La terra ci parla

I cristalli di neve

di Danilo Pagnutti

È arrivato dicembre! Ai primi freddi, che annunciano l’approssimarsi dell’inverno, la luce del sole si fa pallida, mentre le nubi occultano l’azzurro del cielo ed il vento sibila fra i rami degli alberi. L’inverno, silente custode del sonno della natura, spoglia la terra delle sue ultime vesti autunnali e la copre con una morbida coltre di neve.

Il cielo e la terra scompaiono, mentre in un mondo di un solo colore, fiocchi leggiadri fluttuano nell’aria e pizzichi di luce prillano in una danza vorticosa.

Accarezzata dall’ultimo raggio di un languido sole, la neve s’illumina nello scintillio di mille faville e, in un silenzio ovattato, veste la nudità degli alberi, adornandoli con un mantello bianco, come per uno sposalizio di fate! A proposito, vi è mai capitato d’osservare un cristallo di neve? Straordinario, vero? Guardatelo ancora e vedrete che lungi dall’essere un ammasso casuale, ha una forma ordinata, simile ad una felce; anzi, a dire il vero, assomiglia a sei felci identiche, che si diramano da una radice comune. Il fiocco di neve, con la sua simmetria esagonale quasi perfetta, è una stupefacente combinazione di regolarità e casualità, di ordine e confusione, di configurazione e caos.

Accanto al primo cristallo se ne posa un altro e subito vi accorgete che non sono uguali. Hanno entrambi una simmetria esagonale, ma la figura è diversa, cosí come lo è la configurazione del terzo fiocco, che si è adagiato sulla manica del vostro cappotto, e quella del quarto, del quinto, del sesto e via enumerando.

Di fronte a questo fenomeno, alcuni sono giunti ad affermare che non vi sono due fiocchi di neve uguali, dichiarazione poco matematica e un tantino iperbolica, ma che, tuttavia, dà un’idea della straordinaria varietà di forme che può assumere il nostro esagonale fiocco di neve. Per saperne di piú, la cosa migliore sarebbe quella d’intervistare uno di questi sfuggevoli cristalli per farsi rivelare i suoi segreti. Detto, fatto! Ecco qui le nostre domande e le sue non troppo gelide risposte:

Innanzi tutto, vorremmo sapere qualcosa della tua origine. Sappiamo che vieni dal cielo, ma come fai a scendere sulla terra?

La mia culla si trova lassú, nell'alta atmosfera. Fino a poche ore fa, ero fatto di vapore acqueo, ma poi la temperatura è scesa sotto lo zero ed io mi sono sentito irrigidire. Dopo un po’, mi sono accorto che non ero piú gassoso, ma solido! Allora, ho preso a girovagare all’interno della nuvola che mi ospitava, avvicinandomi sempre piú al suo bordo inferiore, finché sono caduto fuori e sono precipitato. Non molto velocemente, a dire il vero; alcuni, che mi hanno cronometrato, affermano che sono sceso ad una velocità di 50 centimetri il secondo. Ho attraversato gli strati intermedi dell’atmosfera e, siccome, anche lì faceva freddino, sono arrivato qua, accanto a te, ancora intero.

Dicci qualcosa della tua forma. A che cosa si deve questa tua meravigliosa struttura esagonale?

Essa dipende da molti fattori, che possono combinarsi, interagendo in modi differenti: i principali sono la temperatura e la sovrassaturazione, che – ci scommetto – non sai che cos’è. Essa è un fenomeno che riguarda l’umidità disponibile, cioè la quantità di vapore acqueo presente nell’aria. Normalmente un certo volume d’aria può trattenere una quantità limitata di vapore acqueo. Al di sopra di questo livello di saturazione, il vapore in eccesso si condensa, assumendo la forma di una nebbia sottile. Un’improvvisa perturbazione, provocata da particelle di polvere o da altre irregolarità, può innescare il processo che porta alla formazione di cristalli, che assumono una gran varietà di forme, la piú semplice delle quali è la lamina esagonale. Perché proprio un esagono, domanderai? Perché è esagonale il reticolo cristallino del ghiaccio. Nel suo libro De nive sexangula, scritto nel 1611, Keplero paragonò il fiocco di neve al nido d’ape, anch’esso esagonale, e scrisse che questa configurazione è cosí comune poiché è quella che permette d’ammassare il massimo numero di elementi nel minimo spazio. Bella intuizione, vero? Ma questo non è tutto. Abbiamo detto che, in origine, a causa della simmetria esagonale del reticolo cristallino del ghiaccio, il fiocco di neve può essere una lamina con sei lati diritti. Tuttavia, se la sovrassaturazione supera il livello del 30%, subentra il fenomeno noto come instabilità di Mullins-Sekerka. I lati dell’esagono si rompono e ciascuno di loro si biforca in due punte, che si suddividono a loro volta in altre, che si possono frammentare ulteriormente, creando una struttura che gli specialisti chiamano "dendrite", dal termine greco che significa "albero".

Tuttavia, i fiocchi di neve differiscono l’uno dall’altro e ciò significa che questo processo di ramificazione simmetrica non obbedisce ad un modello unico. Perché?

Ebbene, la difformità osservabile nella struttura dei fiocchi di neve dipende dal fatto che essi sono generati dal rimescolamento continuo di un gran numero di fattori, sospesi tra la simmetria e il caos, tra i quali mette conto nominare la geometria frattale e la dinamica caotica della nuvola; perciò la forma finale di un cristallo di neve riassume in sé la storia di tutti i fattori fisici, climatici ed atmosferici, che hanno contribuito a plasmarlo.

Ancora una domanda. Perché la neve è bianca?

La neve ha questo colore poiché i cristalli trasparenti - che la compongono - non assorbono la luce, ma la riflettono...

L’intervista è finita e, mentre ci congediamo dal nostro algido informatore, ci accorgiamo che il freddo si è fatto intenso e pungente. La temperatura è talmente rigida che la natura stessa sembra trattenere il fiato. La superficie del vicino ruscello si rapprende e, lungo le rive ghiacciate, sembra trasformarsi in traslucido specchio. Qua e là emergono marmorei cespugli arricciati dal gelo e adornati di candidi festoni. Che forza e che bellezza sprigionano i fenomeni della natura! Starei qui a guardarli per ore, se non fosse per quell’insistente formicolio alle mani e quell’intorpidimento agli arti inferiori, che mi suggeriscono una ritirata strategica alla ricerca di un po’ di tepore. Meglio ascoltare questi segnali… non mi ci vedo a forma di esagono!

Fonti:

Stewart, Ian. Che forma ha un fiocco di neve? Bollati Boringhieri, Torino, 2003.