Questions to the experts

La formation de la neige résulte de la cristallisation de l'eau, c'est-à-dire d'un changement d'état de la matière. Dans ce cas, il s'agit du passage de l'eau sous forme liquide à l'eau sous forme solide. Lors de la formation d'un cristal de neige, les molécules d'eau s'organisent dans l'espace pour consommer le moins d'énergie possible.
Dans le cas de l'eau, il existe des forces très faibles entre les molécules, appelées "liaisons hydrogène", qui confèrent à l'eau des propriétés particulières. L'organisation des molécules d'eau dans un cristal de neige résulte de cet effet: en minimisant l'énergie nécessaire à la formation du cristal, les molécules s'organisent de manière organisée, mais très jolie, dans l'espace.

On dit que deux cristaux de neige ne sont jamais identiques.
Cela est dû aux différents types de structures que peuvent prendre les cristaux de glace lorsqu'ils se forment.
On dénombre une dizaine de formes différentes (aiguilles, prismes creux, dendrites,) Le type de structure que prend le cristal dépend de la température et de l'humidité à l'endroit de sa formation. Ainsi à une température donnée la cristallisation peut se faire sous forme d'aiguilles, à une autre température elle peut avoir lieu sous la forme de cristaux plats à six cotés ou sous forme d'étoiles à six branches. Lorsque le cristal de neige se forme dans un nuage le microclimat qui l'entoure change constamment et dicte la forme qu'il prend. Pour un cristal donné les conditions de température et d'humidité sont les mêmes au bout de ses différentes branches et il croit de façon symétrique. Par contre deux cristaux différents n'ont pas la même histoire et leur forme sera différente.

J'ai contacté d'éminents spécialistes, qui m'ont confirmé que le problème de croissance des cristaux, s'il est pratiquement résolu, n'en est pas moins d'une très grande difficulté. En gros, que se passe-t-il dans un milieu contenant de la vapeur d'eau, à basse température, et en présence d'un cristal de glace qui a déjà commencé à pousser? Une molécule d'eau qui s'approche du cristal est attirée par les molécules déjà en place, mais toutes les places ne sont pas équivalentes. Si le cristal est plan, s'il s'étale à deux dimensions, les sites accessibles sur le bord du plan offrent plus de possibilités d'accrochage que les sites au milieu du plan, donc la molécule s'y logera plus facilement et la croissance plane continuera. En outre, le problème majeur de la croissance cristalline est celui de l'évacuation de l'énergie libérée par la congélation, et on peut concevoir qu'une structure pointue offre plus d'espace autour d'elle pour évacuer cette énergie qu'une ligne droite ou qu'une surface plane. Ainsi s'explique le fait que le cristal se développe dans un plan et émette des pointes qui se ramifient elles-mêmes, en respectant les directions cristallographiques de la glace, qui sont celles de l'hexagone. La seule chose que n'expliquent pas ces théories, c'est la symétrie macroscopique d'un beau cristal, dont tous les bras sont semblables dans toutes leurs ramifications. Comment une nouvelle molécule d'eau qui arrive sur le cristal peut elle "savoir" où elle doit de mettre pour respecter la symétrie du dessin très compliqué amorcé sur les autres bras, à plusieurs millimètres de là? Il semble qu'il n'y ait sur ce problème que des hypothèses non vraiment vérifiées, faisant intervenir les vibrations de l'ensemble du cristal, dont les modes de plus basse fréquence ont certainement des valeurs différentes pour un cristal symétrique et un cristal même faiblement dissymétrique. De là à savoir comment ces vibrations peuvent orienter la mise en place des nouvelles molécules !?