L'acqua diventa neve

All'arrivo dell'inverno si rinnova il curioso ed affascinante fenomeno della comparsa della neve, simbolo delle festività natalizie e ingrediente indispensabile degli sport invernali.

Pochi però conoscono le proprietà chimiche e fisiche molto particolari di questo interessante “materiale” della natura.

In effetti, la neve, è sempre stata oggetto di ammirazione e di curiosità, ma è stata poco oggetto di studio da parte delle persone, fatta eccezione per gli amanti o studiosi delle scienze.

Vi siete mai chiesti, ad esempio, perché la neve pur essendo fatta solo di acqua è bianca e opaca anziché essere trasparente?

Per un fisico sicuramente la spiegazione è molto banale ma non tutti si intendono di fisica.

Prima di dare una risposta alla domanda, cerchiamo di capire come è fatto in realtà un candido fiocco di neve.

Ogni fiocco di neve ha una sua fisionomia ma quello che accomuna tutti i fiocchi è la presenza di sei braccia, tutte della stessa lunghezza. 

Perché allora a volte cadono piccoli fiocchi e a volte fiocchi molto grandi?

Dipende dalle diverse condizioni ambientali, dalla temperatura, dalla ricchezza d'acqua, dalla velocità di crescita del chicco di neve.

Perché la neve non è trasparente?

Noi sappiamo che l'acqua è trasparente solo se è pura ma diventa bianca se in essa vengono disciolti alcuni corpuscoli in grado di diffondere la luce, sparpagliandola in tutte le direzioni.

È il caso ad esempio del latte, dove nel mezzo acquoso è disperso un gran numero di minuscole particelle di grasso.

Lo stesso succede per la neve che, in effetti, è un miscuglio di aria e di tanti fiocchi cristallini, diversi per forma e orientazione.

Ciascun fiocco quindi trasmette e riflette la luce a modo suo dando luogo al fenomeno della diffusione che è di tipo acromatico, cioè di un solo colore.

Vale a dire che, alla luce del sole, la neve appare bianca come il latte.

Ma allora perché una lastra di ghiaccio invece è trasparente?

Se la neve viene compressa, ad esempio con le mani, i vuoti che ci sono tra i fiocchi scompaiono e i cristalli tendono ad unirsi insieme, il mezzo diventa più omogeneo e riacquista la trasparenza.

Se i cristalli di neve sono talmente compatti da costituire una lastra di ghiaccio, il suo aspetto ritorna ad essere molto simile a quello dell'acqua, cioè incolore e capace di trasmettere in modo nitido le immagini dei diversi oggetti.

Ve ne potete rendere conto osservando la superficie ghiacciata di una pozzanghera o di un piccolo laghetto.

Perché la neve a volte appare con una colorazione azzurrina?

Quando ci troviamo in presenza di un candido manto di neve fresca, appena caduta, i cristalli sono ancora sufficientemente separati e quindi possono dare luogo ad un fenomeno di diffusione della luce che, grazie all'azione delle molecole che si trovano nell'atmosfera, produce il colore azzurrino.

Quindi siamo in presenza di una diffusione cromatica, cioè di un particolare colore.

È un fenomeno molto facile da osservare. Se con un semplice bastoncino creiamo un piccolo tunnel, cioè un semplice buco all'interno della coltre nevosa, osservando con attenzione si può notare che le pareti del tunnel appaiono azzurre.

Man mano che la neve si assesta fonde, poi congela di nuovo e così via, diventa sempre più compatta, l'azzurro tende a scomparire e la diffusione diventa acromatica che significa senza colore.

Sapete perché la neve fresca attutisce molto i rumori?

In effetti, questo è un fenomeno che si verifica perché le piccole cavità che contengono aria che si trovano tra i fiocchi di neve fresca, costituiscono degli ottimi riduttori della riflessione dei suoni, soprattutto quelli che hanno frequenze più elevate.

Quando la neve si assesta, questi spazi si riducono e l'effetto tende a svanire.

Come è possibile formare le palle di neve, tanto amate dai bambini e un po' meno dai grandi e perché al contrario non riusciamo invece a formare delle palline con la neve che si forma all'interno dei congelatori domestici?

La risposta è molto semplice: quando il ghiaccio è sotto pressione la sua temperatura di fusione si abbassa di alcuni gradi.

Quando schiacciamo la neve tra le nostre mani per farne una bella palla da lanciare lontano, oltre a compattare meglio i fiocchi si produce uno scioglimento parziale sia sulle superfici di contatto dei singoli fiocchi sia alla superficie esterna della palla. Il congelamento successivo causa una specie di cementificazione delle diverse parti.

Questo non si verifica tuttavia se la temperatura della neve è talmente bassa che la pressione esercitata non è sufficiente per abbassare il punto di fusione. È il caso della neve che si forma all'interno dei congelatori domestici in cui la temperatura è di circa -20 °C .

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