Il secondo principio della termodinamica afferma che l’energia termica (il calore) fluisce sempre da un corpo più caldo a uno meno caldo e mai in direzione contraria.
L’energia, cioè, si ridistribuisce finché il sistema costituito dai due corpi raggiunge un equilibrio completo, entrambi hanno la stessa temperatura e non è più possibile il passaggio di calore dall’uno all’altro. L’entropia può essere definita proprio come la misura del grado di equilibrio raggiunto da un sistema in un dato momento.
A ogni trasformazione del sistema che provoca un trasferimento di energia (ovviamente senza aggiungere altra energia dall’esterno), l’entropia aumenta, perché l’equilibrio può solo crescere. In teoria, si può considerare un “sistema” anche l’intero universo e allora la conclusione è: anche nel cosmo l’energia tende a distribuirsi dai corpi più caldi a quelli meno caldi e l’entropia aumenta.
Quando tutto l’universo si troverà alla stessa temperatura (gli scienziati ipotizzano a pochi gradi al di sopra dello zero assoluto), l’entropia sarà massima e nessuna trasformazione sarà più possibile. Sarà la cosiddetta morte fredda dell’universo.
Ecco il fiocco di neve nella sua forma più elementare. Di solito questi fiocchi sono così piccoli che difficilmente si vedono a occhio nudo. Dall’esagono, con modalità non ancora del tutto chiarite, si sviluppano strutture più complesse al variare della temperatura. Questi esagoni piani e sottili si manifestano intorno ai -2° C.
Foto: © K. Libbrecht, SnowCrystals.com
Simile al fiocco elementare esagonale, presenta la formazione delle prime creste. È l'aspetto che i fiocchi di neve hanno a temperature relativamente... alte, cioè tra i -2° e i -5°.
Foto: © K. Libbrecht, SnowCrystals.com
La struttura di questi fiocchi si fa sempre più elaborata. Continuano ad essere sottili e piatti, ma si cominciano a vedere sei “lamette” che danno al cristallo la forma di una stella. Si hanno a temperature comprese tra -2 e -5.
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Dagli angoli, dove è più facile “catturare” l’umidità, si creano ulteriori strutture che puntano verso quelle che nascono da altri rami.
Foto: © K. Libbrecht, SnowCrystals.com
Intorno ai -15° C sui bordi del cristallo-base si forma un piccola “cresta” che si protende verso l’aria umida prendendo la forma di una lama affilata: le lame principali danno vita ad altre secondarie e così via. Tutto nasce agli angoli dell’esagono perché sono questi i punti più lontani dal centro e dunque nelle condizioni migliori per raccogliere l'umidità circostante. Larghi circa 2-4 mm e dunque visibili a occhio nudo,
sono i "classici" fiocchi che vengono riprodotti nelle decorazioni
natalizie.
Foto: © K. Libbrecht, SnowCrystals.com
Sono cristalli con strutture sempre più fitte ed elabrate. I “rametti” laterali sono talmente numerosi da ricordare le fronde di una felce. Questi fiocchi sono leggeri e sottili, larghi anche più di 5 millimetri, si depositano sulle tute degli sciatori e formano un manto farinoso e compatto.
Foto: © K. Libbrecht, SnowCrystals.com
I fiocchi di neve possono avere anche forme diverse da quelle a cui siamo abitutati. Per esempio, in questo caso è quella di un prisma a base esagonale, con all’interno due cavità a forma di cono. Questi fiocchi si manifestano al di sotto dei -5° C e sono piccolissimi: per vederli serve un buon microscopio.
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Altra forma poco “familiare”, i fiocchi di neve a forma di ago: si formano a temeperature attorno ai -5°. Quelli più grandi, alla vista, possono ricordare dei capelli bianchi.
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Sono cristalli che si formano nelle condizioni ambientali che favoriscono le forme allungate ma che successivamente si portano, spinti dal vento, in zone che favoriscono le forme piatte. Il risultato è questa struttura cilindrica con le estremità appiattite.
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Come fa un fiocco di neve ad avere dodici punte invece delle solite sei? Semplice: è formato da due fiocchi sovrapposti, ruotati di un angolo di 30 gradi l'uno rispetto all’altro. Cristalli di questo tipo non sono frequentissimi.
Foto: © K. Libbrecht, SnowCrystals.com
Questi cristalli si formano in particolari condizioni e a temperature intorno ai -2° C: le loro superfici crescono con la forma di triangoli “smussati”. Sono fiocchi abbastanza rari.
Foto: © K. Libbrecht, SnowCrystals.com
In qualche caso i cristalli contegono goccioline d’acqua che restano imprigionate durante “scontri” tra i fiocchi di neve e le nuvole che contengono un gran numero di gocce d'acqua.
Foto: © K. Libbrecht, SnowCrystals.com
Non sempre la neve cade spontaneamente, come avrà avuto modo di notare questo addetto di una stazione sciistica impegnato nel controllo di un cannone spara neve a Steinach, in Germania. Per i periodi in cui i fiocchi tanto cari agli sciatori non abbondano ci si attrezza come si può. Con la neve artificiale, come in questo caso, e anche con la neve istantanea... in lattina, una novità che arriva dagli Stati Uniti. Il nome del gadget tutto invernale è Let it snow – Instant Snow in a Can, si tratta di una semplice latta, come quella dei fagioli, contenente una busta con 20 grammi di preparato per neve fai da te. Basta aggiungere un po' d'acqua e i fiocchi lì, pronti all'uso (si disidrateranno spontaneamente in un paio di giorni). Con il contenuto di una busta si può produrre circa 1 litro e mezzo di neve. Rimane da chiedersi quante lattine servano per preparare un'intera pista da sci.
Foto: © K. Libbrecht, SnowCrystals.com
Ken Libbrech ha costruito un'intera carriera studiando i fiocchi di neve dal suo laboratorio al Caltech. Ha persino prodotto una macchina per produrre fiocchi di diverse forme e caratteristiche, da fotografare con una fotocamera ad alta definizione collegata a un microscopio.
Foto: © K. Libbrecht, SnowCrystals.com
Negli anni, la sua collezione di fiocchi si è arricchita di moltissimi esemplari.
Foto: © K. Libbrecht, SnowCrystals.com
Da scienziato, Libbrech si è costruito una carriera parallela, come "designer" di fiocchi di neve.
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I soggetti delle foto ottenute da Libbrech sono per lo più veri fiocchi di neve catturati in diverse località geografiche.
Foto: © K. Libbrecht, SnowCrystals.com
Lo scienziato ne ha fotografati in Ontario, Alaska, Svezia, Vermont e Michigan.
Foto: © K. Libbrecht, SnowCrystals.com
Circa la metà della popolazione mondiale, si legge sul sito di Libbrech, non ha mai visto la neve "dal vivo". Infatti, se pensiamo ai paesi più popolosi, in molte aree della Cina nevica spesso; ma non nevica praticamente mai in India, Indonesia, nelle regioni equatoriali del Sud America, in Africa, e nelle regioni desertiche del Medio Oriente.
Foto: © K. Libbrecht, SnowCrystals.com
I fiocchi di neve più piccoli hanno lo spessore di un capello umano, e brillano come polvere di diamanti alla luce del Sole (si chiamano infatti, proprio "cristalli di polvere di diamanti").
Foto: © K. Libbrecht, SnowCrystals.com
Il più grande mai fotografato misura circa 1 cm da estremità a estremità.
Foto: © K. Libbrecht, SnowCrystals.com
Trovate altre foto e curiosità sui fiocchi di neve sul sito del ricercatore.
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