Știința fulgilor de zăpadă – BBC Ideas

Ce ne spun fulgii de nea despre universul nostru?

Profesor Brian Cox: Fulgii de zăpadă sunt complexi, frumoși, misterioși și cu totul captivanți. Dar cu toată complexitatea sa – și diversitatea sa nesfârșită – structura unui fulg de zăpadă poate fi explicată prin unele legi universale ale naturii. Legi care explică totul, de la fulgi de zăpadă la galaxii. Să începem de la început. Ce este un fulg de nea? Sau, pentru a folosi numele său mai tehnic, un cristal de gheață? Cristalele de gheață se formează în nori atunci când vaporii de apă întâlnesc mici bucăți de praf sau polen. Acesta formează miezul său hexagonal mic. Vârfurile ies în afară și sunt aspre. Aceasta atrage moleculele de apă. Apoi mai multe molecule de apă. Și altele. Acestea formează ramurile fulgului nostru de nea. Mărimea și forma acestor ramuri depind de temperatura și umiditatea exactă pe care le întâlnește fulgul de nea în timpul călătoriei sale prin nori, care sunt trase în jos de forța gravitației. Fiecare urmează un traseu ușor diferit – ceea ce înseamnă că nu există doi fulgi de zăpadă exact la fel. Când un fulg de zăpadă aterizează pe mâneca ta, este într-o călătorie complet unică pentru a ajunge la tine. Înainte să se topească într-o clipă. În 1611, într-o dimineață friguroasă de ianuarie la Praga, un fulg de nea a căzut pe mâneca matematicianului Johannes Kepler. L-a făcut să se gândească: „De ce fulgii de zăpadă au șase laturi?” Descoperirea lui Kepler a fost teoria sa conform căreia acest model hexagonal a fost cea mai eficientă utilizare a spațiului. Dacă fagurele se află în interiorul unui stup. Sau grămezi de obuze de artilerie stivuite. Sau un fulg de nea delicat și trecător. A fost nevoie de 400 de ani pentru a-și demonstra teoria, 400 de ani. Ceea ce Kepler nu știa la acea vreme era că fiecare moleculă de apă, sau H2O, consta din doi atomi de hidrogen și un atom de oxigen. Când moleculele de apă se împachetează împreună când sunt înghețate, unghiul dintre atomii de hidrogen este întotdeauna de aproximativ 105 de grade. Acest lucru ne oferă cele șase laturi. În centrul său, un fulg de zăpadă are întotdeauna formă de hexagon. Dar pot crește în tot felul de forme ciudate și minunate. Lung și subțire ca un creion. Ascuțit ca un ac. Cilindrică ca un glonț. Sau, uneori, triunghiular. Dar adevărul este că majoritatea fulgilor de zăpadă sunt oarecum… ei bine, ca niște bule. Dacă vorbești cu un fotograf de fulgi de zăpadă – sunt foarte puțini în lume – acesta îți va spune că este nevoie de zile și zile în frig pentru a obține „împușcarea cu bani”. Condițiile trebuie să fie corecte – între minus 15 și minus 13. Dar de când Wilson Bentley, un fermier din Vermont, a făcut primele fotografii cu fulgi de zăpadă uimitori în 1885, am rămas cuceriți. Oamenii de știință au arătat că simetria este incredibil de plăcută creierului uman. Fulgii de nea sunt toți simetrici radial, ceea ce înseamnă că îi puteți tăia în felii identice, ca un tort. Scoici, flori, stele de mare și chiar galaxii spirale, cum ar fi Calea Lactee, împărtășesc acest tip de simetrie. Și natura are un ultim truc în mânecă. Fulgii de zăpadă nu sunt de fapt albi. Este transparent, dar are multe margini, iar acest lucru împrăștie lumina, făcând-o să pară albă. Fiecare fulg de nea este un microcosmos al legilor fizicii. Gravitația îl face să cadă. Electromagnetismul îi determină forma. Și ai simetrie. Același lucru este valabil și pentru stele, sisteme solare și planete. Și cu noi. Când te uiți la un fulg de zăpadă, îi poți citi istoria. Povestea sa unică. Experiențele cu care se confruntă o transformă în ceea ce este. La fel ca noi, într-adevăr.