Copo de nieve
2001/02/04 Mendiburu, Joana - Elhuyar Zientziaren Komunikazioa
El invierno de este año, sin duda, lo recordaremos como un invierno ventoso y no como un invierno frío. Pero bueno, si no hablamos ahora de nieve, ¿cuándo lo haremos? De esta manera, también demostraremos que es interesante hablar del tiempo y si encontráis con el vecino en el ascensor, en lugar de decir lo de siempre, podréis demostrar que sabéis mucho sobre los copos de nieve. De hecho, algunos estudios han demostrado que es imposible encontrar dos copos de nieve iguales, lo que es una de las consecuencias de las condiciones especiales para la formación de copos de nieve.
Pero, ¿cómo surgen los copos de nieve?
La nieve requiere, sin duda, una baja temperatura, pero no es la única condición. Y es que, como esa fría temperatura, es necesario que la atmósfera tenga la humedad suficiente para producir copos de nieve y que haya partículas muy pequeñas en el aire. Por ejemplo, la presencia de partículas como humo, polvo o arena es obligatoria.
En las nubes altas, en presencia de frío, la cantidad de agua en el aire se condensa en forma de cristales de hielo alrededor de pequeñas partículas. A medida que los cristales de hielo adquieren el peso necesario, se dirigen a la tierra. En este camino discurren capas de aire a diferentes temperaturas y para poder llegar hasta el suelo es evidente que, para que no se derritan en el camino, las capas de aire que atraviesan deben estar por debajo de los 0 grados. Al caer a una atmósfera más templada, los cristales de hielo microscópicos se unen formando los copos de nieve.
Pero, por ejemplo, basta con no cumplir una de estas tres condiciones para no nevar. Como es normal, si la temperatura es demasiado alta, la humedad en lugar de convertirse en hielo se convierte en una gota de agua pequeña, con lo que llueve. Pero, al igual que la temperatura demasiado alta, la temperatura demasiado baja no permite producir nieve. Por eso se dice a veces que hay demasiado frío para nevar. De hecho, a medida que asciende por la superficie terrestre, el aire se enfría y, por tanto, pierde humedad. Normalmente, si hace unos 0º C, los cristalitos de hielo se juntan, pero cuando la temperatura se enfría demasiado, debido a la escasez de humedad, cada vez es más difícil juntarlos. Así, cuando hace -20ºC es casi imposible nevar.
Copos de nieve en busca de gemelos
Ya se sabía que los copos de nieve son raros, es decir, que no hay dos copos de nieve iguales. Y por supuesto, como el ser humano necesita saber todo, varios investigadores han querido conocer el porqué de este suceso. Ukichiro Nakaya fue el primer científico que estudió por qué no hay copos de nieve gemelos. En 1936, mientras el laboratorio de la Universidad de Hokkaido investigaba los copos de nieve, observó que cambiando ligeramente la temperatura del aire cambiaba la forma del cristal de hielo. A pesar de su corta vida, el copo de nieve, en su camino hacia el suelo, atraviesa zonas de diferente temperatura, lo que condiciona su aspecto final. Hay copos de nieve con diferentes formas de flores, helechos, agujas perforadas, endritas, etc.
Pero no es el único estudio que se ha hecho. En el Instituto Tecnológico de California, el físico Ken Libbrecht ha querido determinar cómo y por qué se producen estos cambios. En las habitaciones frías que garantizaban unas condiciones adecuadas para la formación de copos de nieve, Ken Libbrecht lanzó moléculas de agua para estudiar la formación de cristales de hielo. Dice que el embrión del copo de nieve es un prisma hexagonal formado por una molécula de agua que se agrupa alrededor de una pequeña partícula de polvo. Todos los copos de nieve tienen la misma base. Según los científicos, la razón principal de que cada copo de nieve tenga una forma especial es la capa casi líquida que se forma en la superficie del cristal de hielo.
Para crear esta capa hay que tener en cuenta dos factores. Por un lado, la propia superficie del cristal y por otro, la temperatura. De hecho, la capa casi líquida se forma a una temperatura u otra dependiendo de la superficie del cristal. Conociendo estas complejas condiciones se entiende mejor por qué es imposible encontrar copos gemelos de nieve. Por otro lado, cabe destacar que los copos de nieve con capa casi líquida aumentan mucho más rápido, ya que esta capa aporta al copo de nieve la humedad necesaria.
Pero la investigación en algún lugar no ha terminado. También se ha tratado de identificar la forma en que el copo de nieve crece en función de la temperatura. Parece que si el copo de nieve pasa por una temperatura fría, los brazos se alargan. Si la temperatura se calienta, en lugar de estirar los brazos, se engrosan. En total, los copos de nieve se pueden clasificar en cinco grupos que son indicadores de la temperatura existente en el momento de la formación de la nieve. Esta bonita investigación no piensa que luego no sirva para nada. De hecho, mediante el análisis de la nieve se pretende identificar la temperatura existente en las diferentes altitudes y las diferentes capas de aire atmosférico.
Ha quedado claro, al menos, que para crear dos copos de nieve iguales, dos prismas iguales tendrían que atravesar las mismas áreas micro, lo que difícilmente puede ocurrir. ¡Rara vez la palabra está prohibida en la ciencia!
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