Tras las últimas nevadas hemos querido investigar sobre algo tan pequeño, pero a la vez tan fascinante como son los copos de nieve.
Volvemos esta semana con algo que marca nuestro día en Sierra Nevada y que a la vez levanta tanta pasión: la nieve.
Después de unos días de nevadas intensas descubrimos con agrado que nuestra querida montaña luce mejor que nunca. Blanca, radiante y espectacular desde cualquier perspectiva.
La nieve siempre ha generado alegría y una bonita sensación en el espectador. Quién no recuerda de niño, o quizá de no tan niño, la felicidad de ver nevar, el juego de coger esos copos de nieve que como magia caían del cielo y nos hacían sonreír sin saber bien el por qué.
La nieve en nuestra localidad y en nuestro colegio está presente buena parte del curso y es ,además, sustento de muchas de las familias de nuestro colegio, por lo que a la magia de ver nevar se une, irremediablemente, la alegría de saber que traerá más trabajo a la estación.
Pero, ¿alguna vez os habéis parado a pensar en lo complejo de un simple copo de nieve?¿habéis pensado la cantidad de fenómenos que se tienen que dar para que una simple gota de agua se solidifique y forme el tan preciado copo de nieve?¿por qué no siempre nieva igual? Algunas veces son bolitas, otras parecen copos de avena que caen lentamente, otras son pequeñas estrellas o incluso pequeños bastoncillos…¿de qué depende?…hoy vamos a intentar explicarlo. Atentos.
Vamos a comenzar esta historia con Johannes Kleper(1571-1630),figura clave en la revolución científica, fue un astrónomo y matemático alemán, conocido fundamentalmente por sus leyes sobre el movimiento de los planetas en su órbita alrededor del Sol. Fue colaborador de Tycho Brahe, a quien sustituyó como matemático imperial de Rodolfo II.
Pues bien, en enero de 1611, Johannes Kepler le hizo un regalo verdaderamente peculiar a su amigo y benefactor, Johannes Matthaeus Wacker von Wackenfels. Para celebrar el Año Nuevo le entregó una carta en la que explicaba por qué los copos de nieve tienen forma hexagonal.
Kepler, que en aquel momento ejercía como matemático imperial en la corte del emperador Rodolfo II, había empezado a reflexionar sobre este tema después de un paseo de invierno por Praga. Al observar los copos de nieve que caían sobre su abrigo, “todos con seis esquinas y radios emplumados”, pensó que aquel era un motivo perfecto para escribir un ensayo con el que sorprender a su amigo:
“Algo más pequeño que cualquier gota, pero con un patrón subyacente. Aquí estaba el obsequio de Año Nuevo ideal para quien no necesita nada, justo lo que un matemático puede regalar […] puesto que procede del cielo y parece una estrella».
Hoy, la simetría de los copos de nieve nos resulta tan familiar, que sus seis puntas se han convertido en un icono del invierno, y de los festejos navideños que acompañan a esta época del año en nuestro hemisferio. Pero, por sorprendente que pueda parecer, Kepler fue el primer europeo en escribir sobre esta cuestión a comienzos del siglo XVII.
En China, en cambio, varios siglos antes de nuestra era, T’ang Chin ya había propuesto una explicación de numerológica; argumentaba que “dado que el seis es el verdadero número del agua, cuando el agua se congela en flores, estas han de tener seis puntas”.
El físico alemán intenta averiguar los motivos que subyacen a este número. «Debe haber una causa por la cual la nieve tiene la forma de una estrella de seis esquinas», escribió en su breve ensayo. “No puede ser casualidad. ¿Por qué siempre seis?”. Esta pregunta, tan sencilla en apariencia, aún tardaría varios siglos en encontrar una respuesta precisa. Pero la curiosidad de Kepler le lleva a intuir, hace cuatrocientos años, las bases de lo que hoy constituye la ciencia de la cristalografía.
Según describe en El copo de seis puntas, «la unidades naturales más pequeñas de un líquido como el agua» (eso que hoy entendemos como átomos o moléculas) se agrupan a escala infinitesimal de la manera más compacta posible. En un tono siempre poético y recreativo, Kepler imagina esas partículas como pequeñas esferas microscópicas y argumenta que el hexágono es, precisamente, la figura que optimiza su empaquetamiento. Aquí estaba en deuda con el matemático inglés Thomas Harriot, quien había resuelto este mismo problema geométrico en 1585. Lo había hecho a bordo de un navío. Como asesor científico de una expedición a las Américas, le encargaron encontrar la manera más compacta de apilar las balas de cañón en la cubierta de los buques, y la simetría hexagonal no tardó en aparecer.
Hoy sabemos que esta explicación peca un poco de simplista. Si bien es cierto que la materia está formada por partículas elementales, diminutas e idénticas entre sí, las moléculas de agua tienen una forma más compleja que la de una esfera, en realidad. A falta de este dato, Kepler no consigue entender por qué, al apilarse, acaban dando lugar a cristales planos, como los copos de nieve. Tampoco puede explicar la diversidad de otro tipo de cristales, cuyas formas no siempre son hexagonales. El mismo Kepler se da cuenta de esta limitación y termina su ensayo aclarando que aún queda investigación por delante:
“He llamado a las puertas de la química y veo cuánto queda por decir antes de que podamos comprender nuestra causa».
Pero incluso en esta claudicación aparente, Kepler termina estando en lo cierto. A fin de cuentas, la clave de esta hermosa simetría se encuentra en la química de las moléculas. Gracias a estas fuerzas invisibles, podemos admirar una pequeña escultura de agua que, como decía Kepler “procede del cielo y parece una estrella”.
Tras Kepler, otros muchos han estudiado los copos de nieve. En 1885 Wilson Alwyn Bentley fotografió miles al microscopio intentando identificar copos idénticos. A pesar de la gran variedad de geometrías, no consiguió encontrar dos que fueran exactamente iguales. No fue hasta 1988 cuando un equipo en Wisconsin demostró que dos copos de nieve pueden ser totalmente idénticos si el entorno en el que se forman es suficientemente parecido. Aunque cuando esto sucedía, siempre se correspondían con prismas huecos en vez de con los copos comúnmente conocidos.
A lo largo de la historia, han sido muchos los intentos de clasificar los diferentes copos de nieve, pero debido a su complejidad, es imposible determinar un único modo de clasificarlos, o de darle nombre a todas las posibles formas. Entre las clasificaciones más comunes está la que se muestra en la imagen siguiente, con un total de 35 diferentes tipos, la de la Comisión Internacional de Nieve y Hielo basada en 7 tipos básicos con varias modificaciones, la clasificación de Nakaya con un total de 41 tipos de copos de nieve, y la clasificación de Magono and Lee, la más compleja hasta la fecha con un total de 80 tipos de cristales.
Así que ya sabéis, cuando veáis nevar pensar que detrás de algo tan bonito y aparentemente sencillo hay todo un mundo. Que científicos de todo el mundo pensaron e investigaron durante mucho tiempo para intentar explicar lo que la naturaleza hace en un segundo.
Ojalá pudiéramos hacer nieve a nuestro gusto,no depender de frio o agua para poder esquiar en cualquier época del año.
Quizá podemos tener copos de nieve que duren para siempre, del tamaño que queramos y que nunca se derritan. ¿Quieres?..atento a nuestro blog, porque en él te detallamos cómo hacer manualidades con el copo de nieve como referencia.
https://geometriadenieve.blogspot.com/
Esperamos que os haya gustado descubrir más sobre la nieve y cómo se forman los famosos copos de nieve. A nosotros nos ha encantado descubrir que aquello que tanto nos hace feliz a la vez es tan complejo.
Joaquín Castellano Luque,
CEIP Equí Escuela
tutor de tercer ciclo de primaria.
Alumnado del Tercer Ciclo Primaria.
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