D'où viennent les formes du chou romanesco et des flocons de neige ?

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Comment expliquer la forme si particulière du chou romanesco ou encore celle des flocons de neige ? Sciences et Avenir répond à cette interrogation à l'occasion de la Question de la Semaine.

Il est toujours surprenant d'observer la variabilité des formes dans la nature, à grande comme à petite échelle. Elle interroge même parfois. Et cette semaine, c'est la question de Georg Flegel qui a été sélectionnée afin que la rédaction de Sciences et Avenir puisse y répondre. "D'où provient cette forme particulière du flocon de neige ou bien celle du chou romanesco ?", nous a-t-il demandé sur notre page Facebook à l'occasion du rituel de la Question de la Semaine.

Comme les flocons de neiges, le chou romanesco est un objet fractal, c’est-à-dire qu’il présente des motifs similaires à des échelles d'observation de plus en plus petites. Donc quel que soit le zoom effectué sur celui-ci, les mêmes formes se retrouvent. C'est au que l'on doit d'avoir vulgarisé cette branche complexe et fascinante des mathématiques. Il a publié en 1975 un livre, "Les Objets fractals" (Flammarion), qui n'a cessé ensuite d’être réédité. Le terme "fractale" a d'ailleurs été créé pour cet ouvrage.


Illustration fractale en spirale. Crédits :SAKKMESTERKE / SCIENCE PHOTO LIBRA / AAT / Science Photo Library via AFP

Flocon de neige : des bases posées par un prisme à six faces

Évoquons maintenant plus précisément le cas du flocon de neige. Une molécule d'eau, de formule H2O, est capable de cristalliser. Quand elle se transforme en glace, elle adopte alors une forme géométrique hexagonale qui fournit la base du cristal, un prisme à six faces donc. Des conditions particulières de température et d’humidité sont requises pour que des embryons de glace se forment .

Ainsi, ce sont à des températures comprises entre –5°C et –40°C que la vapeur d’eau présente dans l’atmosphère commence à se cristalliser. "La croissance commence généralement avec une impureté qui absorbe quelques molécules et forme ainsi un noyau pour le cristal de glace", explique le physicien Ken Libbrecht sur son site , consacré au cristal de neige. Deux facteurs principaux influent sur la croissance des cristaux : la température et[...]

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