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La neige est plus mystérieuse que l'on ne croit
Let it snow

Les flocons de neige peuvent avoir 35 formes différentes et parfois ils sont bien plus étranges que vous ne l'avez imaginé

Publié le 01 février 2015
En y regardant de plus près, ils peuvent être d'une complexité étonnante, en fonction de la température et de l'humidité de l'air.
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En y regardant de plus près, ils peuvent être d'une complexité étonnante, en fonction de la température et de l'humidité de l'air.

La neige tombe aussi bien à Paris qu'au milieu de la Sibérie. Si sa composition ne varie pas entre ces deux lieux, sa forme ne sera, en revanche, pas la même. Dans la capitale française, les flocons auront de grandes chances d'être plats et complexes, comme on les imagine traditionnellement. Mais en pleine toundra, ils auront une forme bien plus simpliste, comme des petites colonnes.

En fait, il existe 35 formes de flocons différents. Du plus travaillé, au plus basique. Certains ressemblent à des crayons, d'autres à des diamants ou encore  à des particules irrégulières. Et même s'il devrait théoriquement être possible d'en trouver deux identiques, l'immense majorité est unique. Au 19ème siècle, Wilson Bentley, un photographe américain a ainsi immortalisé les flocons observés au microscope pendant plus de 40 ans et aucun ne se ressemblaient.

   

Les chercheurs observent depuis longtemps la diversité des formes. En 1635, René Descartes est un des premiers à les observer précisément à l'œil nu et à répertorier des formes rares. Quelques années plus tard, les premiers microscopes donnent d'avantage de détails sur ces structures souvent de taille infime. Depuis 1952, sept catégories de cristaux de neige distinctes sont reconnues par l'Organisation météorologique mondiale : plats, étoilés, colonnes, aiguilles, dendrites, colonnes coiffées et formes irrégulières. Chacune se divise en plusieurs formes, ce qui donne au minimum 35 structures différentes, comme le montre l'infographie réalisée par  le professeur de chimie britannique Andy Brunning. D'autres chercheurs proposent des classifications différentes, comme le physicien japonais Ukichiro Nakaya et ses 41 types. En fait, les variations sont tellement nombreuses qu'il est difficile de s'arrêter sur un chiffre précis. Comment expliquer de telles différences ?



Pour que la neige se forme, il faut réunir de nombreux critères. A commencer par de la poussière dans l'air car l'eau va venir se fixer sur ces infimes particules. Si l'air est trop pur, c'est de la pluie qui va tomber (même par température négative) et qui va se figer en arrivant au sol : c'est la pluie verglaçante. Mais s'il y a bien de la poussière,  le noyau se fige avec une température suffisamment basse et, à mesure que de nouvelles particules d'eau s'accrochent, le flocon grossit. Avec des conditions optimales, il peut atteindre des dimensions impressionnantes. Le Guinness Book des records a ainsi enregistré, en 1887, un flocon de 38 centimètres même si aucune image n'est là pour confirmer. En revanche, il n'est pas rare d'observer des flocons d'un ou deux centimètres. En fait, la taille dépend avant tout de la température et de l'humidité de l'air. Plus l'air est chargé en eau, plus le nombre de gouttelettes qui s'agrègent autour de la poussière va être important et donc, plus la taille va s'accroître. Pour obtenir les meilleurs résultats, il faut ensuite que la température soit comprise entre -10 et -20 degrés Celsius. Si la température est plus élevée ou plus faible, le flocon sera moins gros. Les raisons de cette différence sont encore inconnues.


SnowCrystals.com

Ces facteurs d'humidité et de température vont aussi influer sur la forme particulière du flocon. Si la forme d'étoile à 6 branches est très répandue, c'est parce que c'est la façon la plus naturelle pour les molécules d'eau de se répartir lorsqu'elles s'agrègent. Les différents atomes d'hydrogène et d'oxygène doivent s'organiser en hexagone. C'est la forme basique de tous les flocons. Ainsi certaines formes sont de simples hexagones plats. C'est généralement le cas lorsque l'humidité de l'air est faible et que le flocon n'a pas suffisamment d'eau pour se développer. Si c'est le contraire, alors il peut prendre des formes très complexes comme des étoiles à 6 branches (car l'hexagone a 6 coins). La diversité de ces étoiles dépend aussi de la façon dont l'eau est incorporée au flocon de base mais le processus est encore mal connu. Comme pour la taille, la variation de température va avoir des conséquences sur la forme. En dessous de -20 degrés Celsius, la forme va rester plus simple et on observera alors plutôt des colonnes ou des flocons plats. Encore une fois, l'explication reste un mystère.



Ce que l'on sait, c'est que la température donne des propriétés différentes  à la neige. Ainsi entre 0 et – 5 degrés Celsius, on parle de neige humide. Elle est très collante et c'est elle qui provoque les coupures d'électricité en se fixant lourdement sur les câbles. La neige sèche est celle des montagnes, la fameuse poudreuse. Il faut alors une température plus froide. Enfin, la neige mouillée est celle qui se transforme immédiatement en eau au contact du sol. Reste une question primordiale : pourquoi les flocons, transparents, donnent-ils cette couleur blanche à la neige ? Et bien c'est une illusion d'optique. La lumière traverse les flocons qui font offices de prismes. Le cumul des différentes couleurs associées donne le blanc.

C'est pour cette raison que la neige à Paris et en Sibérie sera invariablement blanche. Mais la taille et la forme ne sera donc probablement pas la même.

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Mots-clés :
neige, flocons, températures
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