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L'évolution de nos connaissances sur les cristaux de neige

Tout au long de l'Histoire des Sciences, de nombreux auteurs se sont émerveillés sur la beauté et la complexité des cristaux de neige. Certains scientifiques ont fortement contribué à enrichir nos connaissances sur la cristallographie des cristaux de neige. En voici quelques uns. Voir descriptif détaillé

L'évolution de nos connaissances sur les cristaux de neige

Tout au long de l'Histoire des Sciences, de nombreux auteurs se sont émerveillés sur la beauté et la complexité des cristaux de neige. Certains scientifiques ont fortement contribué à enrichir nos connaissances sur la cristallographie des cristaux de neige. En voici quelques uns. Voir descriptif détaillé

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Le Projet

La glace est définit comme un minéral, c’est-à-dire un solide naturel homogène avec une structure atomique ordonnée et une composition chimique définie (www.mindat.org/min-2001.html). Son étude relève du domaine de la cristallographie. C’est la science des cristaux, au sens large, qui étudie la formation, la croissance, la forme extérieure, la structure interne, et les propriétés physiques de la matière cristallisée.

La première référence aux cristaux de neige semble dater de 1611 par Johann Kepler dans son traité Strena seu de nive sexangula, en latin (traduit comme L’étrenne ou la neige sexangulaire par R. Halleux. J. Vrin, Paris (1975)). Ce mathématicien impérial de Prague, s’interroge alors sur la symétrie hexagonal. Il spécule que la forme des cristaux de neige pourrait être reliée à l’agencement de 6 sphères.

Strena seu de nive sexangula. Kepler 1611.
Kepler 1611

« Après cette nue, il en vint une autre qui ne produisait que de petites roses ou roues à six dents arrondies… »
René Descartes, Les Météores, 1637

Nous devons la première description de la morphologie des cristaux à un célèbre philosophe et mathématicien, René Descartes en 1635. Il s’émerveille de la beauté et de la symétrie de ces cristaux. Malgré des observations à l’œil nu, il parvient à observer des formes rares, comme des colonnes à capuchons ou des étoiles à 12 branches.

Dessins de cristaux de neige de René Descartes en 1635

Avec la création du microscope optique au XVIIème siècle, la cristallographie va prendre un nouvel essor. Nous devons la première observation microscopique de cristaux de neige à Robert Hooke en 1665 dans son célèbre traité scientifique Micrographia. Dans cet ouvrage, il décrit ces observations réalisées au moyen de lentilles optiques et de télescopes. Ce livre fût rapidement un grand succès. Certaines gravures cuivrées sont encore célèbres, comme celle d’une puce, reproduite avec grande minutie.

Micrographia de Robert Hooke publié en septembre 1665
Représentation du microscope optique de Robert Hooke, éclairé à la bougie. Illustration extraite de Micrographia.
Dessins de cristaux de neige de Robert Hooke en 1665

“ Under the microscope, I found that snowflakes were miracles of beauty ; and it seemed a shame that this beauty should not be seen and appreciated by others. Every crystal was a masterpiece of design and no one design was ever repeated. When a snowflake melted, that design was forever lost. Just that much beauty was gone, without leaving any record behind. ”
Wilson “Snowflake” Bentley 1925

A partir de ce moment là, plusieurs scientifiques étudient les cristaux de neige, dont Wilson A. Bentley qui était un paysan américain et un microphotographe. Il pris des centaines de photos au microscope, qu’il publia en 1931 dans Snow Crystals.

Wilson A. Bentley
Microphotographie de Wilson A. Bentley publiée dans Snow Crystals en 1931

“ Snow crystals are the hieroglyphs sent from the sky. ”
Ukichiro Nakaya, 1954

La première étude systématique des cristaux et l’observation de toutes les principales formes peut être attribué à Ukichiro Nakaya. Ce physicien a fait de nombreuses observations au Japon et pris plus de 3000 plaques photographiques. Il apportera beaucoup d’éléments sur la formation et la croissance des cristaux. En particulier grâce à la croissance artificielle en laboratoire. Ces travaux sont publiés dans un ouvrage intitulé Snow Crystals : Natural and Artificial, publié en 1954 (Nakaya, U., 1954 : Snow Crystals, Natural and Artifical. Harvard University Press, Cambridge, 510pp).

Ukichiro Nakaya dans son laboratoire
Photos de cristaux de neige artificiel de Ukichiro Nakaya, publiées dans Snow Crystals, Natural and Artifical en 1954

A lire également : Les classifications des cristaux de neige et La neige quelques références

Autres sources d’informations en anglais :
www.its.caltech.edu/ atomic/snowcrystals/earlyobs/earlyobs.htm
www.messenger-education.org/library...

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