¿Cómo se forman las estructuras de hielo en la naturaleza?

La física asombrosa se esconde detrás de muchos objetos cotidianos. sentí durante muchos años Hans Joachim Schlichting Discute estos fenómenos y los explica en su columna para lectores del «Scientific Spectrum». Schlichting es profesor de Física de la Educación y trabajó en la Universidad de Münster hasta su jubilación.

Se pueden observar diferentes patrones de cristales de hielo en la naturaleza. Esto refleja las muchas posibilidades que surgen de la geometría de los objetos, las condiciones de temperatura prevalecientes, el suministro de moléculas de vapor de agua y la eliminación del calor residual.

«Hubo innumerables moléculas de agua que se congelaron en una variedad de cristales que se unieron».
(Tomás Mann)

Las estructuras mostradas hasta ahora corresponden a condiciones con un suministro limitado de material y una eliminación limitada del calor de cristalización. En los casos en que el vapor de agua es abundante y el calor se elimina de manera óptima, existe toda una clase de otras estructuras de hielo. Es grande y denso. El efecto de la simetría hexagonal de las moléculas de agua microscópicas sobre los patrones macroscópicos es particularmente evidente en ellos.

© H. Joachim Schlichting (Detalle)

prismas hexagonales | Cristales planos de hielo con un diámetro habitual de un centímetro crecen de noche sobre arbustos calentados por el sol durante el día.

En un caso, el punto de partida para la formación de la estructura fue un manto de nieve que se extendió sobre una gran área sobre arbustos bajos. Durante el día, el sol intensamente radiante calentaba el espacio oscuro debajo, creando una atmósfera saturada de humedad. La siguiente noche estrellada, la capa superior de nieve se había enfriado considerablemente. El aire relativamente caliente y el vapor de agua subieron desde abajo. Este último cayó en la región nevada y se congeló.

© H. Joachim Schlichting (Detalle)

árbol de cristal | Las estructuras ocurren en algunos lugares de manera laminar.

En tal constelación, el calor de la cristalización se irradia fácilmente hacia el frío cielo nocturno. De esta manera, incluso los huecos se llenan fácilmente cuando envejeces. En solo una noche, las estructuras laminares se pueden crear de esta manera, algunas de las cuales parecen receptáculos abiertos desde arriba y colgando en lugares como aletas de refrigeración. La última similitud es más que puramente externa, después de todo, sigue siendo importante para la disipación óptima del calor, especialmente con la producción exuberante y eficiente de estructuras cristalinas. Por lo tanto, los patrones en forma de árbol de Navidad no son más un capricho desde el punto de vista estético que una necesidad física.

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Chiquita Velazco

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