Les flocons de neige et les colonnettes sont tout simplement constitués d'eau qui a cristallisé à cause des basses températures. Et c'est la forme de la molécule d'eau qui nous permet d'expliquer la présence de six branches ou de six colonnes.
Quand le cristal devient trop lourd, il tombe alors lentement vers le sol. Et c'est là, dans leur chute, que les cristaux se collent entre eux et deviennent des flocons plus ou moins gros. Si la température s'adoucit, les flocons de neige fondent et se transforment en gouttes d'eau : c'est la pluie.
Par exemple, entre 0° et - 4°C, les flocons de neige ont la forme d'une assiette plate hexagonale, mais entre - 4°C et - 6°C, ils ressemblent plutôt à des aiguilles. Chaque flocon est unique et en tombant au sol, il se lie avec d'autres vous empêchant de voir leur aspect d'origine.
De -10°C à -12°C, ils se présentent sous la forme de gros flocon à 6 pointes. Enfin, en-dessous de -12°C, c'est probablement la forme la plus connue du flocon. En tout cas, on le présente souvent ainsi.
Un voyage poétique et scientifique avec le mathématicien Etienne Ghy, dans son livre "La petite histoire des flocons de neige" (Odile Jacob). Olaf Mansson (1490-1557) est un des premiers hommes à avoir dessiné un flocon de neige.
Notes. [1] Jeu de mots pour les anglicistes puisque flocon de neige se dit snowflake en anglais et que l'adjectif fake est le même qu'on retrouve dans fake news par exemple. Les snowfakes ne sont donc pas de vrais flocons de neige, mais des modèles mathématiques.
C'est tout d'abord dans les nuages que les gouttes d'eau se transforment en cristaux de glace. Chaque cristal absorbe de l'eau présente dans le nuage et qui n'est pas encore transformée en glace. De cette façon, les cristaux grossissent et quand ils sont suffisamment lourds : ils tombent !
L'angle entre les atomes de la molécule d'eau est à l'origine de cette symétrie hexagonale. « Cette forme étoilée permet alors à la glace de transférer la chaleur à son entourage plus facilement qu'une bille sphérique de même diamètre », précise M.
Un flocon réfléchit presque autant qu'un miroir
Lorsqu'il neige, l'atmosphère de l'air est si froid qu'il y a un effet de condensation de l'humidité des nuages, et cette condensation vient se poser sur des particules de sable ou de poussière présentes dans l'air.
L'apparente diversité des formes des cristaux de neige (les flocons) est due aux conditions atmosphériques dans lesquelles ils se sont formés. Cela dépend essentiellement de la température et du taux d'humidité qui prévalaient au moment de leur formation.
Les flocons sont tous de forme hexagonale; c'est normal, la structure moléculaire de l'eau se cristallisant à basse température mène toujours à cette configuration à six branches. Mais en fait, au niveau atomique, ils sont toujours différents.
Et quand de la vapeur d'eau touche une poussière, ils forment un petit noyau glacé en forme d'hexagone. Ensuite, de plus en plus de vapeur d'eau se colle à ce noyau, qui grossit. À partir de ce centre, les cristaux vont prendre des formes et des tailles différentes. Ça dépend du froid et de l'humidité extérieurs.
Lorsque les cristaux de glace deviennent trop lourds, ils se décrochent alors des nuages et se précipitent vers le sol. Lors de cette chute, si les cristaux traversent différentes masses d'air où la température est négative alors ils se réunissent pour former des flocons de neige.
La neige () est une forme de précipitations atmosphériques constituée de particules de glace ramifiées, de structure et d'aspect très variables qui sont la plupart du temps cristallisées et agglomérées en flocons contenant de l'air.
« À des températures vraiment basses, comme -40 degrés Fahrenheit et Celsius (le point auquel les échelles de température sont les mêmes ), il y a si peu d'humidité dans l'air qu'il devient extrêmement improbable que de la neige se forme. L'air est si froid qu'il est peu probable qu'il monte.
L'accumulation des flocons n'est pas compacte, la lumière les éclairant traverse les cristaux translucides puis est réfléchie par les couches séquentielles de flocons. Comme toutes les couleurs sont réfléchies, on voit du blanc.
La neige, elle n'est pas homogène. Elle est composée de flocons, eux- mêmes transparents. La lumière reflétée par l'amoncellement de flocons ne l'est jamais en ligne droite, elle est déviée en permanence. En lumière, lorsque toutes les couleurs se mélangent, ça donne du blanc.
Lorsque la température est trop basse, il y a beaucoup trop de nucléation, un très grand nombre de petits cristaux se forment, et n'ont pas le temps de croitre, car déjà au contact. Il y a pleins d'interfaces, donc plein de réfraction, la lumière est diffusée, la glace est blanche.
Malgré son apparence parfaitement propre, la neige blanche peut être contaminée de particules de pollution et de substances dangereuses pour la santé. De plus, la concentration de particules nocives s'intensifie, et ce, dès que la neige touche le sol.
Pour qu'un cristal puisse se former, il faut qu'un élément chimique soit mis en contact avec une solution liquide, en général de l'eau, et qu'il puisse évoluer dans des conditions favorables (température, pression, temps d'évaporation).
Les cristaux de neige sont des cristaux de glace qui se forment dans l'atmosphère. Plus précisément, ils se forment quand la vapeur d'eau de l'atmosphère se condense directement en glace, en court-circuitant la phase liquide.
Le flocon de neige est un agrégat de cristaux de glace, chacun environ 10 millions de fois plus petit que lui.
Les mathématiques sont apparues dans toutes les civilisations, probablement avant l'apparition de l'écriture. De la civilisation de Sumer par exemple, on conserve des écrits mathématiques datant de plus de 2000 ans avant Jésus-Christ. Les mathématiques sont utiles, elles servent à comprendre le monde.
Dans la nature, la suite de Fibonacci se retrouve entre autres dans des spirales ou dans le nombre de pétales d'une fleur. Quelques exemples : Pétales de fleurs : 3 pour le lys ; 5 pour le boutons d'or ; 34, 55 ou 89 pour la marguerite… Spirales dans la flore : chou romanesco, choux-fleurs, ananas, pommes de pin…
Pour quelle raison ? Ian Stewart : Les mathématiques ont longtemps été la principale source d'une compréhension profonde du monde par la science. La biologie se sert ainsi des mathématiques pour appréhender le fonctionnement des écosystèmes ou des fonctions d'un organisme.