Chimie des flocons de neige - Réponses aux questions courantes

Avez-vous déjà regardé un flocon de neige et vous êtes-vous demandé comment il s'est formé ou pourquoi il semble différent des autres neiges que vous auriez pu voir? Les flocons de neige sont une forme particulière de glace d'eau. Les flocons de neige se forment dans les nuages, qui sont constitués de vapeur d'eau. Lorsque la température est de 32 ° F (0 ° C) ou plus froide, l'eau change de sa forme liquide en glace. Plusieurs facteurs affectent la formation des flocons de neige. La température, les courants d'air et l'humidité influencent tous la forme et la taille. Les particules de saleté et de poussière peuvent se mélanger dans l'eau et affecter le poids et la durabilité du cristal. Les particules de saleté alourdissent le flocon de neige et peuvent provoquer des fissures et des cassures dans le cristal et le rendre plus facile à fondre. La formation de flocons de neige est un processus dynamique. Un flocon de neige peut rencontrer de nombreuses conditions environnementales différentes, parfois en le faisant fondre, en provoquant parfois la croissance, en changeant toujours sa structure.

Points clés à retenir: Questions sur les flocons de neige

• Les flocons de neige sont des cristaux d'eau qui tombent sous forme de précipitations lorsqu'il fait froid dehors. Cependant, parfois la neige tombe quand elle est légèrement au-dessus du point de congélation de l'eau et d'autres fois, la pluie verglaçante tombe lorsque la température est en dessous de zéro.
• Les flocons de neige se présentent sous différentes formes. La forme dépend de la température.
• Deux flocons de neige peuvent sembler identiques à l'œil nu, mais ils seront différents au niveau moléculaire.
• La neige semble blanche car les flocons diffusent la lumière. Dans une lumière tamisée, la neige apparaît en bleu pâle, qui est la couleur d'un grand volume d'eau.

Quelles sont les formes courantes de flocon de neige?

Généralement, les cristaux hexagonaux à six faces sont formés dans des nuages ​​élevés; les aiguilles ou les cristaux plats à six côtés sont formés dans des nuages ​​de hauteur moyenne, et une grande variété de formes à six côtés se forment dans les nuages ​​bas. Des températures plus froides produisent des flocons de neige avec des pointes plus nettes sur les côtés des cristaux et peuvent entraîner une ramification des bras des flocons de neige (dendrites). Les flocons de neige qui poussent dans des conditions plus chaudes poussent plus lentement, ce qui donne des formes plus lisses et moins complexes.

• 32-25 ° F - Plaques hexagonales minces
• 25-21 ° F - Aiguilles
• 21-14 ° F - Colonnes creuses
• 14-10 ° F - Plaques sectorielles (hexagones avec empreintes)
• 10-3 ° F - Dendrites (formes hexagonales en dentelle)

La forme d'un flocon de neige dépend de la température à laquelle il s'est formé. 221A / Getty Images

Pourquoi les flocons de neige sont-ils symétriques (identiques sur tous les côtés)?

Tout d'abord, tous les flocons de neige ne sont pas les mêmes de tous les côtés. Des températures inégales, la présence de saleté et d'autres facteurs peuvent provoquer un flocon de neige à rebord. Pourtant, il est vrai que de nombreux flocons de neige sont symétriques et complexes. En effet, la forme d'un flocon de neige reflète l'ordre interne des molécules d'eau. Les molécules d'eau à l'état solide, comme dans la glace et la neige, forment entre elles des liaisons faibles (appelées liaisons hydrogène). Ces dispositions ordonnées donnent la forme symétrique et hexagonale du flocon de neige. Pendant la cristallisation, les molécules d'eau s'alignent pour maximiser les forces d'attraction et minimiser les forces répulsives. Par conséquent, les molécules d'eau s'organisent dans des espaces prédéterminés et dans un arrangement spécifique. Les molécules d'eau s'organisent simplement pour s'adapter aux espaces et maintenir la symétrie.

Est-il vrai qu'il n'y a pas deux flocons de neige identiques?

Oui et non. Il n'y a pas deux flocons de neige exactement identiques, en fonction du nombre précis de molécules d'eau, de la rotation des électrons, de l'abondance isotopique de l'hydrogène et de l'oxygène, etc. un moment de l'histoire. Étant donné que de nombreux facteurs affectent la structure d'un flocon de neige et que la structure d'un flocon de neige change constamment en réponse aux conditions environnementales, il est improbable que quiconque voit deux flocons de neige identiques.

Si l'eau et la glace sont claires, alors pourquoi la neige semble-t-elle blanche?

La réponse courte est que les flocons de neige ont tellement de surfaces réfléchissant la lumière qu'ils diffusent la lumière dans toutes ses couleurs, donc la neige apparaît blanche. La réponse la plus longue concerne la façon dont l'œil humain perçoit la couleur. Même si la source lumineuse n'est pas vraiment une lumière `` blanche '' (par exemple, la lumière du soleil, fluorescente et incandescente ont toutes une couleur particulière), le cerveau humain compense une source lumineuse. Ainsi, même si la lumière du soleil est jaune et la lumière diffusée de la neige est jaune, le cerveau voit la neige comme blanche parce que l'image entière reçue par le cerveau a une teinte jaune qui est automatiquement soustraite.

Sources

Bailey, M .; John Hallett, J. (2004). "Taux de croissance et habitudes des cristaux de glace entre -20 et -70C". Journal des sciences atmosphériques. 61 (5): 514-544. doi: 10.1175 / 1520-0469 (2004) 0612.0.CO; 2

Klesius, M. (2007). "Le mystère des flocons de neige". National Geographic. 211 (1): 20. ISSN 0027-9358

Knight, C .; Knight, N. (1973). "Cristaux de neige". Scientifique américain, vol. 228, non. 1, pp. 100-107.

Smalley, I.J. "Symétrie des cristaux de neige". Nature 198, Springer Nature Publishing AG, 15 juin 1963.