Η εξάγωνη νιφάδα χιονιού του Κέπλερ

Οι κρύσταλλοι χιονιού με την εξάγωνη συμμετρία προκάλεσαν όχι μόνο το ενδιαφέρον των καλλιτεχνών και των επιστημόνων ανά τους αιώνες, αλλά και των απλών ανθρώπων. Έτσι ένας αγρότης στην Αμερική όταν με το μικροσκόπιο του και την φωτογραφική του μηχανή το 1925 απαθανάτισε τις εικόνες της απίστευτης κανονικότητας , συμμετρίας και καλαισθησίας της νιφάδας του χιονιού, είπε.

Παρατηρώντας μια νιφάδα χιονιού  στο μικροσκόπιο παρατήρησα ότι είναι ένα θαύμα ομορφιάς και είναι κρίμα να μην μπορεί να ειδωθεί από όλους. Είναι ένα σχεδιαστικό αριστούργημα και κανένα δεν επαναλαμβάνεται παρά εμφανίζεται μόνο μια φορά. Τέτοια ομορφιά τι κρίμα να λιώνει και να χάνεται»

Το 1611, ο Γιοχάνες Κέπλερ δημοσίευσε τη μονογραφία του «On the Six-Cornered Snowflake» («Περί της Εξάγωνης Νιφάδας Χιονιού»), που τελεί μια από τις πρώτες απόπειρες να εξηγηθεί επιστημονικά ο σχηματισμός των νιφάδων ιού σε αντίθεση με την όποια θρησκευτική εξήγηση.

 

Στην ουσία, ο Κέπλερ διασκέδαζε με την ιδέα ότι μπορεί να ήταν πιο εύκολο να κατανοήσει κανείς την όμορφη συμμετρία των κρυστάλλων χιονιού αν αυτοί θεωρούνταν ζωντανοί οργανισμοί με ψυχή, που στον καθένα είχε δοθεί μια αποστολή από τον Θεό. Εντούτοις, θεώρησε πιο πιθανό ότι κάποια εξάγωνα σύνολα σωματιδίων, μικρότερα από εκείνα που ήταν σε θέση να διακρίνει, μπορούσαν να εξηγήσουν την εκπληκτική γεωμετρία των νιφάδων χιονιού.

 

Ο Ρώσος φωτογράφος, Alexey Kljatov απαθανάτισε στο φακό του από πολύ κοντά τις νιφάδες χιονιού

 

Εκτός του Κέπλερ και του Robert Hooke, ο άνθρωπος που αφιέρωσε κυριολεκτικά ολόκληρη τη ζωή του για να μας δείχνει την ποικιλία και την ομορφιά της νιφάδας χιονιού, είναι ο Αμερικανός Wilson Bentley (1865 – 23 Δεκεμβρίου 1931).

 

Ο Wilson Bentley είναι ο πρώτος άνθρωπος που συνέλαβε κρυστάλλους χιονιού σε φιλμ. Γνωστός ως «The Man Snowflake», ο Bentley τράβηξε πάνω από 5000 φωτογραφίες με νιφάδες χιονιού και απέκτησε διεθνή αναγνώριση κατά τον 19ο αιώνα, για την πρωτοποριακή εργασία του στους τομείς της φωτομικρογραφίας, γιατί τελειοποίησε τη διαδικασία της φωτογράφησης των νιφάδων χιονιού πριν λιώσουν ή εξαχνωθούν.

 

Από μικρός, ενώ οι συνομίληκοί του έπαιζαν, εκείνος φωτογράφιζε και μελετούσε τις σταγόνες της βροχής αλλά και τους παγοκρυστάλλους, αφιερώνοντας όλον τον ελευθερο χρόνο του. Αυτό το πάθος του διατηρήθηκε σε όλη τη ζωή του, αφήνοντας μοναδικές φωτογραφίες των διαφορετικών παγοκρυστάλλων που δεν είχαν μελετηθεί μέχρι την εποχή του.

 

Στα 17 του πήρε από τους γονείς του το δώρο που τους ζήτησε, μια φωτογραφική μηχανή με μικροσκόπιο. Έτσι το 1885, ήταν ο πρώτος που φωτογράφισε τις χιονονιφάδες. Περνώντας τα χρόνια, μάζευε χιονονιφάδες και τις τοποθετούσε σε ειδικό κουτί σκεπασμένο με βελούδο για να μη λιώνουν και να τις μελετά απερίσπαστος.

 

Οι νιφάδες χιονιού (ή, πιο αυστηρά, οι κρύσταλλοι χιονιού, δεδομένου ότι οι πραγματικές νιφάδες από τον ουρανό μπορεί να αποτελούνται από πολλούς κρυστάλλους) αρχίζουν συχνά τη ζωή τους ως μικροσκοπικά σω­ματίδια σκόνης στα οποία τα μόρια του νερού συμπυκνώνονται σε επαρκώς χαμηλές θερμοκρασίες.

 

Πάγος στα δύο άκρα μιας νιφάδας χιονιού που μοιάζει με «στήλη με πώματα».

 

Καθώς ο μεγεθυνόμενος κρύσταλλος διέρχεται από τα διαφορετικά επίπεδα υγρασίας και θερμοκρασίας της ατμόσφαιρας, ο ατμός του νερού εξακολουθεί να υγροποιείται και να μετατρέπεται σε στερεό πάγο, και ο κρύσταλλος αποκτά σιγά-σιγά το σχήμα του. Το εξάγωνο συμμετρικό σχήμα που βλέπουμε συνήθως προκύπτει από την εξάγωνη κρυσταλλική δομή του κοινού πάγου. Οι έξι γωνίες μοιάζουν τόσο ίδιες, γιατί όλες σχηματίζονται κάτω από παρόμοιες συνθήκες. Επίσης μπορούν δημιουργηθούν και άλλα κρυσταλλικά σχήματα, όπως εξάγωνες στήλες.

 

Οι φυσικοί μελετούν τους κρυστάλλους χιονιού και τον σχηματισμό τους, εν μέρει γιατί κρύσταλλοι είναι σημαντικοί σε εφαρμογές, από την ηλεκτρονική έως την επιστήμη της αυτοσυναρμολόγησης, της μοριακής δυναμικής και του αυθόρμητου σχηματισμού σχεδίων, δεδομένου ότι ένας τυπικός κρύσταλλος χιονιού περιέχει 10¹⁸ μόρια νερού, οι πιθανότητες δύο κρύσταλλοι συνήθους μεγέθους να είναι πανομοιότυποι είναι σχεδόν μηδαμινές. Σε μακροσκοπικό επίπεδο, είναι απίθανο δύο οποιεσδήποτε μεγάλες, σύνθετες νιφάδες χιονιού να ήταν ποτέ τελείως ίδιες – από τότε που η πρώτη νιφάδα έπεσε στη Γη.