La science des flocons de neige – BBC Ideas

Que nous disent les flocons de neige sur notre univers ?

Professeur Brian Cox : Les flocons de neige sont complexes, beaux, mystérieux et absolument captivants. Mais malgré toute sa complexité – et sa diversité infinie – la structure d'un flocon de neige peut s'expliquer par certaines lois universelles de la nature. Des lois qui expliquent tout, des flocons de neige aux galaxies. Commençons depuis le début. Qu'est-ce qu'un flocon de neige ? Ou, pour reprendre son nom plus technique, un cristal de glace ? Des cristaux de glace se forment dans les nuages ​​lorsque la vapeur d’eau rencontre de petites particules de poussière ou de pollen. Cela forme son petit noyau hexagonal. Les pointes dépassent et sont grossières. Cela attire les molécules d'eau. Puis plus de molécules d'eau. Et plus. Celles-ci forment les branches de notre flocon de neige. La taille et la forme de ces branches dépendent de la température et de l'humidité exactes que rencontre le flocon de neige lors de son voyage à travers les nuages, qui sont tirés vers le bas par la force de gravité. Chacun emprunte un itinéraire légèrement différent, ce qui signifie qu’il n’y a pas deux flocons de neige exactement identiques. Lorsqu'un flocon de neige se pose sur votre manche, c'est un voyage tout à fait unique qui vous atteint. Avant qu'il ne fonde en un instant. En 1611, par un matin glacial de janvier à Prague, un flocon de neige tomba sur la manche du mathématicien Johannes Kepler. Cela l’a fait réfléchir : « Pourquoi les flocons de neige ont-ils six côtés ? » La percée de Kepler était sa théorie selon laquelle ce modèle hexagonal était l'utilisation la plus efficace de l'espace. Si le nid d'abeilles se trouve à l'intérieur d'une ruche. Ou des tas d’obus d’artillerie empilés. Ou un flocon de neige délicat et éphémère. Il a fallu 400 ans pour prouver sa théorie, 400 ans. Ce que Kepler ne savait pas à l’époque, c’est que chaque molécule d’eau, ou H2O, était constituée de deux atomes d’hydrogène et d’un atome d’oxygène. Lorsque les molécules d’eau se regroupent lorsqu’elles sont gelées, l’angle entre les atomes d’hydrogène est toujours d’environ 105 degrés. Cela nous donne les six côtés. À la base, un flocon de neige a toujours la forme d’un hexagone. Mais ils peuvent prendre toutes sortes de formes étranges et merveilleuses. Long et fin comme un crayon. Pointu comme une aiguille. Cylindrique comme une balle. Ou parfois triangulaire. Mais la vérité est que la plupart des flocons de neige ressemblent en quelque sorte à des bulles. Si vous parlez à un photographe de flocons de neige – il y en a très peu dans le monde – il vous dira qu’il faut des jours et des jours dans le froid pour obtenir la « photo de l’argent ». Les conditions doivent être idéales – entre moins 15 et moins 13. Mais depuis que Wilson Bentley, un agriculteur du Vermont, a pris les premières photos de superbes flocons de neige en 1885, nous sommes devenus accros. Les scientifiques ont montré que la symétrie est incroyablement agréable au cerveau humain. Les flocons de neige sont tous radialement symétriques, ce qui signifie que vous pouvez les couper en tranches identiques, comme un gâteau. Les coquillages, les fleurs, les étoiles de mer et même les galaxies spirales, comme la Voie lactée, partagent ce type de symétrie. Et la nature a encore un dernier tour dans son sac. Les flocons de neige ne sont pas réellement blancs. Il est transparent, mais il présente de nombreux bords, ce qui disperse la lumière et la fait apparaître blanche. Chaque flocon de neige est un microcosme des lois de la physique. La gravité le fait tomber. L'électromagnétisme détermine sa forme. Et vous avez la symétrie. Il en va de même pour les étoiles, les systèmes solaires et les planètes. Et avec nous. Lorsque vous regardez un flocon de neige, vous pouvez lire son histoire. Sa propre histoire unique. Les expériences auxquelles elle est confrontée font d'elle ce qu'elle est. Tout comme nous, en fait.