La magnificence et le mystère des flocons de neige

Un flocon de neige est beaucoup plus qu'un simple phénomène saisonnier attrayant. En réalité, comprendre comment un flocon de neige se développe est un problème complexe de dynamique moléculaire, écrit Kenneth Libbrecht, professeur de physique à l'Institut de Technologie de Californie, dans l'édition de janvier de Physics World.


Chacun sait que jamais deux flocons de neige ne sont identiques l'un à l'autre. Pourquoi ? Parce qu'ils naissent tous avec la structure d'un prisme hexagonal simple - la forme la plus basique du cristal de neige - mais rencontrent ensuite des conditions atmosphériques différentes pendant leur descente vers la terre.

Deux physiciens japonais ont participé à une meilleure compréhension des modes de formation des flocons de neige. Ukichiro Nakaya de l'université d'Hokkaido dans les années 30 et Takehiko Gonda de l'université des Sciences de Tokyo dans les années 70, ont constaté que l'humidité, la température, la pression atmosphérique et d'autres conditions étaient les variables qui déterminaient la forme d'un flocon de neige.

Kenneth Libbrecht indique: "bien que deux cristaux ne soient jamais strictement identiques, les six bras d'un cristal se déplacent simultanément, croissent de manière synchrone, et donnent à chaque cristal qui tombe une structure complexe et unique avec une symétrie facile à reconnaître."

Les conditions atmosphèriques dictent la façon dont les molécules d'eau sont amenées au cristal mais, en raison du large éventail de ces conditions, il est difficile de simuler la croissance des flocons de neige et d'expliquer comment des structures particulières se forment.

Des modèles numériques sont maintenant utilisés pour reproduire les structures complexes. Ces travaux présentent un intérêt particulier pour les métallurgistes, car une meilleure compréhension de la structure des flocons de neige pourrait profondément affecter la résistance et la ductilité de leurs propres matériaux finaux à l'échelle micro voire nanométrique.