La metamorfosis del copo de nieve

La metamorfosis es el cambio de forma del copo de nieve de estructura hexagonal, de puntas más o menos afiladas, hasta una estructura granular o amorfa.

Si llamamos nieve polvo a la que contiene los cristales intactos, llamamos nieve transformada a la nieve que contiene esos granos amorfos.

Sin embargo, la cosa no es tan simple. Igual que hay nieve polvo muy diferente, desde complejas estrellas de brazos muy finos hasta placas hexagonales romas o copos en forma de columnas, hay también nieves con grados de transformación muy variable. De hecho, podemos tener nieves ligeramente transformadas (llamadas de grano fino), con formas más retentivas y penetrantes que algunos copos de nieve polvo sin transformar.

La morfología del copo (o del grano) de nieve es muy importante a la hora de seleccionar la cera apropiada (junto con la Tª y la humedad), tanto de agarre (sobre todo) como de deslizamiento.

Esta serie de magníficas fotos del Centre d’Etudes de la Neige de Meteo-France (arriba) o las microfotografías electrónicas del Beltsville Agricultural Research Center (abajo), nos muestran de forma muy gráfica un proceso que normalmente nos tenemos que limitar a imaginar.

Generalmente asociamos el proceso de metamorfosis a la deformación de los cristales por fusión como consecuencia de la elevación de Tª, pero los factores mecánicos son tan importantes como el calor: aún a bajas Tª la nieve polvo sufrirá transformación, rompiéndose sus brazos, (más fácil cuanto más finos sean) bien por acción del viento, del peso de la propia nieve o, en lo que a nosotros nos afecta, de forma muy importante por acción del paso de esquiadores o de las máquinas pisapistas.

Copo de nieve polvo (sin transformación)

Nieve de grano fino (brazos redondeados)

Grano de nieve transformada en fusión

COPOS DE NIEVE BAJO EL MICROSCOPIO

Podéis ver en este enlace una serie de interesantes fotos de copos de nieve bajo el microscopio electrónico. Se trata de un sitio web del Centro de Investigación Agrícola de Belstville (Maryland), dependiente del Departamento de Agricultura de los EEUU, dedicado a la microfotografía electrónica de cristales de nieve. Su web incluye además otras impactantes colecciones de imágenes de ácaros, nematodos, bacterias y otros pequeños bichejos que nos acompañan a diario y con los que compartimos el bocadillo, merece la pena conocerlos.

Rafa

El diagrama de Nakaya

El físico japonés Ukichiro Nakaya fue el primero en fabricar en los años 30, artificialmente en un laboratorio, copos de nieve similares a los creados en la atmósfera de forma espontanea. Mediante un ingenioso sistema, mantenía estos copos colgados de un pelo de conejo y los sometía, en condiciones controladas, a cambios de humedad y temperatura, para estudiar así la forma en la que estos complejos cristales de hielo iban creciendo bajo condiciones diferentes.

Ukichiro Nakaya

Nakaya relacionó estos dos parámetros, temperatura y humedad, en un diagrama conocido como el diagrama de Nakaya, que podéis ver en la figura. Observó que a Tª justo por debajo del punto de congelación, en torno a -2ºC, los cristales tienen forma de finas placas hexagonales, a Tª más baja, -5ºC, se forman columnas hexagonales, a -15ºC vuelven a aparecer las placas finas y por debajo de -25ºC se observa una mezcla de formas columnares y en placa. Mientras la Tª definía la forma básica de los cristales de hielo, Nakaya observó además que la humedad condicionaba la complejidad de los mismos, cuanta mayor humedad mayor complejidad en la forma final del copo, como queda expresado en el diagrama.

Se entiende que durante el viaje desde su nacimiento por congelación del vapor de agua sobre una partícula microscópica en suspensión, un copo recorrerá regiones atmosféricas con diferentes condiciones de humedad y temperatura que condicionarán su crecimiento según patrones distintos, de acuerdo con el diagrama. Como resultado, la morfología final del copo de nieve que cae sobre la palma de nuestra mano será muy variable, es más, como no hay dos copos que hayan hecho exactamente el mismo viaje, no puede haber dos copos que sean exactamente iguales.

The Snowflake. Winter’s Secret Beauty

Debía de tener yo alrededor de catorce años, era un domingo de finales de noviembre y bajaba con mis amigos camino de Otzaurte después de haber subido a Aizkorri. Recuerdo con nitidez el lugar y el momento: tras una mañana muy fría y de tiempo amenazante, comenzó a nevar antes del túnel de San Adrián, al principio tímidamente. Para cuando pasábamos junto al refugio, el verde comenzaba a blanquear y la nevada era cada vez más copiosa, una nevada silenciosa, sin viento, de grandes copos. Ante mis ojos atónitos, aquellas estrellas de hielo resbalaban sobre mi anorak y se detenían en sus pliegues luciendo toda la belleza de sus formas.
Con la ingenuidad propia de aquella edad, esa que nos proporcionaba el placer de descubrir lo evidente, comprobé por primera vez que, mira por dónde, esa forma de representar los copos de nieve en forma de pequeñas estrellas de puntas caprichosas no procedía de la imaginación de los ilustradores de estampas navideñas, sino que tenía una correspondencia exacta con la realidad de la naturaleza. Quizá os resulte increíble, pero este episodio y otros parecidos fueron despertando en mí una fascinación por los fenómenos de la naturaleza que supera, con mucho, la que pueda sentir por ninguna obra creada por el ser humano.
La cosa es que, lejos de arreglarse, este defecto mío de entusiasmarse con aquellas pequeñas bobadas, se ha ido acentuando con la edad.

Este libro habla precisamente de aquella bobada de oculto significado. Nos muestra, en una colección de bellísimas imágenes de Patricia Rasmusen, copos de nieve de todas las formas imaginables. Solo por estas imágenes el libro ya merecería la pena, pero además, su texto claro y sintético nos introduce en el misterio de la formación de esas pequeñas obras de arte. El porqué de su simetría hexagonal, de su complejidad, la forma en la que el copo va creciendo desde su formación a partir del vapor de agua congelado hasta su precipitación, aprenderemos en sus páginas a interpretar los avatares de ese viaje errático y azaroso a través de la atmósfera utilizando como única guía la forma final del copo.
Dice el autor del texto, K. Libbrecht, que la gente que visita su laboratorio del Caltech le pregunta sobre la aplicación de su investigación sobre la física del copo de nieve. ¿Estudia modelos sobre el cambio climático? ¿Busca tal vez mejorar la calidad de la nieve artificial para la industria del esquí? Él responde que no, su trabajo obedece únicamente al impulso de la curiosidad científica. De la fascinación ante la visión de aquella pequeña joya de la naturaleza en el pliegue del anorak.

De todas formas y hablando de la utilidad de conocer la forma de un copo de nieve, yo os planteo la siguiente pregunta como esquiadores: Una mañana de invierno a pie de pista, con ambiente seco, -6ºC y después de haber nevado esa noche decidís, con buen criterio, aplicar una cera azul de bote. ¿Creéis que la cera se va a comportar de la misma forma con estos dos tipos de copo de nieve polvo?

The Snowflake. Winter’s Secret Beauty.
Kennet Libbrecht y Patricia Rasmusen.
Voyageur Press 2003.
Podéis encontrar aquí más información.

Otro día hablaremos de Wilson A. Bentley, de sus estudios pioneros sobre el copo de nieve y de su magnífico libro “Snow Crystals”, un catálogo con más de 2000 impactantes fotografías realizadas con los medios de hace 100 años.

Elurraren ikereketa Météo Francen

Météo Franceren elurraren ikerketa zentroko laborategiei buruzko hiru bideo interesgarri ikusi ditzakezue. Bertan elurraren egitura, eboluzioa eta elur mantuaren ezaugarriak aztertzen dituzte, batez ere elur jausien prebentzioari begira.