Koning Winter: ¡Que nieve! (parte 3)
La Corriente del Golfo (parte de la Circulación Meridional de Retorno del Atlántico) podría debilitarse significativamente o incluso estancarse ya en 2050-2060 debido al cambio climático y al deshielo polar. Este punto de inflexión es inminente debido al aumento de agua dulce en el Océano Atlántico Norte. Las consecuencias son un enfriamiento drástico en Europa Occidental, un aumento más rápido del nivel del mar y un clima más extremo. Un Elfstedentocht podría ocurrir fácilmente en nuestro país cada año, lo que resultaría en facturas de energía muy elevadas. Habrá mucha nieve y, por lo tanto, también muchos copos de nieve o cristales de hielo. ¿Sabes lo bellamente estructurados que están?
Nieve
La nieve es una forma de precipitación compuesta por cristales de hielo. Se forma a partir de partículas de agua que se enfrían por debajo de su punto de congelación en las capas altas de la atmósfera y luego caen en forma de copos cristalizados. En el suelo, la nieve puede acumularse y sufrir otros cambios físicos.
Los copos de nieve se forman cuando pequeñas gotas de agua se enfrían tanto que se congelan formando cristales hexagonales. Durante su caída, atraen otras partículas de agua que se encuentran por debajo del punto de congelación pero que aún no se han congelado (superenfriamiento). Una vez en el suelo y otras superficies, la nieve puede acumularse en capas.
cristal de hielo
A temperaturas bajo cero, la nieve se forma cuando el vapor de agua se descompone en cristales de hielo sin la formación intermedia de gotitas de agua. Este proceso ocurre principalmente entre -5 y -20 °C y de forma óptima a una temperatura aproximada de -12 °C. A este valor, la diferencia de presión de vapor entre el agua y el hielo es máxima, y las moléculas de agua pasan de ser gotitas de agua subenfriadas a núcleos de congelación. Estos núcleos actúan como catalizadores y aceleran el proceso de congelación. En su descenso, estas partículas de hielo crecen gradualmente hasta convertirse en cristales. Estos pueden adoptar diversas formas, pero siempre son hexagonales (de seis puntas), como se puede apreciar claramente en las fotografías tomadas por el científico aficionado Wilson Bentley ya en 1902.
Cuando sopla el viento, los cristales de nieve, a menudo con forma de estrella, se agrupan en su camino hacia la tierra y forman un copo. Este copo está compuesto de hielo y mucho aire entre las agujas de hielo, como una almohada llena de plumas con aire entre ellas. Los copos son irregulares, pequeños o grandes, pero todos comparten ciertos patrones. Se forman especialmente en aire suficientemente húmedo y no demasiado frío. A temperaturas relativamente bajas y en aire más seco, suelen caer cristales de nieve sueltos. Esto ocurre con frecuencia en la región polar.
Investigación
En 1611, el astrónomo alemán investigó Johannes Kepler La forma de los cristales de hielo. En su obra *De Nive Sexangula Stellata* (Sobre el copo de nieve hexagonal), planteó la cuestión de por qué los cristales de hielo siempre tienen forma hexagonal. Desarrolló una teoría que lo relaciona con las esferas que, al apilarse muy juntas, también presentan dicha estructura. Se dio cuenta de que no disponía de los medios para investigarlo adecuadamente.
En 1665, el astrónomo, físico y arquitecto inglés Robert Hooke dibujó cristales de hielo en su *Micrographia* utilizando un microscopio. El agricultor y microfotógrafo estadounidense Wilson A. Bentley (1865-1931) fotografió unos cinco mil cristales de hielo, de los cuales publicó dos mil. Varias de las fotografías de Bentley pueden verse en *MGJ Minnaert* *De natuurkunde van 't vrije veld* (Parte 2: Sonido, calor, electricidad).
El cristal de hielo aún no ha revelado todos sus secretos. Diversos laboratorios (especialmente en Estados Unidos) continúan investigando. En los últimos años, el desarrollo ha avanzado a un ritmo vertiginoso. Actualmente, es posible crear una cámara climática con condiciones controladas. Gracias a ello, se ha descubierto que se forman diferentes formas de cristal según la humedad y la temperatura. Un hallazgo reciente es que, al intercalarse entre dos capas de grafeno, el hielo puede formar cristales cúbicos.
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