Il modello matematico calcola per la prima volta le forme dei fiocchi di neve

Nel 1954, il fisico giapponese Ukichiro Nakaya pubblicò uno studio fondamentale sulla natura dei fiocchi di neve. Ha classificato i fiocchi in varie categorie e ha persino scoperto come coltivarli in condizioni di laboratorio, la prima volta che questo veniva fatto. Nakaya ha scoperto che i fiocchi di neve si formano quando il vapore sovrasaturo si raffredda sotto lo zero, ma anche che la loro forma è altamente sensibile sia al livello di sovrasaturazione che alla temperatura. Il suo diagramma (sopra) che riassume i suoi risultati, da allora è diventato famoso. Da allora, vari ricercatori hanno tentato di comprendere meglio i processi che determinano la morfologia del fiocco di neve. In questo blog, ad esempio, abbiamo esaminato il lavoro di Kenneth Libbrecht, uno dei leader mondiali in questo settore. Una sfida in questo campo è simulare la crescita di fiocchi di neve di tutte le forme con un modello al computer. Tuttavia, il successo è stato difficile da ottenere a causa della difficoltà nel modellare le condizioni complesse che esistono al confine ghiaccio/aria quando un cristallo cresce. In particolare, i modellisti hanno trovato difficile catturare la crescita simultanea di sfaccettature con la ramificazione dendritica che si verifica quando crescono i fiocchi. Se combinati, si pensa che questi processi generino molte delle famose forme di cristallo. Oggi, John Barrett dell'Imperial College di Londra e un paio di amici rivelano il loro approccio alla modellazione dei fiocchi di neve, che dicono risolva questo problema. Il risultato è che sono stati in grado di calcolare varie forme di fiocchi di neve che appaiono in natura per la prima volta. Questi includono piastre solide, prismi solidi, colonne cave, aghi, dendriti, colonne incappucciate e rotoli su piastre. Il modello fornisce anche alcune informazioni su come si formano i cristalli. Ad esempio, il loro modello prevede una relazione lineare tra la velocità di crescita della punta del cristallo e il grado di sovrasaturazione. È qualcosa che potrebbe essere testato in laboratorio. E Libbrecht, per esempio, ha l'attrezzatura per fare il lavoro. Rif: arxiv.org/abs/1202.1272 : Calcoli numerici della formazione di modelli sfaccettati nella crescita dei cristalli di neve nascondere