La fisica della caduta dei fiocchi di neve

I fiocchi di neve sono uno diverso dall’altro: in base alle condizioni atmosferiche in cui si forma cambiano le dimensioni, la densità, il motivo dei cristalli di ghiaccio. Eppure il modo in cui i fiocchi di neve cadono è sorprendentemente simile. È questa la conclusione a cui sono giunti i ricercatori dell’Università dello Utah dopo aver analizzato mezzo milione di fiocchi di neve caduti nei pressi di Salt Lake City. Un risultato che ha lasciato senza spiegazioni gli stessi sperimentatori, che ora – dicono – cercheranno di capirne di più.

Come cade un fiocco di neve?

La caduta di un fiocco di neve è un moto accelerato, ma non si può certo definirlo semplice. È determinato, come per qualsiasi altro corpo, da gravità e attrito dell’aria, ma per le particolarità dell’oggetto, è anche influenzato da turbolenze durante la discesa. Tant’è che è complicato prevederne, tra fluttuazioni e volteggi, la velocità e l’accelerazione.

Studiare il moto dei fiocchi di neve, però, è importante perché può avere ripercussioni sui modelli di previsioni delle precipitazioni e sui modelli climatici.

Uno schema universale

Per questo motivo Dhiraj Singh e i suoi colleghi hanno costruito un apparecchio, composto da un laser, una piastra riscaldante e diverse fotocamere, per misurare massa, dimensioni e densità dei fiocchi di neve caduti dello Utah. Quando un fiocco di neve passa attraverso il laser blocca la luce, e dal modo in cui lo fa è possibile ricavare la velocità e l’accelerazione, mentre dal modo in cui evapora sulla piastra riscaldata si possono dedurre la massa e la densità.

Nonostante l’estrema varietà di dimensioni e densità dei fiocchi di neve e delle condizioni (perturbazioni più o meno forti) in cui sono stati generati, mettendo insieme tutti i dati gli autori della ricerca hanno scoperto – con loro stesso stupore – un comportamento universale nella caduta di questi cristalli di ghiaccio. L’accelerazione e la velocità terminale di ogni fiocco rientravano nello stesso modello statistico, disegnando una distribuzione di Laplace.

Il motivo di un simile comportamento – ammettono gli autori – non è chiaro: in che modo forme così irregolari e condizioni atmosferiche tanto diverse possono descrivere uno schema statistico così semplice? Non resta – aggiungono – che proseguire nello studio, costruendo un dispositivo di misurazione più preciso per ricavare dati più dettagliati.