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Un copo de nieve es un único cristal de hielo que ha alcanzado un tamaño suficiente, y puede haberse fusionado con otros, que cae a través de la atmósfera terrestre en forma de nieve . [1] [2] [3] Cada escama se nuclea alrededor de una pequeña partícula en masas de aire sobresaturadas atrayendo gotas de agua de nubes sobreenfriadas , que se congelan y se acumulan en forma de cristal. Surgen formas complejas a medida que el copo se mueve a través de diferentes zonas de temperatura y humedad en la atmósfera, de modo que los copos de nieve individuales difieren en detalle entre sí, pero pueden clasificarse en ocho clasificaciones amplias y al menos 80 variantes individuales. Las principales formas constituyentes de los cristales de hielo, a partir de las cuales pueden ocurrir combinaciones, son aguja, columna, placa y escarcha. La nieve parece de color blanco a pesar de estar hecha de hielo transparente. Esto se debe a la reflexión difusa de todo el espectro de luz por las pequeñas facetas cristalinas de los copos de nieve. [4]
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Los copos de nieve se nuclean alrededor de partículas minerales u orgánicas en masas de aire heladas y saturadas de humedad. Crecen por acreción neta hacia los cristales incipientes en formaciones hexagonales. Las fuerzas de cohesión son principalmente electrostáticas.
En las nubes más cálidas, una partícula de aerosol o "núcleo de hielo" debe estar presente en (o en contacto con) la gota para que actúe como núcleo. Las partículas que forman los núcleos de hielo son muy raras en comparación con los núcleos sobre los que se forman gotas de nubes líquidas; sin embargo, no se comprende qué los hace eficientes. Las arcillas, el polvo del desierto y las partículas biológicas pueden ser eficaces, [5] aunque no está claro hasta qué punto. Los núcleos artificiales incluyen partículas de yoduro de plata y hielo seco , que se utilizan para estimular la precipitación en la siembra de nubes . [6] Los experimentos muestran que la nucleación "homogénea" de las gotas de las nubes sólo ocurre a temperaturas inferiores a -35 °C (-31 °F). [7]
Una vez que una gota de agua se ha congelado como núcleo de hielo, crece en un ambiente sobresaturado , donde la humedad líquida coexiste con el hielo más allá de su punto de equilibrio a temperaturas bajo cero. Luego, la gota crece mediante la deposición de moléculas de agua en el aire (vapor) sobre la superficie del cristal de hielo donde se recogen. Debido a que las gotas de agua son mucho más numerosas que los cristales de hielo debido a su gran abundancia, los cristales pueden crecer hasta alcanzar cientos de micrómetros o milímetros de tamaño a expensas de las gotas de agua. Este proceso se conoce como proceso de Wegener-Bergeron-Findeisen . El correspondiente agotamiento del vapor de agua hace que las gotas se evaporen, lo que significa que los cristales de hielo crecen a expensas de las gotas. Estos grandes cristales son una fuente eficiente de precipitación, ya que caen a través de la atmósfera debido a su masa y pueden chocar y pegarse en racimos o agregados. Estos agregados suelen ser el tipo de partícula de hielo que cae al suelo. [8] Guinness World Records enumera los copos de nieve agregados más grandes del mundo como los de enero de 1887 en Fort Keogh , Montana , que se afirmaba que tenían 15 pulgadas (38 cm) de ancho, muy fuera del rango normalmente documentado de copos agregados de tres o cuatro pulgadas. de ancho. Se han observado monocristales del tamaño de una moneda de diez centavos (17,91 mm de diámetro). [3] Los copos de nieve encapsulados en escarcha forman bolas conocidas como graupel .
Aunque el hielo por sí solo es transparente, la nieve suele aparecer de color blanco debido a la reflexión difusa de todo el espectro de luz por la dispersión de la luz por las pequeñas facetas cristalinas de los copos de nieve que la componen. [4]
La forma del copo de nieve está determinada en términos generales por la temperatura y la humedad a la que se forma. [8] En raras ocasiones, a una temperatura de alrededor de -2 °C (28 °F), los copos de nieve se pueden formar en triple simetría: copos de nieve triangulares. [9] La mayoría de las partículas de nieve tienen forma irregular, a pesar de su descripción común como simétrica. Es poco probable que dos copos de nieve sean iguales debido a las 10 19 (10 quintillones) moléculas de agua estimadas que componen un copo de nieve típico, [10] que crecen a diferentes ritmos y en diferentes patrones dependiendo de los cambios de temperatura y humedad dentro de la atmósfera. que el copo de nieve cae en su camino hacia el suelo. [11] Se han cultivado copos de nieve que parecen idénticos, pero que pueden variar a nivel molecular, en condiciones controladas. [12]
Aunque los copos de nieve nunca son perfectamente simétricos, el crecimiento de un copo de nieve no agregado a menudo se aproxima a una simetría radial de seis veces , que surge de la estructura cristalina hexagonal del hielo. [13] En esa etapa, el copo de nieve tiene la forma de un diminuto hexágono. Los seis "brazos" del copo de nieve, o dendritas, crecen independientemente de cada una de las esquinas del hexágono, mientras que cada lado de cada brazo crece de forma independiente. El microambiente en el que crece el copo de nieve cambia dinámicamente a medida que el copo de nieve cae a través de la nube y pequeños cambios de temperatura y humedad afectan la forma en que las moléculas de agua se adhieren al copo de nieve. Dado que el microambiente (y sus cambios) son casi idénticos alrededor del copo de nieve, cada brazo tiende a crecer casi de la misma manera. Sin embargo, estar en un mismo microambiente no garantiza que cada brazo crezca igual; de hecho, para algunas formas cristalinas no es así porque el mecanismo subyacente de crecimiento del cristal también afecta la rapidez con que crece cada región de la superficie de un cristal. [14] Los estudios empíricos sugieren que menos del 0,1% de los copos de nieve exhiben la forma simétrica ideal de seis veces. [15] Muy ocasionalmente se observan doce copos de nieve ramificados; mantienen la simetría séxtuple. [dieciséis]
Los copos de nieve se forman en una amplia variedad de formas intrincadas, lo que lleva a la idea de que "no hay dos iguales". Aunque se han fabricado copos de nieve casi idénticos en laboratorio, es muy poco probable que se encuentren en la naturaleza. [18] [10] [19] [20] Los intentos iniciales de encontrar copos de nieve idénticos fotografiando miles de ellos con un microscopio desde 1885 en adelante por Wilson Alwyn Bentley encontraron la amplia variedad de copos de nieve que conocemos hoy.
Ukichiro Nakaya desarrolló un diagrama de morfología de los cristales, relacionando la forma de los cristales con las condiciones de temperatura y humedad bajo las cuales se formaron, que se resume en la siguiente tabla: [21]
La forma de un copo de nieve está determinada principalmente por la temperatura y la humedad a la que se forma. [8] Congelar el aire hasta -3 °C (27 °F) promueve cristales planos (delgados y planos). En aire más frío hasta -8 °C (18 °F), los cristales se forman como columnas huecas, prismas o agujas. En aires tan fríos como -22 °C (-8 °F), las formas vuelven a parecerse a placas, a menudo con características ramificadas o dendríticas. A temperaturas inferiores a -22 °C (-8 °F), los cristales se vuelven en forma de placas o columnares, según el grado de saturación. Como descubrió Nakaya , la forma también es función de si la humedad predominante está por encima o por debajo de la saturación. Las formas por debajo de la línea de saturación tienden más a ser sólidas y compactas. Los cristales formados en aire sobresaturado tienden más hacia el encaje, la delicadeza y la ornamentación. También se forman muchos patrones de crecimiento más complejos, como planos laterales, rosetas de bala y también tipos planos, dependiendo de las condiciones y los núcleos de hielo. [22] [23] [24] Si un cristal ha comenzado a formarse en un régimen de crecimiento en columna, alrededor de -5 °C (23 °F), y luego cae en el régimen más cálido en forma de placa, entonces brotan cristales en placa o dendríticos. al final de la columna, lo que produce las llamadas "columnas rematadas". [8]
Magono y Lee idearon una clasificación de cristales de nieve recién formados que incluye 80 formas distintas. Se enumeran en las siguientes categorías principales (con símbolo): [25]
Documentaron cada uno con micrografías. [26]
La Clasificación Internacional de Nieve Estacional en el Suelo describe la clasificación de los cristales de nieve, una vez depositados en el suelo, que incluye la forma y el tamaño de los granos. El sistema también caracteriza la capa de nieve, ya que los cristales individuales se metamorfizan y se fusionan. [27]
El copo de nieve es a menudo una imagen o motivo estacional tradicional que se utiliza durante la temporada navideña , especialmente en Europa y América del Norte. Como celebración cristiana , la Navidad celebra la encarnación de Jesús , quien según la creencia cristiana expía los pecados de la humanidad; Así, en las tradiciones navideñas europeas y norteamericanas, los copos de nieve simbolizan la pureza. [28] [29] Los copos de nieve también se asocian tradicionalmente con el clima de " Navidad Blanca " que a menudo ocurre durante la Navidad. [29] Durante este período, es muy popular hacer copos de nieve de papel doblando una hoja de papel varias veces, recortando un patrón con unas tijeras y luego desdoblándolo. [30] [31] El Libro de Isaías se refiere a la expiación de los pecados haciendo que aparezcan "blancos como la nieve" ante Dios (cf. Isaías 1:18); [29]
Los copos de nieve también se utilizan a menudo como símbolos que representan el invierno o las condiciones frías. Por ejemplo, los neumáticos para nieve que mejoran la tracción durante las duras condiciones de conducción invernal están etiquetados con un copo de nieve en el símbolo de la montaña. [32] Un copo de nieve estilizado ha sido parte del emblema de los Juegos Olímpicos de Invierno de 1968 , los Juegos Olímpicos de Invierno de 1972, los Juegos Olímpicos de Invierno de 1984 , los Juegos Olímpicos de Invierno de 1988 , los Juegos Olímpicos de Invierno de 1998 y los Juegos Olímpicos de Invierno de 2002 . [33] [34]
Un copo de nieve hexagonal estilizado de seis puntas utilizado para la Orden de Canadá (un sistema de honor nacional) ha llegado a simbolizar la herencia y la diversidad del norte de Canadá . [35]
En heráldica, el copo de nieve es una carga estilizada . En Unicode se codifican tres símbolos diferentes de copos de nieve : "copo de nieve" en U+2744 (❄); "copo de nieve trifoliado apretado" en U+2745 (❅); y "copo de nieve de chevron pesado" en U+2746 (❆).
En la dinastía Tang, los copos de nieve en la poesía a veces servían como símbolo de la energía cósmica del Tao y la Vía Láctea . [36]
Una selección de fotografías tomadas por Wilson Bentley (1865-1931):
Estudios fotográficos exhaustivos de copos de nieve frescos muestran que la simple simetría representada en las fotografías de Bentley es rara. [37]
