Durant l'hivern, molts dels afeccionats de la méteo estem
desitjosos de veure altres fenòmens que a certes cotes o altituds es produeixen
en comptades ocasions. Ens estem referint a la neu, que segons l’enciclopèdia
catalana és un tipus de meteor format per petits cristalls de gel provinents de
la congelació de l’aigua dels núvols i que cauen sobre la terra formant volves
o borrallons, o també coneguts com a flocs de neu, que us en parlem amb més
detall a continuació.


Al llarg de la història
diversos científics han sentit fascinació envers aquests cristalls màgics d’estructura
hexagonal (veure imatge 1) i, han dedicat part del seu treball científic a estudiar-los.
El motiu que presentin aquest tipus de simetria es deu bàsicament de la manera
que s’empaqueten les partícules que els constitueixen i, a l’existència d’un
tipus d’enllaços anomenats enllaços d’hidrogen, que es van formant entre les
diferents molècules d’aigua que es troben en aquests cristalls. Encara que
sempre s’ha dit que no existeixen a la natura dos flocs de neu idèntics, tots
ells tenen la mateixa simetria però és molt difícil que arribin a presentar la
mateixa forma.
La primera persona en deduir
la forma particular que tenen els cristalls de gel va ser el matemàtic i
astrònom Johannes Kepler. Precisament va ser l’any 1611 quan va publicar el
tractat “Strena Seu De Nive Sexangula” (veure imatge 2) (que en català es
tradueix com “el floc de neu de sis cantonades”) on va escriure la primera
descripció matemàtica d’aquest tipus de cristalls. Enguany l’Assemblea General
de Nacions Unides ha proclamat l’any 2014 com l’Any internacional de la
Cristal·lografia (IYCr2014), commemorant
d’aquesta manera no només el centenari de la difracció dels raigs X com a eina
per a l’estudi de la matèria cristal·lina, sinó també el 400 aniversari de
l’observació de simetria en els cristalls de gel, per part de Kepler, donant
lloc d’aquesta manera a l’inici de l’estudi profund de la simetria en els
materials.
Destaquen altres científics
com per exemple el matemàtic i filòsof René Descartes, el qual va ser la
primera persona en fer una descripció acurada (a ull nu) de les diferents
morfologies dels flocs de neu i ho publicà
l’any 1635 en un tractat sobre fenòmens meteorològics. Anys més tard,
amb la invenció del microscopi, el científic anglès Robert Hooke, va publicar
un volum titulat “Micrographia”, el qual conté diferents esbossos de cristalls
de neu que mostren la complexitat que poden arribar a adquirir aquest tipus
d’estructures.
La primera
persona en fotografiar-los va ser el granger i naturalista estatunidenc Wilson
A. Bentley (1865-1931) (veure imatge 4). A l’edat de 15 anys, mentre d’altres
adolescents de la seva edat s’entretenien jugant amb tiratxines i pistoles de
joguina, ell es dedicava a estudiar coses sota el microscopi, com per exemple
gotes d’aigua, petits fragments de fusta o pètals d’algunes flors. Des de ben
petit Bentley sentia una fascinació pels flocs de neu i, a diferència d’altres
grangers de la zona, ell estava molt feliç quan arribava l’hivern. És per això
que el jove Bentley va estar durant uns anys observant a través del microscopi
cristalls de gel que ell anava recollint de les diferents nevades que s’anaven
produint. I ja més tard, quan els seus pares li van regalar una càmera fotogràfica,
la va acoblar al microscopi i mitjançant el mètode de prova i error a l’edat de
19 anys, el 15 de gener de 1885, va obtenir la primera microfotografia d’un
floc de neu. Al llarg dels quaranta anys que es va dedicar, va arribar a
fotografiar-ne milers i milers de flocs de neu, cap d’ells idèntics entre si.
L’any 1931, gran part de les microfotografies que va fer van ser publicades en
el llibre “Snow Crystals”.
Actualment a Jericho, el seu
poble natal, ubicat a l’estat estatunidenc de Vermont, hi ha un museu on
s’exposen algunes de les microfotografies que va realitzar així com la càmera
fotogràfica que va emprar.
Arran del
gran treball realitzat pel conegut popularment com a “floc de neu” Bentley,
altres científics es van sentir motivats a investigar de manera sistemàtica
aquest meravellós i misteriós meteor. L’any 1951 la Comissió Internacional de
Neu i Gel va establir una primera classificació
molt simplista dels diferents tipus de precipitació sòlida (veure imatge
5). Precisament l’any passat, Japó va celebrar el 113 aniversari del físic
japonès Ukichiro Nakaya (1900-1962),
reconegut per haver realitzat els primers flocs de neu sintètics al laboratori
i haver realitat un estudi sistemàtic dels flocs de neu. Nakaya va arribar a
fotografiar amb l’ajut del microscopi un gran nombre de cristalls de neu, cosa
que el va permetre arribar a establir una classificació general més completa
amb un total de 41 tipus diferents de formes bàsiques de flocs de neu (veure
imatge 6). L’any 1954, la universitat de Harvard va publicar el llibre “Snow
Crystals: Natural and Artificial”, que recull el treball científic desenvolupat
per Nakaya.
Fruit de la investigació científica, Nakaya va
observar les diferents morfologies que adquireixen els flocs de neu que es
formen a diferents temperatures i condicions d’humitat (supersaturació del
vapor d’aigua). Amb els diferents resultats experimentals va elaborar un
diagrama com el que es pot veure a la imatge 7, adaptat per Fukarawa. Aquest
diagrama mostra el creixement de cristalls de neu a una pressió estàndard d’1
atmosfera. Va observar que a una temperatura just per sota del punt de
congelació, al voltant dels -2˚C els cristalls adquireixen forma de fines plaques
hexagonals, a temperatures entorn dels -5˚C es formen columnes hexagonals, a temperatures al
voltant de -15˚C es tornen a formar plaques fines i, per sota dels -25˚C s’observa una mescla de
cristalls en forma de columna i de placa. Per tant, la varietat de les
diferents formes es deu a que a la natura molts flocs de neu estan formats per
diferents tipus de cristalls units entre ells i mentre creixen poden aparèixer
noves impureses o punts de nucleació. En funció de la temperatura predominaran
unes formes de cristalls i en funció de la humitat hi haurà més o menys
complexitat: en condicions de més humitat les estructures seran més complexes,
per contra quan l’ambient sigui més sec, les estructures formades seran més
simples.
Continuant
amb les classificacions, l’any 1966 Choji Magono i Chung Woo Lee, dos
científics japonesos, van ampliar la classificació de Nakaya fins a un total de
80 tipus diferents de cristalls de neu. Les seves investigacions científiques
van ser publicades en l’article “Meteorological Classification of Natural Snow
Crystals”, que va aparèixer a la Revista de la Facultat de Ciències de la
Universitat de Hokkaido, ubicada al Japó. Si ens fixem en les classificacions
de les imatges 6 i 8, veiem que tant l’una com l’altre incorporen una sèrie de
números i lletres que agrupen els diferents cristalls segons la seva forma i
estructura.
Actualment existeixen d’altres
classificacions més actuals, com per exemple la publicada pels científics
japonesos Katsukiro Kikuchi, Takao Kameda, Keiji Higuchi i Akira Yashamita
l’any 2013. L’article científic sota el títol “A global classification of snow crystals, ice
crystals, and solid precipitation based on observations from middle latitudes
to polar regions”, representa una revisió ampliada de la classificació feta pel
Magono i Lee dels diferents cristalls de neu que es poden trobar a la natura.
Aquesta nova classificació està dividida en 121 categories que contemplen tant
com diferents formes de cristalls de neu com d’altres tipus de precipitació
sòlida (veure imatge 9). I per una altra banda, també cal destacar la gran
tasca científica desenvolupada pel físic Kenneth G. Libbrecht de l’Institut de
Tecnologia de Califòrnia (Caltech). Aquest científic a la seva pàgina web proposa
una classificació de 35 tipus diferents de cristalls de neu (veure imatge 10). En
tot cas, fer una classificació acurada es força complicat, ja que trobar dos
flocs iguals a la natura és força complicat pel fet que intervenen molts
factors en la seva formació: la temperatura, la quantitat d’aigua implicada en
el procés, la pressió atmosfèrica i la velocitat d’annexió de les diferents
molècules d’aigua i cristalls de gel.
Si
esteu interessats en ampliar coneixements i teniu temps lliure us recomano fer
una ullada a la següent pàgina web creada per aquest físic: (http://www.its.caltech.edu/~atomic/snowcrystals/ Trobareu
informació relativa al procés físic implicat en la formació dels flocs de neu,
sobre l’art de fer flocs de neu sintètics al laboratori, llibres en cas que
vulgueu aprofundir encara més en aquesta temàtica, galeries de fotos, recomanacions
turístiques per anar visitar museus i altres indrets d’interès i, pels amants i
practicants de la fotografia meteorològica hi ha una secció que explica quin és
l’equip necessari per poder fotografiar aquests cristallets màgics de la manera
més professional possible. Això si, per arribar a obtenir fotos de gran
qualitat cal fer una despesa econòmica que no tothom pot permetre’s. Sempre es
pot començar provant amb una càmera digital compacte i anar provant a veure que
surt. En el meu cas, com podeu veure a la imatge 11, vaig fer un intent de foto
amb una càmera compacta i, més o menys es pot veure de manera macroscòpica com
són els cristalls de neu. Si el lector ja disposa del material adient, ara
només cal que estigui pendent de les previsions o dels models meteorològics i
estigui preparat per quan comenci a nevar.
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada