La geometria della neve che nessuno sa decifrare

Bastano piccolissime variazioni di temperatura e umidità per cambiare il disegno di un fiocco. E ognuno è diverso

di Gianluca Grossi

Della neve si sono occupati anche poeti e scrittori, da Pessoa a Gibran, da Shakespeare alla Dickinson: perché non c'è niente di più candido e puro, disserterebbero unanimi. Quando nevica è come se il mondo si fermasse; e tutto venisse permeato da una patina di magia. Ma è solo l'inizio. Perché c'è anche chi, per curiosità o lavoro (il primo nivologo della storia fu Keplero), studia la neve per indagarne le caratteristiche intime e scoprirne i segreti. Per esempio si dice che non esiste un fiocco uguale all'altro. Sarà vero? Potremmo partire da qui.

Il fiocco di neve nasce nel cielo, «come se scendesse a terra la volta celeste», ci racconta lo scrittore russo Boris Pasternak, che nel suo dottor Zivago fa della neve la vera protagonista del romanzo. Accade quando la temperatura cala e porta le goccioline d'acqua a congelare in corrispondenza di polveri vulcaniche, pollini, sale marino, ma anche particelle inquinanti. Si forma quello che i metereologi indicano con il nome di "nucleo di congelamento". E' l'embrione del cristallo di ghiaccio che assume la sua affascinante forma per via delle caratteristiche chimiche dell'acqua. La molecola è formata da due atomi di idrogeno e uno di ossigeno.

Sono saldati fra loro attraverso dei legami particolari, detti covalenti, che consentono agli elettroni di entrare in sintonia per raggiungere la massima stabilità nucleare (il famoso ottetto, che in natura possiedono solo i gas nobili come il neon).

I legami - quando fa molto freddo e l'acqua solidifica - osservano un'inclinazione particolare, di 109,5 gradi, ed è questo il motivo per cui si sviluppa una struttura tetraedrica (un poliedro a quattro facce), che ripetendosi determina la nascita di un reticolo esagonale e tridimensionale. E' la matematica della natura, che pare obbedire a formule misteriose, ma assolutamente perfette. Come insegna anche la famosa sequenza di Fibonacci che, fra le altre cose, permette di analizzare la sinuosità dei gusci dei molluschi e la geometria delle pigne.

Il fenomeno a livello microscopico si riproduce macroscopicamente con il coinvolgimento di un trilione di molecole d'acqua (un 1 seguito da 18 zeri). Su questa base si costruisce il fiocco di neve assumendo i connotati di un prisma esagonale, che sarà sottoposto a condizioni climatiche diverse. Intervengono, infatti, pressione, umidità, temperatura. Bastano piccolissime variazioni di questi parametri per cambiare il disegno di un fiocco di neve. Ecco perché non ne esistono uguali: è praticamente impossibile che ogni molecola possa essere interessata dalle stesse condizioni meteo, tenendo anche conto della latitudine, della longitudine, e dell'altitudine; benché Nancy Knight, del Centro Nazionale per la Ricerca Atmosferica, in Usa, il 1 novembre 1986 disse di avere recuperato due "piastre esagonali" identiche.

E c'è un altro aspetto che giustifica l'eccezionale eterogeneità dei fiocchi di neve. L'idrogeno, in realtà, non esiste. Ne esistono tre tipi diversi (isotopi): prozio, deuterio e trizio. Tutti e tre possiedono un elettrone (carica negativa) e un protone (carica positiva); ma varia il numero di neutroni, cariche neutre che con i protoni caratterizzano il nucleo dell'atomo, che va da zero (prozio) a due (deuterio). Dunque, la neve può derivare da molecole d'acqua formate da prozio o deuterio, ma non da trizio perché è molto raro. Anche il deuterio è scarsamente presente in natura, tuttavia è riscontrabile nei laghi alpini e negli oceani. La sua storia è recente, essendo stato separato per la prima volta dall'acqua normale nel 1933 dal chimico statunitense Gilbert Lewis.

Stesso discorso vale per l'ossigeno. Ogni molecola d'acqua su cinquecento possiede una massa diversa da quella tipica contraddistinta da sedici neutroni. E' coinvolto l'ossigeno 18, molto utile per analizzare il clima del passato indagando sulle sue relazioni con l'ossigeno 16.

Alla luce di queste considerazioni siamo oggi in grado di stimare un grande numero di fiocchi di neve, tutti presumibilmente diversi fra loro, ma riconducibili a una famiglia comune. Le colonne sono piccoli cristalli prismatici; gli aghi, fiocchi quasi cilindrici; le piastre possiedono una tipica forma esagonale; i dendriti rimandano alle fattezze di una stella (e di un neurone).

I cristalli irregolari sono i meno differenziati e la neve pallottolare è interessata dal fenomeno della brina. Variano poi le dimensioni: la neve molto piccola è rappresentata da fiocchi inferiori a 0,2 millimetri; quella estrema, da esagoni che superano i cinque millimetri. Insomma, ce n'è davvero di ogni tipo. Anche se, alla fine, quando nevica, è quasi per tutti lo stesso respiro, perfettamente decantato da Rimbaud: «Nient'altro che del bianco a cui badare».