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Le flocon de neige : une merveille de la nature

Science

Le flocon de neige : une merveille de la nature

Flocon de neige

Les flocons de neige, ces minuscules cristaux qui tombent du ciel fascinent plus d’un. Avec leurs formes géométriques époustouflantes, elles témoignent la perfection de la nature. Beaucoup se demandent ce qui se cache cette manifestation. Découvrons ensemble cette merveille de la nature, ainsi que ses caractéristiques.

 

Le flocon de neige

Qu’est-ce que le flocon de neige ?

Le flocon de neige ou cristal de neige est un amas de millions de cristaux de glaces collés les uns sur les autres. Cet agrégat constitue généralement un « prisme hexagonal ». Mais à cause d’une différence au niveau de la rapidité de croissance de chaque face du prisme, il existe plusieurs formes connues des flocons.

 

Comment se forme le flocon de neige ?

Un flocon de neige se forme dans les nuages. A une température inférieure à 0°C, les minuscules gouttes d’eau contenues dans les nuages vont se cristalliser petit à petit.

Les cristaux qui se sont formés vont s’agglomérer pour donner naissance à une masse assez lourde pour ensuite tomber. C’est par ce processus que l’on obtient les flocons de neige.

La géométrie de ces flocons varie selon la température à laquelle elles se sont formées. S’il existe une quarantaine de de morphologies existantes, les flocons de neige sont divisés en 5 formes majeures :

  • -4 °C < T < 0 °C : le flocon possède une forme d’assiette mince hexagonale ;
  • – 6 °C < T < – 4 °C : le flocon de neige possède la forme d’une aiguille ;
  • – 10 °C < T < – 6 °C : le flocon ressemble à des colonnes creuses ;
  • – 12 °C < T < – 10 °C : 6 pointes vont être trouvées sur le flocon ;
  • – 16 °C < T < – 12 °C : la forme du flocon sera une dendrite.

Malgré la différence morphologique, tous les flocons de neige partagent les mêmes caractères géométriques. En effet, la structure moléculaire de l’eau H2O fait que les molécules vont se cristalliser en adoptant une forme hexagonale.

 

La structure moléculaire d’un flocon de neige

Une molécule d’eau est formée de deux atomes d’hydrogène pour un atome d’oxygène. La molécule possède une forme caractéristique en V.

Sur une molécule d’eau, il existe 8 électrons dont 6 sont apportés par l’atome d’oxygène et 2 par l’atome d’hydrogène. Les électrons vont se disposer en 4 paires de 2 autour de la molécule tout en adoptant une forme tétraèdre. Deux électrons vont se charger positivement tandis que les 2 autres vont se charger négativement.

Lorsque deux molécules d’eau se trouvent à proximité, les électrons négatifs de l’une vont être attirés par les électrons positifs de l’autre. C’est grâce à cette structure moléculaire que les flocons de neige vont se former. Cette caractéristique est aussi à l’origine de la forme hexagonale du flocon de neige.

 

Est-il possible d’avoir deux flocons identiques ?

De façon naturelle

Dans la nature, il est quasiment impossible de trouver deux flocons identiques. Depuis la création de la planète il y a de cela 4,5 milliards d’années, environ 1034 m3 de flocons de neige sont tombés du ciel.

Les ramifications structurelles constituant un cristal de glace se comptent par centaines. Pourtant, du point de vue statistique, la quantité de ramifications qui seraient susceptibles d’être les mêmes d’un flocon de neige à un autre est très loin des centaines. Ce nombre est « seulement » de cinq. Il y a donc très très peu de chances pour trouver deux flocons de neige semblables.

Néanmoins, cela serait peut-être envisageable dans le cas d’un tout petit flocon de neige, qui viendrait tout juste de se former. Néanmoins, celui-ci serait tellement minuscule qu’il serait impossible de l’observer. En définitive, il reste impossible, dans la pratique, d’observer deux flocons de neige qui seraient exactement les mêmes.

Et de façon artificielle ?

En créant des flocons de neige artificiels, il a été mis en évidence que des formes similaires peuvent être observées. Cela a été démontré par le physicien K. Libbrecht grâce aux prouesses de sa machine appelée SnowMaster 9 000.

Simplement, cela s’arrête à la forme comme pour les jumeaux. Ils se ressemblent physiquement mais leurs structures moléculaires diffèrent et les angles de liaison et autres ramifications ne peuvent pas se ressembler.

 

Les flocons de neige sont des merveilles de la nature qui intéressent plus d’une personne. Aussi bien par leur côté magique que par l’aspect purement chimique. En plus de leur magnifique aspect, ils sont vraiment uniques. D’ailleurs, il est quasiment impossible d’en trouver deux identiques. Et même lorsque leur allure se ressemble, leurs structures diffèrent…

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