularitat que cada cop de neu presenta, ja que les condicions en què es formen són sempre úniques i variables. "La forma del copo és simètrica perquè tota la seva estructura es crea a la mateixa humitat i temperatura, però les variacions de les condicions en què es formen uns i altres al travessar el núvol determinen les diferències en les seves formes."

La física dels copos de neu

Finalment, el físic Kenneth Libbrecht ha contribuït amb un model físic que explica les principals observacions del diagrama de Nakaya. "He creat un model físic que explica totes les principals observacions del diagrama de Nakaya, i l'he provat mitjançant experiments dirigits." No obstant això, encara queda molt per investigar en aquest camp. "Fins ara, per exemple, ningú ha creat un model computacional realista del creixement de cristalls de neu, així que aquest és un repte pendent."

Amb aquesta exploració, l'article de Javier Yanes ens convida a reflexionar sobre la complexitat i la bellesa dels copos de neu, que, com diu el poeta naturalista Henry David Thoreau, són l'obra mestra d'una física que els humans encara estem aprenent a entendre.

Enllaç a l'article original

* Ho pots llegir perquè som Creative Commons

Redacció Crònica.