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Blanca Navidad fractal. Cristales de nieve. | SIngenio Blog ¿Piensas que la mayoría de los cristales de nieve son simétricos? ¿Sabías que crecen como los seres vivos? ¿Crees que se forman a partir de ...

✽ 15/12/11

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Blanca Navidad fractal. Cristales de nieve.

¿Piensas que la mayoría de los cristales de nieve son simétricos? ¿Sabías que crecen como los seres vivos? ¿Crees que se forman a partir de agua congelada y que siempre tienen forma de estrella? Pues sigue leyendo y descubrirás algunas curiosidades sobre los cristales de hielo que quizás desconozcas.


Un cristal de nieve, como su nombre lo indica, es un solo cristal de hielo. Un copo de nieve es un término más general que puede denominar a un cristal de nieve individual o a varios cristales de nieve pegados entre sí.

Los copos de nieve no son gotas de agua congelada. A veces las gotas de lluvia se congelan al caer, pero esto es lo que se conoce como aguanieve. El granizo tampoco tiene ninguno de los patrones elaborados y simétricos que sí encontramos en los cristales de nieve. Estos se forman realmente cuando el vapor de agua se solidifica pasando directamente a hielo. Es el proceso de cambio de estado conocido como sublimación inversa.

Los asombrosos copos que ilustran multitud de fotografías y dibujos surgen más adelante, cuando los cristales crecen.

En un principio todos comienzan como un cristal hexagonal que posteriormente se extiende formando delicados brazos y esos encantadores patrones que conocemos.

Las moléculas de agua en un cristal de hielo forman una red hexagonal como la imagen de la izquierda. Cada punto rojo representa un átomo de oxígeno mientras que las barras grises representan los átomos de hidrógeno. Hay dos hidrógenos por cada oxígeno, por lo que la fórmula química es la que tiene que ser, es decir, H2O. La simetría final de los cristales de nieve deriva de esta red cristalina del hielo y la forma más básica es la de prisma hexagonal.


Desde hace tiempo se sabe que las diferentes temperaturas y el grado de humedad influyen en los patrones de crecimiento de los cristales de hielo. Alrededor de -2°C su forma es la de pequeños discos planos y estrellas. A -5°C se forman agujas y columnas delgadas. Cerca de -15°C es cuando se producen los más delgados y también los más grandes, con formas otra vez de placas o estrellas. Con temperaturas inferiores a -30°C la forma de columna combinada con placa es la habitual.

Además, podemos ver en el diagrama que los cristales de nieve tienden a formar formas más simples cuando la humedad (sobresaturación) es baja, mientras que las formas más complejas se producen con humedades altas.


Pero ¿qué es lo que hace que los copos de nieve crezcan y precisamente de esta manera? Kenneth G. Libbrecht encuentra la explicación a este curioso crecimiento, en lo que denomina sharpening effect (el efecto agudeza).

Pincha para ver una animación
Cuando el cristal de nieve se desarrolla a -15°C, una pequeña cresta se acumula en sus bordes, extendiéndose luego hacia el aire húmedo en forma de hoja afilada. Como las esquinas del hexágono sobresalen y tienen más superficie que el resto, estas recogen más humedad y crecen más rápido.

A medida que el saliente se vuelve más agudo, esa zona crece más rápida y se vuelve más aguda aún, creando un efecto de retroalimentación positiva.

Es es la hipótesis más plausible actualmente para la geometría fractal de los cristales de nieve, pero es sólo el primer paso en el estudio su desarrollo. Libbrecht dice que todavía no sabe exactamente por qué diferentes temperaturas hacen más agudas sólo algunas de las caras de los cristales.



Aquí puedes encontrar un cuadro-esquema con las distintas formas que pueden adoptar. Te anticipamos la mayoría en forma de galería de imágenes. Podrás acceder pinchando en cualquiera de ellas.





Algunos atribuyen la simetría de los cristales de hielo a efectos mágicos o a extrañas fuerzas, pero lo que los produce es simplemente el puro azar, eso que se da en llamar el caos. De hecho, la mayoría de ellos tienen una estructura irregular y si creemos otra cosa es sólo por culpa de artículos como este en los que ponemos bonitas imágenes ilustrativas, descartando las que corresponden a los más normales. Esta de la derecha es la imagen de un copo simple de los más corrientes, es decir, de los irregulares.

Así que los ejemplares hermosamente simétricos son difíciles de encontrar, pero para no quedarnos sin disfrutar de ellos, afortunadamente existen sitios como Snow Crystals, que es de dónde hemos sacado toda esta información.

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