La naissance d’un flocon de neige

Le 16 janvier 2020


 
Au Québec, le mois de février est à la fois le plus froid et le plus ensoleillé.

De manière générale, les jours d’hiver où il neige sont plus doux que les jours ensoleillés.

Pourquoi en est-il ainsi ?

C’est que la cristallisation de la vapeur d’eau en glace est une réaction exothermique, c’est-à-dire qu’elle produit de la chaleur.

Tout comme nos congélateurs dégagent de la chaleur.

Pourquoi les flocons de neige ne fondent-ils pas aussitôt en gouttelettes d’eau sous l’effet de la chaleur qu’ils dégagent au moment de leur formation ?

Pour deux raisons.

Premièrement, c’est que leur température demeure sous le point de congélation même s’ils sont plus chauds (c’est-à-dire moins froids) que l’air ambiant.

Deuxièmement, c’est qu’ils dissipent aussitôt cette chaleur le long des bras qu’ils étirent au cours de leur cristallisation. En d’autres mots, leurs bras sont des antennes de dissipation de la chaleur.

La formation des centaines de milliards de flocons au cours d’une tempête de neige est responsable de l’adoucissement de la température à ce moment-là.

Tout comme le miroir et les murs d’une salle de bain se couvrent de buée lors d’une douche, la vapeur d’eau des nuages se dépose à la surface des grains de poussière froids en suspension dans l’air. C’est alors que s’amorce la formation d’un flocon de neige.

Au départ, l’embryon du flocon (appelé germe) est une minuscule bille de glace autour du grain de poussière.

Par adsorption d’eau — qui passe directement de la phase gazeuse à la phase solide — la taille de cet embryon grossit jusqu’au moment où sa morphologie n’est plus la forme la plus efficace pour dissiper la chaleur. C’est alors que six bras surgissent dans six directions différentes, toutes dans un même plan.

Pourquoi six bras ?

C’est qu’en se solidifiant sous forme d’un bloc de glace, les molécules d’eau adoptent une disposition hexagonale. La symétrie des flocons est le reflet de la structure de la matière qui les compose.

Mais pourquoi le flocon est-il plat ?

C’est qu’à plat, les aiguilles ont un meilleur accès à l’air froid. Si les bras poussaient dans toutes les directions, elles se nuiraient mutuellement.

Au-delà d’une certaine taille, les bras du flocon donnent naissance à une nouvelle étoile dont seulement trois des six embranchements auront la possibilité de croitre.

Le bras au bout duquel pousse cette étoile est implicitement son quatrième embranchement. Quant aux deux embranchements qui manquent, leur atrophie vient du fait qu’en pointant vers l’intérieur du flocon, ils n’ont pas accès à de l’air qui est suffisamment froid (en raison de la chaleur dégagée).

À leur tour, les embranchements donneront naissance à d’autres étoiles à trois embranchements jusqu’à épuisement de l’air froid qui est nécessaire à leur refroidissement.

En somme, quand l’air ambiant s’est suffisamment adouci, les flocons cessent de croitre.

Lorsque les flocons naissent à des températures très froides, ils poussent très rapidement et se caractérisent par les fines aiguilles richement ramifiées.

À l’opposé, par temps moins froid, les flocons croissent plus lentement et adoptent une morphologie plus grasse.

Référence : L’architecture des flocons de neige

4 commentaires à La naissance d’un flocon de neige

  1. Christine Hamel dit :

    Merci bcp, article très instructif, ça serait encore plus le fun d’avoir plusieurs images de beaux flocons, mais une belle grande image super Macro d’un beau flocon c’est déjà un beau cadeau! Je fais aussi un peu de photo Macro, mais je ne suis pas capable de photographier des flocons de neige. Vous est-ce que vous avez déjà réussi à photographier des flocons de neige. Si oui, comment avec vous fait?
    Merci d’avoir mis le lien pour la référence de l’article, j’ai lu l’article original que l’ai trouvé super intéressant.
    Vive les Beautés de la Nature! Merci Mister God
    CH:) peintre

    • Jean-Pierre Martel dit :

      Il y a bien des années, je me suis essayé à la photographie de flocons de neige, sans grand succès.

      Afin de vous aider, je vous ai trouvé deux autres références :
      Photographier des flocons de neige
      Photographier des flocons de neige

      Même si j’ai un peu abandonné cette idée, je caresse depuis deux ans l’intention de photographier des bulles de savon gelées. Ce qui me semble beaucoup plus facile.

      J’ai acheté le savon et la glycérine (que je remplacerai peut-être par du sirop d’érable). J’attends le moment propice qui viendra, j’espère, l’hiver prochain.

      Voici ma source d’inspiration (en anglais) :
      Frozen soap bubbles create scenes from a fantasy world

      • Christine Hamel dit :

        Merci de vos renseignements Mr Martel, c’est vrai qu’on trouve tellement de bonnes ressources sur bcp de sujets publiés par des généreux passionnés sur le Net, il suffit de chercher/surfer un peu. J’espère que vous nous ferez part de vos plus belles images de bulles glacées un jour. Je fais un peu de photo expérimentale moi aussi, notamment la pinhole et l’exposition multiple. est-ce qu’on peut partager sur votre Blog le meilleur de nos photos? Si oui, comment? par un protocol de lien sur notre site Web perso?

      • Jean-Pierre Martel dit :

        J’aurais une meilleure idée.

        Si je publie vos photos sur mon blogue, il est fort à parier que certains de mes lecteurs auront l’impression que ces photos sont les miennes en dépit du soin que je mettrai à bien indiquer qu’elles sont de vous.

        Donc involontairement, je m’attribuerai un mérite qui vous revient.

        Pour être certaine que vous aurez tout le mérite de vos créations, j’aimerais vous aider à créer votre propre blogue, si l’idée vous intéresse.

        Sous WordPress, c’est gratuit et c’est extrêmement facile. Vous pourriez créer votre propre blogue en moins de dix minutes.

        Si l’idée vous intéresse, j’écrirais un texte sur ce blogue qui donnerait toutes les étapes à suivre.

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