Résoudre le casse-tête des flocons de neige triangulaires

La belle symétrie sextuple des flocons de neige est le résultat des liaisons hydrogène que les molécules d'eau forment lorsqu'elles gèlent.

Mais les flocons de neige peuvent également prendre d'autres formes lorsque la croissance du cristal est perturbée d'un côté. En théorie, des losanges, des trapèzes et d'autres formes irrégulières peuvent tous se produire. Et pourtant le plus communément observé (après les hexagones) est le triangle. Le casse-tête est pourquoi ? Quel processus fait que les flocons de neige déformés deviennent des triangles plutôt que des carrés ou des rectangles ?

Aujourd'hui, Kenneth Libbrecht du California Institute of Technology de Pasadena apporte une réponse. Libbrecht, tu te souviens peut-être , a construit une incroyable machine à flocons de neige pour étudier la formation de ces minuscules cristaux remarquables.

Leur croissance et leur forme, dit-il, sont régies par deux processus : la diffusion des molécules d'eau dans l'air et la dynamique moléculaire à la surface du cristal et c'est le premier qui explique la formation de cristaux triangulaires.

Libbrecht dit que divers phénomènes influencent la façon dont les molécules d'eau atteignent la surface d'un cristal de neige, mais le plus important est peut-être l'aérodynamique. Cela oriente les cristaux et les ventile, détermine la vitesse à laquelle ils peuvent croître.

Libbrecht a calculé comment de petites perturbations du taux de croissance d'un côté d'un cristal modifient sa forme. Il dit que quelle que soit la cause de la perturbation, un cristal hexagonal continuera toujours à changer de forme d'une manière ou d'une autre.

Mais la propriété curieuse des cristaux triangulaires est qu'ils sont stables contre ce genre de changement. Ainsi, lorsqu'un cristal est devenu triangulaire, les autres perturbations ne peuvent plus modifier sa forme.

Les triangles sont une sorte de vallée dans le paysage énergétique de la morphologie des flocons de neige. Et cela explique pourquoi ils sont si fréquents. Cool!

Gardez un œil sur une prochaine fois que vous êtes dans la neige.

Réf : arxiv.org/abs/0911.4733 : Effets aérodynamiques dans la croissance des cristaux de neige

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