Un modèle mathématique calcule les formes des flocons de neige pour la première fois

En 1954, le physicien japonais Ukichiro Nakaya a publié une étude historique sur la nature des flocons de neige. Il a classé les flocons en différentes catégories et a même découvert comment les cultiver dans des conditions de laboratoire, la première fois que cela avait été fait. Nakaya a découvert que les flocons de neige se forment lorsque la vapeur sursaturée se refroidit en dessous de zéro, mais aussi que leur forme est très sensible à la fois au niveau de sursaturation et à la température. Son schéma (ci-dessus) résumant ses résultats, est depuis devenu célèbre. Depuis, divers chercheurs ont tenté de mieux comprendre les processus qui déterminent la morphologie des flocons de neige. Dans ce blog, par exemple, nous avons examiné le travail de Kenneth Libbrecht, l'un des leaders mondiaux dans ce domaine. Un défi dans ce domaine est de simuler la croissance de flocons de neige de toutes formes avec un modèle informatique. Cependant, le succès a été difficile à obtenir en raison de la difficulté à modéliser les conditions complexes qui existent à la frontière glace/air lors de la croissance d'un cristal. En particulier, les modélisateurs ont eu du mal à capturer la croissance simultanée des facettes avec la ramification dendritique qui se produit lorsque les flocons se développent. Lorsqu'ils sont combinés, ces processus sont censés générer de nombreuses formes de cristal célèbres. Aujourd'hui, John Barrett de l'Imperial College de Londres et quelques amis révèlent leur approche de la modélisation des flocons de neige, qui, selon eux, résout ce problème. Le résultat est qu'ils ont pu calculer diverses formes de flocons de neige qui apparaissent dans la nature pour la première fois. Ceux-ci comprennent des plaques pleines, des prismes solides, des colonnes creuses, des aiguilles, des dendrites, des colonnes coiffées et des rouleaux sur des plaques. Le modèle donne également un aperçu de la formation des cristaux. Par exemple, leur modèle prédit une relation linéaire entre la vitesse de croissance de la pointe du cristal et le degré de sursaturation. C'est quelque chose qui pourrait être testé en laboratoire. Et Libbrecht, par exemple, a l'équipement pour faire le travail. Réf : arxiv.org/abs/1202.1272 : Calculs numériques de la formation de motifs à facettes dans la croissance des cristaux de neige cacher