Fiocco di neve (meteorologia)

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Immagine al microscopio ottico di un singolo cristallo di ghiaccio di neve naturale.
Caduta di fiocchi e accumulo al suolo

Il fiocco di neve è una particella di acqua allo stato solido, costituita dall'aggregazione di più cristalli di ghiaccio (in genere circa 10 milioni di volte più piccoli del fiocco), la cui formazione e caduta attraverso l'atmosfera terrestre, in determinate condizioni meteorologiche di temperatura e umidità, dà luogo al fenomeno di precipitazione noto come neve[1].

La genesi dei fiocchi di neve avviene nelle masse di aria sovrassature di umidità (nubi), allorché microscopiche goccioline (del diametro di 10 µm) di acqua sopraffusa (a temperature inferiori -18 °C) cambiano il loro stato passando dalla fase liquida a quella solida assumendo caratteristiche forme cristalline, un cambiamento innescato da un processo di nucleazione che si sviluppa attorno a un nucleo di impurità (organica o inorganica) del pulviscolo atmosferico[2][3]).

Una volta caduti al suolo e accumulatisi, i cristalli di ghiaccio subiscono una metamorfosi per effetto dei cambiamenti di temperatura e umidità, e si fondono a formare il manto nevoso. Le caratteristiche del manto riflettono la mutata natura dei cristalli di ghiaccio costituenti.

Aspetto e morfologia[modifica | modifica wikitesto]

I fiocchi di neve naturale differiscono l'uno dall'altro per combinazioni casuali durante la cristallogenesi e l'accrescimento.
Micrografia di Wilson Bentley che mostra due classi di fiocchi, piatti e a colona (manca un esempio ad ago).

I fiocchi di neve esibiscono una grande variabilità di forma e di grandezza. Preso singolarmente, infatti, il singolo fiocco (inteso come singolo cristallino che si aggrega in oggetti più grandi) ha una struttura unica, tanto che ogni cristallo sembra essere diverso dall'altro, anche se è comunque possibile una loro classificazione morfologica in otto categorie generali e almeno 80 varianti individuali. L'emergere di questa complessità e varietà di forme è determinato e influenzato dalle mutevoli condizioni esterne di umidità e temperatura che si incontrano durante processo di formazione e accrescimento del cristallo.

Quando tali singoli cristalli si aggregano in strutture molto più grandi, il risultato finale si può presentare umido o parzialmente fuso in conseguenza dell'attraversamento di strati d'aria con temperature vicine o di poco superiori al punto di congelamento, con formazione di particolari aggregati, come neve tonda, pioggia gelata, nevischio.

Sebbene costituiti da ghiaccio trasparente, i fiocchi di neve appaiono bianchi alla vista a causa della riflessione diffusa dell'intero spettro elettromagnetico della luce visibile da parte delle piccole sfaccettature della superficie dei cristalli[4].

Genesi dei fiocchi di neve[modifica | modifica wikitesto]

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Nivologia e Cristalli di ghiaccio.
Immagine con microscopio elettronico a scansione di calabrosa sugli estremi di un fiocco a "colonna incappucciata".

I fiocchi di neve si formano in masse d'aria sovrassature di umidità sopraffuse, per nucleazione attorno a nucleo di impurità dell'pulviscolo presente in atmosfera terrestre: può trattarsi di una particella di natura sia inorganica (polvere), sia organica (batteri, spore fungine, materiale vegetale)[3][2][5], che innescano il cambiamento di stato dell'acqua fungendo da nuclei di condensazione. I fiocchi aumentano di dimensioni e volume per accrezione del cristallo incipiente in formazioni esagonali. Le forze coesive sono soprattutto di natura elettrostatica.

Nuclei di condensazione[modifica | modifica wikitesto]

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Nucleazione, Nuclei di condensazione e Particolato atmosferico.

In nubi più calde, una particella di aerosol atmosferico, detta "germe cristallino" (o "nucleo di congelamento") deve essere presente nella goccia (o in contatto con essa) per funzionare come nucleo. Le particelle che possono dar luogo a ghiaccio sono molto più rare rispetto ai nuclei attorno ai quali condensano le goccioline di pioggia nelle nuvole d'acqua; tuttavia, non si è ancora compreso cosa lo renda efficiente. Argille, polvere del deserto, e particelle biologiche possono essere agenti efficaci nel prcesso[5], anche se non è chiaro fino a qual punto possano esserlo. Tra i nuclei artificiali vi sono sono particelle di ioduro d'argento e ghiaccio secco, entrambe usate nel cloud seeding nel tentativo di stimolare le precipitazioni[6] Studi sperimentali condotti da Robert Dorsch e Paul Hacker sul congelamento di gocce condensate su superfici mostrano che una nucleazione "omogenea" delle goccioline delle nubi può avvenire solo a temperature inferiori a −35 °C (−31,0 °F)[7][8].

Galleria di immagini[modifica | modifica wikitesto]

Selezione di fotografie scattate da Wilson Bentley (1865–1931):

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ (EN) William J. Broad, Giant Snowflakes as Big as Frisbees? Could Be, in The New York Times, 20 marzo 2007. URL consultato il 20 marzo 2017.
  2. ^ a b Batteri e nuvole, in Le Scienze, 8 maggio 2009. URL consultato il 24 marzo 2017.
  3. ^ a b (EN) Kerri A. Pratt, Paul J. DeMott,, Jeffrey R. French, Zhien Wang, Douglas L. Westphal, Andrew J. Heymsfield, Cynthia H. Twohy, Anthony J. Prenni e Kimberly A. Prather1, In-situ detection of biological particles in cloud ice crystals, in Nature Geoscience, vol. 2, 2009, pp. 398-401, DOI:10.1038/ngeo521.
  4. ^ (EN) Jennifer E. Lawson, Chapter 5: The Colors of Light, in Hands-on Science: Light, Physical Science (matter), Portage & Main Press, 2001, p. 39, ISBN 978-1-894110-63-1. URL consultato il 20 marzo 2017.
  5. ^ a b (EN) Brent Q. Christner, Cindy E. Morris, Christine M. Foreman, Rongman Cai e David C. Sands, =Ubiquity of Biological Ice Nucleators in Snowfall, in Science, vol. 319, nº 5867, 2007, p. 1214, Bibcode:2008Sci...319.1214C, DOI:10.1126/science.1149757, PMID 18309078.
  6. ^ (EN) Cloud seeding, su Glossary of metereology, 2nd edition, American Meteorological Society. URL consultato il 25 marzo 2017.
  7. ^ (EN) Robert G. Dorsch e Paul T. Hacker, Photomicrographic Investigation of Spontaneous Freezing Temperatures of Supercooled Water Droplets, in NACA Technical Note, vol. 2142, National Advisory Committee for Aeronautics, 1950.
  8. ^ (EN) Basil John Mason, Physics of Clouds, Clarendon Press, 1971, ISBN 0-19-851603-7.

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]

Morfologia

Altri progetti[modifica | modifica wikitesto]

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