Un ejemplo de placa hexagonal (arriba) y columna hexagonal (abajo), formas típicas de cristales de hielo.
A temperatura y presión ambiente, las moléculas de agua tienen forma de V. Los dos átomos de hidrógeno se unen al átomo de oxígeno en un ángulo de 105°. [3] Los cristales de hielo tienen una red cristalina hexagonal , lo que significa que las moléculas de agua se organizan en hexágonos en capas al congelarse. [1]
El crecimiento más lento de los cristales en atmósferas más frías y secas produce una mayor simetría hexagonal. [2] Dependiendo de la temperatura y la humedad ambientales , los cristales de hielo pueden desarrollarse a partir del prisma hexagonal inicial en muchas formas simétricas. [4] Las posibles formas de los cristales de hielo son columnas, agujas , placas y dendritas . También son posibles patrones mixtos. [1] Las formas simétricas se deben al crecimiento deposicional , que es cuando el hielo se forma directamente a partir del vapor de agua en la atmósfera. [5] Los espacios pequeños en las partículas atmosféricas también pueden acumular agua, congelarse y formar cristales de hielo. [6] [7] Esto se conoce como nucleación . [8] Los copos de nieve se forman cuando vapor adicional se congela sobre un cristal de hielo existente. [9]
Una mayor congelación del agua sobre un cristal de hielo produce copos de nieve .
Cristales trigonales y cúbicos.
El agua sobreenfriada se refiere al agua por debajo de su punto de congelación que todavía está líquida. [10] Los cristales de hielo formados a partir de agua sobreenfriada tienen defectos de apilamiento en sus hexágonos en capas. Esto hace que los cristales de hielo muestren simetría trigonal o cúbica dependiendo de la temperatura. Los cristales trigonales o cúbicos se forman en la atmósfera superior donde se produce el sobreenfriamiento. [11] [12]
Cristales cuadrados
El agua puede atravesar láminas laminadas de óxido de grafeno , a diferencia de moléculas más pequeñas como el helio . Cuando se exprime entre dos capas de grafeno , el agua forma cristales de hielo cuadrados a temperatura ambiente. Los investigadores creen que la alta presión y la fuerza de van der Waals , una fuerza de atracción presente entre todas las moléculas, impulsan la formación. El material es una nueva fase cristalina de hielo. [3] [13]
Fenómenos meteorológicos
Un halo creado por la luz que se refleja en los cristales de hielo de los cirros. Este halo específico se llama halo de 46° .
Los cristales de hielo crean fenómenos ópticos como polvo de diamante y halos en el cielo debido a la luz que se refleja en los cristales en un proceso llamado dispersión . [1] [2] [14]
Los cirros y la niebla helada están formados por cristales de hielo. [1] [15] Las nubes cirros son a menudo la señal de que se acerca un frente cálido , donde el aire cálido y húmedo se eleva y se congela formando cristales de hielo. [16] [17] Los cristales de hielo que se frotan entre sí también producen rayos . [18] [19] Los cristales normalmente caen horizontalmente, [20] pero los campos eléctricos pueden hacer que se agrupen y caigan en otras direcciones. [21] [22]
La industria aeroespacial está trabajando para diseñar un radar que pueda detectar entornos de cristales de hielo para discernir condiciones de vuelo peligrosas. Los cristales de hielo pueden derretirse cuando tocan la superficie de un avión caliente y volver a congelarse debido a las condiciones ambientales. La acumulación de hielo alrededor del motor daña el avión. [23] [24] El pronóstico del tiempo utiliza radares meteorológicos de reflectividad diferencial para identificar tipos de precipitación comparando las longitudes horizontales y verticales de una gota. [25] Los cristales de hielo son más grandes en dirección horizontal [14] y, por tanto, son detectables.
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