El modelo matemático calcula formas de copos de nieve por primera vez

En 1954, el físico japonés Ukichiro Nakaya publicó un estudio histórico sobre la naturaleza de los copos de nieve. Clasificó los copos en varias categorías e incluso descubrió cómo cultivarlos en condiciones de laboratorio, la primera vez que se hacía esto. Nakaya descubrió que los copos de nieve se forman cuando el vapor sobresaturado se enfría por debajo de cero, pero también que su forma es muy sensible tanto al nivel de sobresaturación como a la temperatura. Su diagrama (arriba) que resume sus resultados, se ha hecho famoso desde entonces. Desde entonces, varios investigadores han intentado comprender mejor los procesos que determinan la morfología de los copos de nieve. En este blog, por ejemplo, analizamos el trabajo de Kenneth Libbrecht, uno de los líderes mundiales en esta área. Un desafío en este campo es simular el crecimiento de copos de nieve de todas las formas con un modelo de computadora. Sin embargo, ha sido difícil lograr el éxito debido a la dificultad de modelar las complejas condiciones que existen en el límite entre el hielo y el aire a medida que crece un cristal. En particular, a los modelistas les ha resultado difícil capturar el crecimiento simultáneo de facetas con la ramificación dendrítica que se produce cuando crecen las escamas. Cuando se combinan, se cree que estos procesos generan muchas de las famosas y hermosas formas de cristal. Hoy, John Barrett del Imperial College London y un par de amigos revelan su enfoque del modelado de copos de nieve, que dicen que resuelve este problema. El resultado es que han podido calcular varias formas de copos de nieve que aparecen en la naturaleza por primera vez. Estos incluyen placas sólidas, prismas sólidos, columnas huecas, agujas, dendritas, columnas rematadas y rollos en placas. El modelo también proporciona una idea de cómo se forman los cristales. Por ejemplo, su modelo predice una relación lineal entre la velocidad de crecimiento de la punta del cristal y el grado de sobresaturación. Eso es algo que podría probarse en el laboratorio. Y Libbrecht, por ejemplo, tiene el equipo para hacer el trabajo. Árbitro: arxiv.org/abs/1202.1272 : Cálculos numéricos de la formación de patrones facetados en el crecimiento de cristales de nieve esconder