Capaci di incantare grandi e piccoli, i fiocchi di neve ci affascinano sempre per le loro forme e per la loro capacità di ricoprire tutto con una bianca coltre ovattata. Ma come si formano e qual è la scienza che spiega questo fenomeno così affascinante?
Bisogna intanto partire con una precisazione: quelli che in genere chiamiamo “fiocchi di neve”, simmetrici, a sei bracci e tutti diversi, sono in realtà cristalli. “Fiocchi” è un termine più generico, si riferisce a tutto quello che vediamo cadere dalle nubi invernali. Può trattarsi di un singolo cristallo, o di agglomerati di centinaia o addirittura migliaia di essi, che collidono e restano insieme a mezz’aria.
Quando le gocce di pioggia congelano danno origine al nevischio. I cristalli di neve, invece, si formano quando il vapore acqueo presente nell’aria si trasforma direttamente in ghiaccio senza prima diventare acqua liquida, attorno a piccole particelle di polvere presenti nell’aria. Un cristallo di neve stellare inizia la sua formazione con una piccola piastra esagonale – il nucleo di base esagonale è legato alla disposizione delle molecole di acqua in esso -, che cresce e si sviluppa man mano quando altro vapore acqueo si condensa sul cristallo nascente. A quel punto emergono dai sei angoli i suoi motivi decorati: precipitando tra le nuvole, sperimenta temperature e umidità in continua evoluzione, e ogni cambiamento fa crescere i bracci in modo leggermente diverso. La sua forma è determinata dal preciso percorso che ha compiuto, perciò non è possibile trovarne due uguali!
In più, i bracci crescono in maniera indipendente, anche se nelle medesime condizioni, quindi finiscono per avere forme molto simili. Quando la temperatura o l’umidità cambiano attorno al cristallo, i sei rami modificano tutti la loro crescita in sincronia, pur non comunicando tra loro. Anche se siamo abituati a credere che i cristalli siano tutti simmetrici dalle foto magnifiche che può capitare di trovare online, in realtà quelli irregolari sono i più comuni. Secondo alcuni studi effettuati per comprendere in quali intervalli di temperatura e umidità si sviluppino i diversi tipi di strutture, attorno ai -5°C si formano principalmente degli aghetti, tra i -10°C e i -20°C le strutture ramificate e sotto i -20°C dei prismi, appiattiti o a forma di colonna. Dal punto di vista delle dimensioni, poi, si va dai cristalli più piccoli che hanno lo stesso diametro di un capello umano al più grande mai fotografato che misurava un centimetro da una punta all’altra.
Considerato che il vapore acqueo è incolore – e che l’acqua è trasparente -, viene naturale chiedersi come mai la neve sia bianca. Un oggetto è trasparente – come nel caso dell’acqua – se è attraversato dalla luce, è colorato se in parte la assorbe e in parte la riflette ed è nero se assorbe tutta la luce che lo colpisce. Nel caso dei cristalli di neve, però, cosa succede? Se il singolo risulta ancora trasparente, la moltitudine di forme presente nei vari cristalli che viene attraversata dai raggi di luce fa sì che questi ultimi vengano deviati e riflessi in tutte le direzioni: in questo modo all’occhio dell’osservatore “ritornano” tutti i colori che componevano i raggi di luce originari. Il colore percepito, quindi, è proprio la somma di tutti loro, ovvero il bianco. Dal momento che quasi tutta la luce presente viene riflessa dalla neve, questa risulta spesso abbagliante, soprattutto nelle giornate di sole. Se la neve inizia a fondere, la struttura cristallina perderà la coerenza tipica del ghiaccio e assorbirà più facilmente la luce, tornando progressivamente a essere trasparente come l’acqua. Il ghiaccio, invece, ha una struttura diversa, più ordinata, che a seconda dello spessore può assumere anche un colore azzurrino.
L’impressione che la neve renda tutto più ovattato non è qualcosa di soggettivo: la neve crea davvero silenzio, e c’è una spiegazione scientifica. Quando i cristalli si legano tra loro formando i fiocchi catturano aria e la organizzano in spazi che di fatto assorbono il suono attutendolo, facendolo rimbalzare meno facilmente. Questo effetto aumenta quando fa più freddo: con le temperature più basse infatti la neve è più voluminosa, a 0°C 25 millimetri di pioggia producono 25 centimetri di neve, mentre se si scende a −6°C lo spessore della neve può raggiungere anche i 50cm e assorbire ogni rumore.
