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Alla ricerca di un fiocco di neve

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I cristalli di neve naturali hanno forme molteplici ma incredibilmente regolari. Sebbene non esista un fiocco di neve uguale all'altro, ne esistono di molto simili e caratteristici per le condizioni atmosferiche in cui si sono venuti a formare. Il fenomeno di formazione avviene solo quando, in condizioni di soprassaturazione di umidità e di temperatura è al di sotto di quella di congelamento, le molecole d'acqua si attaccano attorno a una particella solida (per esempio di pulviscolo atmosferico) e iniziano ordinatamente a depositarsi attorno a essa, formando la classica figura stellata del cristallo di neve. In genere hanno una simmetria esagonale e raramente si producono 12 rami, dando vita ai fiocchi dendritici.

Il colore bianco della neve risulta dal fatto che riflette più del 90% della radiazione incidente. Quando la radiazione luminosa colpisce la neve questa subisce il fenomeno di scattering provocato dalle numerose superfici ghiacciate di ciascun cristallo che si comportano come specchi. Piu' o meno in maniera uguale le varie lunghezze d'onda luminose vengono diffuse secondo direzioni casuali, dando origine al colore bianco e lucente alla neve.

In genere l'evoluzione della crescita del singolo cristallo di neve avviene in due direzioni : sul piano di base del cristallo di ghiaccio o perpendicolarmente ad esso. I cristalli di ghiaccio hanno tre assi sul piano di base (detti assi a) separati di 120°, e un asse perpendicolare al piano di base (detto asse c). Nel piano di base vi è simmetria esagonale, e il calore fluisce in modo meno efficace che non lungo l'asse c, dove non vi è alcuna simmetria esagonale. Dunque i cristalli a forma piatta si formano in seguito all'evoluzione lungo l'asse a, mentre i cristalli aghiformi si formano seguendo la direzione dell'asse c.

Sono stati studiati ed estrapolati dai dati rilevati, i diagrammi che ci permettono di mettere in relazione come la direzione di crescita (assi a e c) varia per generare le forme di base dei cristalli in funzione della temperatura e con condizioni atmosferiche tipiche. In presenza di una bassa densità di vapore in eccesso, i cristalli hanno essenzialmente la forma di colonne, qualunque sia la temperatura.

Con alte velocità di crescita cioè quando densità di vapore in eccesso è molto elevata, la crescita avviene su bordi e angoli fino a generare cristalli di forma più complessa, perchè le molecole tendono a depositarsi in punti in cui la densità del vapore acqueo in eccesso è ai massimi livelli.

Lo studio e la classificazione dei vari tipi di cristalli è di particolare rilevanza per i metereologi e per tutti quelli che hanno a che fare con la neve. Conoscere ed identificare una tipologia di cristallo ci permette di fare previsioni sulle condizioni atmosferiche in cui si è formato e di conseguenza, oltre all'analisi delle condizioni atmosferiche ad alte altitudini, si possono avere informazioni sul cambiamento del tempo e sulla probabilità del verificarsi di una valanga e/o della sicurezza del manto nevoso.

Il sistema di classificazione dei cristalli di neve più avanzato è quello adottato dall'International Commission on Snow and Ice (Commissione Internazionale Neve e Ghiaccio, ICSI), che è anche il sistema più avanzato utilizzato per gli studi sulle valanghe. Questa classificazione, in voga dal 1951, raccoglie cinque tipi di cristalli facilmente identificabili, assieme a un gruppo di cristalli irregolari e due altre classi che comprendono grandine e sferette di ghiaccio. Per osservare ed identificare questo tipo di cristallo è sufficiente l'uso di una lente tascabile con ingrandimento da 8x a 10x.

• Cristalli prismatici corti, pieni o cavi (Crescita con alta supersaturazione da -3° a -8°C e sotto -22°C)
• Aghiformi quasi cilindrici (Crescita con alta supersaturazione da -3° a -5°C)
• A forma di piastre perlopiù esagonali (Crescita con alta supersaturazione da -0° a -3° e da -8° a -25°C)
• Esagonali, a forma di stella, piani o spaziali (Crescita con alta supersaturazione da -12° a -16°C)
• Grappoli di cristalli molto piccoli (Formazione di policristalli in condizioni ambientali variabili)
• Particelle molto brinate (neve pallottolare, forte brinata delle particelle per adesione di acqua sopraffusa)
• Grandine, struttura interna laminare, superficie traslucida, color latte o vetrata (Crescita per adesione di acqua sopraffusa)
• Sferette di ghiaccio, sferoidi trasparenti perlopiù di piccole dimensioni (Pioggia ghiacciata)

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